DE102006005597A1

DE102006005597A1 - Laufleistungszähler für Radsätze

Info

Publication number: DE102006005597A1
Application number: DE102006005597A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hermann; Karsten Elstner
Original assignee: FRANZ KAMINSKI WAGGONBAU GmbH
Current assignee: FRANZ KAMINSKI WAGGONBAU GmbH
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2026-02-07
Also published as: DE102006005597B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Laufleistungszähler für Radsätze mit einem Rotationsaufnehmer mit angeschlossener Übertragungswelle, die mittels geeigneter Signalgeber vorzugsweise je Umdrehung ein Signalimpuls erzeugt. In einer Tachoeinheit werden die Impulse mit dem Längenmaß des Radumfangs gewichtet und zu der bisherigen Laufleistung addiert. Die Tachoeinheit wird durch eine batteriegepufferte Stromversorgung gespeist. Die Laufleistung wird auf einer optischen Anzeige wiedergegeben. Für statistische Auswertungen kann die Laufleistung zusätzlich auf der Tachoeinheit in einen Rechner übertragen werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Laufleistungszähler für Radsätze.
Beim Betrieb schienengebundener Fahrzeuge entsteht aufgrund der Wechselwirkung zwischen Rad und Schiene der größte Verschleiß am Rad. Die Radgeometrie, der Werkstoffzustand und die Oberflächenqualität verschlechtern sich und gefährden die Betriebssicherheit, erhöhen die Systembeanspruchung und mindern den Fahrkomfort. Bei immer höheren Geschwindigkeiten der Fahrzeuge ist die Überwachung des Radsatzes als sicherheitsrelevanten Bauteils von großer Bedeutung. Weiterhin benötigt die zustandsbezogene Instandhaltung genaue Informationen der Verschleißkenngrößen aller wichtigen Bauteile. Daher müssen die Radsätze in regelmäßigen Abständen vom Personal der Bahn überprüft werden. Die Kosten der manuellen Kontrollen und die erforderlichen Stillstandszeiten der Fahrzeuge führen zu Prüfung mit großem zeitlichem Abstand.
Hochgeschwindigkeitszüge fahren heute mit Vollrädern ohne Radreifen. Diese Räder werden häufiger auf Herz und Nieren geprüft als früher. Nahezu tägliche Überprüfungen garantieren, dass die Räder keine unzulässigen Schäden aufweisen. Zusätzlich gibt es regelmäßig umfassende manuelle und automatisierte Ultraschallprüfungen. Und nach ca. 250.000 Kilometern wird eine ausführliche Prüfung durchgeführt: Alle Radsätze werden dann komplett mit Hilfe der Ultraschalltechnik auf mögliche Fehler und Unregelmäßigkeiten geprüft werden.

Es gibt Systeme wie die Überrolltechnik, die die Radsätze automatisch prüfen. Dazu ist es erforderlich, den Zug oder jeden Radsatz automatisch zu identifizieren durch Transpoder oder optische Klarschriftleser. Ein solches System ist für den Personenverkehr, insbesondere für Hochgeschwindigkeitszüge mit den bekannten Stecken gut geeignet. Für den europaweiten Güterverkehr fehlt ein lückenloses System zu Überprüfung. Auch wenn die Verkehrswege eines Eisenbahnwagons durch Computer erfasst werden könnten, wäre die Laufleistung eines jeden Eisenbahnwagens jedoch nicht unmittelbar vom Personal der Bahn vor Ort ersichtlich. Zudem ist eine solche Erfassungsart der Laufleistung zu ungenau, da sie Rangierfahrten nicht mit erfassen würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Erfassung der Laufleistung von Radsätzen anzugeben, dass vom Personal der Bahn vor Ort ausgewertet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Laufleistungszähler für Radsätze mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Erfindungsgemäß besteht der Laufleistungszähler für Radsätze aus einem Rotationsaufnehmer mit angeschlossener Übertragungswelle, die mittels geeigneter Signalgeber vorzugsweise je Umdrehung ein Signalimpuls erzeugt. In einer Tachoeinheit werden die Impulse mit dem Längenmaß des Radumfangs gewichtet und zu der bisherigen Laufleistung addiert. Die Tachoeinheit wird durch eine batteriegepufferte Stromversorgung gespeist. Vorzugsweise wird die Laufleistung auf einer optischen Anzeige wiedergegeben. Für statistische Auswertungen kann die Laufleistung zusätzlich aus der Tachoeinheit in einen Rechner übertragen werden. Der erfindungsgemäße Laufleistungszählers kann als Radsatzlagerdeckel ausgebildet werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Figur ein Laufleistungszähler für Radsätze;
2 eine weitere Ausführung eines Laufleistungszähler
Die 1 zeigt eine Ausführungsform eines Laufleistungszählers für einen Radsatz mit einem Ratsatzlagergehäuse 16, einem Rollenlager 14 und einer Radsatzwelle 15. Das Ratsatzlagergehäuse 16 nimmt einen Radsatzlagerdeckel 1 auf. Der Radsatzlagerdeckel 1 weist zentrisch eine Bohrung mit einem Wellenlager 6 und einem Simmerring 4 auf, durch die eine Welle 2 geführt ist. Die Welle 2 ist durch das Wellenlager 6 im Radsatzlagerdeckel 1 gelagert und durch den Simmerring 4 abgedichtet. Mit dem Radsatzlagerdeckel 1 verbunden ist ein Abdeckung 17 für den Laufleistungszähler. Die Welle 2 ist in der Abdeckung 17 gelagert. Das erste Ende der Übertragungswelle 2 ist kraftschlüssig in einer Zentrierbohrung 3 der Radsatzwelle 15 mittels einer Spiralfeder 5 gepresst, die in einem Aufnehmer 18 an der Innenseite der Abdeckung 17 gegen Verrutschen gesichert ist. Der Anpressdruck erfolgt durch die Spiralfeder 5 über ein Kugellager 19 und einer Permanentmagnethülse 7 auf die Welle 2. Bei Rotation des Radsatzes rotiert ebenfalls die Welle 2 und mit ihr die kraftschlüssig verbundene Permanentmagnethülse 7: Durch die Rotation der Permanentmagnethülse 7 wird in einer Induktionsspule 8 ein Ladestrom für eine Batterie 9 erzeugt. Ferner ist eine Signalgeberscheibe 10 an der Permanentmagnethülse 7 angebracht, die je Umdrehung des Rades einen Impuls in einem Signalaufnehmer 11 erzeugt. Der Impuls des Signalaufnehmers 11 wird einer Tachoeinheit 12 zugeführt, die je Impuls die Laufleistung um das Längenmaß des Radumfangs erhöht, das Ergebnis speichert und in einer Anzeige 13 sichtbar macht. Die Tachoeinheit 12 wird durch die Pufferbatterie 9 mit der Betriebsspannung versorgt. Durch die Pufferbatterie 9 wird die Tachoeinheit 12 auch während der Standzeiten des Wagons permanent mit Energie versorgt. Als Speicher für die Daten kann ein flüchtiger oder Permanentspeicher verwendet werden. Die Tachoeinheit 12 kann mit einem Anschluss für ein externes Datenerfassungsgerät zur Übertragung der gespeicherten Daten ausgestattet sein.
2 zeigt eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Laufleistungszählers.
Eine Radsatzwelle 20 ist an ihrem Ende derart ausgestaltet, dass sie eine Rotationswellenaufnahme 36 bildet. In diese Rotationswellenaufnahme 36 ist passgenau ein Wellenende 37 einer Rotationsaufnehmerwelle 23 einbringbar. Um eine kraftschlüssige Verbindung zu erzielen, sind entweder die Rotationswellenaufnahme 36 oder zumindest das Ende der Rotationsaufnehmerwelle 23 magnetisiert. Die Rotationsaufnehmerwelle 23 ist sowohl in einem Radsatzlagerdeckel 35 als auch in einem Lagerdeckel 22 mittels Wellenlager 25, 31 gelagert und mittels eines Simmerrings 32 gegen Umwelteinflüsse geschützt. Der erfindungsgemäße Laufleistungszähler kann zusätzlich mit einer Abdeckung 21 versehen sein, um das rotierende Teil der Rotationsaufnehmerwelle 23 gegen unbeabsichtigtes Berühren zu schützen.
Die Rotationsaufnehmerwelle 23 ist mit einem Signalgeber 39 bestehend aus einer Signalgeberscheibe und einem Signalaufnehmer versehen, die vorzugsweise je Umdrehung einen Impuls an eine Tachometereinheit 27 abgeben. Die Impulse werden in der Tachometereinheit 27 ausgewertet, vorzugsweise indem je Impuls die Laufleistung um das Längenmaß des Radumfangs erhöht wird. Das Ergebnis wird gespeichert und an eine Elektronikeinheit 28 weitergeleitet. Das Ergebnis kann zusätzlich auch auf einer der Tachometereinheit 27 zugeordneten Anzeige angezeigt werden. Die Elektronikeinheit 28 ist vorzugsweise mit einem kontaktlosem Signalgeber 29 verbunden, der ein Auslesen der Elektronikeinheit 28 ermöglicht. Vorzugsweise kann dafür eine RFID (Radio Frequency Identification) verwendet werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das RFID über eine GPS-Schnittstelle an ein GPS-System angeschlossen.
Der Laufleistungszähler kann durch einen Akkumulator 33 gespeist von einer Instruktionsspule 34 betrieben werden und/oder durch eine langlebiger Pufferbatterie 30. Der Laufleistungszähler ist formschlüssig mit einem Radsatzlagergehäuse 38 des Radsatzes verbunden.
Die magnetische Rotationsaufnehmerwelle 23 setzt kraftschlüssig in Höhe der Zentrierbohrung am Radsatz an. Der Signalgeber 39 auf der Rotationsaufnehmerwelle 23 induziert bei jeder Umdrehung der Radsatzwelle 20 bzw. der Aufnehmerwelle 23 ein Signal am Signalaufnehmer des Signalgebers 39. Über die Tachometereinheit 27 wird auf der Anzeige die Laufleistung um das Langenmaß des Radumfangs erhöht.
Durch Unterbrechung bzw. Änderung des Magnetfeldes zwischen der Aufnehmerwelle 23 und der Induktionsspule 34 wird eine Spannung in der Induktionsspule 34 induziert. Diese Induktionsspannung wird über die Elektronik-Einheit 28 zur Spannungsversorgung der Tachometereinheit 27 und des RFID (Radio Frequency Identification) 29 verwendet. Außerdem wird überschüssiger Induktionsstrom mit Hilfe des Akkumulators 33 gespeichert. Bei Stillstand des Radsatzes wird die Speicherung der verrichteten Laufleistung durch den Akkumulator 33 gewährleistet. Sollte der Akkumulator 33 z.B. durch äußere Einflüsse bedingt ausfallen, schaltet die Elektronik den Versorgungsstromkreis auf die Pufferbatterie 30 um. Über die GPS-Schnittstelle kann ein GPS-System angeschlossen werden. Die Elektronik-Einheit überträgt das Signal des Signalaufnehmers 26 an die Tachometereinheit 27, das aktive RFID und ein angeschlossenes GPS-System. Das RFID dient der Speicherung und Bereitstellung der Laufleistung und weiterer technischer Daten des Waggons welche am RFID ausgelesen oder mit Hilfe eines angeschlossenen GPS-System übertragen werden können.
Der erfindungsgemäße Laufleistungszähler wurde speziell für die exakte Ermittlung der Laufleistung von Eisenbahn-Güterwaggons entwickelt. Er kann ohne genehmigungspflichtige Umbauarbeiten, durch Anbringung des entsprechenden Radsatzlagerdeckels, an jedem Radsatztyp verwendet oder nachgerüstet werden.

1: Radsatzlagerdeckel
2: Übertragungswelle
3: Rotationsaufnehmer
4: Simmerring
5: Spiralefedern
6: Wellenlager
7: Permanentmagnethülse
8: Instruktionsspule
9: Pufferbatterie
10: Signalgeberscheibe
11: Signalaufnehmer
12: Tachometereinheit
13: Anzeige
14: Rollenlager
15: Radsatzwelle
16: Ratsatzlagergehäuse
17: Abdeckung
18: Aufnehmer
19: Kugellager
20: Radsatzwelle
21: Abdeckung
22: Lagerdeckel
23: Rotationsaufnehmerwelle
24: Federscheibe
25: Wellenlager
26: Lagergehäuse
27: Tachometereinheit
28: Elektronikeinheit
29: Kontaktloser Signalgeber
30: Pufferbatterie
31: Wellenlager
32: Simmerring
33: Akkumulator
34: Instruktionsspule
35: Radsatzlagerdeckel
36: Rotationswellenaufnahme
37: Wellenende
38: Radsatzlagergehäuse
39: Signalgeber

Claims

Laufleistungszähler für Radsätze schienengebundener Fahrzeuge mit einer Rotationswellenaufnahme (36), die kraftschlüssig mit einer Radsatzwelle (15; 20) verbunden ist, einer Übertragungswelle (2; 23) mit einen Rotationsaufnehmer (3; 37), die passgenau an die Rotationswellenaufnahme (36) einfügbar ist, mit Mitteln (5) durch den die Übertragungswelle (2, 37) kraftschlüssig mit der Radsatzwelle (15; 20) gekuppelt ist, mit einem Signalerzeugungseinheit (10, 11; 39), der je Umdrehung des Radsatzes einen Impuls liefert, einer Tachometereinheit (12; 27), die die Impulse der Signalerzeugungseinheit (10, 11; 39) auswertet und einer Energieversorgungseinheit (7, 8, 9; 30, 33, 34) zum Betrieb des Laufleistungszählers.
Laufleistungszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungswelle (2) in einem Radsatzlagerdeckel (1) einerseits und einer Abdeckung (17; 21) andererseits gelagert ist.
Laufleistungszähler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (17) als Lager für die Mitteln (5), durch den die Übertragungswelle (2, 37) kraftschlüssig mit der Radsatzwelle (15; 20) gekuppelt ist, dient, insbesondere eine Spiralfeder (5), die als Druck-Federmechanismus für die Übertragungswelle (2) ausgebildet ist.
Laufleistungszähler nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitteln (5) durch den die Übertragungswelle (2, 37) kraftschlüssig mit der Radsatzwelle (15; 20) gekuppelt ist, als Magnet ausgebildet sind.
Laufleistungszähler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinheit (10, 11; 39) aus einer Signalgeberscheibe (10) und einem Signalaufnehmer (11) besteht, dass die Signalgeberscheibe (10) mit der Permanentmagnethülse (7) verbunden ist und dass je Umdrehung des Radsatzes von der Signalerzeugungseinheit (10, 11; 39) ein Impuls erzeugt wird.
Laufleistungszähler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tachometereinheit (12; 27) eine Recheneinheit aufweist, welche die eingehenden Impulse mit dem Längenmaß des Radumfangs multipliziert, zu der vorhanden Laufleistung addiert und in einem durch die Energieversorgungseinheit (7, 8, 9; 30, 33, 34) gepufferter flüchtigen Speicher oder einem Permanentspeicher ablegt.
Laufleistungszähler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tachometereinheit (12; 27) eine Anzeige (13) aufweist, die die gespeicherte Laufleistung anzeigt.
Laufleistungszähler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tachometereinheit (12; 27) einen Anschluss für ein externes Datenerfassungsgerät aufweist zur Übertragung der gespeicherten Daten vorzugsweise mittels RFID und/oder GPS.
Radsatzlagerdeckel für einen Leistungszähler nach einem der voranstehenden Ansprüche.