DE102010036001A1

DE102010036001A1 - System und Verfahren zur Überwachung eines schienengebundenen Waren- oder Personentransportes in einem Waggon

Info

Publication number: DE102010036001A1
Application number: DE102010036001A
Authority: DE
Inventors: Bernd Gombert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2012-03-01
Also published as: WO2012028547A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Überwachung eines schienengebundenen Waren- oder Personentransportes in mindestens eine im oder am Waggon angeordnete Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung einer elektrischen Versorgungsspannung und weiterhin eine durch die Energieversorgungseinheit versorgbare Detektionseinheit zur elektromagnetischen Detektion elektromagnetisch detektierbarer Gegenstände, welche im oder am Waggon angeordnet sind. Die Detektionseinheit ist bevorzugt zur elektromagnetischen Detektion bzw. Identifizierung von Gegenständen ausgebildet, welche durch Komponenten des Waggons, insbesondere durch Bauteile des Waggons, beispielsweise sicherheitsrelevante Bauteile, wie Radlager, Bremsen, Bremsbeläge, Federn und Dämpfer gebildet sind. Alternativ oder ergänzend ist die Detektionseinheit bevorzugt zur elektromagnetischen Detektion bzw. Identifizierung von Gegenständen ausgebildet, welche durch zu transportierendes Gut oder durch Behältnisse für das zu transportierende Gut gebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Überwachung eines schienengebundenen Waren- oder Personentransportes in mindestens einem Waggon. Bei dem einen oder den mehreren Waggons kann es sich beispielsweise um Eisenbahnwaggons oder Straßenbahnwaggons handeln, welche im öffentlichen Schienennetz bewegt werden. Es kann sich dabei um Waggons des Güter- oder Personenverkehres oder auch des öffentlichen Nahverkehres handeln.
Die AT 507 382 A1 zeigt ein Radsatzlagergehäuse mit einer Positionserfassungseinrichtung für Schienenfahrzeuge. Die Positionserfassungseinrichtung weist einen satellitengestützten Positionserfassungsempfänger auf und wird durch einen elektrischen Generator gespeist, welcher bevorzugt als lagerloser Nabengenerator ausgeführt ist, sodass ein Generatorlager ausgebildet ist.
Die WO 2008/014766 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Überwachung mindestens einer Betriebsgröße eines Radsatzlagers eines Schienenfahrzeuges. Das Radsatzlager umfasst mindestens einen rotierenden Lagerring und ein ortsfestes Radsatzlagergehäuse. Ein Sensor ist unmittelbar am rotierenden Lagerring angeordnet. Eine mit dem Lagerring rotierende Sendeeinheit übermittelt die von dem Sensor gelieferten Messwerte drahtlos zu einer ortsfesten Empfangseinrichtung. Der Sensor und die Sendeeinheit werden von einer Energieversorgungseinheit mit Energie versorgt, welche ein erstes mitrotierendes Generatorelement und ein zweites dazu kooperierendes am Radsatzlagergehäuse angeordnetes Generatorelement umfasst. Das Radsatzlager ist somit gleichzeitig als elektrischer Generator ausgebildet und stellt daher ein Generatorlager dar.
Aus der WO 2010/012277 A1 ist ein Wälzlager mit einer Magneteinrichtung bekannt, welche mindestens eine an einem Lagerelement befestigte magnetische Flussleiteinrichtung aufweist. Die Flussleiteinrichtung besitzt mindestens einen im Bereich der Bewegungsbahn der Wälzkörper endenden Polschuh. Mindestens ein Wälzkörper ist magnetisch aktiv und/oder leitend ausgebildet. Die magnetische Flussleiteinrichtung weist eine oder mehrere elektrische Wicklungen zur induktiven Spannungserzeugung auf. Somit umfasst das Wälzlager einen elektrischen Generator und stellt ein Generatorlager dar. Die erzeugbare elektrische Spannung kann beispielsweise zur Versorgung von Sensoren am Radlager genutzt werden.
Eine noch unveröffentlichte Patentanmeldung zeigt ein Lager mit einer Energieerzeugungseinheit, bei welchem ein erster und ein zweiter Klauenring an einem ersten Lagerring befestigt sind. Zwischen den beiden Klauenringen ist eine magnetische Induktionsspule angeordnet. Jeder der beiden Klauenringe ist in magnetisch leitender Verbindung mit einem Abschnitt des Korpus des ersten Lagerringes angeordnet, wobei der magnetische Kreis im Wesentlichen über den Abschnitt des Korpus des ersten Lagerringes geschlossen ist. Das gezeigte Lager mit der Energieerzeugungseinheit stellt ein Generatorlager dar.
Eine noch unveröffentlichte Patentanmeldung zeigt ein Lager mit einer Energieerzeugungseinheit, bei welchem ein Klauenring an einem ersten Lagerring befestigt ist, während ein zweiter Lagerring eine umlaufende Abfolge von magnetischen Polpaaren aufweist. Eine Induktionsspule befindet sich in einem umlaufenden magnetischen Kreis, welcher sich über magnetische Pole der Polpaare und über Klauen des Klauenringes schließt. Die Klauen des Klauenringes sind in magnetisch leitender Verbindung mit einem magnetisch leitenden Abschnitt des Korpus des ersten Lagerringes angeordnet. Die magnetischen Pole der Polpaare sind in magnetisch leitender Verbindung mit einem magnetisch leitenden Abschnitt des Korpus des zweiten Lagerringes angeordnet. Der magnetische Kreis ist über die magnetischen Abschnitte und die Wälzkörper geschlossen. Das gezeigte Lager mit der Energieerzeugungseinheit stellt ein Generatorlager dar.
Die noch unveröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2010 009 633.4 zeigt ein Kommunikationssystem für den schienengebundenen Waren- oder Personentransport in einem Waggon. Das Kommunikationssystem umfasst einen zentralen übergeordneten Leitrechner. Weiterhin umfasst das Kommunikationssystem eine Energieversorgungseinheit, einen Energiespeicher und eine Bordeinheit, welche jedem Waggon separat zugeordnet sind. Die Bordeinheit ist dazu ausgebildet, betriebseigene und satellitengestützte Daten zu empfangen, zu verarbeiten und über eine Sendeeinheit an den Leitrechner zu senden. Die Energieversorgungseinheit ist bevorzugt als Generatorlager ausgebildet.
Eine noch unveröffentlichte Patentanmeldung ein System zur Überwachung des Verschleißes bei einem schienengebundenen Waren- oder Personentransport in mindestens einem Waggon. Das System umfasst ein Sensorlager, welches in mindestens einem Radlager des Waggons integriert ist und einen Sensor zur Messung der Drehzahl des Radlagers aufweist. Eine Sensorelektronik dient der Bestimmung einer vom Waggon zurückgelegten Wegstrecke auf der Grundlage der mit dem Sensor gemessenen Drehzahl. Das System umfasst eine Auswerteinheit zur Bestimmung eines Schlupfes zwischen dem gelagerten Rad und der befahrenen Schiene ausgehend von einem Vergleich der von der Sensorelektronik ermittelten Wegstrecke mit der von einem satellitengestützten Messsystem ermittelten Wegstrecke.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, ein System und ein Verfahren zur Überwachung eines schienengebundenen Waren- oder Personentransportes in einem Waggon bereitzustellen, welche eine automatische Überwachung der sicherheitsrelevanten Bauteile des Waggons oder auch des zu transportierenden Gutes oder der hierfür verwendeten Behältnisse erlauben.
Die genannte Aufgabe wird durch ein System gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 5 gelöst.
Das erfindungsgemäße System dient der Überwachung eines schienengebundenen Waren- oder Personentransportes, welcher mit mindestens einem Waggon erfolgt. Das System ist bevorzugt für die Überwachung mehrere Waggons, insbesondere auch von mehreren aus den Waggons zusammengesetzten Zügen ausgebildet. Im einfachsten Fall ist das erfindungsgemäße System für nur einen Waggon vorgesehen und in oder an diesem Waggon angeordnet. Das erfindungsgemäße System umfasst zunächst eine im oder am Waggon angeordnete Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung einer elektrischen Versorgungsspannung. Die Energieversorgungseinheit kann durch einen Wandler, beispielsweise durch einen elektrischen Generator oder durch eine Fotozelle, aber auch durch einen elektrischen Energiespeicher gebildet sein. Auch kann die Energieversorgungseinheit eine elektronische Schaltung zur Stabilisierung der Versorgungsspannung aufweisen. Die Energieversorgungseinheit bildet bevorzugt eine Komponente des Waggons, welche besonders bevorzugt in oder an einem Radlager des Waggons angeordnet ist. Das erfindungsgemäße System umfasst weiterhin eine durch die Energieversorgungseinheit versorgbare Detektionseinheit zur elektromagnetischen Detektion elektromagnetisch detektierbarer Gegenstände, welche im oder am Waggon angeordnet sind. Die zu detektierenden Gegenstände weisen die Eigenschaft auf, mithilfe von elektromagnetischen Wellen erkannt werden zu können, wofür sie entweder originär geeignet sind oder mit einem entsprechenden Kennzeichen versehen sind. Die Detektionseinheit umfasst bevorzugt eine Sendekomponente zum Aussenden elektromagnetischer Wellen und eine Empfangskomponente zum Empfangen der von den Gegenständen zurückgesendeten elektromagnetischen Wellen. Hierfür ist die Detektionseinheit bevorzugt zum Aussenden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen mit einer Wellenlänge von mehr als einem halben Meter, besonders bevorzugt mehr als einen Meter oder mehr als zehn Meter ausgebildet.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, dass der Zustand des Waggons automatisiert überwacht werden kann. Beispielsweise kann erkannt werden, ob bestimmte Bauteile des Waggons, insbesondere sicherheitsrelevante Bauteile vorhanden sind oder ob ein bestimmtes Gut auf dem Waggon geladen ist. Auch kann beispielsweise erkannt werden, ob der Waggon an einen weiteren Waggon angehängt ist. Das erfindungsgemäße System erlaubt dabei, dass das Erkennen der genannten Gegenstände berührungslos und ohne eine Veränderung der Anordnung der Gegenstände und der Detektionseinheit erfolgen kann, da die elektromagnetische Detektion über eine gewisse Distanz durchgeführt werden kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Detektionseinheit nicht lediglich zum Erkennen der Gegenstände, d. h. zum Erkennen von Gegenständen, die durch ihre Eigenschaften bestimmt sind, ausgebildet, sondern auch weiterhin zur elektromagnetischen Identifizierung der elektromagnetisch detektierbaren Gegenstände, d. h. auch zur Unterscheidung zwischen ansonsten eigenschaftsgleichen Gegenständen ausgebildet. Hierfür sind die elektromagnetisch detektierbaren Gegenstände weiterhin elektromagnetisch identifizierbar, sodass auch eigenschaftsgleiche Gegenstände ein sie individualisierendes Kennzeichen aufweisen, welches jeden der Gegenstände Einzigartigkeit oder zumindest eine Besonderheit verleiht. Zu diesem Zweck besitzen die Gegenstände elektromagnetisch auslesbare Merkmale, welche beispielsweise eine Seriennummer repräsentieren. Dadurch ist es möglich, mithilfe der Detektionseinheit nicht nur festzustellen, ob ein Gegenstand einer bestimmten Ausprägung, beispielsweise ein Container einer bestimmten Größe vorhanden ist, sondern auch welches Exemplar dieses Gegenstandes vorhanden ist, beispielsweise ein Container mit einer bestimmten Seriennummer.
Die Gegenstände sind bevorzugt dadurch identifizierbar, dass sich an oder in ihnen ein Transponder befindet. Der Transponder nimmt elektromagnetische Wellen auf und leitet automatisch elektromagnetische Wellen weiter, wobei diese Weiterleitung entsprechend einer definierten Vorschrift erfolgt, sodass jeder Transponder und folglich jeder der Gegenstände identifizierbar ist. Die Weiterleitung der elektromagnetischen Wellen ist für die Transponder nach individuellen Vorschriften definierbar, wodurch die Transponder codierbar sind. Die Transponder ermöglichen eine RFID (Radio-Frequency Identification) und können passiv oder aktiv ausgeführt sein. Die Detektionseinheit ist bevorzugt zur Identifizierung der an den Gegenständen befindlichen Transponder ausgebildet, sodass die mit den Transpondern gekennzeichneten Gegenstände mithilfe der Detektionseinheit identifiziert werden können. Die Detektionseinheit bildet somit auch eine Identifizierungseinheit.
Die Detektionseinheit ist bevorzugt zur elektromagnetischen Detektion bzw. Identifizierung von Gegenständen im oder am Waggon ausgebildet, welche durch Komponenten des Waggons, insbesondere durch Bauteile des Waggons, beispielsweise sicherheitsrelevante Bauteile, wie Radlager, Bremsen, Bremsbeläge, Federn und Dämpfer gebildet sind. Alternativ oder ergänzend ist die Detektionseinheit bevorzugt zur elektromagnetischen Detektion bzw. Identifizierung von Gegenständen im oder am Waggon ausgebildet, welche durch zu transportierendes Gut oder durch Behältnisse für das zu transportierende Gut gebildet sind. Beispielsweise können die Gegenstände durch Frachtbehältnisse, wie Container, Paletten oder Tanks gebildet sein. Die Gegenstände können auch durch das Gut selbst, beispielsweise in Form von Schüttgut, Flüssigkeiten, Pulver oder auch in Form von halbfertigen oder fertigen Produkten gebildet sein. Ergänzend oder alternativ ist die Detektionseinheit weiterhin bevorzugt zur Detektion bzw. Identifizierung von Gegenständen ausgebildet, welche durch andere Waggons, insbesondere durch benachbarte Waggons eines Zuges gebildet sind. Folglich kann auch die Zusammenstellung des Zuges bestehend aus den zu detektierenden bzw. zu identifizierenden Waggons automatisiert erkannt werden.
Die Detektionseinheit ist weiterhin bevorzugt als Kommunikationseinheit ausgebildet, um Daten mit an den Gegenständen befindlichen Kommunikationsmodulen über eine Funkverbindung auszutauschen. Dabei bilden die Kommunikationsmodule und die Transponder jeweils bevorzugt eine Einheit an oder in dem Gegenstand aus. Der Datenaustausch zwischen der als Kommunikationseinheit ausgebildeten Detektionseinheit und den Gegenständen kann beispielsweise einer hochsicheren Identifizierung des jeweiligen Gegenstandes dienen. Auch kann der Datenaustausch dafür genutzt werden, um Daten über den Zustand des Gegenstandes an die als Kommunikationseinheit ausgebildete Detektionseinheit zu senden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfasst dieses weiterhin einen zentralen übergeordneten Leitrechner, welcher bevorzugt fern dem einen oder den mehreren Waggons angeordnet ist. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfasst weiterhin mindestens eine Bordeinheit, wobei die Bordeinheit gemeinsam mit der Energieversorgungseinheit jedem Waggon separat zugeordnet ist. Dementsprechend umfasst jeder Waggon bevorzugt eine der Bordeinheiten und eine der Energieversorgungseinheiten. Besonders bevorzugt umfasst das System mehrere der Bordeinheiten und mehrere der Energieversorgungseinheiten, wobei jeweils eine der Bordeinheiten und jeweils eine der Energieversorgungseinheiten an einem der Waggons angeordnet sind. Die eine oder die mehreren Bordeinheiten sind dazu ausgebildet, Daten über die mit der Detektionseinheit erfolgte Detektion über eine Sendeeinheit an den Leitrechner zu senden. Insofern die Detektionseinheit zur Identifizierung der Gegenstände ausgebildet ist, handelt es sich bei den über die Sendeeinheit an den Leitrechner zu sendenden Daten um Identifikationsdaten der Gegenstände. Mithilfe des Leitrechners können somit mehrere oder sogar eine Vielzahl der Waggons überwacht werden. Der Leitrechner empfängt die Daten der an den Waggons angeordneten Bordeinheiten, sodass die Erkennungsdaten bzw. Identifikationsdaten der an oder in den Waggon befindlichen Gegenstände im Leitrechner für alle der überwachten Waggons verfügbar sind.
Die Bordeinheiten der Waggons sind bevorzugt jeweils derart ausgeführt, dass sie die Energieversorgungseinheit, die Detektionseinheit und die Sendeeinheit umfassen. Dabei sind die Energieversorgungseinheit, die Detektionseinheit und die Sendeeinheit bevorzugt jeweils in einem Gehäuse, besonders bevorzugt jeweils in einem Radlagergehäuse des Waggons angeordnet.
Die Bordeinheit ist bevorzugt weiterhin dazu ausgebildet, betriebseigene und satellitengeschützte Daten zu empfangen, zu verarbeiten und über die Sendeeinheit an den Leitrechner zu senden. Hierdurch sind weitere für die Organisation der logistischen Abläufe notwendige Daten am Leitrechner verfügbar; beispielsweise Daten über die Position des Waggons.
Die Sendeeinheit ist bevorzugt weiterhin als Sende- und Empfangseinheit ausgebildet, sodass die Bordeinheit für eine bidirektionale Kommunikation mit dem Leitrechner ausgebildet ist. Dementsprechend umfasst der Leitrechner bevorzugt eine Sendeeinheit, mit welcher Daten an die eine oder die mehreren Bordeinheiten gesendet werden können. Die bidirektionale Kommunikation zwischen der Bordeinheit und dem Leitrechner ermöglicht beispielsweise das gezielte Abfragen von Daten über die Identifizierung von im oder am Waggon befindlichen Gegenständen durch den Leitrechner. Auch ist beispielsweise eine Steuerung von steuerbaren Komponenten des Waggons möglich.
Die an oder in den Waggons angeordneten Sendeeinheiten sind bevorzugt jeweils durch eine Mobilfunkeinheit gebildet. Die Mobilfunkeinheit gewährleistet die Übertragung von Daten von den Waggons zum Leitrechner ausgehend von einer nahezu beliebigen Position des Waggons. Die Mobilfunkeinheit ist bevorzugt für einen verschlüsselten Datenaustausch über GSM oder über UMTS konfiguriert.
Das erfindungsgemäße System ist dazu geeignet, mit einem Diagnosemanagementsystem, einem Mautsystem oder einem Logistik-Managementsystem verknüpft zu werden bzw. in ein solches System integriert zu werden.
Dementsprechend umfasst der Leitrechner bevorzugt ein Diagnosemanagementsystem, ein Mautsystem und/oder ein Logistik-Managementsystem. Mithilfe des Logistik-Management-Systems können die Abläufe auf dem Schienennetz geplant und organisiert werden. Es kann eine Koordinierung, eine Überwachung und eine Optimierung des gesamten Verkehrs- und Warenflusses, beispielsweise eine Minimierung der Stillstandszeiten, sowie eine Prozessanalyse und eine Fahrplan- und Netzoptimierung vorgenommen werden. Unter Nutzung der bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems vorgesehenen Lokalisierbarkeit der Waggons kann am Leitrechner erkannt werden, ob ein bestimmter Waggon verfügbar ist und in welchem Zustand er sich befindet. In gleicher Weise kann ein Tracking, d. h. eine Verfolgung und Abfrage der aktuellen Positionen der Waggons vorgenommen werden, was beispielsweise der Berechnung einer Maut auf einer mautpflichtigen Strecke dient.
Um die an den Leitrechner gesendeten Daten über die erkannten bzw. identifizierten Gegenstände aufwandsarm nutzen zu können, umfasst der Leitrechner bevorzugt ein Informationsportal, welches alle relevanten Daten zu jedem Waggon in einem Intranet oder im Internet zu Verfügung stellt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist die Energieversorgungseinheit durch ein Generatorlager gebildet, welches in mindestens einem Radlager des Waggons integriert ist. Das Generatorlager bildet einerseits ein Lager zur rotativen Lagerung eines Rades bzw. einer Radachse des Waggons und ist bevorzugt durch ein Wälzlager gebildet. Im Generatorlager ist ein elektrischer Generator zur Bereitstellung der elektrischen Versorgungsspannung ausgebildet. Folglich ist das Generatorlager dazu geeignet, die kinetische Energie des Waggons in elektrische Energie zu wandeln, da durch die Drehung des Lagers eine Versorgungsspannung im Generatorlager induziert wird. Bei dieser besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird die Detektionseinheit und ggf. die Sendeeinheit des jeweiligen Waggons aufwandsarm mit elektrischer Energie versorgt. Es ergeben sich für die Verwendung der Waggons in einem erfindungsgemäßen System im Vergleich zum Stand der Technik keine erweiterten Anforderungen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Generatorlager weiterhin als ein Sensor ausgebildet. Bei dem Generatorlager sind die zur Erzeugung der elektrischen Spannung erforderlichen Komponenten in das Lager integriert, beispielsweise in einen Lagerinnenraum des Wälzlagers. Eine dieser Komponenten ist durch eine Leiteranordnung gebildet, welche der Induktion der zu generierenden elektrischen Versorgungsspannung dient. Bei der Leiteranordnung handelt es sich bevorzugt um eine Wicklung oder um eine Spule. Weitere Komponenten sind beispielsweise durch Dauermagnete und/oder Elektromagnete gebildet. Der Dauermagnet bzw. der Elektromagnet führen bei einer Drehung des Generatorlagers dazu, dass in der Leiteranordnung eine elektrische Spannung induziert wird. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfasst dieses weiterhin jeweils eine mit der Leiteranordnung elektrisch verbundene Sensorelektronik zur Bestimmung von Messgrößen, welche auf die Leiteranordnung einwirken. Die Leiteranordnung des Generatorlagers dient also zur Erzeugung der elektrischen Versorgungsspannung, welche einerseits der elektrischen Energieversorgung und andererseits zur Messung von auf die Leiteranordnung einwirkende Messgrößen verwendet wird. Bei den Messgrößen handelt es sich insbesondere um Messgrößen, welche durch das Einwirken der anderen für die Erzeugung der elektrischen Spannung erforderlichen Komponenten des Generatorlagers, insbesondere der Dauermagnete und/oder der Elektromagnete messbar werden. Beispielsweise entsteht in der Leiteranordnung eine elektrische Spannung, deren zeitlicher Verlauf von der Drehzahl des Generatorlagers abhängig ist. Diese Spannung ist aber auch von weiteren Größen, beispielsweise von einer besonderen mechanischen Belastung des Generatorlagers abhängig, welche sich in einem veränderten Luftspalt zur Leiteranordnung auswirkt. Auch können Rückschlüsse auf den zeitlichen Verlauf der mechanischen Belastung gezogen werden, beispielsweise ob es sich um einen Stoß oder um eine Schwingung handelt. Auch können Rückschlüsse auf den Ort und die Ausrichtung der mechanischen Belastung gezogen werden, beispielsweise ob es sich um eine koaxiale oder um eine außermittige Plasteeinleitung handelt.
Die Sensorelektronik ist bevorzugt zur Bestimmung einer Drehzahl zwischen der Leiteranordnung und der mit der Leiteranordnung zusammenwirkenden magnetischen oder elektromagnetischen Komponente konfiguriert. Die Drehzahl zwischen der Leiteranordnung und der mit der Leiteranordnung zusammenwirkenden magnetischen oder elektromagnetischen Komponente ist in den meisten Fällen gleich einer Drehzahl des Radlagers und somit gleich der Drehzahl des gelagerten Rades des Waggons. Folglich erlaubt diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems eine Messung der Drehzahl des gelagerten Rades des Waggons und demzufolge auch eine Bestimmung von Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Waggons.
Die Sensorelektronik wird bevorzugt direkt oder indirekt durch den Generator des Generatorlagers elektrisch gespeist. Um zu ermöglichen, dass eine Versorgung der Sensorelektronik und der Detektionseinheit auch dann gewährleistet ist, wenn das Generatorlager keine elektrische Versorgungsspannung generiert, umfasst das erfindungsgemäße System bevorzugt weiterhin einen in der Energieversorgungseinheit ausgebildeten elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator oder einen Kondensator. Dabei kann das erfindungsgemäße System so konfiguriert sein, dass der elektrische Energiespeicher durch den Generator des Generatorlagers geladen wird.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind im Radlager weitere Sensoren zur Bestimmung von Beschleunigungen, Kräften, Momenten und/oder Temperaturen angeordnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Überwachung eines schienengebundenen Waren- oder Personentransportes in einem Waggon und umfasst zunächst einen Schritt, bei welchem eine elektrische Versorgungsspannung mit einer im oder am Waggon angeordneten Energieversorgungseinheit erzeugt wird. In einem weiteren Schritt werden elektromagnetisch detektierbare Gegenstände, welche im oder am Waggon angeordnet sind, elektromagnetisch detektiert. Das Detektieren erfolgt mit einer durch die Energieversorgungseinheit versorgten Detektionseinheit. Bei den elektromagnetisch detektierbaren Gegenständen kann es sich beispielsweise um Komponenten oder Bauteile des Waggons handeln, jedoch können auch das zu transportierende Gut oder hierfür vorgesehene Behältnisse als zu detektierende Gegenstände erkannt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Detektionseinheit an einem Ort im oder am Waggon dauerhaft verbleiben, da die im oder am Waggon angeordneten zu detektierenden Gegenstände aufgrund der gegebenen elektromagnetischen Detektierbarkeit über eine gewisse Entfernung erkannt werden können. Da erfindungsgemäß die elektrische Versorgungsspannung für die Detektionseinheit mithilfe einer im oder am Waggon angeordneten Energieversorgungseinheit erzeugt wird, kann das Detektieren der zu erkennenden Gegenstände in nahezu jedem beliebigen Betriebszustand des Waggons erfolgen, beispielsweise auch dann, wenn sich der Waggon in Alleinstellung befindet.
Mithilfe der Detektionseinheit werden bevorzugt solche zu detektierende Gegenstände erkannt, welche durch Komponenten des Waggons, insbesondere durch sicherheitsrelevante Bauteile, wie Bremsen, Bremsbeläge, Federn, Dämpfer oder Radlager gebildet sind. Alternativ oder ergänzend werden mit der Detektionseinheit bevorzugt solche zu detektierende Gegenstände erkannt, welche durch mit dem Waggon zu transportierendes Gut und/oder durch andere Waggons gebildet sind. Die Ergebnisse dieser Detektionen können für die Organisation der Logistik des schienengebundenen Transportes genutzt werden.
Um die elektrische Versorgungsspannung mithilfe der Energieversorgungseinheit zu erzeugen, wird in der Energieversorgungseinheit bevorzugt kinetische Energie des Waggons in elektrische Energie gewandelt. Da ein Waggon zumeist bewegt wird, kann auf diese Weise elektrische Energie, d. h. die elektrische Versorgungsspannung dauerhaft zur Verfügung gestellt werden. Zeiten, in denen sich der Waggon in einem Stillstand befindet, können bevorzugt mithilfe eines elektrischen Energiespeichers überbrückt werden.
Die Wandlung der kinetischen Energie des Waggons in die elektrische Energie erfolgt bevorzugt in einem Radlager des Waggons. Hierdurch kann die Wandlung Platz sparend und aufwandsarm erfolgen.
Die Detektionseinheit wird erfindungsgemäß dazu benutzt, die detektierbaren Gegenstände zu erkennen, wodurch bekannt wird, ob ein Gegenstand mit bestimmten Eigenschaften, beispielsweise eine Bremse einer bestimmten Bauart, vorhanden ist. Darüber hinaus erfolgt bevorzugt ein Identifizieren der elektromagnetisch detektierbaren Gegenstände, d. h. die Feststellung, welches Exemplar des Gegenstandes der bestimmten Bauart vorhanden ist, wofür eine das Exemplar identifizierende Kennung elektromagnetisch erfasst wird. Dabei wird bevorzugt eine Codierung als Kennung erfasst, welche gemäß RFID ausgelesen wird. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die elektromagnetisch detektierbaren Gegenstände zudem elektromagnetisch identifizierbar sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Identifizieren eines der zu identifizierenden Gegenstände geprüft, ob der identifizierte Gegenstand entsprechend einer Vorgabe im oder am Waggon angeordnet ist. Dieser Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise im Rahmen einer Sicherheitsprüfung durchgeführt werden. Bei dieser Sicherheitsprüfung kann beispielsweise festgestellt werden, ob ausschließlich Originalteile und zugelassene Ersatzteile am Waggon verbaut sind. Dieser Schritt der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann aber auch im Rahmen einer Überwachung der die Logistik betreffenden Elemente erfolgen.
Beispielsweise kann geprüft werden, ob und welche Frachtbehältnisse, wie z. B. Container oder Tanks sich auf dem Waggon befinden, und ob und welche Fracht geladen ist. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt ein Bestätigungssignal ausgegeben, wenn die identifizierten Gegenstände gemäß der Vorgabe im oder am Waggon angeordnet sind. Beispielsweise kann im Rahmen einer Überwachung der sicherheitsrelevanten Bauteile eine Zusammenarbeitsberechtigung der sicherheitsrelevanten Bauteile ausgegeben werden. Im Beispiel einer Logistikkontrolle kann das Bestätigungssignal dazu dienen, die ordnungsgemäße Beladung des Waggons zu quittieren.
Das Bestätigungssignal wird bevorzugt über eine Sendeeinheit an einen übergeordneten Leitrechner gesendet, über welchen mehrere Waggons oder eine Vielzahl an Waggons überwacht werden kann.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Identifikationsdaten des identifizierten Gegenstandes über eine Sendeeinheit an einen übergeordneten Leitrechner gesendet, nachdem dieser Gegenstand identifiziert wurde. Auf diese Weise können am Leitrechner logistische Abläufe überwacht werden oder es kann am Leitrechner überprüft werden, ob der identifizierte Gegenstand, insbesondere ein sicherheitsrelevantes Bauteil entgegen oder gemäß einer Vorgabe im oder am Waggon angeordnet ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Daten zwischen der als eine Kommunikationseinheit ausgebildeten Detektionseinheit mit an den Gegenständen befindlichen Kommunikationsmodulen über eine Funkverbindung ausgetauscht. Hierdurch können beispielsweise Gegenstände in Form von steuerbaren Bauteilen des Waggons gesteuert werden.
Die elektrische Versorgungsspannung wird bevorzugt mit der als ein Generatorlager ausgebildeten Energieversorgungseinheit erzeugt. Das Generatorlager ist in einem der Radlager des Waggons integriert, wodurch das Erzeugen der Versorgungsspannung Platz sparend und aufwandsarm erfolgen kann.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen solche Schritte, für deren Ausführung Komponenten ausgebildet sind, welche für die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems beschrieben sind. In gleicher Weise umfassen weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems solche Komponenten, die zur Ausführung von Schritten der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

AT 507382 A1 [0002]
WO 2008/014766 A1 [0003]
WO 2010/012277 A1 [0004]
DE 102010009633 [0007]

Claims

System zur Überwachung eines schienengebundenen Waren- oder Personentransportes in mindestens einem Waggon, umfassend: – eine im oder am Waggon angeordnete Energieversorgungseinheit zur Bereitstellung einer elektrischen Versorgungsspannung; und – eine durch die Energieversorgungseinheit versorgbare Detektionseinheit zur elektromagnetischen Detektion elektromagnetisch detektierbarer Gegenstände, die im oder am Waggon angeordnet sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit weiterhin zur elektromagnetischen Identifizierung der elektromagnetisch detektierbaren Gegenstände ausgebildet ist, wobei die elektromagnetisch detektierbaren Gegenstände weiterhin elektromagnetisch identifizierbar sind.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen zentralen übergeordneten Leitrechner und mindestens eine Bordeinheit umfasst; wobei die Bordeinheit gemeinsam mit der Energieversorgungseinheit jedem der Waggons separat zugeordnet ist; und wobei die Bordeinheit dazu ausgebildet ist, Daten über die mit der Detektionseinheit erfolgte Detektion über eine Sendeeinheit an den Leitrechner zu senden.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit durch ein Generatorlager gebildet ist, welches in einem Radlager des Waggons integriert ist.
Verfahren zur Überwachung eines schienengebundenen Waren- oder Personentransportes in mindestens einem Waggon, folgende Schritte umfassend: – Erzeugen einer elektrischen Versorgungsspannung mit einer im oder am Waggon angeordneten Energieversorgungseinheit; und – Detektieren elektromagnetisch detektierbarer Gegenstände, die im oder am Waggon angeordnet sind, wobei das Detektieren mit einer durch die Energieversorgungseinheit versorgten Detektionseinheit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Detektionseinheit zu detektierenden Gegenstände durch Komponenten des Waggons, durch mit dem Waggon zu transportierendes Gut und/oder durch andere Waggons gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Energieversorgungseinheit kinetische Energie des Waggons in elektrische Energie gewandelt wird, um die Versorgungsspannung zu erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Identifizieren der elektromagnetisch detektierbaren Gegenstände mit der Detektionseinheit erfolgt, wobei die elektromagnetisch detektierbaren Gegenstände weiterhin elektromagnetisch identifizierbar sind.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Identifizieren eines der Gegenstände geprüft wird, ob der identifizierte Gegenstand entsprechend einer Vorgabe im oder am Waggon angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Identifizieren eines der Gegenstände Identifikationsdaten des identifizierten Gegenstandes über eine Sendeeinheit an einen übergeordneten Leitrechner gesendet werden.