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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Triebfahrzeug sowie ein Computerprogramm.
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Üblicherweise wird ein Zustand eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs mittels einer Sichtprüfung im Rahmen einer Inspektion geprüft, die üblicherweise in bestimmten Inspektionsintervallen durchgeführt wird.
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Es besteht ein Bedarf, eine Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs unabhängig von Sichtprüfungen durchführen zu können.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, ein Verfahren zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs bereitzustellen, das ein Bestimmen eines Zustands eines Antriebsstrangs ohne eine Sichtprüfung ermöglicht.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann ferner darin gesehen werden, eine entsprechende Vorrichtung zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs bereitzustellen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, ein entsprechendes Triebfahrzeug bereitzustellen.
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Des Weiteren kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch darin gesehen werden, ein entsprechendes Computerprogramm anzugeben.
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Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte:
- – Aufbringen eines vorbestimmten Drehmoments auf einen Antriebsstrang des Triebfahrzeugs mittels eines Fahrmotors des Triebfahrzeugs, wobei aufgrund des aufgebrachten Drehmoments eine das Triebfahrzeug antreibende Antriebskraft erzeugt wird,
- – Kompensieren der Antriebskraft mittels einer der Antriebskraft entsprechenden und entgegensetzt wirkenden Bremskraft,
- – Messen eines Winkelversatzes einer Fahrmotorwelle zu einem Fahrmotorstator während des Kompensierens,
- – Bestimmen des Zustands des Antriebsstrangs abhängig von dem gemessenen Winkelversatz.
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Nach noch einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs bereitgestellt, umfassend:
- – eine Steuerungseinrichtung, die ausgebildet ist, einen Fahrmotor des Triebfahrzeugs zum Aufbringen eines vorbestimmten Drehmoments auf einen Antriebsstrang des Triebfahrzeugs zu steuern, wobei aufgrund des aufgebrachten Drehmoments eine das Triebfahrzeug antreibende Antriebskraft erzeugt werden kann,
- – wobei die Steuerungseinrichtung ferner ausgebildet ist, eine Bremskrafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer der Antriebskraft entsprechenden und entgegensetzt wirkenden Bremskraft zu steuern, so dass die Antriebskraft mittels der Bremskraft kompensiert werden kann,
- – eine Messeinrichtung zum Messen eines Winkelversatzes einer Fahrmotorwelle zu einem Fahrmotorstator während des Kompensierens und
- – eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Zustands des Antriebsstrangs abhängig von dem gemessenen Winkelversatz.
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Nach noch einem Aspekt wird ein Triebfahrzeug bereitgestellt, das die Vorrichtung zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs umfasst sowie einen Fahrmotor und eine Bremskrafterzeugungseinrichtung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Programmcode zur Durchführung des Verfahrens zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs umfasst, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere auf einer Steuerungseinrichtung, ausgeführt wird.
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Dadurch, dass während des Kompensierens der Antriebskraft der Winkelversatz der Fahrmotorwelle zu dem Fahrmotorstator gemessen wird und dass abhängig von dem gemessenen Winkelversatz der Zustand des Antriebsstrangs bestimmt wird, ist eine einfache und zuverlässige Möglichkeit gegeben, den Zustand des Antriebsstrangs zu bestimmen, ohne hierfür eine in der Regel zeitaufwändige Sichtprüfung durchführen zu müssen. Das heißt also insbesondere, dass die Zustandsprüfung jederzeit, also insbesondere auch zwischen zwei Inspektionen, durchgeführt werden kann. Somit ist insbesondere in vorteilhafter Weise eine frühzeitige Diagnose ermöglicht, ob der Antriebsstrang okay oder nicht okay ist. „Okay“ bedeutet hier, dass der Antriebsstrang bestimmungsgemäß oder normal funktioniert, also insbesondere kein fehlerhaftes Bauteil aufweist. „Nicht okay“ bedeutet hier insbesondere, dass beispielsweise zumindest ein Bauteil des Antriebsstrangs nicht bestimmungsgemäß funktioniert oder dass der Antriebsstrang nicht normal funktioniert, also eine Anomalie aufweist, also nicht bestimmungsgemäß funktioniert. Falls also die Prüfung ergibt, dass der Antriebsstrang nicht okay ist oder fehlerhaft funktioniert, so kann dann insbesondere vorgesehen sein, dass der Antriebsstrang im Detail, insbesondere mittels einer Sichtprüfung, weiter untersucht wird. Das frühzeitige Erkennen, ob der Antriebsstrang im Detail untersucht werden muss, kann also in vorteilhafter Weise vermeiden, dass eine in dem frühen Zustand noch geringe Beschädigung zu einer zu einem späteren Zeitpunkt größeren Beschädigung führt, die dann aufwändiger zu reparieren wäre. Somit können eine Reparaturzeit und Reparaturkosten in vorteilhafter Weise eingespart werden. Ein Betrieb des Triebfahrzeugs kann somit in vorteilhafter Weise zuverlässiger durchgeführt werden.
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Dass der Zustand des Antriebsstrangs abhängig von dem gemessenen Winkelversatz bestimmt wird, kann nach einer Ausführungsform insbesondere bedeuten, dass ein Winkelversatzschwellwert vorgegeben wird oder ist. Wenn der gemessene Winkelversatz kleiner als der Winkelversatzschwellwert ist, so funktioniert der Antriebsstrang bestimmungsgemäß, er ist ok. Wenn beispielsweise der gemessene Winkelversatz größer als der vorgegebene Winkelversatzschwellwert ist, so funktioniert der Antriebsstrang nicht bestimmungsgemäß, insbesondere weist der Antriebsstrang dann ein fehlerhaftes Bauteil auf. Er ist nicht okay. Aufgrund des vorgegebenen Winkelversatzschwellwertes und des darauf basierenden Vergleichs ist in vorteilhafter Weise eine einfache Ja/Nein-Prüfung des Antriebsstrangs bewirkt. Wenn die Prüfung ergeben hat, dass eine Anomalie oder ein Fehler vorliegt, so kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass eine Traktionssperre aktiviert wird. Dies deshalb, da dann in der Regel ein am Antriebsstrang beteiligtes Bauteil versagt hat. Zum Beispiel bei einem Bruch der Verschraubung an der Drehmomentstütze, Bruch der Lamellenkupplung oder völliges Versagen der Radsatzführungsbuchse. Die Traktionssperre bewirkt in vorteilhafter Weise beispielsweise ein Blockieren von Rädern des Triebfahrzeugs.
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Das Kompensieren bewirkt insbesondere, dass das Triebfahrzeug stehen bleibt und sich nicht vorwärtsbewegt, also nicht angetrieben wird, und somit auch keine Zugkraft nach außen aufbringt, beispielsweise auf ein mit dem Triebfahrzeug gekoppeltes Fahrzeug.
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Das vorbestimmte Drehmoment, das auf den Antriebsstrang aufgebracht wird, kann vorzugsweise auch als ein Prüfmoment bezeichnet werden.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Winkelversatz mittels eines Drehzahlgebers des Fahrmotors gemessen wird. Das heißt also insbesondere, dass nach einer Ausführungsform die Messeinrichtung einen Drehzahlgeber umfassen kann. Üblicherweise ist ein Drehzahlgeber bereits in einem Fahrmotor eines Triebfahrzeugs verbaut, sodass für die Messung des Winkelversatzes kein zusätzlicher Sensor benötigt wird. Somit können in vorteilhafter Weise Materialkosten eingespart werden.
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Nach einer Ausführungsform kann anstelle oder zusätzlich zu der Messung des Winkelversatzes der Fahrmotorwelle zu dem Fahrmotorstator der Winkelversatz der Fahrmotorwelle zu einem Gehäuse des Fahrmotorstators während des Kompensierens gemessen werden, wobei dann insbesondere abhängig von dem gemessenen Winkelversatz zwischen der Fahrmotorwelle und dem Gehäuse des Fahrmotorstators der Zustand des Antriebsstrangs bestimmt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Bremskraft zumindest teilweise mittels zumindest eines weiteren Fahrmotors erzeugt wird, der gegen den Fahrmotor arbeitet. In einer solchen Ausführungsform arbeitet also der Fahrmotor gegen eine Bremseinrichtung des Triebfahrzeugs.
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Insbesondere kann die Bremskraft vollständig mittels eines Bremsens des Triebfahrzeugs erzeugt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Triebfahrzeug festgebremst wird. In einem solchen Fall, also wenn das Triebfahrzeug festgebremst wird, wird die Bremskraft vollständig mittels des Festbremsens erzeugt.
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Somit kann in vorteilhafter Weise auch ein Zustand einer Bremseinrichtung des Triebfahrzeugs geprüft oder beurteilt werden. Insbesondere kann so eine Prüfung aller am geschlossenen Kraftfluss beteiligten Komponenten des Antriebsstrangs durchgeführt werden. Solche Komponenten können beispielsweise folgende Komponenten sein: Fahrmotor-Lagerung, Fahrmotor-Drehmomentstütze, Drehmomentkupplung zwischen dem Fahrmotor und dem Getriebe und/oder zwischen dem Getriebe und einem Radsatz einer Radsatzführung, insbesondere einer Radsatzanlenkung mit einer Radsatzführungsbuchse, sowie einer Bremszange vorzugsweise inklusive aller entsprechenden Verbindungselemente, die hier nicht im Einzelnen aufgeführt werden, als solche dem Fachmann aber bekannt sind.
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Nach noch einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Bremskraft zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mittels zumindest eines weiteren Fahrmotors erzeugt wird, der gegen den Fahrmotor arbeitet.
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Der weitere Fahrmotor bringt beispielsweise ein weiteres Drehmoment auf den Antriebsstrang auf, sodass aufgrund des aufgebrachten weiteren Drehmoments eine weitere Antriebskraft erzeugt wird. Diese ist aber der Antriebskraft, die mittels des aufgebrachten Drehmoments des Fahrmotors erzeugt wurde, entgegengerichtet oder entgegengesetzt, sodass die weitere Antriebskraft als Bremskraft wirkt und die Antriebskraft zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, kompensiert. Es kann, muss aber nicht, insbesondere vorgesehen sein, dass vorzugsweise zusätzlich das Triebfahrzeug zur Kompensation gebremst wird.
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Nach noch einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Fahrmotor und der weitere Fahrmotor einem Fahrwerk des Triebfahrzeugs zugeordnet sind.
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Üblicherweise umfasst ein Fahrwerk des Triebfahrzeugs mehrere Fahrmotoren. Jeder dieser Fahrmotoren eines Fahrwerks bringt ein Drehmoment auf den Antriebsstrang auf. Dass die Fahrmotoren des Fahrwerks gegeneinander arbeiten, heißt also insbesondere, dass die aufgebrachten Drehmomente sich zumindest teilweise kompensieren oder bei vollständiger Kompensation in der Summe null ergeben. Insbesondere kann jeder der Fahrmotoren des Fahrwerks ein Drehmoment auf einen Teilantriebsstrang des Antriebsstrangs aufbringen, sodass entsprechend der auf die Teilantriebsstränge aufgebrachten Drehmomente Antriebskräfte erzeugt werden, die aber bei vollständiger Kompensation in der Summe null ergeben oder sich zumindest teilweise kompensieren.
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Allgemein kann ein Fahrmotor, welcher die aufgrund seines aufgebrachten Drehmoments zur Bremskraft teilweise oder vollständig beiträgt, als ein weiterer Fahrmotor oder als ein Bremsfahrmotor bezeichnet werden. Ein Fahrmotor, der zur Antriebskraft teilweise oder vollständig beiträgt, kann allgemein einfach als ein Fahrmotor oder als ein Antriebsfahrmotor bezeichnet werden.
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Das Fahrwerk kann nach einer Ausführungsform beispielsweise als ein Drehgestell gebildet sein.
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Das heißt also insbesondere, dass die Fahrmotoren, also der Fahrmotor und der weitere Fahrmotor, in dem Fahrwerk, insbesondere dem Drehgestell, gegeneinander arbeiten. Somit ist in vorteilhafter Weise eine Prüfung aller am geschlossenen Kraftfluss beteiligten Komponenten in vorteilhafter Weise ermöglicht. Solche Komponenten können beispielsweise folgende Komponenten sein: Fahrmotor-Lagerung, Fahrmoment-Drehmomentstütze, Drehmomentkupplung zwischen dem Fahrmotor und dem Getriebe und/oder dem Getriebe und einem Radsatz der Radsatzführung, insbesondere einer Radsatzanlenkung mit einer Radsatzführungsbuchse, vorzugsweise inklusive aller Verbindungselemente beider Teilantriebsstränge des Antriebsstrangs, wobei diese Verbindungselemente im Detail nicht näher beschrieben werden, als solche aber dem Fachmann bekannt sind.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der gemessene Winkelversatz, wenn die Bremskraft zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mittels eines Bremsens des Triebfahrzeugs erzeugt wird, mit dem gemessenen Winkelversatz, wenn der Fahrmotor und der weitere Fahrmotor einem Fahrwerk des Triebfahrzeugs zugeordnet sind, miteinander verglichen werden, insbesondere werden die entsprechend bestimmten Zustände alternativ oder zusätzlich miteinander verglichen, wobei beispielsweise basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs vorzugsweise ein Zustand und/oder insbesondere ein Lagerspiel von vorzugsweise einer oder mehrerer Bremszangen einer Bremse des Triebfahrzeugs ermittelt werden, wobei die Bremse das Triebfahrzeug gebremst oder insbesondere festgebremst hat.
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Nach noch einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Fahrmotor und der weitere Fahrmotor jeweils einem Fahrwerk des Triebfahrzeugs zugeordnet sind.
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In dieser Ausführungsform arbeiten also die jeweiligen Fahrmotoren von zwei Fahrwerken gegeneinander.
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Es ist also in vorteilhafter Weise in dieser Ausführungsform eine Prüfung speziell einer Längsmitnahme zwischen beiden Fahrwerken, insbesondere zwischen zwei Drehgestellen, und einem Wagenkasten vorzugsweise inklusive aller Verbindungselemente ermöglicht, wobei diese Verbindungselemente als solche dem Fachmann bekannt sind und daher nicht weiter im Detail beschrieben werden.
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In noch einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der weitere Fahrmotor einem weiteren Triebfahrzeug zugeordnet ist, das mit dem Triebfahrzeug verbunden ist.
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In dieser Ausführungsform ist also ein weiteres Triebfahrzeug vorgesehen. Der weitere Fahrmotor des weiteren Triebfahrzeugs bringt auf einen weiteren Antriebsstrang des weiteren Triebfahrzeugs ein weiteres Drehmoment auf, aufgrund dessen eine das weitere Triebfahrzeug antreibende weitere Antriebskraft erzeugt wird. Diese weitere Antriebskraft ist der Antriebskraft des Triebfahrzeugs zumindest teilweise, insbesondere vollständig, entgegengesetzt. Mit anderen Worten ziehen das Triebfahrzeug und das weitere Triebfahrzeug in entgegengesetzte Richtungen.
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Das heißt also insbesondere, dass durch die gegenteilige Drehrichtung der jeweiligen Fahrmotoren der beiden Triebfahrzeuge eine Prüfung einer mechanischen Kupplung zwischen den beiden Triebfahrzeugen vorzugsweise inklusive aller Verbindungselemente bewirkt ist, wobei diese Verbindungselemente als solche dem Fachmann bekannt sind und daher nicht im Einzelnen näher beschrieben werden.
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Insbesondere können mehrere weitere Triebfahrzeuge vorgesehen sein, wobei dann die entsprechenden weiteren Fahrmotoren dieser weiteren Triebfahrzeuge derart gegen den Fahrmotor des Triebfahrzeugs arbeiten, dass in der Summe sich die Antriebskraft mittels der Bremskraft, die durch die weiteren Triebfahrzeuge erzeugt wird, zumindest teilweise, insbesondere vollständig, kompensiert.
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Nach einer Ausführungsform können mehrere weitere Fahrmotoren vorgesehen sein.
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In einer weiteren Ausführungsform können mehrere Fahrmotoren vorgesehen sein.
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Die im Zusammenhang mit einem Fahrmotor und/oder einem weiteren Fahrmotor gemachten Ausführungen gelten analog für mehrere Fahrmotoren und/oder mehrere weitere Fahrmotoren und umgekehrt. Wenn der Plural hinsichtlich des Fahrmotors und/oder des weiteren Fahrmotors verwendet wird, so soll stets der Singular mitgelesen werden und umgekehrt.
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So kann beispielsweise nach einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass ein Fahrmotor und ein weiterer Fahrmotor eines Fahrwerks gegeneinander arbeiten für eine teilweise Kompensation und dass ein Fahrmotor und ein weiterer Fahrmotor eines weiteren Fahrwerks gegeneinander arbeiten für eine weitere teilweise Kompensation. In der Summe kann aus diesen beiden teilweisen Kompensationen eine vollständige Kompensation bewirkt sein. Insbesondere kann noch mittels eines Bremsens des Triebfahrzeugs und/oder der weiteren Triebfahrzeuge respektive des weiteren Triebfahrzeugs die vollständige Kompensation bewirkt werden. Es kommt lediglich insbesondere darauf an, dass sich der Verbund aus den Triebfahrzeugen nicht von der Stelle bewegt.
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In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das vorbestimmte Drehmoment in Abhängigkeit einer vorbestimmten Kennlinie aufgebracht wird, so dass entsprechend eine Kennlinie für den Winkelversatz gemessen wird, wobei der Zustand des Antriebsstrangs abhängig von der Kennlinie für den Winkelversatz bestimmt wird.
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Die vorbestimmte Kennlinie wurde beispielsweise bei einem neuen Antriebsstrang aufgenommen. Es kann insbesondere eine Steifigkeitskennlinie geprüft werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das aufgebrachte Drehmoment maximal 5% einem Nennmoment entspricht.
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Insbesondere kann das aufgebrachte Drehmoment zwischen 1% und 5% des Nennmoments betragen.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
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1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs,
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2 eine Vorrichtung zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs und
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3 ein Triebfahrzeug
zeigen.
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1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs eines Triebfahrzeugs.
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Gemäß einem Schritt 101 wird ein vorbestimmtes Drehmoment auf einen Antriebsstrang des Triebfahrzeugs mittels eines Fahrmotors des Triebfahrzeugs aufgebracht. Aufgrund des aufgebrachten Drehmoments wird eine das Triebfahrzeug antreibende Antriebskraft erzeugt. In einem Schritt 103 wird die Antriebskraft mittels einer der Antriebskraft entsprechenden und entgegengesetzt wirkenden Bremskraft kompensiert. Das heißt also insbesondere, dass der Kraftfluss im Antriebsstrang geschlossen gehalten wird. Dadurch wird in vorteilhafter Weise bewirkt, dass das Triebfahrzeug keine Zugkraft nach außen aufbringt.
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In einem Schritt 105 wird ein Winkelversatz einer Fahrmotorwelle zu einem Fahrmotorstator gemessen. Dies während des Kompensierens. In einem Schritt 107 wird der Zustand des Antriebsstrangs abhängig von dem gemessenen Winkelversatz bestimmt.
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2 zeigt eine Vorrichtung 201 zur Zustandsprüfung eines Antriebsstrangs (nicht gezeigt) eines Triebfahrzeugs (nicht gezeigt).
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Die Vorrichtung 201 umfasst eine Steuerungseinrichtung 203, die ausgebildet ist, einen Fahrmotor des Triebfahrzeugs zum Aufbringen eines vorbestimmten Drehmoments auf einen Antriebsstrang des Triebfahrzeugs zu steuern, wobei aufgrund des aufgebrachten Drehmoments eine das Triebfahrzeug antreibende Antriebskraft erzeugt werden kann. Die Steuerungseinrichtung 203 ist ferner ausgebildet, eine Bremskrafterzeugungseinrichtung (nicht gezeigt) zum Erzeugen einer der Antriebskraft entsprechenden und entgegengesetzt wirkenden Bremskraft zu steuern, sodass die Antriebskraft mittels der Bremskraft kompensiert werden kann.
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Die Vorrichtung 201 umfasst ferner eine Messeinrichtung 205 zum Messen eines Winkelversatzes einer Fahrmotorwelle zu einem Fahrmotorstator während des Kompensierens. Insbesondere umfasst die Messeinrichtung 205 einen Drehzahlgeber. Hierfür kann beispielsweise der Drehzahlgeber des Fahrmotors verwendet werden.
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Die Vorrichtung 201 umfasst ferner eine Bestimmungseinrichtung 207 zum Bestimmen des Zustands des Antriebsstrangs abhängig von dem gemessenen Winkelversatz.
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3 zeigt ein Triebfahrzeug 301 umfassend die Vorrichtung 201 gemäß 2. Das Triebfahrzeug 301 umfasst ferner einen Fahrmotor 303 und eine Bremskrafterzeugungseinrichtung 305.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Bremskrafterzeugungseinrichtung eine Bremse des Triebfahrzeugs umfasst. Insbesondere kann in einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Bremskrafterzeugungseinrichtung einen oder mehrere weitere Fahrmotoren umfasst.
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Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, dass ein Fahrmotor eines Triebfahrzeugs ein vorbestimmtes Drehmoment, das allgemein auch als ein Prüfmoment bezeichnet werden kann, auf einen Antriebsstrang des Triebfahrzeugs aufbringt. Das Prüfmoment liegt insbesondere in einer Größenordnung von beispielsweise 1% bis 5% des Nennmomentes.
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Der Kraftfluss im zu prüfenden Antriebsstrang ist hierbei immer in sich geschlossen, das Triebfahrzeug oder der Zugverband aus Triebfahrzeug und weiteren Fahrzeugen, beispielsweise weiteren Triebfahrzeugen, bringt keine Zugkraft nach außen auf.
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Dies kann beispielsweise folgendermaßen geschehen:
- 1. durch Festbremsen des Triebfahrzeugs.
Der Fahrmotor arbeitet gegen die Bremse (Prüfung aller am geschlossenen Kraftfluss beteiligter Komponenten wie Fahrmotor-Lagerung, Fahrmotor-Drehmomentstütze, Drehmomentkupplung zwischen Fahrmotor und Getriebe oder/und Getriebe und Radsatz, der Radsatzführung (Radsatzanlenkung mit Radsatzführungsbuchse) sowie der Bremszange inklusive aller Verbindungselemente.
- 2. durch gegenteilige Drehrichtung der Fahrmotoren in einem
- Fahrwerk, zum Beispiel in einem Drehgestell.
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Die Fahrmotoren arbeiten im Fahrwerk, insbesondere im Drehgestell, gegeneinander (Prüfung aller am geschlossenen Kraftfluss beteiligter Komponenten wie Fahrmotor-Lagerung, Fahrmotor-Drehmomentstütze, Drehmomentkupplung zwischen Fahrmotor und Getriebe oder/und Getriebe und Radsatz, der Radsatzführung (Radsatzanlenkung mit Radsatzführungsbuchse) inklusive aller Verbindungselemente beider Teilantriebsstränge.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform werden die Prüfergebnisse, also insbesondere der entsprechend gemessene Winkelversatz, gemäß den obigen Punkten 1. und 2. miteinander verglichen, wobei abhängig von dem Vergleich ein Zustand respektive ein Lagerspiel einer oder mehrerer Bremszangen ermittelt wird.
- 3. durch gegenseitige Drehrichtung aller Fahrmotoren in einem Fahrwerk, zum Beispiel ein Drehgestell, zu den Fahrmotoren eines anderen Fahrwerks, zum Beispiel eines Drehgestells, oder zu den Fahrmotoren von anderen Fahrwerken, zum Beispiel von Drehgestellen.
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Die jeweiligen Fahrmotoren der Fahrwerke, zum Beispiel Drehgestelle, arbeiten gegeneinander (Es ist eine Prüfung speziell der Längsmitnahme zwischen beiden Fahrwerken und dem Wagenkasten inklusive aller Verbindungselemente ermöglicht.).
- 4. durch gegenteilige Drehrichtung aller Fahrmotoren eines Triebfahrzeugs mit sämtlichen Fahrmotoren von einem weiteren oder von mehreren weiteren Triebfahrzeugen, die mit dem Triebfahrzeug verbunden sind, insbesondere direkt verbunden.
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Zwei oder mehr Triebfahrzeuge oder Trainsets arbeiten gegeneinander (Es ist eine Prüfung speziell der mechanischen Kupplung zwischen zwei Triebfahrzeugen inklusive aller Verbindungselemente ermöglicht.).
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Die Funktionsweise wird im Folgenden beispielhaft näher erläutert:
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A) Ja/Nein-Prüfung
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Nach Aufbringen des bestimmten Prüfmomentes (vorbestimmtes Drehmoment) durch den Fahrmotor, das beispielsweise ca. 1 bis 5% des Nennmomentes beträgt, wird der Winkelversatz der Fahrmotorwelle zum Fahrmotorstator und/oder zum Fahrmotorstatorgehäuse anhand des bei modernen Drehstrombahnmotoren generell vorhandenen Drehzahlgebers gemessen. Überschreitet dieser Winkel einen zuvor zu definierenden, zulässigen Wert (Winkelversatzschwellwert), liegt ein Schaden oder eine Anomalie an einem der Kettenglieder im zu prüfenden Antriebsstrang vor. Dies kann beispielsweise durch die oben aufgeführten vier Möglichkeiten geschehen. Im Falle, dass der Fahrmotor gegen die Bremse arbeitet, werden die Bremszange und deren Verbindungselemente ebenfalls in die Prüfung mit einbezogen.
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Das Ergebnis unterscheidet sich hier nur zwischen "Alles in Ordnung", wenn der am Fahrmotor-Drehzahlgeber gemessene Winkelversatz zwischen Fahrmotorstator und Fahrmotorrotor kleiner dem zulässigen Winkelversatz ist oder "Achtung, es liegt eine Anomalie vor", wenn der Winkelversatz größer ist. Also eine einfache und zuverlässige "Ja/Nein-Prüfung".
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B) Diagnose durch einen Kennlinienvergleich:
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Ergänzend kann beispielsweise ein Prüfmoment am Fahrmotor über eine bestimmte Kennlinie aufgebracht werden. Aus der Kennlinie der Antwort (der gemessene Winkelversatz) am Drehzahlgeber kann der Zustand des im Kraftfluss geschlossenen Antriebsstranges diagnostiziert werden (Prüfung der Steifigkeitskennlinien).
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Die erfindungsgemäße Zustandsprüfung kann beispielsweise in mehreren Ausbaustufen erfolgen. Aufsteigend steigt Tiefe und Komplexität der Umsetzung sowie der Umfang des möglichen Ergebnisses.
- 1) Prüfung der Fahrmotor-Aufhängung wie Fahrmotorlager und Fahrmotor-Drehmomentstütze sowie deren Verbindungselemente ("Hängt der Fahrmotor im Fahrmotor-Notfang"?)
1A) Ja/Nein-Prüfung
1B) Prüfung der Steifigkeitskennlinien
- 2) Prüfung des Zustandes aller am Kraftfluss beteiligter Komponenten des Antriebsstranges wie Fahrmotor-Lagerung, gegebenenfalls Kupplung, Getriebe-Lagerung, Drehmomentstützen sowie der Radsatzführung
2A) Ja/Nein-Prüfung
2B) Prüfung der Steifigkeitskennlinien
- 3) Prüfung des Zustandes der Bremseinrichtung
3A) Ja/Nein-Prüfung
3B) Prüfung der Steifigkeitskennlinien
- 4) Prüfung des Zustandes der Längsmitnahme und/oder der Kraftübertragung zwischen Fahrwerk und Wagenkasten
4A) Ja/Nein-Prüfung
4B) Prüfung der Steifigkeitskennlinien
- 5) Prüfung des Zustandes der Zug-Stoß-Einrichtung des Triebfahrzeuges
4B) Prüfung der Steifigkeitskennlinien
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Zusammenfassend stellt die Erfindung eine automatisierte Prüfung des Antriebsstranges bereit, ohne dass hierfür zusätzliche Sensorik vonnöten ist. Die Sensorik, die an einem dem Stand der Technik entsprechenden Drehstromantrieb vorhanden ist (Drehzahlgeber am Fahrmotor), reicht aus.
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Diese Prüfung lässt sich mittels desselben Grundprinzips neben dem Antriebsstrang auf zusätzliche, das Traktionsmoment übertragende Baugruppen wie der Längsmitnahme zwischen Fahrwerk und Wagenkasten und der Zug-/Stoßeinrichtung zwischen zwei Fahrzeugen erweitern.
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Die Prüfung 1a) als einfache "Ja/Nein"-Prüfung hat bereits erhebliche Vorteile für die FMECA im Fahrwerk, da sich folgende Themen entschärfen ließen:
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a) Zustand des Fahrmotor-Notfanges:
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Bei Versagen der Fahrmotor-Drehmomentstütze oder deren Verbindungselemente ist dies bei jedem Bahnantrieb ein kritischer Punkt.
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Generell ist im Versagensfall der Fahrmotor-Drehmomentstütze die Lebensdauer des Fahrmotor-Notfanges im normalen Weiterbetrieb sehr kritisch zu bewerten, muss man doch aktuell davon ausgehen, dass der Fahrmotor-Notfang jeweils das volle Kilometerintervall zwischen zwei Nachschauen bzw. Fristintervallen bei voller betrieblicher Belastung durchhält. Bauraumbedingt ist diese Anforderung am Fahrmotor-Notfang generell schwer umsetzbar. Am Beispiel der neuen Vectron-Lok beträgt das Nachschauintervall 30.000 km.
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b) Zustand der Radsatzführung:
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Ausbröckelungen, Ablösungen im Gummi bis zum Vollversagen der Gummibuchse der Radsatzführungsbuchsen sowie ein Versagen der Verschraubungselemente können ein für die FMECA kritischer Punkt sein.
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c) Versagen der Kupplung zwischen Fahrmotor und Getriebe respektive zwischen Getriebe und Radsatz:
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Ein Versagen der Kupplung kann derzeit nur durch eine Nachschau oder durch im Betrieb hörbare Geräuschentwicklung erkannt werden. Meist werden in diesem Fall durch die späte Diagnose viele Bauteile in der direkten Umgebung zerstört.
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Mit der einfachen Ja/Nein-Prüfung unter 1a), die zum Beispiel täglich beim Aufrüsten des Triebfahrzeuges durchgeführt werden kann, ließen sich diese Punkte entscheidend entschärfen.
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Durch weitere "Ja/Nein"-Prüfungen (Punkte 2 bis 4) können weitere Kuppelelemente wie die Zugkraftanlenkung zum Wagenkasten oder die Kupplungselemente zwischen den Triebfahrzeugen überprüft werden.
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Die weitergehende Prüfungsmöglichkeit "B. Diagnose durch Kennlinienvergleich", die mittels der Erfindung möglich ist, kann generell eine genaue Zustandsdiagnose durch Vergleich der Kennlinie im Neuzustand mit der Kennlinie zu einem Zeitpunkt X im Betrieb des Triebfahrzeuges durchgeführt werden. Vorzugsweise werden zeit- und/oder kilometerbezogene Prognosen für die Restlebensdauer der genannten Bauteile im Antriebsstrang durchgeführt.
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Durch weitere Prüfungen im Rahmen der "Diagnose durch Kennlinienvergleich" (Punkte 2 bis 5) können auch Steifigkeitskennlinien weiterer Kuppelelemente wie der Zugkraftanlenkung zum Wagenkasten oder der Kupplungselemente zwischen den Triebfahrzeugen hinsichtlich ihrer Restlebensdauer bewertet werden.
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Die Erfindung benötigt bei einem gemäß dem Stand der Technik ausgeführten Triebfahrzeug mit Drehstromantrieb keine zusätzlichen sensorischen Hilfsmittel.
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Die Erfindung kann kritische Punkte in der FMECA Fahrwerk und Antrieb entscheidend entschärfen. Er kann durch seine einfache Durchführung (Test 1a) bei jedem Aufrüstvorgang oder Richtungswechsel des Triebfahrzeugs durchgeführt werden.
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Die Erfindung kann so zu einer weiteren Erhöhung der Nachschau oder/und Fristintervalle beitragen. Dies ist hinsichtlich RAM/LCC ein großer Wettbewerbsvorteil.
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Die Erfindung kann speziell durch Prüfen von Steifigkeitskennlinien (2.) ein großes Hilfsmittel für optimale, zustandsbezogene Instandhaltung an Eisenbahntriebfahrzeugen sein. Die Erfindung ermöglicht Prognosen für die Restlebensdauer der am Kraftfluss beteiligten Hauptkomponenten des Antriebsstranges, des Fahrwerkes und der Zugkraftanlenkung zwischen Fahrwerk und Wagenkasten.
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Dies ist hinsichtlich RAM/LCC insbesondere im Rahmen einer zustandsbezogenen Instandhaltung mit dem Ziel der optimalen Bauteilausnutzung und Zuverlässigkeit des Fahrzeuges im Betrieb ein großer Wettbewerbsvorteil.
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Ausführungsbeispiel am Beispiel der Vectron-Lok, die eine Elektrolokomotive ist, Vectron ist ein Eigenname für eine Elektrolokomotive oder ein Elektrotriebfahrzeug:
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Stufe 1:
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Einfacher Test
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Bei der Vectron-Lok (oder jedem anderen Eisenbahntriebfahrzeug mit Drehstromantrieb) kann bei jedem Aufrüstvorgang auf die oben beschriebene Weise ein erfindungsgemäßes Verfahren, insbesondere nach dem Schema 1a) als "Ja/Nein-Prüfung", durchgeführt werden. Bei Überschreiten des maximal zulässigen Winkels (Winkelversatz) zwischen Fahrmotorstator und Fahrmotorrotor bei einem definierten, geringen Prüfmoment erfolgt vorzugsweise eine Traktionssperre, da dann ein am Antriebsstrang beteiligtes Bauteil versagt hat. Zum Beispiel bei einem Bruch der Verschraubung an der Drehmomentstütze, Bruch der Lamellenkupplung oder völliges Versagen der Radsatzführungsbuchse.
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Stufe 2:
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Erweiterter Test
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Bei der Vectron-Lok (oder jedem anderen Eisenbahntriebfahrzeug mit Drehstromantrieb) kann zum Beispiel einmal wöchentlich oder alle 10.000 km ± 2.000 km vor dem Aufrüstvorgang auf die oben beschriebene Weise ein erfindungsgemäßes Verfahren, insbesondere nach dem Schema 2 "Prüfen der Steifigkeitskennlinien" für die verschiedenen Koppelelemente durchgeführt werden.
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Dabei darf in der Regel die Flexibilität im Betrieb durch den Kennlinientest nicht beeinträchtigt werden. Der Test kann daher in einer Ausführungsform nur bewusst durch den Lokführer oder vom Wartungspersonal bewusst aktiviert werden, insbesondere nur wenn dies die aktuelle betriebliche Situation zulässt.
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Die Kennlinien von Antriebsstrang oder Zugkraftanlenkung zwischen Fahrwerk und Wagenkasten werden aufgenommen und entweder auf dem Fahrzeug ausgewertet oder per Datenfernübertragung der zuständigen Werkstatt übermittelt.
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Steht die Lok (oder jedes andere Eisenbahntriebfahrzeug) gekuppelt zu einem eingebremsten anderen Fahrzeug oder zu einem geeigneten Prellbock, kann auch die Kennlinie der Zug-/Stoß-Einrichtung geprüft werden. Dieser Test sollte nur durch Werkstattpersonal erfolgen.
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Im Rahmen der Zustandsprüfung des Antriebsstrangs wird insbesondere Folgendes geprüft
- – Zustand des Fahrmotor-Notfanges
- – Zustand sämtlicher Verbindungselemente, die an der Übertragung der Traktionskräfte des gesamten mechanischen Antriebsstranges teilhaben, wie zum Beispiel das Fahrmotor-Pendel, das Fahrmotorwiderlager, die Fahrmotoraufhängung, die Getriebeaufhängung, die Drehmomentkupplung (verschiedene Typen möglich), sowie deren Verbindungselemente
- – Zustand der Bremszange sowie deren Verbindungselemente
- – Zustand sämtlicher Gummi-Lager, die Teil des mechanischen Antriebsstrangs sind, wie: Lager der Fahrmotoraufhängung, Lager am Fahrmotor-Pendel, Gummilager der Kupplung (so vorhanden), Gummiaugen der Radsatzführung sowie die Radsatzführungsbuchse
- – Zustand der Längsmitnahme zwischen Fahrwerk und Wagenkasten
- – Zustand der Zug-/Stoß-Einrichtungen.
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Bei dem Triebfahrzeug kann es beispielsweise um ein Eisenbahntriebfahrzeug handeln, insbesondere um ein Eisenbahntriebfahrzeug mit elektrischer Kraftübertragung (zum Beispiel: Lokomotiven, Triebzüge, Metros oder Straßenbahnen).
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
