DE102017222324A1 - Method and device for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Verschleißzustandes von Rädern eines Schienenfahrzeugs beschrieben, bei dem eine Fahrzeuggeschwindigkeit (V) des Schienenfahrzeugs (10) und eine Drehzahl (N) eines Rades (12) des Schienenfahrzeugs (10) für die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (V) erfasst werden, die erfasste Drehzahl (N) des Rades (12) mit einer Soll-Drehzahl (Nsoll) des Rades (12) für die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (V) verglichen wird und dann in Abhängigkeit von diesem Vergleichsergebnis ein Kennwert (K) für den Verschleißzustand des Rades (12) bestimmt wird.A method is described for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle, in which a vehicle speed (V) of the rail vehicle (10) and a speed (N) of a wheel (12) of the rail vehicle (10) for the detected vehicle speed (V) are detected are compared, the detected speed (N) of the wheel (12) with a target speed (Nsetpoint) of the wheel (12) for the detected vehicle speed (V) and then in dependence on this comparison result a characteristic value (K) for the state of wear of the wheel (12) is determined.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Verschleißzustandes von Rädern eines Schienenfahrzeugs.The present invention relates to a method and an apparatus for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle.
  • Die Räder eines Schienenfahrzeugs unterliegen während des Betriebs des Schienenfahrzeugs einem mechanischen Verschleiß. Die Lauffläche und der Spurkranz eines Rades bilden ein Radprofil einer vorgegebenen Geometrie. Dabei hat jedes Profil Verschleißgrenzwerte, die eingehalten werden müssen, um einen stabilen Radlauf zu gewährleisten. Herkömmlicherweise werden daher die Schienenfahrzeuge in regelmäßigen Zeitabständen in einer Werkstatt gewartet, um den Verschleißzustand der Räder mit geeigneten Messgeräten zu prüfen. Derartige Werkstattaufenthalte sind zeit- und kostenaufwändig und sind mit Stillstands- bzw. Ausfallzeiten des Schienenfahrzeugs verbunden.The wheels of a rail vehicle are subject to mechanical wear during operation of the rail vehicle. The tread and wheel flange of a wheel form a wheel profile of a given geometry. Each profile has wear limits that must be adhered to to ensure a stable wheel arch. Conventionally, therefore, the rail vehicles are serviced at regular intervals in a workshop to check the state of wear of the wheels with suitable measuring equipment. Such workshop visits are time consuming and costly and are associated with downtime or downtime of the rail vehicle.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Verschleißzustandes von Rädern eines Schienenfahrzeugs während des laufenden Betriebs des Schienenfahrzeugs bereitzustellen.It is therefore the object of the present invention to provide a method and an apparatus for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle during ongoing operation of the rail vehicle.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the teaching of the independent claims. Particularly advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines Verschleißzustandes von Rädern eines Schienenfahrzeugs enthält die Schritte des Erfassens einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs; des Erfassens einer Drehzahl eines Rades des Schienenfahrzeugs für die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit; des Vergleichens der erfassten Drehzahl des Rades mit einer Soll-Drehzahl des Rades für die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit; und des Bestimmens eines Kennwerts für den Verschleißzustand des Rades in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis der erfassten Drehzahl mit der Soll-Drehzahl des Rades.The inventive method for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle includes the steps of detecting a vehicle speed of the rail vehicle; detecting a rotational speed of a wheel of the rail vehicle for the detected vehicle speed; comparing the detected rotational speed of the wheel with a target rotational speed of the detected vehicle speed wheel; and determining a characteristic value for the state of wear of the wheel as a function of the comparison result of the detected rotational speed with the target rotational speed of the wheel.
  • Das Verfahren der Erfindung ermöglicht die automatische und kontinuierliche Überwachung des Verschleißzustandes der Räder eines Schienenfahrzeugs während des laufenden Betriebs des Schienenfahrzeugs. Mit diesem Verfahren wird es möglich, dass ein Werkstattbesuch des Schienenfahrzeugs erst dann eingeplant werden muss, wenn dieser aufgrund eines tatsächlichen Verschleißzustandes der Räder tatsächlich notwendig ist. Für dieses Überwachungsverfahren werden vorteilhafterweise auch keine zusätzlichen Sensoren oder dergleichen benötigt, sondern kann auf Mess- oder Erfassungseinrichtungen zurückgegriffen werden, die in Schienenfahrzeugen üblicherweise ohnehin vorhanden sind. Für die Ermittlung des Verschleißes der Räder muss keine Werkstatt mehr aufgesucht werden und muss kein Personal eingeplant werden. Auch sind untypisch hohe Verschleißgrade früher und zuverlässiger zu diagnostizieren, da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur Momentaufnahmen wie bei einer manuellen Inspektion oder einer fotografischen Detektion berücksichtigt werden.The method of the invention enables automatic and continuous monitoring of the state of wear of the wheels of a rail vehicle during ongoing operation of the rail vehicle. With this method it is possible that a workshop visit of the rail vehicle only has to be planned if it is actually necessary due to an actual state of wear of the wheels. For this monitoring method advantageously no additional sensors or the like are needed, but can be used on measuring or detection devices that are usually present in rail vehicles anyway. To determine the wear of the wheels, no workshop needs to be visited and no staff must be scheduled. Also untypically high levels of wear are diagnosed earlier and more reliably, since not only snapshots such as manual inspection or photographic detection are taken into account with the method according to the invention.
  • Die Erfindung basiert dabei auf der Überlegung, dass sich bei einer Abnutzung eines Rades der Raddurchmesser verändert, insbesondere reduziert. Als Folge davon dreht sich das Rad bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer veränderten, insbesondere höheren Drehzahl. Diese Veränderung der Drehzahl kann nun genutzt werden, um ein Maß der Abnutzung des Rades zu bestimmen.The invention is based on the consideration that changes in a wear of a wheel, the wheel diameter, in particular reduced. As a result, the wheel rotates at a vehicle speed with a changed, especially higher speed. This change in speed can now be used to determine a measure of the wear of the wheel.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln des Verschleißzustandes eines Rades wird vorzugsweise für mehrere oder alle Räder des Schienenfahrzeugs zum Beispiel gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt.The inventive method for determining the state of wear of a wheel is preferably carried out for several or all wheels of the rail vehicle, for example, simultaneously or sequentially.
  • Beim Erfassen der aktuellen Drehzahl des Rades wird vorzugsweise die Drehzahl der Radachse oder direkt die Drehzahl des Rades erfasst.When detecting the current speed of the wheel, the speed of the wheel axle or directly the speed of the wheel is preferably detected.
  • Zum Vergleichen der erfassten aktuellen Drehzahl des Rades mit der Soll-Drehzahl des Rades für die jeweilige aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit wird vorzugsweise zurückgegriffen auf eine abgespeicherte Tabelle mit Wertepaaren für die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Raddrehzahl oder auf eine abgespeicherte Berechnungsformel für die Raddrehzahl als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit.To compare the detected current speed of the wheel with the target speed of the wheel for each current vehicle speed is preferably resorted to a stored table with value pairs for the vehicle speed and the wheel speed or to a stored calculation formula for the wheel speed as a function of vehicle speed.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung enthalt das Verfahren ferner einen Schritt des Vergleichens des bestimmten Kennwerts für den Verschleißzustand des Rades mit einem Grenz-Kennwert für den Verschleißzustand des Rades, wobei dieser Grenz-Kennwert einem Verschleißzustand des Rades entspricht, der eine vorbestimmte Maßnahme erfordert. Im Rahmen der Erfindung können auch mehrere derartige Vergleiche mit unterschiedlichen Grenz-Kennwerten durchgeführt werden, deren Überschreitung dann verschiedene Maßnahmen erfordern würde. Zu den vorbestimmten erforderlichen Maßnahmen zählen beispielsweise die Planung eines Werkstattbesuchs in absehbarer Zeit, ein möglichst zeitnaher Werkstattbesuch, die Anpassung der Fahrzeugsteuerung, die Anpassung der Bremssteuerung, und dergleichen.In one embodiment of the invention, the method further comprises a step of comparing the determined characteristic for the state of wear of the wheel with a limit value. Characteristic value for the state of wear of the wheel, this limit characteristic value corresponding to a state of wear of the wheel which requires a predetermined measure. In the context of the invention, it is also possible to carry out several such comparisons with different limit values, the exceeding of which would then require different measures. The predetermined measures required include, for example, the planning of a workshop visit in the foreseeable future, a timely visit to a garage, the adaptation of the vehicle control, the adaptation of the brake control, and the like.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Kennwert für den Verschleißzustand des Rades nur bestimmt, wenn die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit einen unteren Grenzwert übersteigt. Indem der Kennwert für den Verschleißzustand des Rades nur bei Fahrzeuggeschwindigkeiten ermittelt wird, bei denen eine stabile Drehzahl der Räder vorliegt, kann die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöht werden. Außerdem kann auf diese Weise zum Beispiel eine kleinere Wertetabelle für die Soll-Drehzahl bereitgestellt werden oder kann auf eine einfachere Berechnungsformel für die Soll-Drehzahl zurückgegriffen werden.In one embodiment of the invention, the characteristic value for the state of wear of the wheel is only determined if the detected vehicle speed exceeds a lower limit value. By determining the characteristic value for the state of wear of the wheel only at vehicle speeds at which a stable rotational speed of the wheels is present, the reliability of the method according to the invention can be increased. In addition, in this way, for example, a smaller value table for the target speed can be provided or can be resorted to a simpler calculation formula for the target speed.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Drehzahl des Rades mit Hilfe einer Bremssteuerung des Schienenfahrzeugs erfasst. Da die ohnehin vorhandene Bremssteuerung in der Regel auch Informationen über die Drehzahl des Rades erfasst / berücksichtigt, kann auf zusätzliche Einrichtungen zum Erfassen der Drehzahl verzichtet werden, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise und auch bei bereits bestehenden Schienenfahrzeugsystemen realisierbar ist.In one embodiment of the invention, the rotational speed of the wheel is detected by means of a brake control of the rail vehicle. Since the already existing brake control usually also information about the speed of the wheel detected / considered, can be dispensed with additional means for detecting the speed, so that the inventive method can be realized in a simple manner and in existing rail vehicle systems.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Fahrzeuggeschwindigkeit mit Hilfe einer satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung (z.B. GPS oder GLONASS) erfasst. Da Schienenfahrzeuge in der Regel ohnehin über eine solche satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung verfügen, kann auf zusätzliche Einrichtungen zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit verzichtet werden, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise und auch bei bereits bestehenden Schienenfahrzeugsystemen realisierbar ist.In one embodiment of the invention, the vehicle speed is detected by means of a satellite-based position detector (e.g., GPS or GLONASS). Since rail vehicles generally already have such a satellite-supported position detection device, it is possible to dispense with additional devices for detecting the vehicle speed, so that the method according to the invention can be implemented in a simple manner and also with already existing rail vehicle systems.
  • Bei dieser Ausführungsform wird die mit Hilfe der satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit vorzugsweise kalibriert. Mit einer solchen Kalibrierung können ggf. vorhandene Abweichungen der mit Hilfe der satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit von der realen Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert werden.In this embodiment, the vehicle speed sensed using the satellite-based position detection device is preferably calibrated. With such a calibration, it is possible to correct any deviations of the vehicle speed detected with the aid of the satellite-supported position detection device from the actual vehicle speed.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Schritt des Bestimmens des Kennwerts für den Verschleißzustand des Rades in einer Onboard-Steuereinheit (Onboard Control Unit, OCU) des Schienenfahrzeugs ausgeführt.In one embodiment of the invention, the step of determining the wear level characteristic of the wheel is performed in an on-board control unit (OCU) of the rail vehicle.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der bestimmte Kennwert für den Verschleißzustand des Rades an ein Kontrollzentrum gemeldet und/oder im Schienenfahrzeug (z.B. im Führerstand) angezeigt. In gleicher Weise kann auch das Überschreiten des Grenz-Kennwerts durch den bestimmten Kennwert an ein Kontrollzentrum gemeldet und/oder im Schienenfahrzeug angezeigt werden.In a further embodiment of the invention, the determined characteristic value for the state of wear of the wheel is reported to a control center and / or displayed in the rail vehicle (for example in the driver's cab). In the same way, the exceeding of the limit characteristic value by the specific characteristic value can also be reported to a control center and / or displayed in the rail vehicle.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Verfahren ferner einen Schritt des Bestimmens eines Raddurchmessers anhand der erfassten Drehzahl des Rades und der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit enthalten. Der so bestimmte Raddurchmesser kann dann vorzugsweise an eine Fahrzeugsteuerung des Schienenfahrzeugs weitergegeben werden, um zum Beispiel eine Ansteuerung des Schienenfahrzeugs unter Berücksichtigung des Raddurchmessers zu optimieren.In a further embodiment of the invention, the method may further include a step of determining a wheel diameter based on the detected rotational speed of the wheel and the detected vehicle speed. The wheel diameter determined in this way can then preferably be forwarded to a vehicle control of the rail vehicle in order, for example, to optimize an actuation of the rail vehicle taking into account the wheel diameter.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln eines Verschleißzustandes von Rädern eines Schienenfahrzeugs weist eine Einrichtung zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs und eine Einrichtung zum Erfassen einer Drehzahl eines Rades des Schienenfahrzeugs auf. Die weiter vorgesehene Steuereinrichtung ist ausgestaltet zum Bestimmen eines Kennwerts für den Verschleißzustand des Rades in Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis einer erfassten Drehzahl mit einer Soll-Drehzahl des Rades für eine erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit.The device according to the invention for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle has a device for detecting a vehicle speed of the rail vehicle and a device for detecting a rotational speed of a wheel of the rail vehicle. The further-provided control device is configured to determine a characteristic value for the state of wear of the wheel as a function of a comparison result of a detected rotational speed with a target rotational speed of the wheel for a detected vehicle speed.
  • Mit dieser Vorrichtung können die gleichen Vorteile erzielt werden wie mit dem oben beschriebenen Verfahren der Erfindung. Hinsichtlich der Vorteile, Begriffsdefinitionen und vorteilhafter Ausgestaltungen wird deshalb ergänzend auf die obigen Ausführungen zum Verfahren der Erfindung verwiesen.With this device, the same advantages can be achieved as with the method of the invention described above. With regard to the advantages, definitions of terms and advantageous embodiments, reference is therefore additionally made to the above statements on the method of the invention.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Einrichtung zum Erfassen einer Drehzahl eines Rades des Schienenfahrzeugs eine Bremssteuerung des Schienenfahrzeugs auf.In one embodiment of the invention, the device for detecting a rotational speed of a wheel of the rail vehicle on a brake control of the rail vehicle.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Einrichtung zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs eine satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung auf.In one embodiment of the invention, the device for detecting a vehicle speed of the rail vehicle has a satellite-supported position detection device.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuereinrichtung eine Onboard-Steuereinheit (OCU) des Schienenfahrzeugs auf.In one embodiment of the invention, the control device has an onboard control unit (OCU) of the rail vehicle.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuereinrichtung ferner ausgestaltet sein, um anhand der erfassten Drehzahl des Rades und der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit einen Raddurchmesser zu bestimmen.In a further embodiment of the invention, the control device can also be configured to determine a wheel diameter on the basis of the detected rotational speed of the wheel and the detected vehicle speed.
  • Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch ein Schienenfahrzeug mit einer oben beschriebenen Vorrichtung zum Ermitteln eines Verschleißzustandes von Rädern eines Schienenfahrzeugs gemäß der Erfindung.Finally, the subject matter of the invention is also a rail vehicle with a device described above for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle according to the invention.
  • Obige sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen, zum Teil schematisch:
    • 1 eine Darstellung eines Schienenfahrzeugs mit einer Überwachung eines Verschleißzustandes der Räder während des laufenden Betriebs des Schienenfahrzeugs gemäß der Erfindung; und
    • 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln eines Verschleißzustandes von Rädern eines Schienenfahrzeugs gemäß der Erfindung.
    The above and other advantages and features of the invention will become more apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying drawings. In it show, in part schematically:
    • 1 a representation of a rail vehicle with a monitoring of a state of wear of the wheels during operation of the rail vehicle according to the invention; and
    • 2 a flowchart of a method for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle according to the invention.
  • 1 zeigt in stark vereinfachter Form ein Schienenfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Überwachung eines Verschleißzustandes der Räder. 1 shows in a greatly simplified form a rail vehicle with an inventive monitoring of a state of wear of the wheels.
  • Das Schienenfahrzeug 10 weist in üblicher Weise eine Vielzahl von Radsätzen mit jeweils zwei über eine gemeinsame Radachse verbundenen Rädern 12 auf.The rail vehicle 10 has in the usual way a plurality of wheelsets, each with two connected via a common wheel axle wheels 12 on.
  • Die Radsätze werden von einer Bremssteuerung 14 angesteuert, die mit einem Datenbus 16 des Schienenfahrzeugs 10 verbunden ist. An diesen Datenbus 18 ist außerdem in üblicher Weise eine Fahrzeugsteuereinheit (Vehicle Control Unit, VCU) 18 angeschlossen.The wheelsets are powered by a brake control 14 controlled by a data bus 16 of the rail vehicle 10 connected is. To this data bus 18 is also a vehicle control unit (VCU) in the usual way 18 connected.
  • Außerdem ist an den Datenbus 16 des Schienenfahrzeugs 10 eine Onboard-Steuereinheit (Onboard Control Unit, OCU) 20 angeschlossen. Diese kommuniziert zum Beispiel mit einer Cloud-Architektur 22. Die Cloud-Architektur 22 umfasst beispielsweise eine Cloud 24 mit einer Datenbank 25 und ein Kontrollzentrum 26. In der Datenbank 25 der Cloud 24 ist eine Wertetabelle für Soll-Drehzahlen Nsoll der Räder 12 für verschiedene Fahrzeuggeschwindigkeiten V abgespeichert, auf welche die Onboard-Steuereinheit 20 zugreifen kann.Also, to the data bus 16 of the rail vehicle 10 an onboard control unit (onboard control unit, OCU) 20 connected. For example, this communicates with a cloud architecture 22 , The cloud architecture 22 includes, for example, a cloud 24 with a database 25 and a control center 26 , In the database 25 the cloud 24 is a table of values for nominal speeds Nsoll of the wheels 12 for different vehicle speeds V stored on which the onboard control unit 20 can access.
  • Wie in 1 dargestellt, ist für mehrere oder alle Räder 12 des Schienenfahrzeugs 10 jeweils ein Drehzahlsensor 28 vorgesehen, der die Drehgeschwindigkeit der Radachse oder direkt die Drehgeschwindigkeit des Rades 12 erfasst. Ein solcher Drehzahlsensor 28 wird von der Bremssteuerung 14 ohnehin verarbeitet, sodass auf einfache Weise und ohne zusätzliche Komponenten die aktuelle Drehzahl N des Rades 12 erfasst werden kann. Zum Beispiel kann der Drehzahlsensor 28 ein Rotationssignal detektieren, indem er an der Radachse Signale an einem Polrad mit bekannter Verzahnung aufnimmt, wobei die Bremssteuerung 14 dann aus diesem Rotationssignal die tatsächliche Drehzahl N des Rades 12 ermittelt.As in 1 shown is for several or all wheels 12 of the rail vehicle 10 one speed sensor each 28 provided, the rotational speed of the wheel axle or directly the rotational speed of the wheel 12 detected. Such a speed sensor 28 is from the brake control 14 processed anyway, so in a simple way and without additional components, the current speed N of the wheel 12 can be detected. For example, the speed sensor 28 detecting a rotation signal by receiving at the wheel axle signals to a flywheel with known gearing, wherein the brake control 14 then from this rotation signal, the actual speed N of the wheel 12 determined.
  • Wie in 1 dargestellt, ist die Onboard-Steuereinheit 20 ferner mit einer satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung (z.B. GPS- oder GLONASS-System) 30 gekoppelt. Die Onboard-Steuereinheit 20 erhält so aktuelle Positionsdaten X des Schienenfahrzeugs 10. Aus diesen Positionsdaten X bzw. deren zeitlicher Veränderung kann die Onboard-Steuereinheit 20 die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmen. Die typische Abweichung der realen Fahrzeuggeschwindigkeit von der mit Hilfe der satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung 30 ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit wird nach erfolgter Installation im Schienenfahrzeug 10 bei bekannten Bedingungen oder nach erfolgtem Zurücksetzen / Initialisieren der Datenbank 25 einmalig ermittelt und als Korrekturfaktor in der Onboard-Steuereinheit 20 hinterlegt.As in 1 is the on-board control unit 20 furthermore with a satellite-supported position detection device (eg GPS or GLONASS system) 30 coupled. The onboard control unit 20 gets current position data X of the rail vehicle 10 , From these position data X or their temporal change, the onboard control unit 20 the current vehicle speed V determine. The typical deviation of the real vehicle speed from that with the aid of the satellite-based position detection device 30 determined vehicle speed is after installation in the rail vehicle 10 in known conditions or after a successful reset / initialization of the database 25 determined once and as a correction factor in the onboard control unit 20 deposited.
  • Weiter ist an den Datenbus 16 des Schienenfahrzeugs 10 auch eine Anzeigevorrichtung 32 angeschlossen, die beispielsweise im Führerstand des Schienenfahrzeugs 10 vorgesehen ist. Mit dieser Anzeigevorrichtung 32 können im Schienenfahrzeug 10 Informationen von der Onboard-Steuereinheit 20 und der Fahrzeugsteuereinheit 18 angezeigt werden.Next is to the data bus 16 of the rail vehicle 10 also a display device 32 connected, for example, in the cab of the rail vehicle 10 is provided. With this display device 32 can in the rail vehicle 10 Information from the onboard control unit 20 and the vehicle control unit 18 are displayed.
  • 2 zeigt den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines Verschleißzustandes von Rädern eines Schienenfahrzeugs in Form eines Flussdiagramms. 2 shows the sequence of a method according to the invention for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle in the form of a flow chart.
  • In einem ersten Schritt S100 wird von der Onboard-Steuereinheit 20 mit Hilfe der satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung 30 die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V erfasst. In einem zweiten Schritt S102 wird geprüft, ob die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V einen unteren Grenzwert Vmin der Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet. Das weitere Verfahren zum Überwachen des Verschleißzustandes der Räder 12 soll erst ab diesem unteren Grenzwert Vmin durchgeführt werden. Außerdem soll das weitere Verfahren zum Überwachen des Verschleißzustandes der Räder 12 bevorzugt nur durchgeführt werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einen definierten Zeitraum hinweg konstant ist und über diesem unteren Grenzwert Vmin liegt.In a first step S100 is from the onboard control unit 20 with the aid of the satellite-based position detection device 30 the current vehicle speed V detected. In a second step S102 is checked whether the detected vehicle speed V exceeds a lower limit Vmin of the vehicle speed. The further method for monitoring the state of wear of the wheels 12 should be performed only from this lower limit Vmin. In addition, the other method for monitoring the state of wear of the wheels 12 preferably be performed only when the vehicle speed is constant over a defined period of time and is above this lower limit Vmin.
  • Anschließend wird in einem Schritt S104 mittels des Drehzahlsensors 28 und der Bremssteuerung 14 die aktuelle eines Rades 12 des Schienenfahrzeugs 10 erfasst. Wahlweise kann dieser Schritt S104 auch vor dem Schritt S100 des Erfassens der Fahrzeuggeschwindigkeit V durchgeführt werden.Subsequently, in one step S104 by means of the speed sensor 28 and the brake control 14 the current one of a wheel 12 of the rail vehicle 10 detected. Optionally, this step may S104 also before the step S100 detecting the vehicle speed V be performed.
  • Dann vergleicht die Onboard-Steuereinheit 20 die so erfasste aktuelle Drehzahl N des Rades mit einer Soll-Drehzahl Nsoll des Rades für diese aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V, die sie aus der Datenbank 25 der Cloud 24 abgreift.Then the onboard control unit compares 20 The current speed recorded in this way N of the wheel with a target speed Nset of the wheel for this current vehicle speed V they are from the database 25 the cloud 24 taps.
  • Aus dem Vergleich der beiden Drehzahlwerte N, Nsoll, insbesondere aus deren Differenz, für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt die Onboard-Steuereinheit 20 dann in Schritt S108 einen Kennwert K für den Verschleiß des Rades 12.From the comparison of the two speed values N . nsetp , in particular from the difference, for the current vehicle speed determines the onboard control unit 20 then in step S108 a characteristic value K for the wear of the wheel 12 ,
  • Der so bestimmte Kennwert K kann wahlweise an das Kontrollzentrum 26 gemeldet und/oder auf der Anzeigevorrichtung 32 im Führerstand des Schienenfahrzeugs 10 angezeigt werden (Schritt S110).The characteristic value determined in this way K Optionally to the control center 26 reported and / or on the display device 32 in the cab of the rail vehicle 10 be displayed (step S110 ).
  • Anschließend wird in Schritt S112 von der Onboard-Steuereinheit 20 der bestimmte Kennwert K mit einem Grenz-Kennwert Klimit, wahlweise auch mit mehreren verschiedenen Grenz-Kennwerten, verglichen. Die Grenz-Kennwerte Klimit sind zum Beispiel ebenfalls in der Datenbank 25 der Cloud 24 hinterlegt. Die Grenz-Kennwerte Klimit werden im Rahmen der Inbetriebnahme des Überwachungssystems kalibriert und normiert.Subsequently, in step S112 from the onboard control unit 20 the specific characteristic value K with a limit characteristic value Klimit, optionally also with several different limit characteristic values compared. For example, the limit values Klimit are also in the database 25 the cloud 24 deposited. The limit values Klimit are calibrated and normalized during commissioning of the monitoring system.
  • In Schritt S114 prüft die Onboard-Steuereinheit 20, ob der bestimmte Kennwert K für den Verschleißzustand des Rades 12 den vorgegebenen Grenz-Kennwert Klimit für den Verschleißzustand überschreitet. Wenn dies der Fall ist, kann auch diese Überschreitung des Grenz-Kennwerts Klimit an das Kontrollzentrum 26 gemeldet und/oder auf der Anzeigevorrichtung 32 im Führerstand des Schienenfahrzeugs 10 angezeigt werden (Schritt S116). Falls mehrere verschiedene Grenz-Kennwerte Klimit geprüft werden, wird in Schritt S116 zudem gemeldet bzw. angezeigt, welcher Grenz-Kennwert bzw. welche Grenz-Kennwerte überschritten wurden.In step S114 checks the onboard control unit 20 whether the specific characteristic value K for the state of wear of the wheel 12 exceeds the specified limit value Klimit for the state of wear. If this is the case, this may also exceed the limit characteristic Klimit to the control center 26 reported and / or on the display device 32 in the cab of the rail vehicle 10 be displayed (step S116 ). If several different limit parameters Klimit are tested, in step S116 also reported or displayed which limit characteristic value or which limit characteristic values were exceeded.
  • In Abhängigkeit davon, welcher vorgegebene Grenz-Kennwert Klimit für den Verschleißzustand des Rades 12 von dem aktuellen Kennwert K für den Verschleißzustand überschritten wird, sind unterschiedliche Maßnahmen erforderlich. So kann in Schritt S118 zum Beispiel ein Werkstattbesuch zum Prüfen des Verschleißzustandes geplant werden. Bei diesem Werkstattbesuch kann dann beispielsweise die mögliche tatsächliche Restlaufzeit des Rades abgeschätzt werden. Wenn das Überwachungssystem bereits über einen längeren Zeitraum in Betrieb ist und die Wertetabelle in der Datenbank 25 auf einer größeren Datenhistorie basiert, kann auch auf einen Grenz-Kennwert Klimit für diese Abschätzung der Restlaufzeit verzichtet werden und künftig direkt ein Grenz-Kennwert Klimit für die Aufbereitung / den Austausch der Räder 12 berücksichtigt werden.Depending on which given limit characteristic Klimit for the state of wear of the wheel 12 from the current characteristic value K is exceeded for the state of wear, different measures are required. So in step S118 For example, a workshop visit to check the state of wear can be planned. In this workshop visit, for example, the possible actual remaining time of the wheel can be estimated. If the monitoring system is already in operation for an extended period of time and the value table is in the database 25 Based on a larger data history, it is also possible to dispense with a limit characteristic value Klimit for this estimation of the remaining time and, in the future, directly a limit characteristic value Klimit for the preparation / replacement of the wheels 12 be taken into account.
  • Wie in 2 veranschaulicht, können die erfassten Werte für die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Drehzahl N des Rades 12 auch noch anderweitig genutzt werden. So kann beispielsweise in einem Schritt S120 aus diesen Werten N, V auch der aktuelle Raddurchmesser D des Rades 12 berechnet werden. Der so berechnete Raddurchmesser D kann dann an die Fahrzeugsteuerung 18 gemeldet werden (Schritt S122), sodass diese den Fahrzeugbetrieb entsprechend anpassen bzw. optimieren kann (z.B. Antriebsschlupfregelung, Antiblockiersystem, Bremsenansteuerung, etc.).As in 2 illustrated, the detected values for the vehicle speed V and the speed N of the wheel 12 also be used elsewhere. For example, in one step S120 from these values N . V also the current wheel diameter D of the wheel 12 be calculated. The calculated wheel diameter D can then contact the vehicle control 18 be reported (step S122 ), so that they can adapt or optimize the vehicle operation accordingly (eg traction control, antilock braking system, brake control, etc.).
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1010
    Schienenfahrzeugtrack vehicle
    1212
    Radwheel
    1414
    Bremssteuerungbrake control
    1616
    Datenbusbus
    1818
    Fahrzeugsteuereinheit (VCU)Vehicle control unit (VCU)
    2020
    Onboard-Steuereinheit (OCU)Onboard Control Unit (OCU)
    2222
    Cloud-ArchitekturCloud architecture
    2424
    CloudCloud
    2525
    DatenbankDatabase
    2626
    Kontrollzentrumcontrol center
    2828
    DrehzahlsensorSpeed sensor
    3030
    satellitengestützte Positionserfassungseinrichtung (z.B. GPS)satellite-based position sensing device (e.g., GPS)
    3232
    Anzeigevorrichtung display device
    DD
    RaddurchmesserWheel diameter
    KK
    Kennwert für den VerschleißzustandCharacteristic value for the state of wear
    KlimitKlimit
    Grenz-Kennwert für den VerschleißzustandLimit value for the state of wear
    NN
    Ist-Drehzahl des RadesActual speed of the wheel
    Nsollnsetp
    Soll-Drehzahl des RadesTarget speed of the wheel
    VV
    Fahrzeuggeschwindigkeitvehicle speed
    VminVmin
    unterer Grenzwert der Fahrzeuggeschwindigkeitlower limit of vehicle speed
    XX
    Position des SchienenfahrzeugsPosition of the rail vehicle

Claims (14)

  1. Verfahren zum Ermitteln eines Verschleißzustandes von Rädern eines Schienenfahrzeugs, mit den Schritten: Erfassen (S100) einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V) des Schienenfahrzeugs (10); Erfassen (S104) einer Drehzahl (N) eines Rades (12) des Schienenfahrzeugs (10) für die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (V); Vergleichen (S106) der erfassten Drehzahl (N) des Rades (12) mit einer Soll-Drehzahl (Nsoll) des Rades (12) für die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (V); und Bestimmen (S108) eines Kennwerts (K) für den Verschleißzustand des Rades (12) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis der erfassten Drehzahl (N) mit der Soll-Drehzahl (Nsoll) des Rades.Method for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle, comprising the steps: Detecting (S100) a vehicle speed (V) of the rail vehicle (10); Detecting (S104) a rotational speed (N) of a wheel (12) of the detected vehicle speed (V) rail vehicle (10); Comparing (S106) the detected rotational speed (N) of the wheel (12) with a target rotational speed (Nsetpoint) of the detected vehicle speed (V) wheel (12); and Determining (S108) a characteristic value (K) for the state of wear of the wheel (12) as a function of the comparison result of the detected rotational speed (N) with the nominal rotational speed (Nsetpoint) of the wheel.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Schritt des Vergleichens (S112) des bestimmten Kennwerts (K) für den Verschleißzustand des Rades (12) mit einem Grenz-Kennwert (Klimit) für den Verschleißzustand des Rades (12), wobei der Grenz-Kennwert (Klimit) einem Verschleißzustand des Rades (12) entspricht, der eine vorbestimmte Maßnahme erfordert.Method according to Claim 1 further comprising a step of comparing (S112) the determined characteristic value (K) for the state of wear of the wheel (12) with a limit value (Klimit) for the Wear state of the wheel (12), wherein the limit characteristic (Klimit) corresponds to a state of wear of the wheel (12), which requires a predetermined measure.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Kennwert (K) für den Verschleißzustand des Rades (12) nur bestimmt wird, wenn die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (V) einen unteren Grenzwert (Vmin) übersteigt.Method according to Claim 1 or 2 in which the wear state value (K) of the wheel (12) is determined only when the detected vehicle speed (V) exceeds a lower limit value (Vmin).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Drehzahl (N) des Rades (12) mit Hilfe einer Bremssteuerung (14) des Schienenfahrzeugs (10) erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, in which the rotational speed (N) of the wheel (12) is detected by means of a brake control (14) of the rail vehicle (10).
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) mit Hilfe einer satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung (30) erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, in which the vehicle speed (V) is detected by means of a satellite-supported position detection device (30).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die mit Hilfe der satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung (30) erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (V) kalibriert wird.Method according to Claim 5 in which the vehicle speed (V) detected with the aid of the satellite-supported position detection device (30) is calibrated.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Schritt des Bestimmens (S108) des Kennwerts (K) für den Verschleißzustand des Rades (12) in einer Onboard-Steuereinheit (20) des Schienenfahrzeugs (10) ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the step of determining (S108) the characteristic (K) for the state of wear of the wheel (12) in an onboard control unit (20) of the rail vehicle (10) is executed.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der bestimmte Kennwert (K) für den Verschleißzustand des Rades (12) an ein Kontrollzentrum (26) gemeldet und/oder im Schienenfahrzeug (10) angezeigt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the specific characteristic (K) for the state of wear of the wheel (12) is reported to a control center (26) and / or displayed in the rail vehicle (10).
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Schritt des Bestimmens (S120) eines Raddurchmessers (D) anhand der erfassten Drehzahl (N) des Rades (12) und der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit (V).Method according to one of the preceding claims, further comprising a step of determining (S120) a wheel diameter (D) based on the detected rotational speed (N) of the wheel (12) and the detected vehicle speed (V).
  10. Vorrichtung zum Ermitteln eines Verschleißzustandes von Rädern eines Schienenfahrzeugs, aufweisend: eine Einrichtung (20, 30) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V) des Schienenfahrzeugs (10); eine Einrichtung (14, 28) zum Erfassen einer Drehzahl (N) eines Rades (12) des Schienenfahrzeugs (10); und eine Steuereinrichtung (20), die ausgestaltet ist zum Bestimmen eines Kennwerts (K) für den Verschleißzustand des Rades (12) in Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis einer erfassten Drehzahl (N) mit einer Soll-Drehzahl (Nsoll) des Rades (12) für eine erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (V).Device for determining a state of wear of wheels of a rail vehicle, comprising: means (20, 30) for detecting a vehicle speed (V) of the rail vehicle (10); means (14, 28) for detecting a rotational speed (N) of a wheel (12) of the rail vehicle (10); and a control device (20) which is designed to determine a characteristic value (K) for the state of wear of the wheel (12) as a function of a comparison result of a detected rotational speed (N) with a nominal rotational speed (Nsetpoint) of the wheel (12) for a recorded vehicle speed (V).
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die Einrichtung (14, 28) zum Erfassen einer Drehzahl (N) eines Rades (12) des Schienenfahrzeugs (10) eine Bremssteuerung (14) des Schienenfahrzeugs (10) aufweist.Device after Claim 10 in which the device (14, 28) for detecting a rotational speed (N) of a wheel (12) of the rail vehicle (10) has a brake control (14) of the rail vehicle (10).
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei welcher die Einrichtung (20, 30) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V) des Schienenfahrzeugs (10) eine satellitengestützten Positionserfassungseinrichtung (30) aufweist.Device after Claim 10 or 11 in which the device (20, 30) for detecting a vehicle speed (V) of the rail vehicle (10) comprises a satellite-supported position detection device (30).
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei welcher die Steuereinrichtung (20) eine Onboard-Steuereinheit des Schienenfahrzeugs (10) aufweist.Device according to one of Claims 10 to 12 in which the control device (20) has an onboard control unit of the rail vehicle (10).
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei welcher die Steuereinrichtung (20) ferner ausgestaltet ist, um anhand der erfassten Drehzahl (N) des Rades (12) und der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) einen Raddurchmesser (D) zu bestimmen.Device according to one of Claims 10 to 13 in which the control device (20) is further configured to determine a wheel diameter (D) based on the detected rotational speed (N) of the wheel (12) and the detected vehicle speed (V).
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