DE102019210884A1 - Messanordnung sowie Verfahren zur Ermittlung einer Distanz zwischen einem an einem achsmontierten Getriebe eines schienengebundenen Fahrzeugs angeordneten Abstandssensor und einer Messnullfläche außerhalb des Getriebes im laufenden Betrieb - Google Patents

Messanordnung sowie Verfahren zur Ermittlung einer Distanz zwischen einem an einem achsmontierten Getriebe eines schienengebundenen Fahrzeugs angeordneten Abstandssensor und einer Messnullfläche außerhalb des Getriebes im laufenden Betrieb Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen werden eine Messanordnung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Distanz zwischen einem an einem achsmontierten Getriebe eines schienengebundenen Fahrzeugs angeordneten Abstandssensor und einer Messnullfläche außerhalb des Getriebes im laufenden Betrieb, wobei mittels dem am Getriebe angeordneten Abstandssensor eine Distanz zwischen Abstandssensor und Messnullfläche gemessen und an eine Auswerteeinheit übermittelt wird, wobei mittels der Auswerteeinheit nach einer vorgegebenen Laufzeit die Distanz zur Messnullfläche gemittelt und ein Nullwert gebildet wird, und basierend auf der gemittelten Distanz eine Ermittlung des Radreifendurchmessers und/oder eine Ermittlung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Ermittlung der Bodentextur im Gleisbett erfolgt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messanordnung sowie ein Verfahren zur Ermittlung einer Distanz zwischen einem an einem achsmontierten Getriebe eines schienengebundenen Fahrzeugs angeordneten Abstandssensor und einer Messnullfläche außerhalb des Getriebes im laufenden Betrieb.
  • Bei schienengebundenen Fahrzeugen ist es wichtig, die Schienenräder zu überwachen. Die Kontrolle, ob ein Rad Risse aufweist oder noch betriebsfest ist, wird in der Regel im Ruhezustand des Rades, also nicht während des Betriebs, durchgeführt.
  • Ferner ist der Radreifendurchmesser bei Schienenrädern, also von Radscheiben, an Bahnfahrzeugen ein sicherheitsrelevantes Merkmal, dessen Verschleißgrenze überwacht werden muss. Der Austausch des Radreifens muss sicher vor einem möglichen Bruch erfolgen. Bruchgefahr besteht dann, wenn eine bekannte Verschleißgrenze, d.h. eine vorgegebene minimale Dicke des Radreifens, erreicht ist.
  • Aus dem deutschen Patent DE19919604B4 ist ein Verfahren zur Ermittlung von im Betrieb auftretenden Fehlern an Rädern von Eisenbahnfahrzeugen bekannt, bei dem eine Positionsbestimmung der Lage des Rades zur Schiene mittels eines Messeinrichtung wie einem Sensor erfolgt. Dabei soll eine drohende Entgleisungsgefahr erkannt werden.
  • Aus der europäischen Patentanmeldung EP1422119A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer Entgleisung und/ oder des Verschleißes eines Rades eines Schienenfahrzeuges bekannt, bei dem mittels zumindest eines, in einem vorgebbaren vertikalen Abstand über einer Schiene, auf welcher das Rad im Normalbetriebszustand abrollt, an dem Schienenfahrzeug angeordneten Induktionssensors der vertikale Abstand zwischen dem Induktionssensor und der Schiene überwacht wird. Bei einem Unterschreiten und/oder Überschreiten eines vorgebbaren Sollabstandes wird ein entgleister oder fehlerhafter Zustand des Rades erkannt, wobei bei Unter- und/oder Überschreiten des Sollabstandes ein entsprechendes Hinweissignal erzeugt und/oder eine Notbremsung eingeleitet wird. Ein Radverschleiß wird ermittelt, wenn während einer Fahrt über einen vorgebbaren Zeitraum hinweg das Unterschreiten eines Schwellwertes durch das analoge Ausgangssignal eines dem Rad zugeordneten Induktionssensors gemessen wird.
  • Da es immer noch Verbesserungsbedarf gibt, Parameter wie einen Verschleiß am Schienenrad sowie weitere Parameter möglichst gleichzeitig im laufenden Betrieb zu erkennen, ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Ermittlung dieser Parameter bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Distanz zwischen einem an einem achsmontierten Getriebe eines schienengebundenen Fahrzeugs angeordneten Abstandssensor und einer Messnullfläche außerhalb des Getriebes im laufenden Betrieb, wobei mittels dem am Getriebe angeordneten Abstandssensor eine Distanz zwischen Abstandssensor und Messnullfläche gemessen und an eine Auswerteeinheit übermittelt wird, wobei mittels der Auswerteeinheit nach einer vorgegebenen Laufzeit die Distanz zur Messnullfläche gemittelt und ein Nullwert gebildet wird, und basierend auf der gemittelten Distanz eine Ermittlung des Radreifendurchmessers und/oder eine Ermittlung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Ermittlung der Bodentextur im Gleisbett erfolgt.
  • Durch das vorgeschlagene Verfahren kann während des Betriebs eine automatisierte Überprüfung sicherheitsrelevanter Parameter des Fahrzeugs erfolgen.
  • In einer Ausführung erfolgt die Ermittlung des aktuellen Radreifendurchmessers durch Subtraktion der gemessenen Distanz zur gemittelten Messnullfläche von einem vorgegebenen Radreifendurchmesser. Durch Verwenden der gemittelten Distanz über einen vorgegebenen Zeitraum können durch Unebenheiten oder Bauteiltoleranzen verursachte Mess-Spitzen ausgeglichen werden.
  • In einer weiteren Ausführung erfolgt die Ermittlung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit durch Ermitteln einer benötigten Zeit zum Passieren eines Bereichs zwischen mindestens zwei Schwellen mit einem bekannten Abstand. Hierbei kann die Anzahl der passierten Schwellen über einen vorgegebenen Zeitraum gezählt werden.
  • In einer weiteren Ausführung erfolgt die Ermittlung der Bodentextur im Gleisbett mittels einer optischen Überwachung des Gleisbetts. Somit kann eine Überwachung während des Fahrbetriebs zur Verfügung gestellt werden. Wenn die Distanzmessung über eine Bilderkennung mittels Kamera erfolgt, kann diese zusätzlich zur Erfassung der Einschotterung verwendet werden. Wenn der verwendete Abstandssensor nicht zur Bilderkennung geeignet ist, kann zusätzlich eine entsprechende Vorrichtung wie eine Kamera vorgesehen werden, um die Einschotterung zu erfassen.
  • In einer weiteren Ausführung werden zur Ermittlung des Nullwertes die Signale der Distanzmessung zur Messnullfläche derart verarbeitet, dass eine ermittelte Zeitfunktion x(t) durch Transformation in eine Spektralfunktion x(f) umgerechnet wird, wobei ein vorhandenes Rauschen entfernt wird. Da die Signale der Distanzmessung zur Messnullfläche deterministische Signale sind, kann die Zeitfunktion x(t) in analytischer Form vollständig angegeben werden. Das bedeutet, es kann über die Fourierreihe und die Fouriertransformation eine berechenbare Spektralfunktion x(f) definiert werden. Das durch Unebenheiten und Bauteiltoleranzen vorhandene Rauschen wird durch geeignete Filterung (Hoch- und Bandpässe) entfernt, so dass ein sicheres bzw. glattes Nullsignal vorhanden ist.
  • In einer weiteren Ausführung ermittelt der Abstandssensor die Distanz mittels einer Laufzeitmessung, welche in ein proportionales Distanzmaß umgerechnet wird. Sensoren, welche eine Distanz mit Laufzeitmessung ermitteln, sind robust. Außerdem kann das Signal einfach umgerechnet werden. Alternativ ermittelt der Abstandssensor die Distanz mittels einem optischen Verfahren. Wenn ein optischer Sensor wie eine Kamera zur Distanzmessung eingesetzt wird, kann diese gleichzeitig eine Überwachung des Gleisbettes (hier der Einschotterung) vornehmen.
  • In einer weiteren Ausführung wird im Falle, dass die Differenz einen vorgegebenen Grenzwert über- oder unterschreitet, ein Warnsignal an eine Überwachungseinrichtung ausgegeben. Vorteilhaft wird das Warnsignal kabellos oder kabelgebunden ausgegeben. Vorteilhaft wird das Warnsignal als ein Warnton und/oder eine Warnleuchte und/oder eine Textanzeige und/oder eine Symbolanzeige ausgegeben. Wenn eine Distanz ermittelt wurde, die darauf schließen lässt, dass vorgegebene Werte bzw. Toleranzen nicht eingehalten werden, kann noch vor einem schwerwiegenden Fehler eingegriffen und z.B. eine Wartung des Fahrzeugs automatisch veranlasst werden.
  • Ferner wird eine Messanordnung zur Ermittlung einer Distanz zwischen einem an einem achsmontierten Getriebe eines schienengebundenen Fahrzeugs angeordneten Abstandssensor und einer Messnullfläche außerhalb des Getriebes im laufenden Betrieb bereitgestellt, aufweisend einen am Getriebe angeordneten Abstandssensor, der dazu eingerichtet ist, eine Distanz zwischen Abstandssensor und einer vorgegebenen Messnullfläche außerhalb des Getriebes zu messen, und eine Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen.
  • In einer Ausführung ist der Abstandssensor ein Ultraschall-Sensor, ein Radar-Sensor, ein Lidar-Sensor oder eine Kamera. Die Messanordnung ist kompakt und kann an jedem Getriebe des Fahrzeugs angeordnet werden.
  • In einer Ausführung ist das schienengebundene Fahrzeug eine Bahn und die Messnullfläche ist ein Gleisbett, sind die Schwellen und/oder ein Schienenfuß und/oder ein Schienenkopf eines Gleisstrangs. In einer alternativen Ausführung ist das schienengebundene Fahrzeug eine Straßenbahn und die Messnullfläche ist eine Straßenoberfläche und/oder ein Schienenkopf und/oder ein Schienenfuß.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines achsmontierten Getriebes mit daran angeordnetem Abstandssensor zur Distanzmessung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 sind drei Optionen für die Distanzmessung zwischen einem Abstandssensor 2 und einer Messnullebene gezeigt. In einer ersten Option ist die Messnullebene ein Schienenfuß 5, in einer zweiten Option ist die Messnullebene ein Schienenkopf 7 , in einer dritten Option ist die Messnullebene ein Bodenbereich 6 wie ein Gleisbett, eine Schwelle, oder ein Straßenboden. Die Optionen können einzeln für sich oder in beliebiger Kombination verwendet werden. Kern der Erfindung ist es, eine Distanzmessung mittels geeigneter Sensorik wie einem Abstandssensor 2 zu einer Nullebene, auch als Messnullfläche 5, 6, 7 bezeichnet, bereitzustellen. Dies erfolgt durch die Ermittlung der Differenz zwischen dem an der Unterseite des Getriebegehäuse 1 angeordneten Abstandssensor 2 und der Messnullfläche 5, 6, 7 wie einem Bodenbereich 6, z.B. Gleisbett, Schwellen, Straßenboden, und/oder dem Schienenfuß 5 und/oder dem Schienenkopf 7 des zu befahrenden Gleisstrangs. Die Distanz ist direkt proportional dem Radreifendurchmesser. Die Messung kann dabei im laufenden Betrieb erfolgen, d.h. die Messung läuft vorteilhaft permanent, so dass eine lückenlose Überwachung des sicherheitsrelevanten Bauelementes Radreifen 11 erfolgen kann. Zusätzlich kann aber auch die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die Bodentextur im Gleisbett und damit die Korrektheit der Einschotterung ermittelt werden. Das Getriebegehäuse 1 ist in der Regel an einer Welle 4 angeordnet, welche zwei, auf jeweils einem der Schienen eines Schienenstrangs befindlichen Radreifen 11 miteinander drehbar verbindet.
  • Für die vorgesehene Distanzmessung ist der Abstandssensor 2 vorteilhaft ein Sensor, der eine Laufzeitmessung durchführt, z.B. ein Ultraschallsensor oder ein Radar-sensor oder ein Lidarsensor. Es kann aber auch ein optischer bzw. bildgebender Sensor wie eine Kamera verwendet werden. Das vom Abstandssensor 2 ermittelte Signal S1, S2 oder S3 wird vorteilhaft an eine Auswerteeinheit 3 übermittelt. Dies kann kabellos, z.B. mittels Nahfeldübertragung wie NFC oder RFID oder einem anderen geeigneten Verfahren, oder kabelgebunden erfolgen. Die Auswerteeinheit 3 weist eine Recheneinrichtung auf, welche die empfangenen Signale S1, S2 oder S3 mittels geeigneter mathematischer Verfahren derart bearbeitet, dass eine Distanz zwischen Abstandssensor 2 und Messnullfläche 5, 6, 7 in einem vorgegebenen Maß, z.B. in Zentimetern, resultiert.
  • Das Signal S1 stellt die Distanz zwischen Abstandssensor 2 und einem Bodenbereich 6 wie der Schwelle, einem Straßenboden oder dem Gleisbett dar. Das Signal S2 stellt die Distanz zwischen Abstandssensor 2 und Schienenfuß 5 dar. Das Signal S3 stellt die Distanz zwischen Abstandssensor 2 und Schienenkopf 7 dar.
  • Grundsätzlich ist es vorteilhaft, potentielle oder bekannte verschleißbehaftete Strecken bzw. Streckenabschnitte wie Weichen, starke Steigungen und enge Kurven von der Distanzmessung auszunehmen. Im Falle eines signifikanten Verschleißes des Schienenstrangs sollten außerdem die Signale S1 und S2 nicht zur Abstandsmessung verwendet werden, da hier aufgrund des Verschleißes eine Fehlinterpretation des Durchmessers des Radreifens 11 resultieren könnte. Wenn dennoch eine Abstandsmessung auf einer Strecke mit signifikantem Verschleiß des Schienenstrangs vorgenommen werden soll, können unterschiedliche Maßnahmen getroffen werden, um dennoch eine korrekte Messung des Abstands zu erhalten oder wenigstens keine Fehlwarnung zu erzeugen.
  • Eine erste Maßnahme ist es, zusätzlich oder alternativ zu den Signalen S1 und S2 das Signal S3 zu messen, also die Distanz zwischen Abstandssensor 2 und Schienenkopf 7, da hier der Verschleiß der Strecke keine oder eine untergeordnete Rolle spielt. Wenn die Signale S1 und/oder S2 ebenfalls gemessen werden, können diese ignoriert werden bzw. als fehlerhaft gekennzeichnet, so dass keine Warnung erfolgt.
  • Eine weitere Möglichkeit, welche auch zusätzlich angewendet werden kann, ist es, eine Strecke zur Messung der Distanz zu definieren bzw. vorzugeben, bei der der Fehler durch Verschleiß des Schienenstrangs sehr klein, d.h. nicht relevant, ist. Dies ist auf einer geraden Strecke außerhalb von Bereichen mit Beschleunigung oder Bremsen der Fall, d.h. grundsätzlich in Bereichen ohne Schlupf. In anderen Bereichen kann die Messung ausgesetzt oder die Messwerte können ignoriert werden.
  • Eine weitere Möglichkeit, welche auch zusätzlich angewendet werden kann, ist es, Messwerte auszublenden bzw. nicht zu berücksichtigen, bei denen ein Sprung in der Distanzmessung vorhanden ist. Da eine Mittelwertbildung der gemessenen Werte über eine vorgegebene Laufzeit oder Strecke erfolgt, können Sprünge in der Distanzmessung erkannt werden. Solche Sprünge treten z.B. in Kurven oder über Weichen oder in anderen verschleißbehafteten Streckenabschnitten als Sprungstellen auf und können mathematisch als Ausreißer gekennzeichnet werden, welche dann entsprechend ausgeblendet bzw. nicht berücksichtigt werden.
  • Die Erfassung von verschleißbehafteten Strecken bzw. Streckenabschnitten wie Weichen, starken Steigungen und engen Kurven kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, z.B. durch aktuell häufig bereits am Fahrzeug vorhandene Sensorik wie einen Beschleunigungssensor. Auch können Kurven, Weichen etc. in entsprechenden Karten hinterlegt sein oder mittels GPS oder anderen Positionsüberwachungssystemen erfasst werden. Diese Informationen werden vorteilhaft der Auswerteeinheit 3 bereitgestellt, welche diese dann entsprechend verarbeitet, so dass keine Fehlwarnungen ausgegeben werden.
  • Die Signale S1 - S3 der Distanzmessung zur Messnullfläche 5, 6, 7, also z.B. zum Bodenbereich 6 wie dem Gleisbett, einer Straßenoberfläche oder zu den Schwellen, sowie zum Schienenfuß 5 oder dem Schienenkopf 7 des Gleisstrangs, sind deterministische Signale, d.h. die Zeitfunktion x(t) kann in analytischer Form vollständig angegeben werden. Das bedeutet, es kann über die Fourierreihe und die Fouriertransformation eine berechenbare Spektralfunktion x(f) definiert werden. Ein vorhandenes Rauschen kann entfernt werden, so dass ein sicheres, d.h. vertrauenswürdiges, Nullsignal vorliegt.
  • Vorteilhaft wird nach einer vorgegebenen, möglichst großen Laufzeit oder nach einer vorgegebenen, möglichst großen zurückgelegten Strecke des Radreifens 11 die Distanz zur Messnullfläche 5, 6, 7 ermittelt und der Mittelwert gebildet. Dabei werden Störungen in Folge von Höhenunterschieden durch Toleranzen bei den Komponenten statistisch eliminiert, d.h. durch geeignete Filter herausgefiltert, insbesondere wenn die Mittelung über lange Strecken oder Laufzeiten erfolgt. Die Laufzeit bzw. die zurückgelegte Strecke können je nach Art der Strecke und des Fahrzeugs vom Fachmann gewählt werden, wobei vorteilhaft entsprechend große Zeitbereiche bzw. Strecken gewählt werden, um einen repräsentativen bzw. stabilen Mittelwert bilden zu können.
  • Wenn der Abstandssensor 2 eine Laufzeitmessung ausführt, erfolgt eine Umrechnung der vom Abstandssensor 2 ermittelten Signallaufzeit in ein proportionales Distanzmaß. Danach wird durch einfache mathematische Operation in der Auswerteeinheit 3 der zu ermittelnde Parameter ermittelt.
  • Wenn der Abstandssensor 2 als Kamera ausgeführt ist, wird die Distanz mittels Auswertung des von der Kamera ermittelten Bildes bestimmt. Zusätzlich kann die Kamera auch noch eine Überwachung des Gleisbettes vornehmen. Hierbei werden die Oberflächenbeschaffenheit der Einschotterung und/oder die Dichte und/oder die Größe der einzelnen Schottersteine erfasst und bewertet, um zu bestimmen, ob eine Notwendigkeit besteht, die Einschotterung zu verändern, z.B. auszutauschen oder zu warten. Eine Notwendigkeit zum Handeln besteht, wenn erfasst wird, dass eine zu hohe Verrundung bzw. Abrundung der Schottersteine z.B. aufgrund von Abnutzung vorhanden ist bzw. die Verrundung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Auch besteht eine Notwendigkeit zum Handeln, wenn zu viele Bruchstücke z.B. aufgrund von Schienenstrangbelastungen oder Vibrationen vorhanden sind, d.h. die Schottersteine zu klein sind, oder die Verdichtung der Schottersteine zu groß ist, was die Schwingfähigkeit beeinträchtigt und zu einer unerwünschten starren Gleisführung führen kann.
  • Das vorgeschlagene Verfahren und die Messanordnung können zur Ermittlung eines Verschleißes des Radreifens 11 verwendet werden. Hierbei kann durch Vergleich des ermittelten aktuellen Durchmessers des Radreifens 11 mit dem vorgegebenen Durchmesser des Radreifens 11 sowie vorteilhaft unter Einbeziehung von bekannten, vorgegebenen Verschleißtoleranzen eine Schädigung bzw. ein Verschleiß ermittelt werden. Dies geschieht durch Subtraktion der gemessenen Distanz vom Durchmesser des Radreifens 11 im Neuzustand, welcher in einem zugehörigen Datenblatt vorgegeben ist, oder vor Inbetriebnahme ermittelt wurde und der Auswerteeinheit 3 zur Verfügung steht. Dabei kann ein tolerierbarer Grenzwert vorgegeben sein, bei dessen Unterschreiten ein sicherheitsrelevanter Verschleiß angenommen wird. Wie bereits beschrieben kann die Überwachung mittels unterschiedlicher Verfahren erfolgen, wobei vorteilhaft entweder ein Abstandssensor 2 verwendet wird, der eine Laufzeitmessung durchführt, oder ein Abstandssensor 2, der eine optische Überwachung durchführt, wie z.B. eine Kamera.
  • Aufgrund der permanenten Überwachung des Radreifens 11 können bereits im Vorfeld, also vor Erreichen einer sicherheitsrelevanten Bruchgefahr, Warnungen erfolgen und Wartungsarbeiten koordiniert und eingeleitet werden. Zur Übermittlung der Warnung bzw. weiterer Informationen kann das Ergebnis oder lediglich ein Warnsignal z.B. mittels Nahfeldübertragung wie NFC oder RFID oder einem anderen geeigneten Verfahren, oder kabelgebunden z.B. an eine Überwachungseinheit 100 wie ein Zugleitsystem weitergegeben werden.
  • Durch das beschriebene Verfahren und die Messanordnung kann die Ermittlung des Durchmessers des Radreifens 11 für achsmontierte Getriebe automatisiert durchgeführt werden. Für den Bahnbetreiber bedeutet dies einen geringeren Aufwand bei der Wartung und eine sicherere Beurteilung der tatsächlichen Restlebensdauer eines Radreifens 11.
  • Ebenso können das vorgeschlagene Verfahren und die Messanordnung zur Ermittlung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden, wobei hier vorteilhaft, aber nicht zwingend, die Schwellen 6 denselben Abstand zueinander aufweisen. Da sich die relativen Abweichungen über eine definierte Fahrdistanz von etwa 1 bis 2 km relativieren und damit durch statistische Verfahren entfernbar sind, ist es nicht zwingend nötig, dass die Schwellen 6 denselben Abstand zueinander aufweisen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird ermittelt, indem die verstrichene Zeit zwischen mindestens zwei oder mehreren abgezählten Schwellen 6 gemessen wird. Da der Abstand zum Abstandssensor 2 im Bereich zwischen zwei Schwellen 6 größer ist als zwischen Schwelle 6 und Abstandssensor 2, entstehen hier bei der Messung entsprechende Spitzen bzw. Abweichungen zur gemessenen Distanz. Da der Abstand zwischen zwei Schwellen 6 bekannt ist, kann aus der verstrichenen Zeit die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden.
  • Ebenso kann durch das vorgeschlagene Verfahren und die Messanordnung eine Aus- und Bewertung der Bodentextur im Gleisbett erfolgen und damit die korrekte Einschotterung der Schwellen und Gleise bewertet werden. Dies kann besonders vorteilhaft dann erfolgen, wenn der Abstandssensor 2 eine Kamera ist. Alternativ kann zusätzlich zum Abstandssensor 2 eine Kamera vorgesehen sein. Durch Auswerten der Bilder der Kamera kann die Korrektheit der Einschotterung bewertet werden, d.h. es kann je nach Ausführung der Kamera und des Auswertealgorithmus eine Verrundung bzw. Abrundung der Steine, deren Dichte und Größe bestimmt werden. Wenn die Einschotterung nicht korrekt ist, also bestimmte Vorgaben nicht erfüllt sind, kann ein entsprechendes Signal an eine externe Überwachungseinrichtung 100 wie ein Zugleitsystem gesendet werden, um z.B. eine Ausbesserung wie eine Auflockerung und Aufschotterung, zu veranlassen.
  • Das vorgeschlagene Verfahren und die Messanordnung können bei jeglicher Art von schienengebundenen Fahrzeugen angewendet werden, z.B. bei klassischen Bahnen wie Eisenbahnen, S-Bahnen und U-Bahnen, aber auch bei Straßenbahnen, deren Schienen in der Regel hauptsächlich auf einer Straßenoberfläche verlegt sind.
  • Durch das Verfahren kann auch eine Änderung der Beschaffenheit der Messnullfläche 5, 6, 7 einbezogen werden, z.B. wenn sich die Art der Schienenführung von auf einer Straßenoberfläche verlegten Schienen zu auf regulären Gleisen mit Gleisbett etc. verlegten Schienen ändert, wie es bei Straßenbahnen öfter üblich ist. Besonders vorteilhaft wäre es hier, den Übergang bzw. den Ort, an dem der Übergang erfolgt, in der Auswerteeinheit 3 zu hinterlegen, so dass ab Einfahren in den neuen Schienenbereich eine neue Messreihe zur Distanzmessung gestartet wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    achsmontiertes Getriebe
    10
    Schienenrad / Radscheibe
    11
    Radreifen
    2
    Abstandssensor
    3
    Auswerteeinheit
    4
    Welle
    5
    Schienenfuß
    6
    Bodenbereich, z.B. Gleisbett, Schwelle / Bahnschwelle, Straßenboden
    7
    Schienenkopf
    100
    Überwachungseinrichtung
    S1
    Sensorsignal bei Distanzmessung zu einem Bodenbereich 6
    S2
    Sensorsignal bei Distanzmessung zum Schienenfuß
    S3
    Sensorsignal zum Schienenkopf
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19919604 B4 [0004]
    • EP 1422119 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Ermittlung einer Distanz zwischen einem an einem achsmontierten Getriebe (1) eines schienengebundenen Fahrzeugs angeordneten Abstandssensor (2) und einer Messnullfläche (5, 6, 7) außerhalb des Getriebes (1) im laufenden Betrieb, wobei - mittels dem am Getriebe (1) angeordneten Abstandssensor (2) eine Distanz zwischen Abstandssensor (2) und Messnullfläche (5, 6, 7) gemessen und an eine Auswerteeinheit (3) übermittelt wird, wobei - mittels der Auswerteeinheit (3) nach einer vorgegebenen Laufzeit die Distanz zur Messnullfläche (5, 6, 7) gemittelt und ein Nullwert gebildet wird, und basierend auf der gemittelten Distanz eine Ermittlung des Durchmessers des Radreifens (11) und/oder eine Ermittlung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Ermittlung der Bodentextur im Gleisbett erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei - die Ermittlung des aktuellen Durchmessers des Radreifens (11) durch Subtraktion der gemessenen Distanz zur gemittelten Messnullfläche (5, 6, 7) von einem vorgegebenen Durchmesser des Radreifens (11) erfolgt, - die Ermittlung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit durch Ermitteln einer benötigten Zeit zum Passieren eines Bereichs zwischen zwei Schwellen (6) mit einem bekannten Abstand erfolgt, - die Ermittlung der Bodentextur im Gleisbett mittels einer optischen Überwachung des Gleisbetts erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Ermittlung des Nullwertes die Signale der Distanzmessung zur Messnullfläche (5, 6, 7) derart verarbeitet werden, dass eine ermittelte Zeitfunktion x(t) durch Transformation in eine Spektralfunktion x(f) umgerechnet wird, wobei ein vorhandenes Rauschen entfernt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstandssensor (2) die Distanz mittels einer Laufzeitmessung ermittelt, welche in ein proportionales Distanzmaß umgerechnet wird, oder wobei der Abstandssensor (2) die Distanz mittels einem optischen Verfahren ermittelt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Falle, dass die Differenz einen vorgegebenen Grenzwert über- oder unterschreitet, ein Warnsignal an eine Überwachungseinrichtung (100) ausgegeben wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Warnsignal kabellos oder kabelgebunden ausgegeben wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Warnsignal als ein Warnton und/oder eine Warnleuchte und/oder eine Textanzeige und/oder eine Symbolanzeige ausgegeben wird.
  8. Messanordnung zur Ermittlung einer Distanz zwischen einem an einem achsmontierten Getriebe (1) eines schienengebundenen Fahrzeugs angeordneten Abstandssensor (2) und einer Messnullfläche (5, 6, 7) außerhalb des Getriebes (1) im laufenden Betrieb, aufweisend - einen am Getriebe (1) angeordneten Abstandssensor (2), der dazu eingerichtet ist, eine Distanz zwischen Abstandssensor (2) und einer vorgegebenen Messnullfläche (5, 6, 7) außerhalb des Getriebes (1) zu messen, - eine Auswerteeinheit (3), die dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  9. Messanordnung nach Anspruch 8, wobei der Abstandssensor (2) ein Ultraschall-Sensor, ein Radar-Sensor, ein Lidar-Sensor oder eine Kamera ist.
  10. Messanordnung nach Anspruch 8 oder 9, - wobei das schienengebundene Fahrzeug eine Bahn ist und die Messnullfläche (5-7) ein Gleisbett und/oder Schwellen (6) und/oder ein Schienenfuß (5) und/oder ein Schienenkopf (7) eines Gleisstrangs ist, oder - wobei das schienengebundene Fahrzeug eine Straßenbahn ist und die Messnullfläche (5, 7) eine Straßenoberfläche und/oder ein Schienenfuß (5) und/oder ein Schienenkopf (7) eines Gleisstrangs ist.
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