DE102021213119A1 - Control device for a magnetic track brake - Google Patents

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DE102021213119A1 DE102021213119.0A DE102021213119A DE102021213119A1 DE 102021213119 A1 DE102021213119 A1 DE 102021213119A1 DE 102021213119 A DE102021213119 A DE 102021213119A DE 102021213119 A1 DE102021213119 A1 DE 102021213119A1
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Andreas Reuter
Thomas Bollweg
Toni Schiffers
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Siemens Mobility GmbH
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf eine Kontrolleinrichtung (34) zum Überwachen der Funktion einer Magnetschienenbremse (10), die zumindest eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) zum Erzeugen eines Magnetfeldes umfasst und derart ausgestaltet ist, dass sie im aktiven Bremsbetrieb auf einer streckenseitigen Schiene (20) aufliegt und im inaktiven Zustand angehoben und von der Schiene (20) getrennt ist.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kontrolleinrichtung (34) umfasst: eine Wechselquelle (341) zum Erzeugen eines Wechselstroms (Iw) durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) oder zumindest eines Wechselstromanteils in einem durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) fließenden Strom und zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes und eine Auswerteinrichtung (342), die dazu ausgestaltet ist, auf der Basis von Messergebnissen, die das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) beschreiben, zumindest eine die Magnetschienenbremse (10) betreffende Messangabe (MA) zu bilden.The invention relates, among other things, to a control device (34) for monitoring the function of a magnetic rail brake (10), which comprises at least one magnetic field generating device (12) for generating a magnetic field and is designed in such a way that it is activated during active braking operation on a trackside rail (20 ) rests and is raised in the inactive state and separated from the rail (20). According to the invention, the control device (34) comprises: an alternating source (341) for generating an alternating current (Iw) by the magnetic field generating device (12) or at least one AC component in a current flowing through the magnetic field generating device (12) and for generating an alternating magnetic field and an evaluation device (342) which is designed to, on the basis of measurement results which describe the AC behavior of the magnetic field generating device (12), at least one of the magnetic track brake ( 10) to form the relevant measurement information (MA).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontrolleinrichtung und ein Verfahren zum Überwachen der Funktion einer Magnetschienenbremse.The invention relates to a control device and a method for monitoring the function of a magnetic track brake.

Magnetschienenbremsen sind im Bereich der Eisenbahntechnik allgemein bekannt. Eine Magnetschienenbremse weist zumindest eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes auf. Im aktiven Bremsbetrieb liegt die Magnetschienenbremse auf einer streckenseitigen Schiene auf und erzeugt eine Bremswirkung durch Reibung; durch Einspeisen eines Stromes durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung lässt sich eine magnetische Anziehungskraft zwischen der Magnetschienenbremse und der Schiene hervorrufen, wodurch sich die Reibung und damit die Bremskraft erhöhen. Im inaktiven Zustand ist die Magnetschienenbremse angehoben und von der Schiene getrennt.Magnetic rail brakes are well known in the field of railway technology. A magnetic rail brake has at least one magnetic field generating device for generating a magnetic field. In active braking mode, the magnetic rail brake rests on a trackside rail and generates a braking effect through friction; By feeding in a current through the magnetic field generating device, a magnetic attraction force can be produced between the magnetic rail brake and the rail, which increases the friction and thus the braking force. When inactive, the magnetic track brake is raised and disconnected from the track.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Magnetschienenbremse eine Kontrolleinrichtung anzugeben, mit der sich zumindest eine die Magnetschienenbremse betreffende Messangabe bilden lässt.The invention is based on the object of specifying a control device for a magnetic rail brake, with which at least one measurement data relating to the magnetic rail brake can be formed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontrolleinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by a control device having the features according to patent claim 1 . Advantageous configurations of the control device according to the invention are specified in the dependent claims.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kontrolleinrichtung umfasst: eine Wechselquelle zum Erzeugen eines Wechselstroms durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung oder zumindest eines Wechselstromanteils in einem durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung fließenden Strom und zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes und eine Auswerteinrichtung, die dazu ausgestaltet ist, auf der Basis von Messergebnissen, die das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung beschreiben, zumindest eine die Magnetschienenbremse betreffende Messangabe zu bilden.According to the invention, it is provided that the control device comprises: an alternating source for generating an alternating current through the magnetic field generating device or at least an alternating current component in a current flowing through the magnetic field generating device and for generating an alternating magnetic field and an evaluation device which is designed for this purpose on the basis of measurement results , which describe the AC behavior of the magnetic field generating device, to form at least one measurement data relating to the magnetic track brake.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung ist darin zu sehen, dass diese auf der Basis von Messergebnissen arbeitet, die das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung beschreiben. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht darin, dass die wesentliche Funktion der Magnetschienenbremse auf dem magnetischen Fluss basiert, der von der Magnetfelderzeugungseinrichtung, wenn sie stromdurchflossen ist, erzeugt wird. Der magnetische Fluss wird wiederum von mehreren Faktoren beeinflusst, beispielsweise von dem Abstand der Magnetschienenbremse von der Schiene. Liegt die Magnetschienenbremse auf der Schiene auf, so ist aufgrund des magnetischen Einflusses des Eisens der Schiene der magnetische Fluss maximal, wohingegen bei angehobener Magnetschienenbremse der magnetische Fluss vergleichsweise klein ist. Der Einfluss des Abstands wirkt sich wegen der Veränderung des magnetischen Flusses auf die elektrischen Eigenschaften, zum Beispiel die Induktivität, der Magnetschienenbremse bzw. deren Magnetfelderzeugungseinrichtung aus, wodurch es beispielsweise möglich wird, durch Auswertung des Wechselstromverhaltens der Magnetfelderzeugungseinrichtung auf die Stellung der Magnetschienenbremse relativ zur Schiene zu schließen. Aber auch andere Effekte lassen sich durch Auswertung des Wechselstromverhaltens der Magnetfelderzeugungseinrichtung erkennen, wie weiter unten im Detail erläutert wird, beispielsweise die Abnutzung oder die Verschmutzung der Magnetschienenbremse.An essential advantage of the control device according to the invention can be seen in the fact that it works on the basis of measurement results that describe the AC behavior of the magnetic field generating device. The idea according to the invention is that the essential function of the magnetic track brake is based on the magnetic flux that is generated by the magnetic field generating device when current is flowing through it. The magnetic flux is in turn influenced by several factors, for example the distance between the magnetic rail brake and the rail. If the magnetic rail brake is on the rail, the magnetic flux is at its maximum due to the magnetic influence of the iron of the rail, whereas the magnetic flux is comparatively small when the magnetic rail brake is raised. Due to the change in the magnetic flux, the influence of the distance has an effect on the electrical properties, for example the inductance, of the magnetic track brake or its magnetic field generating device, which makes it possible, for example, to evaluate the AC behavior of the magnetic field generating device on the position of the magnetic track brake relative to the rail close. However, other effects can also be identified by evaluating the AC behavior of the magnetic field generating device, as will be explained in detail further below, for example wear or soiling of the magnetic track brake.

Die Magnetfelderzeugungseinrichtung der Magnetschienenbremse umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Spulen oder wird durch eine oder mehrere Spulen gebildet.The magnetic field generating device of the magnetic track brake preferably comprises one or more coils or is formed by one or more coils.

Die Kontrolleinrichtung umfasst vorzugsweise eine Spannungsmesseinrichtung zum Messen einer an der Magnetschienenbremse, der Magnetfelderzeugungseinrichtung oder der Wechselquelle anliegenden Spannung sowie eine Strommesseinrichtung zum Messen des durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung fließenden Stromes.The control device preferably comprises a voltage measuring device for measuring a voltage present at the magnetic rail brake, the magnetic field generating device or the alternating source, and a current measuring device for measuring the current flowing through the magnetic field generating device.

Die Auswerteinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgestaltet, auf der Basis von Messergebnissen, die von der Spannungsmesseinrichtung und der Strommesseinrichtung geliefert werden, die zumindest eine die Magnetschienenbremse betreffende Messangabe zu bilden.The evaluation device is preferably designed to form the at least one measurement information relating to the magnetic rail brake on the basis of measurement results that are supplied by the voltage measurement device and the current measurement device.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Kontrolleinrichtung ist vorgesehen, dass die Auswerteinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein ein Aufliegen der Magnetschienenbremse auf der Schiene anzeigendes Aufliegesignal in Abhängigkeit davon erzeugt, ob die zumindest eine Messangabe eine Aufsitzbedingung erfüllt.In a particularly preferred embodiment of the control device, it is provided that the evaluation device is designed such that it generates a contact signal indicating that the magnetic rail brake is in contact with the rail, depending on whether the at least one measurement data satisfies a contact condition.

Die zumindest eine Messangabe oder eine der Messangaben im Falle zweier oder mehr Messangaben ist vorzugsweise eine phasenverschiebungsbezogene Messangabe und die Aufsitzbedingung ist vorzugsweise eine phasenverschiebungsbezogene Aufsitzbedingung. Die Auswerteinrichtung ist im letztgenannten Falle bevorzugt derart ausgebildet, dass sie einen die Phasenverschiebung zwischen einem von der Strommesseinrichtung gemessenen Strom und einer von der Spannungsmesseinrichtung gemessenen Spannung angebenden Phasenmesswert ermittelt, wobei der Phasenmesswert die phasenverschiebungsbezogene Messangabe bildet, und die phasenverschiebungsbezogene Aufsitzbedingung als erfüllt ansieht, wenn der Phasenmesswert einen vorgegebenen Phasenlagenschwellenwert erreicht oder überschreitet.The at least one measurement item or one of the measurement items in the case of two or more measurement items is preferably a phase shift-related measurement item and the seating condition is preferably a phase shift-related seating condition. In the latter case, the evaluation device is preferably designed in such a way that it calculates the phase shift between a current measured by the current measuring device and a span measured by the voltage measuring device Determines the phase measurement value indicative of voltage, the phase measurement value forming the phase shift-related measurement specification, and considers the phase shift-related seating condition to be met if the phase measurement value reaches or exceeds a predetermined phase position threshold value.

Auch kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die zumindest eine Messangabe oder eine der Messangaben im Falle zweier oder mehr Messangaben eine impedanzbetragsbezogene Messangabe und die Aufsitzbedingung eine impedanzbetragsbezogene Aufsitzbedingung ist. Die Auswerteinrichtung ist im letztgenannten Falle bevorzugt derart ausgebildet, dass sie einen eine Impedanz der Magnetfelderzeugungseinrichtung angebenden Impedanzzeiger bildet, wobei der Betrag des Impedanzzeigers die impedanzbetragsbezogene Messangabe bildet, und die impedanzbetragsbezogene Aufsitzbedingung als erfüllt ansieht, wenn der Betrag des Impedanzzeigers einen vorgegebenen Impedanzbetragsschwellenwert erreicht oder überschreitet.It can also advantageously be provided that the at least one measurement data or one of the measurement data in the case of two or more measurement data is a measurement data related to the absolute value of the impedance and the seating condition is a seating condition related to the absolute value of the impedance. In the latter case, the evaluation device is preferably designed in such a way that it forms an impedance vector indicating an impedance of the magnetic field generating device, with the amount of the impedance vector forming the impedance-related measurement information, and considering the impedance-related seated condition to be met if the amount of the impedance vector reaches or exceeds a predetermined impedance limit threshold value .

Auch kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die zumindest eine Messangabe oder eine der Messangaben im Falle zweier oder mehr Messangaben eine zeigerwinkelbezogene Messangabe ist und die Aufsitzbedingung eine zeigerwinkelbezogene Aufsitzbedingung ist. Die Auswerteinrichtung ist im letztgenannten Falle bevorzugt derart ausgebildet, dass sie einen eine Impedanz der Magnetfelderzeugungseinrichtung beschreibenden Impedanzzeiger bildet, wobei der Phasenwinkel des Impedanzzeigers die zeigerwinkelbezogene Messangabe bildet, und die zeigerwinkelbezogene Aufsitzbedingung als erfüllt ansieht, wenn der Phasenwinkel des Impedanzzeigers einen vorgegebenen Winkelschwellenwert erreicht oder überschreitet.Provision can also advantageously be made for the at least one measurement item or one of the measurement items in the case of two or more measurement items to be a pointer angle-related measurement item and for the seated condition to be a pointer angle-related seated condition. In the latter case, the evaluation device is preferably designed in such a way that it forms an impedance vector describing an impedance of the magnetic field generating device, with the phase angle of the impedance vector forming the measurement information related to the vector angle, and considering the seated condition related to the vector angle to be fulfilled if the phase angle of the impedance vector reaches or exceeds a predetermined angle threshold value .

Auch kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die zumindest eine Messangabe oder eine der Messangaben im Falle zweier oder mehr Messangaben eine quotientenbezogene Messangabe ist und die Aufsitzbedingung eine quotientenbezogene Aufsitzbedingung ist und die Messergebnisse der Spannungsmesseinrichtung und der Strommesseinrichtung Effektiv- oder Scheitelwerte des Stroms bzw. der Spannung angeben. Die Auswerteinrichtung ist im letztgenannten Falle bevorzugt derart ausgebildet, dass sie als die quotientenbezogene Messangabe den Quotienten zwischen dem Effektiv- oder Scheitelwert der Spannung und dem Effektiv- oder Scheitelwert des Stroms bildet und die quotientenbezogene Aufsitzbedingung als erfüllt ansieht, wenn der letztgenannte Quotient einen vorgegebenen Widerstandsschwellenwert erreicht oder überschreitet, und/oder als die quotientenbezogene Messangabe den Quotienten zwischen dem Effektiv- oder Scheitelwert des Stroms und dem Effektiv- oder Scheitelwert der Spannung bildet und die quotientenbezogene Aufsitzbedingung als erfüllt ansieht, wenn der letztgenannte Quotient einen vorgegebenen Leitwertschwellenwert erreicht oder unterschreitet.It can also advantageously be provided that the at least one measurement or one of the measurements in the case of two or more measurements is a quotient-related measurement and the seating condition is a quotient-related seating condition and the measurement results of the voltage measuring device and the current measuring device are effective or peak values of the current or specify the voltage. In the latter case, the evaluation device is preferably designed in such a way that it forms the quotient between the rms or peak value of the voltage and the rms or peak value of the current as the quotient-related measurement information and considers the quotient-related seating condition to be fulfilled if the last-mentioned quotient has a predetermined resistance threshold value reaches or exceeds, and/or as the quotient-related measurement data forms the quotient between the rms or peak value of the current and the rms or peak value of the voltage and considers the quotient-related seating condition as fulfilled if the latter quotient reaches or falls below a predetermined conductance threshold value.

Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Auswerteinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie auf der Basis von Messergebnissen, die von der Spannungsmesseinrichtung und der Strommesseinrichtung geliefert werden, einen die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung angebenden Phasenmesswert bildet und das Aufliegesignal erzeugt, wenn der Phasenmesswert einen vorgegebenen Phasenverschiebungsschwellenwert erreicht oder überschreitet.In a preferred embodiment variant, it is provided that the evaluation device is designed in such a way that, on the basis of measurement results supplied by the voltage measuring device and the current measuring device, it forms a measured phase value indicating the phase shift between current and voltage and generates the pending signal when the measured phase value reaches or exceeds a predetermined phase shift threshold.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Auswerteinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie auf der Basis von Messergebnissen, die von der Spannungsmesseinrichtung und der Strommesseinrichtung geliefert werden, einen eine Impedanz der Magnetfelderzeugungseinrichtung beschreibenden Impedanzzeiger bildet und das Aufliegesignal erzeugt, wenn der Betrag des Impedanzzeigers einen vorgegebenen Impedanzbetragsschwellenwert erreicht oder überschreitet und/oder der Phasenwinkel des Impedanzzeigers einen vorgegebenen Winkelschwellenwert erreicht oder überschreitet.Alternatively or additionally, it can be provided that the evaluation device is designed in such a way that, on the basis of measurement results supplied by the voltage measuring device and the current measuring device, it forms an impedance vector describing an impedance of the magnetic field generating device and generates the presence signal when the absolute value of the impedance vector reaches or exceeds a predetermined impedance magnitude threshold value and/or the phase angle of the impedance vector reaches or exceeds a predetermined angle threshold value.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Messergebnisse der Spannungsmesseinrichtung und der Strommesseinrichtung Effektiv- oder Scheitelwerte des Stroms bzw. der Spannung angeben und die Auswerteinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie das Aufliegesignal erzeugt, wenn ein die zumindest eine Messangabe bildender Quotient zwischen dem Effektiv- oder Scheitelwert der Spannung und dem Effektiv- oder Scheitelwert des Stroms einen vorgegebenen Widerstandsschwellenwert erreicht oder überschreitet, und/oder ein die zumindest eine Messangabe bildender Quotient zwischen dem Effektiv- oder Scheitelwert des Stroms und dem Effektiv- oder Scheitelwert der Spannung einen vorgegebenen Leitwertschwellenwert erreicht oder unterschreitet.Alternatively or additionally, it can be provided that the measurement results of the voltage measuring device and the current measuring device indicate rms or peak values of the current or voltage and the evaluation device is designed in such a way that it generates the signal when a quotient forming the at least one measurement data is between the rms - or the peak value of the voltage and the rms or peak value of the current reaches or exceeds a predetermined resistance threshold value, and/or a quotient between the rms or peak value of the current and the rms or peak value of the voltage that forms the at least one measured value reaches a predetermined conductance threshold value or falls below.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Auswerteinrichtung eine Fouriertransformationseinrichtung umfasst und derart ausgestaltet ist, dass sie den zeitlichen Verlauf von Strom- und Spannungsmesswerten der Spannungsmesseinrichtung und der Strommesseinrichtung einer Fouriertransformation unter Bildung eines Spektrums unterzieht und das Aufliegesignal in Abhängigkeit von dem Spektrum erzeugt.Alternatively or additionally, it can be provided that the evaluation device comprises a Fourier transformation device and is designed in such a way that it subjects the time profile of current and voltage measured values of the voltage measuring device and the current measuring device to a Fourier transformation with formation of a spectrum and generates the pending signal as a function of the spectrum.

Die Wechselquelle kann eine Wechselstromquelle oder Wechselspannungsquelle sein oder aufweisen, die einen Wechselstrom in die Magnetfelderzeugungseinrichtung einspeist.The AC source may be an AC power source or an AC voltage source or on have, which feeds an alternating current into the magnetic field generating device.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Wechselquelle eine Modulationseinrichtung ist oder aufweist, die die Amplitude des durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung fließenden Stroms im zeitlichen Verlauf unter Bildung des Wechselstromanteils moduliert. Bei der letztgenannten Variante kann die Wechselquelle also eine passive Komponente sein, die selbst keinen Strom oder keine Spannung liefert, sondern lediglich einen Strom oder eine Spannung einer anderen Komponente, wie beispielsweise einer Gleichstromquelle oder einer Gleichspannungsquelle, im zeitlichen Verlauf moduliert, um einen magnetischen Wechselfluss hervorzurufen.Alternatively or additionally, it can be provided that the alternating source is or has a modulation device which modulates the amplitude of the current flowing through the magnetic field generating device over time, forming the alternating current component. In the latter variant, the alternating source can therefore be a passive component that itself does not supply any current or voltage, but only modulates a current or a voltage of another component, such as a direct current source or a direct voltage source, over time in order to create an alternating magnetic flux to evoke.

Der Wechselstrom oder Wechselstromanteil kann im zeitlichen Verlauf rein sinusförmig sein, also nur eine einzige Frequenz aufweisen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Wechselstrom oder Wechselstromanteil im Frequenzspektrum zwei oder mehr Frequenzen aufweist.The alternating current or alternating current component can be purely sinusoidal over time, i.e. only have a single frequency. Alternatively, it can be provided that the alternating current or alternating current component has two or more frequencies in the frequency spectrum.

Mit Blick auf eine einfache Signalauswertung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Frequenz oder zumindest eine der Frequenzen des Wechselstroms oder des Wechselstromanteils im Frequenzbereich zwischen 10 und 40 Hz liegt.With a view to simple signal evaluation, it is considered advantageous if the frequency or at least one of the frequencies of the alternating current or the alternating current component is in the frequency range between 10 and 40 Hz.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein Aufschieferungssignal, das anzeigt, dass sich an der Schnittstelle zur Schiene auf der Magnetschienenbremse Ablagerungen befinden, in Abhängigkeit davon erzeugt, ob die zumindest eine Messangabe eine Aufschieferungsbedingung erfüllt.It is also advantageous if the evaluation device is designed in such a way that it generates a cleavage signal, which indicates that there are deposits on the magnetic rail brake at the interface to the rail, depending on whether the at least one measurement data meets a cleavage condition.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein Verschleißsignal, das den Verschleißzustand von Polschuhen und Endgliedern der Magnetschienenbremse anzeigt, in Abhängigkeit davon erzeugt, ob die zumindest eine Messangabe eine Verschleißbedingung erfüllt.It is also advantageous if the evaluation device is designed in such a way that it generates a wear signal, which indicates the state of wear of pole shoes and end members of the magnetic rail brake, depending on whether the at least one measurement data meets a wear condition.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein Störungswarnsignal, das anzeigt, dass die Funktion der Magnetschienenbremse gestört ist, erzeugt, wenn - obwohl ein Absenksignal vorliegt, wonach die Magnetschienenbremse auf der Schiene aufliegen sollte - die zumindest eine Messangabe die Erfüllung einer vorgegebenen Störbedingung anzeigt. Die Störbedingung kann beispielsweise als erfüllt angesehen werden, wenn der magnetische Fluss des magnetischen Wechselfeldes einen Mindestflusswert unterschreitet und/oder kein Aufliegesignal vorliegt.It is also advantageous if the evaluation device is designed in such a way that it generates a fault warning signal, which indicates that the function of the magnetic rail brake is faulty, if - although a lowering signal is present, according to which the magnetic rail brake should be on the rail - the at least one measurement information indicates the fulfillment of a predetermined fault condition. The interference condition can be regarded as fulfilled, for example, if the magnetic flux of the alternating magnetic field falls below a minimum flux value and/or there is no signal present.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein Hochlagesignal erzeugt, wenn die zumindest eine Messangabe oder eine der Messangaben eine Hochlagebedingung erfüllt. Beispielsweise kann sie das Hochlagesignal erzeugen, wenn die Messangabe oder die Messangaben weder die Erzeugung des Aufliegesignals noch des Warnsignals ermöglichen bzw. das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung einen magnetischen Fluss unterhalb einer Mindestflussschwelle und/oder eine Induktivität unterhalb einer Mindestinduktivität anzeigt.It is also advantageous if the evaluation device is designed in such a way that it generates a high-level signal when the at least one measurement data or one of the measurement data satisfies a high-level condition. For example, it can generate the high-level signal if the measurement information or the measurement information does not allow the generation of the contact signal or the warning signal or the AC behavior of the magnetic field generating device indicates a magnetic flux below a minimum flux threshold and/or an inductance below a minimum inductance.

Alternativ oder zusätzlich können die Messangaben und auf diesen basierende Signale allein auf der Basis von abgespeicherten Vergleichswerten erzeugt werden, die im Ausgangszustand nach der Erstinstallation der Magnetschienenbremse oder nach einer Wartung gemessen und abgespeichert worden sind. So können beispielsweise Messergebnisse, die das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung beschreiben (wie beispielsweise der Phasenmesswert), jeweils für die Hochlagestellung und die Auflagestellung (Tieflagestellung) gemessen und abgespeichert werden. Durch Vergleich der abgespeicherten Messergebnisse mit aktuellen Messergebnissen kann beispielsweise festgestellt werden, ob die Magnetschienenbremse die Hochlagestellung oder die Auflagestellung einnimmt und es kann eine korrespondierende Messangabe und ein entsprechendes Signal, also ein Aufliegesignal oder ein Hochlagesignal, erzeugt und ausgegeben werden.Alternatively or additionally, the measurement information and signals based thereon can be generated solely on the basis of stored comparison values that have been measured and stored in the initial state after the initial installation of the magnetic track brake or after maintenance. For example, measurement results that describe the AC behavior of the magnetic field generating device (such as the phase measurement value) can be measured and stored for the up position and the rest position (down position). By comparing the stored measurement results with current measurement results, it can be determined, for example, whether the magnetic rail brake is in the up position or the rest position, and a corresponding measurement and a corresponding signal, i.e. a rest signal or a up position signal, can be generated and output.

Auch können durch Vergleich der abgespeicherten Messergebnisse mit aktuellen Messergebnissen die anderen oben erläuterten Messangaben und die oben beschriebenen Signale, wie beispielsweise das Warnsignal, das Aufschieferungssignal, das Wartungssignal, das Verschleißsignal und das Störungswarnsignal gebildet werden; die obigen Ausführungen gelten diesbezüglich entsprechend.The other measurement data explained above and the signals described above, such as the warning signal, the cleavage signal, the maintenance signal, the wear signal and the fault warning signal, can also be formed by comparing the stored measurement results with current measurement results; the above statements apply accordingly in this regard.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Überwachen der Funktion einer Magnetschienenbremse, die zumindest eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes umfasst, wobei die Magnetschienenbremse derart ausgestaltet ist, dass sie im aktiven störungsfreien Bremsbetrieb abgesenkt ist und auf einer streckenseitigen Schiene aufliegt und im inaktiven Zustand angehoben und von der Schiene getrennt ist.The invention also relates to a method for monitoring the function of a magnetic rail brake, which comprises at least one magnetic field generating device for generating a magnetic field, the magnetic rail brake being designed in such a way that it is lowered in active, trouble-free braking operation and rests on a trackside rail and in the inactive state raised and separated from the rail.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Strom in Form eines Wechselstroms oder zumindest ein Strom mit Wechselstromanteil zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes in die Magnetfelderzeugungseinrichtung eingespeist wird und auf der Basis von Messergebnissen, die das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung beschreiben, zumindest eine die Magnetschienenbremse betreffende Messangabe gebildet wird.According to the invention it is provided that a current in the form of an alternating current or at least a current with an alternating current component for generating an alternating magnetic field is fed into the magnetic field generating device and on the Based on measurement results that describe the AC behavior of the magnetic field generating device, at least one measurement data relating to the magnetic track brake is formed.

Das Verfahren wird vorzugsweise mit der oben beschriebenen Kontrolleinrichtung durchgeführt.The method is preferably carried out using the control device described above.

Bezüglich der Vorteile und vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung und deren vorteilhafter Ausgestaltungen verwiesen.With regard to the advantages and advantageous configurations of the method according to the invention, reference is made to the above statements in connection with the control device according to the invention and its advantageous configurations.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, dabei zeigen beispielhaft:

  • 1 in einer vereinfachten Darstellung Bestandteile einer Magnetschienenbremse, die auf einer Schiene einer Eisenbahngleisanlage aufgesetzt ist und von einer Steuereinrichtung angesteuert wird, die mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Kontrolleinrichtung ausgestattet ist,
  • 2 die Steuereinrichtung gemäß 1 näher im Detail,
  • 3 den zeitlichen Verlauf einer an der Magnetschienenbremse gemäß 1 anliegenden Wechselspannung und eines durch die Magnetschienenbremse gemäß 1 fließenden Wechselstromes bei der in der 1 gezeigten abgesenkten Stellung der Magnetschienenbremse, und
  • 4 den zeitlichen Verlauf der Wechselspannung und des Wechselstromes im Falle, dass sich die Magnetschienenbremse in ihrer Hochlagestellung befindet und räumlich von der Schiene getrennt ist.
The invention is described in more detail below using exemplary embodiments, with examples showing:
  • 1 in a simplified representation, components of a magnetic track brake that is placed on a rail of a railway track system and is controlled by a control device that is equipped with an exemplary embodiment of a control device according to the invention,
  • 2 the controller according to 1 closer in detail,
  • 3 according to the time course of an on the magnetic track brake 1 applied AC voltage and one by the magnetic track brake according to 1 flowing alternating current at the in the 1 shown lowered position of the magnetic track brake, and
  • 4 the time course of the alternating voltage and the alternating current in the case that the magnetic rail brake is in its upper position and is spatially separated from the rail.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet.In the figures, the same reference numbers are used for identical components for the sake of clarity.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Magnetschienenbremse 10 eines nicht weiter dargestellten Schienenfahrzeugs, die auf einer Schiene 20 einer streckenseitigen Eisenbahngleisanlage aufliegt und bei Fahrt des Schienenfahrzeugs durch Reibung eine Bremswirkung erzeugen kann. Die Magnetschienenbremse 10 kann mit einer in der 1 aus Gründen der Übersicht nicht dargestellten Hebevorrichtung angehoben bzw. in eine Hochlagestellung gebracht werden, in der sie von der Schiene 20 räumlich getrennt ist; auch kann sie mit der Hebevorrichtung auf die Schiene 20 abgesenkt bzw. in eine untere Auflagestellung gebracht werden, wie sie in der 1 beispielhaft schematisch dargestellt ist.The 1 shows an embodiment of a magnetic rail brake 10 of a rail vehicle, not shown, which rests on a rail 20 of a trackside railway track system and can generate a braking effect through friction when the rail vehicle is moving. The magnetic rail brake 10 can with one in the 1 lifted for reasons of clarity, not shown lifting device or brought into a high position in which it is spatially separated from the rail 20; it can also be lowered onto the rail 20 with the lifting device or brought into a lower support position, as shown in FIG 1 is shown schematically as an example.

Die Magnetschienenbremse 10 umfasst unter anderem eine Magnetfelderzeugungseinrichtung und einen magnetisierbaren Kern 11, dessen Enden beispielsweise durch zwei Polschuhe 11a und 11b gebildet sein können. Die Magnetfelderzeugungseinrichtung, die im aktiven Betrieb ein Magnetfeld erzeugt, kann eine oder mehrere Spulen aufweisen oder durch eine oder mehrere solcher Spulen gebildet sein; bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 umfasst die Magnetfelderzeugungseinrichtung aus Darstellungsgründen lediglich eine einzige Spule 12. Die konstruktive und elektrische Ausgestaltung der Magnetschienenbremse 10 ist hier nur beispielhaft zu verstehen; Magnetschienenbremsen 10 als solche sind in der Eisenbahntechnik allgemein bekannt, weshalb eine detaillierte Beschreibung des konstruktiven Aufbaus der Magnetschienenbremse 10 zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich ist.The magnetic rail brake 10 includes, among other things, a magnetic field generating device and a magnetizable core 11, the ends of which can be formed, for example, by two pole shoes 11a and 11b. The magnetic field generating device, which generates a magnetic field during active operation, can have one or more coils or be formed by one or more such coils; in the embodiment according to 1 For reasons of illustration, the magnetic field generating device comprises only a single coil 12. The structural and electrical configuration of the magnetic rail brake 10 is to be understood here only as an example; Magnetic track brakes 10 as such are generally known in railway technology, which is why a detailed description of the structural design of the magnetic track brake 10 is not required to understand the present invention.

Bei der Darstellung gemäß 1 befindet sich die Magnetschienenbremse 10 in ihrem aktiven Zustand, bei dem sie auf der Schiene 20 aufliegt und von einem Gleichstrom Ig durchflossen wird, um eine gewünschte Bremswirkung zu erzeugen. Der Gleichstrom Ig durchfließt die Spule 12, die - von dem Gleichstrom Ig angeregt - ein magnetisches Gleichfeld und einen magnetischen Fluss Bg durch die Spule 12, die Polschuhe 11a und 11b und die externe streckenseitige Schiene 20 hervorruft. Die Spule 12, die Polschuhe 11a und 11b und die streckenseitige Schiene 20 bilden im abgesenkten Zustand der Magnetschienenbremse 10 gemäß 1 einen geschlossenen magnetischen Kreis.In the representation according to 1 is the magnetic rail brake 10 in its active state, in which it rests on the rail 20 and is traversed by a direct current Ig to produce a desired braking effect. The direct current Ig flows through the coil 12, which - excited by the direct current Ig - causes a constant magnetic field and a magnetic flux Bg through the coil 12, the pole shoes 11a and 11b and the external trackside rail 20. The coil 12, the pole shoes 11a and 11b and the trackside rail 20 form the lowered state of the magnetic rail brake 10 according to FIG 1 a closed magnetic circuit.

Der magnetische Fluss Bg in dem magnetischen Kreis führt zu einer magnetischen Anziehung zwischen den Polschuhen 11a bzw. 11b und der streckenseitigen Schiene 20, wodurch die Magnetschienenbremse 10 auf die Schiene 20 gepresst und die reibungsbedingte Bremswirkung der Magnetschienenbremse 10 erhöht wird. Der Gleichstrom Ig durch die Magnetschienenbremse 10 kann somit auch als Bremsstrom der Magnetschienenbremse 10 bezeichnet werden.The magnetic flux Bg in the magnetic circuit leads to a magnetic attraction between the pole shoes 11a and 11b and the trackside rail 20, whereby the magnetic rail brake 10 is pressed onto the rail 20 and the friction-related braking effect of the magnetic rail brake 10 is increased. The direct current Ig through the magnetic track brake 10 can thus also be referred to as the braking current of the magnetic track brake 10 .

Zur Ansteuerung der Magnetschienenbremse 10 und zum Erzeugen des Gleichstroms Ig dient bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine Steuereinrichtung 30; ein Ausführungsbeispiel für die Steuereinrichtung 30 gemäß 1 ist in der 2 gezeigt, auf die nachfolgend Bezug genommen wird.In the exemplary embodiment according to FIG 1 a controller 30; an exemplary embodiment of the control device 30 according to FIG 1 is in the 2 shown, to which reference is made below.

Das Aktivieren und Deaktivieren des aktiven Bremsbetriebs der Magnetschienenbremse 10, also das Ein- und Ausschalten des Gleichstroms Ig, kann beispielsweise durch einen Schalter 31 und eine den Schalter 31 ansteuernde Aktivierungseinrichtung 32 einer Steuereinrichtung 30 erfolgen. Die Aktivierungseinrichtung 32 kann mit einem in den Figuren nicht gezeigten fahrzeugseitigen Steuergerät, insbesondere einem fahrzeugseitigen Bremssteuergerät, in Verbindung stehen und von diesem gesteuert werden oder in ein solches als Bestandteil integriert sein, beispielsweise in Form eines Softwaremoduls.The activation and deactivation of the active braking operation of the magnetic track brake 10, ie the switching on and off of the direct current Ig can for example, by a switch 31 and an activation device 32 of a control device 30 that controls the switch 31 . Activation device 32 can be connected to and controlled by a vehicle-side control unit, not shown in the figures, in particular a vehicle-side brake control unit, or can be integrated into such as a component, for example in the form of a software module.

Zur Erzeugung des Gleichstromes Ig kann eine Gleichstrom- oder Gleichspannungsquelle 33 vorhanden sein, die - wie in der 2 beispielhaft gezeigt - einen Bestandteil der Steuereinrichtung 30 bilden kann. Alternativ kann der Gleichstrom Ig durch ein externes Gleichspannungsnetz bereitgestellt werden.To generate the direct current Ig, a direct current or direct voltage source 33 may be present, which - as in FIG 2 shown by way of example - can form part of the control device 30 . Alternatively, the direct current Ig can be provided by an external direct current network.

Die Steuereinrichtung 30 gemäß 1 ist zusätzlich mit einer Kontrolleinrichtung 34 ausgestattet, die einen magnetischen Wechselfluss Bw in der Magnetschienenbremse 10 und damit in dem magnetischen Kreis gemäß 1 hervorruft. Die Kontrolleinrichtung 34 weist zu diesem Zwecke eine elektrische Wechselquelle 341 auf, bei der es sich um eine elektrische Wechselspannungsquelle 341, wie in der 2 gezeigt, oder eine elektrische Wechselstromquelle handeln kann. Die elektrische Wechselspannungsquelle 341 speist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 einen Wechselstrom Iw in die Spule 12 ein. Nachfolgend wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Wechselspannungsquelle 341 Wechselstrom bzw. Wechselspannung mit einer einzigen Frequenz erzeugt, die vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 40 Hz liegt.The controller 30 according to 1 is additionally equipped with a control device 34, which according to a magnetic alternating flux Bw in the magnetic track brake 10 and thus in the magnetic circuit 1 causes. For this purpose, the control device 34 has an electrical alternating source 341, which is an electrical alternating voltage source 341, as in FIG 2 shown, or an AC electrical source may act. The electrical AC voltage source 341 feeds in the embodiment according to FIG 1 and 2 an alternating current Iw into the coil 12. It is assumed below, for example, that the AC voltage source 341 generates alternating current or AC voltage with a single frequency, which is preferably in the range between 10 and 40 Hz.

Die Kontrolleinrichtung 34 umfasst außerdem eine Auswerteinrichtung 342, deren Aufgabe darin besteht, eine oder mehrere Messangaben MA zu erzeugen, die den Zustand der Magnetschienenbremse 10 oder deren Stellung mittelbar oder unmittelbar beschreiben. Die Messangaben MA oder zumindest eine von diesen ist vorzugsweise von dem magnetischen Wechselfeld abhängig, das von der Wechselspannungsquelle 341 hervorgerufen wird. Die Auswerteinrichtung 342 kann mit einem in den Figuren nicht gezeigten fahrzeugseitigen Steuergerät, insbesondere einem fahrzeugseitigen Bremssteuergerät, in Verbindung stehen oder in ein solches als Bestandteil integriert sein, beispielsweise in Form eines Softwaremoduls.The control device 34 also includes an evaluation device 342, the task of which is to generate one or more measurement data MA that directly or indirectly describe the state of the magnetic track brake 10 or its position. The measurement data MA or at least one of them is preferably dependent on the alternating magnetic field that is produced by the alternating voltage source 341 . Evaluation device 342 can be connected to a vehicle-side control unit (not shown in the figures), in particular a vehicle-side brake control unit, or can be integrated into such as a component, for example in the form of a software module.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 steht die Auswerteinrichtung 342 mit einer Spannungsmesseinrichtung 343 in Verbindung, die die Wechselspannung Uw an der Wechselspannungsquelle 341 unter Bildung von Spannungsmesswerten Uwm misst. Alternativ kann die Spannungsmesseinrichtung 343 auch parallel zur Spule 12 geschaltet sein und die Spulenspannung Us an der Spule 12 messen; der Wechselanteil der Spulenspannung Us entspricht der Wechselspannung Uw an der Wechselspannungsquelle 341.In the embodiment according to 2 the evaluation device 342 is connected to a voltage measuring device 343, which measures the AC voltage Uw at the AC voltage source 341 while forming measured voltage values Uwm. Alternatively, the voltage measuring device 343 can also be connected in parallel to the coil 12 and measure the coil voltage Us at the coil 12; the alternating component of the coil voltage Us corresponds to the alternating voltage Uw at the alternating voltage source 341.

Die Auswerteinrichtung 342 steht bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 außerdem mit einer Strommesseinrichtung 344 in Verbindung, die den durch die Magnetschienenbremse 10 bzw. deren Spule 12 fließenden Strom Ig+Iw unter Bildung von Strommesswerten Im misst.In the exemplary embodiment according to FIG 2 also in connection with a current measuring device 344, which measures the current Ig+Iw flowing through the magnetic track brake 10 or its coil 12, forming current measured values Im.

Nachfolgend wird beispielhaft davon ausgegangen, dass sich die Magnetschienenbremse 10 gemäß 1 zwischen ihren elektrischen Anschlüssen A1 und A2 elektrisch zumindest näherungsweise durch eine Reihenschaltung eines ohmschen Widerstands R und einer Induktivität L beschreiben lässt, wobei die Induktivität L vom Abstand der Magnetschienenbremse 10 von der Schiene 20 abhängt. Unter dieser Annahme gilt also näherungsweise: Z = R + j 2  π  f L

Figure DE102021213119A1_0001
| Z | = ( R 2 + ( 2   π  f L  ) 2 )
Figure DE102021213119A1_0002
wobei f die Frequenz der Wechselspannungsquelle 341 und Z die komplexe Impedanz bzw. den komplexen Impedanzzeiger der Magnetschienenbremse 10 bzw. deren Spule 12 (bezogen auf die Frequenz der Wechselspannungsquelle 341) bezeichnet.It is assumed below, for example, that the magnetic rail brake 10 according to FIG 1 between their electrical connections A1 and A2 can be described electrically at least approximately by a series connection of an ohmic resistor R and an inductance L, with the inductance L depending on the distance between the magnetic rail brake 10 and the rail 20 . With this assumption, the following applies approximately: Z = R + j 2 π f L
Figure DE102021213119A1_0001
| Z | = ( R 2 + ( 2 π f L ) 2 )
Figure DE102021213119A1_0002
where f denotes the frequency of the AC voltage source 341 and Z denotes the complex impedance or the complex impedance indicator of the magnetic track brake 10 or its coil 12 (relative to the frequency of the AC voltage source 341).

Im Falle eines großen Abstands zwischen der Magnetschienenbremse 10 und der Schiene 20, also in der Hochlagestellung der Magnetschienenbremse 10, wird die Induktivität L wegen des fehlenden bzw. nur sehr kleinen Einflusses des Eisens der Schiene 20 minimal, sodass auch der Betrag IZI der Impedanz und die Phasenverschiebung zwischen dem Wechselstrom Iw und der Wechselspannung Uw minimal werden.In the case of a large distance between the magnetic rail brake 10 and the rail 20, i.e. when the magnetic rail brake 10 is in the upper position, the inductance L is minimal due to the missing or only very small influence of the iron of the rail 20, so that the amount IZI of the impedance and the phase shift between the alternating current Iw and the alternating voltage Uw becomes minimal.

Ist hingegen die Magnetschienenbremse 10 auf die Schiene 20 abgesenkt, wie in der 1 gezeigt, so wird die Induktivität L wegen des unmittelbaren Einflusses des Eisens der Schiene 20 maximal, sodass auch der Betrag |Z| der Impedanz und die Phasenverschiebung zwischen dem Wechselstrom Iw und der Wechselspannung Uw maximal werden.However, if the magnetic rail brake 10 is lowered onto the rail 20, as in FIG 1 shown, the inductance L becomes maximum due to the direct influence of the iron of the rail 20, so that the amount |Z| of the impedance and the phase shift between the alternating current Iw and the alternating voltage Uw become maximum.

Die 3 zeigt in einer vereinfachten schematischen Darstellung beispielhaft den zeitlichen Verlauf der Wechselspannung Uw und den zeitlichen Verlaufs des Wechselstroms Iw über der Zeit t im Falle, dass die Magnetschienenbremse unmittelbar auf der Schiene 20 aufsitzt, wie in der 1 gezeigt ist, und die Schiene 20 mit der Magnetschienenbremse einen geschlossenen magnetischen Kreis bildet. Man erkennt, dass der Wechselstrom Iw und die Wechselspannung Uw deutlich phasenverschoben sind; ein die Phasenlage bzw. die Phasenverschiebung beschreibender Phasenmesswert ist mit dem Bezugszeichen V gekennzeichnet.The 3 shows in a simplified schematic representation the time profile of the AC voltage Uw and the time profile of the alternating current Iw over time t in the case that the magnetic track brake is seated directly on the rail 20, as in FIG 1 is shown, and the rail 20 with the magnetic rail brake a closed magnetic circuit forms. It can be seen that the alternating current Iw and the alternating voltage Uw are clearly phase-shifted; a phase measurement value describing the phase position or the phase shift is identified by the reference symbol V.

Die 4 zeigt zum Vergleich beispielhaft den zeitlichen Verlauf der Wechselspannung Uw und den zeitlichen Verlaufs des Wechselstroms Iw über der Zeit t im Falle, dass die Magnetschienenbremse von der Schiene 20 getrennt ist. Der Wechselstrom Iw und die Wechselspannung Uw sind aus diesem Grunde weniger als in der 3 phasenverschoben; der Phasenmesswert V ist also kleiner als in der 3. Außerdem ist der Effektivwert Ieff des Wechselstroms Iw bzw. dessen Scheitelwert Imax größer als bei aufgesetzter Magnetschienenbremse 10 bzw. größer als in der 3, da der Betrag der Impedanz IZI wegen der kleineren Induktivität L ebenfalls kleiner ist; es gilt also: Ieff ( Hochlagestellung ) > Ieff ( Auflagestellung ) Imax ( Hochlagestellung ) > Imax ( Auflagestellung )

Figure DE102021213119A1_0003
The 4 For comparison, FIG. 1 shows, by way of example, the time profile of the AC voltage Uw and the time profile of the alternating current Iw over time t in the case where the magnetic rail brake is separated from the rail 20. For this reason, the alternating current Iw and the alternating voltage Uw are less than in 3 out of phase; the measured phase value V is therefore smaller than in FIG 3 . In addition, the effective value Ieff of the alternating current Iw or its peak value Imax is greater than when the magnetic track brake 10 is fitted or greater than in FIG 3 , since the absolute value of the impedance IZI is also smaller because of the smaller inductance L; it is therefore valid: Ieff ( elevated position ) > Ieff ( support position ) Imax ( elevated position ) > Imax ( support position )
Figure DE102021213119A1_0003

Die Richtung der Änderungen ist beispielhaft zu verstehen. Durch verschiedene Resonanz- und Messfrequenzen bzw. im Falle komplexerer elektrischer Verhältnisse kann es dazu kommen, dass die Veränderungen zwischen aktivem und inaktivem Betrieb der Magnetschienenbremse bzw. Veränderungen der Stellung der Magnetschienenbremse zu einer entgegengesetzten Änderungsrichtung führen.The direction of the changes is to be understood as an example. Due to different resonance and measurement frequencies or in the case of more complex electrical conditions, it can happen that the changes between active and inactive operation of the magnetic rail brake or changes in the position of the magnetic rail brake lead to an opposite direction of change.

Auf der Basis des zeitlichen Verlaufs der Wechselspannung Uw und des zeitlichen Verlaufs des Wechselstroms Iw kann die Auswerteinrichtung 342 eine oder mehrere die Magnetschienenbremse betreffende Messangaben MA erzeugen. Auch kann sie auf deren Basis diverse Signale erzeugen, beispielsweise ein Aufliegesignal Sa, das in der Auflagestellung ein Aufliegen der Magnetschienenbremse 10 auf der Schiene 20 anzeigt, ein Störsignal Sst, das eine Störung anzeigt, ein Aufschiefersignal, das eine Aufschieferung auf der Magnetschienenbremse 10 anzeigt, und/oder ein Verschleißsignal, das den Verschleißzustand der Polschuhe 11a und 11b anzeigt; dies soll anhand von Beispielen nachfolgend erläutert werden:On the basis of the time profile of the AC voltage Uw and the time profile of the alternating current Iw, the evaluation device 342 can generate one or more measurement data MA relating to the magnetic track brake. On this basis, it can also generate various signals, for example a contact signal Sa, which indicates that the magnetic track brake 10 is contacting the rail 20 in the contact position, an interference signal Sst, which indicates a fault, a skewing signal, which indicates a skewing on the magnetic track brake 10 , and/or a wear signal indicative of the wear condition of the pole pieces 11a and 11b; this is explained below using examples:

Der Phasenmesswert V als solcher kann beispielsweise eine der Messangaben MA bilden und die Auswerteinrichtung 342 kann beispielsweise ein Aufliegesignal Sa erzeugen, das die Auflagestellung der Magnetschienenbremse 10 bzw. deren Aufliegen auf der Schiene 20 anzeigt, wenn der Phasenmesswert V einen vorgegebenen Phasenverschiebungsschwellenwert Vsoll erreicht oder überschreitet, also gilt: V Vsoll

Figure DE102021213119A1_0004
The measured phase value V as such can form one of the measurement data MA, for example, and the evaluation device 342 can generate a contact signal Sa, for example, which indicates the contact position of the magnetic rail brake 10 or its contact with the rail 20 when the measured phase value V reaches or exceeds a predetermined phase shift threshold value Vsoll , so the following applies: V vs
Figure DE102021213119A1_0004

Der Phasenverschiebungsschwellenwert Vsoll liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 5° und kann beispielsweise 5° betragen.The phase shift threshold Vsoll is preferably of the order of 5° and can be 5°, for example.

Auch kann der Phasenverschiebungsschwellenwert in Abhängigkeit von einem Hochlagenreferenzphasenwert Vref, der in der Hochlagenstellung der Magnetschienenbremse 10 gemessen und abgespeichert worden ist, festgelegt werden; beispielsweise kann die Auswerteinrichtung 342 den Phasenverschiebungsschwellenwert Vsoll stets um einen vorgegebenen Differenzphasenwert Vdiff von beispielsweise 3° größer als den Hochlagenreferenzphasenwert Vref wählen, beispielsweise gemäß: Vsoll = Vref + Vdiff

Figure DE102021213119A1_0005
Also, the phase shift threshold value can be determined depending on a high position reference phase value Vref, which has been measured and stored in the high position of the magnetic rail brake 10; For example, the evaluation device 342 can always select the phase shift threshold value Vsoll by a predetermined differential phase value Vdiff of, for example, 3° greater than the high-level reference phase value Vref, for example according to: vs = Vref + vdiff
Figure DE102021213119A1_0005

Erreicht der Phasenmesswert V den vorgegebenen Phasenverschiebungsschwellenwert Vsoll nicht, aber nur knapp nicht, wenn also beispielsweise gilt: Vsoll V ( 1 K ) * Vsoll ,

Figure DE102021213119A1_0006
wobei K einen Toleranzwert zwischen 0 und 1 bezeichnet, der beispielsweise zwischen 0,1 und 0,3 liegt, so erzeugt die Auswerteinrichtung 342 vorzugsweise ein Warnsignal W, das anzeigt, dass die Magnetschienenbremse 10 auf der Schiene 20 aufliegt oder aufzuliegen scheint, der magnetische Fluss jedoch nicht ausreichend groß ist. Dieser Fall kann beispielsweise auftreten, wenn die Magnetschienenbremse stark verschmutzt oder beschädigt ist.If the measured phase value V does not reach the specified phase shift threshold value Vsoll, but just barely, if, for example, the following applies: vs V ( 1 K ) * vs ,
Figure DE102021213119A1_0006
where K designates a tolerance value between 0 and 1, which is between 0.1 and 0.3, for example, evaluation device 342 preferably generates a warning signal W, which indicates that magnetic rail brake 10 is resting or appears to be resting on rail 20, the magnetic flow is not large enough. This can occur, for example, if the magnetic track brake is heavily soiled or damaged.

Anstelle des aktuellen Phasenmesswerts V kann auch die Phasendifferenz dV zwischen dem aktuellen Phasenmesswert V und dem Hochlagenreferenzphasenwert Vref, der in der Hochlagenstellung der Magnetschienenbremse 10 gemessen und abgespeichert worden ist, zur Bildung des Aufliegesignals Sa herangezogen werden; beispielsweise kann die Auswerteinrichtung 342 das Aufliegesignal Sa erzeugen, wenn die Phasenänderung dV einen vorgegebenen Änderungsschwellenwert dVsoll erreicht oder überschreitet, also gilt: dV = V Vref dVsoll

Figure DE102021213119A1_0007
Instead of the current measured phase value V, the phase difference dV between the current measured phase value V and the high reference phase value Vref, which was measured and stored in the high position of the magnetic track brake 10, can be used to form the contact signal Sa; For example, the evaluation device 342 can generate the signal Sa when the phase change dV reaches or exceeds a predefined change threshold value dVsoll, i.e. the following applies: dV = V Vref dVset
Figure DE102021213119A1_0007

Der Änderungsschwellenwert dVsoll beträgt vorzugsweise 3° oder mehr.The change threshold value dVsoll is preferably 3° or more.

Erreicht die Phasenänderung dV den vorgegebenen Änderungsschwellenwert nicht, aber nur knapp nicht, wenn also beispielsweise gilt: dVsoll dV ( 1 K ) * dVsoll ,

Figure DE102021213119A1_0008
so wird beispielsweise das Warnsignal W erzeugt.If the phase change dV does not reach the specified change threshold value, but only just not, e.g. if the following applies: dVset dV ( 1 K ) * dVset ,
Figure DE102021213119A1_0008
for example, the warning signal W is generated.

Alternativ oder zusätzlich kann die Impedanz Z eine der Messangaben MA bilden und die Auswerteinrichtung 342 kann das Aufliegesignal Sa erzeugen, wenn der Betrag |Z| der Impedanz Z einen vorgegebenen Impedanzbetragsschwellenwert SW1 erreicht oder überschreitet, also gilt: | Z | SW1

Figure DE102021213119A1_0009
Alternatively or additionally, the impedance Z can form one of the measurement data MA and the evaluation device 342 can generate the signal Sa when the absolute value |Z| of the impedance Z reaches or exceeds a predetermined impedance absolute value threshold value SW1, i.e. the following applies: | Z | SW1
Figure DE102021213119A1_0009

Erreicht der Betrag |Z| der Impedanz Z den vorgegebenen Impedanzbetragsschwellenwert SW1 nicht, aber nur knapp nicht, wenn also beispielsweise gilt: SW1 | Z | SW1* ( 1 K ) ,

Figure DE102021213119A1_0010
wird vorzugsweise das Warnsignal W erzeugt.If the amount reaches |Z| of the impedance Z does not, but only just not, the specified impedance absolute threshold value SW1 if, for example, the following applies: SW1 | Z | SW1* ( 1 K ) ,
Figure DE102021213119A1_0010
the warning signal W is preferably generated.

Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteinrichtung 342 das Aufliegesignal Sa erzeugen, wenn der Phasenwinkel arg(Z) der Impedanz Z einen vorgegebenen Winkelschwellenwert erreicht oder überschreitet, also gilt: arg ( Z ) SW 2

Figure DE102021213119A1_0011
Alternatively or additionally, the evaluation device 342 can generate the signal Sa when the phase angle arg(Z) of the impedance Z reaches or exceeds a predetermined angle threshold value, i.e. the following applies: bad ( Z ) SW 2
Figure DE102021213119A1_0011

Der Phasenwinkel arg(Z) der Impedanz Z entspricht - bis auf etwaige Umrechnungs- bzw. Erfassungsabweichungen - dem obigem Phasenmesswert V, sodass der Winkelschwellenwert dem Phasenverschiebungsschwellenwert Vsoll entsprechen kann.The phase angle arg(Z) of the impedance Z corresponds—apart from any conversion or detection deviations—to the phase measurement value V above, so that the angle threshold value can correspond to the phase shift threshold value Vsoll.

Erreicht der Phasenwinkel arg(Z) den Winkelschwellenwert SW2 nicht, aber nur knapp nicht, wird vorzugsweise das Warnsignal W erzeugt, wenn also beispielsweise gilt: SW 2 arg ( Z ) SW 2 ( 1 K ) .

Figure DE102021213119A1_0012
If the phase angle arg(Z) does not reach the angle threshold value SW2, but just barely, the warning signal W is preferably generated if, for example, the following applies: SW 2 bad ( Z ) SW 2 ( 1 K ) .
Figure DE102021213119A1_0012

Alternativ oder zusätzlich können die Scheitelwerte Umax und Imax oder daraus gebildete Quotienten Messangaben MA bilden und die Auswerteinrichtung 342 kann das Aufliegesignal Sa beispielsweise erzeugen, wenn der Quotient zwischen dem Scheitelwert Umax der Wechselspannung und dem Scheitelwert Imax des Stroms einen vorgegebenen Widerstandsschwellenwert SW3 erreicht oder überschreitet, wenn also beispielsweise gilt: Umax / Imax SW 3

Figure DE102021213119A1_0013
Alternatively or additionally, the peak values Umax and Imax or quotients formed from them can form measurement data MA and the evaluation device 342 can generate the presence signal Sa, for example, if the quotient between the peak value Umax of the AC voltage and the peak value Imax of the current reaches or exceeds a predetermined resistance threshold value SW3. if for example: max / Imax SW 3
Figure DE102021213119A1_0013

Erreicht der Quotient den Widerstandsschwellenwert SW3 nicht, aber nur knapp nicht, wird vorzugsweise das Warnsignal W erzeugt, wenn also beispielsweise gilt: SW 3 Umax / Imax SW 3 ( 1 K ) .

Figure DE102021213119A1_0014
If the quotient does not reach the resistance threshold value SW3, but just barely, the warning signal W is preferably generated if, for example, the following applies: SW 3 max / Imax SW 3 ( 1 K ) .
Figure DE102021213119A1_0014

Alternativ kann der Quotient zwischen dem Scheitelwert Imax des Wechselstroms und dem Scheitelwert Umax der Spannung gebildet und mit einem vorgegebenen Leitwertschwellenwert verglichen werden, um das Aufliegesignal Sa oder das Warnsignal W zu erzeugen.Alternatively, the quotient between the peak value Imax of the alternating current and the peak value Umax of the voltage can be formed and compared with a predetermined conductance threshold value in order to generate the presence signal Sa or the warning signal W.

Alternativ oder zusätzlich können die Effektivwerte oder daraus gebildete Quotienten Messangaben MA bilden und die Auswerteinrichtung 342 kann das Aufliegesignal Sa erzeugen, wenn der Quotient zwischen dem Effektivwert Ueff der Spannung und dem Effektivwert des Stroms den vorgegebenen Widerstandsschwellenwert SW3 erreicht oder überschreitet, wenn also beispielsweise gilt: Ueff / Ieff SW 3

Figure DE102021213119A1_0015
Alternatively or additionally, the rms values or quotients formed from them can form measurement data MA and the evaluation device 342 can generate the signal Sa when the quotient between the rms value Ueff of the voltage and the rms value of the current reaches or exceeds the specified resistance threshold value SW3, i.e. when the following applies, for example: Ueff / Ieff SW 3
Figure DE102021213119A1_0015

Erreicht der Quotient den Widerstandsschwellenwert SW3 nicht, aber nur knapp nicht, wird vorzugsweise das Warnsignal W erzeugt, wenn also beispielsweise gilt: SW 3 Ueff / Ieff SW 3 ( 1 K ) .

Figure DE102021213119A1_0016
If the quotient does not reach the resistance threshold value SW3, but just barely, the warning signal W is preferably generated if, for example, the following applies: SW 3 Ueff / Ieff SW 3 ( 1 K ) .
Figure DE102021213119A1_0016

Alternativ oder zusätzlich kann der Quotient zwischen dem Effektivwert Ieff des Wechselstroms und dem Effektivwert Ueff der Spannung gebildet und mit dem vorgegebenen Leitwertschwellenwert verglichen werden, um das Aufliegesignal Sa oder das Warnsignal W zu erzeugen.Alternatively or additionally, the quotient between the rms value Ieff of the alternating current and the rms value Ueff of the voltage can be formed and compared with the predetermined conductance threshold value in order to generate the presence signal Sa or the warning signal W.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteinrichtung 342 mit einem Stellungssensor in Verbindung steht, der die Hochlage der Magnetschienenbremse 10 erfassen und ein die Hochlagestellung anzeigendes Hochlagestellungssignal HLS erzeugen kann.It is also advantageous if the evaluation device 342 is connected to a position sensor which can detect the high position of the magnetic track brake 10 and generate a high position signal HLS which indicates the high position.

Liegt ein solches Hochlagestellungssignal HLS vor, so kann die Auswerteinrichtung 342 prüfen, ob die Messangabe MA, also beispielsweise der o.g. Phasenmesswert V, mit einem für die Hochlagestellung abgespeicherten Hochlagesollwert über ein vorgegebenes Hochlagetoleranzmaß hinaus abweicht oder nicht. Wird das durch das Hochlagetoleranzmaß definierte Toleranzband nicht verlassen, so kann die Auswerteinrichtung 342 ein Signal ausgeben, das anzeigt, dass die Magnetschienenbremse 10 im Normbereich arbeitet; wird das Toleranzband verlassen, wird vorzugsweise ein Wartungssignal Sw ausgegeben, das anzeigt, das die Magnetschienenbremse 10 gewartet werden soll. Der Hochlagesollwert wird beispielsweise festgelegt, indem nach der Erstinstallation und/oder nach jeder erfolgten Wartung jeweils die Messangabe MA erfasst, beispielsweise der Phasenmesswert V gemessen, und die Messangabe MA, also beispielsweise der gemessene Phasenmesswert, als Hochlagesollwert abgespeichert wird.If such a high position signal HLS is present, evaluation device 342 can check whether the measurement data MA, for example the above-mentioned measured phase value V, deviates from a high position setpoint value stored for the high position beyond a predetermined high position tolerance measure or not. If the tolerance band defined by the high position tolerance measure is not left, the evaluation device 342 can output a signal which indicates that the magnetic track brake 10 is operating within the normal range; if the tolerance band is left, a maintenance signal Sw is preferably output, which indicates that the magnetic track brake 10 is to be serviced. The high position setpoint is defined, for example, by recording the measurement data MA after the initial installation and/or after each maintenance has been carried out, for example the measured phase value V is measured, and the measurement data MA, i.e. for example the measured phase value, is stored as the high position setpoint.

Auch kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Auswerteinrichtung 342 ein Aufschieferungssignal Si erzeugt, wenn der Phasenmesswert V den Hochlagesollwert abzüglich des Hochlagetoleranzmaßes unterschreitet, und/oder ein Verschleißsignal Sv erzeugt, wenn der Phasenmesswert V den Hochlagesollwert zuzüglich des Hochlagetoleranzmaßes überschreitet.Advantageously, it can also be provided that the evaluation device 342 generates a cleavage signal Si when the measured phase value V falls below the high position setpoint minus the high position tolerance measure, and/or generates a wear signal Sv if the phase measured value V exceeds the high position setpoint plus the high position tolerance measure.

Im Übrigen kann die Auswerteinrichtung 342 ein Störungswarnsignal Sst erzeugen, wenn - beispielsweise von dem bereits erwähnten Stellungssensor - ein Absenksignal ABS vorliegt, wonach sich die Magnetschienenbremse 10 im abgesenkten Zustand, also auf der Schiene 20, befinden sollte, aber weder das Aufliegesignal Sa noch das Warnsignal W vorliegt. Ein solches Störungswarnsignal Sst kann signalisieren, dass die Magnetschienenbremse 10 trotz des Vorliegens des Absenksignals ABS wohl entweder nicht auf der Schiene 20 aufsitzt oder aber die Kontrolleinrichtung 34 gestört ist.In addition, evaluation device 342 can generate a fault warning signal Sst if - for example from the position sensor already mentioned - there is a lowering signal ABS, according to which magnetic track brake 10 should be in the lowered state, i.e. on rail 20, but neither the contact signal Sa nor that Warning signal W is present. Such a fault warning signal Sst can indicate that, despite the presence of the lowering signal ABS, the magnetic rail brake 10 is either not seated on the rail 20 or the control device 34 is faulty.

Im Übrigen kann die Auswerteinrichtung 342 ein eigenes Hochlagesignal SH erzeugen, beispielsweise wenn die oben erläuterten Messangaben MA weder die Erzeugung des Aufliegesignals Sa noch des Warnsignals W ermöglichen bzw. das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung einen magnetischen Fluss unterhalb einer Mindestflussschwelle anzeigt.In addition, the evaluation device 342 can generate its own high-level signal SH, for example if the measurement information MA explained above does not enable the generation of the contact signal Sa or the warning signal W, or if the AC behavior of the magnetic field generating device indicates a magnetic flux below a minimum flux threshold.

Bei den obigen Erläuterungen wurde beispielhaft davon ausgegangen, dass die Wechselquelle (hier die Wechselspannungsquelle 341) eine einzige Wechselfrequenz erzeugt; alternativ kann die Wechselquelle auch mehr als eine Frequenz erzeugen, also beispielweise ein Frequenzspektrum, bei dem vorzugsweise zumindest eine der Frequenzen im Bereich zwischen 10 und 40 Hz liegt. Die obigen Schritte zum Erzeugen der Messangaben MA und der Signale, wie beispielsweise dem Aufliegesignal Sa, dem Warnsignal W, dem Aufschieferungssignal Si, dem Wartungssignal Sw, dem Verschleißsignal Sv und dem Störungswarnsignal Sst, werden im Falle zweier oder mehr Frequenzen vorzugsweise für zumindest eine der Frequenzen, besonders bevorzugt für jede der Frequenzen, durchgeführt.In the explanations above, it was assumed, for example, that the alternating source (here the alternating voltage source 341) generates a single alternating frequency; alternatively, the alternating source can also generate more than one frequency, for example a frequency spectrum in which at least one of the frequencies is preferably in the range between 10 and 40 Hz. The above steps for generating the measurement data MA and the signals such as the pad signal Sa, the warning signal W, the foliation signal Si, the maintenance signal Sw, the wear signal Sv and the fault warning signal Sst are preferably carried out for at least one of the Frequencies, particularly preferably for each of the frequencies performed.

Im Falle zweier oder mehr Wechselfrequenzen kann eine Analyse der Messsignale beispielsweise eine Fouriertransformation einschließen, um eine frequenzindividuelle Signalauswertung in einfacher und schneller Weise zu ermöglichen.In the case of two or more alternating frequencies, an analysis of the measurement signals can include a Fourier transformation, for example, in order to enable frequency-specific signal evaluation in a simple and rapid manner.

Die obigen Erläuterungen im Zusammenhang mit den 1 bis 4 sind nur beispielhaft zu verstehen; sie sollen primär dem allgemeinen Verständnis dienen. Konkret soll lediglich beispielhaft erläutert werden, wie auf der Basis von Messergebnissen, die das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung beschreiben, die Magnetschienenbremse 10 betreffende Messangabe MA gebildet werden können. In diesem Sinne ist auch das oben herangezogene physikalische Modell, wonach sich die Magnetschienenbremse 10 gemäß 1 zumindest näherungsweise durch eine Reihenschaltung eines ohmschen Widerstands R und einer Induktivität L beschreiben lassen kann gemäß Z = R + 2   π  f L ,

Figure DE102021213119A1_0017
nur erläuternd beispielhaft zu verstehen. Im Falle, dass dieses physikalische Modell in der Praxis für bestimmte Bremskonfigurationen unzureichend ist und keine ausreichend genauen Ergebnisse liefert, wären geeignete Anpassungen und Ergänzungen des physikalischen Modells vorzunehmen, indem beispielsweise Modellparameter ergänzt und die Parameterwerte im Rahmen von Fit- oder Approximationsverfahren geschätzt werden, beispielsweise durch Vergleich tatsächlicher Messergebnisse mit modellbezogenen Simulationsergebnissen.The above explanations in connection with the 1 until 4 are only to be understood as examples; they are primarily intended for general understanding. In concrete terms, it should only be explained by way of example how measurement data MA relating to magnetic rail brake 10 can be formed on the basis of measurement results which describe the AC behavior of the magnetic field generating device. In this sense, the physical model used above, according to which the magnetic track brake 10 according to 1 can be described at least approximately by a series connection of an ohmic resistor R and an inductance L according to Z = R + j 2 π f L ,
Figure DE102021213119A1_0017
only to be understood as an example. In the event that this physical model is insufficient in practice for certain brake configurations and does not provide sufficiently accurate results, suitable adjustments and additions to the physical model would have to be made, for example by adding model parameters and estimating the parameter values in the context of fitting or approximation methods, for example by comparing actual measurement results with model-related simulation results.

Alternativ oder zusätzlich können die Messangaben MA und auf diesen basierende Signale allein auf der Basis von abgespeicherten Vergleichswerten erzeugt werden, die im Ausgangszustand nach der Erstinstallation der Magnetschienenbremse 10 oder nach einer Wartung gemessen und abgespeichert worden sind. So können beispielsweise Messergebnisse, die das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung beschreiben (wie beispielsweise der Phasenmesswert V), jeweils für die Hochlagestellung und die Auflagestellung (Tieflagestellung) gemessen und abgespeichert werden. Durch Vergleich der abgespeicherten Messergebnisse mit aktuellen Messergebnissen kann beispielsweise festgestellt werden, ob die Magnetschienenbremse 10 die Hochlagestellung oder die Auflagestellung einnimmt und es kann eine korrespondierende Messangabe MA und ein entsprechendes Aufliegesignal Sa oder Hochlagesignal SH erzeugt werden.Alternatively or additionally, the measurement information MA and signals based thereon can be generated solely on the basis of stored comparison values that have been measured and stored in the initial state after the initial installation of the magnetic track brake 10 or after maintenance. For example, measurement results that describe the AC behavior of the magnetic field generating device (such as the measured phase value V) can be measured and stored for the up position and the rest position (down position). By comparing the stored measurement results with current measurement results, it can be determined, for example, whether the magnetic track brake 10 is in the up position or the rest position, and a corresponding measurement data MA and a corresponding contact signal Sa or up position signal SH can be generated.

Auch können durch Vergleich der abgespeicherten Messergebnisse mit aktuellen Messergebnissen die anderen oben erläuterten Messangaben MA und die anderen oben beschriebenen Signale, wie beispielsweise das Warnsignal W, das Aufschieferungssignal Si, das Wartungssignal Sw, das Verschleißsignal Sv und das Störungswarnsignal Sst gebildet werden; die obigen Ausführungen gelten diesbezüglich entsprechend.The other measurement data MA explained above and the other signals described above, such as the warning signal W, the foliation signal Si, the maintenance signal Sw, the wear signal Sv and the fault warning signal Sst, can also be formed by comparing the stored measurement results with current measurement results; the above statements apply accordingly in this regard.

Das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung kann während des normalen Betriebs der Magnetschienenbremse, also beispielsweise bei eingeschaltetem Gleichstrom, oder im ausgeschalteten Zustand, also beispielsweise bei ausgeschaltetem Gleichstrom, erfasst werden, um die oben beschriebenen Messangaben und Signale zur erzeugen.The AC behavior of the magnetic field generating device can be detected during normal operation of the magnetic rail brake, for example when the direct current is switched on, or in the switched-off state, for example when the direct current is switched off, to generate the measurements and signals described above.

Die obigen Ausführungsbeispiele können einzelne, mehrere oder alle der nachfolgend stichpunktartig aufgeführten Merkmale und Vorteile aufweisen:

  • - Die Magnetspule(n) können mit einer Messspannung beaufschlagt werden und es kann eine Messung von Wechselstromgrößen erfolgen. Die Messung der Wechselstromeigenschaften kann Informationen zur Position und zum Zustand der Magnetschienenbremse liefern.
  • - Die Magnetschienenbremse kann zwei Bremsmagnete aufweisen oder aus solchen bestehen. Jeder Bremsmagnet kann als Induktivität mit Eisenkern und Spalt betrachtet werden. Daher kann der Zustand des Magneten mit Mitteln der klassischen Wechselstrommesstechnik beurteilt werden. Jede Änderung am Zustand des Eisenkerns führt zu Änderungen im Ansprechverhalten auf eine Wechselstrombeaufschlagung und kann damit sehr genau erfasst werden. Der Zustand eines neuwertigen Bremsmagneten in der Hochlage kann dabei als Referenzpunkt betrachtet werden. Wenn die Bremse nun aufsetzt, wird der Luftspalt geschlossen und das Wechselstromverhalten der Bremse erheblich geändert. Eine Messung der Wechselstromeigenschaften kann optimalerweise vor Fahrtantritt bei stehendem Fahrzeug durchgeführt werden. Dabei sind, da Vibrationen und sonstige Störeinflüsse minimal sind, die besten Ergebnisse zu erwarten.
  • - Aufschieferungen schließen ebenfalls den Luftspalt, aber langsam und nicht vollständig. Sie können damit über einen Langzeitvergleich erkannt werden.
  • - Durch Verschleiß wird Material abgetragen, was ebenfalls zu einer Änderung des Eisenkerns und damit des Wechselstromverhaltens führt. Auch hier kann eine Langzeitüberwachung durchgeführt werden.
  • - Als Erweiterung ist es denkbar, auch während des Absenkvorgangs zu messen und dabei das Aufsetzen auf die Schiene zu erkennen. Dieses bietet eine hohe Sicherheit, da zwischen Annäherung an die Schiene und dem Aufsetzten auf dieselbe besser unterschieden werden kann.
  • - Als Erweiterung ist eine Messung des Wechselstromverhaltens bei eingeschalteter Bremse denkbar. Dazu kann die herkömmliche Schalttechnik durch eine quasianaloge Endstufe ersetzt werden, welche den Messstrom aufmoduliert.
  • - Eine technische Verbesserung kann darin liegen, die Wechselstrommessungen per Fouriertransformation in den Frequenzbereich zu übertragen. Dadurch wird die Messung von einigen Wechselstromeigenschaften vereinfacht.
  • - Das beschriebene Verfahren kann die Diagnose zur Hochlagenerkennung um die Information ergänzen, ob die Magnetschienenbremse auch bis zur Schienenoberkante abgesenkt worden ist. Das Verfahren kann die Möglichkeit der Erkennung von Aufschieferungen bieten und somit eine Aussage zur Bremskraft der Magnetschienenbremse liefern.
  • - Das Verfahren kann eine Erkennung des Verschleißzustandes der Polschuhe und Endglieder bieten, zumindest die Zustände Neu und Verschlissen.
  • - Neben der Diagnose im Rahmen der Bremsprobe kann das Verfahren die Möglichkeit bieten, die Diagnose dynamisch, also auch während der Fahrt bzw. während der Bremsung durchzuführen. Die Diagnose zur Aufsetzerkennung sowie zur Aufschieferungs- und Verschleißerkennung kann ohne zusätzliche Sensorik erfolgen.
  • - Die typischerweise zu verwendende Messtechnik kann ohne weiteren Aufwand die Messung des Innenwiderstandes der Bremse ermöglichen und kann damit zur Aufdeckung von Fehlern auf elektrischer Seite herangezogen werden.
  • - Wenn eine Messtechnik verwendet wird, die auch im eingeschalteten Zustand messen kann, können weitere Schalt- und Löschglieder für die Magnetschienenbremsen entfallen.
The above exemplary embodiments can have one, several or all of the features and advantages listed below:
  • - The magnetic coil(s) can be subjected to a measuring voltage and AC variables can be measured. Measuring the AC characteristics can provide information on the position and condition of the magnetic track brake.
  • - The magnetic rail brake can have two brake magnets or consist of such. Each brake magnet can be considered as an inductor with an iron core and a gap. The condition of the magnet can therefore be assessed using classic AC measurement technology. Any change in the state of the iron core results in changes in the response to an AC load and can therefore be detected very accurately. The state of a new brake magnet in the up position can be used as a reference point. When the brake now touches down, the air gap is closed and the AC behavior of the brake changes significantly. A measurement of the AC properties can be carried out ideally before starting the journey with the vehicle stationary. The best results can be expected since vibrations and other disturbing influences are minimal.
  • - Flaking also closes the air gap, but slowly and not completely. They can thus be identified via a long-term comparison.
  • - Material is removed due to wear, which also leads to a change in the iron core and thus in the AC behavior. Long-term monitoring can also be carried out here.
  • - As an extension, it is conceivable to also measure during the lowering process and thereby detect the touchdown on the rail. This offers a high level of security, since a better distinction can be made between approaching the rail and touching down on it.
  • - As an extension, a measurement of the AC behavior when the brake is switched on is conceivable. For this purpose, the conventional switching technology can be replaced by a quasi-analog output stage, which modulates the measuring current.
  • - A technical improvement can lie in transferring the AC measurements to the frequency domain using Fourier transformation. This simplifies the measurement of some AC characteristics.
  • - The procedure described can supplement the diagnosis for high-level detection with the information as to whether the magnetic rail brake has also been lowered to the top edge of the rail. The method can offer the possibility of detecting sloughing and thus provide information on the braking force of the magnetic track brake.
  • - The method can provide a detection of the state of wear of the pole pieces and end members, at least the New and Worn states.
  • - In addition to the diagnosis as part of the brake test, the method can offer the possibility of carrying out the diagnosis dynamically, ie also while driving or braking. The diagnosis for detection of bottoming as well as for detection of splintering and wear can be carried out without additional sensors.
  • - The measurement technology typically used can enable the internal resistance of the brake to be measured without any further effort and can therefore be used to detect faults on the electrical side.
  • - If measuring technology is used that can also measure when switched on, further switching and suppression elements for the magnetic rail brakes can be omitted.

Abschließend sei erwähnt, dass die Merkmale aller oben beschriebenen Ausführungsbeispiele untereinander in beliebiger Weise kombiniert werden können, um weitere andere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden. Auch können alle Merkmale von Unteransprüchen jeweils für sich mit jedem der nebengeordneten Ansprüche kombiniert werden, und zwar jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination mit einem oder anderen Unteransprüchen, um weitere andere Ausführungsbeispiele zu erhalten.Finally, it should be mentioned that the features of all the exemplary embodiments described above can be combined with one another in any desired manner in order to form further other exemplary embodiments of the invention. All features of subclaims can also be combined with each of the independent claims, either individually or in any combination with one or other subclaims, in order to obtain further other exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteReference List

1010
MagnetschienenbremseMagnetic track brake
1111
magnetisierbarer Kernmagnetizable core
11a11a
Polschuhpole shoe
11b11b
Polschuhpole shoe
1212
Magnetfelderzeugungseinrichtung (Spule)Magnetic field generating device (coil)
2020
Schienerail
3030
Steuereinrichtungcontrol device
3131
SchalterSwitch
3232
Aktivierungseinrichtungactivation device
3333
Gleichstrom- oder GleichspannungsquelleDirect current or DC voltage source
3434
Kontrolleinrichtungcontrol device
341341
Wechselquellealternate source
342342
Auswerteinrichtungevaluation device
343343
Spannungsmesseinrichtungvoltage measuring device
344344
Strommesseinrichtung current measuring device
A1A1
elektrischer Anschlusselectrical connection
A2A2
elektrischer Anschlusselectrical connection
ABSSECTION
Absenksignallowering signal
Bge.g
magnetischer Flussmagnetic river
Bwbw
Wechselflussalternating flow
HLSHLS
Hochlagestellungssignalhigh position signal
Igi
Gleichstromdirect current
ImIn the
Strommesswertcurrent reading
IwIw
Wechselstromalternating current
MAMA
Messangabemeasurement
Sasat
Aufliegesignalsignal
SHSH
Hochlagesignalelevation signal
Sisi
Aufschieferungssignalfoliation signal
SstSst
Störungswarnsignalmalfunction warning signal
SvSv
Verschleißsignalwear signal
Swsw
Wartungssignalmaintenance signal
tt
ZeitTime
Usus
Spulenspannungcoil voltage
UwUw
WechselspannungAC voltage
Uwmetc
Spannungsmesswertvoltage reading
VV
Phasenmesswertphase reading
WW
Warnsignalwarning signal

Claims (15)

Kontrolleinrichtung (34) zum Überwachen der Funktion einer Magnetschienenbremse (10), die zumindest eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) zum Erzeugen eines Magnetfeldes umfasst und derart ausgestaltet ist, dass sie im aktiven Bremsbetrieb auf einer streckenseitigen Schiene (20) aufliegt und im inaktiven Zustand angehoben und von der Schiene (20) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung (34) umfasst: - eine Wechselquelle (341) zum Erzeugen eines Wechselstroms (Iw) durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) oder zumindest eines Wechselstromanteils in einem durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) fließenden Strom und zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes und - eine Auswerteinrichtung (342), die dazu ausgestaltet ist, auf der Basis von Messergebnissen, die das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) beschreiben, zumindest eine die Magnetschienenbremse (10) betreffende Messangabe (MA) zu bilden.Monitoring device (34) for monitoring the function of a magnetic track brake (10), which comprises at least one magnetic field generating device (12) for generating a magnetic field and is designed in such a way that it rests on a trackside rail (20) in active braking mode and is raised and raised in the inactive state is separated from the rail (20), characterized in that the control device (34) comprises: - an alternating source (341) for generating an alternating current (Iw) through the magnetic field generating device (12) or at least an alternating current component in a through the magnetic field generating device (12 ) flowing current and for generating an alternating magnetic field and - an evaluation device (342) which is designed to, on the basis of measurement results which describe the AC behavior of the magnetic field generating device (12), at least one measurement information (MA) relating to the magnetic track brake (10) to build. Kontrolleinrichtung (34) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kontrolleinrichtung (34) eine Spannungsmesseinrichtung (343) zum Messen einer an der Magnetschienenbremse (10), der Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) oder der Wechselquelle (341) anliegenden Spannung und eine Strommesseinrichtung (344) zum Messen des durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) fließenden Stromes umfasst und - die Auswerteinrichtung (342) dazu ausgestaltet ist, auf der Basis von Messergebnissen, die von der Spannungsmesseinrichtung (343) und der Strommesseinrichtung (344) geliefert werden, die zumindest eine Messangabe (MA) zu bilden.Control device (34) after claim 1 , characterized in that - the control device (34) has a voltage measuring device (343) for measuring a voltage present at the magnetic rail brake (10), the magnetic field generating device (12) or the alternating source (341) and a current measuring device (344) for measuring the magnetic field generating device (12) and - the evaluation device (342) is designed to form the at least one measurement indication (MA) on the basis of measurement results that are supplied by the voltage measurement device (343) and the current measurement device (344). Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung (342) derart ausgebildet ist, dass sie ein ein Aufliegen der Magnetschienenbremse (10) auf der Schiene (20) anzeigendes Aufliegesignal (Sa) in Abhängigkeit davon erzeugt, ob die zumindest eine Messangabe (MA) eine Aufsitzbedingung erfüllt.Control device (34) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation device (342) is designed in such a way that it generates a contact signal (Sa) indicating contact of the magnetic rail brake (10) on the rail (20) depending on whether the at least one measurement (MA) satisfies a seating condition. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung (342) derart ausgebildet ist, dass sie auf der Basis von Messergebnissen, die von der Spannungsmesseinrichtung (343) und der Strommesseinrichtung (344) geliefert werden, einen die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung angebenden Phasenmesswert (V) bildet, wobei der Phasenmesswert (V) die zumindest eine Messangabe (MA) oder eine der Messangaben (MA) bildet, und das Aufliegesignal (Sa) erzeugt, wenn der Phasenmesswert (V) einen vorgegebenen Phasenverschiebungsschwellenwert erreicht oder überschreitet.Control device (34) according to one of the preceding claims 2 until 3 , characterized in that the evaluation device (342) is designed in such a way that, on the basis of measurement results supplied by the voltage measuring device (343) and the current measuring device (344), a measured phase value (V) indicating the phase shift between current and voltage forms, the measured phase value (V) forming the at least one measurement indication (MA) or one of the measurement indications (MA), and generating the pending signal (Sa) if the phase measurement value (V) reaches or exceeds a predetermined phase shift threshold value. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung (342) derart ausgebildet ist, dass sie auf der Basis von Messergebnissen, die von der Spannungsmesseinrichtung (343) und der Strommesseinrichtung (344) geliefert werden, einen eine Impedanz der Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) beschreibenden Impedanzzeiger bildet, wobei der Betrag des Impedanzzeigers die zumindest eine Messangabe (MA) oder eine der Messangaben (MA) bildet, und das Aufliegesignal (Sa) erzeugt, wenn der Betrag des Impedanzzeigers einen vorgegebenen Impedanzbetragsschwellenwert erreicht oder überschreitet.Control device (34) according to one of the preceding claims 2 until 4 , characterized in that the evaluation device (342) is designed such that on the basis of measurement results from the voltage measuring device (343) and the current measuring device (344) are supplied, forms an impedance vector describing an impedance of the magnetic field generating device (12), the absolute value of the impedance vector forming the at least one measurement data (MA) or one of the measurement data (MA), and generates the signal (Sa) when the amount of the impedance pointer reaches or exceeds a predetermined impedance magnitude threshold value. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung (342) derart ausgebildet ist, dass sie auf der Basis der von der Spannungsmesseinrichtung (343) und der Strommesseinrichtung (344) gelieferten Messergebnisse einen eine Impedanz der Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) beschreibenden Impedanzzeiger bildet, wobei der Phasenwinkel des Impedanzzeigers die zumindest eine Messangabe (MA) oder eine der Messangaben (MA) bildet, und das Aufliegesignal (Sa) erzeugt, wenn der Phasenwinkel des Impedanzzeigers einen vorgegebenen Winkelschwellenwert erreicht oder überschreitet.Control device (34) according to one of the preceding claims 2 until 5 , characterized in that the evaluation device (342) is designed in such a way that it forms an impedance vector describing an impedance of the magnetic field generating device (12) on the basis of the measurement results supplied by the voltage measuring device (343) and the current measuring device (344), the phase angle of the Impedance pointer which forms at least one measurement (MA) or one of the measurements (MA), and generates the signal (Sa) when the phase angle of the impedance pointer reaches or exceeds a predetermined angle threshold. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messergebnisse der Spannungsmesseinrichtung (343) und der Strommesseinrichtung (344) Effektiv- oder Scheitelwerte des Stroms bzw. der Spannung angeben und die Auswerteinrichtung (342) derart ausgebildet ist, dass sie das Aufliegesignal (Sa) erzeugt, wenn - ein die zumindest eine Messangabe (MA) bildender Quotient zwischen dem Effektiv- oder Scheitelwert der Spannung und dem Effektiv- oder Scheitelwert des Stroms einen vorgegebenen Widerstandsschwellenwert erreicht oder überschreitet, und/oder - ein die zumindest eine Messangabe (MA) bildender Quotient zwischen dem Effektiv- oder Scheitelwert des Stroms und dem Effektiv- oder Scheitelwert der Spannung einen vorgegebenen Leitwertschwellenwert erreicht oder unterschreitet.Control device (34) according to one of the preceding claims 2 until 6 , characterized in that the measurement results of the voltage measuring device (343) and the current measuring device (344) indicate effective or peak values of the current or the voltage and the evaluation device (342) is designed in such a way that it generates the signal (Sa) when - a quotient forming the at least one measurement (MA) between the rms or peak value of the voltage and the rms or peak value of the current reaches or exceeds a predetermined resistance threshold value, and/or - a quotient forming the at least one measurement (MA) between the rms - or peak value of the current and the rms or peak value of the voltage reaches or falls below a specified conductance threshold value. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung (342) eine Fouriertransformationseinrichtung umfasst und derart ausgestaltet ist, dass sie den zeitlichen Verlauf von Strom- und Spannungsmesswerten der Spannungsmesseinrichtung (343) und der Strommesseinrichtung (344) einer Fouriertransformation unter Bildung eines Spektrums unterzieht und das Aufliegesignal (Sa) in Abhängigkeit von dem Spektrum erzeugt.Control device (34) according to one of the preceding claims 2 until 7 , characterized in that the evaluation device (342) comprises a Fourier transformation device and is designed in such a way that it subjects the time profile of current and voltage measured values of the voltage measuring device (343) and the current measuring device (344) to a Fourier transformation with formation of a spectrum and the pending signal ( Sa) generated as a function of the spectrum. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Wechselquelle (341) eine Wechselstromquelle oder Wechselspannungsquelle ist oder aufweist, die einen Wechselstrom (Iw) in die Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) einspeist, und/oder - die Wechselquelle (341) eine Modulationseinrichtung ist oder aufweist, die die Amplitude des durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) fließenden Stroms im zeitlichen Verlauf unter Bildung des Wechselstromes oder Wechselstromanteils moduliert.Control device (34) according to one of the preceding claims, characterized in that - the alternating source (341) is or has an alternating current source or alternating voltage source which feeds an alternating current (Iw) into the magnetic field generating device (12), and/or - the alternating source (341 ) is or has a modulation device which modulates the amplitude of the current flowing through the magnetic field generating device (12) over time to form the alternating current or alternating current component. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wechselstrom (Iw) oder Wechselstromanteil im zeitlichen Verlauf sinusförmig ist oder - der Wechselstrom (Iw) oder Wechselstromanteil im Frequenzspektrum zwei oder mehr Frequenzen aufweist.Monitoring device (34) according to one of the preceding claims, characterized in that - the alternating current (Iw) or alternating current component is sinusoidal over time or - the alternating current (Iw) or alternating current component has two or more frequencies in the frequency spectrum. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz oder zumindest eine der Frequenzen des Wechselstroms (Iw) oder des Wechselstromanteils im Frequenzbereich zwischen 10 und 40 Hz liegt.Control device (34) according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency or at least one of the frequencies of the alternating current (Iw) or the alternating current component lies in the frequency range between 10 and 40 Hz. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung (342) derart ausgebildet ist, dass sie ein Aufschieferungssignal (Si), das anzeigt, dass sich an der Schnittstelle zur Schiene (20) auf der Magnetschienenbremse (10) Ablagerungen befinden, in Abhängigkeit davon erzeugt, ob die zumindest eine Messangabe (MA) eine Aufschieferungsbedingung erfüllt.Control device (34) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation device (342) is designed in such a way that it generates a cleavage signal (Si) which indicates that at the interface to the rail (20) on the magnetic rail brake (10) Deposits are generated depending on whether the at least one measurement (MA) meets a foliation condition. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Auswerteinrichtung (342) derart ausgebildet ist, dass sie ein Verschleißsignal (Sv), das den Verschleißzustand von Polschuhen (11a, 11b) und Endgliedern der Magnetschienenbremse (10) anzeigt, in Abhängigkeit davon erzeugt, ob die zumindest eine Messangabe (MA) eine Verschleißbedingung erfüllt, und/oder - die Auswerteinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein Hochlagesignal erzeugt, wenn die zumindest eine Messangabe eine Hochlagebedingung erfüllt.Control device (34) according to one of the preceding claims, characterized in that - the evaluation device (342) is designed in such a way that it sends a wear signal (Sv) which indicates the state of wear of pole shoes (11a, 11b) and end members of the magnetic track brake (10). , generated depending on whether the at least one measurement (MA) meets a wear condition, and / or - the evaluation device is designed such that it generates a high signal when the at least one measurement meets a high condition. Kontrolleinrichtung (34) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinrichtung (342) derart ausgebildet ist, dass sie ein Störungswarnsignal (Sst), das anzeigt, dass die Funktion der Magnetschienenbremse (10) gestört ist, erzeugt, wenn - obwohl ein Absenksignal (ABS) vorliegt, wonach die Magnetschienenbremse (10) auf der Schiene (20) aufliegen sollte - die zumindest eine Messangabe (MA) die Erfüllung einer vorgegebenen Störbedingung anzeigt.Control device (34) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation device (342) is designed in such a way that it generates a fault warning signal (Sst), which indicates that the function of the magnetic track brake (10) is faulty, if - although a lowering signal (ABS) is present, after which the magnetic rail brake (10) should rest on the rail (20) - the at least one Messan output (MA) indicates the fulfillment of a predetermined fault condition. Verfahren zum Überwachen der Funktion einer Magnetschienenbremse (10), die zumindest eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) zum Erzeugen eines Magnetfeldes umfasst, wobei die Magnetschienenbremse (10) derart ausgestaltet ist, dass sie im aktiven störungsfreien Bremsbetrieb auf einer streckenseitigen Schiene (20) aufliegt ist und im inaktiven Zustand angehoben und von der Schiene (20) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Strom in Form eines Wechselstroms (Iw) oder zumindest ein Strom mit Wechselstromanteil zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes in die Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) eingespeist wird und - auf der Basis von Messergebnissen, die das Wechselstromverhalten der Magnetfelderzeugungseinrichtung (12) beschreiben, zumindest eine die Magnetschienenbremse (10) betreffende Messangabe (MA) gebildet wird.Method for monitoring the function of a magnetic rail brake (10), which comprises at least one magnetic field generating device (12) for generating a magnetic field, wherein the magnetic rail brake (10) is designed in such a way that it rests on a track-side rail (20) during active, fault-free braking operation and raised in the inactive state and separated from the rail (20), characterized in that - a current in the form of an alternating current (Iw) or at least a current with an alternating current component is fed into the magnetic field generating device (12) to generate an alternating magnetic field and - on at least one measurement information (MA) relating to the magnetic rail brake (10) is formed on the basis of measurement results which describe the AC behavior of the magnetic field generating device (12).
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