DE19953677C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Entgleisung eines spurgebundenen Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung einer Entgleisung eines spurgebundenen Fahrzeugs. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß eine Beschleunigung eines mit der Fahrspur direkt oder indirket in Kontakt stehenden Bauelementes des spurbgebundenen Fahrzeugs vertikal und/oder quer zu einer Fahrtrichtung ermittelt wird, diese Ist-Beschleunigung mit wenigstens einem vorgebbaren Grenzwert verglichen wird und bei Unterschreiten und/oder Überschreiten des Grenzwertes auf eine Entgleisung erkannt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Erkennung einer Entgleisung eines spur­ gebundenen Fahrzeugs.

Es ist bekannt, daß spurgebundene Fahrzeuge, bei­ spielsweise Personenwagen, Güterwagen, Triebfahr­ zeuge, U-Bahnen, S-Bahnen, Straßenbahnen oder der­ gleichen mittels Radsätzen entlang einer Fahrspur, insbesondere von Schienen, bewegbar sind. Die Rad­ sätze rollen hierbei über die Schienen ab und über­ nehmen einerseits eine Führung der Fahrzeuge und an­ dererseits eine Übertragung einer Antriebs- bezie­ hungsweise Bremsenergie. Bekannt ist, daß infolge von technischen Problemen, beispielsweise Material­ ermüdungen oder dergleichen, oder von auf den Schienen befindlichen Hindernissen, es zu einer Ent­ gleisung der Fahrzeuge kommen kann. Dies ist regel­ mäßig mit hohen materiellen und gegebenenfalls personellen Schäden verbunden. Insbesondere kann das Entgleisen eines einzelnen Radsatzes eines Zuges zur Auslösung einer Kettenreaktion führen, infolgedessen mehrere Fahrzeuge des Zuges entgleisen und erhebli­ chen Schaden verursachen können.

Allgemein sind Beschleunigungssensoren bekannt. Diese werden in vielfältigen Gebieten der Technik einge­ setzt, um eine auf Baugruppen oder dergleichen ein­ wirkende Beschleunigung zu detektieren. Die Be­ schleunigungssensoren umfassen in der Regel schwin­ gend aufgehängte seismische Massen, die bei einer Be­ schleunigungseinwirkung auslenken. Die Auslenkung der seismischen Masse wird erfaßt und hieraus ein der einwirkenden Beschleunigung proportionales Ausgangs­ signal bereitgestellt.

Aus der DE 25 07 645 A1 ist eine Anordnung zur Erfassung, Übertragung und Überwachung von Messwerten bekannt, mittels der entgleiste Achsen eines spur­ gebundenen Fahrzeugs erkannt werden können. Hierzu wird vorgeschlagen, an einem Achslager eines Eisenbahnwagens ein Messgerät vorzusehen, das einen Beschleunigungsmesser umfasst, mittels dem die beim Entgleisen einer Achse auftretenden starken Erschüt­ terungen erkannt werden sollen. Diese von den Erschütterungen herrührenden Beschleunigungen werden auf Überschreiten eines eingespeicherten Grenzwertes geprüft. Bei der bekannten Anordung ist nachteilig, dass eine Auswertung der Beschleunigungen nur stark fehlerbehaftet erfolgen kann, da keine Ausgangs­ bedingungen vorliegen. Somit ist ein frühzeitiges Erkennen einer Entgleisung nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, mittels denen in einfacher Weise eine Ent­ gleisung eines Fahrzeugs frühzeitig durch eine ver­ besserte Auswertung gemessener Beschleunigungssignale erkannt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Ver­ fahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen ge­ löst. Dadurch, daß eine Beschleunigung eines mit der Fahrspur direkt oder indirekt in Kontakt stehenden Bauelementes des spurgebundenen Fahrzeugs vertikal und/oder quer zu einer Fahrrichtung ermittelt wird und wobei die Beschleunigung mit einem Beschleuni­ gungssensor gemessen wird und ein von ihm geliefertes Signal zweifach über die Zeit integriert wird und dieses zweifach integrierte Beschleunigungssignal mit einem oberen und/oder unteren Grenzwert (Gu, Gs) verglichen wird und bei Unterschreiten und/oder Überschreiten des Grenzwertes auf eine Entgleisung erkannt wird, ist vorteilhaft möglich, unmittelbar nach Auftreten einer Entgleisung diese sicher zu detektieren. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, daß bei Entgleisung eines Radsatzes dieser - durch Ab­ kommen von der Fahrspur - eine Beschleunigung vertikal und/oder quer zur Fahrtrichtung erfährt, die als Eintritt eines Ereignisses, hier einer Ent­ gleisung, auswertbar ist. Durch die zweifache Integration des Beschleunigungssignals kann die Auswertung von - sich auch ändernden - definierten Messbedingungen aus erfolgen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 12 genannten Merk­ malen gelöst. Dadurch, daß einem direkt oder indirekt mit der Fahrspur in Kontakt stehenden Bauelement des spurgebundenen Fahrzeugs ein Beschleunigungssensor zugeordnet ist, der Beschleunigungssensor mit einer Datenerfassungs- und Auswerteeinheit verbunden ist, wobei die Datenerfassungs- und Auswerteeinheit das vom Beschleunigungssensor gelieferte Signal zweifach über der Zeit integriert, und das verarbeitete Signal mit wenigstens einem oberen und/oder unteren vorgeb­ baren Grenzwert vergleicht und bei Unterschreiten und/oder Überschreiten des Grenzwertes eine Aktion, insbesondere ein Abbremsen des spurgebundenen Fahr­ zeugs, auslösbar ist, läßt sich in einfacher Weise die während des bestimmungsgemäßen Einsatzes der spurgebundenen Fahrzeuge, auf die mit dem Beschleu­ nigungssensor ausgestatteten Bauelement einwirkenden, insbesondere vertikal und quer zu einer Fahrtrichtung einwirkenden Beschleunigungen, detektieren und gegebenenfalls eine entsprechende Gegenmaßnahme bei Entgleisung initiieren.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs­ beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahr­ gestells eines Eisenbahnwagens;

Fig. 2 einen prinzipiellen Verlauf eines zweifach integrierten Beschleunigungssignals;

Fig. 3 schematisch in einem Diagramm die Bestim­ mung der Länge von Integrationsintervallen und

Fig. 4 schematische Kennlinienverläufe zur Bestim­ mung der Anfangsparameter eines Integra­ tionsintervalls.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10, das in Fahrtrichtung 12 auf einem Gleis 14 bewegbar ist. Bei dem Fahrzeug 10 handelt es sich beispielsweise um einen Güterwagen oder Personenwagen eines Zuges, um ein Triebfahrzeug oder dergleichen eines Zuges, einen Straßenbahnwagen, U-Bahnwagen, S-Bahnwagen oder der­ gleichen. Das Gleis 14 besteht bekannterweise aus zwei parallel zueinander angeordneten Schienen, die auf einem entsprechenden Unterbau angeordnet sind. Das Gleis 14 bildet eine Fahrspur 16 für das Fahrzeug 10. Das Fahrzeug 10 umfaßt wenigstens ein Drehgestell 18, das über ein sekundäres Federungssystem 20 mit einem Wagenkasten 22 des Fahrzeugs 10 verbunden ist. Nach weiteren Ausführungsbeispielen besitzen die Fahrzeuge kein sekundäres Federungssystem 20. Dem Drehgestell 18 ist wenigstens ein, hier zwei Radsätze 24, zugeordnet. Das Drehgestell 18 stützt sich über ein primäres Federungssystem 26 an einem Radsatz­ lagergehäuse 28 ab. Ein derartiger Aufbau eines Fahrgestells von Wagen 10 ist allgemein bekannt, so daß hierauf im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht näher eingegangen werden soll.

Die Funktion der primären Federungssysteme 26 und sekundären Federungssysteme 20 besteht darin, während des bestimmungsgemäßen Einsatzes des Fahrzeugs 10 auftretende Stöße im Schienenweg zu dämpfen, so daß der Wagenkasten 22 des Fahrzeugs 10 von gegebenen Stößen im wesentlichen unbeeinflußt ist.

Dem primären Federungssystem 26 ist ein Beschleuni­ gungssensor 30 zugeordnet. Der Beschleunigungssensor 30 ist hierbei an einem fest mit dem Radsatzlager­ gehäuse 28 und damit dem Radsatzlager verbundenen Bauelement 32 verbunden. Ein derartiger Beschleuni­ gungssensor 30 ist an wenigstens einem Radsatz 28 eines Drehgestells 18 vorgesehen. Hierbei ist bevor­ zugt, wenn beiden Rädern eines Radsatzes 28 jeweils ein Beschleunigungssensor 30 zugeordnet ist. Die Beschleunigungssensoren 30 besitzen - entsprechend dem in Fig. 1 angedeuteten Koordinatensystem - wenigstens eine in z-Richtung verlaufende Detektionsrichtung. Vorzugsweise sind Beschleunigungssensoren 30 eingesetzt, die eine Detektionsrichtung in z-Rich­ tung und y-Richtung besitzen. Denkbar sind auch Be­ schleunigungssensoren 30, die in z-Richtung, y-Rich­ tung und x-Richtung Beschleunigungseinwirkungen detektieren können. Hierbei ist im Rahmen der vor­ liegenden Erfindung eine Beschleunigungseinwirkung in x-Richtung, das heißt in beziehungsweise ent­ gegengesetzt der Fahrtrichtung 12, uninteressant. Die z-Richtung ist vertikal zur Fahrtrichtung 12 und die y-Richtung quer zur Fahrtrichtung 12 definiert.

Das Fahrzeug 10 umfaßt eine Datenerfassungs- und Auswerteeinheit 31, die mit dem wenigstens einen Be­ schleunigungssensor 30 verbunden ist. Die Daten­ erfassungs- und Auswerteeinheit 31 ist ferner mit Anzeigeeinrichtungen für einen Triebfahrzeugführer des Fahrzeugs 10 und/oder mit Aktoren des Fahrzeugs 10 zum Einleiten eines Bremsvorgangs verbunden.

Aufbau und Wirkungsweise von Beschleunigungssensoren sind allgemein bekannt, so daß hierauf im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ebenfalls nicht näher ein­ gegangen werden soll.

Mittels des Beschleunigungssensors 30 wird eine Beschleunigung des Bauelementes 32, und da dieses fest mit dem Radsatzlager (Radsatzlagergehäuse 28) verbunden ist, eine Beschleunigung der Räder des Rad­ satzes 24 in z-Richtung erfaßt. Beim bestimmungs­ gemäßen Einsatz des Fahrzeugs 10 werden in z-Richtung wirkende Beschleunigungen durch Unebenheiten, Schienenstöße, Weichenübergänge, Brückenein- oder -aus­ fahrten, Tunnelein- oder -ausfahrten erfaßt. Bei einer angenommenen Entgleisung des Radsatzes 24 springt dieses plötzlich von den Schienen des Gleises 14, so daß eine zusätzliche Beschleunigung zumindest in z-Richtung (bei seitlichem Auslenken auch in y- Richtung) erfolgt. Für das Erkennen einer derartigen Entgleisung wird das vom Beschleunigungssensor 30 ge­ lieferte Signal - wie nachfolgend beschrieben - ausgewertet. Das vom Beschleunigungssensor 30 ge­ lieferte Signal kann in der Datenerfassungs- und Auswerteeinheit 31 zunächst einer Filterung, ins­ besondere einer Tiefpaßfilterung, unterzogen werden, um fahrbedingte Störsignalanteile zu eliminieren.

Zunächst wird ein ortsfestes Koordinatensystem defi­ niert. Diese Definition erfolgt derart, wie in Fig. 1 hilfsweise eingetragen, daß zu einem Zeitpunkt t₀ das Radsatzlager 28 einen Abstand S₀ in Vertikal­ richtung zum Ursprung des Koordinatensystems auf­ weist. Während einer Fahrt des Zuges 10 in Fahrt­ richtung 12 besitzt das Radsatzlager 28 zu beliebigen Zeitpunkten t_i jeweils einen beliebigen Abstand S_i zum Ursprung. In Fig. 1 ist hierzu beispielsweise eingetragen, daß zum Zeitpunkt t₁ der Abstand S₁ beträgt. Durch die starre Kopplung des Beschleuni­ gungssensors 30 mit dem Bauelement 32 (Radsatzlager 28) und dessen bekannte definierte Entfernung vom Radsatzlager 28 kann mit Hilfe des Beschleunigungs­ sensors 30 die Wegänderung ΔS = S₁ - S₀ beziehungs­ weise allgemein formuliert ΔS = S_j - S_j-1 ermittelt werden. Der Beschleunigungssensor 30 ist somit in einer definierten, unveränderbaren Position zu dem Berührungspunkt zwischen Rad und Schiene.

Diese in z-Richtung sich ergebenden Wegdaten werden beziehungsweise können mit dem Beschleunigungssensor 30 nicht direkt ermittelt werden. Hierbei gilt, daß der Informationsgehalt von Beschleunigungssignalen geringer ist als der von Wegsignalen. Während sich über die mathematische Ableitung der Wegsignale die Beschleunigung ermitteln läßt, ist aus den Be­ schleunigungssignalen (gemäß der Erfindung von dem Beschleunigungssensor 30 geliefert) an sich nur über die Kenntnis der Anfangsbedingungen der Weg ermittel­ bar. Es wurde jedoch gefunden, daß auch ohne direkte Wegmessung mittels des Beschleunigungssensors 30 eine sichere Entgleisungserkennung des Fahrzeugs 10 mög­ lich ist. Hierbei wird davon ausgegangen, daß die Beziehung zwischen Weg, Geschwindigkeit und Be­ schleunigung sich aus der Beziehung

ergibt. Hierbei ist t_i-1 der Anfangszeitpunkt eines betrachteten Integrationsintervalls, t_i der Endzeit­ punkt des Integrationsintervalls, V₀ die Geschwindig­ keit des Radsatzlagers 28 zum Zeitpunkt t_i-1 in z- Richtung und S₀ der bereits erläuterte Abstand des Radsatzlagers 28 zum Ursprung des Koordinatensystems; a ist die mittels des Beschleunigungssensors 30 gemessene Beschleunigung des Radsatzlagers 28 in z- Richtung; S_i ist der Abstand des Radsatzlagers 28 vom Ursprung des ortsfesten Koordinatensystems zum Zeit­ punkt t_i.

Fig. 2 verdeutlicht die Zusammenhänge zwischen Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Hierbei ist der Weg (Abstand) S über der Zeit t aufgetragen. Zum Zeitpunkt t₀ beträgt der Abstand S₀. Gleichzeitig ist die Geschwindigkeit V₀ zum Zeitpunkt t₀ gegeben. Das vom Beschleunigungssensor 30 bereitgestellte und in der Datenerfassungs- und Auswerteeinheit 31 zweifach integrierte Beschleunigungssignal ist mit 34 bezeich­ net. Dieses verläuft mit Schwankungen um eine Nullinie 36. Das zweifach integrierte Beschleuni­ gungssignal 34 ist demnach sinkend oder steigend, je nachdem ob der Abstand des Radsatzlagers 28 zum Ursprung des ortsfesten Koordinatensystems abnimmt (S wird kleiner) oder zunimmt (S wird größer). Das zweifach integrierte Beschleunigungssignal 34 steigt über der Zeit t in der Grundtendenz exponential an. Dies ist durch in der Integration auftretende unver­ meidliche Meßfehler und numerische Rechenfehler sowie geologische Störeinflüsse bedingt. Um diese Fehler­ quellen zu eliminieren, wird - wie nachfolgend noch erläutert wird - für die Auswertung des zweifach integrierten Beschleunigungssignals 34 jeweils ein Gesamt-Integrationsintervall Δt = t₁ - t₀ festgelegt.

In Fig. 2 ist gleichzeitig ein Grenzbereich G_s ein­ getragen, der von einem unteren Grenzwert G_u und einem oberen Grenzwert G_o definiert ist. Diese Grenzwerte G_u und G_o definieren einen Abstand S des Radsatzlagers 28 zum Ursprung des ortsfesten Koordi­ natensystems, wobei bei Unterschreiten und/oder Über­ schreiten der Grenzwerte auf eine Entgleisung erkannt wird. Dies ist möglich, da bei einer Entgleisung das Rad des Radsatzes 24 und somit das Radsatzlager 28 von der Schiene 14 abkommt und somit sich in z-Rich­ tung des Koordinatensystems verlagert. Hierdurch kommt es zu einer Änderung des Abstands S sowie zu einer Beschleunigung des Radsatzlagers 28 in z-Rich­ tung. Diese Beschleunigung kann mittels des Be­ schleunigungssensors 30 ausgewertet werden.

Auch kann vorgesehen sein, eine Bandbreite des oberen und unteren Umkehrpunktes des zweifach integrierten Beschleunigungssignals 34 zu erfassen und bei Über­ schreiten einer vorgebbaren Bandbreite auf das Ent­ gleisen zu erkennen.

Die Formel zur Ermittlung des Abstands S_i des Rad­ satzlagers 28 zum Ursprung zum Zeitpunkt t_i umfaßt als Unbekannte die Geschwindigkeit V₀ und den Abstand S₀ des Radsatzlagers 28 zum Zeitpunkt t₀. Für die Betrachtung einer Entgleisung des Fahrzeugs 10 sind diese Anfangsbedingungen jedoch nicht relevant, da wie bereits erläutert, entscheidend die Wegänderung A S zum Zeitpunkt t_i gegenüber dem Zeitpunkt t_i-1 beziehungsweise t₁ gegenüber t₀ ist. Es wird also deutlich, daß durch zweifache Integration des Beschleunigungssignals 34 auf eine Wegänderung ΔS geschlossen werden kann. Die ebenfalls unbekannte Geschwindigkeit V₀ zum Zeitpunkt t₀ läßt sich aufgrund ihres bekannten linearen Anteils an dem zweifach integrierten Beschleunigungssignal 34 an diesem in einfacher Weise trennen. Hierbei gilt für einen Winkel α, der von der Zeitachse und der Regres­ sionslinie des zweifach integrierten Beschleunigungs­ signals 34 gespannt ist, V₀ = tan(α). Durch Er­ mittlung des Winkels α kann somit auf die Ge­ schwindigkeit V₀ geschlossen werden, so daß sich die Tendenz des Signalverlaufs des zweifach integrierten Beschleunigungssignals 34 auf 0 setzen läßt.

Anhand der erläuterten Auswertung des zweifach integrierten Beschleunigungssignals 34 kann somit die Wegänderung ΔS des Radsatzlagers 28 zwischen zwei aufeinanderfolgend festgelegten Zeitpunkten t₀ und t₁, die ein Integrationsintervall Δt bilden, ermit­ telt werden. Hieraus ergibt sich aufgrund der bereits erläuterten Zusammenhänge eindeutig, ob der Abstand S des Radsatzlagers 28 zum Zeitpunkt t₁ den Grenzwert G_u beziehungsweise G_o über- beziehungsweise unter­ schritten hat und/oder die vorgegebene Bandbreite überschritten hat, so daß auf eine Entgleisung er­ kannt werden kann.

Fig. 3 verdeutlicht die Definition der Integrations­ intervalle Δt. Die Integrationsintervalle Δt sind so festzulegen, daß einerseits ein kompletter möglicher Entgleisungsvorgang erkannt wird und dieser aller­ dings so schnell erkannt wird, daß unmittelbar nach Entgleisung eine entsprechende Aktion, beispielsweise Stoppen des Fahrzeugs 10 oder dergleichen eingeleitet werden kann.

Anhand der Fig. 3 und 4 soll die Festlegung des Integrationsintervalls Δt verdeutlicht werden. Fig. 3a zeigt hier zunächst den Verlauf des zweifach inte­ grierten Beschleunigungssignals 34 über der Zeit t. Das Integrationsintervall wird durch den Zeitpunkt t₀ und den Zeitpunkt t₁ bestimmt. Hierbei besitzt der Verlauf des zweifach integrierten Beschleunigungs­ signals 34 zunächst noch einen relativ flachen An­ stieg. Dies ergibt sich daraus, daß der Zeitpunkt t₀ als Auswertebeginn des zweifach integrierten Be­ schleunigungssignals 34 definiert ist. Ist das Inte­ grationsintervall Δt gemäß Fig. 3a beendet, wird der Zeitpunkt t₁ als neuer Zeitpunkt t₀ - wie Fig. 3b verdeutlicht - definiert, so daß ein neues Integra­ tionsintervall Δt vom Zeitpunkt t₀ bis zum Zeitpunkt t₁ beginnt. Aufgrund der Neudefinition als Zeitpunkt t₀ befindet sich das zweifach integrierte Beschleuni­ gungssignal 34 wiederum im Bereich eines relativ fla­ chen Anstiegs. Fortgesetzt wird, wie noch in Fig. 3c angedeutet ist, der jeweilige Zeitpunkt t₁ für die nachfolgende Integration des Beschleunigungssignals 34 als neuer Zeitpunkt t₀ festgelegt. Hierdurch er­ gibt sich, wie in Fig. 4a angedeutet, eine Anein­ anderreihung von Integrationsintervallen Δt zwischen jeweils den aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t₀ und t₁. Die Länge eines Integrationsintervalls Δt ist so gewählt, daß einerseits die bereits erwähnten Stör­ einflüsse auf das Beschleunigungssignal 34 eliminiert sind. Dies erfolgt durch die jeweilige Neufestlegung des Zeitpunktes t₀. Ferner muß das Integrationsinter­ vall Δt so lang sein, daß ein kompletter Entglei­ sungsvorgang sicher erfaßbar ist. Eine Länge des Integrationsintervalls Dt beträgt beispielsweise zwischen 0,1 und 1,0, insbesondere zwischen 0,2 und 0,5 sec.

Da der tatsächliche Zeitpunkt t_i einer möglichen Ent­ gleisung des Fahrzeugs 10 nicht vorhersagbar ist, wird gemäß der in Fig. 4b verdeutlichten bevorzugten Variante eine Überlappung der Integrationsintervalle Δt vorgenommen. Hierbei beginnt jeweils ein zeitver­ setztes Auswerten des zweifach integrierten Beschleu­ nigungssignals 34. Die Überlappung der Integrations­ intervalle Δt beträgt zwischen 0,2 und 0,5 Δt, beispielsweise 0,5 Δt. So wird sichergestellt, daß zu jedem beliebigen Zeitpunkt eine Entgleisung des Fahrzeugs 10 sicher erkannt wird.

Anhand der vorhergehenden Figuren wurde die Auswer­ tung des zweifach integrierten Beschleunigungssignals 34 eines Beschleunigungssensors 30 erläutert. Um die Sicherheit der Entgleisungserkennung zu erhöhen, kann vorgesehen sein, daß die Beschleunigungssignale 34 von zwei Beschleunigungssensoren 30 ausgewertet wer­ den. Dies können beispielsweise an gegenüberliegenden Radsatzlagern eines Radsatzes 24 angeordnete Be­ schleunigungssensoren 30 sein. Gegebenenfalls können die Beschleunigungssensoren 30 auch an in Fahrtrich­ tung 12 aufeinanderfolgenden Radsätzen 24 angeordnet sein. Durch Vergleich der beiden Beschleunigungs­ signale können diese verifiziert werden, indem be­ triebsbedingte Störeinflüsse eliminierbar sind. So kann beispielsweise bei in Fahrtrichtung 12 auf­ einanderfolgend angeordneten Beschleunigungssensoren 30 beispielsweise eine Weichenfahrt durch sich in Fahrzeuglängsrichtung fortsetzende Stoßereignisse er­ kannt werden. Bei einer Entgleisung eines Fahrzeugs 10 werden normalerweise beide Räder eines Radsatzes 24 und/oder die Räder an aufeinanderfolgenden Rad­ sätzen entgleisen, so daß an diesen die in z-Richtung wirkende Wegänderung und Beschleunigung auftritt. Tritt eine derartige Wegänderung oder Beschleunigung nur an einem Rad auf, kann entweder auf einen betriebsbedingten Störeinfluß geschlossen werden, der keine Entgleisung darstellt. Andererseits läßt sich allerdings bei Auswertung des zweifach integrierten Beschleunigungssignals 34 eines Beschleunigungs­ sensors 30 auch ein Radbruch, Radreifenbruch oder dergleichen detektieren. Ein derartiger Radbruch bedeutet nicht zwangsläufig eine sofortige Ent­ gleisung des Fahrzeugs 10. Allerdings tritt dann einseitig eine Wegänderung ΔS auf, die aus der fest­ gelegten Bandbreite G_s fällt, so daß auf einen nicht tolerierbaren Störeinfluß geschlossen werden kann, so daß entsprechende Gegenmaßnahmen, beispielsweise Stoppen des Fahrzeugs 10, eingeleitet werden können.

Claims (17)

1. Verfahren zur Erkennung einer Entgleisung eines spurgebundenen Fahrzeugs, wobei eine Beschleunigung eines mit der Fahrspur direkt oder indirekt in Kontakt stehenden Bauelementes des spurgebundenen Fahrzeugs vertikal und/oder quer zu einer Fahrt­ richtung ermittelt wird und wobei die Beschleunigung mit einem Beschleunigungssensor gemessen wird und ein von ihm geliefertes Signal zweifach über die Zeit integriert wird und dieses zweifach integrierte Beschleunigungssignal mit einem oberen und/oder unteren Grenzwert (Gu, Gs) verglichen wird und bei Unterschreiten und/oder Überschreiten des Grenzwertes auf eine Entgleisung erkannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bandbreite zwischen einem oberen und unteren Umkehrpunkt des zweifach integrierten Beschleuni­ gungssignals mit einer vorgebbaren Bandbreite ver­ glichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschleunigungssignal zur Eliminierung von fahrtbedingten Signalanteilen gefiltert, insbesondere tiefpaßgefiltert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zweifach inte­ grierten Beschleunigungssignal eine Wegänderung (ΔS) des direkt oder indirekt mit der Fahrspur in Kontakt stehenden Bauelementes zu einem definierten Ursprung eines Koordinatensystems zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten (t_i) und (t_i-1) beziehungsweise (t₁) und (t₀) ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung des zwei­ fach integrierten Beschleunigungssignals innerhalb eines festlegbaren Integrationsintervalls (Δt) er­ folgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Weg­ änderung (ΔS) innerhalb eines Integrationsintervalls (Δt) das vom Beschleunigungssensor gelieferte Be­ schleunigungssignal zweifach über die Zeit integriert wird und ein auf eine Ausgangsgeschwindigkeit (V₀) zurückgehender Anteil am zweifach integrierten Beschleunigungssignal eliminiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsintervalle (Δt) aufeinander­ folgend festgelegt werden, wobei der Endzeitpunkt (t₁) eines Integrationsintervalls (Δt) immer den Anfangszeitpunkt (t₀) des nächsten Integrations­ intervalls (Δt) bildet.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Integrationsintervalle (Δt) über­ lappend zeitversetzt beginnen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überlappung der Integrationsintervalle zwischen 0,2 bis 0,5 Δt beträgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Länge der Integrationsintervalle (Δt) zwischen 0,1 und 0,5 Sekunden, insbesondere 0,2 Sekunden beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs­ signale von wenigstens zwei Beschleunigungssensoren miteinander verglichen werden.

12. Vorrichtung zur Erkennung einer Entgleisung eines spurgebundenen Fahrzeugs, gekennzeichnet durch einen Beschleunigungssensor (30), der einem direkt oder indirekt mit der Fahrspur (16) in Kontakt stehenden Bauelement des spurgebundenen Fahrzeugs (10) zugeord­ net ist, wobei der Beschleunigungssensor (30) mit einer Datenerfassungs- und Auswerteeinheit (31) ver­ bunden ist, die das vom Beschleunigungssensor (30) gelieferte Signal (34) zweifach über die Zeit integriert, und das bearbeitete Signal mit einem oberen und/oder unteren Grenzwert (Gu, Gs) vergleicht und bei Unterschreiten und/oder Überschreiten des Grenzwertes (Gu, Gs) eine Aktion auslösbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Beschleunigungssensor (30) im Be­ reich der Radsatzlagerung einem primären Federungs­ system (26) des Fahrzeugs (10) zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor (30) an einem Radsatzlagergehäuse angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Rad eines Radsatzes (24) ein Beschleunigungssensor (30) zugeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs­ sensoren (30) wenigstens eine vertikal zu einer Fahrtrichtung (12) verlaufende Detektionsrichtung (z-Richtung) besitzen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs­ sensoren (30) eine vertikal und eine quer zur Fahrtrichtung (12) verlaufende Detektionsrichtung (z-Richtung, y-Richtung) besitzen.