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Verfahren zur zentralen Erfassung und Anzeige von Laufflächenschäden
und Heißläufern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zentralen Erfassung und
anzeige von Laufflächenschäden und Heißläufern an Eisenbahnrädern bzw. -achslagern
in einem Eisenbahnzug.
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Um die Betriebssicherheit des Eisenbahnbetriebes bei erhöhten Zuggeschwindigkeiten
zu gewährleisten, ist die Erkennung von Schäden an den Radlaufflächen und von unzulässigen
Temperaturen an den Achslagern erforderlich.
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Die Schäden an den Laufflächen werden überwiegend durch Bremsvorgänge
ausgelöst. Uberhitzungserscheinungen der gußeisernen Bremsklötze und der Räder führen
zu Materialaufschweißungen auf die Radlaufflächen. Das Erkennen derartiger Schäden
ist besonders schwierig, da das Rad vollkommen undefiniert abrollt.
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Weiter gibt es Flachstellen, wie sie beiia Festbremsen des Rades und
Schleifen auf der Schiene entstehen sowie Laufflächenschäden durch rumpf ende Bremsen
über den Umfang, Radkranzschäden
sowie Lagerschäden, ausgelöst durch
verschiedene Ursachen.
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Es sind bereits stationäre Flachstellenmeßgeräte bekannt, welche die
periodisch auftretenden Knallgeräusche der Flachstellen akustisch registrieren.
Diese von Flachstellen verursachten Geräusche heben sich jedoch nur geringfügig
von dem übrigen Geräuschspektrum ab. Geräuschspitzen von klappernden Fußbodenbohlen,
Türen, schlagenden Kupplungen, Schienenstößen und von benachbarten Wagen mit Flachstellen
verhindern ein einwandfreies Ausfiltern der gewünschten Signale. Bei Geschwindigkeiten
>30 km/h schwellen die Störgeräusche derart an, daß die Knallgeräusche der Flachstellen
darin untergehen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die aufwendigen Meßgeräte
stationär in wenigen Kilometern Entfernung voneinander am Bahnkörper aufgestellt
werden müssen und dabei unbeaufsichtigt und ungeschützt sind.
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Es ist bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden, Laufflächenschäden
an Eisenbahnrädern zu erkennen. Dabei werden Meßfühler an den Achslagern befestigt,
von denen Beschleunigungen gemessen werden, die beim Abrollen eines mit Laufflächenschäden
behafteten Eisenbahnrades senkrecht zur Schiene auftreten. Die dabei entstehenden
elektrischen Signale werden einer Diskriminatorschaltung zugeführt, welche die von
Laufflächenschäden herrührenden Signale aus dem Gesamtsignalspektrum ausfiltert
und zur Weiterverarbeitung bereit stellt. Gleichzeitig können mit Hilfe von NTC-Widerständen,
die als Meßfühler an den Achslagern angebracht werden, auch Heißläufer erkannt werden.
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Die Aufgabe besteht darin, eine zentrale Erfassung und Anzeige
von
Laufflächenschäden und fleißläufern an Eisenbahnrädern bzw.
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-achslagern in einem Zugverband zu ermöglichen. Die Aufgabe wird nach
der Erfindung dadurch gelöst, daß von an den Achslagern der Eisenbahnräder angeordneten
Meßfühlern Laufflächenschäden und Heißläufer registriert, die Meßergebnisse in elektrische
Signale umgewandelt, von einer elektronischen -Schaltung ausgefiltert und zu einer
für jeden Wagen gesonderten Anzeigeeinrichtung übertragen werden, in der sie von
einer elektronischen Schaltung zu je einem Fehlersignal für Laufflächenschäden bzw.
Heißläufer zusammengefaßt und gespeichert werden, und daß von einer zentralen Schaltungsanordnung
auf der Lokomotive periodisch Impulse in eine Leitung gegeben werden, welche die
Wagen des Zuges mit der Lokomotive verbindet, daß diese Impulse von Verzögerungsleitungen,
die am Eingang jeder elektronischen Schaltung jedes Wagens angeordnet sind, synchron
zur Taktfolge eines Impulsgenerators in der zentralen Schaltungsanordnung verzögert
an den folgenden Wagen weitergegeben werden, wo jeweils die Anzeige- und Speichereinrichtung
während der Aussteuerung einer Zeitverzögerungsstufe abgefragt wird, und daß die
Fehlermeldungen über eine zweite Leitung und über eine hddressierungsmatrix sowie
über eine weitere Zeitverzögerungsschaltung an die zentrale Anzeigeeinrichtung auf
der Lokomotive geleitet werden.
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Die Schaltung der Fig. 1 ermöglicht die Erkennung von z. B.
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Flachstellen an 10 Rädern und 10 Heißläufern in einem Wagen unter
Verwendung nur einer einzigen logischen Schaltung. Dadurch ergibt vich eine beträchtliche
Einsparung an Baueleneunten.
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Von den je 10 Meßfühlern 1 für Flachstellen bzw. Heißläufer werden
die Signale über Kabelverbindungen zu einer zentralen Schaltungseinheit geleitet.
In einer Meßstellenumschaltung 2 werden die Signale durch Dioden gleichgerichtet
und gegen- -einander entkoppelt. Außerdem wird nur jeweils eine Leitung durch die
Schalter freigegeben. Ein -Signalverstärker 3 verstärkt die Eingangssignale und
stößt ein Zeitglied 4 für z.B.
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100 ms aus seiner stabilen Lage. Nach diesen 100 ms wird ein weiteres
Zeitglied 5 für 4 ms in die instabile Lage gekippt.
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Während dieser Zeit werden 4ie Impulse in einem Integrator 8 summiert.
Ein Binärzähler 6 zählt 14 Impulse und schließt den Integrator 8 über eine Konjunktion
7 während des 15. Impulses kurz. Der Integrator 8 wird ständig über eine Schaltung
9 mit einem konstanten Strom so entladen, daß sich Lade- und Entladevorgänge bei
1 Hz Impulsfolgefrequenz aufheben. Erst bei einer Folgefrequenz von>4 Hz - das
entspricht bei einem Raddurchmesser von 1000 mm einer Traktionsgeschwindigkeit von
~ 40 km/h - kann die Spannung am Integrator 8 so weit ansteigen, daß ein Spannungskomparator
10 ausgesteuert wird. Sein Ausgangssignal wird über einen weiteren Integrator 11
mit einer Zeitkonstanten>50 s an eine Impulsweiche 12, an eine Disjunktion 17
und an den Ausgang "Flachstelle ~ " gegeben. Eine Impulsweiche 12 schaltet, wenn
kein Flachstellenausgangssignal am Integrator 11 steht, die Impulsfolge von einem
Rechteckgenerator 13 mit einer Taktzeit von 5 Sekunden auf einen Dezimalzahler 14
durch. Dieser steuert einen Decoder 15, der mit seinen 10 Ausgängen in zyklischer
Reihenfolge die Schalter in der Meßstellenumschaltung 2 betätigt. Jeder Meßfühler
1 wird also 5 s an die gemeinsame logische Schaltung 2 bis 17 gelegt.
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Ist eine Flachstelle vorhanden, so stellt das Ausgangssignal des Integrators
11 die Impulsweiche 12 auf den Ausgang des Binärzählers 6, der jetzt mit seiner
Impulsfolge die Neßstellen-Umschaltung 2 über den Dezimal zähler 14 und den Decoder
15 bestimmt.
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Die Heißläufererkennung an bis zu 10 Lagerstellen wird von z.B.
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PTC-Widerständen vorgenommen. Die einzelnen fleßkreise sind über Dioden
entkoppelt. Eine Temperatur z.B. >700C führt zum Ansprechen eines Spannungsdiskriminators
16. Dessen Ausgangsspannung wird an den Ausgang "Heißläufer AH " und an eine weitere
Disjunktion 17 geführt. Am Ausgang dieser logischen Verknüpfung steht dann das Ausgangssignal
"Flachstelle oder Heißläufer AF + H" für die Übertragung zur Lokomotive bereit.
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Die Flachstellen- und Heißläufermeßergebnisse der einzelnen im Zugverband
laufenden Wagen werden über ein Leitungssystem zur Lokomotive übertragen und dort
sichtbar gemacht.
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Mit der nachfolgend in Fig. 2 beschriebenen Neßwertübertragung ist
eine automatische Positionserfassung der Wagen im Zugv.rband möglich, Es werden
nur zwei Signalleitungen zwischen der Lokomotive 18 und dem ersten Wagen 19 bzw.
dem n-ten Wagen 20 benötigt.
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Ein Generator 21 schwingt z.B. mit einer Frequenz von 15625 Hz.
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Von einer Impulsformerstufe 22 werden Dual-Dezimal-Zähler 23, 24 weitergeschaltet.
Nach 100 Takten speist der Dual-Dezirqal-Z&Eaer 24 über eine weitere Impulsformerstufe
25 Impulse in dle -
Alle Schaltungen in den Wagen 19 ... 20 haben
in ihrem Takteingang Verzögerungsleitungen 27. 19 ... 27.n , deren Verzögerungszeit
genau der Impulsfolgezeit von der Impulsformerstufe 22 entspricht. Jede Wagenschaltung
liefert also an die folgende ein verzögertes Taktsignal über eine Impulsregenerationsstufe
28.19 ... 28.n, das synchron mit der Taktfolge des Generators und der Umschaltung
der Dual-Dezimal-Zähler 23, 24 in der Lokomotive 18 durch die Wagenkette läuft.
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Der Taktimpuls erreicht einen bestimmten Wagen in dem Moment, in dem
die Dual-Dezimal-Zähler 23, 24 auf der Lokomotive die der Wagennummer entsprechende
Zahl erreicht haben.
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In Impulsformerstufen 29.19 ... 29.n wird nach der Impulsverzögerung
durch die Verzögerungsleitungen 27.19 ... 27.n eine feste Zeitverzögerung durchgeführt,
so daß die von nachfolgenden Impulsformerstufen 30.19 ... 30.n ausgelöste Zeitverzögerung
in die Mitte der Taktzeit der Dual-Dezimal-Zähler 23, 24 fällt.
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Dieser Sicherheitsabstand ist erforderlich, um den Einfluß der Laufzeiten
auf den langen Leitungen 26 und 31 sowie Impulsverzögerungsänderungen in Abhängigkeit
von Betriebsspannung und Temperatur in den einzelnen Schaltungsgruppen zu eleminieren.
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Logische Verknupfungen 32.19 ... 32.n fragen wahrend der Aus steuerung
der Zeitverzögerungsstufen 30.19 ... 30.n die Ausgänge AF + H der Schaltungen 1
bis 17 ab. ueber die Leitung 31 gelangen die Fehlermeldungen zu einer Addressierungsmatrix
33 und von dort über eine Zeitverzögerungsschaltung 34 zum Anzeigetableau
35
auf der Lokomotive 18.
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Per Vorteil besteht darin, daß die Anordnung zur Durchführung dieses
Verfahrens einen relativ geringen Aufwand erfordert, daß die Fehlermeldungen praktisch
sofort zur Verfügung stehen und daß die erforderlichen Leitungen in die in Entwicklung
befindliche automatische Wagenkupplung integrierbar sind.
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7 Seiten Beschreibung 2 Patentansprüche 2 Blatt Zeichnungen mit 2
Fig.