DE2155798A1 - Method and device for the selection and automatic display of the damaged running surfaces of the wheels of single and multi-axle rail vehicles - Google Patents
Method and device for the selection and automatic display of the damaged running surfaces of the wheels of single and multi-axle rail vehiclesInfo
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Description
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VERFAHBEN UHD EINRICHTUNG ZUR AUSWAHL UND AUTOMATISCHEN ANZEIGE DER BESCHÄDIGTE LAUFFLACHEN AUFWEISENDEN RÄDER VON EIH-UHD HEHHAOHSIGEN SCHIENENFAHRZEUGENPROCEDURE UHD DEVICE FOR SELECTION AND AUTOMATICALLY DISPLAY OF DAMAGED WHEELS FROM EIH-UHD HEHHAOHSIGEN RAIL VEHICLES
Bekanntlich erleiden die Laufflächen der Räder von Schienenfahrzeugen durch Bremsfehler und die Hemmschuhe beim Ablaufverfahren Schaden. Diese Schaden können zwei unterschiedliche Formen annehmen! radiale Maßverminderungen, d.&^ Abflachungen und radiale Maßzunahmen» d.h» Auftragungen· Die Schaden erscheinen unregelmäßig verteilt auf den Laufflächen und zeigen unterschiedliche Ausmaße. Die durch den Lauf des Fahrzeuges bedingte, aufIt is well known that the running surfaces of the wheels of rail vehicles suffer damage from braking errors and the drag shoes during the process. This damage can take two different forms! Radial diminution in dimensions, d. & ^ flattenings and radial increases in dimensions »ie» Plots · The damage appears irregularly distributed on the treads and shows different dimensions. The one caused by the running of the vehicle
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die Bahn und dae Fahrzeug wirkende dynamiache Beanspruchuhr wird durch die Laufflächenschaden weitgehend erhöht, da sie die Räder zu unregelmäßigen Bewegungen zwingen. Diefu? zusätzlichen Beanspruchungen erreichen ein Vielfaches der norealen und sind sowohl für die Bahn als auch für das Fahrzeug außerordentlich gefährlich, da sie zur Schädigung dee Fahrwerkes und der Schienen führen sowie auch Brüche verursachen können. Die daraus herbeigeführten schweren Unfälle zwingen die Eisenbahnen, Fahrzeuge mit beschädigte Laufflächen aufweisenden Rädern rechtzeitig ausfindig y,\i Bachen und aus de« Betrieb auszurangieren.The dynamic stress clock acting on the track and the vehicle is largely increased by the tread damage, as they force the wheels to move irregularly. Diefu? Additional stresses reach a multiple of the normal and are extremely dangerous for both the railway and the vehicle, as they can damage the chassis and the rails and also cause breaks. Forcing induced from serious accidents, the railways, vehicles y timely identify with damaged treads having wheels, \ i creeks and scrap from de "operation.
Die Ermittlung der Laufflächenfehler erfolgte bioher mit unzeitgemäßen Methoden, was eine Erhöhung der Standzeiten der Fahrzeuge zur Folge hatte, da mit den angewandten Methoden weder das Vorhandensein des Schadens, noch dessen Ausmaße, bzw. Lage im Zuge festgestellt werden konnte·The tread defects were determined bioher with outdated methods, which resulted in an increase in the downtime of the vehicles, as with the methods used Methods neither the existence of the damage, nor its extent or location in the train can be determined could·
Die Ermittlung der Laufflfichenfehler erfolgte in der bisherigen Praxis auf Grund subjektiver Beobachtungen. Da die Fehler nur während des Laufes der Fahrzeuge wahrgenommen werden können, wurden die für fehlerhaft befundene Fahrzeuge durch die dazu berufene Person aus dem langeam vor ihr vorbeifahrenden Zug auf Grund akustischer Beobachtungen ausgewählt. Nach erfolgter Aussetzung . aus dem Zuge wurde durch mechanische Messungen entschieden, ob eine Instandsetzung der Lauffläche erforderlich ist, oder nicht. Zur Abkürzung des Prüfungsprozesses wurde durch die Deutsche Bundesbahn im Jahre 1956 versuchsweise ein Apparat eingesetzt, der dae Geräusch der darüber hinwegrollenden Fahrzeuge mit Hilfe eines in der Fahrbahnachse angeordneten Mikrophons aufnimmt und bei Wahrnähme •ines für Radschäden charakteristischen, klopfenden Geräusche· mittels einer Hochdruckpumpe mit Farbstoff eine !•nnaelcbnung des Fahrzeuge« durchfuhrt. Diese Methode ist eine einfache Nachahmung des menschlichen) Hörprozeene3,The tread errors were determined in previous practice based on subjective observations. Since the errors can only be perceived while the vehicles are in motion, those that were found to be defective Vehicles by the appointed person from the long team in front of their passing train due to acoustic Observations selected. After suspension. from the train was decided by mechanical measurements, whether a repair of the running surface is necessary is or not. To shorten the examination process, the German Federal Railroad in 1956 tried on a trial basis A device was used to record the sound of vehicles rolling over it with the help of a device in the axis of the road arranged microphones and when perceiving • knocking noises characteristic of wheel damage · using a high-pressure pump with dye to "level the vehicle". This method is a simple imitation of the human hearing process3,
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jedoch ohne dessen Differenziervermögen. Ihro größte Unzulänglichkeit besteht jedoch darin, daß kein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Größe des Laufflächenfehlere und der Größe dos durch diesen hervorgerufenen akustischen Signals besteht. Mit dem gleichen Ziel wurden auch Versucheeinrichtungen mit nach dem Widerstandsdehnungsmeßverfahren oder dem Beschleunigungemeßverfahren arbeitenden Gebern bei der Deutschen Bundesbahn, bei der Ungarischen Btaatseisenbahn und bei der Schwedischen Eisen- ' bahn eingesetzt. Die beiden vorgenannten Verfahren verwenden die charakteristischen Parameter der durch die beschädigte Laufflächen aufweisenden Räder hervorgerufenen mechanischen Einwirkungen auf indirektem Wege· Diese beiden Verfahren beseitigen zum Teil die fehler dee akustischen Keßfühler anwendenden Verfahrens und sichern eine eindeutige Aussortierung der R&der mit beschädigter Lauffläche, wobei jedoch bei dem Widerstandsdehnungsmeßverfahren der Einbau einer sehr kostenaufwendigen spezialen Tragkonstruktion in die Bahn erforderlich ist, was die Homogenität letzterer auflöst und aus diesem Grunde Wartungsprobleme verursacht sowie nur in Oberbauten mit langen Schienen verwendet werden kann· Das Beschleunigungsverfahren ist zwar an sich einfach, seine Bjföreiipfindlichkeit jedoch der des akustischen Meßverfahrens gleichr so daß die Aufarbeitung des durch den Geber gelieferten Signals außerordentlich kompliziert und dabei auch die Zuverlässigkeit der Anzeige unzufriedenstellend ist.but without its ability to differentiate. Their greatest shortcoming, however, is that there is no clear connection between the size of the tread defect and the size of the acoustic signal produced by this. With the same aim, test facilities with transmitters working according to the resistance strain measuring method or the acceleration measuring method were also used at the German Federal Railroad, the Hungarian State Railway and the Swedish Railway. The two above-mentioned methods use the characteristic parameters of the mechanical effects caused by the damaged running surfaces of the wheels in an indirect way.These two methods partly eliminate the errors of the acoustic sensor method and ensure a clear sorting out of the R & those with a damaged running surface, but with the Resistance strain measurement method requires the installation of a very expensive special support structure in the railway, which dissolves the homogeneity of the latter and for this reason causes maintenance problems and can only be used in superstructures with long rails.The acceleration method is simple in itself, but its sensitivity is that of the acoustic Measurement method is equal to r so that the processing of the signal supplied by the transmitter is extremely complicated and the reliability of the display is unsatisfactory.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazu gehörigen Einrichtung, erübrigt eine Verminderung der Geschwindigkeit der zu prüfenden Fahrzeuge, d.h. mit normaler Betriebsgeschwindigkeit fahrende Züge können auf diese Art untersucht werden. Die Anwendung des Verfahrens und der Einsatz der Einrichtung beseitigt die Unsicherheiten hinsichtlich Qualität und QuaitLtät, da das Verfahren und die Einrichtung die nachteiligen EigenschaftenThe use of the method according to the invention and the associated device obviates the need to reduce the speed of the vehicles to be tested, i. E. Trains traveling at normal operating speed can be examined in this way. The application of the procedure and the use of the facility eliminate the uncertainties regarding quality and quality, since the Process and device the adverse properties
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der vorstehend angeführten Verfahren und Einrichtungen nicht aufweisen, d.h· daß die Einrichtung einfach in ihrem Aufbau, selektiv, vom System des Eisenbahnoberbaueβ unabhängig überall einbaubar und gegen äußere Störungen unempfindlich ist, nur minimale Wartung erfordert, den im Eisenbahnverkehr notwendigen Sicherheitsbedingungen entspricht und für eine Großserienfertigung geeignet ist.the procedures and facilities listed above do not have, i.e. that the device is simple in its construction, selective, independent of the railway superstructure system Can be installed anywhere and is insensitive to external disturbances, requires only minimal maintenance, as in rail traffic corresponds to the necessary safety conditions and is suitable for large-scale production.
Die Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zur automatischen Auswahl der beschädigte Laufflächen aufweisenden Bäder von Schienenfahrzeugen und zur Bestimmung der Ausmaße der Beschädigung, dadurch gekennzeichnet, daßt km/ Die Messung der Zeitdauer der während des Durchlaufens des beschädigten Eadteiles eintretenden Entlastung durch Messung der Zeitdauer der Änderung des Nebenschlußwiderstandes in der Weise erfolgt, daß zwischen die beiden die Bahn bildenden Schienen ein Hochfrequenzgenerator geschaltet wird, der seinen Ausgang mit einer der durchschnittlichen Hochfrequenzimpedanz des Eisenbahnradsatzes entsprechenden Blockierung versehen ist. Die Betriebsfrequenz des Hochfrequenzgenerators kann zweckmäßig zwischen 100 IcHb und 1 MHz ausgewählt werden. Der Generator läßt einen konstanten Strom durch die AbBchlußimpedanz fließen, der durch das Herannahen der Eisenbahnradsätze infolge der Nebenschlußwirkung auf einen Minimalwert herabfällt und bei ihrem sich Entfenm zum Xonstantwert zurückkehrt. Wenn auf der Lauffläche des innerhalb der Abfühlungsstrecke, - die zweckmäßigerweise gleich dem Umfang eines durchschnittlichen Eisenbahnrades (3,I2*- m) ist und durch die Auswahl der Betriebefrequenz eingestellt werden kann - laufenden Hades eine Beschädigung vorliegt, trennt eich das Rad von der Schiene und die Nebenschlußwirkung vermindert sich, so daß ein der Durchlaufzeit der beschädigten Stelle in der Breite gleicher und dem stationären Stromwert nahe kommen-The invention accordingly provides a process for automatic selection of the damaged treads having baths of rail vehicles and for determining the extent of the damage, characterized in km / daßt The measurement of the time duration of the incoming during the passage of the damaged Eadteiles relief by measuring the time duration of the change of the Shunt resistance takes place in such a way that a high-frequency generator is connected between the two rails forming the track, the output of which is provided with a blocking corresponding to the average high-frequency impedance of the railway wheelset. The operating frequency of the high-frequency generator can expediently be selected between 100 IcHb and 1 MHz. The generator allows a constant current to flow through the terminating impedance, which falls to a minimum value as the railway wheel sets approach as a result of the shunt effect and returns to the constant value when it is removed. If there is damage on the running surface of the Hades running within the sensing distance - which is expediently equal to the circumference of an average railway wheel (3, I 2 * - m) and can be set by selecting the operating frequency -, the wheel must be separated from the The rail and the shunt effect are reduced, so that a width that is the same as the transit time of the damaged area and comes close to the steady-state current value.
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der 8 romimpuls entsteht. Sa bei gegebener Durchlaufgeschwindigkeit die Durchlauf zeit der beschädigten Stelle für das Ausmaß, d.h. die Größe derselben charakteristisch ist, wird die Breite des entstehenden Stromimpulses proportional zur Größe der Beschädigung Bein.the 8 rom impulse arises. Sa, at a given throughput speed, is the throughput time of the damaged ones Place for the extent, i.e. the size of the same is characteristic, the width of the resulting current pulse is proportional to the size of the damage leg.
Der durch den Stromimpuls auf der Abschlußimpedans erzeugte Spannung wird durch einen auf die Betriebefrequenz abgestimmten selektiven Verstärker verstärkt und auf einen Demodulator geführt, hiernach wird zur Kompensierung des Pegelrückgangeβ dessen Signal erneut rerstlrkt und das Ausgangesignal des Verstärkers auf ein Hochpaßfilter geführt, das Signal des Hochpaßfilter auf eine Signalwandlerstufe weitergeleitet und in einen Rechteckimpuls umgewandelt, dessen Breite proportional zu den geometrischen Abmessungen der Beschädigung ist, wobei dann die weitere Auswertung mit einem automatischen System erfolgt« Dieses Verfahren eignet sich zur Auswahl der. beschädigte Laufflächen aufweisenden Räder von zweiachsigen Eisenbahnwagen.The voltage generated by the current pulse on the terminating impedance is applied to the Operating frequency matched selective amplifier amplified and fed to a demodulator, after which To compensate for the level decrease, its signal is re-strengthened and the output signal of the amplifier passed to a high-pass filter, the signal from the high-pass filter is passed on to a signal converter stage and converted into a rectangular pulse, the width of which is proportional to the geometric dimensions of the Damage is, with the further evaluation then being carried out with an automatic system «This method is suitable for the selection of the. damaged wheels of two-axle railroad cars with treads.
B./ Zur Auswahl der beschädigte Laufflächen aufweisenden Rider το η mehrachsigen (4, 6, 8 usw.) Eisenbahnwagen kann das in Punkt A./ beschriebene Verfahren jedoch dadurch gekennzeichnet verwendet werden, daß) γόη den beschriebenen Gebern, die mit gleicher Betriebsfrequenz arbeiten, zweckmäßigerweise so viele mit gegeneinander elektrisch isolierten verkürzten Abfühllängen zu verwenden sind, daß die Gesamtabfühllänge die Länge eines durchschnittlichen Radumfanges erreicht, wobei jedoch die gegeneinander isolierten elementaren Abschnitte kleiner als die abaufühlen beabsichtigten kürzesten Achsabstände sein müssen. C/ Die mit dem unter Punkt A./ und B./ beschriebenen Verfahren erhaltenen und zu den geometrischen Abmessungen der Beschädigung in ihrer Breite nicht linear pro-B. / To select the rider το η multi-axle (4, 6, 8, etc.) railway wagons with damaged treads, the method described in point A. / can be used, however, characterized in that) γόη the described encoders, which work with the same operating frequency, expediently so many are to be used with mutually electrically isolated shortened sensing lengths that the total sensing length is the length of an average wheel circumference achieved, but the elementary sections isolated from each other must be smaller than the intended shortest center distances. C / The geometrical dimensions obtained with the method described under A. / and B. / the damage is not linear in its width pro-
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portionalen elektrischen Impulse werden in einem automatischen, digitalen elektronischen System zu einer für die Anzeige geeigneten Information verarbeitet, was dadurch gekennzeichnet wird, daS die vorbeilaufenden Achsen des Fahrzeuges abgezahlt und ihre Geschwindigkeiten laufend gemessen, die durch die Breite der elektrischen Impulse getragene Haßinformation in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit durch einen Jrequenz-Iodezahl-Wandler zweckdienlicherweise umgewandelt und die so erhaltenen Informationen mit zuvor festgelegten Maßkategorien verglichen und dann nach Kategorien und der Achsenzahl geordnet werden. Von den sich auf die von der Lauffläche eines Hades erhaltenen Maßkategorien beziehenden Informationen wird die größte mit der zugehörigen Achsenzahl zusammen in einem Vospeicher aufbewahrt (gespeichert). Die sich auf sämtliche beschädigte Laufflächen aufweisenden Bäder des Zuges beziehenden Informationen werden in einem Speicher angeordnet, aus dem nach Vorbeifahren des Zuges die Daten ausgelesen und über ein Datenübertragungsnetz zu einer entfernter gelegenen Aufarbeitungsstelle weitergeleitet werden. Der Synchronlauf der Aufarbeitungeeinheiten wird durch die über den Abfühlungsabschnitt laufenden PahrzeugrSdep gesteuert.Portional electrical impulses become one in an automatic, digital electronic system processed information suitable for display, which is characterized by the fact that the passing Axles of the vehicle are paid off and their speeds are continuously measured by the width of the electrical impulses carried hate information as a function of the speed through a Frequency-Iode number converter expediently converted and the information obtained in this way with previously can be compared and then sorted according to categories and the number of axles. Of the The information relating to the measurement categories obtained from the tread of a Hades becomes the greatest is kept (stored) together with the associated number of axes in a pre-storage. The baths of the Information relating to the train is arranged in a memory from which the train has passed the data is read out and sent to a remotely located processing point via a data transmission network to get redirected. The synchronous operation of the processing units is controlled by the vehicle deps running over the sensing section.
Die zur Durchführung der erfindungsgemäfien Verfahren dienenden erfindungsgemäßen Einrichtungen werden auf Grund der beigelegten Zeichnungen, die deren beispielsweise Ausführungsformen darstellen, detailliert erklart:The devices according to the invention which are used to carry out the method according to the invention are used explained in detail on the basis of the attached drawings, which show examples of their embodiments:
An die beiden die Eisenbahn bildenden Schienen ist in einer geeigneten Weise ein Hochfrequenzgenerator 1 angeschlossen, der mit der Impedanz 2 abgeschlossen wird, di· bei Betriebsfrequenz mit der Höhe der durchschnittlichen Impedanz von Eisenbahnradsätzen übereinstimmt. Der auf der abschließenden Impedanz 2 beim Vorbeilaufen des beschädigten Radteiles entstehende SpannungsimpulsA high-frequency generator 1, which is terminated with impedance 2, is connected in a suitable manner to the two rails forming the railway, di · at operating frequency coincides with the level of the average impedance of railway wheelsets. The voltage pulse generated on the final impedance 2 when the damaged part of the wheel is passed
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wird durch, den selektiven Verstärker 3 verstärkt auf den Demodulator 4 geführt, und die durch den Demodulator 4 verursachte Pegelverminderung wird durch den Verstärker kompensiert. Das -^usgangssignal des Verstärkers 5 wird auf ein Hochpaßfilter 6 geführt, das Ausgangs signal des Hochpaßfilters 6 wird durch die Signalwandlereinheit 7 in ein Rechtecksignal umgewandelt, wohei die Breite der auf dem Ausgang dee Signalwandlers erscheinenden Signale proportional zu den geometrischen Abmessungen der Oberflächenbeschädigungen ist·is amplified by the selective amplifier 3 on the Demodulator 4 out, and the level reduction caused by the demodulator 4 is through the amplifier compensated. The - ^ output signal of the amplifier 5 is out to a high-pass filter 6, the output signal of the high-pass filter 6 is through the signal converter unit 7 in converted into a square wave signal, where the width of the signals appearing at the output of the signal converter is proportional to the geometric dimensions of the surface damage is
Das Ausgangssignal der Signalwandlereinheit ? wird durch die Kur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Punkt 0./ dienende erfindungsgem&ße automatische, digitale, elektronische Einrichtung in der Weise aufgearbeitet, daß die Tachometereinheit 9 die Geschwindigkeit der vorüberläufenden Fahrzeugrader mißt, die Achsenzählereinheit hingegen die Achsen abzählt» In Abhängigkeit von dem durch die Tachometereinheit 9 angegebenen Geschwindigkeitswert wird dann das Signal der Signalwandlereinheit 7 durch die Wandlereinheit 11 verändert. Die am Ausgang der Wandlereinheit 11 erscheinende Information wird in die Vergleicheeinheit 12 geführt, und hier dann mit vorhergehend niegewählten Maßkategorien verglichen.The output signal of the signal converter unit? is carried out by the cure of the method according to the invention according to point 0. / automatic, digital, electronic device worked up in such a way that the tachometer unit 9 the speed of the The axle counter unit measures temporary vehicle wheels on the other hand counts the axes »Depending on The signal from the signal converter unit 7 then becomes the speed value specified by the tachometer unit 9 changed by the converter unit 11. The information appearing at the output of the converter unit 11 is converted into the Comparison unit 12 performed, and then compared here with previously unselected measurement categories.
Die auf dem Ausgang der Vergleichaeinheit 12-erecheinende Information wird in die Ordnereinheit 13 geführt, und hier mit der durch die Achsenzahlereinheit 10 angegebenen Aohsenzalil zusammen nach BeschädigungB-maßkategorien geordnet. Von den in der Ordnereinheit 13 geordneten Informationen wird die auf die größte Beschädigung hinweisende samt der zugehörenden Achsenzahl in die Vorspeichereinheit 14 geführt. Nach Vorbeifahren des untersuchten Rades wird die in der Vorspeichereinheit 14 geepeicherte- zum Ausschreiben geeignete Information in der Speichereinheit 15 bis zum -Auslesen aufbewahrt. Das vorstehend beschriebene Programm wird durch die EinrichtungThe one appearing on the output of the comparator unit 12 Information is fed into the folder unit 13, and here with that by the axis counter unit 10 specified Aohsenzalil together according to damage B-dimension categories orderly. Of the information organized in the folder unit 13, the one that is most damaged pointing out together with the associated number of axes in the pre-storage unit 14. After driving past the examined wheel, the information which is stored in the pre-storage unit 14 and which is suitable for writing is stored in the storage unit 15 is kept until it is read out. That program described above is carried out by the establishment
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bei jedem vorbeifahrenden Radsatz wiederholt, wobei die Steuerung des Programms durch die Steuereinheit 8 auf Grund der durch die Hadfiihlereinheit 19 abgegebenen Signale erfolgt. Nach Vorbeifahren des Zuges werden die in der Speichereinheit 15 gespeicherten und sich auf sämtliche beschädigten Räder des Zuges beziehenden Informationen durch die Auslesereinheit 16 der Reihenfolge nach ausge-* lesen und in eine zur Datenübertragung geeignete Form umgewandelt· Die durch die Auslesereinheit 16 abgegebenen Ausgangssignale gelangen über die Datenübertragungseinheit 17 zu der entfernter gelegenen Aufarbeitungsstelle (Verwendungsateile). Die hier angeordnete Datene.npf angereinheit 18 registriert die Signale der Datenübertragungseinheit 17. repeated for each passing wheel set, the control of the program by the control unit 8 on The reason for the signals emitted by the sensor unit 19 he follows. After the train has passed, the stored in the memory unit 15 and all information relating to damaged wheels of the train read out by the read-out unit 16 in the order * read and converted into a form suitable for data transmission The output signals emitted by the readout unit 16 pass via the data transmission unit 17 to the remotely located processing point (usage parts). The data receiver unit arranged here 18 registers the signals from the data transmission unit 17.
Die zur Durchführung des unter Punkt B./ beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens dienende erfindungsgemäße Einrichtung kann in der Weise verwirklicht werden, indem sämtliche Bauteile zwischen dem Hochfrequenzgenerator 1 und der Yorspeichereinheit 14 parallel so oft wiederholt angeordnet werden, wieviel Abfühlstrecken man vorzusehen wünscht. Die Zusammenarbeit dieser parallel geschalteten EinrichtungBteile wird auf Grund der Signale der Radfühlereinheit 19 durch die erweiterte Steuereinheit 8 gesichert.The inventive method used for carrying out the method according to the invention described under point B. / Device can be realized in such a way by placing all components between the high frequency generator 1 and the Yorspeicheinheit 14 repeated so often in parallel be arranged how many sensing distances one wishes to provide. The cooperation of these parallel connected FacilityBteile is based on the signals of the Wheel sensor unit 19 by the extended control unit 8 secured.
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