DE2232195A1 - Pruefverfahren und -vorrichtung fuer schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Prüfverfahren und -vorrichtung
für Schienenfahrzeuge

Die Erfindung besieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen des Fahrverhaltens von Radfahrzeugen auf Gleisen sowie' auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Während der Betriebslebencdauer von rollendem Eisenbahnroaterial wie Lokomotiven und verschiedenartigen Wagen können . bestimmte Teile an den Fahrgestellen einem übermäßigen Verschleiß unterliegen oder auch derart beschädigt werden, daß ihre Reparatur oder ihr Austausch notwendig wird, Ein solcher Zustand wird gewöhnlich bei periodischen Sichtprüftmgen

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in Depots oder auch bei auf Meldungen des Betriebspersonals über Beobachtungen von a normal era Fahrverhalten hin veranlaß ton Inspektionen erkanri':. Um dor Beschädigung weiterer · Teile und/oder dein Entgleisen von Zügen vorzubeugen, ist; eine möglichst frühe Erkennung und Reparatur von Schäden ' wünschenswert.

Dementsprechend bestellt ein wichtiges Ziel der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen des Fahrverhaltens von Fahrzeugen auf Eisenbahngleisen und damit zum Erkennen von Fahrzeugen mit schadhaften Fahrgestell teilen bei in Fahrt befindlichen Fahrzeugen zu schaffen.

Bei einem Verfahren der genannten Art ist erfindungsgenäß vorgesehen, daß man die seitlichen Bewegungen des Kopfs einer Schiene in einer Gleiskurve bein Darüberhinwegrollen jeweils eines Rades des Fahrzeugs mißt, daß ein in Abhängigkeit von den seitlichen Bewegungen des Schienenkopfs veränderliches Signal erzeugt wird, daß man das veränderliche Signal zur Darstellung der seitlichen Bewegungen in Form einer Kurve aufzeichnet und daß man das Fahrverhalten des zu prüfenden Fahrzeugs durch Vergleich der aufgezeichneten Kurve mit einer vorher durch ein Fahrzeug gleicher Art und in einwandfreien Betriebszustand erzeugten Kurve ermittelt.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des genannten Verfahrens ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch einen fest zunächst einer Schiene in einer Gleiskurve angeordneten linearen Eifferentialtransformator mit einem über einen nicht magnetischen Stab starr mit dem Kopf der Schiene in der Gleiskurve verbundenen, axial beweglichen Kern und durch signalübertragonde Verbindungen zwischen den Primär- und- Sekundärwicklungen des Transfoi'natorn und einer Anordnung zum Aufzeichnen von beim Vorüberrollen eines liades erzeugten, aas Fahrverhalten derselben anzeigenden Querbewegungen den Schjenenkopfs.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematisierte Ansicht von Schienen mit einer" · daran angeordneten Vorrichtung gemäß der Erfindung,.

Fig. 2 eine zerlegte Ansicht eines Teils der Vorrichtung,

Fig. 3 eine vergrößerte Stirnansicht eines an einer Schiene und einer Schwelle befestigten Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 3>

Fig. 5 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 6 eine Darstellung in Form von Kurven der Bewegungen der Schienen, wie sie von verschiedenen Fahrzeugen bei verschiedenen Fahrtgeschwindigkeiten auf gelaschten Schienen hervorgerufen werden und

Fig. 7 eine Fig. 6 entsprechende Darstellung der Bewegungen von geschweißten Schienen.

Die Zeichnung zeigt in herkömmlicher Weise auf in Abständen angeordneten Schwellen 4 befestigte Schienen 2 einer Gleisstrecke. Die Schienen 2 weisen normales Profil iait einem Kopf 2H auf. Die erfindungcgemäße Vorrichtung sitzt an einer Halterung 6 mit einem U-förmigen" Haltebügel G, an dessen Basis ein senkrecht stehender Haltestab 10 befestigt ist. Jeweils eine Halterung 6 ist an der Außenseite der beiden Schienen 2 an einer Schwelle 4 befestigt. Zu diesem Zweck .ist der Haitebügel 3 auf die Schwelle 4 aufgesetzt und mittels Cewindebohrungen in seinen Schenkeln durchsetzender >-rubt;r, 12 an der .Schwelle fest geklemmt. Ein von einer i:orsi,er> Bohrung 16 für die Aufnahme des Haltestabes

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durchsetzter Halteklotz 14 ist mittels einer Klemmschraube in geeigneter Höhe am Haltestab 10 befestigbar. Eine im rechten Winkel zur Bohrung 16 gebildete Bohrung 20 im Halteklotz 14 dient der Aufnahme eines herkömmlichen linearen Differentialtransformators 22, welcher darin mittels-einer weiteren Klemmschraube 18 festsetzbar ist. Der Transformator 22 hat einen axial beweglichen Kern 22C aus magnetischem Werkstoff, welcher von einer Primärwicklung 22P und einer Sekundärwicklung 22S umgeben ist. Ein Stab 24 ausnichtmagnetischem Werkstoff ist mit einem Ende am Kern 22C und mit dem anderen Ende am Schienenkopf 2H befestigt, beispielsweise geklebt. Oberhalb des ersten Halteklotzes 14 ist an den beiden.Haltestäben 10 jeweils ein weiterer Halteklotz 14 befestigt. In einem der oberen Halteklötze 14 ist eine Lampe 26 und im anderen eine Fotozelle 28 untergebracht. Ein über Zuleitungen L1, L2 von einer HOV-Wechaelspannungsquelle gespeister Demodulator 30 speist über Zuleitungen 32 die Primärwicklung 22P und ist über Leitungen 34 mit der Sekundärwicklung 22S verbunden. Der Ausgang der Fotozelle 28 ist an eine Verstärker-Relais-Anordnung 36 gelegt. Der Demodulator 30 demoduliert das an der Sekundärwicklung 22S abgenommene Signal und liefert ein Eingangssignal für einen elektrisch angetriebenen Bandaufzeichner 38 und/oder ein Streifenregistriergerät 40. Die Ausgangsspannung der Fotozelle 28 ist über die Verstärker-Relaisanordnung 36 an die Aufzeichnungseinrichtungen 38 und 40 gelegt. Der Transformator 22 ist beispielsweise ein von der Firma Automatic Timing and Controls, Inc., King of Prussia, Pa. USA unter der Bezeichnung At'cotran Differential Transformer Typ 6324 hergestelltes Gerät, der Modulator 30 ein von der gleichen Firma als Typ 6101E vertriebenes Modell, und das Registriergerät 40 ein von der Firma Gould Inc., Cleveland, Ohio, USA unter der Typenbezeichnung Brush 260 hergestelltes Gerät.

Über eine solche in einer wahlweise bestimmten Gleiskurve an einem Schienenkopf angeschlossene Vorrichtung erzeugen in einwandfreiem Zustand befindliche Fahrzeuge eines gegebenen Typs beim Durchfahren der Gieiskurve jeweils Kurven

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gleicher Form, wobei diese Kurven fur alle Geschwindigkeiten

eine ähnliche Form mit geringen geschwindigkeitsabhängigen Änderungen aufweisen. Ferner ergeben sich bei beladenen und unbeladenen Fahrzeugen Unterschiede in der Amplitude der Querbewegungen der Schiene. Durchfährt ein schadhaftes FaKrgestellidieselbe Stelle der Gleisstrecke, so erhält man eine ähnliche, jedoch veränderte Kurve. Beim Durchfahren der

Gleisstrecke ύοώ. verschiedenen Arten von Wagen'und Lokomotiven erhält man eine erste Reihe von Kurven. Durch Vergleich dieser Kurven, die von durch die Gleisstrecke durch-, fahrenden gleichartigen Fahrzeugen erzeugt wurden, lassen schadhafte Fahrzeuge aus fahrenden Zügen ausscheiden. Zur Erzielung der besten Wirkung sollte die Gleisku«rve einen Radius von nicht mehr als 600 m haben. Eine solche Kurve hat in den USA die Bezeichnung 3°-Kurve. Derartige Gleiskurven sind in W.W Hay:"Railroad Engineering", Band 1, S. erörtert.

Die einzelnen Radpaare unterbrechen beim Überfahren der Ileßstelle den von der Lampe 26 ausgehenden Lichtstrahl, so daß die Fotozelle 28 über die Verstärker-Relaisanordnung ein Überfahrsignal an das Magnetbandgerät 38 und/oder an das Mehrkanal-Registriergerät 40 abgiTätrjSIeichzeitig werden die Querbewegungen der Schienenköpfe 2H in Form von Kurven aufgezeichnet. Fig. 6 zeigt die Fahrtsignaturen oder Kurven für fünf Fahrzeugarten A bis E,¹- wie sie mittels einer fest an einer 6°-Kurve einer gelaschten Gleisstrecke angeordneten Vorrichtung der beschriebenen Art aufgezeichnet wurden. Die in der Spalte G eingezeichneten Pfeile bezeichnen die Auswärt sbewegung der Schienen. Die betreffenden Fahrzeuge befanden sich sämtlich in einwandfreiem Zustand. Für jedes Fahrzeug sind zwei Kurven dargestellt, die eine für eine Geschwindigkeit von 32 km/h und die andere für 56 km/h. Die kurvenäußere Schiene ist als obere und die kurveninnere als untere Schiene bezeichnet. Jeder Kurve entsprechen vier Überfahrsignale in Form von Rechteckimpulsen. Die aufgezeichneten Rechteckimpulse geben von links nach rechts das llberfahren "derVorrichtung durch das erste, zweite, dritte und vierte Radpaar an.

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Pig. 7 zeigt eine weitere Reihe von Fahrtsignaturen von vier verschiedenen Fahrzeugen F bis J, welche an einer gleichen Stelle einer 5°-Kurve einer geschweißten Gleisstreclre auf- * gezeichnet wurden. Die obere Eurvenreihe wurde bei Fahrt in südlicher Richtung mit einer Geschwindigkeit von 48 km/h aufgezeichnet. Die untere Kurvenreihe wurde mittels der an; der gleichen Stelle angeordneten Vorrichtung bei Fahrt in, nördlicher Richtung bei den angegebenen Geschwindigkeiten aufgezeichnet. Die Wagen H¹ und H" sind vom gleichen '£yp wie der Wagen H, jedoch mit in unterschiedlichem Maße abgefahrenen Rädern. Man erkennt, daß die Kurven für die V/agen H¹ und H" stark gezackt sind und damit einen schlechten Zustand der Räder anzeigen.

Bei Verwendung der beschriebenen Vorrichtung ist es möglich, die Art eines Fahrzeugs, den Zustand seiner Räder oder Fahrgestelle, die Fahrtrichtung, die Fahrtgeschwindigkeit sowie gegebenenfalls weitere Daten zu ermitteln.

Die demodulierten Ausgangssignale der Transformatoren können gegebenenfalls auch einem Rechner als Eingang zugeführt werden, welcher die elektrische Wellenform der Fahrtsignaturen in mathematische Darstellungen umwandelt. Die zahlenmäßigen Darstellungen von Normal-Fahrtsignaturen verschiedener Lokomotiven und Wagen können in Speicheranordnungen odex· Karteien eines am Ort oder auch entfernt vorhandenen Rechners gespeichert werden, so daß man die gespeicherten Signaturen mit denen der überwachten Lokomotiven und Wagen unter Anwendung eines entsprechenden Rechnerprogramms mit einander vergleichen und so Fahrzeuge mit abnormalem Fahrverhalten erkennen und festhalten kann. In einem solchen System stellt also der Rechner da3 Aufzeichnungsgerät für die mittels der Vorrichtung erzeugten Fahrtsignaturen oder Kurven dar. Die in den Ansprüchen verwendete Bezeichnung Aufzeichnungsgerät od. dergl. erstreckt sich somit auch auf eine solche Anordnung. Ferner erstreckt sich die Erfi^urig auf verschiedene Abwandlungen und Änderungen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels.

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Claims (9)

1. Patentansprüche;

   •Verfahren zum Prüfen des Fahrverhaltens von Radfähreugen auf Gleisen, dadurch gekenn-zeichnet,· daß die seitlichen Bewegungen des Kopfs einer Schiene in einer Gleiskurve beim Da^rüberhinwegrollen jeweils eines Rades des Fahrzeugs gemessen werden, daß ein in Abhängigkeit von den seitlichen Bewegungen des Schienenkopfs veränderliches Signal erzeugt wird, daß das veränderliche Signal zur Darstellung der seitlichen Bewegungen in Form einer Kurve aufzeichnet wird und daßdas Fahrverhalten des zu prüfenden Fahrzeugs durch Vergleich der aufgezeichneten Kurve mit einer vorher durch ein Fahrzeug gleicher Art und in einwandfreiem Zustand erzeugten Kurve ermittelt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Passieren eines Rades ein zweites Signal erzeugt jond in. J>estimmter Beziehung zur Auf zeichnung der durch das betreffende Rad hervorgerufenen seitlichen Bewegungen aufgezeichnet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von seitlichen Bewegungen von axial, aufeinander ausgerichteten Rädern befahrener Schienen einer Gleisstrecke veränderliche Signale getrennt erzeugt und aufgezeichnet werden.
4. 4. Vorrichtung zum Prüfen des Fahrverhaltens von Radfahrzeugen auf Gleisen unter Anwendung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet, durch einen fest zunächst einer Schiene in einer Gleiskurve angeordneten linearen Differentialtransformator mil? einem über einen nicht magnetischen Stab starr mit dem Kopf der Schiene in der IJleiskurve verbundenen, axial beweglichen Kern und durch signalübertragende Verbindungen · zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators und einer Anordnung zum.Aufzeichnen von beim Vorrüberrollen eines Rades erzeugten, das Fahrverhalten desselben

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   anzeigenden Querbewegungen des Schiene: opfs.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch, gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung^einrichtungen einen Demodulator, elektrische Speiseleitungen zwischen dem Demodulator und der Primärwicklung, elektrische Leitungen zwischen dem Demodulator und der Sekundärwicklung und eine am Ausgang des Demodulators angeschlossene Aufzeichnungoeinrichtung enthalten.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5» gekennzeichnet durch ein Paar Differentialtransformatoren, deren "bewegliche Kerne ,jeweils starr mit einem entsprechenden Schienenkopf eines Paares von einem Paar axial zueinander ausgerichteter Räder befahrener, eine Gleiskurve bildender Schienen verbunden sir,d_f und durch signalübertragende Verbindungen dex" beiden Transformatoren zum getrennten Aufzeichnen ""von ""Querbewegungen der beiden Schienenköpfe.
7. 7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche

   4 bis 6, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle und eine damit zusammenviirkonde, ihr in Bezug auf den Schienenkopf an einer Stelle, an der ein davon aßgehender Lichtstrahl von einem die Verbindungsstelle zwischen dem beweglichen Xern und dom Schienenkopf überfahrenden Ited unterbrochen ist, angeordnete Fotozelle und durch eine Anordnung zum Aufzeichnen des HsddurchlaufB.
8. 8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche

   4 bis 7» dadurch gekennzei chn et, daß jeweils eine Halterung für einen Transformator einen U~f ö'x-mi gen Haltobügel mit eimern aufwärts hervorstehenden Haltestab, Einrichtungen zum Befestigen der jeweiligen Haltebügel an einer gemeinsamen. Schienenschvielle .jawidls an der Außenseite einer Schiene und einen in der Hohe des ßchienenkopfs am Ealtestab befestigbaren Haiteklotz, auiVeist, in welch letzterem der Tr ana forma tor- befestigt ist.

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   - ♦
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Haltestab in einer oberhalb deo Schienenkopfs verlaufenden Durchgangsebene für ein Fahrzeugrad ein Halteklotz angebracht ist, in welchem die Lichtquelle bzw. die Fotozelle eingesetzt ist.

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