Licentia Patent-Verwaltung?-GmbH Prankfurt am Main, Theodor-Stern-Kai 1

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Anordnung zur Erfassung, Übertragung und überwachung von Meßwerten

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung, übertragung und Überwachung von MePwerten, welche das Betriebsverhalten von Eisenbahnwagen charakterisieren.

Viele der im Einsatz befindlichen Eisenbahnwagen, insbesondere Güterwagen, haben keine elektrische Energieversorgung. Soll jedoch die Betriebssicherheit der Eisenbahnwagen elektrisch kontinuierlich überwacht und eine drahtlose automatische Wagenadressierung durchgeführt werden, so wird hierfür elektrische Energie benötigt. Dieses Problem wäre durch die allgemeine Einführung einer automatischen Kupplung mit eingebauten elektrischen Kontakten an allen Wagen und elektrischen Leitungen durch die Wagen gelöst. In absehbarer Zeit kann jedoch nicht mit deren Einbau gerechnet werden. Es besteht aber schon heute der Wunsch nach wagenspezifischen Meßaufgaben und Datenübertragungssystemen im Interesse einer erhöhten Betriebssicherheit sowie einer erhöhung der Wagenumlauffrequenz.

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BAD ORJGINAt

Es ist schon ein Verfahren zur zentralen Erfassung und Anzeige zur Erkennung von Laufflächenschäden und Heißläufern an Eisenbahnrädern bzw. Achslagern in einem Eisenba.mzug bekannt, bei dem von an den Achslagern der Ei Renbahnräder angeordneten Meßfühlern Laufflächenschäden und Hei 3-läufer registriert, die Meßergebnisse in elektrische Signale umgewandelt, von einer elektronischen Schaltung ausgei'iltert und zu einer für Jeden Wag^'i gesonderten Anzeigeeinrichtung übertragen werden, in der sie von einer elektronischen Schaltung zu je einem Fehlersignal für Laufflächenschäden bzw. Heißläufer zusammengefaßt und f-enpeichert werden, und bei der von einer zentralen Schaltungsanordnung auf der Lokomotive periodisch Impulse in eine Leitung gegeben werden, weiche die Vagen des Zuges mit der Lokomotive verbindet, wobei diese Impulse von Verzögerungsleitungen, die am Eingang jeder elektronischen Schaltung jedes Wagens angeordnet sind, synchron zur Taktfolge eines Impulsgenerators in der zentralen Schaltungsanordnung verzögert zu den folgenden Wagen weitergegeben werden, wo jeweils die Anzeige und Speichereinrichtung während der Aussteuerung einer Zeitverzögerungsstufe abgefragt wird, und bei der die Fehlermeldungen über eine zweite Leitung und über eine Adressierungematrix cov/ie über eine weitere Zeitverzögerungsschaltung an die zentrale Anzeigeeinrichtung auf der Lokomotive geleitet werden (LT-OS d 106 371.8). Voraussetzung für dieses Verfahren ist jedoch eine drahtgebundene Übertragung der Meßwerte. Die Aufgabe besteht daher darin, eine Anordnung zur Erfassung, Übertragung und überwachung von Meßwerten zu εchaffen, welche das Eetriebsverhalt 1:2 von Eisenbahnwagen charakterisieren und bei der jede Wagen ein elektrisches Versorgungs- sowie Betriebswertübervrachungs- und drahtloses L'atenübertragungssystem erhält. Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß Meßgeräte zur Erkennung von Heißläufern, Flachstellen, entgleisten Achsen usw. in jedem Eisenbahnwagen eines Zuges mit einer elektronischen Aus- *erteschaltung verbunden sind, in welcher die Meßwerte auf aas überschreiten von eingespeicherten Grenzwerten geprüft ,/erden, und daß mit der elektronischen Auswerteschaltung e~!n UHF-Sender/Empfänger verbunden ist, über den beim Auftreten einer Grenzwertüberschreitung drahtlos eine frequenz-

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kodierte Meldung zu einer Zentralstelle mit optischen und akustischen Anzeigen auf de^ Lokomotive des Zuges übertragen wird, und daß mit jeder elektronischen Auswerteschaltung eine mechanische Anzeige verbunden ist, die im StörungFfall der, betroffenen Eisenbahnwagen markiert.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen an einen Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In Fig. 1 ist die gesamte Übertragungsstrecke dargestellt. An einem Achslager 1 eines Eisenbahnwagens mit seinem Radlaufkranz 2 befinden sich verschiedene Meßgeräte. In der Fig. 1 sind einige davon dargestellt. Sie sind in einem Achslagermeßgerät 3 zusammengefaßt. In dem Ausführungsbeispiel ist z.B. darin ein Temperaturfühler -4-, ein Thermokontakt 5i eine Farbkennzeichnung 6 des Achslagers und ein Beschleunigungsmesser 7 enthalten. Der Temperaturfühler >\ erfaßt unzulässige Übertemperaturen des Achslagers, der Thermokontakt 5 schließt bei Brandgefahr, während der Beschleunigungsmesser 7 zur Feststellung von Flachstellen am Radkranz 2 dient. Die Farbkennzeichnung 6 soll die schnelle Erkennung des heißgelaufenen Lagers ermöglichen. Das Achslagermeßgerät 3 ist elektrisch verbunden mit einer zentralen Grenzwertüberwachung 8 für Achslagerübertemperatur, Radbeschleunigung und Wagenbeschleunigung, welche mit einem UHF-Sender/Empfänger und einem Gerät für die spannungsgeregelte Stromversorgung 9 verbunden ist. Die erforderliche Energie für die gesamte Elektronik wird während der Traktion von einem oder mehreren Wechselstromgeneratoren 10 geliefert. An die zentrale Grenzwertüberwachung 8 am Wagengerüst sind außerdem noch beidseitig mechanische Markierungsklappen angeschlossen, welche bei Übertemperatur eines Achslagers den betroffenen Wagen kennzeichnet, um ihn bei Stillstand des Zuges schnell herausfinden zu können.

Es können außerdem weitere Meßgeräte vorgesehen werden. In dem Ausführungsbeispiel ist z.B. noch ein Beschleunigungsmesser 16 in der zentralen Grenzwertüberwachung 8 vorgesehen, welcher die beim Entgleisen einer Achse auftretenden starken Erschütterungen erkennt.

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Über Antennen 12 ist jeder Eisenbahnwagen mit einem UHF-Empfänger 13 auf der Lokomotive verbunden. Yon diesem gelangen Signale an eine Warn- bzw. Alarmanlage 14-.

Es ist möglich eine direkte Übertragung von jedem Eisenbahnwagen zu der Lokomotive vorzusehen, doch wird dafür eine verhältnismäßig grope Sendeenergie benötigt. Man kann C3chalb eine andere Ubertragungsart wählen, bei der über Dipole eine Meldung von Wagen zu Wagen bis zum Empfänger auf dor Lokomotive übertragen wird. Es müssen dann an den Eisenbahnwagen Dipole 15 an den Wagenenden angebracht sein und Leitungen, welche die Übertragung innerhalb des Eisenbahnwagens zxvn Empfänger jedes Wagens und vom Sender jedes Wagens zum nächsten sicherstellen. Die Sendeenergien sind bei diesem Verfahren außerordentlich gering.

Die von der strichpunktierten Linie 17 umschlossenen Teile werden im folgenden näher erläutert.

In Fig. 2 ist die Anordnung in Einzelheiten dargestellt. Im Achslagermeßgerät 3 befindet sich der Temperaturfühler zum Erkennen einer Übertemperatur "Warnung" bei 80 K und einer Übertemperatur "Alarm" bei 120 K. Der Fühler besteht aus einem Metallwiderstand mit linearem Temperaturkoeffizienten im Einsatztemperaturbereich -50 K bis 250 K, der von einem konstanten Strom aus einer der Konstantstromquellen 19 durchflossen wird. Der Thermokontakt 5 schließt bei einer Katastrophentemperatur von 250 K und bewirkt direkt, unter Umgehung aller übrigen Keßkreise, die Tastung eines UHF-Senders

Die von Flachstellen in den Radlaufflächen ausgelösten Stöße auf das Lager werden von dem piezoelektrischen Beschleunigungsmesser 7 erkannt und einer winkelselektiven Flachstellenerkennungsschaltung 18 zugeleitet. Zu diesem Zweck liefert der Wechselstromgenerator 10 eine digitale inkrementale Winkelinformation in den Wechselspannungsnullstellen. Die Stromversorgung 9 speist die gesamte Elektronik mit den erforderlichen konstanten Betriebsspannungen.

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Eine UtertenperaturineEsung der Achslager erfordert das Erkennen der Umgebungstemperatur. Im vorliegenden Fall nüssen zwei uberteciperaturen 30 ι*, und ^Λ?.Ο K erkanrt werden. Zu dienom Zweck befinden sich zwei Umfrebunr"."-temperaturiri^s t.ellen ,Ό In der senfernlon ürem^vorf ;-■:·- wachunf,· ti. Lie Temperp tür fühler entsprechen in ihi\-.r Wirkungsweise denen an den Achslagern. Mit Stel!widerständen 21 und ??. wird über eine Konstantstromroeisung aus den Konstantstromquellen 19 ein konstantes Anhoben der Spanriungsvergleichspegel bewirkt, die den beiden Grenzwert "berteinperatur en entsprechen. Die Umgebungstemptraturvergleichspegel werden durch Impedanzwandler 23 lastunabhängig;. Bis zu 12 MeBstellen 4- können über Spannungrdiskriminatoren 24 mit den Umgebung.? t emp er aturpegc-Ir: verglichen werden. Bei einer unzulässigen Übertemperati?¹" gelangt ein digitales Fehlersignal über alle Herstellen zusammenfassende ODER-Verknüpfungen 25 zu ODER-Ve:.-Vs.Upfungen 26, die die verschiedenen !Fehlerarten so verknüpfen, daß diese NF-Frequenzmodulationsstufen 27 des UHF-Senders frequenzkodiert ansteuern. Des frequenzkodierte frequenziaodulierte UHF-Signal wird über die Antenne 12 oder die Dipole 15 abgestrahlt. Auf der Lok erfolgt in einem Empfänger 13 eine Deroοdulation und frequenzkodierte fehlerspezifische Anzeige.

Der UHF-Sender 28 wird erst bei Auftreten eines Fehlers über die ODER-Verknüpfung 29 und den elektronischen Schalter 30 eingeschaltet. Ein zweiter elektronischer Schalter 31 schaltet pulshaft die beiden Fallklappen 11 zur Kennzeichnung des fehlerhaften Wagens im Zugverband.

Wie die auftretenden Übertemperaturen, so wirken auch erkannte Flachstellen über die ODER-Verknüpfung 32, eine Grenzwerttemperaturüberschreitung 250 K über die ODER-Verknüpfung 33 und Radentgleisung; über den Indikator 16 auf die ODER-Verknüpfungen 26.

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Bei einer Übertemperatur von 80 K an einem beliebigen Lager wird der UHF-Sender mit der NF-Frequenz f,- moduliert, bei der Übortemperatur 1?O K mit der Frequenz f_?i bei - ner Entgleisung wird mit beiden Frequenzen moduliert-Eine Srenzwertteiriperaturiiberschreittmg 250 K wird gleichfalls durch Modulation mit der Frequenz f^ gemeldet. Eine Flachstelle bewirkt die Modulation mit einer frequenz f,.

Weitere Betriebsgrenzwertüberschreitungen können durch Kombinati.on dieser drei Frequenzen gekennzeichnet werden.

Mit Hilfe dieser Anordnung ist eine kontinuierliche überwachung aller Achslager und Räder eines Zuges während ier Traktion von der Lok aus möglich. Außerdem kann auch von ier Lok aus sofort erkannt werden, wenn Wagen entgleist sind. Es können auch jederzeit die Meßaufgaben erweitert werden z.B. auf die Leckanzeige bei Tankwagen, auf Kühlwagenübertemperatur usw. Die wagenautarke elektriscne Energieversorgung kann auch für eine drahtlose Heldvng wagenspezifischer Daten eingesetzt werden.

6 Seiten Beschreibung

3 Patentansprüche

2 Blatt Zeichnungen mit 2 Fig.

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