DE3020331A1 - Vorrichtung zum erkennen unzulaessig erwaermter bauteile an fahrenden eisenbahnwagen - Google Patents
Vorrichtung zum erkennen unzulaessig erwaermter bauteile an fahrenden eisenbahnwagenInfo
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- B61K9/04—Detectors for indicating the overheating of axle bearings and the like, e.g. associated with the brake system for applying the brakes in case of a fault
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Description
PATENT-INGENiEUR MANFRED RiECKE
27.5*1980 6333 Braunfels
82^0 / r± Neuköllner Slraßo
Telefon (0644?) 4352
INDUSTRIE AUTOMATION GMBH & CO. 69 Heidelberg 1
Vorrichtung zum Erkennen unzulässig erwärmter
Bauteile an fahrenden Eisenbahnwagen
130OS1/IOIQ28
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen unzulässig erwärmter Bauteile an fahrenden Eisenbahnwagen,
insbesondere zum Erkennen heißgelaufener Lager und/oder Radkränzen bzw. Bremsen.
Es ist bekannt, nahe den Gleisen einer Eisenbahnstrecke infrarotempfindliche Detektoren anzuordnen, und mittels
einer geeigneten Optik einen Teil der von den Lagern vorbeilaufender Eisenbahnwagen ausgehenden Wärmestrahlung
^Infrarotstrahlung) auf den Detektor zu projizieren.
^O Die Detektoren liefern dabei ein der Lagerwärme proportionales
elektrisches Signal, an dessen Intensität sich erkennen läßt, wenn eines der vorbeilaufenden Lager
sich unzulässig erwärmt hat, d.h. heißgelaufen ist. Zu diesem Zweck sind dem Detektor elektrische Verstärker
und elektronische Schaltmittel nachgeschaltet, die eine Reihe von Schwellwertschaltern enthalten. Die Schwell- ....
wertschalter sprechen auf bestimmte Signalstärken an und melden so heißgelaufene Lager.
Außerdem sind am Gleis noch Gleisschaltmittel vorhanden, die von den vorbeifahrenden Rädern geschaltet werden
und die gesarate Erkennungsschaltung nur dann aktivieren, wenn ein Rad vorbeifährt.
Ferner ist es bekannt, derartige Erkennungs-Vorrichtungen in gleicher Weise zum Erkennen heißgelaufener Bremsen bzw·
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Radkränze zu verwenden. Es ist jedoch ein Nachteil der bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art, daß für
das Erkennen von heißgelaufenen Lagern und von heißgelaufenen
Bremsen bzw. Radkränzen zwei getrennte Vorrichtungen vorgesehen sind, die auch räumlich an der Gleisstrecke
an völlig getrennten Plätzen stehen. Der Nachteil besteht darin, daß dabei weitestgehend die Detektoren
und die nachgeschaltete Elektronik doppelt benötigt werden, und vor allem auch darin, daß die Messung von
Lager einerseits und Bremse bzw. Radkranz andererseits niemals am gleichen Rad erfolgt, sondern wegen der
getrennten räumlichen Anordnung immer an getrennten Rädern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung der angegebenen
Art zu schaffen, die sowohl eine unzulässige Temperaturerhöhung des Achslagers als auch eine Temperaturerhöhung
der Bremsklötze bzw. des Radkranzes erkennt, und zwar am gleichen Rad, und bei der der
Aufwand an elektronischen Bauelementen wesentlich vermindert ist.
Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß die Auswerteelektronik sowohl Schwellwertschalter zur Erkennung einer erhöhten Lagertemperatur als auch
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zur Erkennung einer erhöhten Radkranz- bzw. Bremsklotztemperatur
enthält, und daß der Detektor für die Lagertemperatur xmd der Detektor für die Radkranztemperatur
in einem gemeinsamen Gehäuse baulich vereinigt sind.
Der allgemeine Lösungsgedanke besteht demnach darin, die' Detektoren für die Lagerteniperatur und für die
Bremsklotz- bzw. Radkranztemperatur räumlich derart zu vereinigen, daß beide stets das gleiche Rad anmessen,
und die erforderliche Auswerteelektronik zweimal zu verwenden, wobei in diese Elektronik getrennte Schwellwertschalter-
für die Lagertemperatur und für die Bremsklotz- bzw. Radkranztemperatur eingebaut sind.
Letzteres ist deshalb möglich, v/eil diese beiden Temperaturen stark unterschiedlich sind. Die Lagertemperatur
IJJ ist z.B. bereits dann unzulässig erhöht, wenn ihre
Differenz zur Umgebungstemperatur etwa 100 beträgt, während dies bei der Bremsklotz- bzw. Radkranztemperatur
erst bei einer Differenz von etwa 250 der Fall ist. Die genannten Gradzahlen stellen aber keine exakten
Werte dar sondern sind nur genannt, um die Größenordnung der Temperaturunterschiede aufzuzeigen.
Es sei auch noch darauf hingewiesen, daß bei der Messung der Bremsklotz- bzw. Radkranzteniperatur die letztgenannte
Radkranztemperntur die eigentlich interessante Temperatur ist.
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Eine solche erhöhte Radkranztetnperatur kann einmal daher
rühren, daß die Bremsklötze auf dem Rad schleifen, sie kann aber auch daher rühren, daß bei durch die Bremsklotze
blockiertem Rad das letztere auf der Schiene schleift. Die dabei auftretende Erwärmung ist die weitaus
stärkere, die schon nach wenigen Kilometern zum Löaen des aufgeschrumpften Radkranzes und damit zum Entgleisen
des Zuges führen kann.
Der oben genannte allgemeine Lösungsgedniike kann in zwei
unterschiedlichen konkreten Lösungen verwirklicht werden. Diese Lösungen unterscheiden sich danach, wie die Achse
des Meßstrahls relativ zur Ebene des vorbeilaufenden Rades verläuft, nämlich entweder schräg oder parallel.
Mit anderen Worten heißt dies, ob der Detektor senkrecht unter dem über ihm vorbeilaufenden Lager angeordnet ist
(paralleler Meßachsenverlauf), oder ob der Detektor soweit seitlich neben der Schiene angeordnet ist, daß die
Meßachse schräg zum Rad verläuft.
Im letzteren Falle ist die Meßachse auf die Radmitte ausgerichtet, und wenn ein Rad vorbeiläuft, so laufen immer
zeitlich nacheinander zunächst ein Bremsklotz, dann das Achslager und dann der zweite Bremsklotz durch die Meßachse.
Es ist daher möglich zur Messung sowohl der Bremsklotz- als auch der Lagertemperatür stets den gleichen
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Detektor zu vei-wenden. Dieser Detektor mit seiner nachgeschalteten
Elektronik muß jedoch zeitlich nacheinander zweimal aktiviert werden; zunächst für den vorderen
Bremsklotz und danach für das Achslager. (Der zweite Bremsklotz bx*aucht nicht angemessen zu werden, weil
seine Temperatur im wesentlichen immer gleich derjenigen des ersten Bremsklotzes sein wird.) Für diese zweimalige
Aktivierung sind getrennte Gleisschaltmittel, z.B. Magnetschalter, erforderlich, die versetzt zueinander am Gleis
angeordnet sind und vom vorbeilaufenden Rad nacheinander
geschaltet werden.
Im ersteren Falle ist die Meßachse senkrecht nach oben gerichtet und erfaßt nur das über dem Detektor hinweglaufende
Lager. Von den Bremsklötzen und dem Radkranz "sieht" dieser Detektor nichts. Es ist daher für die
Messung der Radkranztemperatur ein gesonderter Detektor erforderlich, der mit dem Achs-Detektor im bzw. am
gleichen Gehäuse untergebracht sein kann, dessen Meßachse jedoch speziell auf den Radkranz gerichtet ist,
und zwar auf diejenige Stelle, die senkrecht unterhalb des Achslagers auf dem Gleis aufliegt»
Die Messung dar Lagertemperatur und der Rsdkranztemperatur
erfolgt daher bei dieser konkreten Lösung zeitlich im
BAD
gleichen Moment. Daher' können bei dieser Lösung die
gleichen Gleisschaltmittel verwendet werden, die zum gleichen Zeitpunkt beide Detektoren aktivieren.
Während somit bei der erstbeschriebenen Lösung der gleiche Detektor, aber verschiedene Gleisschaltmittel
benutzt werden, werden bei der letztbeschriebenen Lösung die gleichen Gleisschaltmittel aber unterschiedliche
Detektoren verwendet.
In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematise!! eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
mit Abtastung der Achslager senkrecht von unten,
mit zwei Detektoren und einem Gleisschalter,
Fig. 2 schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mit schräger Abtastung der Achslager, mit einem
Detektor und zwei Gleisschaltern, und
Fig. 3 die Vorrichtung der Fig.2 in einer Ansicht
in Pfeilrichtung A der Fig.2.
In Fig.1 ist mit 1 das Rad eines Eisenbahnwagens bezeichnet,
das auf einer Schiene 2 läuft. Das Rad. sitzt auf einer Achse 3» die in einem Lager k gelagert ist, das von
einem Rahmen 5 getragen wird.
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Sextlich der Schiene 2 sitzt eine Vorrichtung zum Erkennen
von unzulässigen Erwärmungen des Lagers h und des Radkranzes
des Rados 1. Diese Vorrichtung besteht aus infrarotempfindlichen Detektoren 6 und 7; und zwar ist
für die Detektierung des Lagers 4 der Detektor 6 vorgesehen und diir die Detektierung des Radkranzes 1 der
Detektor 7* Beide Detektoren sind jedoch in einem gemeinsamen Gehäuse 8 untergebracht. Die Detektierung des
Lagers lt erfolgt senkrecht von unten. Zu diesem Zweck
ist in der Meßachse 6a außer dön üblichen optischen Bauelementen "9 ein Umlenkspiegel 10 angeordnet, der die
Meßachse bzw. die einfallenden IR-Strahlen um etwa 90
umlenkt. Der Detektor 7 mißt demgegenüber in waagerechter Richtung direkt auf den Radkranz.
£5 Den beiden Detektoren 6 und 7 sind elektronische Bauelemente
nachgeordnet, die für beide Schaltkreise gemeinsam benutzt werden. Sie sind in dem schematisch dargestellten
Gehäuse 11 untergebracht. In ihnen sind jedoch die Schwellwertschalter für die Lagertemperatur SSL und für die
Radtetnperatur SSR getrennt vorhanden. Die übrigen elektronischen Bauelemente bestehen Ιτλ bekannter Weise z.B.
aus Verstärkern, Mitteln zur Analogsignalverarbeitung, Achszähler usw., die nicht gesondert dargestellt sind.
Es sind allerdings auch getrennte Meldungsspeicher mit
onj Anzeigemitteln 12, 13 vorhanden.
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Die Messung dor Lagertemperatur und der Radtemperatur
erfolgt zeitlich im gleichen Moment, und zwar in dem Augenblick, in dem die Achse senkrecht über der Vorrichtung
steht, wobei dann am Rad diejenige Zone gemessen wird, die sich gerade in Auflage auf der
Schiene befindet. Zur Aktivierung der beiden Detektoren-Schaltkreise ist daher nur ein Gleisschalter l4 erforderlich,
der beide Schaltkreise einschaltet, wenn sich das Rad in der beschriebenen Position befindet.
Allerdings kann der Schalter auch an anderer als der gezeigten Stelle angeordnet sein, z.B. auf derselben
Seite wie die Meßvorrichtung. Außerdem kann er am gegenüberliegenden Gleis sitzen und von dem gegenüberliegenden
Rad geschaltet werden, oder auch um einen Achsabstand versetzt.
Die Figuren 2 und 5 zeigen eine Vorrichtung mit schräger Abtastung. Die Meßachse 15 ist hierbei zur Radebene
geneigt. Es ist leicht verständlich, daß bei einer solchen Anordnung der Meßachse bei einem Raddurchlauf zunächst
der Radkranz durch die Meßachse läuft, dann das Lager
und danach wiederum der Radkranz. Die Messung der Temperaturen von Lager und Rad erfolgt daher nicht im gleichen
Augenblick, wie im Beispiel der Fig.l, sondern zeitlich nacheinander. Für diese zeitlich nacheinander liegenden
Messungen ist lediglich ein Detektor l6 erforderlich,
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dem über eine entsprechende Optik 17 die IR-Strahlen
zugeleitet werden. Allerdings muß dieser Detektor mit seinen nachgeschalteten elektronischen Schaltkreisen
zweimal aktiviert werden, und zwar i«n Abstand des halben Raddurchmessers. Im Gegensatz zum Alisführungsbeispiel
der Fig. 1 sind zwei getrennte Gleisschalter l8 und 19 erforderlich. In Fig.3 sind dieselben aus zeichnerischen
Gründen als am gegenüberliegenden Gieis liegend dargestellt.
Sie werden von dem mit dem Bad 1 auf einer gemeinsamen Achse sitzenden Rad la geschaltet, und
schalten ihrerseits die elektronischen Bauelemente in dem Schrank 20.
Da die Raddurchraesser der Eisenbahnwagen unterschiedlich
sind, müssen die Gleieschalter l8 und 19 entsprechend breit sein, um zu gewährleisten, daß !bei allen praktisch
vorkommenden Raddurchmessern der Schaltkreis 3eweils im richtigen Moment aktiv ist.
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Claims (3)
- A η s ρ r ii c h eVorrichtung zum Erkennen unzulässig erwärmter Bauteile am Fahrgestell eines fahrenden Eisenbahnwagens, die einen am Eisenbahngleis stationär eingebauten Detektor für Infrarotstrahlung* mit nachgeschalteter Auswerteelektronik sowie am Gleis angeordnete Gleisschaltmittel zur Aktivierung des Detektors und seiner Schaltung im Moment des Vorboilc>ufens eines Rades umfaßt, wobei die Schaltung Schwellwertschalter enthält, die das vom Detektor kommende Signal nur dann an einen Meldespeicher1 weiterleiten, wenn das Signal einer unzulässig erhöhten Temperatur analog ist, dadurch prokennzeichnet, daß die Auswerteelektronik sowohl Schwellwertschalter zur Erkennung einer erhöhten Lagertemperatur (SSL) als auch zur Erkennung einer erhöhten Radkranz- bzw. Bremsklotz-" temperatur (SSR) enthält, und daß der Detektor für die Lagertemperatur (6) und der Detektor für die Radkranztemperatur (7) in einem gemeinsamen Gehäuse baulich vereinigt sind.13G05W0C28ORIGINAL INSPECTED
- 2.) Vorrichtung; nach Anspruch Ί, bei der die Meßachse des Detektors schräg zur Ebene des vorbeilaufenden Rades vex'läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Detektiei'ung der Lag er temp er a tür und der Radkranz- bzw. Bremsklotztemperatur nur einen Detektor (l6). aber xmterschiedliche Gleisschaltmittel (l8;l9) besitzt.
- 3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Detektor unterhalb des Lagers des vorbeilaufenden Rades angeordnet ist und die Meßachse des Detektors etwa senkrecht nach oben, parallel zur Ebene des vorbeilaufendes Radea verlauft, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Detektierung der Lagertemperatur und der Radlcranztemperatur awei getrennte Detektoren (6;7) mit zugehöriger Optik besitzt, die baulich in einem gemeinsamen Gehäuse (8) vereinigt sind, und daß für die getrennten Detektoren (6;7) nur ein Gleisschaltmittel (l4) vorgesehen ist.
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