DE3919954A1

DE3919954A1 - Vorrichtung zum uebertragen von daten auf ferromagnetische raeder von schienenfahrzeugen und zum auslesen der in den raedern gespeicherten daten

Info

Publication number: DE3919954A1
Application number: DE19893919954
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Rer Nat Voigt; Armin Dr Rer Nat Rukwied
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bombardier Transportation GmbH
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1989-06-19
Publication date: 1990-12-20
Anticipated expiration: 2009-06-20
Also published as: DE3919954C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten auf ferromagnetische Räder von Schienenfahrzeugen und zum Auslesen der in den Rädern gespeicherten Daten mittels magnetischer Felder.

Die ferromagnetischen Eigenschaften der Räder von Schienenfahrzeugen werden zur Speicherung von Informationen ausgenutzt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Art der Speicherung ist darin zu sehen, daß die Schienenfahrzeuge keine zusätzlichen Vorrichtungen für die Speicherung der Informationen benötigen. Zur Übertragung der Informationen auf die Räder werden Elektromagnete benutzt. Mit Hilfe eines Magnetisierungsjochs werden remanent-magnetische Markierungen im Radreifen erzeugt. Jedes remanente Polpaar entspricht einem Bit für die digitale Codierung. Das Magnetisierungsjoch kann so ausgebildet sein, daß sich der magnetische Fluß über die Schiene schließt.

Es ist möglich, Markierungen auf die Räder mit starken Magnetfeldern zu übertragen. Die Räder müssen zuvor entmagnetisiert worden sein. Bei dieser Methode benötigen die einzelnen Markierungen große Abmessungen auf der Radoberfläche. Hierdurch wird die Anzahl der je Rad aufzeichenbaren Informationen begrenzt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Räder mit einem weniger starken Magnetfeld zu magnetisieren. Die hiermit erzeugten magnetischen Markierungen haben eine geringere Tiefe und geringere Abmessungen. Eine vorherige magnetische Behandlung der Räder zum Beispiel durch Entmagnetisierung kann hierbei unter Umständen entfallen. Bei der Erzeugung von magnetischen Aufzeichnungen mit geringerer Tiefe ergibt sich das Problem, daß die Magnetisierung aufgrund mechanischer Beanspruchungen und Verformungen während der Drehung des jeweiligen Rads abnimmt. Die Beanspruchungen und Verformungen werden durch im Laufe der Zeit wechselnde Belastungen bei beladenem und entladenem Schienenfahrzeug und durch Schienenstöße verursacht.

Ungünstig bei den oben beschriebenen Methoden ist weiterhin, daß Magnetisieren und Lesen nur über einen relativ großen Luftspalt stattfinden kann, da die Räder einen "Sinuslauf" von zum Beispiel 70 mm aufweisen können. Im Bereich der Magnetisierungs- und Leseeinrichtung ist zur Reduzierung dieses hohen Luftspalts eine Zwangsführung der Räder notwendig, wodurch sich ein hoher Aufwand ergibt. Darüber hinaus kann bei Elektrotraktion der Fahrstrom, der durch die Schiene fließt, den remanenten Magnetfluß der Markierungen beeinträchtigen und zur vollständigen Entmagnetisierung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Übertragen von Daten auf ferromagnetische Räder von Schienenfahrzeugen und zum Auslesen der in den Rädern gespeicherten Daten zu entwickeln, mit der der Aufwand für das Schreiben und Lesen der Information reduziert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Magnetisier- und Ausleseeinrichtung auf den Bereich einer neutralen Faser des Radreifens einwirkt, die frei von nennenswerten Zug- und Druckspannungen ist. Im Bereich dieser neutralen Faser aufgebrachten Informationen bleiben bei Beanspruchung der Räder länger erhalten. Es ist deshalb möglich, die Räder schwächer zu magnetisieren, das heißt die erforderlichen Luftspalte könne größer sein. Dies bedeutet eine wesentliche Verminderung des Aufwands. Eine zweite Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß in der ferromagnetischen Schiene periodisch angeordnete Wicklungen mit zwischenliegenden Polen angeordnet sind, wobei die Wicklungen zur Schienenoberseite hin mit unmagnetischen Stahlelementen abgedeckt sind. Bei dieser Vorrichtung ergibt sich der geringstmögliche Luftspalt, da die Magnetpole die Räder berühren. Es reichen daher relativ niedrige Feldstärken für große Magnetisierungen aus. Außerdem entfallen Einrichtungen zur Zwangsführung der Räder.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schreib- und Lesevorrichtung für Räder von Schienenfahrzeugen mit einem Teil eines Rades im Querschnitt,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Schreib- und Lesevorrichtung für Räder von Schienenfahrzeugen mit einem Teil eines Rads im Querschnitt,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer Schreib-, Lesevorrichtung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 4 ein Rad eines Schienenfahrzeugs schematisch in Seitenansicht mit einer Schreib-, Lesevorrichtung.

Eine Schreib-, Lesevorrichtung 1 für Räder von Schienenfahrzeugen weist ein Magnetjoch 2 mit einer Spule 3 auf. Das Magnetjoch 2 steht mit Polflächen 4, 5 einem Radreifen 6 eines Rads 7 eines Schienenfahrzeugs im Abstand eines Luftspalts 8 gegenüber. Das Rad 7 rollt auf einer Schiene 8. Bei der in Fig. 2 dargestellten Schreib-, Lesevorrichtung 9 ist ein Magnetjoch 10 mit einer Spule 11 vorgesehen. Eine Polfläche 12 des Magnetjochs 10 steht dem Radreifen 6 im Abstand eines Luftspalts gegenüber. Die zweite Polfläche, die nicht näher bezeichnet ist, liegt an der Schiene 8 an, so daß ein magnetischer Rückschluß über die Schiene erfolgt. Bei den vorstehend beschriebenen Einrichtungen wird elektromagnetisch ein Magnetfeld erzeugt, das den Radreifen magnetisiert. Nach dem Wegfall des Magnetfelds verbleibt ein Radreifen 6 eine remanente Magnetisierung, die beim Vorbeilaufen an einen Sensor, bei dem es sich wiederum um ein Joch mit einer Spule handelt, eine Spannung induziert wird. Die oben beschriebenen Vorrichtungen haben noch folgende Nachteile:

- Magnetisieren und Lesen findet über einen relativ großen Luftspalt statt; "Sinuslauf" des Rades beträgt etwa 70 mm und erfordert im Bereich der Magnetisierungs- und Lese-Einrichtung Zwangsführung der Räder (Richtwert für Luftspalt: max. 25 mm).
- Bei Elektrotraktion kann der Fahrstrom I, der durch die Schiene fließt, den remanenten Magnetfluß der Markierungen beeinträchtigen oder zur voll ständigen Entmagnetisierung führen (schematisch in Fig. 3).

Um diese Nachteile zu beseitigen, wird die Lese- und Schreibeinrichtung auf die neutrale Faser im Radreifen 6 ausgerichtet. Die neutrale Faser ist in Fig. 4 mit 13 bezeichnet und durch eine stark ausgezogene Linie dargestellt. Bei Belastung des Rads 7 treten im Radreifen 6 Zonen 14 mit Druckspannungen und Zonen 15 mit Zugspannungen auf. Die Zonen 14, 15 sind in Fig. 4 unterschiedlich schraffiert. Zwischen den Zonen 14, 15 verläuft die neutrale Faser 13. Eine Lese-, Schreibvorrichtung 16 ist seitlich neben dem Radreifen 6 so angeordnet, daß sie in Höhe der neutralen Faser 13 liegt. Die Lese-, Schreibvorrichtung 16 enthält ein Magnetjoch 17 mit einer Spule 18. Magnetische Aufzeichnungen, die in der neutralen Faser 13 des Radreifens 6 liegen, sind weniger remanenzvermindernden Einflüssen bei der Drehung des Rads 7 unterworfen als Aufzeichnungen an den übrigen Stellen im Radreifen 7. Es ist daher möglich, bei gleicher Aufrechterhaltungsdauer der erzeugten Aufzeichnungen an der neutralen Faser 13 eine geringere Induktion zu verwenden als an den übrigen Stellen des Radreifens. Der Luftspalt kann daher größer sein, was eine Reduzierung des Aufwands bedeutet.

Eine weitere Verbesserung hinsichtlich aufzubringender Induktion, Aufrechterhaltungszeit der Aufzeichnung und Aufwand wird mit der in Fig. 3 dargestellten Schreib-, Lesevorrichtung 19 erzielt, bei der in Aussparungen der Schiene 7 periodische Wicklungen 20 angeordnet sind, zwischen denen sich Pole 21 befinden. Die Wicklungen 20 sind ein Stück gegen die Lauffläche 22 der Schiene 7 zurückgesetzt. Der Raum zwischen Lauffläche 22 und Wicklung 20 wird jeweils durch ein Abdeckelement 23 aus unmagnetischem Stahl ausgefüllt. Die Magnetisierung wird bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 so stark gewählt, daß auch die Zone der neutralen Faser 13 magnetisiert wird, die im Radreifen 6 liegt. Es ergeben sich daher Bereiche 24 mit remanentem Magnetismus in der neutralen Faser 13, die codierte Informationen enthalten.

Die Magnetisierung erfaßt hierbei vorzugsweise den Bereich des Radreifens, der in der Umgebung der neutralen Faser, das heißt von nennenswerten Zug- und Druckspannungen ist. Dadurch wird erreicht, daß mechanische Beanspruchungen, insbesondere Impulskräfte durch Schienenstöße, nur einen geringen Einfluß auf die Abmagnetisierung der in Radreifen-Umfangsrichtung aufgebrachten remanenten Marken haben. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß das störende Magnetfeld des Schienenstroms bei Elektrotraktion senkrecht zu der remanenten Magnetisierung im Radreifen verläuft, wodurch eine schädliche Entmagnetisierung weitgehend vermieden wird.

Da die Lauffläche des Radreifens 6 die Schienenfläche 22 berührt, kann ein genau eingestellter, kleiner, Luftspalt vorgesehen werden, so daß das Magnetisieren und Lesen erleichtert wird. Die Schreib- und Lesevorrichtungen 16, 19 sind zum Beispiel an eine Steuereinheit 24 angeschlossen, die eine Stromquelle für die Erzeugung des Magnetisierungsstroms und einen Empfänger enthält.

Insbesondere können für das Schreiben und Lesen verschiedene Joche mit Spulen verwendet werden. Hierdurch ist eine bessere Anpassung der Sende- und Empfangseinrichtungen an die jeweiligen Gegebenheiten möglich.

Claims

1. Vorrichtung zum Übertragen von Daten auf ferromagnetische Räder von Schienenfahrzeugen und zum Auslesen der in den Rädern gespeicherten Daten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetisier- und Ausleseeinrichtung (16) auf den Bereich einer neutralen Faser (13) des Radreifens (6) einwirkt, die frei von nennenswerten Zug- und Druckspannungen ist.

2. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ferromagnetischen Schiene (8) periodisch angeordnete Wicklungen (20) mit zwischenliegenden Polen (21) einer Schreib-, Lesevorrichtung (19) vorgesehen sind und daß die Wicklungen zur Schienenoberseite hin mit unmagnetischen Stahlelementen (23) abgedeckt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisier- und Ausleseeinrichtung (19) an eine, eine Stromquelle und einen Empfänger enthaltende Steuereinheit (24) angeschlossen ist.