DE4039521C2 - Drehzahl-Spaltfehler-Detektor für Schienenfahrzeuge - Google Patents
Drehzahl-Spaltfehler-Detektor für SchienenfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahl-Spaltfehler-
Detektor für Schienenfahrzeuge mit mehrachsigen Wagen und auf
eine elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung zur
Feststellung eines Luftspaltfehlers und zur Verhinderung einer
durch einen Fehler simulierten Radschlupfbedingung.
Um die Winkelgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades festzustel
len, werden ebenso wie bei Kraftfahrzeugen auch im Eisenbahn
betrieb Drehgebersysteme benutzt, die eine Zahnscheibe oder
ein Zahnrad aufweisen, dem ein Detektor zugeordnet ist, der
eine Impulsfolge liefert, deren Impulsfrequenz proportional
der Drehzahl ist.
Derartige Detektorsysteme sind im Betrieb extremen Belastun
gen durch Witterungseinflüsse und durch Stoß- und Vibrations
belastungen ausgesetzt. Diese Einflüsse können zum Ausfall
oder zu einer Beschädigung des Detektorsystems führen. Ein
Ausfall eines solchen Detektorsystems ist leicht feststell
bar, so daß rechtzeitig für Ersatz gesorgt werden kann. Da
gegen läßt sich eine Fehlfunktion, die beispielsweise durch
eine Beschädigung der Zahnscheibe bedingt ist, nicht ohne wei
teres feststellen. So kann beispielsweise durch Beschädigung
oder Abbrechen eines einzelnen Zahnes eine Funktion angezeigt
werden, die tatsächlich nicht existiert. Der Verlust eines
Zahnes kann eine zyklische Veränderung des Bremszylinderdrucks
nach sich ziehen, weil infolge des fehlenden Zahnes ein nicht
vorhandener Radschlupf angezeigt wird.
Aus diesem Grunde sind Logiksysteme entwickelt worden, die
diese Fehlfunktionen feststellen und den fehlerhaften Winkel
geschwindigkeitsgeber zu identifizieren erlauben.
Die DE-30 10 432 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrich
tung zum dynamischen Prüfen eines Drehgebersystems, wobei ein
Drehzahl-Spaltfehler-Detektor und eine elektromagnetische Ge
schwindigkeits-Sensor-Anordnung vorgesehen sind, die jeweils
mit einer Logikschaltung, einer Verarbeitungsschaltung, einer
Zählschaltung und einer Spaltfehler-Überwachungsschaltung ver
knüpft sind. Pro Umdrehung wird dabei eine feste Zahl von
Impulsen erzeugt, und es werden die Zeitperioden einer festen
Zahl von aufeinanderfolgenden Impulsen gemessen, um Meßperio
den zu bilden. Die mittlere Periode der gemessenen Perioden
wird berechnet und die gemessenen Perioden werden verglichen,
um eine minimale Periode zu bilden. Die gemessenen Perioden
werden verglichen, um eine maximale Periode zu bilden und die
minimale Periode wird mit der mittleren Periode verglichen,
um ein erstes Auswertungssignal zu bilden, worauf die maxi
male Periode mit der mittleren Periode verglichen wird, um
ein zweites Auswertungsintervall zu bilden, woraus ein Refe
renzintervall und ein positives Prüfsignal erzeugt werden.
Das erste Auswertungsintervall wird mit dem Referenzintervall
verglichen und das positive Prüfsignal wird gesperrt, wenn
das erste Auswertungsintervall das Referenzintervall über
steigt. Dann wird das zweite Auswertungsintervall mit dem
Referenzintervall verglichen und das positive Prüfungssignal
wird gesperrt, wenn das zweite Auswertungssignal das Refe
renzintervall übersteigt. Schließlich wird das positive Prüf
signal ausgegeben, wenn das Referenzintervall das erste Aus
wertungsintervall übersteigt und wenn das Referenzintervall
das zweite Auswertungssignal übersteigt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen zuver
lässig arbeitenden und schnell ansprechenden Drehzahl-Spalt
fehler-Detektor zu schaffen, der eine Fehlfunktion zuverlässig
erkennen läßt und sowohl bei angetriebenen als auch bei mit
laufenden Radachsen wirksam ist.
Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektro
magnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung zur Feststellung
eines Luftspaltfehlers und zur Verhinderung einer simulierten
Radschlupfbedingung zu schaffen, die in der Lage ist, zwischen
einem fehlerhaften Luftspalt und einem durch tatsächlichen
Schlupf bedingten Steuersignal zu unterscheiden.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die Gesamtheit der in
den Patentansprüchen 1 und 14 angegebenen Merkmale.
Durch die Erfindung kann schnell und zuverlässig ein beschädig
ter oder gebrochener Zahn eines sich ohne Schlupf drehenden
Rades festgestellt werden. Es wird mit Sicherheit vermieden,
daß das Schlupfsteuerventil bei nicht vorhandenem Schlupf feh
lerhaft anspricht, was zu einer unnötigen Abnutzung des Detek
torsystems und des Bremssystems führen könnte.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran
sprüchen 2 bis 13 sowie 15 bis 20.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Logikschal
tung des erfindungsgemäßen Drehzahl-Spaltfehler-Detektors;
Fig. 2 zeigt in einer graphischen Darstel
lung die Geschwindigkeit in km/h bzw. die Beschleunigung
in km/h/sec in Abhängigkeit von der Zeit zur Veranschau
lichung der Arbeitsweise des elektromagnetischen Drehzahl-
Sensor-Luftspaltdetektors gemäß Fig. 1.
Im Folgenden wird auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig.
1 Bezug genommen. Hier ist ein schematisches Schaltbild eines
Drehzahlsensor-Spaltfehlerdetektors dargestellt, der mehrere
Logikschaltungen und mehrere diskrete Schaltungen aufweist, um
einen Spaltfehler zu überwachen und zu lokalisieren. Jede Achse
des Eisenbahnwagens ist mit einem elektromagnetischen Drehzahl
sensor SS ausgestattet. Wie dargestellt, bezeichnet das Bezugs
zeichen R eine Zahnscheibe, die um eine Mittelachse C drehbar
ist. Das Zahnrad R ist in geeigneter Weise an jeder Achse beider
Fahrgestelle eines Eisenbahnwagens (nicht dargestellt) angebracht
oder mit dieser verbunden. Der Umfang des Zahnrades, der Scheibe
oder des Rades R ist mit einem gezahnten Umfang versehen, der
aus mehreren, in gleichem Abstand zueinander angeordneten Zähnen
G besteht. Die Drehzahl jedes gezahnten Rotors R wird durch eine
getrennte zugeordnete elektromagnetische Aufnehmevorrichtung
oder einen Sensor P festgestellt und überwacht, der eine Pol
fläche besitzt, die normal unter einem vorgewählten Abstand 5
zur Spitze der Zähne G steht. In der Praxis wird der Luftspalt
S auf einen Wert zwischen 0,5 mm und 0,9 mm eingestellt, um für
die vorliegende Erfindung die besten Ergebnisse zu erhalten.
Wenn sich das Zahnrad R dreht, wird ein Wechselstromsignal oder
eine Wechselspannung SP auf der Leitung L abgenommen, die zu
einem geeigneten Verstärker-Filter-Puffer und Impuls-Verarbei
tungsschaltungen führt, um geeignete Signale oder Impulse für
die darauffolgende Bearbeitung zu erzeugen. Die Impulsrate oder
die Frequenz der elektrischen Signale SP ist direkt proportional
zur Drehzahl der Radachse oder des Rotors R, und diese hängt
wiederum von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab, während die
Größe der Impulse von dem Abstand S abhängt, den das Polstück
des elektromagnetischen Aufnahmesensors P vom Umfang des Zahn
rades R aufweist. Die Leitung L führt zu einem geeigneten
Frequenz/Spannungswandler, der eine Ausgangsspannung erzeugt,
die proportional zur Frequenz der Signalimpulse ist, die in den
Sensor P eingeführt werden. Das konvertierte Spannungssignal
eines jeden Sensors wird einer Verzögerungsschaltung zugeführt,
die eine Zeitverzögerung während einer vorbestimmten Zeitdauer
einführt, wodurch ein Geschwindigkeitssignal erzeugt wird und
ein Differentiator erzeugt ein Ausgangssignal, welches im
wesentlichen proportional zur Änderungsrate der Eingangsspannung
ist, wie dies noch beschrieben wird.
Ein Eingang eines mit zwei Eingängen versehenen UND-Gatters AG1
ist mit der Klemme PBT verbunden, während der andere Eingang mit
der Klemme HAST1 verbunden ist. Das Logiksignal, welches am
Eingang PBT erscheint, kann von einem Bremsfreigabedruckschalter
abgenommen oder durch die Schubvorrichtung erzeugt werden. Dem
gemäß zeigt das Logiksignal an der Klemme PBT an, ob der Zug mit
Vortriebsleistung oder im Bremsbetrieb arbeitet. Das Signal an
der Eingangsklemme HAST1 wird durch die höchste vorherrschende
Drehzahl bestimmt, die durch eine gegebene Achse am ersten Dreh
gestell des Fahrzeugs registriert wird. Wenn der Wagen nun im
Bremsbetrieb arbeitet und die höchste Achsgeschwindigkeit größer
ist als eine gegebene, vorbestimmte Drehzahl, nämlich höher als
ca. 5 km/h, dann liefert das UND-Gatter AG1 ein logisch '1'
Ausgangssignal. Der Ausgang des UND-Gatters AG1 wird einem
Eingang einer mit drei Eingängen versehenen ersten Spaltver
arbeitungssensorschaltung GP1 zugeführt, und außerdem einen
Eingang einer mit drei Eingängen versehenen zweiten Spaltver
arbeitungssensorschaltung GP2. Die anderen beiden Eingänge der
Spaltverarbeitungsschaltungen GP1 sind mit Eingangsklemmen AS1
und AV1 verbunden. Das Eingangs-Drehzahlsignal, welches an der
Klemme AS1 auftritt, stellt die gegenwärtige Drehzahl der Achse
Nr. 1 in km/h dar, mit der der Wagen augenblicklich beschleunigt
oder abgebremst wird, wenn er sich längs seiner Bewegungsbahn
bewegt. Das Eingangs-Geschwindigkeitssignal, welches an der
Klemme AV1 auftritt, stellt die vorherige Geschwindigkeit der
Achse Nr. 1 in km/h dar, mit der der Wagen vorher lief. Wenn nun
das UND-Gatter AG1 einen Ausgang von logisch '1' dem Spaltver
arbeitungssensorkreis GP1 liefert, wird eine Vergleichsoperation
der Werte der Achsdrehzahl der Achse Nr. 1 und der Achsgeschwin
digkeit der Achse Nr. 1 durchgeführt. Wenn demgemäß die vor
herige Achsdrehzahl minus der gegenwärtigen Achsdrehzahl größer
oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, nämlich 1,6 km/h,
liefert der Spaltverarbeitungssensor GP1 ein logisch '1' Aus
gangssignal einem Eingang des mit zwei Eingängen versehenen UND-
Gatters AG2.
Wie dargestellt, sind die anderen beiden Eingänge der zweiten
Spaltverarbeitungsstufe GP2 an Eingangsklemmen AS2 und AV2
angeschlossen. Das Eingangsdrehzahlsignal, welches von der
Klemme AS2 abgenommen wird, ist die gegenwärtige Drehzahl der
Achse Nr. 2 in km/h, mit der der Wagen gegenwärtig beschleunigt
oder abgebremst wird, wenn er entlang der Schiene läuft. Das
Eingangsgeschwindigkeitssignal, welches auf der Klemme AS2
auftritt, ist die frühere Geschwindigkeit der Achse Nr. 2 in
km/h, mit der der Wagen vorher lief. Wenn das UND-Gatter AG1
ein logisch '1' Signal dem einen Eingang des Spalt-Verarbeitungs
sensors GP2 liefert, wird eine Vergleichsfunktion zwischen der
Achsdrehzahl der Achse Nr. 2 und der Achsgeschwindigkeit der
Achse Nr. 2 durchgeführt. Wenn demgemäß die frühere Achsdrehzahl
minus der gegenwärtigen Achsdrehzahl größer oder gleich 1,6 km/h
ist, dann liefert der Spaltverarbeitungssensor GP2 ein logisch
'1' Ausgangssignal, das einem Eingang eines dritten UND-Gatters
AG3 zugeführt wird, das zwei Eingänge besitzt.
Es ist ersichtlich, daß der andere Eingang des zweiten mit zwei
Eingängen versehenen UND-Gatters AG2 mit der Klemme AR1 ver
bunden ist, während der andere Eingang des dritten mit zwei
Eingängen versehenen UND-Gatters AG3 mit der Klemme AR2 verbun
den ist. Wenn die Achsgeschwindigkeit der Achse Nr. 1 einen Wert
erreicht, der äquivalent ist einem Negativwert von ca. 42 km/h/
sec hat, und der Ausgang des Spaltverarbeitungssensors GP1 logisch '1' ist, dann
liefert das UND-Gatter AG2 ein logisch '1' Ausgangssignal dem
Eingang einer ersten Spalt-Zählerschaltung GC1. Ebenso liefert
das Gatter AG3 ein logisch '1' Ausgangssignal dem Eingang einer
zweiten Spaltzählerstufe GC2, wenn die Achsgeschwindigkeit der
Achse Nr. 2 äquivalent einem Negativwert von ca. 42 km/h/sec
aufweist und dei Ausgang des Spaltverarbeitungssensors GP2
logisch '1' ist. Der Spaltzähler GC1 wird jeweils dann um einen
Wert weitergeschaltet, wenn ein logisch '1' Signal von dem UND-
Gatter AG2 empfangen wird, und der Spaltzähler GC2 schaltet
jeweils dann weiter, wenn ein logisch '1' Ausgangssignal von dem
UND-Gatter AG3 empfangen wird. Die Ausgangszählung des Spalt
zählers GC1 wird einem Spaltfehler-überwachungskreis GFC1 zuge
führt, während die Ausgangszählung des Spaltzählers GC2 einem
Spaltfehler-Überwachungskreis GFC2 zugeführt wird. Die Ausgangs
zählungen der Spaltzähler GC1 und GC2 repräsentieren die Zahl
von Spaltfehlern, die aufgetreten sind und die für die jeweili
gen Achsen des ersten Fahrgestells des Wagens diagnostiziert
wurden. Wenn entweder der jeweilige Spaltfehlerüberwachungskreis
GFC1 oder GFC2 eine vorbestimmte Fehlerzählung erreicht, bei
spielsweise eine Zählung von sieben (7), dann tritt die folgende
Bedingung auf: zuerst bewirkt die Spaltfehlerüberwachungs-
Schaltung GFC1, daß ein Rücksetzsignal an den Spaltzähler GC1
über den Rückkopplungspfad FB1 angelegt wird, um eine Rück
setzung auf null (0) zu bewirken. Dann liefert die Spaltfehler
überwachungsstufe GFC1 ein Spaltfehlersignal an der Klemme FCR1,
welches in die Systemfehler-Schaltung eingebracht wird und
bewirkt, daß ein entsprechender Sieben-Segment-Fehlercode auf
einer Anzeigetafel dargestellt und außerdem einem Fehlercode RAM
zugeführt wird. Schließlich liefert die Spaltfehlerüberwachungs
stufe GFC1 ein logisch '1' Signal an der Klemme AD1, das nach
der Diagnostik der Achse Nr. 1 übertragen wird.
Wenn die Sieben-Zählung nach dem Spaltfehler-Überwachungskreis
GFC2 durchgeführt wird, wird ein Rückstellsignal an den Spalt
zähler GC2 über den Rückkopplungspfad FB2 geliefert, um eine
Rückstellung auf null (0) zu bewirken. Danach liefert die Spalt
fehler-Überwachungsstufe GFC2 ein Spaltfehlersignal nach der
Klemme FCR2, was festgehalten und dargestellt wird, und es wird
ein logisch '1' Ausgangssignal an der Klemme AD2 erscheinen, das
der Diagnostik der Achse Nr. 2 zugesandt wird.
Im Folgenden wird auf die beiden Achsen des zweiten Fahrgestells
des Wagens Bezug genommen. Ein viertes UND-Gatter AG4 mit zwei
Eingängen ist mit dem ersten Eingang an die Klemme PBT ange
schlossen, während der andere Eingang an die Klemme HAST2 an
geschlossen ist. Wie oben erwähnt, bestimmt das logische Signal,
das von der Klemme PBT abgenommen wird, ob der Zug mit Antrieb
arbeitet oder sich im Bremsbetrieb befindet. Das logische Signal
an der Klemme HAST2 wird durch die höchste vorherrschende
Geschwindigkeit erzeugt, die von einer der beiden Achsen des
zweiten Fahrgestells abgenommen wird. Unter der Annahme, daß
der Wagen im Bremsbetrieb arbeitet und daß die höchste Achs
geschwindigkeit größer als ca. 5 km/h ist, ist der Ausgang des
UND-Gatters AG4 ein logisch '1' Ausgangssignal. Das logisch '1'
Ausgangssignal des UND-Gatters AG4 ist an einen der drei
Eingänge einer dritten Spaltsensor-Schaltung GP3 angeschlossen
und ebenso an einen Eingang einer vierten Spaltsensorschaltung
GP4. Wie dargestellt, sind die beiden anderen Eingänge des
Spaltverarbeitungssensors GP3 an die Eingangsklemmen AS3 und
AV3 angeschlossen. Das Eingangsgeschwindigkeitssignal, welches
an der Klemme AS3 abgenommen wird, ist das IST-Geschwindigkeits
signal der Achse Nr. 3 in km/h, mit der sich das Fahrzeug tat
sächlich bewegt. Das Eingangsgeschwindigkeitssignal, welches
von der Klemme AV3 abgenommen wird, ist die frühere Geschwindig
keit der Achse Nr. 3 in km/h, mit der der Wagen bisher lief.
Wenn der Ausgang des UND-Gatters AG4 logisch '1' ist, dann
vergleicht der Spaltsensor GP3, Drehzahl und Geschwindigkeit der
Achse Nr. 3. Wenn die bisherige Achsgeschwindigkeit minus der
gegenwärtigen Achsgeschwindigkeit größer oder gleich 1,6 km/h
ist, dann liefert der Spaltverarbeitungssensor GP3 ein logisch
'1' Ausgangssignal nach einem Eingang des fünften mit zwei
Eingängen versehenen UND-Gatters AG5.
Die anderen beiden Eingänge des vierten Spaltverarbeitungssen
sors GP4 sind an Klemmen AS4 und AV4 angeschlossen. Das Ein
gangsgeschwindigkeitssignal, das an der Klemme AS4 auftritt,
stellt die gegenwärtige Geschwindigkeit der Achse Nr. 4 in km/h
dar, mit der der Wagen beschleunigt oder abgebremst wird, wenn
er sich längs seiner Bewegungsbahn bewegt. Das Eingangsge
schwindigkeitssignal, das an der Klemme AV4 auftritt, stellt die
frühere Geschwindigkeit der Achse Nr. 4 in km/h dar, mit der das
Fahrzeug vorher lief. Wenn das UND-Gatter AG4 ein logisch '1'
Signal dem einen Eingang des Spaltverarbeitungssensors GP4
liefert, dann findet ein Vergleich zwischen der früheren Ge
schwindigkeit und der gegenwärtigen Geschwindigkeit der Achse 4
statt. Wenn die frühere Achsgeschwindigkeit minus der gegen
wärtigen Achsgeschwindigkeit größer oder gleich 1,6 km/h ist,
dann liefert der Spaltverarbeitungssensor GP4 ein logisch '1'
Ausgangssignal, welches einem Eingang eines sechsten mit zwei
Eingängen versehenen UND-Gatters AG6 zugeführt wird.
Der andere Eingang des fünften, mit zwei Eingängen versehenen
UND-Gatters AG5 ist an die Klemme AR3 angeschlossen, während
der andere Eingang des sechsten, mit zwei Eingängen versehenen
UND-Gatters AG6 mit der Klemme AR4 verbunden ist. Wenn die
Achsgeschwindigkeit der Achse Nr. 3 äquivalent ist einer
negativen Rate von 41 km/h/sec und der Ausgang vom Spaltverar
beitungssensor GP3 logisch '1' ist, dann liefert das UND-Gatter
AG5 ein logisch '1' Ausgangssignal dem Eingang der Spaltzähler
schaltung GC3. Wenn die Achsgeschwindigkeit der Achse Nr. 4
äquivalent ist einer Rate von 41 km/h/sec und der Ausgang des
Spaltverarbeitungssensors GP4 logisch '1' ist, dann liefert in
gleicher Weise das UND-Gatter AG3 ein logisch '1' Ausgangssignal
dem Eingang der Spaltzählerschaltung GC4. Der Spaltzähler GC3
wird aufeinanderfolgend jeweils bei Empfang eines logisch '1'
Signals vom UND-Gatter AG5 fortgeschaltet, und der Spaltzähler
GC4 wird jeweils durch ein logisch '1' Signal fortgeschaltet,
welches vom UND-Gatter AG6 erhalten wird. Die Ausgangszählung
vom Spaltzähler GC3 wird einem dritten Spaltfehler-Überwachungs
kreis GFC3 zugeführt, während die Ausgangszählung vom Spalt
zähler GC4 einem vierten Spaltfehler-Überwachungskreis GFC4
zugeführt wird. Die Ausgangszählungen der Spaltzähler GC3 und
GC4 bezeichnet die Zahl von Spaltfehlern, die durch die jeweilige
Geschwindigkeitssensor-Einheit der jeweiligen zugeordneten Achse
festgestellt und als tatsächliche Fehler am zweiten Drehgestell
des Wagens erkannt wurden. Wenn nun entweder die betreffende
Spaltfehler-Überwachungsschaltung GFC3 oder GFC4 einen vorge
wählten Wert erreicht, beispielsweise sieben (7) Zählungen,
ergibt sich die folgende Arbeitsweise: ursprünglich führt die
Spaltfehler-Überwachungsstufe GFC3 ein Rücksetzsignal dem Spalt
zähler GC3 über die Rückkopplungsschaltung FB3 zu, um den Zähler
auf null (0) zurückzustellen. Dann liefert die Spaltfehler-Über
wachungsschaltung GFC3 ein Spaltfehlersignal der Klemme FCR3,
das registriert wird und eine digitale Darstellung auf einem
Siebensegmentfehlercode am Darstellungsschirm erscheinen läßt,
und außerdem wird das Signal einem Fehlercode RAM-Modul zuge
führt. Schließlich liefert die Spaltfehler-Überwachungsschaltung
GFC3 der Klemme AD3 ein logisch '1' Ausgangssignal, das der
dynamischen Diagnosevorrichtung der Achse Nr. 3 zugeführt wird.
Wenn eine Sieben-Zählung der Spaltfehler-Überwachungsstufe GFC4
zugeführt wird, dann wird wiederum ein Rückstellsignal dem
Spaltzähler GC4 über einen Rückführungspfad FB4 geliefert, um
eine Rückstellung auf null (0) zu bewirken. Die Spaltfehler-
Überwachungsschaltung liefert ein Spaltfehlersignal an der
Klemme FCR4, das festgestellt und dargestellt wird, und es wird
ein logisch '1' Ausgangssignal erzeugt, das der Diagnosevorrich
tung der Achse Nr. 4 zugeführt wird.
Nunmehr wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Hier ist die Geschwin
digkeit und die Verzögerung der Spaltfehlerachse gegenüber der
Zeit bei der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 darge
stellt. Die Achsgeschwindigkeitskurve wird durch die ausgezogene
Linie SPD repräsentiert, während die Bremskurve durch die
strichlierte Linie DEC gekennzeichnet ist. Unter der Annahme,
daß die Entfernung S für einen oder mehrere Zähne sich dadurch
geändert hat, daß ein Zahn R durch einen heranfliegenden Fremd
körper herausgebrochen wurde oder der Rotor R unrund läuft, dann
ändert sich die Entfernung S wenn sich der Rotor R um seine
Mittelachse C dreht. Unter der Annahme, daß ein Zahn fehlt, dann
stellt der Sensor P ein merkliches Absinken der Geschwindigkeit
fest, wie dies durch den Abfall der Kurve SPD zwischen den
Punkten 17,35 und 17,51 sec feststellbar ist. Der Abfall der
Geschwindigkeit führt zu einem dramatischen Abfall der ent
sprechenden Änderungsrate bzw. Verzögerung, und diese beträgt
im vorliegenden Falle etwa 41 km/h/sec, wie durch die Kurve DEC
festgestellt. Die Bedingungen zur Bestimmung eines Spaltfehlers
sind die folgenden:
- 1. Die Differenz zwischen der vorherigen Achsgeschwin digkeit minus der gegenwärtigen Achsgeschwindigkeit der gleichen Achse ist größer oder gleich 1,6 km/h.
- 2. Der Zug befindet sich im Bremszustand.
- 3. Die höchste Achsgeschwindigkeit eines Drehgestells ist größer als 5 km/h.
- 4. Eine Achsgeschwindigkeit ist äquivalent einer negativen Beschleunigung von 41 km/h/sec, so daß die jeweiligen UND-Gatter AG2, AG3, AG5 oder AG6 oder sämtliche UND-Gatter auf logisch '1' geschaltet werden, oder die jeweiligen Spaltzähler GC1, GC2, GC3 oder GC4 um eine Zählung fortschalten. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bewirkt eine Spaltzählung von sieben (7), daß eine der Spaltfehler-Überwachungsstufen GFC1-GFC4 den jeweiligen Spaltzähler auf null (0) zurücksetzt, um einen speziellen Code der Systemfehler-Feststellung zu liefern, so daß der entsprechende Fehlercode durch eine Sieben-Segmentanzeige auf dem Fehlercode RAM dargestellt wird und um ein logisch '1' Ausgangssignal dem betreffenden Achs-Diagnosegerät zu liefern.
In der Praxis arbeitet der erfindungsgemäße Spaltfehler-Detektor
ordnungsgemäß sowohl bei angetriebenen Fahrzeugen als auch bei
nicht angetriebenen Fahrzeugen. Es ist für eine wirksame
Arbeitsbeitsweise wichtig zu gewährleisten, daß die Radschlupf/
Durchdrehfeststellung und die Korrektur der Geschwindigkeits
steuerstufe nicht durch fehlerhafte Luftspaltsignale beeinträch
tigt oder blockiert wird. Dies wird durch eine Fehlertoleranz
bei der Auslegung der Einrichtung in einer Spannungsspitze
bewerkstelligt, die in der Analog-Digital-Wandlerschaltung auf
tritt, so daß, keine Verriegelung des Achseingangssignals
während des zwanzig (20) Millisekunden-Programmzyklus verursacht
wird. Die Fehlertoleranzausbildung bei der Feststellung des
Spaltfehlers besteht darin, die authentische Wirkung des Fehler-
Detektorverfahrens zu bestätigen.
Mit dem Aufkommen der Mikroprozessoren und Minicomputer
wird es möglich, verschiedene Funktionen und Operationen durch
geeignet programmierte Computer durchführen zu können, die die
verschiedenen Eingänge empfangen und die jeweiligen Ausgänge
erzeugen. Demgemäß können gewisse Modifikationen und Abände
rungen getroffen werden, die eine äquivalente Arbeitsweise
bewirken.
Claims (20)
1. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor für Schienenfahrzeuge
mit mehrachsigen Wagen, welcher folgende Merkmale aufweist:
eine erste Logikschaltung (AG1), deren Ausgang mit einer
ersten und einer zweiten Spaltverarbeitungsschaltung (GP1,
GP2) für die Achsen eines ersten Fahrgestells eines Wagens
verbunden ist, wobei die erste Spaltverarbeitungsschaltung
(GP1) an den Eingang einer zweiten Logikschaltung (AG2) ange
schlossen ist und die zweite Spaltverarbeitungsschaltung (GP2)
mit dem Eingang einer dritten Logikschaltung (AG3) in Verbin
dung steht; der Ausgang der zweiten Logikschalung (AG2) ist
mit einer ersten Spaltzählerschaltung (GC1) verbunden, und der
Ausgang der dritten Logikschaltung (AG3) ist an eine zweite
Spaltzählerschaltung (GC2) angeschlossen, wobei die erste
Spaltzählerschaltung (GC1) an eine erste Spaltfehler-Über
wachungsschaltung (GFC1) und die zweite Spaltzählerschaltung
(GC2) an eine zweite Spaltfehler-Überwachungsschaltung (GFC2)
angeschlossen ist; eine vierte Logikschaltung (AG4), deren
Ausgang an eine dritte und eine vierte Spaltverarbeitungsschal
tung (GP3, GP4) für die Achsen eines zweiten Fahrgestells des
Wagens angeschlossen ist, wobei die dritte Spaltverarbeitungs
schaltung (GP3) an den Eingang einer fünften Logikschaltung
(AG5) und die vierte Spaltverarbeitungsschaltung (GP4) an den
Eingang einer sechsten Logikschaltung (AG6) angeschlossen sind;
der Ausgang der fünften Logikschaltung (AG5) ist an eine dritte
Spaltzählerschaltung (GC3) und der Ausgang der sechsten Logik
schaltung (AG6) an eine vierte Spaltzählerschaltung (GC4) an
geschlossen, die dritte Spaltzählerschaltung (GC3) ist an eine
dritte Spaltfehler-Überwachungsschaltung (GFC3) und die vierte
Spaltzählerschaltung (GC4) an eine vierte Spaltfehler-Über
wachungsschaltung (GFC4) angeschlossen, wobei die Spaltfehler-
Überwachungsschaltungen (GFC1 bis GFC4) bei einem fehler
haften Luftspalt (S) zwischen einem einer Achse zugeordneten Dreh
zahlsensor (P) und Rotor (R) ein Spaltfehlersignal liefern.
2. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
dem die erste Logikschaltung (AG1) ein UND-Gatter mit zwei
Eingängen ist.
3. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die zweite Logikschaltung (AG2) ein UND-Gatter mit zwei
Eingängen ist.
4. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die dritte Logikschaltung (AG3) ein UND-Gatter mit zwei
Eingängen ist.
5. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die vierte Logikschaltung (AG4) ein UND-Gatter mit zwei
Eingängen ist.
6. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die erste Spaltfehler-Überwachungsschaltung (GFC1) die
erste Spaltzählerschaltung (GC1) auf null zurücksetzt.
7. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die zweite Spaltfehler-Überwachungsschaltung (GFC2)
die zweite Spaltzählerschaltung (GC2) auf null zurücksetzt.
8. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die dritte Spaltfehler-Überwachungsschaltung (GFC3)
die dritte Spaltzählerschaltung (GC3) auf null zurücksetzt.
9. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die vierte Spaltfehler-Überwachungsschaltung (GFC4)
die vierte Spaltzählerschaltung (GC4) auf null zurücksetzt.
10. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die erste Spaltverarbeitungsschaltung (GP1) ein
logisch '1' Signal liefert, wenn ein logisch '1' Signal von
der ersten Logikschaltung (AG1) erhalten wird und die vorher
gehende Geschwindigkeit einer ersten Achse minus der gegen
wärtigen Geschwindigkeit der ersten Achse größer oder gleich
einem vorgewählten Wert ist.
11. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die zweite Spaltverarbeitungsschaltung (GP2) ein
logisch '1' Ausgangssignal liefert, wenn von der ersten
Logikschaltung (AG1) ein logisch '1' Signal empfangen wird
und wenn die vorherige Geschwindigkeit einer zweiten Achse
minus der gegenwärtigen Geschwindigkeit der zweiten Achse
größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
12. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die dritte Spaltverarbeitungsschaltung (GP3) ein
logisch '1' Ausgangssignal liefert, wenn ein logisch '1'
Signal von der vierten Logikschaltung (AG4) empfangen wird
und die vorherige Geschwindigkeit einer dritten Achse minus
der gegenwärtigen Geschwindigkeit der dritten Achse größer
oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
13. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei
welchem die vierte Spaltverarbeitungsschaltung (GP4) ein
logisch '1' Ausgangssignal liefert, wenn sie von der vierten
Logikschaltung (AG4) ein logisch '1' Signal empfängt und wenn
die vorherige Geschwindigkeit einer vierten Achse minus der
gegenwärtigen Geschwindigkeit der vierten Achse größer oder
gleich einem vorbestimmten Wert ist.
14. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung
zur Feststellung eines Luftspaltfehlers und zur Verhinderung
einer simulierten Radschlupf-Bedingung, welche folgende Merk
male aufweist: eine erste Logikschaltung (AG1, AG4) mit zwei
Eingängen für jedes Zweiachsen-Fahrgestell eines mehrachsigen
Fahrzeugs, wobei die erste Logikschaltung (AG1, AG4) ein
logisch '1' Ausgangssignal erzeugt, wenn das Fahrzeug in
Bremsbetrieb befindlich ist und die höchste Geschwindigkeit
einer der beiden Achsen des Zweiachsen-Fahrgestells größer
als ein erster vorbestimmter Wert ist; eine mit dem Ausgang
der ersten Logikschaltung verbundene Spaltverarbeitungs
schaltung (GP1 bis GP4) für jede Achse der Zweiachsen-Fahr
gestelle, wobei die Spaltverarbeitungsschaltung (GP1 bis GP4)
ein logisch '1' Ausgangssignal erzeugt, wenn die erste Logik
schaltung (AG1, AG4) ein logisch '1' Ausgangssignal liefert
und wenn die vorherige Geschwindigkeit einer Achse minus der
gegenwärtigen Geschwindigkeit der Achse größer oder gleich
einem zweiten vorbestimmten Wert ist; eine mit zwei Eingängen
versehene zweite Logikschaltung (AG2, AG3, AG5, AG6), die ein
logisch '1' Ausgangssignal erzeugt, wenn sie ein logisch '1'
Signal von der Spaltverarbeitungsschaltung (GP1 bis GP4)
empfängt und ein weiteres logisch '1' Signal erhält, wenn die
Geschwindigkeitsänderungsrate der Achse einer vorgegebenen
Geschwindigkeitsänderungsrate entspricht; eine Spaltzähler
schaltung (GC1 bis GC4), um das logisch '1' Ausgangssignal
von der zweiten Logikschaltung (AG2, AG3, AG5, AG6) zu
empfangen und die logisch '1' Signale zu zählen, und um
eine Spaltfehler-Überwachungsschaltung (GFC1 bis GFC4) zu
aktivieren, die, wenn die Zählung eine vorbestimmte Einstel
lung erreicht, die Spaltzählerschaltung (GC1 bis GC4) zurück
setzt und ein Spaltfehlersignal und einen Fehlercode erzeugt.
15. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung
nach Anspruch 14, bei welcher die mit zwei Eingängen versehene
erste Logikschaltung (AG1, AG4) ein UND-Gatter ist.
16. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung
nach Anspruch 14, bei welcher die mit zwei Eingängen versehene
zweite Logikschaltung (AG2, AG3, AG5, AG6) ein UND-Gatter ist.
17. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung
nach Anspruch 14, bei welcher der zweite vorbestimmte Wert
wenigstens 1,6 km/h beträgt.
18. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung
nach Anspruch 14, bei welcher ein Rückführungskreis von der
Spaltfehler-Überwachungsschaltung (GFC1 bis GFC4) zur Spalt
zählerschaltung (GC1 bis GC4) verläuft.
19. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung
nach Anspruch 14, bei welcher die vorgegebene Geschwindigkeits
änderungsrate wenigstens minus 41 km/h/sec beträgt.
20. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung
nach Anspruch 14, bei welcher die vorbestimmte Einstellung der
Zählung wenigstens eine Sieben-Zählung ist.
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