DE4200979A1 - Einrichtung zur feststellung eines schadhaften rades eines schienenfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung eines schadhaften Rades, insbesondere des Unrundlaufes eines Rades eines Schienenfahrzeuges.

Beim Abbremsen von Schienenfahrzeugen, die keine Antischlupfregelung aufweisen, können sich an den entsprechenden gebremsten Rädern durch reibungsbedingten Materialabtrag Flachstellen bilden, die während der Fahrt durch wiederholten Schlag gegen die entsprechende Schiene zu einer enormen Geräuschbildung führen können. Eine solche Geräuschbildung ist insbesondere bei neuen Schienenstrecken sehr kritisch, da bei ihrer Genehmigung die Geräuschemission ein wichtiger Entscheidungsfaktor ist. Außerdem führen derartige Flachstellen eines Schienenfahrzeug-Rades zu einer erhöhten mechanischen Belastung des Radlagers des entsprechenden Rades. Diese erhöhte mechanische Belastung führt üblicherweise zu einem vorzeitigen Verschleiß des entsprechenden Radlagers. Des weiteren können solche Flachstellen an Rädern eines Schienenfahrzeuges zu Beschädigungen der Schienen führen. Solchermaßen beschädigte Schienen bedingen sehr kostenintensive Ausbesserungsarbeiten am entsprechenden Gleiskörper.

Die DE-OS 30 17 202 offenbart eine Einrichtung zur Ermittlung von Drehbewegungen, insbesondere zur Ermittlung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, wobei die Einrichtung ein aus magnetisch permeablem Material bestehendes drehbares Bauteil aufweist. In der Nähe des drehbaren Bauteiles ist bei dieser Einrichtung ein Magnetkern angeordnet. Dem Magnetkern ist eine Treiberspule zugeordnet, die bei Erregung einen durch den Magnetkern hindurchfließenden magnetischen Fluß erzeugt, dessen Betrag vom magnetischen Drehfeld des drehbaren Bauteiles moduliert wird. Mit dieser bekannten Einrichtung ist eine genaue berührungslose Messung der Frequenz von Dreh- oder Schwingbewegungen möglich, wobei dem bzw. jedem sich drehenden Objekt eine solche Einrichtung zugeordnet ist. Das mag für die genaue berührungslose Messung der Frequenz von Dreh- oder Schwingbewegungen einer Brennkraftmaschine unerheblich sein, zur Feststellung eines schadhaften Rades eines Schienenfahrzeuges ist diese bekannte Einrichtung jedoch nicht vorgesehen bzw. geeignet.

Schadhafte Räder werden bei Schienenfahrzeugen bislang einfach durch mechanisches Abklopfen der Schienenfahrzeug­ räder bzw. ihrer Lagereinrichtungen festgestellt, wobei ein Bahnbediensteter die z. B. in einem Bahnhof stehenden Schienenfahrzeuge bzw. deren Räder nacheinander untersucht. Das ist zeit- und personalintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der mit relativ einfachen Mitteln eine Feststellung eines schadhaften Rades eines Schienenfahrzeuges möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein den entsprechenden, sich wiederholenden Schlag eines sich drehenden, eine Flachstelle aufweisenden Rades erfassender ortsfester Akustiksensor vorgesehen ist, der mit einer elektronischen Auswerteschaltung verbunden ist. Dieser mindestens eine ortsfeste Akustiksensor kann an einem beliebigen Ort in der Nachbarschaft der Schienen vorgesehen sein. Die mit dem Akustiksensor verbundene elektronische Auswerteschaltung ist dazu geeignet, die durch eine Flachstelle eines sich drehenden Schienenfahrzeug-Rades erzeugten akustischen Signale von anderen Akustiksignalen aus der Umgebung des entsprechenden Gleiskörpers zu trennen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich beispielsweise für Gleisanlagen vor Rangierbahnhöfen, so daß mit der Einrichtung festgestellte beschädigte Schienenfahrzeuge am entsprechenden Rangierbahnhof sofort ausgesondert werden können. Ein anderer für die erfindungsgemäße Einrichtung gut geeigneter Einsatzort sind beispielsweise Gleisanlagen an Schrottverlade- Stationen. Beim Verladen von Schrott können sich nämlich Hartmetallteile wie Kugellagerkugeln oder dergleichen in die Laufflächen der Schienenfahrzeug-Räder eindrücken, wobei diese Fremdkörper in den Laufflächen der Schienenfahrzeug-Räder im Extremfall sogar zu einer Zertrümmerung des entsprechenden Gleiskörpers führen können.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es vorteilhaft, wenn die ortsfeste Auswerteschaltung mit einer zentralen Empfangsstation verbunden ist. Diese zentrale Empfangsstation kann beispielsweise in einem Rangierbahnhof installiert sein. Die Verbindung zwischen der Auswerteschaltung und der genannten Empfangsstation kann drahtlos oder mittels eines Verbindungskabels erfolgen, um die entsprechenden Ausgangssignale von der Auswerteschaltung zur Empfangsstation zu übermitteln. Die erfindungsgemäße Einrichtung liefert für jedes Schienenfahrzeug, das ein schadhaftes Rad aufweist, einen entsprechenden Zustandsbericht an die Empfangsstation, wobei eine genaue Zuordnung zum schadhaften Rad beispielsweise dann möglich ist, wenn die Auswerteschaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges bestimmenden Geschwindigkeitssensor verbunden ist. Ein solcher Geschwindigkeitssensor ist vorzugsweise ortsfest in der Nachbarschaft des mindestens einen Akustiksensors vorgesehen.

Eine noch umfassender Schäden an Rädern von Schienenfahrzeugen erfassende Einrichtung ergibt sich, wenn die Auswerteschaltung mit mindestens einem die Rad- bzw. die Radachsen-Temperatur erfassenden Temperatursensor verbunden ist. Eine derartig ausgebildete Einrichtung weist den Vorteil auf, daß ein infolge eines Lagerschadens heißlaufendes Rad mit der erfindungsgemäßen Einrichtung auch dann erfaßbar ist, wenn das besagte Rad keine Flachstelle aufweist.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Auswerteschaltung einen Zuordnungsbaustein aufweist, der zur Zuordnung der entsprechenden Signale des mindestens einen Akustiksensors und/oder des Geschwindigkeitssensors und/oder des mindestens einen Temperatursensors zu dem den entsprechendem Sensor aktivierenden Rad eines Schienenfahrzeuges vorgesehen ist. Mit Hilfe dieses Zuordnungsbausteines kann eine Zuordnung bezüglich Schienenfahrzeug, d . h. Eisenbahnwagen, der entsprechenden Achse des Schienenfahrzeuges sowie entsprechend einem schadhaften Rad einer Achse eines Schienenfahrzeuges erfolgen.

Eine weiter verbesserte Einrichtung ergibt sich, wenn die Auswerteschaltung und/oder die zentrale ortsfeste Empfangsstation einen Sender aufweist, der zur Übertragung entsprechender Signale an einen im Schienenfahrzeug bzw. seiner Zugmaschine befindlichen Empfänger vorgesehen ist, so daß beispielsweise an einem Rangierbahnhof der Betriebszustand eines entsprechenden Schienenfahrzeuges bzw. Zuges z. B. an der Lokomotive des Zuges abfragbar ist.

Der weiteren Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Feststellung eines schadhaften Rades eines Schienenfahrzeuges dient die nachfolgende Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Es zeigen:

Fig. 1 Schienenfahrzeuge, d. h. eine Lokomotive mit einem Waggon in einer Seitenansicht,

Fig. 2 ein Rad eines Schienenfahrzeuges gemäß Fig. 1 von der Seite, und

Fig. 3 eine Blockdarstellung der Auswerteschaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit diversen Sensoren an ihrer Eingangsseite.

Fig. 1 zeigt Schienenfahrzeuge 10 auf einem Schienen 12 aufweisenden Gleiskörper, wobei das eine Schienenfahrzeug eine Lokomotive und das andere Schienenfahrzeug ein Anhänger ist. Jedes Schienenfahrzeug 10 weist Räder 14 auf, bei denen es sich um gebremste, d. h. mit einer Bremseinrichtung zusammenwirkende Räder 14 oder um ungebremste Räder 14 handelt. Bei den gebremsten Rädern 14 ist beim Abbremsen des entsprechenden Schienenfahrzeuges 10 nicht zu vermeiden, daß es zu einer Abnutzung, d. h. zu einem Materialabtrag an der entsprechenden Lauffläche 16 eines entsprechenden Rades 14 kommt. In Fig. 2 ist eine solche durch Materialabtrag bedingte Flachstelle 18 in der Lauffläche 16 auf der Schiene 12 aufliegend gezeichnet. Mit der Bezugsziffer 20 ist in Fig. 2 die Radachse des Rades 14 bezeichnet.

Durch die Flachstelle 18 in der Lauffläche 16 des Rades 14 kommt es während der Fahrt des Schienenfahrzeuges 10 zu einem unrunden schlagenden Lauf des entsprechenden Rades 14 entlang der Schiene 12, wobei sich die entsprechenden Schlaggeräusche störend bemerkbar machen.

Zur Feststellung solcher störender Schlaggeräusche ist mindestens ein ortsfester Akustiksensor 22 in der Nachbarschaft des Gleiskörpers bzw. in der Nachbarschaft der Schienen 12 vorgesehen. Neben dem Akustiksensor 22 kann noch ein Geschwindigkeitssensor 24 und/oder ein Temperatursensor 26 vorgesehen sein. Der Geschwindigkeitssensor 24 kann z. B. mit einer Lichtschranke ausgebildet sein und dazu dienen, ein mit Hilfe des Akustiksensors 22 erfaßtes schadhaftes Rad 14 dem entsprechenden Schienenfahrzeug 10 zuordnen zu können. Der Temperatursensor 26 dient insbesondere zur Bestimmung der Temperatur der Radachse 20 eines entsprechenden Rades 14, weil insbesondere im Bereich der Radachse 20 die Gefahr besteht, daß ein Rad 14 infolge eines schadhaften Radlagers heiß läuft. Aus diesem Grunde befindet sich der Temperatursensor 26 vorzugsweise auf einer der Radachse 20 entsprechenden Höhe über den Schienen 12.

Der Akustiksensor 22 ist - wie aus Fig. 3 ersichtlich ist - eingangsseitig mit einer als Block angedeuteten elektronischen Auswerteschaltung 28 verbunden, wobei der Akustiksensor 22 über einen Signalvorverarbeitungsbaustein 30 mit einem Merkmalsextraktionsbaustein 32 verbunden ist. Der Merkmalsextraktionsbaustein 32 ist mit einem Flachstellen-Klassifikationsbaustein 34 verbunden, der selbst mit einem Zuordnungsbaustein 36 elektrisch leitend wirkverbunden ist.

Die elektronische Auswerteschaltung 28 kann eingangsseitig - wie bereits ausgeführt worden ist - außer dem mindestens einen Akustiksensor 22 auch einen Geschwindigkeitssensor 24 aufweisen, der mit einem Baustein 38 verbunden ist, der zur Geschwindigkeitsmessung und der gleichzeitig als Radachsen- Zähler dient, um eine Zuordnung nach Schienenfahrzeug 10, Radachse 20 bzw. Rad 14 zu ermöglichen. Der Baustein 38 ist zu diesem Zweck mit dem Merkmalsextraktionsbaustein 32 wirkverbunden.

Mit Hilfe des mindestens einen Akustiksensors 22 ist es auch möglich, die elektronische Auswerteschaltung 28 automatisch zu aktivieren, was in Fig. 3 durch den als Block angedeuteten Baustein 40 angedeutet ist, der selbst mit einem Grobklassifikationsbaustein 42 verbunden ist, um eine Annäherung eines Schienenfahrzeuges 10 an den mindestens einen Akustiksensor 22 automatisch vorzuklassifizieren. Der Grobklassifikationsbaustein 42 ist über den Baustein 38 zur Geschwindigkeitsmessung und zum Zählen der Radachsen 20 wiederum mit dem Zuordnungsbaustein 36 verbunden.

Über einen weiteren Eingang des Zuordnungsbausteines 36 kann mit diesem ein Temperatursensor 26 über einen Baustein 44 zur Temperaturbestimmung und einen Klassifikationsbaustein 46 zusammengeschaltet sein.

Um mit Hilfe des Zuordnungsbausteines 36 eine fehlerfreie Zuordnung von Schienenfahrzeug 10, Radachse 20 bzw. Rad 14 zu ermöglichen, ist der Zuordnungsbaustein 36 außerdem mit einer Bibliothek 48 verbunden, die beispielsweise eine Wissensbasis bezüglich Achskonfigurationen von Schienenfahrzeugen 10, d. h. beispielsweise von Achskonfigurationen von Triebwagen, Güterwagen oder dergleichen, besitzt.

Mit Hilfe des Zuordnungsbausteines 36 ist es möglich, in einem diesem nachgeschalteten Baustein 50 eine Zustandsmeldung zu erstellen und die entsprechende Zustandsmeldung an eine Empfangsstation 52 abzusenden, was durch den Block 54 angedeutet ist. Dabei ist es möglich, die Zustandsmeldung z. B. drahtlos oder mittels eines Verbindungskabels an die Empfangsstation 52 abzusenden, was durch den gezackten Pfeil 56 angedeutet ist. Die Empfangsstation 52 ist zweckmäßigerweise mit einem Sender 58 ausgebildet, um die Zustandsmeldung an einen Empfänger 60 drahtlos zu übertragen, der zweckmäßigerweise in der entsprechenden Lokomotive eines Zuges vorgesehen ist.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Feststellung eines schadhaften Rades (14), insbesondere des Unrundlaufes eines Rades (14) eines Schienenfahrzeuges (10), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein den entsprechenden, sich wiederholenden Schlag eines sich drehenden, eine Flachstelle (18) aufweisenden Rades (14) erfassender ortsfester Akustiksensor (22) vorgesehen ist, der mit einer elektronischen Auswerteschaltung (28) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (28) mit einer zentralen Empfangsstation (52) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (28) mit der Empfangsstation (52) drahtlos verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (28) mit der Empfangsstation (52) mittels eines Verbindungskabels verbunden ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (28) mit einem die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges (10) bestimmenden Geschwindigkeitssensor (24) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Geschwindigkeitssensor (24) ortsfest in der Nachbarschaft des mindestens einen Akustiksensors (22) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (28) mit mindestens einem die Rad- bzw. Radachsen-Temperatur erfassenden Temperatursensor (26) verbunden ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (28) einen Zuordnungsbaustein (36) aufweist, der zur Zuordnung der entsprechenden Signale des mindestens einen Akustiksensors (22) und/oder des Geschwindigkeitssensors (24) und/oder des mindestens einen Temperatursensors (26) zu dem den entsprechenden Sensor (22, 24, 26) aktivierenden Rad (14) eines Schienenfahrzeuges (10) vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (28) und/oder die zentrale ortsfeste Empfangsstation (52) einen Sender (58) aufweist, der zur Übertragung entsprechender Signale an einen im Schienenfahrzeug bzw. seiner Zugmaschine befindlichen Empfänger (60) vorgesehen ist.