DE69903722T2 - System zur funktionsüberwachung von dreh- oder schlingerdämpfern - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Funktionsüberwachung der von Gierbewegungs-Dämpfern an Schienenfahrzeugen, wobei die Schienenfahrzeuge mit einem Aufbau versehen sind, der auf wenigstens zwei Fahrgestellen aufsitzt, die jeweils mit einer oder mehr Radachse/n versehen sind, wobei die Gierbewegungen, die während der Fahrt zwischen Aufbau und Fahrgestell entstehen können in wenigstens einem der Fahrgestelle durch die Gierbewegungs-Dämpfer gedämpft werden, die, einer auf jeder Seite des Fahrgestells, zwischen dem Fahrgestell und dem Aufbau montiert sind.
• Ein wichtiger Faktor für die Bewertung der Sicherheit und Reisetauglichkeit von Schienenfahrzeugen, speziell Schienenfahrzeugen, die für Züge, die mit hoher Geschwindigkeit fahren verwendet werden sollen, ist die Stabilität des Schienenfahrzeugs. Ein Fahrzeug kann für stabil angesehen werden, wenn es während der Fahrt keine (oder scheinbar keine) Schlinger- oder Drehbewegungen erfährt, d. h. Bewegungen in einer Richtung, die nicht mit der idealen, durch die Schiene bestimmten Vorwärtsbewegungsrichtung übereinstimmen, kurz als Gierbewegungen bezeichnet. Die Stabilität kann durch eine Vielzahl von Faktoren negativ beeinflusst werden.
• Als erstes wird jedes Fahrzeug, aufgrund der Ausformung von Schienensträngen und Rad-Spurkränzen natürlicherweise immer versuchen in der Mitte der beiden Schienensträngen zu fahren. Dieses Ideal wird jedoch selten erreicht werden und man kann sich ihm nur durch einen automatischen Verhaltensmodus annähern. Mit anderen Worten wird ein Schienenfahrzeug natürlicherweise einem etwas schlingerndem Lauf folgen. Zur Dämpfung der dadurch erzeugten Schlinger- und Drehbewegungen des Aufbaus im Verhältnis zum Fahrgestell ist es bekannt Schlinger- oder Drehdämpfer zu verwenden, die zwischen Aufbau und Fahrgestell befestigt sind. Ein Beispiel gerade einer solchen Anordnung kann in DE 195 02 670 gefunden werden. In dieser Veröffentlichung ist der Dämpfer regulierbar und wird durch eine elektronische Schaltung gesteuert, die Signale von einem Beschleunigungsaufnehmer, der in Querrichtung wirkt empfängt.
• Aus oben Erwähntem folgt, dass die richtige Wirkungsweise dieser Schlinger- oder Drehdämpfer von großer Bedeutung für den Erhalt der Stabilität des Fahrzeugs ist.
• Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist es üblich Schockabsorber nach einer bestimmten Laufzeit zu überprüfen und/oder auszutauschen. Die fragliche Laufzeit wird auf der Basis herkömmlicher Erfahrung bestimmt und allgemein wird ein bestimmter Sicherheitsbereich berücksichtigt. Dies impliziert, dass Schockabsorber in sehr vielen Fällen ersetzt oder inspiziert werden, die noch gut funktionieren und wahrscheinlich in der Lage gewesen wären, ihre Aufgabe eine ganze Zeit länger zu erfüllen. Sollten die Schockabsorber inspiziert werden (was nicht immer möglich ist), wird in vielen Fällen nach der Fertigstellung der Inspektion nachgewiesen, dass Zeit und Kosten, die für die Inspektion verbraucht wurden in Wirklichkeit nicht notwendig waren, da der Schockabsorber weiterhin gut funktioniert.
• Dieses Problem spielt speziell in Situationen eine wichtige Rolle, in denen man bestrebt ist das spezielle Fahrzeug ohne Unterbrechungen so lang wie möglich in Betrieb zu halten, wie im Fall von Schienenfahrzeugen, speziell Schienenfahrzeugen, die einen Teil von Hochgeschwindigkeitszügen bilden. Solche Fahrzeuge umfassen allgemein einen Aufbau, der über zwei Trägersystemen auf zwei Fahrgestellen ruht. Zwischen dem Aufbau und dem Fahrgestell sind Dreh- oder Schlingerdämpfer, die sicherstellen müssen, dass das Fahrgestell nicht unter den Schlingerbewegungen leidet, die aus dem automatischen Verhalten der Räder resultieren.
• Das System, das in dem obigen ersten Abschnitt beschrieben wurde, mit dem die fehlerfreie Funktionsweise eines Dämpfers überwacht werden kann, ist in GB 2 093 946 beschrieben. Bei diesem System entsprechend dem Stand der Technik umfassen die speziellen Sensoren einen Drücksensor, der in dem Dämpfer installiert ist und einen Geschwindigkeitsaufnehmer, der ebenfalls in dem Dämpfer installiert ist. Zusätzlich ist eine elektronische Schaltung vorhanden, durch welche die, durch die beiden Sensoren gelieferten elektrischen Signale verarbeitet und miteinander verglichen werden. Wenn übermäßig große Abweichungen auftreten, wird eine Anzeigevorrichtung ausgelöst, um anzuzeigen, dass der Dämpfer außerhalb seines Toleranzbereiches arbeitet.
• Die fehlerfreie Funktion eines solchen Systems ist stark abhängig von der Kalibrierung der elektronischen Schaltung, durch welche die Signale der beiden Sensoren verarbeitet werden.
• Das Ziel der Erfindung ist es nun aufzuzeigen, aufweiche Weise die Überwachung von Dreh- oder Schlingerdämpfern an Schienenfahrzeugen realisiert werden kann, so dass es möglich ist verlässlich nachzuweisen, wann ein Dämpfer repariert oder ersetzt werden muss.
• Dieses Ziel wird in einem System von der Art verwirklicht, wie es in der Einleitung festgelegt ist und das entsprechend der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass das System des Weiteren mit einer Einrichtung versehen ist, die das Differenzsignal mit einem Bezugswert vergleicht, wobei die Einrichtung ein Warnsignal ausgibt, wenn das Differenzsignal den Bezugswert übersteigt.
• Auf Grund der Tatsache, dass die Dämpfer nicht einzeln überwacht werden, sondern als Gruppe überwacht werden und dass die Mess-Signale der Sensoren innerhalb der Gruppe miteinander verglichen werden, wird die ungenügende Funktion eines Dämpfers aus der Gruppe bereits schnell offensichtlich.
• Das Ausgangssignal der Vergleichs-Einrichtung kann über Kabel an eine weitere Schaltung zur Verarbeitung dieses Signals übermittelt werden oder kann möglicherweise auf eine drahtlose Weise transportiert werden.
• Es ist in beiden Fällen vorzuziehen, dass das System des Weiteren mit einer Einrichtung versehen sein sollte, durch die das Differenzsignal mit einem Bezugswert verglichen wird, wobei die Einrichtung ein Warnsignal ausgibt, wenn das Differenzsignal den Bezugswert übersteigt.
• Es ist anzumerken, dass eine Schaltung zur Verarbeitung von Sensorsignalen an sich aus US-4 141 236 bekannt ist. In dieser Veröffentlichung ist die Basis mit einem Dämpfer desselben Typs, wie in der oben erwähnten britischen Veröffentlichung GB- 2 093 946 versehen. Diesem wird eine Schaltung hinzugefügt, durch welche die Signale beider Sensoren den ein eventuelles Alarmsignal umgesetzt werden. Hier jedoch geht es um Sensoren, die mit einem einzelnen Dämpfer verbunden sind.
• Bei einer bevorzugten Ausführung wird der Sensor für jeden Dämpfer aus wenigstens einem Kraftaufnehmer gebildet, der mit der Außenseite des speziellen Dämpfers verbunden ist oder wenigstens einem Kraftaufnehmer, der ins Innere des speziellen Dämpfers eingebracht ist und es werden Messungen vorgenommen, um das Signal, das durch den Sensor ausgesandt wird an die Außenseite des Dämpfers zu übermitteln.
• Die Kraftaufnehmer können wenigstens teilweise unter Verwendung von Dehnungsmessern konstruiert sein.
• Wenn eine Veränderung in der Dämpfungscharakteristik nicht durch die Dämpfungskraft, sondern durch die korrelierte Dämpfungsgeschwindigkeit ausgedrückt wird, oder wenn die Verwendung von Kraftaufnehmern aus anderen Gründen weniger wünschenswert ist, dann kann es zu bevorzugen seien, dass der Sensor für jeden Dämpfer durch wenigstens einen Drucksensor gebildet wird, der ins Innere des speziellen Dämpfers eingebracht wird und Messungen vorgenommen werden, um das Signal, das durch den Sensor ausgesandt wird an die Außenseite des Dämpfers zu übermitteln.
• Entsprechend einer anderen Alternative wird der Sensor für jeden Dämpfer durch einen Beschleunigungsaufnehmer gebildet, der in der Längsrichtung wirkt und der an dem Fahrgestell in der Nähe des speziellen Dämpfers befestigt ist.
• Bei einer weiteren entwickelten Ausführung ist in Hinblick auf jeden Dämpfer ein Beschleunigungsaufnehmer in der Längsrichtung des Dämpfers am Fahrgestell befestigt, wobei der Beschleunigungsaufnehmer ein Ausgangssignal an eine Reihenschaltung aus einem Verstärker und einem Integrator ausgibt und wobei für jeden Dämpfer das Ausgangssignal des Arbeitsdrucksensors oder des Dämpfungskraftsensors in einer Teiler- Schaltung durch das integrierte Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers in der Längsrichtung des Dämpfers geteilt wird und die resultierenden Quotienten miteinander in dem Vergleicher verglichen werden.
• Auch wenn die oben erwähnten Ausführungen vollkommen mit analoger Elektronik realisiert werden können, ist es im Speziellen vorzuziehen, auf Grund der niedrigen Frequenzen der Schlingerbewegungen und der folglich langen Mittelungszeiträume digitale Verfahren zu verwenden. Die Verwendung von sehr großen, genaueren und Verfahren zu verwenden. Die Verwendung von sehr großen, genaueren und damit teuren Kondensatoren zum Beispiel kann damit vermieden werden.
• Es ist deshalb vorzuziehen, dass die beiden Schaltungen zur Bestimmung eines Effektivwerts des Filter-Ausgangssignals und der Vergleicher als digitale Schaltungen und jeweils als ein programmierter Prozessor realisiert werden sollten und dass ein Analog/Digital-Wandler nach jedem Bandfilter eingeschlossen ist.
• Es ist auch vorzuziehen, dass die beiden Bandfiltern, die beiden Schaltungen zur Bestimmung eines Effektivwertes des Filter-Ausgangssignals und der Vergleicher als digitale Schaltungen und jeweils als ein programmierter Prozessor realisiert werden und dass ein Analog/Digital-Wandler nach jedem Verstärker eingeschlossen ist.
• Es ist weiterhin vorzuziehen, dass die Integratoren, die Teiler-Schaltungen und der Vergleicher als digitale Schaltungen und als ein programmierter Prozessor jeweils realisiert werden und dass auf die Verstärker zur Verstärkung der Signals des Beschleunigungsaufnehmers in der Längsrichtung zu den Dämpfern ein A/D-Wandler folgt.
• Um es zu ermöglichen, dass die digitalen Filter in der oben genannten Ausführung genau justiert und während des Betriebs möglichst fein abgestimmt sind, es vorzuziehen, dass das Fahrgestell mit einem Beschleunigungsaufnehmer versehen ist, der so befestigt ist, dass die Beschleunigung des Fahrgestells in der Querrichtung gemessen wird und dass das Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers zu der Reihenschaltung eines Verstärkers, eines Analog/Digital-Wandlers und eines digitalen Spektralanalysators, durch den die Bandbreite der zentralen Schlingerfrequenz bestimmt wird, geleitet wird und dass die digitalen Filter auf der Basis der bestimmten Bandbreite neu justiert werden.
• Die Erfindung wird im Folgenden genauer im Detail mit Bezug auf die beigefügten Figuren besprochen.
• Fig. 1 zeigt eine erste Ausführung der Erfindung, bei der jeder Dämpfer mit einem Kraftaufnehmer versehen ist.
• Fig. 2 zeigt die elektronische Schaltung, die zu der Ausführung nach Fig. 1 gehört.
• Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführung der Erfindung, bei der jeder Dämpfer mit einem Kraftaufnehmer versehen ist und das Fahrgestell mit einem Beschleunigungsaufnehmer in der Querrichtung versehen ist, wie es bei Fahrgestell-Überwachung üblich ist.
• Fig. 4 zeigt die elektronische Schaltung, die zu der Ausführung nach Fig. 3 gehört.
• Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführung der Erfindung, bei der jeder Dämpfer mit einem Kraftaufnehmer versehen ist und das Fahrgestell nahe bei jedem Dämpfer mit einem Beschleunigungsaufnehmer in der Längsrichtung des Dämpfers versehen ist.
• Fig. 6 zeigt die elektronische Schaltung, die zur Ausführung nach Fig. 5 gehört.
• Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf einen Eisenbahnwagen an der Stelle eines der Fahrgestelle. Bei diesem Beispiel umfasst das spezielle Fahrgestell die Längs-Bauteile 10 und 12, die Quer-Bauteile 14 und 16 und das Traglager 18. Das Traglager 18 wiederum umfasst verschiedene einige Teile, diese Teile sind jedoch nicht getrennt aufgeführt, da sie für die Erfindung von keiner eigenen Bedeutung sind. Das Lager, das durch das Träger- Bauteil 18 aufgenommen wird, ist mit 20 bezeichnet. Das Fahrgestell ist weiterhin mit einer Achse 22, welche die Räder 24 und 26 trägt und mit der Achse 28, welche die Räder 30 und 32 trägt versehen. Während der Fahrt laufen die Räder auf den Schienen 34 und 36, welche durch die gestrichelten Linien angezeigt werden.
• Es wird angemerkt, dass verschiedene Lagerkonstruktionen momentan für die Verwendung bei Eisenbahnwagen bekannt sind. Außerdem sind anstatt von Lagern auch Lagerkonstruktionen bekannt, welche durch Federkonstruktionen gebildet werden. Für alle Fälle kann die Erfindung jedoch auf die vorhandenen Dreh- oder Schlingerdämpfer angewandt werden.
• Der Aufbau des Wagons ist nur teilweise sichtbar und mit 38 bezeichnet. Wie festgestellt, wird der Aufbau auf dem Fahrgestellen durch das Lager 20 zentriert. Zwischen dem Fahrgestell und dem Aufbau sind zwei Schlingerdämpfer 54 und 56 befestigt, die am oberen und unteren Rand der Figuren sichtbar sind. Der am oberen Rand abgebilde te Schlingerdämpfer 54 ist mit dem Gehäuse 40 versehen, das an einem Ende eine Befestigungsöse 42 besitzt und die, am anderen Ende herausragende Kolbenstange 44 besitzt, mit der Befestigungsöse 46 an dem freien Ende. Der Dämpfer ist mit einem Gelenk über die Befestigungsöse 42 mit der Dämpferaufnahme 50 verbunden, die einen Teil des Fahrgestells bildet und der Dämpfer ist mit einem Gelenk über die Befestigungsöse 46 mit der Dämpferaufnahme 52 verbunden, die einen Teil des Aufbaus 38 des Wagons bildet.
• Ähnlich umfasst der, am unteren Rand abgebildete Dämpfer 56 das Gehäuse 60, das an einem Ende die Befestigungsöse 62 besitzt und am arideren Ende die Kolbenstange 64, mit einer Befestigungsöse 66 an dem freien Ende. Dieser Dämpfer ist mit einem Gelenk über die Befestigungsöse 62 an der Dämpferaufnahme 70 befestigt, die einen Teil des Fahrgestells bildet und der ist mit einem Gelenk über die Befestigungsöse 66 mit der Dämpferaufnahme 72 verbunden, die einen Teil des Aufbaus 38 bildet.
• Die Räder 24, 26, 30 und 32 sind mit einem Radprofil versehen, das abgerundete Spurkränze besitzt, was sich von selbst versteht. Wie bekannt, wird die Form der Räder so gewählt, dass die Räder automatisch Spurhalten, d. h. sie versuchen die Achse, an welcher sie befestigt sind in der Mitte des Eisenbahngleises zentriert zu halten. Es ist auch bekannt, dass dieses Verhalten des automatischen Spurhaltens pendelnde Bewegungen in dem Fahrgestell hervorrufen kann. In diesem Fall müssen speziell Pendelbewegungen in Bezug auf den zentralen Lagerpunkt 20 betrachtet werden. Der Zweck dieser Dämpfer ist es, die Bewegungen in dem Fahrgestell stark zu dämpfen und damit insgesamt einen ruhigen Lauf des Fahrgestells zu realisieren.
• Die Anpassung der Schlinger-Dämpfer zwischen einem Fahrgestell und dem Aufbau eines Fahrzeugs und dessen Auswirkung ist an sich bekannt und dessen genaue Beschreibung wird deshalb als überflüssig erachtet.
• Wie bereits oben festgestellt, versucht die Erfindung den Funktionszustand der beiden Dämpfer in einer solchen Weise anzuzeigen, dass man eine Nachricht erhält, sobald ein Dämpfer nicht mehr innerhalb der vorher eingestellten Toleranzgrenzen optimal funktioniert. Hierfür sind Sensoren an den Dämpfern angebracht, die in den Figuren durch 80 und 82 bezeichnet werden. Diese Sensoren können Dehnungsmesser umfassen, durch welche die, in der speziellen Kolbenstange 44 und 64 erzeugten Kräfte gemessen werden. Statt Dehnungsmesser können auch ein anderes Kraftmesssystem verwendet werden.
• Fig. 2 zeigt die elektrische Schaltung, durch welche die Signale dieser Sensoren 80 und 82 verarbeitet werden. Die Signale des Sensors 80 werden zuerst in einem Verstärker 90 durch einen vorher festgelegten Faktor verstärkt, dann durch ein Bandpassfilter 92 geführt und in dem Analog/Digital-Wandler 94 in digitale Signale umgewandelt. Die Ausgangssignale des Sensors 82 werden in dem Verstärker 96 verstärkt, durch ein Bandpassfilter 98 geführt und in dem Wandler 100 einer Analog/Digital Wandlung unterworfen. Die Ausgangssignale der beiden A/D-Wandler 94 und 100 werden in den Prozessor 102 eingegeben.
• Die Bandpassfilter 92 und 98 stellen sicher, dass nur Signale, die innerhalb des Schlinger-Frequenzbereiches liegen bis zu dem Prozessor 102 gelangen und dass alle anderen Störsignale stark geglättet werden.
• Wenn beide Schlinger-Dämpfer 54 und 56 korrekt funktionieren, dann kann man annehmen, dass, immer wenn das Fahrgestell Schlingerbewegungen ausführt, die Dampferbewegungen und damit auch die Dämpfungskräfte auf beiden Seiten des Fahrgestells im Prinzip gleich sind. Dies kann zum Beispiel dadurch bestimmt werden, dass man über eine genügend lange Zeitspanne den Mittel- oder Effektivwert dieser Dämpferkräfte oder einen anderen relevanten Wert dieser Dämpferkräfte beobachtet. Die Funktionsweise des Prozessors 102 basiert nun auf dieser Annahme. In dem Prozessor 102 wird der Effektivwert (oder Mittelwert) der beiden Eingabesignale über eine relativ große Zeitperiode bestimmt. Die erhaltenen Effektivwerte werden dann miteinander verglichen. Solange die beiden Signale innerhalb vorher bestimmten Toleranzgrenzen gleich zueinander liegen, kann man annehmen, dass beide Schlinger-Dämpfer gut funktionieren. Sobald jedoch eines der beiden Signale sich in einer solchen Weise ändert, dass der Unterschied zwischen den beiden Signalen eine vorher bestimmte Toleranzgrenze überschreitet, dann gibt der Prozessor 102 am Ausgang 108 ein Signal aus, wodurch für die Außenwelt sichtbar wird, dass einer der beiden Schlinger-Dämpfer nicht mehr korrekt funktioniert und deshalb ausgetauscht oder repariert werden muss.
• Es wird offensichtlich sein, dass die elektronische Schaltung zum Beispiel irgendwo am Fahrgestell befestigt sein kann und Drähte besitzt, die zwischen den Sensoren 80, 82 und dem Prozessor 102 befestigt sind. Diese Drähte sind jedoch nicht in der Figur abgebildet.
• Obwohl in Fig. 2 die aktuelle Signalverarbeitung mit digitalen Signalen stattfindet, wird es offensichtlich sein, dass eine analoge Schaltung ebenso verwendet werden kann, durch welche die relativen Werte, zum Beispiel der mittelwert von beiden Filter- Ausgangssignalen über einen längeren Zeitraum gebildet und miteinander verglichen werden. In Hinblick auf die niederen Frequenzen der Signale (ungefähr in dem Bereich 2-10 Hz) ist eine digitale Realisierung wie in Fig. 2 vorzuziehen.
• Die Schlinger-Frequenz des Fahrgestells kann für jedes Fahrgestell variieren abhängig von der Ladung des Wagons, der Reisegeschwindigkeit und einer Zahl von Störeinflüssen. Um ein geeignetes Signal nicht zu verlieren, müssen die Durchgangsbänder der beiden Filter folgerichtig so gewählt werden, dass sie genügend breit sind. Eine Lösung, welche die Verwendung viel schmalerer Durchgangsbänder erlaubt, ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt.
• Mit Ausnahme des hinzugefügten Beschleunigungsaufnehmers 84 ist Fig. 3 mit Fig. 1 völlig identisch, weshalb nur auf wenige Referenzzahlen hingewiesen sind.
• Der Beschleunigungsaufnehmer 84 ist auf einem Quer-Bauteil 14 des Fahrgestells montiert und ist ausgelegt, um Beschleunigungen aufzunehmen die in Quer-Richtung erzeugt werden. Ein solcher Beschleunigungsaufnehmer ist in vielen Fällen schon für andere Zwecke, zum Beispiel in für Schlinger-Überwachung vorhanden. Das Ausgangssignal dieses Aufnehmers kann verwendet werden, um dem Durchgangsbänder der beiden Filter so zur harmonisieren, dass das Band gerade ausreicht, um das erwünschte brauchbare Signal durchzulassen.
• Fig. 4 zeigt die elektronische Schaltung, die in diesem Fall verwendet wird. Das Signal des Sensors 80 wird wiederum in dem Verstärker 104A verstärkt und dann in dem A/D- Wandler 106A digitalisiert. In der gleichen Weise wird das Signal des Sensors 82 in dem Verstärker 104B verstärkt und in dem A/D-Wandler 106B digitalisiert. Das Signal des Beschleunigungsaufnehmers 84 wird in dem Verstärker 104C verstärkt und in dem A/D- Wandler 106C digitalisiert. Die drei digitalisierten Signale werden in einen Prozessor 102A eingegeben.
• Dieser Prozessor ist so programmiert, dass die Signale der Kraftaufnehmer 80 und 82 einer Bandpass-Filteroperation unterworfen werden. Der relevante Wert (zum Beispiel der Mittelwert) von beiden Signalen wird dann über einen längeren Zeitabschnitt bestimmt und diese Werte werden miteinander verglichen. Algorithmen für die Realisierung einer Filteroperation und zur Bestimmung eines Langzeit-Mittelwerts werden als bekannt vorausgesetzt und werden deshalb nicht im Detail besprochen. Hier wird speziell ein Filter-Algorithmus verwendet, bei dem eine Anzahl von Parametern geändert werden können, so dass das Durchgangsband des Filters verändert wird. Das digitalisierte Signal des Beschleunigungsaufnehmers 84 wird einer Spektralanalyse unterworfen, wodurch das Band bestimmt werden kann innerhalb dem die zentrale Schlinger-Frequenz variiert. Die sich ergebenden Daten werden dann verwendet, um die Parameter des Filter- Algorithmus periodisch neu zu justieren, so dass ein optimaler Filter-Effekt erhalten wird.
• Es kann vorkommen, dass sich die Dämpfungscharakteristik verändert, aber die Dämpfungs-Kraft ändert sich nicht oder ändert sich nur wenig als ein Ergebnis der Veränderung der Dämpfungs-Geschwindigkeit. Um auch in diesen Fällen eine Anzeige erhalten zu können, können zwei Beschleunigungsaufnehmer in einer, in den Fig. 5 und 6 gezeigten Weise verwendet werden. Die zwei Beschleunigungsaufnehmer 86 und 88 sind an den beiden Längs-Bauteilen 10 und 12 des Fahrgestells angebracht und messen dort die Beschleunigung des Fahrgestells an dem Ort, an dem diese Beschleunigung jeweils auf den speziellen Dämpfer 54 oder 56 übertragen wird.
• Wie in Fig. 6 gezeigt werden die Signale der verschiedenen Sensoren 80, 82, 86 und 88 zuerst in den jeweiligen Verstärkern 104A, 104B, 104C und 104D verstärkt. Alle verstärkte Signale werden dann in dem jeweiligen D/A-Wandler 106A, 106B, 106C und 106D digitalisiert. Die Ausgangssignale dieser Wandler werden in einen Prozessor 102B eingegeben. Dieser Prozessor integriert die beiden Beschleunigungssignale, wodurch Geschwindigkeitssignale erhalten werden und berechnet dann den Kraft/Geschwindigkeits-Quotienten für beide Seiten. Für den Dämpfer 54 wird das Signal des Kraftaufnehmers 80 daher durch das integrierte Signal des Beschleunigungs aufnehmers 86 dividiert. Für den Dämpfer 56 wird das Signal des Kraftaufnehmers 82 durch das integrierte Signal des Beschleunigungsaufnehmers 88 dividiert. Die resultierenden Quotienten werden nun wiederum miteinander verglichen und müssen untereinander innerhalb bestimmter Toleranzen gleich sein. Statt der Beschleunigungsaufnehmer können auch Geschwindigkeits- oder Positionsaufnehmer verwendet werden, um die Dämpfungsgeschwindigkeit zu bestimmen.
• Es wird offensichtlich sein, dass auch eine Anwendung möglich ist, bei der sowohl ein Beschleunigungsaufnehmer 84 in der Querrichtung und zwei Beschleunigungsaufnehmer 86 und 88 in der Längsrichtung der speziellen Dämpfer verwendet werden.
• Es ist sehr wohl möglich die gemessenen Werte oder Quotienten der Dämpfer von zwei Fahrgestellen miteinander zu vergleichen. Alles was bei paarweisem Vergleich von zwei Dämpfern festgestellt werden kann ist, dass einer der Dämpfer nicht mehr länger perfekt funktioniert. Bei einem Vergleich, der zwei Paare einbezieht, kann man auch feststellen, welcher der beiden Dämpfer eines Paares nicht perfekt funktioniert.
• Aus dem obigen kann auch geschlossen werden, dass, solange das Fahrgestell als ein starrer Körper betrachtet wird, jede Fehlfunktion eines Dämpfers auch aus dem Versatz des Zentrums der Rotation des Fahrgestells ersehen werden kann, wie er in einem Prozessor berechnet werden kann, der für diesen Zweck programmiert aus den, mit geeigneten Filter und bekannten Positionen gemessenen Werten von zwei Aufnehmern. In diesem Fall sind auf dem Dämpfer keine Kraftaufnehmer notwendig.

Claims (14)

1. System zum Überwachen der Funktion von Gierdämpfern (54, 56) an Schienenfahrzeugen, wobei die Schienenfahrzeuge mit einem Aufbau (63) versehen sind, der auf wenigstens zwei Fahrgestellen aufsitzt, die jeweils mit einer oder mehr Radachse/n (22, 28) versehen sind,

wobei die Gierdämpfer zwischen dem Fahrgestell und dem Aufbau, d. h. einer an jeder Seite des Fahrgestells, angebracht sind, und

wobei jeder Dämpfer wenigstens einen Sensor (80, 82) umfasst, der elektrische Signale ausgibt, die sich auf die Funktion des entsprechenden Dämpfers beziehen, und

wobei das System eine Schaltung zum Verarbeiten der Signale umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Signale, die von den Sensoren einer Gruppe von zwei oder mehr Dämpfern ausgegeben werden, der Schaltung zugeführt werden, in der die Signale miteinander verglichen werden, und wobei die Schaltung ein Differenzsignal erzeugt, dass sich auf die Differenz zwischen den Signalen von dem/den Sensor/en eines Dämpfers und den Signalen von dem/den Sensor/en des/der anderen Dämpfer/s der Gruppe bezieht.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System des Weiteren mit einer Einrichtung versehen ist, die das Differenzsignal mit einem Bezugswert vergleicht, wobei die Einrichtung ein Warnsignal ausgibt, wenn das Differenzsignal den Bezugswert übersteigt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von Dämpfern alle Dämpfer umfasst, die an einem Fahrgestell angebracht sind.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von Dämpfern Dämpfer umfasst, die an verschiedenen Fahrgestellen angebracht sind.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor für jeden Dämpfer durch wenigstens einen Kraftaufnehmer gebildet wird, der mit der Außenseite des speziellen Dämpfers verbunden ist.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Kraftaufnehmer unter Verwendung von Dehnungsmessern konstruiert wird.

7. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor für jeden Dämpfer durch einen Beschleunigungsaufnehmer (86, 88) gebildet wird, der in der Längsrichtung wirkt und der an dem Fahrgestell in der Nähe des speziellen Dämpfers befestigt ist.

8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal jedes Sensors, der zu einem Dämpfer gehört, zu der Reihenschaltung aus einem Verstärker und einem Bandfilter geleitet wird.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Reihenschaltung das Ausgangssignal anschließend zu einem A/D-Wandler geleitet wird.

10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinrichtung durch eine Schaltung gebildet wird, zu der die Ausgangssignale der Reihenschaltung des speziellen Fahrgestells geleitet werden und in der zeitabhängige relevante Werte beider Ausgangssignale erzeugt werden, wobei die Werte dann miteinander verglichen werden.

11. System nach einem der Ansprüche 3-10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Sensoren ein Beschleunigungssensor (84), der in der Querrichtung wirkt, an dem Fahrgestell angebracht ist.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass:

das Ausgangssignal des Quer-Beschleunigungsaufnehmers, wenn erforderlich, nach Verstärkung (104c) und A/D-Wandlung (106c) zu einem Prozessor (102a) geleitet wird, in dem dieses Signal einer Spektrumsanalyse unterzogen wird, um das momentane Roll-Frequenzband zu bestimmen,

wobei die Bandfilter in der Reihenschaltung regulierbar sind, und

nach Abschluss der Spektrumsanalyse die Bandfilter auf das ermittelte Frequenzband reguliert werden.

13. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass:

jeder Aufnehmer ein Ausgangssignal an die Reihenschaltung aus einem Verstärker, einem Bandfilter und einer Schaltung zum Bestimmen eines relevanten Wertes des Filter-Ausgangssignals ausgibt,

die zwei relevanten Werte in einem Komparator miteinander verglichen werden, um die Position des Drehzentrums zu definieren,

das definierte Drehzentrum mit dem gewünschten Drehzentrum verglichen wird, und,

je nach dem Ergebnis des Vergleichs, ein Ausgangssignal ausgegeben wird.

14. System nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass:

bezüglich jedes Dämpfers ein Beschleunigungsaufnehmer (86, 88) in der Längsrichtung des Dämpfers an dem Fahrgestell befestigt ist, wobei der Beschleunigungsaufnehmer ein Ausgangssignal an eine Reihenschaltung aus einem Verstärker und einem Integrierglied ausgibt,

für jeden Dämpfer das Ausgangssignal des Drucksensor oder Kraftsensors in einer Dividierschaltung durch das integrierte Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers des speziellen Dämpfers dividiert wird,

wobei anschließend die entstandenen Quotienten in der Vergleichseinrichtung entweder miteinander oder mit einem Bezugswert verglichen werden.