EP1060376B1 - Verfahren und vorrichtung zum überwachen des bereichs technischer rollkörper - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum überwachen des bereichs technischer rollkörper Download PDF

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EP1060376B1
EP1060376B1 EP99919037A EP99919037A EP1060376B1 EP 1060376 B1 EP1060376 B1 EP 1060376B1 EP 99919037 A EP99919037 A EP 99919037A EP 99919037 A EP99919037 A EP 99919037A EP 1060376 B1 EP1060376 B1 EP 1060376B1
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EP
European Patent Office
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converters
support
control
electrical
pulses
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EP99919037A
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EP1060376A1 (de
EP1060376B8 (de
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Klaus Jürgen Nord
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Publication of EP1060376B1 publication Critical patent/EP1060376B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the technical area Rollers, such as wheel-rail system or bearings or rollers, in particular using their underlay, like rails of a wheel-rail system of transducers which are arranged on the base, occurring in the same Detect forces, generate electrical impulses and apply these electrical impulses signal an electrical control and evaluation station by means of the same state changes the monitored area, such as material and separation damage, are detected, according to the preamble of claim 1 and a device for this purpose according to the preamble of claim 5.
  • this using a control device are permanently monitored, are within the scope of the periodically changing rolling friction forces of technical rolling elements and / or whose documents arranged electromechanical transducers.
  • the powers will transferred to transducers and converted into electrical energy, the Rolling properties of technical rolling elements from this electrical energy, in addition or on their own, are to be derived and thereby to a corresponding Facility can be controlled.
  • DE-A1-39 37 966 describes a method and a device to determine the adhesion between vehicle tires and Lane became known.
  • the measurement signals from the sensor are sent to an evaluation device transfer. There these measurement signals become both the current claimed adhesion coefficient as well as the maximum possible adhesion coefficient determined between the vehicle tire and the road. With this No rolling friction forces are measured.
  • DE 35 36 474 C2 is a method for determining the frictional torque of a measuring bearing has become known, in which one has a bearing ring of the measuring bearing rotates at constant speed while the other bearing ring over one Connects measuring head with a spring acting as a force transducer, the Force transducer generates a signal as a measure of the friction torque of the measuring bearing and the movement of the measuring head force transducer system as little as possible attenuates.
  • the measuring bearing is moved through an air bearing replaced, one of the spring deformation in this air bearing arrangement proportional signal and a proportional to the measuring head acceleration Generates signal and derives another signal from it.
  • the signals obtained summed up the result being a measure of the friction torque occurring.
  • This device consists of a mobile carriage on which at least two pneumatically operating seismic sources to emit one low-frequency and a high-frequency sound wave towards the road surface are arranged. It is also in the vicinity of the seismic sources a plurality of sound receivers including accelerometers the vehicle, the sound sources and the receivers using a Lifting device can be lowered onto the road and raised again. In operation, the sound sources and the receivers hit the street lowered, with the seismic sources radiating their sound waves onto the road and the receivers collect the reflected sound waves into electrical signals convert, which is forwarded to an evaluation unit and there by means of a Software can be evaluated.
  • the invention is based on the object of such a method and a device to further develop that occurring in the field of technical rolling elements Changes in state can be detected at any time with sensors.
  • the object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned solved in that at least one of those monitored on the base in the Area of the technical rolling element arranged active with electrical converter Energy is applied and, as a pulse generator, evaluable pulses in the Introduces underlay, being arranged in the area of the technical rolling elements Transducers can be evaluated using the control and evaluation station are recorded and thus the area of the technical rolling elements at any time is monitored.
  • the transducers at least correspond partly wirelessly with the control and evaluation station, for example radio technology.
  • the transducers are those that either Introduce mechanical or electromagnetic waves into the surface.
  • those operating as pulse transmitters Converter from the electrical control and evaluation station with electrical Energy supplied are those operating as pulse transmitters Converter from the electrical control and evaluation station with electrical Energy supplied.
  • the area of the technical rolling elements can thus advantageously, in particular the pad, for example a rail, at any time for changes in condition be monitored.
  • At least one sensors working in the field of technical rolling elements as transducers electrical energy is applied and can be evaluated in its document Introduces pulses as an actuator sensor, so that at any time with the in the area of technical rolling elements arranged further sensors evaluable electrical Impulses can be recorded, from their evaluation state changes can be read and thus monitor this area at any time is.
  • the actuator sensor can be supplied with electrical energy by means of any energy source, for example from a control and evaluation station is activated.
  • the introduction of the impulses into the area of technical rolling elements is thereby achieved that the actuator excited with electrical energy as the pulse transmitter evaluable pulses, e.g. mechanical waves, in whose Underlay, for example a rail, initiates and thereby with those in the area the transducers arranged at the technical rolling elements always provide the impulses are recorded.
  • the sensors in the field of technical rolling elements Detect changes in condition, such as damage to materials and separation, at any time and signal.
  • Electromechanical transducers are used as actuator sensors Document record impulses and which are charged with electrical energy as Actuator sensors or generators corresponding pulses, for example elastic Waves to generate on the base, or such pulses complementary from there are able to signal.
  • the distances and the performances of the sensors working as actuators or working as transducers are among the overcoming distances or the necessary intensities for transmission
  • the impulses depend on and in their documents and can be determined in advance.
  • identical or different converters can be used both as Pulse receiver, as well as a pulse transmitter in the field of technical rolling elements operate at a distance and thereby mechanical or electromagnetic at any time Introduce shafts into the base of the actuator sensors.
  • All Active power or transmission of the necessary input, output and test signals from or to the actuator sensors, or the transducer can in conventional Type, e.g. by means of galvanic elements - such as cables etc. - and / or, can be carried out at least partially, wirelessly, it can be on the assembly conventional transmission elements can be dispensed with.
  • transducer sensors For this purpose, for example, piezo sensors are proposed, whose vibrationally moved Share the technical document as actuators for the respective stroke reversal Touch the rolling element or operate an impulse hammer.
  • a monitoring device the area of technical rolling elements, for example bearings or rollers, in particular their underlay, like rails of a wheel-rail system, with Transducers which are arranged on the base, forces occurring in the same capture, generate electrical impulses and these electrical impulses to one electrical control and evaluation station signal, by means of the same state changes the monitored area, such as material and separation damage, can be detected, with at least one of those monitored on the base Area of the technical rolling element arranged active with electrical converter Energy can be applied and pulses that can be evaluated as a pulse generator Introduces document from the converters working as pulse receivers on the Document can be recorded as evaluable impulses and from there as electrical impulses can be signaled to the control and evaluation station.
  • technical rolling elements for example bearings or rollers, in particular their underlay, like rails of a wheel-rail system, with Transducers which are arranged on the base, forces occurring in the same capture, generate electrical impulses and these electrical impulses to one electrical control and evaluation station signal, by means of the same state changes the monitored area
  • the advantages that can be achieved with the invention are that with the Method according to the invention at any time reliably and inexpensively Area of technical rolling elements to be monitored for material and separation damage can, especially vehicle rails for high-speed railways.
  • the with the pulses initiated by the actuator sensors operating as pulse transmitters can be determined in advance on a known one, for example by measurement Setpoint should be designed. In the event of a deviation of the incoming actual value of the Pulses at the sensors working as pulse receivers from the known This allows conclusions to be drawn about the extent of the Documentation of technical rolling elements occurring or beginning damage there be drawn at any time during a control measurement before effects of damage and regardless of the movement of the rolling body.
  • Figure 1 shows a stretched pad 1, such as rail 1, as an area of a (not shown) technical rolling body in supervision, with one on the base 1 arranged as an actuator working sensor 2, such as pulse generator pulse receiver 2 or converter 2, the control and evaluation station 6 with electrical Energy 5a is applied.
  • the converter 2 conducts physically evaluable pulses 5b in the document 1, which is also a Transducer working sensor 3, such as test signal receiver 3 or pulse generator pulse receiver 3, recorded on or in this document 1 and from there as electrical signals 5c are signaled to a control and evaluation station, for example galvanically coupled or by means of a radio link.
  • the receiving control and evaluation station can with the control and evaluation station 6 be identical.
  • Converter 2 and converter 3 can also be constructed the same way.
  • Figure 2 shows a stretched pad 1, such as rail 1, as an area of a (not shown) technical rolling body in supervision, with one on the base 1 arranged as a module actuator sensor 4 or transducer 4, which by a Control and evaluation station 6 is supplied with electrical energy 5a as Transmitter impulses 5b in the document 1 and at the same time as a receiver all the detachable pulses 5b on the base 1 are recorded and these as electrical signals 5c transmitted to a control and evaluation station, wherein the receiving control and evaluation station in turn with the sending one Control and evaluation station 6 can be identical.
  • a module actuator sensor 4 or transducer 4 which by a Control and evaluation station 6 is supplied with electrical energy 5a as Transmitter impulses 5b in the document 1 and at the same time as a receiver all the detachable pulses 5b on the base 1 are recorded and these as electrical signals 5c transmitted to a control and evaluation station, wherein the receiving control and evaluation station in turn with the sending one Control and evaluation station 6 can be identical.
  • Figure 3 shows a stretched base 1, such as rail track 1, on which a Technical rolling element 7, such as vehicle wheel 7, moves in side view, on the Pulse transmitter 8, such as test signal sensors 8, preferably arranged peripherally are.
  • a control and evaluation station 6 which with the rolling body 7 in Connected and can be carried by this, for example electrical energy in the form of pulses 5a on or in the base 1 located pulse generator pulse receiver 2 or converter 2 are abandoned, which in turn initiates impulses 5b into the base 1, to another or in the support 1 located transducer 3 passed by this and transmitted as electrical signals 5c to the control and evaluation station 6 become.
  • Converter 2 and converter 3 can in turn be constructed identically.
  • signals from the control and evaluation station 6 are given to the test signal sensors 8 within the rolling element 7; to the Example, the control and evaluation station 6 directs electrical energy into the Test signal sensors 8, which in turn have evaluable pulses 5 a ′ in the converter 2 initiate, which in turn sends signals 5b, which are in the document 1 spread and picked up by converter 3 and either directly as signal 5c to the control and evaluation station 6 or as signal 5c 'to the Test signal sensors 8 are routed, which in turn send the signals to the control and forward or transmit evaluation station 6.
  • the impulses can are transmitted wirelessly from or to the control and evaluation station 6, the stationary control and evaluation station 6, or a mobile one Control and evaluation station at least partially by radio technology can be operated.
  • the impulses of the transducer 2 which this after his Excitation can be initiated in the document 1 by the converter 3 after Running through the impulses over a certain distance on or in the document 1 detected and from there or from the converter 3 to a stationary or mobile Control and evaluation station 6 signals.
  • control and evaluation station 6 with electrical Generate 5 energized pulse transmitters 8 pulses on the base 1, the can be transmitted and evaluated by the converters 2, 3 and in turn also received by the pulse transmitters 8 and for control and Evaluation station 6 can be forwarded.
  • the invention is particularly in the field of technical rolling bodies, for example Bearings, rollers etc., especially on their documents and here in particular industrially applicable to the stretched underlay of wheel-rail systems, the wheeled vehicle itself can be the control and evaluation station.
  • the invention is also applicable to rail systems that are not directly earthbound applicable, e.g. for monitoring rails for building railways, for example Suspension railways accordingly.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Bereichs technischer Rollkörper, wie Rad-Schienensystem oder Lager oder Walzen, insbesondere deren Unterlage, wie Schienen eines Rad-Schienensystems, unter Verwendung von Wandlern, welche an der Unterlage angeordnet sind, in derselben auftretende Kräfte erfassen, elektrische Impulse erzeugen und diese elektrischen Impulse an eine elektrische Kontroll- und Auswertestation signalisieren, mittels derselben Zustandsänderungen des überwachten Bereichs, wie Material- und Trennschäden, detektiert werden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung hierzu gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Stand der Technik:
Ein solches Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie im Bereich bewegter technischer Rollkörper ist aus der DE 43 35 776 bekannt, wobei die die Rollreibung verursachenden anelastischen Deformationen und die hierbei auftretenden Kräfte im Bereich der Lager- bzw. Abwälzpunkte der Rollkörper periodisch auf elektromechanische Wandler übertragen und hierdurch zumindest teilweise in elektrische Energie umgewandelt werden. Es werden die durch Abrollen der Rollkörper in deren Bereich eingeleiteten Impulse mit dort angeordneten Sensoren erfasst, um damit elektrische Energie zu erzeugen und allgemein Zustandsänderungen zu detektieren. Ebenso dient die Vorrichtung zum Überwachen technischer Rollkörper mittels einer Kontroll- und Auswerteeineinrichtung für technische Geräte, wobei aus der elektrischen Energie die Abrolleigenschaften der technischen Rollkörper abgeleitet werden, so dass bei auftretenden Abweichungen dieser elektrischen Energie entsprechende Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden können. Bei einer Vorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie an rollenden technischen Körpern, wobei diese mittels einer Kontrolleinrichtung permanent überwachbar sind, sind in den Wirkungsbereichen der periodisch wechselnden Rollreibungskräfte von technischen Rollkörpern und/oder deren Unterlagen elektromechanische Wandler angeordnet. Die Kräfte werden auf Wandler übertragen und hierbei in elektrische Energie umgewandelt, wobei die Abrolleigenschaften technischer Rollkörper aus dieser elektrischen Energie, zusätzlich oder für sich, abzuleiten sind und hierdurch an einer entsprechenden Einrichtung kontrolliert werden können.
Des Weiteren ist durch die DE-A1-39 37 966 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Kraftschlussverhältnisse zwischen Fahrzeugreifen und Fahrbahn bekannt geworden. Im Reifenprotektor sind mindestens ein Sensor angeordnet, der beim Durchlaufen des Reifenlatsches die Verläufe der lokalen Spannungen bzw. Dehnung bzw. Verformungen in horizontaler Richtung und in Normalrichtung erfasst. Die Messsignale des Sensors werden an eine Auswerteeinrichtung übertragen. Dort wird aus diesen Messsignalen sowohl der derzeit beanspruchte Kraftschlussbeiwert als auch der maximal mögliche Kraftschlussbeiwert zwischen dem Fahrzeugreifen und der Fahrbahn ermittelt. Mit diesem Verfahren werden keine Rollreibungskräfte gemessen.
Durch die DE 35 36 474 C2 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Reibmomentes eines Messlagers bekannt geworden, bei dem man einen Lagerring des Messlagers mit konstanter Drehzahl dreht, während man den anderen Lagerring über einen Messkopf mit einer als Kraftaufnehmer wirkender Feder verbindet, wobei der Kraftaufnehmer ein Signal als Maß für das Reibmoment des Messlagers erzeugt und die Bewegung des Messkopf- Kraftaufnehmersystems möglichst wenig dämpft. Zur Kalibrierung der gesamten Messeinrichtung wird das Messlager durch ein Luftlager ersetzt, wobei man bei dieser Luftlageranordnung ein der Federverformung proportionales Signal und ein der Messkopfbeschleunigung proportionales Signal erzeugt und daraus ein weiteres Signal ableitet. Bei der Reibmomentmessung des Messlagers werden anschließend die gewonnenen Signale summiert, wobei das Ergebnis ein Maß für das auftretende Reibmoment ist.
Durch die US-A-5614670 ist eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Messung von sichtbaren und unsichtbaren Schäden des Untergrundes einer Straße bekannt geworden. Diese Vorrichtung besteht aus einem fahrbaren Wagen, an welchem wenigstens zwei pneumatisch arbeitenden Seismik-Quellen zur Abstrahlung einer niederfrequenten und einer hochfrequenten Schallwelle in Richtung zur Straßendecke angeordnet sind. Ebenso befindet sich in Nachbarschaft der Seismik-Quellen eine Mehrzahl von Schallempfängern einschließlich Beschteunigungsmessern auf dem Fahrzeug, wobei die Schallquellen und die Empfänger mittels einer Hubvorrichtung auf die Straße abgesenkt und wieder angehoben werden können. In Operation werden die Schallquellen und die Empfänger auf die Straße abgesenkt, wobei die Seismik-Quellen ihre Schallwellen auf die Straße abstrahlen und die Empfänger die reflektierten Schallwellen auffangen, in elektrische Signale umwandeln, welche an eine Auswerteeinheit weitergeleitet und dort mittels einer Software ausgewertet werden.
Technische Aufgabe:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein solches Verfahren und eine Vorrichtung weiterzuentwickeln, dass im Bereich der technischen Rollkörper auftretende Zustandsänderungen jederzeit mit Sensoren detektiert werden können.
Offenbarung der Erfindung und deren Vorteile:
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest einer der an der Unterlage im überwachten Bereich des technischen Rollkörpers angeordneten Wandler aktiv mit elektrischer Energie beaufschlagt wird und dabei als Impulsgeber auswertbare Impulse in die Unterlage einleitet, wobei von den im Bereich der technischen Rollkörper angeordneten Wandlern mittels der Kontroll- und Auswertestation auswertbare Impulse erfasst werden und dadurch der Bereich der technischen Rollkörper jederzeit überwacht wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung korrespondieren die Wandler zumindest teilweise mit der Kontroll- und Auswertestation drahtlos, zum Beispiel funktechnisch.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Wandler solche, die entweder mechanische oder elektromagnetische Wellen in die Unterlage einleiten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die als Impulssender arbeitenden Wandler von der elektrischen Kontroll- und Auswertestation mit elektrischer Energie versorgt.
In vorteilhafter Weise kann somit der Bereich der technischen Rollkörper, insbesondere die Unterlage, beispielsweise eine Schiene, jederzeit auf Zustandsänderungen überwacht werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorgesehen, dass zumindest einer der im Bereich der technischen Rollkörper als Wandler arbeitenden Sensoren mit elektrischer Energie beaufschlagt wird und dabei in dessen Unterlage auswertbare Impulse als Aktorsensor einleitet, so dass jederzeit mit den im Bereich der technischen Rollkörper angeordneten weiteren Sensoren auswertbare elektrische Impulse erfasst werden können, aus deren Auswertung Zustandsänderungen abgelesen werden können und dadurch dieser Bereich jederzeit zu überwachen ist. Die Versorgung des Aktorsensors mit elektrischer Energie kann dabei vermittels einer beliebigen Energiequelle, die beispielsweise von einer Kontroll- und Auswertestation aktiviert wird, erfolgen.
Das Einleiten der Impulse in den Bereich technischer Rollkörper wird dadurch erzielt, dass der mit elektrischer Energie angeregte Aktor des als Impulssender arbeitenden Wandlers auswertbare Impulse, z.B. mechanische Wellen, in dessen Unterlage, zum Beispiel eine Schiene, einleitet und dadurch mit den im Bereich der technischen Rollkörper angeordneten Wandlern jederzeit die Impulse zu erfassen sind. Somit lassen sich mit den Sensoren im Bereich technischer Rollkörper Zustandsänderungen, wie Material- und Trennschäden, jederzeit detektieren und signalisieren.
Als Aktorsensoren werden elektromechanische Wandler eingesetzt, die an deren Unterlage Impulse erfassen und die mit elektrischer Energie beaufschlagt als Aktorsensoren bzw. Generatoren entsprechende Impulse, beispielsweise elastische Wellen, an der Unterlage zu erzeugen, bzw. solche Impulse komplementär von dort zu signalisieren in der Lage sind. Die Abstände und die Leistungen der als Aktoren arbeitenden bzw. als Wandler arbeitenden Sensoren sind von den zu überwindenden Strecken bzw. den notwendigen Intensitäten zur Übertragung der Impulse an/in deren Unterlagen abhängig und können vorab ermittelt werden. Prinzipiell lassen sich baugleiche oder unterschiedliche Wandler sowohl als Impulsempfänger, als auch als Impulssender im Bereich der technischen Rollkörper beabstandet betreiben und dadurch jederzeit mechanische, bzw. elektromagnetische Wellen in die Unterlage der Aktorsensoren einleiten. Sämtliche Wirkleistungen, bzw. Übermittlungen der notwendigen Ein-, Ausgangs- und Prüfsignale von bzw. zu den Aktorsensoren, bzw. den Wandler können in herkömmlicher Art, z.B. vermittels galvanischer Elemente - wie Kabel etc. -, und/ oder, zumindest teilweise, drahtlos durchgeführt werden, dabei kann auf die Montage herkömmlicher Übertragungselemente verzichtet werden. Als Wandlersensoren werden dazu beispielsweise Piezosensoren vorgeschlagen, deren schwingungsbewegte Teile als Aktoren bei der jeweiligen Hubumkehr die Unterlage technischer Rollkörper berühren bzw. einen Impulshammer betreiben.
Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Überwachen des Bereichs technischer Rollkörper, beispielsweise Lager oder Walzen, insbesondere deren Unterlage, wie Schienen eines Rad-Schienensystems, mit Wandlern, die an der Unterlage angeordnet sind, in derselben auftretende Kräfte erfassen, elektrische Impulse erzeugen und diese elektrischen Impulse an eine elektrische Kontroll- und Auswertestation signalisieren, mittels derselben Zustandsänderungen des überwachten Bereichs, wie Material- und Trennschäden, detektiert werden, wobei zumindest einer der an der Unterlage im überwachten Bereich des technischen Rollkörpers angeordneten Wandler aktiv mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist und dabei als Impulsgeber auswertbare Impulse in die Unterlage einleitet, die von den als Impulsempfänger arbeitenden Wandlern an der Unterlage als auswertbare Impulse erfassbar und von dort als elektrische Impulse an die Kontroll- und Auswertestation signalisierbar sind.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jederzeit zuverlässig und kostengünstig der Bereich technischer Rollkörper auf Material- und Trennschäden überwacht werden können, im Besonderen Fahrzeugschienen für Hochgeschwindigkeitsbahnen. Die mit den als Impulssender arbeitenden Aktorsensoren eingeleiteten Impulse können auf einen bekannten, zum Beispiel durch Messung, vorab ermittelten Sollwert ausgelegt sein. Bei einer Abweichung des ankommenden Ist-Werts der Impulse an den als Impulsempfänger arbeitenden Sensoren von dem bekannten Wert können dadurch Rückschlüsse auf das Ausmaß der im Bereich der Unterlage technischer Rollkörper eingetretenen bzw. dort beginnenden Schäden gezogen werden, und zwar jederzeit bei einer Kontrollmessung vor Auswirkungen von Schäden und unabhangig von der Bewegung des Rollkörpers.
Die Auswertung mechanischer, bzw. elektromagnetischer Impulse von solchen Aktorsensoren (Wandlersysteme) hin zu einer Kontroll- und Auswertestation, welche stationär, bzw. mobil als solche arbeiten kann, erfolgt vermittels dazu geeigneter Vorrichtungen und kann funkgesteuert, vermittels Oszilloskop, bzw. rechnergesteuert erfolgen. Bekannt ist es, dass insbesondere piezoelektrische Sensoren reziprok als Aktor und Sensor arbeiten können, weshalb darauf hier nicht näher eingegangen ist. Unter Aktorsensoren sind sämtliche Wandlersysteme zu verstehen deren schwingungsbewegte Teile als Aktor, z.B. als Impulshammer, arbeiten können bzw. die einen solchen Impulshammer unmittelbar antreiben können und die zusätzlich, oder für sich auswertbare Impulse (Kräfte) an deren Unterlage erfassen, bzw. signalisieren können oder durch Impulsecho zu arbeiten in der Lage sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen:
Fig. 1
die gestreckte Unterlage als Bereich eines technischen Rollkörpers in Aufsicht, mit einem an der Unterlage angeordneten Sensor
Fig. 2
die gestreckte Unterlage als Bereich eines technischen Rollkörper in Aufsicht, mit einem an der Unterlage 1 angeordneten als Modul arbeitenden Aktorsensor und
Fig. 3
eine weitere gestreckte Unterlage in Seitenansicht, auf der sich ein technischer Rollkörper 7 bewegt.
Wege zur Ausführung der Erfindung:
Figur 1 zeigt eine gestreckte Unterlage 1, wie Schiene 1, als Bereich eines (nicht gezeigten) technischen Rollkörpers in Aufsicht, mit einem an der Unterlage 1 angeordneten als Aktor arbeitenden Sensor 2, wie Impulsgeber-Impulsempfänger 2 bzw. Wandler 2, der von einer Kontroll- und Auswertestation 6 mit elektrischer Energie 5a beaufschlagt wird. Dadurch leitet der Wandler 2 physikalisch auswertbare Impulse 5b in die Unterlage 1 ein, die von einem ebenfalls als Wandler arbeitenden Sensor 3, wie Prüfsignalempfänger 3 oder Impulsgeber-Impulsempfänger 3, an bzw. in dieser Unterlage 1 erfasst und von dort als elektrische Signale 5c an eine Kontroll- und Auswertestation signalisiert werden, beispielsweise galvanisch gekoppelt oder mittels einer Funkstrecke. Die empfangende Kontroll- und Auswertestation kann mit der Kontroll- und Auswertestation 6 identisch sein. Wandler 2 und Wandler 3 können ebenfalls gleich aufgebaut sein.
Figur 2 zeigt eine gestreckte Unterlage 1, wie Schiene 1, als Bereich eines (nicht gezeigten) technischen Rollkörpers in Aufsicht, mit einem an der Unterlage 1 angeordneten als Modul arbeitenden Aktorsensor 4 oder Wandler 4, der von einer Kontroll- und Auswertestation 6 mit elektrischer Energie 5a beaufschlagt als Sender Impulse 5b in die Unterlage 1 einleitet und gleichzeitig als Empfänger sämtliche an der Unterlage 1 abnehmbaren Impulse 5b erfasst und diese als elektrische Signale 5c an eine Kontroll- und Auswertestation übermittelt, wobei die empfangende Kontroll- und Auswertestation wiederum mit der sendenden Kontroll- und Auswertestation 6 identisch sein kann.
Figur 3 zeigt eine gestreckte Unterlage 1, wie Schienenstrecke 1, auf der sich ein technischer Rollkörper 7, wie Fahrzeugrad 7, bewegt in Seitenansicht, an dem Impulssender 8, wie Prüfsignalsensoren 8, vorzugsweise peripher, angeordnet sind. Von einer Kontroll- und Auswertestation 6, die mit dem Rollkörper 7 in Zusammenhang steht und beispielsweise von diesem getragen wird, kann elektrische Energie in Form von Impulsen 5a einen an bzw. in der Unterlage 1 befindlichen Impulsgeber-Impulsempfänger 2 bzw. Wandler 2 aufgegeben werden, der seinerseits Impulse 5b in die Unterlage 1 einleitet, die an einen weiteren an bzw. in der Unterlage 1 befindlichen Wandler 3 geleitet, von diesem aufgenommen und als elektrische Signale 5c an die Kontroll- und Auswertestation 6 übertragen werden. Wandler 2 und Wandler 3 können wiederum gleich aufgebaut sein.
Gleichermaßen ist es möglich, dass Signale von der Kontroll- und Auswertestation 6 den Prüfsignalsensoren 8 innerhalb des Rollkörpers 7 aufgegeben werden; zum Beispiel leitet die Kontroll- und Auswertestation 6 elektrische Energie in die Prüfsignalsensoren 8, die ihrerseits auswertbare Impulse 5a' in den Wandler 2 einleiten, der wiederum Signale 5b aussendet, die sich in der Unterlage 1 ausbreiten und vom Wandler 3 aufgenommen und entweder als Signal 5c direkt an die Kontroll- und Auswertestation 6 oder als Signal 5c' an die Prüfsignalsensoren 8 geleitet werden, die ihrerseits die Signale an die Kontroll- und Auswertestation 6 weiterleiten bzw. übermitteln. Die Impulse können dabei von bzw. zu der Kontroll- und Auswertestation 6 drahtlos übertragen werden, wobei die stationäre Kontroll- und Auswertestation 6, bzw. auch eine mobile Kontroll- und Auswertestation zumindest teilweise eine durch Funktechnik betriebene sein kann.
Prinzipiell werden die Impulse des Wandlers 2, die von diesem nach seiner Erregung in die Unterlage 1 eingeleitet werden, vom Wandler 3 nach dem Durchlaufen der Impulse über eine bestimmte Strecke an bzw. in der Unterlage 1 detektiert und von dort bzw. vom Wandler 3 an eine stationäre bzw. mobile Kontroll- und Auswertestation 6 signalisiert.
Gleichermaßen kann der von der Kontroll- und Auswertestation 6 mit elektrischer Energie 5 beaufschlagte Impulssender 8 Impulse an der Unterlage 1 erzeugen, die von den Wandlern 2, 3 übertragen und ausgewertet werden können und die wiederum auch von den Impulssendern 8 empfangen und zur Kontroll- und Auswertestation 6 weitergeleitet werden können.
Die Erfindung ist insbesondere im Bereich technische Rollkörper, beispielsweise Lager, Walzen etc., im Besonderen an deren Unterlagen und hier im Besonderen an den gestreckten Unterlagen von Rad-Schienensystemen gewerblich anwendbar, wobei das Radfahrzeug selbst die Kontroll- und Auswertestation sein kann. Ebenso ist die Erfindung auch an nicht direkt erdgebundenen Schienensystemen anwendbar, z.B. zum Überwachen von Schienen für Hochbaubahnen, beispielsweise Schwebebahnen entsprechend.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Überwachen des Bereichs technischer Rollkörper (7), wie Rad-Schienensystem oder Lager oder Walzen, insbesondere deren Unterlage (1), wie Schienen eines Rad-Schienensystems, unter Verwendung von Wandlern (2,3,4,8), welche an der Unterlage (1) angeordnet sind, in derselben auftretende Kräfte erfassen, elektrische Impulse erzeugen und diese elektrischen Impulse an eine elektrische Kontroll- und Auswertestation (6) signalisieren, mittels derselben Zustandsänderungen des überwachten Bereichs, wie Material- und Trennschäden, detektiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der an der Unterlage (1) im überwachten Bereich des technischen Rollkörpers (7) angeordneten Wandler (2,3,4,8) aktiv mit elektrischer Energie beaufschlagt wird und dabei als Impulsgeber auswertbare Impulse (5b) in die Unterlage (1) einleitet, wobei von den im Bereich der technischen Rollkörper (7) angeordneten Wandlern (2,3,4,8) mittels der Kontroll- und Auswertestation (6) auswertbare Impulse (5a,5b,5c,5c') erfasst werden und dadurch der Bereich der technischen Rollkörper jederzeit überwacht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (2,3,4,8) mit der Kontroll- und Auswertestation (6) drahtlos korrespondiert, zum Beispiel funktechnisch.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (2,3,4,8) solche sind, die entweder mechanische oder elektromagnetische Wellen in die Unterlage (1) einleiten.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Impulsgeber arbeitenden Wandler (2,3,4,8) von der elektrischen Kontroll- und Auswertestation (6) mit elektrischer Energie versorgt werden.
  5. Vorrichtung zum Überwachen des Bereichs technischer Rollkörper, beispielsweise Lager oder Walzen, insbesondere deren Unterlage (1), wie Schienen eines Rad-Schienensystems, mit Wandlern (2,3,4), die an der Unterlage (1) angeordnet sind, in derselben auftretende Kräfte erfassen, elektrische Impulse erzeugen und diese elektrischen Impulse an eine elektrische Kontroll- und Auswertestation (6) signalisieren, mittels derselben Zustandsänderungen des überwachten Bereichs, wie Material- und Trennschäden, detektiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der an der Unterlage im überwachten Bereich des technischen Rollkörpers (7) angeordneten Wandler (2,4) aktiv mit elektrischer Energie beaufschlagbar ist und dabei als Impulsgeber (3) auswertbare Impulse (5b) in die Unterlage (1) einleitet, die von den als Impulsempfänger (2) arbeitenden Wandlern (3,4) an der Unterlage (1) als auswertbare Impulse erfassbar und von dort als elektrische Impulse (5c) an die Kontroll- und Auswertestation (6) signalisierbar sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem der Wandler (2,3,4,8) eine Funkeinrichtung zugeordnet ist, welche drahtlos mit der Kontroll- und Auswertestation (6) korrespondiert.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (2,3,4,8) solche sind, die entweder mechanische oder elektromagnetische Wellen in die Unterlage (1) einzuleiten imstande sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontroll- und Auswertestation (6) die als Impulssender arbeitenden Wandler (2,3,4,8) mit elektrischer Energie versorgt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage eine Schiene und der technische Rollkörper ein Fahrzeugrad (7) sind, wobei an der Schiene Wandler (2,3,4) und am Fahrzeugrad (7) Impulssender (8) angeordnet sind, welche Impulse (5a') an die Wandler (2,3,4) übertragen und Signale (5c') von den Wandlern (2,3,4) zur Kontroll- und Auswertestation (6) weiterleiten.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontroll- und Auswertestation (6) vom Fahrzeugrad (7) getragen ist.
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