EP1074447B1 - Verfahren zur Überwachung von Reibkraftdifferenzen und/oder Reibmomentdifferenzen zwischen wenigstens zwei Teilen - Google Patents

Verfahren zur Überwachung von Reibkraftdifferenzen und/oder Reibmomentdifferenzen zwischen wenigstens zwei Teilen Download PDF

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EP1074447B1
EP1074447B1 EP00116415A EP00116415A EP1074447B1 EP 1074447 B1 EP1074447 B1 EP 1074447B1 EP 00116415 A EP00116415 A EP 00116415A EP 00116415 A EP00116415 A EP 00116415A EP 1074447 B1 EP1074447 B1 EP 1074447B1
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EP
European Patent Office
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following feature
movable parts
difference
carry out
positioning
Prior art date
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EP00116415A
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EP1074447A1 (de
Inventor
Clemens Dipl.-Ing. Jungkunz
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring Frictional force differences and / or frictional torque differences between at least two parts that are relative to each other perform with at least one standstill phase.
  • Devices for rail body cross centering are used in rail vehicles and used for car body tilt to the To increase speed on winding roads and around at the same time to increase the driving comfort for the passengers.
  • high loads occur due to the car body in the event of an error occurring quickly and completely in its rest position (center position in which the car body is not inclined towards the chassis) (Gravity reset).
  • tilting and resetting of the car body thus arise in the actuators Reibkraftanteile. Make these frictional forces a measure of the quality of the active actuators. Physical conditionally occur when reversing (reversal of direction Actuating movement, e.g. B.
  • the object of the present invention is to provide a method create an increase in frictional differences and / or frictional torque differences between at least two relative mutually movable parts can be reliably detected.
  • the actuating force and / or the actuating torque between at least two relative to one another moving parts when entering the standstill phase detected. Furthermore, the positioning force and / or the actuating torque at the subsequent exit from this The standstill phase is detected if the direction of movement is reversed compared to the previous entry. By the reversal of the direction of movement is taken into account, that only then the actuating forces and / or the Actuating moments are recorded when a clear reversal of the moving parts (and thus a change in the Sign of the relative movement between at least two parts) is present.
  • the difference limit can either be specifiable (claim 2) or determined from at least one Frictional force difference and / or from at least one determined Frictional torque difference are formed (claim 3).
  • the difference limit can have a constant value (Claim 5) or it can be a function of temperature be at least one of the parts movable relative to one another 6).
  • the difference limit can still be a function of the tilt angle of the parts movable relative to each other (claim 7) or a function of the operating time of each other movable parts (claim 8). Any combination of various of the aforementioned functional dependencies is conceivable for the difference limit.
  • the method according to the invention is for mutually movable ones Suitable parts that have at least one linear movement (claim 9), at least one rotational movement (claim 10) or one Combination of at least one linear movement with at least one perform a rotational movement (claims 11 and 12).
  • the relative speed of the moving parts can either directly or via at least one equivalent Size.
  • mutually rotatable Share can as a relative speed z.
  • the actuating force and / or the actuating torque from at least one equivalent thereto Size recorded (claim 14).
  • an electro-hydraulic Actuator is, for example, the oil pressure at an electric actuator the torque-generating current.
  • the inclination angle ⁇ increases up to a maximum value ⁇ max1 .
  • the increase in the tilt angle ⁇ is a degressive increase, that is to say the change in the tilt angle ⁇ becomes smaller continuously.
  • FIG. 2 shows the relative speed of the parts of the actuator that are movable relative to one another, the speed n of the actuator that generates the time profile of the tilt angle ⁇ shown in FIG.
  • the coefficient f ( ⁇ ) constant gives the time curves of the tilt angle shown in FIGS. 1 and 2 ⁇ and the speed n.
  • section II which follows section I in time, the inclination angle ⁇ is reduced again, starting from its maximum value ⁇ max1 .
  • the actuator must reverse, ie the direction of its rotary movement is reversed.
  • the standstill phase which is referred to as "zero band" in the following, includes all the times t for which the following applies in the time profiles shown in FIGS. 1 to 3: n + > n (t)> n - .
  • n + denotes the upper limit and n - the lower limit of the speed n (t) and n + ⁇ 0 ⁇ n - and n + ⁇ n - applies.
  • the car body When the minimum inclination angle ⁇ min1 (end of section II and beginning of section III) is reached, the car body has a minimal inclination with respect to its chassis.
  • section III which follows section II in time, the inclination angle ⁇ is increased again, starting from its minimum value ⁇ min1 .
  • the actuator must in turn reverse, ie its rotary movement is reversed from negative speeds to positive speeds.
  • the transition from negative speeds to positive speeds is referred to as positive reversing.
  • the speed n of the actuator again passes through the zero band for which the aforementioned conditions apply.
  • the inclination angle ⁇ again increases up to a maximum value, which this time is referred to as ⁇ max2 .
  • the increase in the tilt angle ⁇ is an initially progressive and then degressive increase until the tilt angle ⁇ reaches the value ⁇ max2 (end of section III and start of section IV).
  • the car body in turn has a maximum inclination with respect to its chassis.
  • At least entry into a standstill phase is determined and thereby at least one value of the actuating force and / or at least one Value of the actuating torque recorded.
  • the value of the actuating torque is recorded.
  • the subsequent exit from the aforementioned Standstill phase in which a reversal of the direction of movement compared to the previous entry and according to the invention at least one value of the actuating force and / or at least one value of the actuating torque is detected.
  • at least one value of the actuating torque is recorded.
  • the time curve of the rotational speed n shown in FIG. 2 results from the time curve of the actuating torque shown in FIG. 3 during commissioning (denoted by M (t) init ) and the temporal curve of the actuating torque during operation of the tilting device (with M (t) at a later point in time compared to commissioning.
  • the difference limit value is designated in FIG. 3 with ⁇ M init and the friction torque difference with ⁇ M.
  • the actuating torque M (t) can run both above and below the actuating torque M (t) init during commissioning.
  • At least one friction torque difference ⁇ M is determined from the detected values of the actuating torque associated with a standstill phase and compared with at least one difference limit value ⁇ M init .
  • ⁇ denotes the total moment of inertia (actuator and car body as a load).
  • a predeterminable measure is carried out.
  • This predeterminable measure can, for. B. act on the de-energizing at least this actuator. In extreme cases, emergency stop measures can even be initiated for the rail vehicle.
  • the difference limit value ⁇ M init is formed from at least one friction torque difference ⁇ M.
  • a difference limit value ⁇ M (i-1) init is formed from the friction torque difference ⁇ M (i-1).
  • a difference limit value ⁇ M (i) init is formed from the difference in friction torque ⁇ M (i).
  • a difference limit value ⁇ M (i + 1) init is determined from the friction torque difference ⁇ M (i + 1).
  • FIG Structure The modular block diagram shown in FIG Structure of the method according to FIGS 1 to 3 can be seen.
  • the speed n 1 of the actuator (actuator A1) responsible for the first bogie and the actuating torque M 1 (t) occurring during the operation of the actuator A1 are fed to the module 1 .
  • the first module 1 is also supplied with the speed n 2 of the actuator (actuator A2) responsible for the second bogie and the actuating torque M 2 (t) that occurs during the operation of the actuator A2.
  • module 1 the reversing of the actuators A1 and A2 is detected. If the actuator A1 and / or the actuator A2 reverses, then a corresponding reversing signal S R1 or S R2 is sent to the module 2. Simultaneously with the reversing signals S R1 and S R2 , the frictional torque differences ⁇ M 1 and ⁇ M 2 of the actuators A1 and A2 are given to the module 2. The setting angle ⁇ 1 of the actuator A1 and the setting angle ⁇ 2 of the actuator A2 are also fed to the module 2.
  • a reversing signal S R1 of the actuator A1 is present, then the friction torque difference ⁇ M 1 of the actuator A1 is compared in module 2 with a determined difference limit value ⁇ M init . If the friction in actuator A1 is significantly increased, then module 2 outputs a corresponding signal S H1 . In the event of an impermissible increase in friction in actuator A1, a signal S U1 is output.
  • the signal S H1 is stored and, under certain circumstances, leads to a reduced tilting operation, whereas the signal S U1 , which is likewise supplied to a memory, leads at least to an inactivation of at least the actuator A1.
  • Analogous measures apply to the actuator A2, which actuates the tilt mechanism in the second bogie.
  • the frictional torque difference ⁇ M 2 of the actuator A2 is compared with a determined difference limit value ⁇ M init . If the friction in actuator A2 is significantly increased, then module 2 outputs a corresponding signal S H2 . In the event of an impermissible increase in friction in actuator A2, a signal S U2 is output.
  • the signal S H2 is stored and, under certain circumstances, leads to a reduced tilting operation, whereas the signal S U2 , which is also supplied to a memory, leads at least to a de-energization of at least the actuator A2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Reibkraftdifferenzen und/oder Reibmomentdifferenzen zwischen wenigstens zwei Teilen, die zueinander eine Relativbewegung mit wenigstens einer Stillstandsphase ausführen.
Teile, die zueinander eine Relativbewegung mit wenigstens einer Stillstandsphase ausführen, sind z. B. wie in der DE-A-19831592, bei Stellantrieben für Vorrichtungen zur Wagenkastenquerzentrierung und Wagenkastenneigung vorhanden. Auch Werkzeugmaschinen, Bestückungsautomaten und Roboter sowie Reversiergerüste bei Walzstraßen weisen Teile auf, die zueinander eine Relativbewegung mit wenigstens einer Stillstandsphase ausführen.
Bei Schienenfahrzeugen werden Vorrichtungen zur Wagenkastenquerzentrierung und zur Wagenkastenneigung eingesetzt, um die Geschwindigkeit auf kurvenreichen Strecken zu erhöhen und um gleichzeitig den Fahrkomfort für die Fahrgäste zu steigern. Bei der Neigung des Wagenkastens können, gegebenenfalls erwünscht, hohe Lastkräfte auftreten, durch die der Wagenkasten bei einem auftretenden Fehlerfall zügig und vollständig in seine Ruhelage (Mittenstellung, in welcher der Wagenkasten gegenüber dem Fahrwerk nicht geneigt ist) bewegt wird (Schwerkraftrückstellung). Beim Neigen und beim Rückstellen des Wagenkastens entstehen dadurch in den Stellgliedern nennenswerte Reibkraftanteile. Diese Reibkraftanteile stellen ein Maß für die Güte der aktiven Stellglieder dar. Physikalisch bedingt treten beim Reversieren (Richtungsumkehr der Stellbewegung, z. B. im Kurvenauslauf) infolge der Richtungsumkehr der Reibkräfte bzw. Reibmomente innerhalb kurzer Zeit große Reibkraftänderungen bzw. große Reibmomentänderungen auf. Bei einer Verschlechterung der Stellglieder (Aktuatoren), z. B. aufgrund ungenügender Schmierung, unzulässiger
Alterung oder Fremdkörpereintritt, treten signifikante Erhöhungen dieser Reibkraftänderungen bzw. Reibmomentänderungen auf. Eine signifikante Erhöhung dieser physikalischen Größen muß daher zur Überprüfung der Aktuatoren führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, durch das eine Erhöhung von Reibkraftdifferenzen und/oder Reibmomentdifferenzen zwischen wenigstens zwei relativ zueinander beweglichen Teilen zuverlässig erfaßbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung von Reibkraftdifferenzen und/oder Reibmomentdifferenzen bei wenigstens zwei Teilen, die zueinander eine Relativbewegung mit wenigstens einer Stillstandsphase ausführen, umfaßt folgende Merkmale:
  • Aus der Relativgeschwindigkeit der zueinander beweglichen Teile wird
  • der Eintritt in wenigstens eine Stillstandsphase ermittelt und dabei wenigstens ein Wert einer Stellkraft und/oder wenigstens ein Wert eines Stellmomentes erfaßt sowie
  • der nachfolgende Austritt aus dieser Stillstandsphase, bei dem eine Umkehr der Bewegungsrichtung gegenüber dem vorangegangenen Eintritt vorliegt, ermittelt und dabei wenigstens ein Wert der Stellkraft und/oder wenigstens ein Wert des Stellmomentes erfaßt,
  • aus den erfaßten, einer Stillstandsphase zugehörigen Werten der Stellkraft und/oder des Stellmomentes wird wenigstens eine Reibkraftdifferenz und/oder wenigstens eine Reibmomentdifferenz ermittelt und mit wenigstens einem Differenzgrenzwert verglichen, wobei
  • bei Überschreiten wenigstens eines Differenzgrenzwertes eine vorgebbare Maßnahme durchgeführt wird.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 wird die Stellkraft und/oder das Stellmoment zwischen wenigstens zwei relativ zueinander beweglichen Teilen beim Eintritt in die Stillstandsphase erfaßt. Weiterhin wird die Stellkraft und/oder das Stellmoment bei dem nachfolgenden Austritt aus dieser Stillstandsphase erfaßt, falls eine Umkehr der Bewegungsrichtung gegenüber dem vorangegangenen Eintritt vorliegt. Durch die Berücksichtigung der Umkehr der Bewegungsrichtung ist sichergestellt, daß nur dann die Stellkräfte und/oder die Stellmomente erfaßt werden, wenn ein eindeutiges Reversieren der zueinander beweglichen Teile (und damit eine Änderung des Vorzeichens der Relativbewegung zwischen wenigstens zwei Teilen) vorliegt.
Aus den erfaßten Stellkräften und/oder Stellmomenten, die einer Stillstandsphase zugehörig sind, wird wenigstens eine Reibkraftdifferenz und/oder wenigstens eine Reibmomentdifferenz ermittelt. Die Reibkraftdifferenz bzw. die Reibmomentdifferenz wird mit wenigstens einem Differenzgrenzwert verglichen.
Im Rahmen der Erfindung kann der Differenzgrenzwert entweder vorgebbar sein (Anspruch 2) oder aus wenigstens einer ermittelten Reibkraftdifferenz und/oder aus wenigstens einer ermittelten Reibmomentdifferenz gebildet werden (Anspruch 3). Der Differenzgrenzwert kann hierbei einen konstanten Wert besitzen (Anspruch 5) oder er kann eine Funktion der Temperatur wenigstens eines der zueinander beweglichen Teile sein (Anspruch 6). Der Differenzgrenzwert kann weiterhin eine Funktion des Neigewinkels der zueinander beweglichen Teile (Anspruch 7) oder eine Funktion der Betriebsdauer der zueinander beweglichen Teile (Anspruch 8) sein. Auch eine beliebige Kombination von verschiedenen der vorgenannten funktionalen Abhängigkeiten ist für den Differenzgrenzwert denkbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für zueinander bewegliche Teile geeignet, die wenigstens eine Linearbewegung (Anspruch 9), wenigstens eine Rotationsbewegung (Anspruch 10) oder eine Kombination von wenigstens einer Linearbewegung mit wenigstens einer Rotationsbewegung (Ansprüche 11 und 12) ausführen. Die Relativgeschwindigkeit der zueinander beweglichen Teile kann entweder direkt oder über wenigstens eine dazu äquivalente Größe erfaßt werden. Bei zueinander drehbeweglichen Teilen kann als Relativgeschwindigkeit z. B. die Winkelgeschwindigkeit, die Umfangsgeschwindigkeit oder die Drehzahl erfaßt werden (Anspruch 13).
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Stellkraft und/oder das Stellmoment aus wenigstens einer dazu äquivalenten Größe erfaßt (Anspruch 14). Bei einem elektro-hydraulischen Stellantrieb ist dies beispielsweise der Öldruck, bei einem elektrischen Stellantrieb der drehmomentbildende Strom.
Ebenso kann die Reibkraftdifferenz und/oder die Reibmomentdifferenz aus wenigstens einer dazu äquivalenten Größe ermittelt werden (Anspruch 15). Bei einem elektro-hydraulischen Stellantrieb ist dies z. B. die Öldruckdifferenz, bei einem elektrischen Stellantrieb z. B. die Differenz der drehmomentbildenden Ströme.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand eines nachfolgend in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1
den zeitlichen Verlauf des Neigewinkels γ eines Wagenkastens gegenüber seinem Fahrwerk,
FIG 2
den zeitlichen Verlauf der Drehzahl n des den Neigewinkel γ erzeugenden Stellantriebes,
FIG 3
den zeitlichen Verlauf des Stellmomentes bei Inbetriebnahme und während des Betriebs der Neigevorrichtung,
FIG 4
ein Blockschaltbild des Verfahrens gemäß FIG 1 bis 3.
Bei dem in FIG 1 dargestellten zeitlichen Verlauf des Neigewinkels γ sind vier zeitlich aufeinanderfolgende Abschnitte I bis IV erkennbar.
Im Abschnitt I nimmt der Neigewinkel γ bis zu einem Maximalwert γmax1 zu. Bei der Zunahme des Neigewinkels γ handelt es sich um eine degressive Zunahme, d. h. die Änderung des Neigewinkels γ wird kontinuierlich geringer.
In FIG 2 ist als Relativgeschwindigkeit der zueinander beweglichen Teile des Stellantriebes die Drehzahl n des Stellantriebes dargestellt, der den in FIG 1 gezeigten zeitlichen Verlauf des Neigewinkels γ erzeugt. Dieser Verlauf ergibt sich aufgrund des funktionalen Zusammenhangs d / dt γ = f(γ)•n zwischen dem Neigewinkel γ und der Drehzahl n. Mit dem Koeffizienten f(γ) = konstant erhält man die in FIG 1 und 2 dargestellten zeitlichen Verläufe des Neigewinkels γ und der Drehzahl n.
Beim Erreichen des maximalen Neigewinkels γmax1 (Ende des Abschnittes I und Beginn des Abschnittes II) besitzt der Wagenkasten eine maximale Neigung gegenüber seinem Fahrwerk.
Gemäß FIG 2 nimmt die Drehzahl n des Stellantriebes bis zum Erreichen des maximalen Neigewinkels γmax1 kontinuierlich bis auf n = 0 ab.
Im Abschnitt II, der zeitlich auf den Abschnitt I folgt, wird der Neigewinkel γ, ausgehend von seinem Maximalwert γmax1, wieder verringert. Der Stellantrieb muß hierzu reversieren, d.h. die Richtung seiner Drehbewegung kehrt sich um.
Bezeichnet man die Drehzahlen n innerhalb des Abschnittes I als "positive" Drehzahlen, dann sind die Drehzahlen n im Abschnitt II als "negative" Drehzahlen zu bezeichnen. Der Übergang von positiven Drehzahlen zu negativen Drehzahlen wird als negatives Reversieren bezeichnet. Der Drehzahlverlauf des Stellantriebes durchläuft bei dem damit verknüpften Übergang vom Abschnitt I zum Abschnitt II eine Stillstandsphase.
Die Stillstandsphase, die im folgenden als "Nullband" bezeichnet wird, umfaßt bei den in FIG 1 bis 3 gezeigten zeitlichen Verläufen alle Zeitpunkte t für die gilt: n+ > n(t) > n-, wobei mit n+ der obere Grenzwert und mit n- der untere Grenzwert der Drehzahl n(t) bezeichnet ist und
n+ ≥ 0 ≥ n- sowie n+ ≠ n- gilt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel tritt die Drehzahl n zum Zeitpunkt t = t1 in das Nullband ein, reversiert zum Zeitpunkt t = t2 und tritt zum Zeitpunkt t = t3 aus dem Nullband aus. Das negative Reversieren ist damit beendet.
Eine betragsmäßige Erhöhung der negativen Drehzahlen (Werte werden negativer) führt dazu, daß sich der Neigewinkel γ, ausgehend von seinem Maximalwert γmax1 im Abschnitt II wieder verringert und bis zu einem Minimalwert γmin1 abnimmt. Die Abnahme des Neigewinkels γ erfolgt im Abschnitt II zunächst progressiv, dann degressiv bis der Neigewinkel γ den Wert γmin1 erreicht.
Beim Erreichen des minimalen Neigewinkels γmin1 (Ende des Abschnittes II und Beginn des Abschnittes III) besitzt der Wagenkasten eine minimale Neigung gegenüber seinem Fahrwerk.
Im Abschnitt III, der zeitlich auf den Abschnitt II folgt, wird der Neigewinkel γ, ausgehend von seinem Minimalwert γmin1, wieder erhöht. Der Stellantrieb muß hierzu wiederum reversieren, d. h. seine Drehbewegung kehrt sich von negativen Drehzahlen in positive Drehzahlen um. Der Übergang von negativen Drehzahlen zu positiven Drehzahlen wird als positives Reversieren bezeichnet. Auch in diesem Fall durchläuft die Drehzahl n des Stellantriebes wiederum das Nullband, für das die vorgenannten Bedingungen gelten.
Die Drehzahl n tritt zum Zeitpunkt t = t4 in das Nullband ein, reversiert zum Zeitpunkt t = t5 und tritt zum Zeitpunkt t = t6 aus dem Nullband aus. Das positive Reversieren ist damit beendet.
Im Abschnitt III nimmt der Neigewinkel γ wiederum bis zu einem Maximalwert, der dieses Mal mit γmax2 bezeichnet ist, zu. Bei der Zunahme des Neigewinkels γ handelt es sich um eine zunächst progressive und dann degressive Zunahme, bis der Neigewinkel γ den Wert γmax2 erreicht (Ende des Abschnittes III und Beginn des Abschnittes IV). Der Wagenkasten besitzt wiederum eine maximale Neigung gegenüber seinem Fahrwerk.
Kurz vor Erreichen des maximalen Neigewinkels γmax2 tritt die Drehzahl zum Zeitpunkt t = t7 in das Nullband ein, reversiert zum Zeitpunkt t = t8 und tritt zum Zeitpunkt t = t9 aus dem Nullband wieder aus. Damit ist ein weiteres negatives Reversieren des Stellantriebes abgeschlossen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Eintritt in wenigstens eine Stillstandsphase (Nullband) ermittelt und dabei wenigstens ein Wert der Stellkraft und/oder wenigstens ein Wert des Stellmomentes erfaßt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Wert des Stellmomentes erfaßt.
Weiterhin wird der nachfolgende Austritt aus der vorgenannten Stillstandsphase, bei dem eine Umkehr der Bewegungsrichtung gegenüber dem vorangegangenen Eintritt vorliegt, ermittelt und dabei erfindungsgemäß wenigstens ein Wert der Stellkraft und/oder wenigstens ein Wert des Stellmomentes erfaßt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens ein Wert des Stellmomentes erfaßt.
Aus dem in FIG 2 dargestellten zeitlichen Verlauf der Drehzahl n ergibt sich der in FIG 3 gezeigte zeitliche Verlauf des Stellmomentes bei Inbetriebnahme (mit M(t)init bezeichnet) und dem zeitlichen Verlauf des Stellmomentes während des Betriebs der Neigevorrichtung (mit M(t) bezeichnet) zu einem gegenüber der Inbetriebnahme späteren Zeitpunkt. Der Differenzgrenzwert ist in FIG 3 mit ΔMinit und die Reibmomentdifferenz mit ΔM bezeichnet.
Das Stellmoment M(t) kann hierbei sowohl oberhalb als auch unterhalb des Stellmomentes M(t)init bei Inbetriebnahme verlaufen.
Im Abschnitt I, in dem der Neigewinkel γ bis auf seinen Maximalwert γmax1 zunimmt, verläuft das Stellmoment M(t)init unterhalb des Stellmomentes M(t). In den Abschnitten II bis IV verläuft das Stellmoment M(t)init oberhalb des Stellmomentes M(t).
Aus den erfaßten, einer Stillstandsphase zugehörigen Werten des Stellmomentes wird wenigstens eine Reibmomentdifferenz ΔM ermittelt und mit wenigstens einem Differenzgrenzwert ΔMinit verglichen. Dabei darf vereinfachend angenommen werden, daß zwischen t = t1 und t = t3 keine merkliche Änderung der Lastkraft und/oder des Lastmomentes (da γ ≈ konstant) und keine merkliche Änderung des Beschleunigungsterms • d / dt n (da d / dt n(t 1) ≈ d / dt n(t 3)) vorliegt. Dies gilt analog auch für spätere Reversiervorgänge t4 bis t6 und t7 bis t9 etc. Mit  ist in diesem Zusammenhang das Gesamtträgheitsmoment (Stellantrieb und Wagenkasten als Last) bezeichnet.
Beim Überschreiten wenigstens eines Differenzgrenzwertes ΔMinit wird eine vorgebbare Maßnahme durchgeführt. Bei dieser vorgebbaren Maßnahme kann es sich z. B. um die Kraftlosschaltung zumindest dieses Stellantriebes handeln. Im Extremfall können sogar Nothaltemaßnahmen für das Schienenfahrzeug eingeleitet werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Differenzgrenzwert ΔMinit aus wenigstens einer Reibmomentdifferenz ΔM gebildet. Bei dem in FIG 3 gezeigten Verlauf wird beim Erreichen des maximalen Neigewinkels γmax1 (negatives Reversieren) aus der Reibmomentdifferenz ΔM(i-1) ein Differenzgrenzwert ΔM(i-1)init gebildet. Analog wird beim Erreichen des minimalen Neigewinkels γmin1 (positives Reversieren) aus der Reibmomentdifferenz ΔM(i) ein Differenzgrenzwert ΔM(i)init gebildet. Beim Erreichen des maximalen Neigewinkels γmax2 (negatives Reversieren) wird aus der Reibmomentdifferenz ΔM(i+1) ein Differenzgrenzwert ΔM(i+1)init ermittelt.
Durch eine Mittelung über eine Schar von Reversiervorgängen werden Fehlmessungen stark reduziert. Falls eine Abhängigkeit der Reibmomentdifferenz ΔM vom Neigewinkel γ vorliegt, können winkelbereichsweise mehrere Scharmittelwerte gebildet werden. Weiterhin können Indikatoren gebildet werden, die beispielsweise gewisse (z. B. prozentuale) Verschlechterungen gegenüber einem zu Beginn der Fahrt oder während der Inbetriebsetzung des Fahrzeuges ermittelten Startwert anzeigen.
Aus dem in FIG 4 dargestellten Blockschaltbild ist der modulare Aufbau des Verfahrens gemäß den FIG 1 bis 3 ersichtlich.
Dem Modul 1 werden die Drehzahl n1 des für das erste Drehgestell zuständigen Stellantriebes (Aktuator A1) sowie das während des Betriebes des Aktuators A1 auftretende Stellmoment M1(t) zugeführt. Dem ersten Modul 1 werden weiterhin die Drehzahl n2 des für das zweite Drehgestell zuständigen Stellantriebes (Aktuator A2) sowie das beim Betrieb des Aktuators A2 auftretende Stellmoment M2(t) zugeführt.
Im Modul 1 wird das Reversieren der Aktuatoren A1 und A2 detektiert. Tritt ein Reversieren des Aktuators A1 und/oder des Aktuators A2 auf, dann wird ein entsprechendes Reversiersignal SR1 bzw. SR2 an das Modul 2 gegeben. Gleichzeitig mit den Reversiersignalen SR1 und SR2 werden die Reibmomentdifferenzen ΔM1 und ΔM2 der Aktuatoren A1 und A2 an das Modul 2 gegeben. Dem Modul 2 werden weiterhin der Stellwinkel γ1 des Aktuators A1 sowie der Stellwinkel γ2 des Aktuators A2 zugeführt.
Liegt ein Reversiersignal SR1 des Aktuators A1 vor, dann wird im Modul 2 die Reibmomentdifferenz ΔM1 des Aktuators A1 mit einem ermittelten Differenzgrenzwert ΔMinit verglichen. Ist die Reibung im Aktuator A1 signifikant erhöht, dann gibt das Modul 2 ein entsprechendes Signal SH1 aus. Bei einer unzulässigen Erhöhung der Reibung im Aktuator A1 wird ein Signal SU1 ausgegeben.
Das Signal SH1 wird gespeichert und führt unter Umständen zu einem reduzierten Neigebetrieb, wohingegen das ebenfalls einem Speicher zugeführte Signal SU1 wenigstens zu einer Kraftlosschaltung zumindest des Aktuators A1 führt.
Analoge Maßnahmen gelten für den Aktuator A2, der die Neigemechanik im zweiten Drehgestell betätigt. Hierfür werden im Modul 2, falls ein Reversiersignal SR2 vorliegt, die Reibmomentdifferenz ΔM2 des Aktuators A2 mit einem ermittelten Differenzgrenzwert ΔMinit verglichen. Ist die Reibung im Aktuator A2 signifikant erhöht, dann gibt das Modul 2 ein entsprechendes Signal SH2 aus. Bei einer unzulässigen Erhöhung der Reibung im Aktuator A2 wird ein Signal SU2 ausgegeben.
Das Signal SH2 wird gespeichert und führt unter Umständen zu einem reduzierten Neigebetrieb, wohingegen das ebenfalls einem Speicher zugeführte Signal SU2 wenigstens zu einer Kraftlosschaltung zumindest des Aktuators A2 führt.

Claims (21)

  1. Verfahren zur Überwachung von Reibkraftdifferenzen und/oder Reibmomentdifferenzen zwischen wenigstens zwei Teilen, die zueinander eine Relativbewegung mit wenigstens einer Stillstandsphase ausführen, wobei das Verfahren folgende Merkmale umfaßt:
    Aus der Relativgeschwindigkeit (v) der zueinander beweglichen Teile wird
    der Eintritt in wenigstens eine Stillstandsphase ermittelt und dabei wenigstens ein Wert einer Stellkraft und/oder wenigstens ein Wert eines Stellmomentes (M(t)) erfaßt sowie
    der nachfolgende Austritt aus dieser Stillstandsphase, bei dem eine Umkehr der Bewegungsrichtung gegenüber dem vorangegangenen Eintritt vorliegt, ermittelt und dabei wenigstens ein Wert der Stellkraft und/oder wenigstens ein Wert des Stellmomentes (M(t)) erfaßt,
    aus den erfaßten, einer Stillstandsphase zugehörigen Werten der Stellkraft und/oder des Stellmomentes (M(t)) wird wenigstens eine Reibkraftdifferenz und/oder wenigstens eine Reibmomentdifferenz (ΔM) ermittelt und mit wenigstens einem Differenzgrenzwert (ΔMinit) verglichen, wobei
    bei Überschreiten wenigstens eines Differenzgrenzwertes (ΔMinit) eine vorgebbare Maßnahme durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Der Differenzgrenzwert ist vorgebbar.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Der Differenzgrenzwert (ΔMinit) wird aus wenigstens einer ermittelten Reibkraftdifferenz und/oder aus wenigstens einer ermittelten Reibmomentdifferenz gebildet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Die Stillstandsphase umfaßt alle Zeitpunkte (t), für die gilt: v+ > v(t) > v-,
    wobei mit v+ der obere Grenzwert und mit v- der untere Grenzwert der Relativgeschwindigkeit (v(t)) bezeichnet ist und v+ ≥ 0 ≥ v- sowie v+ ≠ v- gilt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Der Differenzgrenzwert ist konstant.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Der Differenzgrenzwert ist eine Funktion der Temperatur wenigstens eines der zueinander beweglichen Teile.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Der Differenzgrenzwert ist eine Funktion des Neigewinkels (γ) der zueinander beweglichen Teile.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Der Differenzgrenzwert ist eine Funktion der Betriebsdauer der zueinander beweglichen Teile.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Die zueinander beweglichen Teile führen wenigstens eine Linearbewegung aus.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Die zueinander beweglichen Teile führen wenigstens eine Rotationsbewegung aus.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Die zueinander beweglichen Teile führen wenigstens eine Linearbewegung aus, die von wenigstens einer Rotationsbewegung überlagert ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Die zueinander beweglichen Teile führen wenigstens eine Rotationsbewegung aus, die von wenigstens einer Linearbewegung überlagert ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Als Relativgeschwindigkeit der zueinander beweglichen Teile wird deren Winkelgeschwindigkeit und/oder deren Umfangsgeschwindigkeit und/oder deren Drehzahl (n) erfaßt.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Die Stellkraft der beweglichen Teile und/oder das Stellmoment der beweglichen Teile wird aus wenigstens einer dazu äquivalenten Größe erfaßt.
  15. Verfahren nach Anspruch 1 oder 14, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Die Reibkraftdifferenz und/oder die Reibmomentdifferenz wird aus wenigstens einer dazu äquivalenten Größe ermittelt.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Bei den beweglichen Teilen, die zueinander eine Relativbewegung ausführen, handelt es sich um Elemente einer Stellvorrichtung zur Wagenkastenquerzentrierung und/oder zur Wagenkastenneigung bei Schienenfahrzeugen.
  17. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Bei den beweglichen Teilen, die zueinander eine Relativbewegung ausführen, handelt es sich um Elemente einer Stellvorrichtung zur Stromabnehmerquerverschiebung und/oder Stromabnehmerneigung.
  18. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Bei den beweglichen Teilen, die zueinander eine Relativbewegung ausführen, handelt es sich um Elemente einer Stellvorrichtung zur Radpositionierung bei Fahrwerken mit aktiver Radeinstellung.
  19. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Bei den beweglichen Teilen, die zueinander eine Relativbewegung ausführen, handelt es sich um Elemente einer Stellvorrichtung zur Anstellungsregelung bei Walzgerüsten einer Walzstraße.
  20. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Bei den beweglichen Teilen, die zueinander eine Relativbewegung ausführen, handelt es sich um Elemente einer Stellvorrichtung zur Positionsregelung eines Werkzeugs und/oder eines Werkstückes bei einer Werkzeugmaschine.
  21. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes Merkmal umfaßt:
    Bei den beweglichen Teilen, die zueinander eine Relativbewegung ausführen, handelt es sich um Elemente einer Stellvorrichtung zur Positionsregelung eines Werkzeugs und/oder eines zuführbaren Bauteils bei einem Bestückungsautomaten oder bei einem Roboter.
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