EP1382507A1 - Transponderbasierte Vorrichtung zur Identifikation von Radsätzen - Google Patents

Transponderbasierte Vorrichtung zur Identifikation von Radsätzen Download PDF

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EP1382507A1 EP03012653A EP03012653A EP1382507A1 EP 1382507 A1 EP1382507 A1 EP 1382507A1 EP 03012653 A EP03012653 A EP 03012653A EP 03012653 A EP03012653 A EP 03012653A EP 1382507 A1 EP1382507 A1 EP 1382507A1
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transponder
axle
rail vehicle
data transmission
vehicle
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance

Definitions

  • the invention relates to a device for data transmission from a rail vehicle to an interrogation device in the vicinity of the same by means of passive transponders and elements for fastening transponders to essentially cylindrical ones Components.
  • a clamp with a clamping screw or a strap with a turnbuckle is disclosed.
  • this holding device and transponder should be designed in view of the extreme environmental influences and strongly corrosive environmental conditions in order to achieve an economically acceptable minimum fatigue strength.
  • DE 198 17 941 discloses a transponder-based data transmission device from a rail vehicle to an interrogation device, the antenna of which encompasses the axis as a sleeve over an angle of 360 °.
  • Such a technological approach is suitable for automated readout processes; In the specific operational application, which requires use in mass operation, such a transponder device has proven to be too cost-intensive.
  • the modification known from DE 198 47 291 in this regard using two identical answering devices, each of which interacts with at least one antenna partially surrounding the axis and arranged at 180 ° to one another, cannot effectively eliminate the problems with regard to cost-effective production.
  • a fundamental problem of systems of this type, which are designed for automated reading of the identification features, is furthermore that exact distances must be maintained between the trackside or stationary reading device and the wheel set shaft. Otherwise no significant reading distances can be achieved.
  • the reading ability is negatively influenced by the rotary and / or translatory movement carried out when the wheel set is passed over a reading device. If there are several transponders in the reading field of the reading device during the reading process, it is no longer possible to ensure that individual wheelsets are clearly identified (lack of bulk capability).
  • the invention has for its object a device for data transmission from a rail vehicle to an interrogation device in the vicinity thereof passive transponder and elements for attaching transponders to essentially develop cylindrical components, the one in terms of use high loads and extreme environmental conditions robust and durable Construction. Your application must not have any special skills in Operator presuppose and has to be handled with very little effort short times to be executable. Low acquisition and maintenance costs should ensure that the device is in large numbers at all in operation Wheelsets can be used.
  • transponder (1) and the fastening element (2) by means of a plastic casting compound or a plastic shrink compound (3) are interconnected and the composite created in this way is non-positive is attached to a freely selectable point on an axle (4) of the rail vehicle.
  • the inventive concept is effectively supported if the transponder is within the Casting or shrinking compound applied to a stiffening intermediate element is. This prevents the transponder from shrinking or damaged by shrinkage processes after casting through deformation becomes.
  • the transponder on a layer lying on the vehicle axle made of an elastic and / or plastically deformable material to compensate for unevenness in the surface of the Vehicle axle and / or to adapt the transponder to different axle diameters is applied.
  • an advantageous embodiment of the inventive concept provides that the transponder data for unambiguous identification in a freely writable memory area of the wheelset contains.
  • a clearly assignable one Component number preferably around an identification code for the owner or Operator of the vehicle and an identification code for the type of the present Wheelset.
  • the inventive concept is described with reference to an exemplary embodiment shown in FIG. 1 (cross section through the vehicle axle in the area of the data transmission device attached to the axle).
  • the device essentially consists of a commercially available passive transponder (1) which is known per se. This is applied to a stiffening intermediate element (5) by means of an adhesive tape effective on both sides. With regard to its base area, this is essentially adapted to the dimensions of the transponder and consists, for example, of the relatively rigid material polyamide.
  • the transponder with intermediate element and the standard cable tie serving as a fastening element (2), the width of which should not be less than 8 mm, are fixed in their relative target position by gluing and inserted into a shrink tube (3) made of elastomer or polyolefin compound (PO).
  • the shrink tube is dimensioned with a length dimension that is less than the circumference of the vehicle axle (4) at the intended installation point by such a way that the locking device (7) and the lashing distance of the cable tie (2) remain free or are not covered.
  • at least the contact area of the transponder (1) (or the stiffening intermediate element (5)) must be covered with the fastening element (2).
  • the fastening element, intermediate element and transponder are then connected to an inseparable composite by means of hot air.
  • clamping rings preferably made of stainless steel
  • the metallic edges of the clamping rings do not damage the protective and stabilizing plastic sheathing in the area of the transponder by rubbing etc.
  • This composite obtained by shrinking or potting is finally fastened in a known manner on the axle of the wheel set to be identified.
  • the positioning of the transponder can be freely selected in the axial as well as in the radial direction on the vehicle axis and is free from dimensional constraints.
  • the operating personnel leads a hand-held reader up to a distance of approximately 2 to 4 cm to the data transmission device.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung im Nahbereich derselben mittels passiver Transponder sowie Elementen zur Befestigung von Transpondern an im wesentlichen zylindrischen Bauteilen. Durch formschlüssiges Verbinden von Transponder (1) und Befestigungselement (2) mittels einer Kunststoffvergussmasse oder einer Kunststoffschrumpfmasse (3) sowie durch ein kraftschlüssiges Anbringen des so geschaffenen Komposits an einer frei wählbaren Stelle einer Achse (4) des Schienenfahrzeuges wird eine hinsichtlich der einsatzbedingten hohen Belastungen und extremen Umgebungsbedingungen robuste und dauerhafte Konstruktion geschaffen. Ihre Anwendung setzt keine besonderen Fertigkeiten beim Bediener voraus und ist mit geringem Handhabungsaufwand innerhalb sehr kuzer Zeiten ausführbar. Zudem sind Anschaffungs- und Instandhaltungskosten sehr niedrig und ermöglichen einen Masseneinsatz in der gesamten Fahrzeugflotte. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung im Nahbereich derselben mittels passiver Transponder sowie Elementen zur Befestigung von Transpondern an im wesentlichen zylindrischen Bauteilen.
Für Betreiber von Schienenverkehrsfahrzeugen ist es von grosser Wichtigkeit, jederzeit einen Überblick über die im Betriebseinsatz befindlichen Radsätze zu haben. Insbesondere bei der regelmässigen Erfassung von Radparametern (z.B. beim Überprüfen des Verschleisszustandes eines Rades) ist eine schnelle und zweifelsfreie Identifizierung des Radsatzes von Bedeutung.
Bislang geschieht dies üblicherweise über eine Identifizierungsnummer, die auf einem die Achse des Radsatzes umfassenden Stahlband eingraviert bzw. mittels Schlagwerkzeugen eingeprägt ist und optisch abgelesen wird. Dies erweist sich in der Praxis immer wieder als nachteilig, da die Stahlbänder aufgrund der herrschenden Betriebsbedingungen stets stark verschmutzt sind und erst gesäubert werden müssen, damit ein Ablesen der Identifikationsnummer erst möglich wird. Ebenso ist es nachteilig, dass die Radsätze zum Zeitpunkt des Ablesevorganges nicht notwendigerweise eine günstige Position hinsichtlich der optischen Ablesbarkeit durch das Instandhaltungspersonal einnehmen. Wenn das Stahlband nicht manuell in eine brauchbare Ablese-Position verdreht werden kann, müsste im Extremfall der Radsatz als ganzes gedreht werden, was in Bezug auf den eigentlich sehr kurzen Ablesevorgang bei weitem zu zeitaufwendig ist. Zudem fallen die Stahlbänder beim Versuch eines manuellen Verdrehens immer wieder ab, da sie zum einen wegen Verschmutzung oder Alterung fest sitzen und zum anderen einer Materialermüdung unterliegen.
Zur Behebung dieser Nachteile sowie zur Automatisierung der Radsatz-ldentifikation sind bereits einige Vorschläge zur Nutzung von Transpondern bekannt geworden.
So lehrt DE 297 20 652 beispielsweise eine elektromagnetische Reflexionseinrichtung zur automatischen Identifizierung von Schienenfahrzeugen, deren Radsätze eine zur Gleismitte hin fest beabstandete Haltevorrichtung zur Aufnahme eines mit einer Ringantenne versehenen Transponders. Als entsprechende Haltevorrichtung wird eine Spannschelle mit Spannschraube bzw. ein Spannband mit Spannschloss offenbart. Dem Fachmann erschliesst es sich jedoch nicht, in welcher Weise diese Haltevorrichtung nebst Transponder in Anbetracht der extremen Umwelteinflüsse und stark korrosiv wirkenden Umgebungsbedingungen zur Erzielung einer wirtschaftlich akzeptablen Mindest-Dauerfestigkeit ausgeführt werden sollen.
Aus DE 198 17 941 ist eine transponderbasierte Datenübertragungseinrichtung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung bekannt, deren Antenne die Achse als Manschette über einen Winkel von 360° umfasst. Ein solcher technologischer Ansatz ist zwar für automatisierte Auslesevorgänge geeignet; in der konkreten betrieblichen Anwendung, die einen Einsatz im Massenbetrieb erfordert, hat sich eine derartige Transpondervorrichtung jedoch als zu kostenintensiv herausgestellt. Auch die diesbezügliche aus DE 198 47 291 bekannte Modifikation unter Verwendung zweier identischer Antwortgeräte, von denen jedes mit mindestens einer die Achse partiell umschliessenden, um 180° zueinander versetzt angeordneten Antenne zusammenwirkt, kann die Probleme hinsichtlich einer kostengünstigen Herstellung nicht wirksam beseitigen.
Ein grundsätzliches Problem derartiger Systeme, die auf eine automatisierte Auslesung der Identifikationsmerkmale hin ausgelegt sind, besteht ferner darin, dass zwischen der streckenseitigen bzw. ortsfesten Auslesevorrichtung und der Radsatzwelle exakte Abstände eingehalten werden müssen. Andernfalls sind keine nennenswerten Leseabstände zu erreichen. Die Lesefähigkeit wird durch die bei Überfahrt des Radsatzes über eine Auslesevorrichtung ausgeführte rotatorische und / oder translatorische Bewegung negativ beeinflusst. Befinden sich während des Lesevorganges mehrere Transponder im Lesefeld der Auslesevorrichtung, so kann eine eindeutige Identifizierung einzelner Radsätze nicht mehr sichergestellt werden (mangelnde Bulkfähigkeit).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung im Nahbereich derselben mittels passiver Transponder sowie Elementen zur Befestigung von Transpondern an im wesentlichen zylindrischen Bauteilen zu entwickeln, die eine hinsichtlich der einsatzbedingten hohen Belastungen und extremen Umgebungsbedingungen robuste und dauerhafte Konstruktion aufweist. Ihre Anwendung darf keine besonderen Fertigkeiten beim Bediener voraussetzen und muss mit geringem Handhabungsaufwand innerhalb sehr kuzer Zeiten ausführbar sein. Niedrige Anschaffungs- und Instandhaltungskosten sollen dafür sorgen, dass die Vorrichtung in grosser Anzahl an allen im Betrieb befindlichen Radsätzen zum Einsatz kommen kann.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Transponder (1) und das Befestigungselement (2) mittels einer Kunststoffvergussmasse oder einer Kunststoffschrumpfmasse (3) formschlüssig miteinander verbunden sind und das so geschaffene Komposit kraftschlüssig an einer frei wählbaren Stelle einer Achse (4) des Schienenfahrzeuges angebracht ist.
Der Erfindungsgedanke wird wirksam unterstützt, wenn der Transponder innerhalb der Verguss- bzw. Schrumpfmasse auf ein versteifend wirkendes Zwischenelement aufgebracht ist. Dadurch wird verhinder, dass der Transponder während des Schrumpfvorganges bzw. durch Schwundprozesse nach dem Vergiessen durch Deformation geschädigt wird.
Es ist für den Erfindungsgegenstand von besonderem Vorteil, wenn der Transponder auf einer auf der Fahrzeugachse aufliegenden Schicht aus einem elastisch und / oder plastisch verformbaren Material zum Ausgleichen von Unebenheiten der Oberfläche der Fahrzeugachse und / oder zum Anpassen des Transponders an unterschiedliche Achsendurchmesser aufgebracht ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sieht vor dass der Tranponder in einem frei beschreibbarem Speicherbereich Daten zur eindeutigen Identifikation des Radsatzes enthält. Hierbei handelt es sich neben einer eindeutig zuscheidbaren Bauteil-Nummer bevorzugt um eine Identifikationskennung für den Eigentümer bzw. Betreiber des Fahrzeuges sowie eine Identifikationskennung für die Bauart des vorliegenden Radsatzes. Dies ermöglicht es in bestimmten Anwendungen auf eine Online-Verbindung zu einer Datenbank, in der diese Informationen ebenfalls abgespeichert sein könnten, zumindest während des Erfassens der Radsatz-Kennungen zu verzichten. Somit sind auch autarke Anwendungen (ohne Energie- bzw. Dateninfrastruktur) im Gleisbereich ausserhalb von Werkstätten möglich.
Der Erfindungsgedanke wird anhand eines in Figur 1 (Querschnitt durch Fahrzeugachse im Bereich der auf der Achse befestigten Datenübertragungsvorrichtung) dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem an sich bekannten, handelsüblichen passiven Transponder (1). Dieser wird mittels eines beidseitig wirksamen Klebebandes auf ein versteifend wirkendes Zwischenelement (5) aufgebracht. Dieses ist bezüglich seiner Grundfläche den Abmessungen des Transponders im wesentlichen angepasst und besteht z.B. aus dem relativ biegesteifen Werkstoff Polyamid. Transponder mit Zwischenelement sowie der als Befestigungselement (2) dienende handelsübliche Kabelbinder, dessen Breite 8 mm keinesfalls unterschreiten sollte, werden in ihrer relativen Sollposition zueinander durch Verkleben fixiert und in einen Schrumpfschlauch (3) aus Elastomer oder Polyolefin Compound (PO) eingeführt. Der Schrumpfschlauch ist mit einem Längenmass, das den Umfang der Fahrzeugachse (4) an der vorgesehenen Einbaustelle um circa 10% unterschreitet, derart bemessen, dass die Verschlussvorrichtung (7) sowie die Verzurrstrecke des Kabelbinders (2) frei bleiben bzw. nicht abgedeckt werden. In der Minimalausführung muss zumindest der Kontaktbereich des Transponders (1) (bzw. des versteifenden Zwischenelementes (5)) mit dem Befestigungselement (2) abgedeckt werden. Sodann werden Befestigungselement, Zwischenelement und Transponder mittels Heissluft zu einem untrennbaren Komposit verbunden. Alternativ zum Einsatz eines Schrumpfschlauches bietet sich auch ein Vergiessen mit Epoxidharz und / oder Polyurethanharz oder ähnlichen Kunststoffen an. Dies kann beispielsweise durch Eintauchen in ein Kunststoff-Heissbad erfolgen.
Natürlich sind an Stelle eines Kabelbinders auch sonstige Spannringe, bevorzugt aus rostfreiem Edelstahl einsetzbar. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die metallischen Kanten der Spannringe nicht die schützende und stabilisierend KunststoffUmmantelung im Bereich des Transponders durch Scheuern etc.... schädigen.
Dieses durch Schrumpfen bzw. Vergiessen erhaltene Komposit wird schliesslich in bekannter Weise auf der Achse des zu kennzeichnenden Radsatzes befestigt. Die Positionierung des Transponders ist sowohl in axialer als auch in radialer Richtung auf der Fahrzeugachse frei wählbar und frei von masslichen Randbedingungen.
Zum Auslesen der Identifikationsmerkmale an erfindungsgemäss ausgestatteten Radsätzen führt das Bedienpersonal bei Fahrzeugstillstand ein Handlesegerät bis auf einen Abstand von circa 2 bis 4 cm an die Datenübertragungsvorrichtung heran.
Bezugszeichenliste:
1
Transponder
2
Befestigungselement
3
Kunststoffverguss- oder -schrumpfmasse
4
Fahrzeug-Achse
5
Versteifendes Zwischenelement
6
Ausgleichsschicht
7
Verschluss

Claims (4)

  1. Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung im Nahbereich derselben mittels passiver Transponder sowie Elementen zur Befestigung von Transpondern an im wesentlichen zylindrischen Bauteilen,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (1) und das Befestigungselement (2) mittels einer Kunststoffvergussmasse oder einer Kunststoffschrumpfmasse (3) formschlüssig miteinander verbunden sind und das so geschaffene Komposit kraftschlüssig an einer frei wählbaren Stelle einer Achse (4) des Schienenfahrzeuges angebracht ist.
  2. Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (1) innerhalb der Verguss- bzw. Schrumpfmasse (3) auf ein versteifend wirkendes Zwischenelement (5) aufgebracht ist.
  3. Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (1) auf einer auf der Fahrzeugachse (4) aufliegenden Schicht (6) aus einem elastisch und / oder plastisch verformbaren Material zum Ausgleichen von Unebenheiten der Oberfläche der Fahrzeugachse und / oder zum Anpassen des Transponders an unterschiedliche Achsendurchmesser aufgebracht ist.
  4. Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (1) in einem frei beschreibbaren Speicherbereich Daten zur eindeutigen Identifikation des aus der Fahrzeugachse (4) und den beiden zugehörigen Radkörpern bestehenden Radsatzes enthält.
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