EP1992541A2 - Überwachungsvorrichtung für die Radsätze von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Überwachungsvorrichtung für die Radsätze von Schienenfahrzeugen Download PDF

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EP1992541A2
EP1992541A2 EP08008542A EP08008542A EP1992541A2 EP 1992541 A2 EP1992541 A2 EP 1992541A2 EP 08008542 A EP08008542 A EP 08008542A EP 08008542 A EP08008542 A EP 08008542A EP 1992541 A2 EP1992541 A2 EP 1992541A2
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EP
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rail
threshold
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sensors
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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
    • B61K9/12—Measuring or surveying wheel-rims
    • 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
    • B61K9/04—Detectors for indicating the overheating of axle bearings and the like, e.g. associated with the brake system for applying the brakes in case of a fault
    • B61K9/06—Detectors for indicating the overheating of axle bearings and the like, e.g. associated with the brake system for applying the brakes in case of a fault by detecting or indicating heat radiation from overheated axles

Definitions

  • the invention relates to a device for monitoring the wheelsets of passing rail vehicles, consisting of at least one within a limited by rail contacts measuring section below each rail of a rail track used in a threshold and connected to an evaluation unit IR receiving unit.
  • IR measuring systems are used with at least one IR receiving unit, which are housed below the rail track in a hollow sleeper or a specially trained measuring threshold. In most cases, however, four IR receiving units are provided in such a threshold, via which the temperatures of all wheelset bearings of a wheelset can be detected.
  • the values determined in this case are usually compared with the values or infrared signal patterns which are stored in an evaluation unit, for example a computer. In case of impermissible deviations, an alarm signal is emitted.
  • the invention is therefore based on the object of further developing a known device for monitoring the wheelsets of passing rail vehicles so that the danger emanating from hot rotors on wheelset bearings on rail vehicles is further reduced.
  • a particular advantage of the device according to the invention results when each rail of a rail track is assigned a respective camera.
  • the device according to the invention can be completed in a particularly simple manner if the same is assigned to a so-called flat-point locating device, which is formed from a plurality of threshold reaction force sensors, each of which is always associated with a threshold.
  • a system for monitoring the wheelsets of passing rail vehicles in particular a railway train, is shown systemically, which shows a plan view of a rail track 1, which consists of two rails 1a and 1b, which in turn are mounted on a plurality of sleepers 2.
  • thresholds 2a and 2b in the region of the drawing include a measuring range M, which is delimited at both ends by at least one rail contact 3, 4.
  • These rail contacts 3, 4 are advantageously designed as fiber optic sensors and serve to turn on or off the monitoring device located within the measuring section M.
  • a train not shown, moves in the direction of an arrow 5, so that the rail contact 3, the monitoring device turns on while it is switched off again via the switching contact 4.
  • the monitoring device consists first of the measuring section M of an evaluation unit with a computer and a data memory, which are housed together in a kind of switching house S and advantageously linked together with other monitoring devices and connected to a supra-local monitoring center.
  • two IR receiving units 6, 7 are connected to this evaluation unit, which are each located in a housing, which are advantageously used via attenuators in a threshold 2/2.
  • This threshold 2/2 is designed as a measuring or hollow threshold.
  • the mentioned attenuators have the task of precluding the inevitably occurring during the crossing of a train over the threshold 2/2 vibrations in a disturbing manner to the housing and accommodated therein and sensitive to vibration components, in particular the IR receiving units 6, 7 arrive and can bring adverse consequences here.
  • the IR receiving units 6, 7 By means of these IR receiving units 6, 7, the temperatures of the wheelset bearings of the vehicles rolling over them are measured and compared with predetermined values and / or infrared signal patterns stored in the evaluation unit. In case of impermissible deviations, an alarm signal is emitted.
  • the threshold 2/2 on each side outside the rail track or outside of the track bed a microphone 8, 9 assigned, which are advantageously designed as a particularly sensitive directional microphones.
  • the running noise of the individual wheels of the wheelsets of each rail vehicle are detected and also supplied to the evaluation unit.
  • the detected noises are compared with advantageously stored acoustic patterns.
  • an alarm signal is also triggered.
  • a comparison is also made with the values which the IR receiving units 6, 7 have detected. With such a comparison, it is already possible to determine very early on whether any damage to the wheel bearing sets could possibly be announced.
  • the threshold 2/2 for example, outside of the track bed or side of the rail 1b also associated with a detection unit 10 formed by a camera.
  • this detection unit 10 the nature of the individual parts, such as the locomotive and wagons, the rail vehicle is detected very accurately. This makes it possible to assign the determined noises of the individual wheel bearings to the different locomotive and wagon types and to associate the corresponding locomotive and wagon types in a particularly good manner with the corresponding acoustic patterns of acoustic patterns and for future measurements save.
  • the monitoring device according to the invention is also capable of learning due to its design.
  • the monitoring device is supplemented by a flat-point location unit.
  • a flat-point location unit This extends in the present embodiment, for example, thirteen thresholds 2/01 to 2/13, but not all of which are shown.
  • a threshold reaction sensor 11 is located below each rail 1a and 1b in the area of each threshold 2/01 to 2/13.
  • These threshold-reaction sensors 11 are also advantageously designed as fiber-optic sensors.
  • the threshold reaction sensors 11 are advantageously accommodated between a support plate carrying the rail 1a, 1b and the threshold 2/01 to 2/13.
  • the values determined here are also fed to the evaluation unit and stored there. Deviations from predefined values also trigger an alarm signal here.
  • fiber optic sensors When using fiber optic sensors as threshold reaction sensors 11, it is expedient to assign a temperature sensor in the region of each rail to at least one of the thresholds 2/01 to 2/13. Namely, fiber optic sensors have the peculiarity that the measurement results change with the same force or the same weight of an impeller as a function of the temperature or ambient temperature of the fiber optic sensors, which influences the measurement results. The measurement results of the temperature sensors are also fed to the evaluation unit and used there for the correction of the determined values of the fiber optic sensors.
  • the distance between the threshold 2/01 and the threshold 2/13 has advantageously twice the length as the circumference of the largest, the rail track moving impeller. This length is about 7.80 m. Such a long length has the advantage that each impeller can be checked twice for any existing flats.
  • the distance between the threshold 2a carrying the rail contacts 3 and the first threshold 2/01 with the threshold reaction sensors 3 may be about 30m to 80m. The same applies to the distance between the threshold 2/2 with the IR receiving units 6,7 and the threshold 2b with the rail contacts. 4
  • the microphones 8, 9 and / or the recognition unit 10 can also be arranged in the area of other thresholds 2.
  • the rail contacts 3,4 and / or the threshold reaction sensors 11 may also be designed differently.
  • the order of the individual parts - except the rail contacts 3,4 - the monitoring device can also be chosen differently.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung der Radsätze von vorbeifahrenden Schienenfahrzeugen, bestehend aus mindestens einer innerhalb einer durch Schienenkontakte begrenzten Messstrecke (M) unterhalb jeder Schiene (2) eines Schienenstranges (1) in einer Schwelle (2) eingesetzten und an eine Auswerteinheit angeschlossenen IR-Empfangseinheit (6, 7). Um zu erreichen, dass die von Heißläufern an Radsatzlagern an Schienenfahrzeugen ausgehende Gefahr weiter reduziert wird, ist innerhalb der Messstrecke (M) seitlich außerhalb des Schienenstranges (1) jeder Schiene (1a, 1b) mindestens ein an die Auswerteinheit angeschlossenes Mikrofon (8, 9) zugeordnet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung der Radsätze von vorbeifahrenden Schienenfahrzeugen, bestehend aus mindestens einer innerhalb einer durch Schienenkontakte begrenzten Messstrecke unterhalb jeder Schiene eines Schienenstranges in einer Schwelle eingesetzten und an eine Auswerteinheit angeschlossenen IR-Empfangseinheit.
  • Beispielsweise aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 20 2005 015 790 ist eine Vorrichtung bekannt, die es ermöglicht, die Temperatur von Radsatzlagern an Schienenfahrzeugen, insbesondere an Eisenbahnfahrzeugen, zu überwachen, um sogenannte Heißläufer-Entgleisungen zu vermeiden. Dazu werden IR-Messsysteme mit mindestens einer IR-Empfangseinheit eingesetzt, die unterhalb des Schienenstranges in einer Hohlschwelle oder einer besonders ausgebildeten Messschwelle untergebracht sind. Meistens sind jedoch in einer solchen Schwelle vier IR-Empfangs-einheiten vorgesehen, über die die Temperaturen aller Radsatzlager eines Radsatzes erfasst werden können. Die dabei ermittelten Werte werden normalerweise mit den Werten bzw. Infrarotsignalmustern verglichen, die in einer Auswerteinheit, beispielsweise einem Rechner, abgespeichert sind. Bei unzulässigen Abweichungen wird ein Alarmsignal abgegeben.
  • Trotz einer Vielzahl derartiger bekannter Vorrichtungen ist es nicht gänzlich auszuschließen, dass sogenannte Heißläufer von Radsatzlagern an Schienenfahrzeugen, insbesondere an Eisenbahnfahrzeugen, verhältnismäßig spät erkannt werden, so dass es nach wie vor zu Heißläufer-Entgleisungen kommen kann.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Vorrichtung zur Überwachung der Radsätze von vorbeifahrenden Schienenfahrzeugen so weiter zu bilden, dass die von Heißläufern an Radsatzlagern an Schienenfahrzeugen ausgehende Gefahr weiter reduziert wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer eingangs beschriebenen und als sogenannte Heißläuferortungsanlage ausgebildeten Vorrichtung vorgeschlagen, dass innerhalb der Messstrecke jeder Schiene mindestens ein an die Auswerteinheit angeschlossenes Mikrofon zugeordnet ist.
  • Es ist zwar grundsätzlich bekannt, Mikrofone zur Überwachung von Radsätzen zu verwenden. Die gemessene Lautstärke bzw. das gemessene Geräusch ist jedoch, für sich allein gesehen, keine ausreichende Grundlage, um einen defekten Radsatz festzustellen. Die Kombination einer sogenannten Heißläuferortungsanlage mit Mikrofonen, die alle an eine Auswerteinheit angeschlossen sind, stellt jedoch in überraschender Weise sicher, dass ein auch nur geringfügig defekter und damit eine geringfügig erhöhte Temperatur und ein nur geringfügig anderes Geräusch aufweisender Radsatz über die Auswerteinheit und damit bei einem Vergleich mit dort gespeicherten Werten bereits so frühzeitig erkannt wird, dass daraus entstehende Gefahren ausgeschlossen sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die in einer Messstelle ermittelten Werte mit den Messwerten vorhergehender Messstellen verglichen werden.
  • Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dann, wenn jeder Schiene eines Schienenstranges jeweils eine Kamera zugeordnet wird. Darüber ist es möglich, die Lokomotive und die einzelnen Waggons eines Zuges genau zu erkennen und anhand von gemessenen und gespeicherten Werten festzustellen, welche Höhe bzw. Größe die einzelnen Werte nicht überschreiten dürfen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich in besonders einfacher Weise komplettieren, wenn derselben noch eine sogenannte Flachstellenortungseinrichtung zugeordnet wird, die aus mehreren, jeweils immer einer Schwelle zugeordneten Schwellenreaktionskraftsensoren gebildet ist.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung sowie weitere Vorteile derselben werden nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • In dieser Zeichnung ist systemartig eine Vorrichtung zur Überwachung der Radsätze von vorbeifahrenden Schienenfahrzeugen, insbesondere eines Eisenbahnzuges, dargestellt, die eine Draufsicht auf einen Schienenstrang 1 zeigt, der aus zwei Schienen 1a und 1b besteht, die ihrerseits auf einer Vielzahl von Schwellen 2 befestigt sind. Dabei schließen Schwellen 2a und 2b im Bereich der Zeichnung einen Messbereich M ein, der an beiden Enden jeweils durch mindestens einen Schienenkontakt 3, 4 begrenzt ist. Diese Schienenkontakte 3, 4 sind in vorteilhafter Weise als Fiberoptiksensoren ausgebildet und dienen dazu, die innerhalb der Messstrecke M befindliche Überwachungsvorrichtung an- bzw. abzuschalten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bewegt sich ein nicht dargestellter Eisenbahnzug in Richtung eines Pfeils 5, so dass der Schienenkontakt 3 die Überwachungsvorrichtung einschaltet, während sie über den Schaltkontakt 4 wieder abgeschaltet wird.
  • Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung besteht innerhalb der Messstrecke M zunächst aus einer Auswerteinheit mit einem Rechner und einem Datenspeicher, die zusammen in einer Art Schalthaus S untergebracht und vorteilhaft zusammen mit weiteren Überwachungsvorrichtungen verknüpft und an eine überörtliche Überwachungszentrale angeschlossen sind. An diese Auswerteinheit sind neben den Schaltkontakten 3, 4 zwei IR-Empfangseinheiten 6, 7 angeschlossen, die sich jeweils in einem Gehäuse befinden, welches vorteilhaft über Dämpfungsglieder in eine Schwelle 2/2 eingesetzt sind. Diese Schwelle 2/2 ist dabei als Mess- bzw. Hohlschwelle ausgebildet.
  • Die erwähnten Dämpfungsglieder haben die Aufgabe, auszuschließen, dass die bei der Überfahrt eines Eisenbahnzuges über die Schwelle 2/2 zwangsläufig auftretenden Schwingungen in störender Weise auf das Gehäuse und die darin untergebrachten und für Schwingungen empfindlichen Bauteile, insbesondere die IR-Empfangseinheiten 6, 7 gelangen und hier nachteilige Folgen mit sich bringen können. Durch diese IR-Empfangseinheiten 6, 7 werden die Temperaturen der Radsatzlager der darüber hinwegrollenden Fahrzeuge gemessen und mit vorgegebnen und in der Auswerteinheit gespeicherten Werten bzw. Infrarotsignalmustern verglichen. Bei unzulässigen Abweichungen wird ein Alarmsignal abgegeben.
  • Ferner ist beispielsweise auch der Schwelle 2/2 an jeder Seite außerhalb des Schienenstranges bzw. außerhalb des Gleisbettes ein Mikrofon 8, 9 zugeordnet, welche vorteilhaft als besonders empfindliche Richtmikrofone ausgebildet sind. Über diese Mikrofone 8, 9 werden die Laufgeräusche der einzelnen Räder der Radsätze eines jeden Schienenfahrzeuges erfasst und ebenfalls der Auswerteinheit zugeführt. Hier werden die festgestellten Geräusche mit vorteilhaft gespeicherten Akustikmustern verglichen. Bei unzulässigen Abweichungen wird ebenfalls ein Alarmsignal ausgelöst. Gleichzeitig erfolgt aber auch ein Vergleich mit den Werten, die die IR-Empfangs-Einheiten 6, 7 festgestellt haben. Bei einem solchen Vergleich ist bereits sehr früh feststellbar, ob sich eventuell ein Schaden an den Radlagersätzen ankündigen könnte.
  • Der Schwelle 2/2 ist beispielsweise außerhalb des Gleisbettes bzw. seitlich der Schiene 1b auch eine durch eine Kamera gebildete Erkennungseinheit 10 zugeordnet. Durch diese Erkennungseinheit 10 wird die Art der einzelnen Teile, beispielsweise der Lokomotive und der Waggons, des Schienenfahrzeuges sehr genau erfasst. Dadurch ist es möglich, die ermittelten Geräusche der einzelnen Radlager den unterschiedlichen Lokomotiv- und Waggontypen zuzuordnen und in besonders guter Weise mit den entsprechenden Akustikmustern Akustikmuster den entsprechenden Lokomotiv- und Waggontypen zuzuordnen und für künftige Messungen zu speichern. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung aufgrund ihrer Ausgestaltung auch lernfähig ist.
  • Schließlich wird die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung noch durch eine Flachstellenortungseinheit ergänzt. Diese erstreckt sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise über dreizehn Schwellen 2/01 bis 2/13, von denen jedoch nicht alle dargestellt sind. Bei dieser Flachstellenortungseinheit befindet sich unter jeder Schiene 1a und 1b im Bereich jeder Schwelle 2/01 bis 2/13 ein Schwellenreaktionssensor 11. Diese Schwellenreaktionssensoren 11 sind in vorteilhafter Weise ebenfalls als Fiberoptiksensoren ausgebildet. Die Schwellenreaktionssensoren 11 sind vorteilhaft zwischen einer die Schiene 1a, 1b tragenden Auflagerplatte und der Schwelle 2/01 bis 2/13 untergebracht. Auch die hier ermittelten Werte werden der Auswerteinheit zugeführt und dort gespeichert. Abweichungen von vorgegebenen Werten lösen auch hier ein Alarmsignal aus.
  • Bei dem Einsatz von Fiberoptiksensoren als Schwellenreaktionssensoren 11 ist es zweckmäßig, zumindest einer der Schwellen 2/01 bis 2/13 im Bereich jeder Schiene einen Temperatursensor zuzuordnen. Fiberoptiksensoren haben nämlich die Eigenart, dass sich die Messergebnisse bei gleicher Kraft bzw. gleichem Gewicht eines Laufrades in Abhängigkeit von der Temperatur bzw. Umgebungstemperatur der Fiberoptiksensoren verändern, was die Messergebnisse beeinflusst. Auch die Messergebnisse der Temperatursensoren werden der Auswerteinheit zugeführt und dort zur Korrektur der ermittelten Werte der Fiberoptiksensoren verwendet.
  • Der Abstand zwischen der Schwelle 2/01 und der Schwelle 2/13 hat vorteilhaft die doppelte Länge wie der Umfang des größtmöglichen, den Schienenstrang befahrenden Laufrades. Diese Länge beträgt etwa 7,80 m. Eine solche große Länge bringt den Vorteil mit sich, dass jedes Laufrad zweimal auf eventuell vorhandene Flachstellen überprüft werden kann.
  • Der Abstand zwischen der die Schienenkontakte 3 tragenden Schwelle 2a und der ersten Schwelle 2/01 mit den Schwellenreaktionssensoren 3 kann etwa 30m bis 80m betragen. Gleiches gilt auch für den Abstand zwischen der Schwelle 2/2 mit den IR-Empfangseinheiten 6,7 und der Schwelle 2b mit den Schienenkontakten 4.
  • In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles können die Mikrofone 8,9 und/oder die Erkennungseinheit 10 auch im Bereich anderer Schwellen 2 angeordnet sein. Ferner können die Schienenkontakte 3,4 und/oder die Schwellenreaktionssensoren 11 auch anders ausgebildet sein. Schließlich wird noch darauf hingewiesen, dass die Reihenfolge der einzelnen Teile - ausgenommen die Schienenkontakte 3,4 - der Überwachungsvorrichtung auch anders gewählt werden kann.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Überwachung der Radsätze von vorbeifahrenden Schienenfahrzeugen, bestehend aus mindestens einer innerhalb einer durch Schienenkontakte begrenzten Messstrecke unterhalb jeder Schiene eines Schienenstranges in einer Schwelle eingesetzten und an eine Auswerteinheit angeschlossenen IR-Empfangseinheit,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass innerhalb der Messstrecke (M) seitlich außerhalb des Schienenstranges (1) jeder Schiene (1a, 1b) mindestens ein an die Auswerteinheit angeschlossenes Mikrofon (8, 9) zugeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mikrofone (8, 9) als hochempfindliches Richtmikrofone ausgebildet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass innerhalb der Messstrecke (M) jeder Schiene (1a, 1b) des Schienenstranges (1) mindestens eine Erkennungseinheit (10) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Erkennungseinheit (10) seitlich außerhalb des Schienenstranges (1) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Erkennungseinheit (10) vor oder hinter den IR-Empfangseinheiten (6, 7)und/oder den Mikrofonen (8, 9) und/oder den Schwellenreaktionskraftsensoren (11) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Erkennungseinheit (10) durch eine Kamera gebildet ist.
  7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass innerhalb der Messstrecke (M) über mindestens die Länge des Umfanges des größtmöglichen, den Schienenstrang befahrenden Laufrades jeder Schwelle (2) ein an die Auswerteinheit angeschlossener Schwellenreaktionskraftsensor (11) zugeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruche 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich die Schwellenreaktionskraftsensoren (11) über mindestens die doppelte Länge des Umfanges des größtmöglichen, den Schienenstrang (1) befahrenden Laufrades erstrecken.
  9. Vorrichtung nach Ansprüche 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schwellenreaktionskraftsensoren (11) vor oder hinter den IR-Empfangseinheiten (6, 7) und/oder den Mikrofonen (8, 9) angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schwellenreaktionskraftsensoren (11) als Fiberoptiksensoren ausgebildet sind.
  11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass innerhalb der Messstrecke (M) jeder Schiene (1a, 1b) des Schienenstranges (1) zumindest ein ebenfalls an die Auswerteinheit angeschlossener Temperatursensor zugeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Temperatursensoren vor oder hinter den Schwellenreaktionskraftsensoren (11) angeordnet sind.
EP08008542A 2007-05-14 2008-05-07 Überwachungsvorrichtung für die Radsätze von Schienenfahrzeugen Withdrawn EP1992541A3 (de)

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