EP3984855B1 - System mit einer vorrichtung zur festbrems- und/oder heissläuferortung bei schienenfahrzeugen sowie verfahren zur überwachung eines solchen systems - Google Patents

System mit einer vorrichtung zur festbrems- und/oder heissläuferortung bei schienenfahrzeugen sowie verfahren zur überwachung eines solchen systems Download PDF

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EP3984855B1
EP3984855B1 EP21201725.5A EP21201725A EP3984855B1 EP 3984855 B1 EP3984855 B1 EP 3984855B1 EP 21201725 A EP21201725 A EP 21201725A EP 3984855 B1 EP3984855 B1 EP 3984855B1
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EP
European Patent Office
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housing
sleeper
rail
acceleration
sensor
Prior art date
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EP3984855A3 (de
EP3984855C0 (de
EP3984855A2 (de
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Benedikt Neuroth
Niklas Neuroth
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Ben Innova Systemtechnik GmbH
Original Assignee
Ben Innova Systemtechnik GmbH
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Publication date
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Application filed by Ben Innova Systemtechnik GmbH filed Critical Ben Innova Systemtechnik GmbH
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Publication of EP3984855A3 publication Critical patent/EP3984855A3/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
    • B61K9/04—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or trains, e.g. trackside supervision of train conditions

Definitions

  • the present invention relates to a system with a device for detecting stuck brakes and/or hot box axles in rail vehicles. It also relates to a method for monitoring such a system.
  • Such devices are known, for example, from DE 100 60 380 A1 as well as from the DE 10 2010 009 754 A1 and the WO 2014/082675 A1 Typically, they comprise a hollow steel measuring sleeper that is inserted into the track bed instead of a conventional concrete, wooden, steel or plastic rail and that is partially designed as a housing to accommodate infrared sensors in particular for measuring the temperature of wheelset bearings and brakes as well as an evaluation unit for evaluating the sensor signals.
  • Such measuring sleepers designed as hollow sleepers have the disadvantage that the exchange of the conventional sleeper with the measuring sleeper is relatively time-consuming, since after the already time-consuming exchange, it is typically necessary to re-tamp the ballast.
  • housings with infrared temperature sensors are mounted between the sleepers using a bracket that can be attached to the tops of two adjacent sleepers.
  • This variant has the disadvantage that the brackets, together with the devices for detecting brake stalls and/or hot boxes, must be removed each time before the ballast is mechanically tamped.
  • a device for detecting derailments of rail vehicles which has acceleration sensors arranged on a sleeper.
  • the present invention is based on the object of specifying a system with a device for detecting stuck brakes and/or hot box axles in rail vehicles, wherein the device can be installed particularly quickly and easily and does not hinder maintenance and servicing work on the track bed.
  • a system is provided with at least one solid sleeper for supporting rails for rail vehicles and at least one device for detecting stuck brakes and/or hot box locating in rail vehicles, wherein the device is mounted on an upper side of the sleeper, with a housing mounted on an upper side of the solid sleeper and below a top edge of the rail, wherein at least one infrared temperature sensor and an evaluation unit connected to the at least one infrared temperature sensor for evaluating sensor data are arranged in the housing.
  • a solid sleeper is understood here and below to mean a sleeper that is made of solid wood, concrete, steel, plastic or another material in the conventional manner and does not have a cavity to accommodate components of a system for detecting stuck brakes and/or hot box axles in rail vehicles.
  • the device is therefore mounted on the top of a conventional sleeper and does not protrude into the sleeper.
  • the housing does not protrude beyond the top edge of the rail, in particular the height of the at least one housing does not exceed 159 mm, in particular it does not exceed 140 mm.
  • the housing has a base area facing the top of the sleeper, which does not protrude significantly beyond the sleeper at the side. This is understood here and in the following to mean that the base area does not protrude beyond the sleeper at the side by more than 2 cm, preferably not more than 1 cm, and in particular does not protrude beyond the sleeper at all. A small overhang of 1-2 cm can be tolerated because the housing does not get in the way when the ballast is being stuffed in.
  • An evaluation of measurement data is understood here and below to mean a preliminary evaluation or data processing.
  • the evaluation of the measurement data is typically not carried out exclusively by the device installed in the track bed, but to a certain extent in an external device, which may in particular have the task of summarizing measurement data from various devices and evaluating them in relation to the entire train.
  • the evaluation unit of the device may in particular have the task of temporarily storing the measured values of the sensor and/or amplifying them and/or processing them and/or making them available to an external unit.
  • the evaluation unit arranged in the housing can compare the measured values with limit values and reduce and compress the data.
  • the data processed in this way are then available to an external unit which is part of the system for stalled brake and/or hot box detection and which receives data from several devices and evaluates them in a summarized manner and which is also referred to here and below as a central storage and
  • the external unit is also located on top of a solid sleeper or further away in or next to the track bed, but not in a hollow sleeper. Accordingly, the device is not connected to the external unit via a cable leading through the housing base into the sleeper, but via cables laid on the sleeper and in the track bed or a wireless connection.
  • the external unit may in particular have the tasks of allocating the measured values to individual wagons, logically checking the measured values, logically checking alarm values and, for example, not issuing them if system components are identified as defective, storing measured data, summarising all measured data into train measured values and monitoring the temperature limit values, which may be set differently depending on the train type.
  • all elements of a system for detecting stuck brakes and/or hot box axles on rail vehicles can be accommodated on the top of one or more solid sleepers, so that the installation of a hollow sleeper as a measuring sleeper is not necessary.
  • This has the advantage that considerable time can be saved when installing the device, since the time-consuming and costly replacement of the conventional sleeper with a special measuring sleeper is not necessary.
  • the device also has the advantage that the housing does not protrude significantly beyond the sleeper at the sides and is therefore not in the way when the ballast is mechanically tamped and would not have to be removed.
  • the longitudinal direction is defined here and below as a direction parallel to the rail and thus as the direction of travel of a rail vehicle.
  • the device thus forms part of a system for detecting stuck brakes and/or hot boxes, also known as a scanner, in a compact unit that can be mounted on the sleeper.
  • the system for detecting stuck brakes and/or hot boxes can comprise several such scanners or devices, as well as a central storage and processing unit and, if necessary, devices for detecting the presence of a train that are arranged separately from the scanner. All elements of the system can be mounted on the top of solid sleepers.
  • the desired low height of the device can be achieved in particular through compact components and a particularly space-saving arrangement.
  • the central components in particular the optics module, cover motor, fan and infrared reference system, can be arranged next to or behind one another on a single mounting plate instead of one above the other.
  • An electrically insulating material such as GRP can be selected for the mounting plate, so that further insulating elements or insulation layers are not required.
  • the device further comprises an acceleration measurement device that is mechanically connected to the housing and in particular undamped or with known damping.
  • the acceleration measurement device can be used in particular to monitor the infrared sensors and/or the evaluation unit for stress caused by vibrations.
  • the housing is typically connected to the sleeper by means of a damper system. If the damper system is defective, the device for detecting stuck brakes and/or hot wheels is exposed to considerable stress from acceleration forces, which can cause premature aging.
  • the housing has a ground clearance on its underside on a side close to the rail.
  • the housing has a difference h 2 between its upper side and its underside - which is spaced from the sleeper when installed - while in other areas far from the rail it has a difference h 1.
  • h 1 and h 2 are therefore the Housing heights in the two housing sections. In particular, the ratio of these heights is h 2 /h 1 ⁇ 0.8, in particular ⁇ 0.7.
  • the housing can have a housing bottom contour that is stepped in cross-section and is aligned in such a way that the housing has ground clearance on its underside on its side closest to the rail.
  • the housing base is stepped in cross-section in the longitudinal direction of the threshold.
  • the housing section having the ground clearance may extend over half the base area of the housing or less, in particular 0.125 A ⁇ A 2 ⁇ 0.5 A, where A is the total housing base area and A 2 is the base area of the housing section having the ground clearance.
  • This design has the advantage that the housing can be mounted relatively close to the rail. This is typically not possible without the ground clearance described, as fastening screws for fastening the rail to the sleeper would be in the way. The ground clearance does, however, allow the housing to be pushed partially over the fastening screws.
  • the housing has at least one window for the entry of infrared radiation, wherein the window is arranged on the side of the housing near the rail with the ground clearance.
  • the window is provided in a housing cover opposite the housing base.
  • This embodiment has the advantage that the structure of the device allows temperature measurement both near the rail, if the housing is mounted close to the rail, and at a somewhat greater distance from the rail, if the housing is mounted further out.
  • the device can be used flexibly with different rail and wheel systems. Since the systems used are not internationally standardized, it has so far been necessary to adapt the position of the infrared temperature sensors to the respective system. This ensures that the temperature measurement can be carried out vertically upwards, because an inclined Temperature measurement is subject to inaccuracies due to different wheel sizes. The ground clearance of the housing therefore allows the device to be used particularly flexibly.
  • the optical module of the device is advantageously designed to be particularly flat so that it can be accommodated in the housing part with the lower height h 2 and thus close to the rails.
  • the optics module typically comprises at least one infrared sensor and at least one rotating mirror that deflects the incident infrared radiation around the infrared sensor, as well as a rotating mirror motor that rotates the rotating mirror for cleaning purposes, and the control electronics of the infrared sensor.
  • a drive for opening and closing a cover is advantageously arranged next to the optics module, where "next to” here refers to an arrangement in which the components are arranged next to one another in a horizontal plane of the housing, possibly offset in height due to the stepped housing base contour.
  • both the optics module and the cover motor can be arranged on the base of the housing, whereby the cover motor can be arranged in the housing part with the greater height h 1 .
  • An infrared reference system can also be arranged next to the optics module, but depending on the available installation space also in the housing part with the lower height h 2 .
  • an acoustic sensor unit for receiving sound signals is arranged in the housing.
  • a sensor unit enables the detection and evaluation of acoustic anomalies in acoustic signals emitted by wheels or wheel bearings and braking systems that indicate damage.
  • the acoustic signals can also serve to detect wheel defects such as flat spots, polygonizations, flattening and chipping at an early stage.
  • the acoustic sensor unit can be used as an early warning system. Its function can be regularly monitored by an internal test acoustic system. Arranging the acoustic sensor unit inside the housing has the advantage that only a compact housing needs to be installed. In addition, the close connection also allows a simple link between the measurement data of the at least one infrared temperature sensor and that of the acoustic sensor system.
  • the acoustic sensor unit can be used to acoustically monitor the device itself, in particular the motor of a rotating mirror if one is used to deflect the beam, the rotating mirror itself, an infrared reference system with a magnet or stepper motor and an opening and closing movement of a cover. If the noise generated by one of these components changes or if new noises occur, a corresponding technical message or alarm can be issued as a preventive warning.
  • a device for determining the position of the housing is arranged in the housing.
  • the device for determining the position of the housing can in particular have a satellite navigation device and/or an inclination sensor.
  • the embodiment has the advantage that the position or positions of the housing can be permanently monitored. If the device for determining the position of the housing has at least one inclination sensor, it is easy to deduce from the data of the inclination sensor whether the housing has been tilted or removed due to an accident. If the device for determining the position of the housing has a satellite navigation device, a measured value of the temperature sensor arranged in the housing can be assigned without doubt to the right or left side of the rails or to the middle. This is particularly helpful because if the housings are mixed up during installation on the sleeper, sensor data would otherwise be assigned to the wrong wheel side of the rail vehicle and troubleshooting would be futile or costly.
  • the satellite navigation device may in particular be a device that uses the signals from GPS, Galileo or GLONASS satellites to determine position.
  • the device is mounted on an upper side of the sleeper and thus does not protrude into the sleeper.
  • the system can comprise several devices that can independently collect, process and store measurement data and make it available to a central storage and processing unit that is also part of the system, which then, for example, aggregates the measurement data at train level as already described.
  • the housing of the at least one device is mounted on the sleeper by means of a connecting piece.
  • the connecting piece is in particular a separate component or a bracket that is glued, clamped or screwed onto the sleeper.
  • the connecting piece can be designed as a kind of covering for the entire sleeper, on which all the housings of several devices can be pre-assembled. In this case, only the connecting piece needs to be mounted on the sleeper in the track, which saves a lot of time.
  • a connecting piece can also be provided for each device.
  • the connecting piece can in particular be designed in such a way that it can remain permanently on the threshold and the device together with an associated damping system can only be pushed in or placed on and, if necessary, secured with some fastening elements, for example screws. must be locked.
  • a damping system can be provided as an integral part of the device in order to protect the device from high mechanical loads caused by vibrations.
  • at least one damping element for example a rubber element or a spring, can be arranged between the housing and the connecting piece.
  • a damping element can be provided at each fastening point of the housing on the connecting piece.
  • damping elements can be designed as an integral part of the device and thus connected to the housing before installation on the threshold.
  • the system further comprises a device for measuring acceleration, comprising at least one first acceleration sensor connected to the housing mechanically and in particular undamped or with known damping and at least one second acceleration sensor connected to the threshold mechanically and in particular undamped or with known damping.
  • This embodiment has the advantage of allowing a very extensive monitoring of the state of both the system and the ballast and wheels of the rail vehicles.
  • the acceleration sensors provide unexpectedly high readings, there may be various causes: there may be a flat spot on the wheel of a passing rail vehicle, there may be poorly packed ballast or there may be a defect in the damping system of the device.
  • a flat spot can be detected by the acceleration sensor on the rail/sleeper only responding to some wheels.
  • a defective Damper system can be recognized by the fact that at least one acceleration sensor on the rail/sleeper and the acceleration sensor on the housing show very similar measured values.
  • a poorly stuffed sleeper can be recognized by the fact that the acceleration sensor on the rail/sleeper measures high accelerations for all wheels and the signal shows the frequency of the wheels passing.
  • the first acceleration sensors and the at least one second acceleration sensor can have different measuring ranges. Since only low accelerations should occur in the housings when the damper system is intact, the first acceleration sensors can be designed as relatively sensitive sensors. However, the second acceleration sensors connected to the threshold must also be able to measure very high accelerations.
  • the device for measuring acceleration and in particular the at least one second acceleration sensor can also be used to determine the distance - for example by integrating the measurement signal - by which the threshold moves upwards or downwards when loaded, i.e. the maximum deflection during the vibration oscillations caused by loads.
  • This deflection can be used as a parameter for the condition of the ballast, on the basis of which it can be determined whether the ballast needs to be stuffed.
  • an acceleration sensor connected to the sleeper also has the advantage that it can be used to detect the presence of a train.
  • the detection of the presence of a train and the triggering of the measurement can also be carried out by measuring sound and/or vibrations using acoustic sensors or by means of a remote control.
  • it can also be carried out in a known manner via the entry and exit contacts provided for this purpose, which are installed in the track bed in front of and behind the device for Hard brake and/or hot box detection are arranged.
  • the detection of the train presence is used to start and stop the measuring process.
  • Providing first and second acceleration sensors in a device for locating stalled brakes and/or hot-boxes is also advantageous regardless of the installation of the at least one housing on the top of the sleeper.
  • a system with at least one sleeper for supporting rails and with a device for locating stalled brakes and/or hot-boxes in rail vehicles is therefore advantageous, the device having at least one housing that can be connected to a sleeper, the at least one housing containing at least one infrared temperature sensor and an evaluation unit connected to the at least one infrared temperature sensor for evaluating sensor data.
  • the device also comprises a device for measuring acceleration with first acceleration sensors in the at least one housing, and at least one second acceleration sensor is connected to the sleeper.
  • the at least one second acceleration sensor is connected to the sleeper in such a way that it measures accelerations of the sleeper and is thus suitable for determining maximum deflections of the sleeper under load. Accordingly, in particular no damping or, alternatively, only a well-known damping is provided between the second acceleration sensor and the sleeper.
  • a method for monitoring loads on the system can be carried out in which measured values of the first and second acceleration sensors are compared with each other.
  • the at least one housing of the device has a housing base contour that is stepped in cross-section and is aligned such that the housing has a ground clearance on its underside on its side closest to the rail, wherein the ground clearance forms a recess for fastening screws of a rail arranged below the housing base when the housing is mounted on the sleeper.
  • the housing does not protrude significantly beyond the sleeper in a longitudinal direction of the rails, wherein the longitudinal direction of the rails is understood here and below to mean the direction parallel to the rail, ie the direction of travel of the rail vehicle.
  • the system further comprises a reference system for checking the functionality of the at least one infrared temperature sensor, wherein the reference system has at least one heating element arranged in the housing and which can be heated in a controlled manner.
  • the reference system can also have its own temperature sensor, the measured values of which are compared with those of the infrared temperature sensor.
  • at least two heating elements are provided in order to make the system redundant, as well as at least two temperature sensors. The at least one heating element can be heated in a controlled manner to 400 degrees, for example, and is therefore suitable for checking the functionality of the at least one infrared temperature sensor.
  • the system can also comprise at least two devices for detecting stuck brakes and/or hot box axles in rail vehicles, which are arranged on the same sleeper or different solid sleepers, as well as a central storage and processing unit which is in communication with the evaluation units of the at least two devices.
  • the system can also comprise separate devices for checking the presence of trains, provided that these are not part of the devices. All elements of the system can be arranged on solid sleepers or in the track bed, so that no hollow sleeper is required to accommodate components of the system.
  • a method for monitoring wheels, wheelset bearings and/or braking systems in rail vehicles comprising at least one infrared temperature measurement on the wheels, wheelset bearings and/or braking systems, wherein an axle damage value S A is determined and compared with a specified limit value, wherein the axle damage value S A is dependent on a measured maximum axle temperature and an axle temperature distribution value and the result of the acoustic measurement.
  • the axle temperature is determined by the infrared temperature sensors.
  • the axle distribution value can be a measure of which temperature differences occur on the axle and at what spatial distances.
  • axle damage value can also depend on the current train speed and/or the outside temperature.
  • a determined axle damage value S A can in particular be compared with axle damage values S A,i that have already been determined for the rail vehicle at earlier points in time, in particular on the basis of infrared temperature measurements carried out on previous track sections by devices that were passed on previous track sections.
  • a method for monitoring the described system comprises an acceleration measurement by at least one a first acceleration sensor connected to the at least one housing and an acceleration measurement by at least one second acceleration sensor mechanically connected to a sleeper, for example a second acceleration sensor arranged on an upper side of a sleeper or on the side of a sleeper, for determining a maximum deflection of the sleeper when loaded by a passing rail vehicle, wherein measured values of the first and second acceleration sensors are compared with one another in order to determine a load on the at least one device.
  • a method for monitoring wheels, wheelset bearings and/or braking systems in rail vehicles comprising at least one infrared temperature measurement on the wheels, wheelset bearings and/or braking systems and at least one acoustic measurement of the sound signals emanating from the wheels, wheelset bearings and/or braking systems, wherein an alarm is issued if both the infrared temperature measurement and the acoustic measurement result in a critical value.
  • the infrared temperature measurement is validated by the acoustic measurement. Since the acoustic measurement allows damage to be detected well in advance, it is possible to validate a critical value of the infrared temperature measurement by the acoustic measurement, so that an alarm issued has a higher level of reliability.
  • a self-learning system can be implemented by documenting acoustic measurement series and linking them with infrared temperature measurements on the same component in the event of damage.
  • RFID tags on trains or components, it is possible to assign time series of acoustic signals to a component and track their development. In this way, the prediction of damage can be improved so that the replacement of damaged components can be planned more precisely and economically.
  • a method for monitoring track systems with rails for rail vehicles resting on sleepers comprising at least one acceleration measurement by at least one acceleration sensor mechanically connected to a sleeper, for example arranged on an upper side of a sleeper or on the side of a sleeper, for determining a maximum deflection of the sleeper when loaded by a passing rail vehicle.
  • Figure 1 shows a cross-section through a system 1 comprising a sleeper 2 with rails 3 resting thereon for a rail vehicle and with a device 5 for detecting stuck brakes and/or hot box axles according to an embodiment of the invention.
  • the threshold 2 is a solid threshold, for example made of concrete, steel, plastic or wood.
  • a solid threshold is understood here and below to mean a threshold which, if it has hollow spaces inside - for example due to production - but, in contrast to a hollow measuring threshold, does not have any hollow spaces intended to accommodate the measuring technology of the device 5.
  • Rails 3 are laid on the sleeper 2 at right angles to the sleeper 2 and are fastened to the sleeper 2 by means of fastening screws 11.
  • the device 5 for detecting stuck brakes and/or hot wheels is arranged on the top side 20 of the sleeper 2 by means of a connecting piece 4.
  • the connecting piece 4 is designed as a covering for the sleeper 2, which almost completely covers its top side 20.
  • the connecting piece 4 is attached to the sleeper 2, for example by clamping, gluing or screwing.
  • housings 6, 6' are arranged on the connecting piece 4.
  • the housings 6, 6' can in particular be connected to the connecting piece 4 via a damping system (not shown in detail).
  • Infrared temperature sensors 7 and associated evaluation units 8 are arranged in the housings 6, 6'.
  • further sensors can be provided in the housings 6, 6'. For example, it can be provided to continuously check the connecting lines between the infrared temperature sensors 7 and the evaluation units 8 for damage.
  • the externally arranged housings 6 accommodate infrared temperature sensors 7 for measuring the temperature on the wheel sets of a rail vehicle.
  • the target whose temperature is to be measured lies vertically above a window 9 in the housing 6 that is permeable to infrared radiation, so that radiation incident in the direction of arrow 10, possibly deflected within the housing 6 by means of a mirror (not shown), is received by the temperature sensor 7.
  • Infrared temperature sensors 7 are provided in the housings 6' for measuring the temperatures on the brakes of the rail vehicle. Such sensors typically do not measure vertically, but diagonally upwards.
  • the housings 6' also have correspondingly permeable windows for this purpose, although these are not shown in the figures.
  • All housings 6, 6' of the device 5 are arranged on the upper side 20 of the sleeper 2, namely by means of the connecting piece 4. No elements of the device 5 protrude into the interior of the sleeper 2. This is therefore not modified compared to neighboring sleepers.
  • the housings 6, 6' do not protrude beyond the top edge of the rail SOK. Their construction height h is therefore smaller than the difference between the top edge of the rail SOK and the top side 20 of the sleeper 2.
  • Figure 2 shows the device 5 in a second mounting position. This differs from the one in Figure 1 shown position in that the housings 6 are moved closer to the rails 3. Such a mounting position is advantageous if the target of the temperature measurement is closer to the rails 3.
  • the window 9 is arranged almost above the fastening screws 11 of the rails 3.
  • the housing base contour of the housing 6 has a step, so that in the assembled state a recess 12 is formed below the window 9, into which the fastening screws 11 protrude in the second assembly position.
  • the device 5 can be mounted in the second mounting position if the rail vehicles running on the line have wheel sizes that require temperature measurement closer to the rails 3.
  • Figure 3 shows a plan view of a sleeper 2 with housings 6, 6' of the device 5 arranged thereon.
  • the connecting piece 4 has been shown in Figure 3 not shown.
  • the housings 6, 6' have a dimension b in the longitudinal direction of the rails that is smaller than the width B of the sleeper 2.
  • b is at most 310 mm, in particular at most 300 mm or even less than 290 mm.
  • the housings 6, 6' therefore do not protrude with their base area A beyond the sleeper 2 and are not in the way when the gravel bed is tamped.
  • a base area A that protrudes laterally by up to 1 cm or up to 2 cm beyond the sleeper would also be possible for most applications.
  • Figure 4 shows a section of a device 5 according to an embodiment of the invention.
  • the housing 6, 6' shown is connected to the connecting piece 4 and thus to the threshold 2 by means of a schematically shown damping system 13. Vibrations of the threshold 2 are thus only transmitted to the housing 6, 6' in a damped manner.
  • a first acceleration sensor 14 is arranged in the housing 6, 6', which measures accelerations of the housing 6, 6'.
  • the acceleration sensor 14 can also be connected to the evaluation unit 8 for the evaluation of its measurement data.
  • the acceleration sensor 14 can be used to detect the presence of a train in order to initiate and terminate a measuring phase of the device 5. In addition, however, it can also be used to monitor the state of the system 1, as described below.
  • a second acceleration sensor 15 is connected to the threshold 2.
  • the connecting piece 4 is designed as a covering for the threshold 2, which is why the second acceleration sensor 15 is arranged on the connecting piece 4.
  • the second acceleration sensor 15 can also be connected directly to the threshold 2.
  • the second acceleration sensor 15 measures accelerations of the threshold 2.
  • a separate evaluation unit provided or the reading is carried out by the evaluation unit 8 in the housing 6, 6'.
  • the acceleration sensors 14, 15 are suitable for monitoring the state of the device 5, the ballast and for detecting flat spots on the wheels of a passing rail vehicle. For this purpose, measured values from the acceleration sensors 14, 15, in particular measured values that were recorded at the same time, are compared. If the measured values of the first acceleration sensor 14 have a comparable value to the measured values of the second acceleration sensor 15, the damping system 13 may not be functioning properly. If the second acceleration sensor 15 detects accelerations only on some of the wheels of the rail vehicle and the signal has a significant curve, a flat spot on the rail vehicle can be suspected. If the second acceleration sensor 15 detects accelerations on all wheels at a frequency of passing the wheels, the ballast may be poorly packed.
  • an acoustic sensor system 19 is arranged in the housing 6, 6', which allows the measurement of sound signals from wheels, wheelset bearings or brakes.
  • inclination sensors and/or sensors for locating by means of a satellite navigation system which are not shown in the figures, can be provided in the housings 6, 6'.
  • Figure 5 shows a sectional view of the housing 6 of the device 5.
  • the housing 6 has a first housing section 16 with a height h 1 and a second housing section 17 with a height h 2 .
  • h 2 ⁇ h 1 .
  • the reduced height of the second housing section 17, which is close to the rail in the assembled state, is achieved by the stepped housing base 18, so that a recess 12 is formed under the second housing section 17 in the assembled state of the housing 6.
  • the step can also be less abrupt and resemble a ramp Even with such a housing base contour, a recess 12 can be achieved under the housing base 18 of the second housing section 17 and such a housing base contour is also referred to as step-shaped.
  • the ratio of the heights h 2 /h 1 0.7.
  • Figure 6 shows a view from below of the housing base 18 of the housing 6.
  • This has a total base area A, which is rectangular in the embodiment shown, but can also have deviations from a rectangle.
  • the base area of the first housing section 16 is A 1
  • that of the second housing section 17 is A 2 .
  • a 2 is less than half, but more than an eighth of A, so that 0.125 A ⁇ A 2 ⁇ 0.5 A applies.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System mit einer Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen. Sie bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Überwachung eines solchen Systems.
  • Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 100 60 380 A1 sowie aus der DE 10 2010 009 754 A1 und der WO 2014/082675 A1 bekannt. Typischerweise umfassen sie eine hohle Messschwelle aus Stahl, die anstelle einer herkömmlichen Beton-, Holz-, Stahl- oder Kunststoffschiene ins Gleisbett eingesetzt wird und die teilweise als Gehäuse ausgebildet ist zur Aufnahme insbesondere von Infrarotsensoren zur Messung der Temperatur von Radsatzlagern und Bremsen sowie einer Auswerteeinheit zur Auswertung der Sensorsignale.
  • Aus der DE 10 2005 024 852 A1 ist ein System bekannt, bei dem die Infrarotsensoren in Gehäusen auf der Oberseite einer Hohlschwelle montiert und über Kabelverbindungen mit einer in der Hohlschwelle angeordneten Steuer- und Auswerteeinheit verbunden sind.
  • Derartige als Hohlschwelle ausgebildete Messschwellen haben den Nachteil, dass der Austausch der herkömmlichen Schwelle gegen die Messschwelle verhältnismäßig zeitaufwendig ist, da nach dem bereits zeitaufwendigen Austausch typischerweise ein erneutes Stopfen des Ballasts erforderlich ist.
  • In alternativen Systemen werden Gehäuse mit Infrarottemperatursensoren zwischen den Schwellen montiert mithilfe einer Halterung, die auf den Oberseiten zweier benachbarter Schwellen befestigt werden kann. Diese Variante hat den Nachteil, dass die Halterungen zusammen mit den Vorrichtungen zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung vor einem maschinellen Stopfen des Ballasts jedes Mal entfernt werden müssen.
  • Aus der EP 3 527 459 A1 ist eine Vorrichtung zur Detektion von Entgleisungen von Schienenfahrzeugen bekannt, die auf einer Schwelle angeordnete Beschleunigungssensoren aufweist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein System mit einer Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen anzugeben, wobei die Vorrichtung besonders schnell und einfach installierbar ist und Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten am Gleisbett nicht behindert.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein System mit zumindest einer massiven Schwelle zur Auflage von Schienen für Schienenfahrzeuge und zumindest einer Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen angegeben, wobei die Vorrichtung auf einer Oberseite der Schwelle montiert ist, mit einem auf einer Oberseite der massiven Schwelle und unterhalb einer Schienenoberkante montierten Gehäuse, wobei in dem Gehäuse zumindest ein Infrarot-Temperatursensor sowie eine zur Auswertung von Sensordaten an den zumindest einen Infrarot-Temperatursensor angeschlossene Auswerteeinheit angeordnet ist.
  • Unter einer massiven Schwelle wird hier und im Folgenden eine Schwelle verstanden, die in herkömmlicher Weise aus Holz, Beton, Stahl, Kunststoff oder einem anderen Werkstoff massiv ausgebildet ist und keinen Hohlraum zur Aufnahme von Komponenten eines Systems zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen aufweist. Die Vorrichtung wird demnach auf der Oberseite einer herkömmlichen Schwelle montiert und ragt nicht in die Schwelle hinein. Ferner ragt das Gehäuse auch nicht über eine Schienenoberkante hinaus, insbesondere übersteigt eine Bauhöhe des zumindest einen Gehäuses 159 mm nicht, insbesondere übersteigt sie nicht 140 mm.
  • Ferner weist das Gehäuse eine der Oberseite der Schwelle zugewandte Grundfläche auf, die seitlich nicht wesentlich über die Schwelle hinausragt. Darunter wird hier und im Folgenden verstanden, dass die Grundfläche seitlich nicht mehr als 2 cm, vorzugsweise nicht mehr als 1 cm, insbesondere gar nicht über die Schwelle hinausragt. Ein geringer Überstand von 1-2 cm kann toleriert werden, weil das Gehäuse auch dann beim Stopfen des Ballasts nicht im Weg ist.
  • Unter einer Auswertung von Messdaten wird hier und im Folgenden auch bereits eine Vorauswertung oder Datenaufbereitung verstanden. Die Auswertung der Messdaten erfolgt typischerweise nicht ausschließlich durch die im Gleisbett installierte Vorrichtung, sondern zu einem gewissen Teil in einer externen Einrichtung, die insbesondere die Aufgabe haben kann, Messdaten verschiedener Vorrichtungen zusammenzufassen und auf den gesamten Zug bezogen auszuwerten. Die Auswerteeinheit der Vorrichtung kann dabei insbesondere die Aufgabe haben, die Messwerte des Sensors zwischenzuspeichern und/oder zu verstärken und/oder aufzubereiten und/oder einer externen Einheit zur Verfügung zu stellen. Insbesondere kann in der im Gehäuse angeordneten Auswerteeinheit ein Vergleich der Messwerte mit Grenzwerten sowie eine Datenreduktion und Datenkompression erfolgen.
  • Die derart aufbereiteten Daten stehen dann einer externen Einheit zur Verfügung, die ein Bestandteil des Systems zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung ist und von mehreren Vorrichtungen Daten empfängt und zusammengefasst auswertet und die hier und im Folgenden auch als zentrale Speicher- und Verarbeitungseinheit bezeichnet wird. Die externe Einheit ist ebenfalls auf der Oberseite einer massiven Schwelle angeordnet oder weiter entfernt im oder neben dem Gleisbett, nicht jedoch in einer Hohlschwelle. Dementsprechend steht die Vorrichtung auch nicht über ein durch den Gehäuseboden in die Schwelle führendes Kabel mit der externen Einheit in Verbindung, sondern durch auf der Schwelle und im Gleisbett verlegte Kabel oder eine drahtlose Verbindung.
  • Die externe Einheit kann insbesondere die Aufgaben haben, eine Zuordnung der Messwerte zu einzelnen Wagen vorzunehmen, die Messwerte logisch zu überprüfen, Alarmwerte logisch zu überprüfen und beispielsweise nicht auszugeben, wenn Anlagenteile als defekt erkannt werden, Messdaten zu speichern, alle Messdaten zu Zugmesswerten zusammenzufassen sowie die Temperaturgrenzwerte, die je nach Zugtyp unterschiedlich festgelegt sein können, zu überwachen.
  • Gemäß einem der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken können sämtliche Elemente eines Systems zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen auf der Oberseite einer oder mehrerer massiver Schwellen untergebracht werden, sodass auf die Installation einer Hohlschwelle als Messschwelle verzichtet werden kann. Das hat den Vorteil, dass bei der Montage der Vorrichtung erheblich Zeit eingespart werden kann, da auf einen zeit- und kostenintensiven Austausch der herkömmlichen Schwelle gegen eine spezielle Messschwelle verzichtet werden kann. Zudem hat die Vorrichtung den Vorteil, dass das Gehäuse seitlich nicht wesentlich über die Schwelle hinausragt und somit bei einem maschinellen Stopfen des Ballasts nicht im Weg ist und abmontiert werden müsste.
  • Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Abmessung der Grundfläche des Gehäuses in einer Längsrichtung 310 mm, insbesondere 300 mm nicht übersteigt. Die Längsrichtung wird hier und im Folgenden als Richtung parallel zur Schiene und somit als Fahrtrichtung eines Schienenfahrzeugs definiert.
  • Die Vorrichtung bildet somit in einer auf der Schwelle montierbaren kompakten Einheit den auch als Scanner bezeichneten Teil eines Systems zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung. Das System zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung kann mehrere derartige Scanner bzw. Vorrichtungen umfassen sowie eine zentrale Speicher- und Verarbeitungseinheit und gegebenenfalls separat vom Scanner angeordnete Einrichtungen zur Detektion einer Zuganwesenheit. Sämtliche Elemente des Systems sind auf der Oberseite von massiven Schwellen montierbar.
  • Die angestrebte geringe Bauhöhe der Vorrichtung kann insbesondere durch kompakte Komponenten und eine besonders platzsparende Anordnung erzielt werden. Insbesondere können die zentralen Komponenten, insbesondere Optikmodul, Deckelmotor, Lüfter und Infrarotreferenzsystem, auf einer einzigen Befestigungsplatte neben- bzw. hintereinander angeordnet werden anstatt übereinander. Für die Befestigungsplatte kann ein elektrisch isolierendes Material wie beispielsweise GFK gewählt werden, so dass weitere Isolierelemente oder Isolationsschichten entfallen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine mit dem Gehäuse mechanisch und insbesondere ungedämpft oder mit bekannter Dämpfung verbundene Einrichtung zur Beschleunigungsmessung. Die Einrichtung zur Beschleunigungsmessung kann insbesondere zur Überwachung der Infrarotsensoren und/oder der Auswerteeinheit auf durch Vibrationen bedingte Belastungen dienen. Zum Schutz dieser Einrichtungen ist das Gehäuse nämlich typischerweise mittels eines Dämpfersystems mit der Schwelle verbunden. Ist das Dämpfersystem defekt, so ist die Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung erheblichen Belastungen durch Beschleunigungskräfte ausgesetzt, die ein vorzeitiges Altern bewirken können.
  • Erfindungsgemäß weist das Gehäuse auf einer schienennahen Seite an seiner Unterseite eine Bodenfreiheit auf. Im Bereich der Bodenfreiheit weist das Gehäuse zwischen seiner Oberseite und seiner - im montierten Zustand von der Schwelle beabstandeten - Unterseite eine Differenz h2 auf, während es in anderen, schienenfernen Bereichen eine Differenz h1 aufweist. h1 und h2 sind demnach die Gehäusehöhen in den beiden Gehäuseabschnitten. Insbesondere gilt für ein Verhältnis dieser Höhen h2/h1 ≤ 0,8, insbesondere ≤ 0,7.
  • Insbesondere kann das Gehäuse eine im Querschnitt stufenförmige Gehäusebodenkontur aufweisen, die derart ausgerichtet ist, dass das Gehäuse auf seiner schienennahen Seite an seiner Unterseite die Bodenfreiheit aufweist.
  • Mit anderen Worten: der Gehäuseboden ist im Querschnitt in Längsrichtung der Schwelle stufenförmig ausgebildet.
  • Der die Bodenfreiheit aufweisende Gehäuseabschnitt kann sich über die halbe Grundfläche des Gehäuses oder weniger erstrecken, wobei insbesondere 0,125 A ≤ A2 ≤ 0,5 A gilt, wobei A die gesamte Gehäusegrundfläche und A2 die Grundfläche des die Bodenfreiheit aufweisenden Gehäuseabschnitts bedeuten.
  • Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Gehäuse verhältnismäßig nah an der Schiene montiert werden kann. Dies ist ohne die beschriebene Bodenfreiheit typischerweise nicht möglich, da Befestigungsschrauben zur Befestigung der Schiene an der Schwelle im Weg wären. Die Bodenfreiheit erlaubt es jedoch, das Gehäuse teilweise über die Befestigungsschrauben zu schieben.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Gehäuse zumindest ein Fenster für den Eintritt von Infrarotstrahlung auf, wobei das Fenster auf der schienennahen Seite des Gehäuses mit der Bodenfreiheit angeordnet ist. Dabei ist das Fenster in einem dem Gehäuseboden gegenüberliegenden Gehäusedeckel vorgesehen.
  • Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Aufbau der Vorrichtung eine Temperaturmessung sowohl in der Nähe der Schiene erlaubt, wenn das Gehäuse nah an der Schiene montiert ist, als auch in etwas größerer Entfernung von der Schiene, wenn das Gehäuse weiter außen montiert ist. Auf diese Weise kann die Vorrichtung flexibel bei verschiedenen Schienen- und Radsystemen zum Einsatz kommen. Da die verwendeten Systeme international nicht einheitlich sind, ist es bislang erforderlich, die Position der Infrarottemperatursensoren an das jeweilige System anzupassen. Damit kann sichergestellt werden, dass die Temperaturmessung senkrecht nach oben erfolgen kann, denn eine schräge Temperaturmessung ist aufgrund unterschiedlicher Radgrößen mit Ungenauigkeiten behaftet. Die Bodenfreiheit des Gehäuses erlaubt somit den besonders flexiblen Einsatz der Vorrichtung.
  • Um den Vorteil einer Temperaturmessung in Schienennähe nutzen zu können, wird das Optikmodul der Vorrichtung vorteilhafterweise besonders flach bauend ausgeführt, um es in dem Gehäuseteil mit der geringeren Höhe h2 und damit schienennah unterbringen zu können. Dazu hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, weitere Komponenten der Vorrichtung, die bislang unterhalb des Optikmoduls angeordnet waren, seitlich neben dem Optikmodul anzuordnen.
  • Das Optikmodul umfasst typischerweise zumindest einen Infrarotsensor sowie zumindest einen Drehspiegel, der die einfallende Infrarotstrahlung um den Infrarotsensor umlenkt, sowie einen Drehspiegelmotor, der den Drehspiegel zu Reinigungszwecken in Rotation versetzt, sowie die Steuerelektronik des Infrarotsensors.
  • Ein Antrieb zum Öffnen und Schließen eines Deckels (Deckelmotor) ist vorteilhafterweise neben dem Optikmodul angeordnet, wobei "neben" hier eine Anordnung bezeichnet, bei der die Komponenten in einer horizontalen Ebene des Gehäuses nebeneinander angeordnet sind, gegebenenfalls wegen der stufenförmigen Gehäusebodenkontur höhenversetzt. Insbesondere können sowohl das Optikmodul als auch der Deckelmotor auf dem Boden des Gehäuses angeordnet sein, wobei der Deckelmotor in dem Gehäuseteil mit der größeren Höhe h1 angeordnet sein kann. Ebenfalls neben dem Optikmodul, jedoch je nach vorhandenem Bauraum auch in dem Gehäuseteil mit der geringeren Höhe h2, kann ein Infrarotreferenzsystem angeordnet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist in dem Gehäuse eine akustische Sensoreinheit zum Empfang von Schallsignalen angeordnet. Eine derartige Sensoreinheit ermöglicht die Erfassung und Auswertung von akustischen Anomalien in von Rädern bzw. Radlagern und Bremssystemen ausgehenden akustischen Signalen, die auf Schäden hindeuten. Insbesondere können die akustischen Signale auch dazu dienen, Raddefekte wie Flachstellen, Polygonisationen, Abflachungen und Absplitterungen frühzeitig zu erkennen.
  • Wie sich herausgestellt hat, sind Schäden auf diese Weise bereits lange vor einem Versagen der Komponente erkennbar, so dass die akustische Sensoreinheit als Frühwarnsystem eingesetzt werden kann. Sie kann durch eine interne Testakustik regelmäßig auf ihre Funktion hin überwacht werden. Eine Anordnung der akustischen Sensoreinheit innerhalb des Gehäuses hat den Vorteil, dass lediglich ein kompaktes Gehäuse installiert werden muss. Darüber hinaus erlaubt die enge Verbindung auch eine einfache Verknüpfung zwischen den Messdaten des zumindest einen Infrarottemperatursensors und denen des akustischen Sensorsystems. Ferner kann die akustische Sensoreinheit verwendet werden, um die Vorrichtung selbst akustisch zu überwachen, insbesondere den Motor eines Drehspiegels, falls ein solcher zur Strahlumlenkung eingesetzt wird, den Drehspiegel selbst, ein Infrarot-Referenzsystem mit einem Magneten oder Schrittmotor sowie eine Öffnungs- und Schließbewegung eines Deckels. Bei einer Veränderung der von einer dieser Komponenten erzeugten Geräusche oder bei neu auftretenden Geräuschen kann eine entsprechende technische Meldung bzw. ein Alarm als präventive Warnung ausgegeben werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist in dem Gehäuse eine Einrichtung zur Lagebestimmung des Gehäuses angeordnet. Die Einrichtung zur Lagebestimmung des Gehäuses kann insbesondere eine Satellitennavigationseinrichtung und/oder einen Neigungssensor aufweisen.
  • Die Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Lage bzw. Positionen des Gehäuses dauerhaft überwacht werden kann. Weist die Einrichtung zur Lagebestimmung des Gehäuses zumindest einen Neigungssensor auf, so kann aus den Daten des Neigungssensors leicht darauf geschlossen werden, ob das Gehäuse aufgrund eines Unfalls verkippt oder entfernt wurde. Weist die Einrichtung zur Lagebestimmung des Gehäuses eine Satellitennavigationseinrichtung auf, so kann ein Messwert des in dem Gehäuse angeordneten Temperatursensors zweifelsfrei der rechten oder der linken Seite der Schienen oder der Mitte zugeordnet werden. Dies ist insbesondere hilfreich, weil bei einer Verwechslung der Gehäuse bei der Montage an der Schwelle Sensordaten sonst der falschen Radseite des Schienenfahrzeugs zugeordnet würden und die Fehlersuche vergeblich oder aufwendig wäre.
  • Bei der Satellitennavigationseinrichtung kann es sich insbesondere um eine Einrichtung handeln, die die Signale von GPS-, Galileo- oder GLONASS-Satelliten zur Positionsbestimmung nutzt.
  • Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung auf einer Oberseite der Schwelle montiert und ragt somit nicht in die Schwelle hinein. Das System kann mehrere Vorrichtungen umfassen, die autark Messdaten sammeln, verarbeiten und speichern können und einer ebenfalls zum System gehörenden zentralen Speicher- und Verarbeitungseinheit zur Verfügung stellen, die dann beispielsweise eine Aggregation der Messdaten auf Zugebene vornimmt wie bereits beschrieben. Gemäß einer Ausführungsform ist das Gehäuse der zumindest einen Vorrichtung mittels eines Verbindungsstücks auf die Schwelle montiert.
  • Bei dem Verbindungsstück handelt es sich insbesondere um ein separates Bauteil bzw. eine Halterung, das auf die Schwelle geklebt, geklemmt oder geschraubt wird. Das Verbindungsstück kann dabei als eine Art Verkleidung der gesamten Schwelle ausgebildet sein, auf der alle Gehäuse mehrerer Vorrichtungen vormontiert werden können. In diesem Fall muss im Gleis dann nur noch das Verbindungsstück an die Schwelle montiert werden, was eine erhebliche Zeitersparnis mit sich bringt. Es kann jedoch auch ein Verbindungsstück für jede Vorrichtung vorgesehen sein.
  • Das Verbindungsstück kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass es dauerhaft an der Schwelle verbleiben kann und die Vorrichtung mitsamt einem zugeordneten Dämpfungssystem lediglich eingeschoben oder aufgesetzt und gegebenenfalls mit einigen Befestigungselementen, beispielsweise Schrauben, arretiert werden muss. Das hat den Vorteil, dass die Vorrichtung nur auf eine festgelegte Art und Weise mit dem Verbindungsstück verbunden werden kann, so dass Fehlmontagen beispielweise im Falle eines Austausches oder einer Reparatur vermieden werden.
  • Ein Dämpfungssystem kann als fester Bestandteil der Vorrichtung vorgesehen sein, um die Vorrichtung vor hohen mechanischen Belastungen durch Vibrationen zu schützen. Dazu kann beispielsweise zumindest ein Dämpfungselement, beispielsweise ein Gummielement oder eine Feder, zwischen dem Gehäuse und dem Verbindungsstück angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Dämpfungselement an jedem Befestigungspunkt des Gehäuses auf dem Verbindungsstück vorgesehen sein. Insbesondere können Dämpfungselemente als fester Bestandteil der Vorrichtung ausgebildet und somit vor der Montage auf der Schwelle mit dem Gehäuse verbunden sein.
  • Das System weist gemäß einer Ausführungsform ferner eine Einrichtung zur Beschleunigungsmessung auf, umfassend zumindest einen mit dem Gehäuse mechanisch und insbesondere ungedämpft oder mit bekannter Dämpfung verbundenen ersten Beschleunigungssensor und zumindest einen mit der Schwelle mechanisch und insbesondere ungedämpft oder mit bekannter Dämpfung verbundenen zweiten Beschleunigungssensor.
  • Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie eine sehr weitgehende Überwachung des Zustands sowohl des Systems als auch des Ballasts sowie von Rädern der Schienenfahrzeuge erlaubt. Falls nämlich die Beschleunigungssensoren unerwartet hohe Messwerte liefern, so kann es dafür verschiedene Ursachen geben: es kann eine Flachstelle am Rad eines vorüberfahrenden Schienenfahrzeugs vorliegen, es kann schlecht gestopfter Ballast vorliegen oder es könnte ein Defekt am Dämpfungssystem der Vorrichtung vorliegen. Mithilfe der ersten und zweiten Beschleunigungssensoren ist es möglich, diese drei Fälle zu unterscheiden:
    Eine Flachstelle kann dadurch erkannt werden, dass der Beschleunigungssensor an der Schiene/Schwelle nur bei einigen Rädern anspricht. Ein defektes Dämpfersystem kann dadurch erkannt werden, dass der zumindest eine Beschleunigungssensor an der Schiene/Schwelle und der Beschleunigungssensor an dem Gehäuse sehr ähnliche Messwerte zeigen. Eine schlecht gestopfte Schwelle kann dadurch erkannt werden, dass der Beschleunigungssensor an der Schiene/Schwelle bei allen Rädern hohe Beschleunigungen misst und das Signal die Frequenz des Passierens der Räder aufweist.
  • Um eine besonders genaue Unterscheidung derartiger Fälle zu ermöglichen, können die ersten Beschleunigungssensoren und der zumindest eine zweite Beschleunigungssensor unterschiedliche Messbereiche aufweisen. Da bei intaktem Dämpfersystem in den Gehäusen lediglich geringe Beschleunigungen auftreten sollten, können die ersten Beschleunigungssensoren als verhältnismäßig empfindliche Sensoren ausgebildet sein. Die mit der Schwelle verbundenen zweiten Beschleunigungssensoren müssen jedoch auch sehr hohe Beschleunigungen messen können.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die Einrichtung zur Beschleunigungsmessung und insbesondere der zumindest eine zweite Beschleunigungssensor auch dazu dienen, die Strecke - beispielsweise durch Integration des Messignals - zu bestimmen, um die sich die Schwelle bei Belastung nach unten bzw. oben bewegt, d.h. die maximale Auslenkung während der durch Belastungen bedingten Vibrationsschwingungen. Diese Auslenkung kann als eine Kenngröße für den Zustand des Ballasts verwendet werden, anhand der festgestellt werden kann, ob der Ballast gestopft werden muss.
  • Die Verwendung eines mit der Schwelle verbundenen Beschleunigungssensors hat zudem den Vorteil, dass dieser zur Detektion einer Zuganwesenheit genutzt werden kann. Alternativ können die Detektion der Zuganwesenheit und das Auslösen der Messung auch durch die Messung von Schall und/oder Vibrationen mittels akustischer Sensoren oder mittels einer Fernsteuerung erfolgen. Alternativ kann sie auch in bekannter Weise über dafür vorgesehene Ein- und Auslaufkontakte erfolgen, die im Gleisbett vor und hinter der Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung angeordnet sind. Die Detektion der Zuganwesenheit dient dem Starten und Stoppen des Messvorgangs.
  • Erste und zweite Beschleunigungssensoren in einer Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung vorzusehen, ist auch unabhängig von der Montage des zumindest einen Gehäuses auf der Oberseite der Schwelle vorteilhaft. Somit ist ein System mit zumindest einer Schwelle zur Auflage von Schienen und mit einer Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen vorteilhaft, wobei die Vorrichtung zumindest ein mit einer Schwelle verbindbares Gehäuse aufweist, wobei in dem zumindest einen Gehäuse zumindest ein Infrarot-Temperatursensor und eine zur Auswertung von Sensordaten an den zumindest einen Infrarot-Temperatursensor angeschlossene Auswerteeinheit vorgesehen ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Beschleunigungsmessung mit ersten Beschleunigungssensoren in dem zumindest einen Gehäuse, und zumindest ein zweiter Beschleunigungssensor ist mit der Schwelle verbunden. Dabei ist der zumindest eine zweite Beschleunigungssensor derart mit der Schwelle verbunden, dass er Beschleunigungen der Schwelle misst und somit zur Bestimmung von maximalen Auslenkungen der Schwelle bei Belastung geeignet ist. Demnach ist insbesondere keine oder alternativ lediglich eine gut bekannte Dämpfung zwischen dem zweiten Beschleunigungssensor und der Schwelle vorgesehen.
  • Mit einem derartigen System kann ein Verfahren zur Überwachung von Belastungen des Systems durchgeführt werden, bei dem Messwerte der ersten und zweiten Beschleunigungssensoren miteinander verglichen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das zumindest eine Gehäuse der Vorrichtung eine im Querschnitt stufenförmige Gehäusebodenkontur auf, die derart ausgerichtet ist, dass das Gehäuse auf seiner schienennahen Seite an seiner Unterseite eine Bodenfreiheit aufweist, wobei die Bodenfreiheit im auf der Schwelle montierten Zustand des Gehäuses eine Aussparung für unterhalb des Gehäusebodens angeordnete Befestigungsschrauben einer Schiene ausbildet. Gemäß einer Ausführungsform ragt das Gehäuse in einer Längsrichtung der Schienen nicht wesentlich über die Schwelle hinaus, wobei unter der Längsrichtung der Schienen hier und im Folgenden die Richtung parallel zur Schiene, d.h. die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs, verstanden wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das System ferner ein Referenzsystem zur Funktionsüberprüfung des zumindest einen Infrarot-Temperatursensors, wobei das Referenzsystem zumindest ein in dem Gehäuse angeordnetes, kontrolliert aufheizbares Heizelement aufweist. Daneben kann das Referenzsystem auch einen eigenen Temperatursensor aufweisen, dessen Messwerte mit denen des Infrarot-Temperatursensors verglichen werden. Gemäß einer Ausführungsform sind zumindest zwei Heizelemente vorgesehen, um das System redundant auszubilden, sowie zumindest zwei Temperatursensoren. Das zumindest eine Heizelement ist beispielsweise auf 400 Grad kontrolliert aufheizbar und somit zur Überprüfung der Funktion des zumindest einen Infrarot-Temperatursensors geeignet.
  • Das System kann ferner zumindest zwei Vorrichtungen zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen umfassen, die auf derselben Schwelle oder unterschiedlichen massiven Schwellen angeordnet sind, sowie eine zentrale Speicher- und Verarbeitungseinheit, die in Kommunikationsverbindung mit den Auswerteeinheiten der zumindest zwei Vorrichtungen steht. Zudem kann das System auch separate Einrichtungen zur Zuganwesenheitskontrolle umfassen, sofern diese nicht Bestandteil der Vorrichtungen sind. Alle Elemente des Systems können auf massiven Schwellen oder im Gleisbett angeordnet sein, so dass keine Hohlschwelle zur Aufnahme von Komponenten des Systems erforderlich ist.
  • Gemäß einem Aspekt, welcher nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird ein Verfahren zur Überwachung von Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen bei Schienenfahrzeugen angegeben, umfassend zumindest eine Infrarottemperaturmessung an den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen sowie zumindest eine akustische Messung der von den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen und/oder Komponenten einer verwendeten Vorrichtung zur Überwachung ausgehenden Schallsignalen, wobei ein Alarm ausgegeben wird, wenn
    • sowohl die Infrarottemperaturmessung als auch die akustische Messung der von den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen ausgehenden Schallwellen einen kritischen Wert ergeben und/oder wenn
    • die akustische Messung der von den Komponenten der verwendeten Vorrichtung zur Überwachung ausgehenden Schallsignalen einen kritischen Wert ergibt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt, welcher nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird ein Verfahren zur Überwachung von Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen bei Schienenfahrzeugen angegeben, umfassend zumindest eine Infrarottemperaturmessung an den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen, wobei ein Achsschadenswert SA ermittelt und mit einem festgelegten Grenzwert verglichen wird, wobei der Achsschadenswert SA abhängig ist von einer gemessenen maximalen Achstemperatur und einem Achstemperaturverteilungswert und dem Ergebnis der akustischen Messung.
  • Die Achstemperatur wird dabei durch die Infrarot-Temperatursensoren ermittelt. Das Achsverteilungswert kann insbesondere ein Maß dafür sein, welche Temperaturdifferenzen an der Achse auftreten und mit welchen räumlichen Abständen.
  • Ferner kann der Achsschadenswert auch abhängen von der aktuellen Zuggeschwindigkeit und/oder der Außentemperatur.
  • Ein ermittelter Achsschadenswert SA kann insbesondere verglichen werden mit Achsschadenswerten SA,i, die bereits zu früheren Zeitpunkten für das Schienenfahrzeug ermittelt wurden, insbesondere aufgrund von auf vorhergehenden Streckenabschnitten vorgenommenen InfrarotTemperaturmessungen durch Vorrichtungen, die auf vorhergehenden Streckenabschnitten passiert wurden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Überwachung des beschriebenen Systems eine Beschleunigungsmessung durch zumindest einen mit dem zumindest einen Gehäuse verbundenen ersten Beschleunigungssensor sowie eine Beschleunigungsmessung durch zumindest einen mit einer Schwelle mechanisch verbundenen, beispielsweise einen auf einer Oberseite einer Schwelle oder seitlich an einer Schwelle angeordneten, zweiten Beschleunigungssensor zur Bestimmung einer maximalen Auslenkung der Schwelle bei einer Belastung durch ein durchfahrendes Schienenfahrzeug, wobei Messwerte der ersten und zweiten Beschleunigungssensoren miteinander verglichen werden, um eine Belastung der zumindest einen Vorrichtung zu ermitteln.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt, welcher nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird ein Verfahren zur Überwachung von Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen bei Schienenfahrzeugen angegeben umfassend zumindest eine Infrarottemperaturmessung an den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen sowie zumindest eine akustische Messung der von den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen ausgehenden Schallsignalen, wobei ein Alarm ausgegeben wird, wenn sowohl die Infrarottemperaturmessung als auch die akustische Messung einen kritischen Wert ergeben.
  • Gemäß diesem Verfahren wird demnach die Infrarottemperaturmessung durch die akustische Messung validiert. Da die akustische Messung die Erkennung von Schäden bereits lange im Voraus erlaubt, ist es möglich, einen kritischen Wert der Infrarottemperaturmessung durch die akustische Messung zu validieren, so dass ein ausgegebener Alarm eine höhere Sicherheit aufweist.
  • Zudem kann durch die Verknüpfung von Infrarottemperaturmessung und akustischer Messung ein selbstlernendes System dadurch umgesetzt werden, dass akustische Messreihen dokumentiert und im Schadensfall mit Infrarottemperaturmessungen an derselben Komponente verknüpft werden. Durch die Nutzung von RFID-Tags an Zügen bzw. Komponenten ist es möglich, Zeitreihen von akustischen Signalen einer Komponente zuzuordnen und deren Entwicklung zu verfolgen. Auf diese Weise kann die Vorhersage von Schäden verbessert werden, so dass der Austausch beschädigter Komponenten genauer und ökonomischer planbar ist.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung von Gleisanlagen mit auf Schwellen aufliegenden Schienen für Schienenfahrzeuge angegeben, umfassend zumindest eine Beschleunigungsmessung durch zumindest einen mit einer Schwelle mechanisch verbundenen, beispielsweise auf einer Oberseite einer Schwelle oder seitlich an einer Schwelle angeordneten, Beschleunigungssensor zur Bestimmung einer maximalen Auslenkung der Schwelle bei einer Belastung durch ein durchfahrendes Schienenfahrzeug.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand von schematischen Figuren näher erläutert.
    • Figur 1
    zeigt in einem Querschnitt ein System aus einer Schwelle zur Auflage von Schienen mit einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    Figur 2
    zeigt ebenfalls im Querschnitt das System gemäß Figur 1 mit einer in einer zweiten Montageposition montierten Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    Figur 3
    zeigt eine Draufsicht auf das System gemäß den Figuren 1 und 2;
    Figur 4
    zeigt Elemente einer Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    Figur 5
    zeigt eine Schnittansicht eines Gehäuses der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vorrichtung und
    Figur 6
    zeigt eine Sicht von unten auf das Gehäuse gemäß Figur 5.
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein System 1 aus einer Schwelle 2 mit darauf aufliegenden Schienen 3 für ein Schienenfahrzeug sowie mit einer Vorrichtung 5 zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Bei der Schwelle 2 handelt es sich um eine massive Schwelle beispielsweise aus Beton, Stahl, Kunststoff oder Holz. Unter einer massiven Schwelle wird hier und im Folgenden eine Schwelle verstanden, die, falls sie - beispielsweise produktionsbedingt - Hohlräume im Innern aufweist, jedoch im Gegensatz zu einer hohlen Messschwelle keinerlei Hohlräume aufweist, die zur Unterbringung von Messtechnik der Vorrichtung 5 vorgesehen sind.
  • Auf der Schwelle 2 sind rechtwinklig zu dieser parallel verlaufende Schienen 3 verlegt und mittels Befestigungsschrauben 11 an der Schwelle 2 befestigt.
  • Auf der Oberseite 20 der Schwelle 2 ist mittels eines Verbindungsstücks 4 die Vorrichtung 5 zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung angeordnet. Das Verbindungsstück 4 ist in der gezeigten Ausführungsform als Verkleidung der Schwelle 2 ausgebildet, die deren Oberseite 20 nahezu vollständig bedeckt. Das Verbindungsstück 4 wird an der Schwelle 2 beispielsweise durch Klemmen, Kleben oder Schrauben befestigt.
  • Auf dem Verbindungsstück 4 sind in der gezeigten Ausführungsform vier Gehäuse 6, 6' angeordnet. Die Gehäuse 6, 6' können insbesondere mit dem Verbindungsstück 4 über ein nicht näher gezeigtes Dämpfungssystem verbunden sein. In den Gehäusen 6, 6' sind jeweils Infrarottemperatursensoren 7 sowie zugeordnete Auswerteeinheiten 8 angeordnet. Daneben können in den Gehäusen 6, 6' noch weitere Sensoren vorgesehen sein. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, die Verbindungsleitungen zwischen den Infrarottemperatursensoren 7 und den Auswerteeinheiten 8 kontinuierlich auf Schäden zu prüfen.
  • Die außen angeordneten Gehäuse 6 beherbergen Infrarottemperatursensoren 7 zur Temperaturmessung an den Radsätzen eines Schienenfahrzeugs. Das Ziel, dessen Temperatur gemessen werden soll, liegt in diesem Fall senkrecht über einem für Infrarotstrahlung durchlässigen Fenster 9 in dem Gehäuse 6, so dass in Richtung des Pfeils 10 einfallende Strahlung, gegebenenfalls innerhalb des Gehäuses 6 mittels eines nicht gezeigten Spiegels umgelenkt, von dem Temperatursensor 7 empfangen wird.
  • In den Gehäusen 6' sind Infrarottemperatursensoren 7 zur Messung der Temperaturen an den Bremsen des Schienenfahrzeugs vorgesehen. Derartige Sensoren messen typischerweise nicht senkrecht, sondern schräg nach oben. Auch die Gehäuse 6' weisen dazu entsprechend durchlässige Fenster auf, die jedoch in den Figuren nicht gezeigt sind.
  • Sämtliche Gehäuse 6, 6' der Vorrichtung 5 sind auf der Oberseite 20 der Schwelle 2 angeordnet, und zwar mittels des Verbindungsstücks 4. Es ragen keine Elemente der Vorrichtung 5 in das Innere der Schwelle 2 hinein. Diese ist somit auch gegenüber benachbarten Schwellen nicht modifiziert.
  • Die Gehäuse 6, 6' ragen nicht über die Schienenoberkante SOK hinaus. Ihre Bauhöhe h ist somit kleiner als die Differenz zwischen der Schienenoberkante SOK und der Oberseite 20 der Schwelle 2.
  • Figur 2 zeigt die Vorrichtung 5 in einer zweiten Montageposition. Dieser unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten Position dadurch, dass die Gehäuse 6 näher an die Schienen 3 herangerückt sind. Eine derartige Montageposition ist vorteilhaft, wenn das Ziel der Temperaturmessung näher an den Schienen 3 liegt.
  • In der gezeigten Ausführungsform ist das Fenster 9 fast über den Befestigungsschrauben 11 der Schienen 3 angeordnet. Eine derartige Position der Gehäuse 6 ist nur möglich, weil die Gehäusebodenkontur der Gehäuse 6 eine Stufe aufweist, sodass im montierten Zustand eine Ausnehmung 12 unterhalb der Fenster 9 gebildet ist, in die in der zweiten Montageposition die Befestigungsschrauben 11 ragen.
  • Die Vorrichtung 5 kann in der zweiten Montageposition montiert werden, wenn die auf der Strecke verkehrenden Schienenfahrzeuge Radgrößen aufweisen, die eine Temperaturmessung näher an den Schienen 3 erforderlich macht.
  • Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Schwelle 2 mit darauf angeordneten Gehäusen 6, 6' der Vorrichtung 5. Das Verbindungsstück 4 wurde der Übersichtlichkeit halber in Figur 3 nicht dargestellt. Die Gehäuse 6, 6' haben in Längsrichtung der Schienen eine Abmessung b, die kleiner ist als die Breite B der Schwelle 2. Insbesondere beträgt b höchstens 310 mm, insbesondere höchstens 300 mm oder sogar weniger als 290 mm. Die Gehäuse 6, 6' ragen somit in dieser Ausführungsform nicht mit ihrer Grundfläche A über die Schwelle 2 hinaus und sind bei einem Stopfprozess des Kiesbettes nicht im Weg. Eine seitlich bis zu 1 cm oder bis zu 2 cm über die Schwelle hinausragende Grundfläche A wäre für die meisten Anwendungen ebenfalls möglich.
  • Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung 5 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das dargestellte Gehäuse 6, 6' ist mittels eines schematisch gezeigten Dämpfungssystems 13 mit dem Verbindungsstück 4 und somit mit der Schwelle 2 verbunden. Vibrationen der Schwelle 2 werden somit nur gedämpft auf das Gehäuse 6, 6' übertragen. In dem Gehäuse 6, 6' ist ein erster Beschleunigungssensor 14 angeordnet, der Beschleunigungen des Gehäuses 6, 6' misst. Der Beschleunigungssensor 14 kann zur Auswertung seiner Messdaten ebenfalls mit der Auswerteeinheit 8 verbunden sein.
  • Der Beschleunigungssensor 14 kann zur Detektion einer Zuganwesenheit verwendet werden, um eine Messphase der Vorrichtung 5 einzuleiten und wieder zu beenden. Darüberhinaus kann er jedoch auch zur Überwachung des Zustands des Systems 1 verwendet werden, wie im Folgenden beschrieben wird.
  • Außerhalb des Gehäuses 6, 6' ist ein zweiter Beschleunigungssensor 15 mit der Schwelle 2 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist das Verbindungsstück 4 als Verkleidung der Schwelle 2 ausgebildet, weshalb der zweite Beschleunigungssensor 15 auf dem Verbindungsstück 4 angeordnet ist. Der zweite Beschleunigungssensor 15 kann jedoch auch unmittelbar mit der Schwelle 2 verbunden sein. Der zweite Beschleunigungssensor 15 misst Beschleunigungen der Schwelle 2. Zum Auslesen der Messdaten aus dem zweiten Beschleunigungssensor 15 ist entweder eine separate Auswerteeinheit vorgesehen oder das Auslesen erfolgt durch die Auswerteeinheit 8 in dem Gehäuse 6, 6'.
  • Die Beschleunigungssensoren 14, 15 sind geeignet zur Überwachung des Zustands der Vorrichtung 5, des Ballasts sowie zur Detektion von Flachstellen an Rädern eines vorbeifahrenden Schienenfahrzeugs. Dazu werden Messwerte der Beschleunigungssensoren 14, 15, insbesondere Messwerte, die zeitgleich aufgenommen wurden, verglichen. Weisen die Messwerte des ersten Beschleunigungssensors 14 einen vergleichbaren Betrag auf wie die Messwerte des zweiten Beschleunigungssensors 15, so ist möglicherweise das Dämpfungssystem 13 nicht funktionstüchtig. Detektiert der zweite Beschleunigungssensor 15 Beschleunigungen nur bei einigen Rädern des Schienenfahrzeugs und hat das Signal eine signifikante Kurve, so kann eine Flachstelle an dem Schienenfahrzeug vermutet werden. Detektiert der zweite Beschleunigungssensor 15 Beschleunigungen bei allen Rädern mit einer Frequenz des Passierens der Räder, so liegt möglicherweise schlecht gestopfter Ballast vor.
  • Ferner ist in dem Gehäuse 6, 6' ein akustisches Sensorsystem 19 angeordnet, das die Messung von Schallsignalen von Rädern, Radsatzlagern oder Bremsen erlaubt.
  • In den Gehäusen 6, 6' können darüber hinaus noch Neigungssensoren und/oder Sensoren zur Ortung mittels eines Satellitennavigationssystems vorgesehen sein, die in den Figuren nicht gezeigt sind.
  • Figur 5 zeigt eine Schnittansicht des Gehäuses 6 der Vorrichtung 5. Das Gehäuse 6 weist einen ersten Gehäuseabschnitt 16 mit einer Höhe h1 auf und einen zweiten Gehäuseabschnitt 17 mit einer Höhe h2. Dabei gilt h2 < h1. Die verringerte Höhe des zweiten, im montierten Zustand schienennahmen Gehäuseabschnitts 17 wird durch den stufenförmig ausgebildeten Gehäuseboden 18 erreicht, so dass unter dem zweiten Gehäuseabschnitt 17 im montierten Zustand des Gehäuses 6 eine Ausnehmung 12 gebildet ist. Dabei kann die Stufe in einer nicht gezeigten Ausführungsform auch weniger abrupt ausgebildet sein und einer Rampe gleichen. Auch mit einer derartigen Gehäusebodenkontur lässt sich eine Ausnehmung 12 unter dem Gehäuseboden 18 des zweiten Gehäuseabschnitts 17 erzielen und auch eine derartige Gehäusebodenkontur wird als stufenförmig bezeichnet. In der gezeigten Ausführungsform gilt für das Verhältnis der Höhen h2/h1 = 0,7.
  • Figur 6 zeigt eine Sicht von unten auf den Gehäuseboden 18 des Gehäuses 6. Dieser weist eine Gesamt-Grundfläche A auf, die in der gezeigten Ausführungsform rechteckig ausgestaltet ist, jedoch auch Abweichungen von einem Rechteck aufweisen kann. Die Grundfläche des ersten Gehäuseabschnitts 16 beträgt A1, die des zweiten Gehäuseabschnitts 17 beträgt A2. A2 beträgt weniger als die Hälfte, jedoch mehr als ein Achtel von A, so dass 0,125 A ≤ A2 ≤ 0,5 A gilt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    System
    2
    Schwelle
    3
    Schiene
    4
    Verbindungsstück
    5
    Vorrichtung
    6, 6'
    Gehäuse
    7
    Infrarottemperatursensor
    8
    Auswerteeinheit
    9
    Fenster
    10
    Pfeil
    11
    Befestigungsschraube
    12
    Ausnehmung
    13
    Dämpfungssystem
    14
    erster Beschleunigungssensor
    15
    zweiter Beschleunigungssensor
    16
    erster Gehäuseabschnitt
    17
    zweiter Gehäuseabschnitt
    18
    Gehäuseboden
    19
    akustisches Sensorsystem
    20
    Oberseite
    SOK
    Schienenoberkante
    A
    Grundfläche
    A1
    Grundfläche
    A2
    Grundfläche
    B
    Breite
    b
    Abmessung
    h1, h2
    Höhe

Claims (12)

  1. System (1) mit zumindest einer massiven Schwelle (2) zur Auflage von Schienen (3) für Schienenfahrzeuge und zumindest einer Vorrichtung (5) zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen, wobei die Vorrichtung (5) auf einer Oberseite (20) der Schwelle (2) montiert ist,
    mit einem auf einer Oberseite (20) der massiven Schwelle (2) und unterhalb einer Schienenoberkante montierten Gehäuse (6, 6'), wobei in dem Gehäuse (6, 6') folgendes angeordnet ist:
    - zumindest ein Infrarot-Temperatursensor (7);
    - eine zur Auswertung von Sensordaten an den zumindest einen Infrarot-Temperatursensor (7) angeschlossene Auswerteeinheit (8),
    wobei das Gehäuse (6, 6') eine der Oberseite (20) der Schwelle (2) zugewandte Grundfläche A aufweist, die seitlich nicht wesentlich über die Schwelle (2) hinausragt,
    wobei das Gehäuse auf einer schienennahen Seite an seiner Unterseite eine Bodenfreiheit aufweist.
  2. System (1) nach Anspruch 1,
    wobei eine Bauhöhe h des Gehäuses (6, 6') 159 mm, insbesondere 140 mm nicht übersteigt.
  3. System (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    umfassend ferner eine mit dem Gehäuse (6, 6') verbundene Einrichtung (14) zur Beschleunigungsmessung.
  4. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    wobei das Gehäuse (6, 6') eine im Querschnitt stufenförmige Gehäusebodenkontur aufweist, die derart ausgerichtet ist, dass das Gehäuse (6, 6') auf seiner schienennahen Seite an seiner Unterseite die Bodenfreiheit aufweist.
  5. System (1) nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse (6, 6') zumindest ein Fenster (9) für den Eintritt von Infrarotstrahlung aufweist, wobei das Fenster (9) auf der schienennahen Seite des Gehäuses (6, 6') mit der Bodenfreiheit angeordnet ist.
  6. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    wobei in dem Gehäuse (6, 6') eine akustische Sensoreinheit (19) zum Empfang von Schallsignalen angeordnet ist.
  7. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei das Gehäuse (6, 6') der Vorrichtung (5) mittels eines Verbindungsstücks (4) auf die Schwelle (2) montiert ist.
  8. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    ferner umfassend eine Einrichtung zur Beschleunigungsmessung, umfassend zumindest einen mit dem Gehäuse (6, 6') verbundenen ersten Beschleunigungssensor (14) und zumindest einen mit der Schwelle (2) verbundenen zweiten Beschleunigungssensor (15).
  9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    ferner umfassend zumindest eine Dämpfungsvorrichtung, die zwischen der Schwelle (2) und dem Gehäuse angeordnet ist.
  10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    ferner umfassend ein Referenzsystem zur Funktionsüberprüfung des zumindest einen Infrarot-Temperatursensors (7), wobei das Referenzsystem zumindest ein in dem Gehäuse (6, 6') angeordnetes, kontrolliert aufheizbares Heizelement aufweist.
  11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    umfassend
    - zumindest zwei Vorrichtungen (5) zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen, die auf derselben Schwelle oder unterschiedlichen massiven Schwellen angeordnet sind, sowie
    - eine zentrale Speicher- und Verarbeitungseinheit, die in Kommunikationsverbindung mit den Auswerteeinheiten (8) der zumindest zwei Vorrichtungen (5) steht.
  12. Verfahren zur Überwachung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend
    eine Beschleunigungsmessung durch zumindest einen mit dem Gehäuse verbundenen ersten Beschleunigungssensor sowie
    eine Beschleunigungsmessung durch zumindest einen mit einer Schwelle (2) mechanisch verbundenen zweiten Beschleunigungssensor (15) zur Bestimmung einer maximalen Auslenkung der Schwelle (2) bei einer Belastung durch ein durchfahrendes Schienenfahrzeug,
    wobei Messwerte der ersten und zweiten Beschleunigungssensoren miteinander verglichen werden, um eine Belastung der zumindest einen Vorrichtung (5) zu ermitteln.
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