SE464349B

SE464349B - Device for detecting wheel-locking

Info

Publication number: SE464349B
Application number: SE8902777A
Authority: SE
Inventors: Sven Laarm
Original assignee: Sven Laarm
Priority date: 1989-08-21
Filing date: 1989-08-21
Publication date: 1991-04-15
Also published as: SE8902777L; SE8902777D0

Abstract

Device for detecting the temperature of a wheel on preferably a track-bound vehicle. A plurality of sensors 4a,4b,4c... are disposed along the periphery of the wheel 1. An evaluation circuit 5 detects when the temperature at one of the sensors 4b exceeds the temperature of the average for the other sensors by a predetermined value which is an indication of skidding between the wheel and the underlying rail. (Fig. 1) <IMAGE>

Description

15 20 25 30 35 40 464 349 2 anordningen. Inte heller avkänner den en hjullâsning i samband med bromsning. 15 20 25 30 35 40 464 349 2 device. Nor does it detect a wheel lock in connection with braking.

Särskilt vid rälsfordon finns ett behov av en anordning för avkänning av hjullâsning i samband med bromsning. Det är därvid viktigt att övervaka att ett särskilt hjul inte låser sig, vilket snart leder till skada på hjulet. Vidare är det viktigt att kunna övervaka att bromsklossarna inte ligger an mot hjulkransen oavsiktligt. Slutligen vill man övervaka att hjulet inte är ständigt låst exempelvis på i* grund av nedisningsproblem. l samband med bromsning av ett tåg kan olika vagnar bromsas med olika stora krafter. En t tung vagn kan använda större bromskraft utan att hjullâsning uppkommer. Emellertid blir därvid bromsarbetet större vid denna tyngre vagn, vilket snabbt kan leda till överhettning av hjulkransen och bromsklossama, vilket bör undvikas.Especially with rail vehicles, there is a need for a device for sensing wheel locking in connection with braking. It is important to monitor that a particular wheel does not lock, which soon leads to damage to the wheel. Furthermore, it is important to be able to monitor that the brake pads do not inadvertently rest against the wheel rim. Finally, you want to monitor that the wheel is not constantly locked, for example due to icing problems. In connection with braking a train, different carriages can be braked with different forces. A heavy truck can use greater braking force without wheel locking occurring. However, the braking work becomes larger with this heavier carriage, which can quickly lead to overheating of the wheel rim and the brake pads, which should be avoided.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande anordning är att förslå en ny teknik för detektering av hjullâsning i samband med bromsning av rälsbundna fordon. Anordningen är inriktad på att detektera närvaron av ett tillstånd som uppkommer vid hjullâsning, dvs närvaro - inte frånvaro - av en storhet.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present device is to propose a new technology for detecting wheel locking in connection with braking of rail-bound vehicles. The device is aimed at detecting the presence of a condition that arises during wheel locking, ie the presence - not the absence - of a quantity.

Det är enklare att bestämma en storhet som är aktivt beroende av hjullâsning.It is easier to determine a quantity that is actively dependent on wheel locking.

Enligt föreliggande uppfinning noteras att hjullâsning alltid är associerad med en lokal värmeutveckling i kontaktpunkten mellan hjulet och underlaget, såsom en skena. Genom avkänning av en lokal värmeutveckling kan således ett hjullåsningstillstånd positivt avkännas.According to the present invention, it is noted that wheel locking is always associated with a local heat generation at the point of contact between the wheel and the ground, such as a rail. By sensing a local heat development, a wheel lock condition can thus be positively sensed.

Således avser uppfinningen en anordning för detektering av temperaturen hos ett hjul på ett fordon belägen på ett underlag, särskilt ett rälsfordon, innefattande minst två temperatursensorer anordnade i samband med hjulet vid minst två olika positioner hos hjulet Enligt uppfinningen är en första sensor anordnad i närheten av en kontaktpunkt mellan hjulet och underlaget och är en andra sensor placerad huvudsakligen diarnetralt mittemot. Vidare finns en utvärderingsanordning, som utvärderar när när den första sensorn avger en signal som är högre än signalen från den andra sensom.Thus the invention relates to a device for detecting the temperature of a wheel on a vehicle located on a ground, in particular a rail vehicle, comprising at least two temperature sensors arranged in connection with the wheel at at least two different positions of the wheel. According to the invention a first sensor is arranged in the vicinity of a point of contact between the wheel and the ground and is a second sensor located substantially diarnetrally opposite. Furthermore, there is an evaluation device, which evaluates when when the first sensor emits a signal which is higher than the signal from the second sensor.

Företrädesvis är sensorema placerade på hjulet jämnt fördelade utmed dess periferi, eller alternativt anordnade på en icke-roterande del i samband med hjulet Utvärderingsanordningen kan vidare vara anordnad att avkänna när hjulets medeltemperatur överskrider en förutbestämd nivå, över vilken fortsatt bromsning av hjulet kan medföra skada på hjulet.Preferably, the sensors are placed on the wheel evenly distributed along its periphery, or alternatively arranged on a non-rotating part in connection with the wheel. The evaluation device may further be arranged to sense when the average temperature of the wheel exceeds a predetermined level, above which further braking of the wheel can cause damage. the wheel.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen beskrives nedan mer i detalj under hänvisning till bifogade ritningar där fig 1 visar en anordning enligt uppfmningen och fig 2 visar en alternativ anordning enligt uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described below in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a device according to the invention and Fig. 2 shows an alternative device according to the invention.

DETALIERAD BESKRIVNING AV UPPFINNlNGEN I ﬁg 1 visas ett hjul 1, exempelvis ett järnvägshjul, beläget på ett underlag 2, exempelvis en r skena. Två bromsklossar 3 är schematiskt visade för anbringning av en bromskraft på hjulet. Flera värmesensorer 4a, 4b, 4c etc är monterade på hjulet utmed dess periferi på lärnpliga avstånd. _ Sensorenia är anslutna till en övervakningskrets 5, som avkänner en ternperattirskillriad mellan sensorerna.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Figure 1 shows a wheel 1, for example a railway wheel, located on a ground 2, for example a rail. Two brake pads 3 are schematically shown for applying a braking force to the wheel. Several heat sensors 4a, 4b, 4c etc are mounted on the wheel along its periphery at mandatory distances. The sensors are connected to a monitoring circuit 5, which detects a temperature difference between the sensors.

Vid normal bromsning bildas värme vid bromsklossarnas anliggning mot hjulkransen. Dessa anliggningspunkter förflyttar sig emellertid utmed hjulets periferi vid hjulets rotation och hela hjulet 10 15 20 25 30 35 40 3 464 349 blir i stort sett likforrnigt uppvärmt. Även vid anliggnings-punkten mellan hjulet och underlaget utvecklas värme. Anliggningsytan mellan hjulet och underlaget är dock liten i förhållande till anliggningsytan mellan bromsklossar och hjul. Detta medför att energiutvecklingen per ytenhet i anliggningsytan mellan hjul och underlag blir markant större.During normal braking, heat is generated when the brake pads abut against the wheel rim. However, these abutment points move along the periphery of the wheel as the wheel rotates and the entire wheel is heated substantially uniformly. Heat also develops at the point of contact between the wheel and the ground. However, the contact surface between the wheel and the ground is small in relation to the contact surface between the brake pads and the wheels. This means that the energy development per unit area in the contact surface between the wheels and the ground is significantly greater.

Om emellertid hjulet står stilla medan fordonet rör sig utvecklas endast värmeenergi vid hjulets anliggningspunkt mot underlaget. Därvid kommer den sensor 4b som är belägen närmast denna kontaktpunkt att avge en högre temperatursignal, vilket avkännes av övervakningskretsen 5. När signalen från minst en av sensorerna överskrider medelvärdet för signalerna från samtliga sensorer med ett fórutbestämt tröskelvärde avges en signal till brornssystemet att hjulet är låst och lämplig åtgärd vidtages av bromssystemet, exempelvis lossning av bromsama eller att en varningslanrpa tändes. Detsamma händer om hjulet är låst redan vid start, vilket är ett problem med dagens teknik.However, if the wheel is stationary while the vehicle is moving, only heat energy is generated at the point of contact of the wheel against the ground. The sensor 4b located closest to this contact point will emit a higher temperature signal, which is sensed by the monitoring circuit 5. When the signal from at least one of the sensors exceeds the average value of the signals from all sensors with a predetermined threshold value, a signal is given to the well system that the wheel is locked and appropriate action is taken by the braking system, such as releasing the brakes or lighting a warning lamp. The same thing happens if the wheel is locked already at the start, which is a problem with today's technology.

Vid normal bromsning utvecklas värmeenergi som medför en uppvärmning av hjulet i sin helhet Denna temperaturhöjning kan detekteras med samtliga detektorer och när temperaturen överskrider ett fórutbestämt tröskelvärde avges en signal till bromssystemet som anger att bromsarbetet inte kan ytterligare höjas. Detta gäller särskilt för tunga vagnar där bromsarbetet kan innebära att maximal temperatur för hjulen överskrides innan hjullåsning inträder.During normal braking, heat energy is developed which causes the wheel to heat up in its entirety. This temperature increase can be detected with all detectors and when the temperature exceeds a predetermined threshold value, a signal is given to the brake system indicating that the braking work cannot be further increased. This is especially true for heavy wagons where the braking work can mean that the maximum temperature for the wheels is exceeded before wheel locking occurs.

Vid drivande hjul, såsom hos lokomotivet, kan temperatur-sensorerna användas för att detektera slirningstillstánd hos de drivande hjulen vid start och acceleration.In driving wheels, such as the locomotive, the temperature sensors can be used to detect slippage conditions of the driving wheels at start and acceleration.

Det är naturligtvis lämpligt om signalerna från sensorerna övervakas av en elektronisk krets, såsom en mikrodator. I ett sådant fall kan den maximala bromskraft som fâr appliceras på en särskild tung vagn lagras efter den första bromsningen och sedan användas som utgângsvärde förefterfóljande bromsningar. Lämpligen lagras temperatur och temperaturstegringshastighet hos varje hjul vid den första inbromsningen, varefter bromskraften vid efterföljande bromsningar justeras med hjälp av data från föregående bromsning. Beräkning av temperaturdifferensen mellan tvâ mätningar i samma punkt ger ett mått på hur snabbt temperaturen stiger, vilket kan användas för att justera bromsarna innan hjullåsning inträder.It is of course suitable if the signals from the sensors are monitored by an electronic circuit, such as a microcomputer. In such a case, the maximum braking force that can be applied to a particularly heavy wagon can be stored after the first braking and then used as a starting value following braking. Conveniently, the temperature and temperature rise speed of each wheel are stored during the first braking, after which the braking force during subsequent braking is adjusted by means of data from the previous braking. Calculating the temperature difference between two measurements at the same point gives a measure of how fast the temperature rises, which can be used to adjust the brakes before wheel locking occurs.

Hur ett datorsystem skall utfonnas är emellertid inte föremål för denna ansökan utan kan varieras i stor utsträckning beroende på graden av soﬁstikering som önskas. En fackman inser de möjligheter som erbjudes genom uppfinningen. l sin enklaste form är den elektroniska kretsen en komparator som jämför signalerna från temperatursensorerna och avger en utgångssignal när en av sensorema har avsevärt högre temperatur än medeltalet av de övriga sensorerna. En fackman kan enkelt konstruera en lämplig elektronisk övervakningskrets.However, how a computer system is to be designed is not the subject of this application but can vary widely depending on the degree of sophistication desired. One skilled in the art will recognize the possibilities offered by the invention. In its simplest form, the electronic circuit is a comparator which compares the signals from the temperature sensors and emits an output signal when one of the sensors has a considerably higher temperature than the average of the other sensors. One skilled in the art can easily design a suitable electronic monitoring circuit.

Systemet kan presentera data på en skärm hos exempelvis lokföraren, vilket ger användaren möjlighet att ställa frågor till systemet och även påverka bromsarnas funktion via systemet.The system can present data on a screen to, for example, the train driver, which gives the user the opportunity to ask questions to the system and also influence the function of the brakes via the system.

Det är möjligt att låta temperatursensorema ha en identitet så att utvärderingskretsen vet vilken sensor som har en högre temperatur. Vid nästa avläsning är det därvid möjligt att avgöra om det är samma sensor som avger hösta temperatur-signalen, vilket identifierar låsning. Om det är olika sensorer indikerar det att hjulet fortfarande roterar, men kanske med en längsarmnare hastighet, dvs begynnande låsning. 10 15 464 349 4 I den på ﬁg 1 visade utfóringsforrnen är temperatur-sensorerna placerade i hjulet eller i samband med hjulet. I en alternativ utfóringsforrn, som visas i ﬁg 2, är emellertid sensorerna (4a', 4b', 4c', 4d') placerade på en stationär hållare intill minst två positioner på hjulet, nämligen kontaktpunkten mellan hjulkransen och underlaget, dvs skenan, och en diametralt däremot belägen punkt. Lämpligen finns även sensorer i samband med bromsklossarna, på själva bromsklossarna (4e', 4f) och eventuellt vid ytterligare positioner. Dessa sensorer kan användas för att detektera en bromskloss som oavsiktligt anligger mot hjulet, jämföra ternperatttren mellan hjul på samma axel eller skilda axlar inom varje vagn eller mellan vagnar etc.It is possible to let the temperature sensors have an identity so that the evaluation circuit knows which sensor has a higher temperature. At the next reading, it is then possible to determine whether it is the same sensor that emits the highest temperature signal, which identifies locking. If there are different sensors, it indicates that the wheel is still rotating, but perhaps at a slower speed, ie incipient locking. 10 15 464 349 4 In the embodiment shown in ﬁ g 1, the temperature sensors are located in the wheel or in connection with the wheel. In an alternative embodiment, shown in ﬁ g 2, however, the sensors (4a ', 4b', 4c ', 4d') are placed on a stationary holder adjacent to at least two positions on the wheel, namely the point of contact between the wheel rim and the ground, i.e. the rail, and a diametrically opposite point. Suitably there are also sensors in connection with the brake pads, on the brake pads themselves (4e ', 4f) and possibly at additional positions. These sensors can be used to detect a brake pad that inadvertently abuts the wheel, to compare the ternperatttren between wheels on the same axle or different axles within each carriage or between carriages, etc.

Temperatursensorerrra kan vara av sk termopar-typ eller i princip vilken annan typ som helst inklusive av hydraulisk eller pneumatisk typ (med en vätska eller gas som utvidgar sig).Temperature sensors can be of the so-called thermocouple type or in principle any other type, including the hydraulic or pneumatic type (with a liquid or gas expanding).

Utvärderingskretsen kan också vara av hydraulisk eller pneumatisk typ.The evaluation circuit can also be of the hydraulic or pneumatic type.

Härovan har anordningen enligt uppfinningen beskrivits i samband med ett rälsfordon, men det inses att uppfinningen likaväl kan användas i andra typer av fordon där samma problem föreligger, särskilt långtradare med många hjulpar eller linbundna fordon. Det inses också att samma mätningar kan utföras på skivbromsar.The device according to the invention has been described above in connection with a rail vehicle, but it is understood that the invention can equally well be used in other types of vehicles where the same problem exists, in particular trucks with many pairs of wheels or cable-bound vehicles. It will also be appreciated that the same measurements may be made on disc brakes.

Claims

10 15 5 464 349 PATENT CLAIMS

Device for detecting the temperature of a wheel on a vehicle located on a surface, in particular a rail vehicle, comprising at least two temperature sensors (4a, 4b, 4c ...) arranged in connection with the wheel (1) at at least two different positions of the wheel, characterized in that a first sensor (4b) is arranged in the vicinity of a point of contact between the wheel and the ground and a second sensor is placed along the periphery of the wheel at a distance from the point of contact, and in that the device comprises an evaluation device (5), which evaluates when the first sensor emits a signal that is higher than the signal from the second sensor.

Device according to claim 1, wherein the sensors are placed on the wheel evenly distributed along its periphery, characterized in that the evaluation device (5) is arranged to sense when one of the sensors emits a signal which is higher than the average value of the other sensors with a predetermined threshold value.

Device according to claim 1, wherein the sensors are placed on a non-rotating device in connection with the wheel, characterized in that the evaluation device (5) is arranged to screen when the temperature of the sensor located closest to the point of contact with the ground is greater than the average of the other sensors with a predetermined threshold value.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the evaluation device (5) is further arranged to sense when the average temperature of the wheel exceeds a predetermined level, above which continued braking of the wheel can cause damage to the wheel.