WO1999039959A1 - Device for detecting flats on at least one body capable of rolling - Google Patents

Device for detecting flats on at least one body capable of rolling Download PDF

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WO1999039959A1
WO1999039959A1 PCT/DE1999/000309 DE9900309W WO9939959A1 WO 1999039959 A1 WO1999039959 A1 WO 1999039959A1 DE 9900309 W DE9900309 W DE 9900309W WO 9939959 A1 WO9939959 A1 WO 9939959A1
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sensor means
support
rail
sensors
flat
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PCT/DE1999/000309
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Inventor
Paul Matthias Arnoczky
Original Assignee
Knorr-Bremse Electronic Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/12—Measuring or surveying wheel-rims
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/28—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B7/282—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring contours or curvatures for measuring roundness

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for locating flat spots of at least one rollable body, in particular conductive wheels of in particular a rail vehicle.
  • Each measuring section is isolated in the middle by radio frequency, which means that the rail is interrupted.
  • this has the disadvantage that the wear on the rails and the wheels is increased at these interruptions and, in addition, shearing of the rail sections in the vicinity of the interruption cannot be completely prevented.
  • the use of at least one resonant circuit has the disadvantage that increased precautions have to be taken in order to minimize or prevent a disturbance of the resonant circuit, such as, for example, by the traction current of electric traction vehicles.
  • DE 21 19 146 B2 discloses a device for locating flat spots, with which flat spots on wheels of rail vehicles, for example, can be detected by means of three device variants.
  • the first variant provides for tapping an impedance arranged in a resonant circuit, the object to be measured being part of this resonant circuit, and for amplifying and evaluating the tapped signal.
  • Variant two provides, inter alia, a series connection of coils in which one coil is provided in series connection for each rail in the measuring range or one coil alone in the entire measuring range for both rails.
  • Version three uses electrically conductive auxiliary rails. This document attempts to create a resonant circuit in the rails. The resonance should occur when a wheel is in the test section. If the wheels of the axle have flat spots, the wheel will fly while rolling over the flat spot if the train speed is sufficiently high. The wheel, which has a flat spot, loses contact with the rail. The signal level breaks down as the resonance state is canceled. 3
  • this device only works properly if only one axis is arranged over the measuring section.
  • the short circuit of a second axis is maintained in the test section, even if the wheels of another axis which is arranged in the test section have flat spots.
  • the present invention has the object of specifying a device and a method for locating flat spots of at least one rollable body, which or with which a detection of flat spots on the at least one rollable body is reliably made possible.
  • a further task is to carry out or enable this with as few components as possible and to avoid the abovementioned increased wear and the shifting of the rail sections against one another. It is also an object of the present invention to provide a flat location sensor means with which flat location detection is reliably made possible.
  • a device for locating flat spots or for locating unbalances of at least one rollable body, in particular conductive wheels of in particular a rail vehicle, the at least one rollable body being arranged and movable on a support, in particular at least one rail, and wherein at least one sensor means is provided which detects in a measuring section on the support whether the at least one rollable body is in contact with the support, the sensor means having at least two sensors and the support in the measuring section on the support not in at least one direction 4 is interrupted and the sensors of a sensor means are arranged spaced along the support in the measuring section.
  • support is to be interpreted in general; in particular, it comprises a rail, two or more rails and a track.
  • the device according to the invention is preferably further developed in that electrical signals can be received by the sensor means. In this way, common electronic
  • the sensor means advantageously has at least one induction coil as a sensor, it is particularly preferred to use sensors which can be arranged at a distance from a support or a rail. This also has the advantage that variations in a current flow in the vicinity of the induction coils can be measured directly.
  • the rolling body is preferably a wheel that is electrically conductive, it is possible to send a current through the wheel.
  • the support in particular the at least one rail, is preferably electrically conductive
  • a current can flow from the rail and / or the support to the wheel or vice versa, provided the wheel touches the rail or the support, which is at least always the case , if there is no flat spot on the part of the circumference of the wheel that is closest to the support or rail.
  • a voltage source which in particular provides a high-frequency voltage, is preferably provided for locating flat spots.
  • a voltage source can also be a current source, in which case high-frequency current is then made available. 5
  • two rollable bodies (such as wheels in particular) are advantageously arranged on one axle and these can each be moved on one of two rails, it is particularly advantageously possible to move from a flat spot on a rollable body to a flat spot on the other rollable body , which is arranged on the same axis.
  • a particularly simple and comparatively inexpensive, preferred embodiment provides one sensor means with two sensors for each measuring section per rail.
  • An adder is advantageously provided for each sensor means. For example, this can preferably add voltages of the two sensors of the sensor means. If the voltage source is preferably electrically connected to both rails in such a way that a current can flow over the rails, the rolling body and the axis, then a particularly simple evaluation of the measured values is possible.
  • the sensors of a sensor means are preferably arranged at a distance of at least half a wheel circumference of a largest wheel to be detected in the vicinity of a rail. Preferably only one sensor means is necessary if the sensors of this sensor are arranged in the vicinity of the rail at a distance from at least one wheel circumference of a largest wheel to be detected.
  • the sensor means preferably has three sensors in the vicinity of only one rail. This preferred embodiment provides a relatively inexpensive and fault-insensitive variant. 6
  • connection points of the voltage source or the current source with the support in the case of at least two rails are preferably arranged as supports so that they lie exactly opposite one another, that is to say they are the smallest distance apart from one another in the case of parallel rails.
  • the device is preferably designed in such a way that the measuring section can be divided into two regions and that the currents flowing through these regions can almost be compensated for by using adaptation impedances.
  • the sensors are preferably arranged under the support and in particular under the rails. Furthermore, the sensors are preferably arranged perpendicular to the support or the direction of movement of the rolling bodies, i.e. in the case of coils as sensor means, the winding direction of the coils is perpendicular to the support.
  • three sensors each are preferably provided in the regions of the measuring section just mentioned, with the distances between the respective sensors in particular preferably not being greater than half the circumference of a rollable body.
  • a changeover switch is preferably provided which, depending on the diameter of the rollable body, in particular the diameter of the wheel, controls the sensors accordingly.
  • a means for detecting the wheel diameter is preferably provided.
  • the device described is preferably arranged twice in succession.
  • a flat location sensor means for locating flat spots on at least one rollable body, in particular at least one wheel is made possible in that the sensor means has at least two induction coils as sensors and that an adder is provided.
  • An AC / DC converter and / or rectifier is advantageously provided for the sensor means for each of the at least two coils.
  • a method for locating flat spots of rollable bodies or of unbalance of rollable bodies, in particular conductive wheels is specified with the following method steps:
  • first and second signals U1, U2; U3, U4 arranged in the measuring section and originating in the measuring section, wherein
  • an approximate identity of the amounts of the first and second signals means that the rolling body is outside the measuring section
  • a significantly larger amount of the first signal (U1; U2; U3) compared to the second signal (U2; U4) essentially without varying the ratio of the amounts means that there is none on the support due to the path covered by the measuring path Flat exists, and
  • a significantly larger amount of the first signal (U1; U2; U3) compared to the second signal (U2; U4) can be assigned to a flat spot on the rolling body with a time-limited variation of this ratio.
  • the length of the measuring section is preferably greater than or equal to the circumference of the largest body to be examined on flat spots. This measure determines for each wheelable body, in particular for each wheel to be measured, whether there are flat spots on the circumference. If necessary, the measuring section could still be doubled.
  • the first and second signals are preferably electrical voltages.
  • the so-called skin effect is used, after which the conduction of the current essentially takes place on the surface of the conductive material, and in this way, in particular, a more accurate detection of the flat spots is made possible. Furthermore, the method is thereby preferably less susceptible to faults.
  • a circuit is preferably closed over the body and the support in such a way that the flowing current flows past only one of the at least two sensors of a sensor means. In this way, on the one hand, it can be clearly determined that the body is in the measuring section and, moreover, simple detection of flat spots is possible.
  • the axis or the body which has a flat gradient can be found more quickly after evaluating the received measured values.
  • a quantitative extent of the flat spot is preferably determined via the parameters speed of the body, duration of the disturbance and weight of the body on the support, then it can be decided after the evaluation without direct mechanical inspection or visual inspection of the operating personnel on the body whether the body needs to be replaced.
  • the aforementioned methods preferably take place using two circuits, the circuits being given by the voltage source or the current source, the connection to the respective rails, the rails from this connection to a wheel located thereon, the axle, the second wheel 9 of the axis and the section of the rail between the latter wheel and the connection of the cable to the voltage or current source.
  • the running surfaces of the respective wheels with their respective axes, which are adjacent preferably form a parallel short circuit, as long as no flat spot comes in the immediate vicinity of the support.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device for locating flat spots according to the invention
  • Fig. 3 shows a third variant of the device according to the invention.
  • FIG. 4 shows a fourth variant of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a device for locating flat spots on conductive wheels which are arranged on axles of, for example, a rail vehicle.
  • the rails are identified by the reference number 1. 10
  • Induction coils 2 are arranged near the rails.
  • a high-frequency voltage source 3 which in this exemplary embodiment provides a high-frequency square-wave voltage, is electrically connected to the rails 1.
  • the measuring path comprises a length from essentially the induction coil 2 arranged on the left to the induction coil 2 arranged on the far right. For the exemplary embodiment in FIG. 1, this measuring path is preferably smaller and larger than twice the center distance of the vehicles to be recorded or equal to the circumference of the largest wheel to be detected.
  • the induction coils are grounded on one side and connected to a rectifier 4 on the other side.
  • the connections of the induction coils 2 are selected such that the rectified voltages U1 and U2 or U3 and U4 for the
  • Ua or Ub is essentially zero. If a rail vehicle with an axle on which two wheels are attached, enter the measuring range, i.e. are located between the first two induction coils 2, a short circuit is generated across the voltage source, part of the rails, the wheels and the axle. In this position, a maximum induction voltage is induced in the second coil, while a minimum induction voltage is induced in the first coil. This means that U2 is much larger than Ul and therefore Ua is approximately U2.
  • This special arrangement of two induction coils arranged on one rail 1 and two induction coils arranged on the other rail 1 is selected in order to obtain a relatively symmetrical structure in terms of measurement technology.
  • the determined values can thus be sent to the places where the wheels with flat spots or the corresponding wagons can be sorted out accordingly.
  • the adder gain is, for example, 1.
  • FIG. 2 A somewhat more asymmetrical but nevertheless practicable embodiment is shown in FIG. 2.
  • only two induction coils are arranged on a rail. If the distance between these two coils is greater than half the circumference of the largest wheel to be detected, all flat areas of a wheel can also be detected.
  • this embodiment has the advantage that fewer components are required.
  • the evaluation itself is somewhat more complicated, since malfunctions due to the division of two short circuits and one short circuit within the section of the rails between the coils and one to the right of them could also overlap.
  • FIG. 3 The disadvantages of the embodiments shown in FIG. 2 are essentially avoided by the embodiment of FIG. 3.
  • three sensors are arranged on a rail, which in this exemplary embodiment are induction coils.
  • the switch 6 After driving through the first section of an axle with two wheels located thereon, the switch 6 is switched from the right position to the left position when driving through the area of the central induction coil 2. In this way, the corresponding disturbances are avoided by a second short circuit and, at the same time, a fourth induction coil is saved.
  • a comprehensive control of the railway network is required.
  • a network of devices according to the invention is to be set up. Locations for such devices and systems are entrances to large marshalling yards, entrances to border stations and entrances to main lines at junctions. The distance to the train station should be chosen so that after the damage has been reported, the operational monitoring department has enough time to prepare the necessary measures.
  • AC power source 3 conducts a current I to the rails 1.
  • This current I is divided into currents Ix and Iy. These are compared in FIG. 4 by matching impedances 12 and 34. Instead of the matching impedances, capacitors could preferably also be used. Arranged on the rails are two adjacent axes 20 and 23, on which wheels 21, 22 and 24 and 25 are attached. Wheel 22 is between the 13
  • Sensors 13 and 14 and wheel 24 are located between sensors 17 and 18.
  • the sensors 13, 14, 15 and 17, 18 and 19 are in particular coils and are preferably arranged under the rails 1. Furthermore, the sensors are preferably arranged perpendicular to the rails, as shown in FIG. 4. Depending on the detected wheel circumference, flat spots or imbalances of the wheels are now measured in a measuring section between the sensors 13 and 19, or, if the wheel circumference is sufficiently small, between the sensors 14 and 18. For this purpose, a switch 32 and a are used for switching Switch 33 related.
  • the voltages or induced voltages obtained via the sensors 13, 14, 15 or 17, 18, 19 are given as output voltages 28, 29 or 30, 31 to the further electronic equipment.
  • the connections of the power source 3 were made vertically opposite on the rails 1.
  • the preferred speed of the rail vehicles for measurement is between 60 and 120 km / h. It is also preferably provided to measure flat spots or imbalance of wheels in a speed range between 40 km / h and 250 km / h.

Abstract

The invention relates to a device for detecting flats or balancing failures on at least one body capable of rolling, especially on conductive wheels of a rail vehicle. The body(ies) capable of rolling are placed on a support (1), especially a rail, on which they can move. At least one detection member is provided for determining on a measurement section of said support (1) whether the body engages the support (1). The detection member has at least two detectors (2). The support (1) is not interrupted on the measurement section at least in one direction. The invention is characterised in that the detectors (2) of a detection member are placed at a distance from each other on the measurement section along the support (1). The invention also relates to a corresponding method for detecting flats or balancing failures on at least one body capable of rolling.

Description

Vorrichtung zur Flachstellenortung von wenigstens einem rollfähigen Körper Device for locating flat spots of at least one rollable body
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfah-ren zur Flachstellenortung von wenigstens einem rollfä-higen Körper, insbesondere von leitfähigen Rädern von insbesondere einem Schienenfahrzeug.The invention relates to a device and a method for locating flat spots of at least one rollable body, in particular conductive wheels of in particular a rail vehicle.
Seit es Schienenfahrzeuge gibt, haben diese auch Pro-bleme mit Flachstellen oder Unwuchten an Rädern. Flachstellen entstehen, wenn beispielsweise Räder beim Bremsen blockieren. Unter dem Einfluß von Reibung und örtlicher, hoher Temperatur kommt es zur Abflachung und Deformation der Lauffläche.Since rail vehicles have been around, they also have problems with flat spots or unbalanced wheels. Flat spots occur when, for example, wheels lock when braking. Under the influence of friction and local, high temperature, the tread is flattened and deformed.
Je höher die Fahrgeschwindigkeit der Schienenfahrzeuge ist, um so störender bzw. gefährlicher werden Räder mit Flachstellen, da die Schlagwirkung der Flachstellen mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ansteigt. Flachstellen selbst verursachen einen unrunden Lauf mit kräftigen Schlägen des beschädigten Rades gegen die Lauffläche der Schiene. Dies führt zu gravierenden Folgeschäden an Schienen bis zu Brüchen von Schienen und gravie- renden Folgeschäden am Oberbau, aber auch an den Achslagern, dem Aufbau und dem Ladegut der Fahrzeuge . Darüber hinaus wird die Umwelt durch eine entsprechende Lärmentwicklung belastet .The higher the driving speed of the rail vehicles, the more disturbing or dangerous are wheels with flat spots, since the impact of the flat spots increases with increasing driving speed. Flat spots themselves cause an out-of-round run with strong blows of the damaged wheel against the running surface of the rail. This leads to serious consequential damage to rails, to breakage of rails and serious consequential damage to the superstructure, but also to the axle bearings, the body and the load of the vehicles. In addition, the environment is polluted by a corresponding noise development.
Sobald eine Flachstelle an einem Rad existiert, sollte dieses so schnell wie möglich ausgetauscht werden bzw. der agon selbst aus dem Verkehr gezogen werden. Dazu ist es sinnvoll Vorrichtungen bzw. Verfahren vorzusehen, mit denen entsprechende Flachstellen an Rädern detek-tiert werden können, um nach der Detektion etwaiger Flachstellen die Räder austauschen zu können .As soon as there is a flat spot on a wheel, it should be replaced as soon as possible or the agon itself should be taken out of service. For this purpose, it makes sense to provide devices or methods with which corresponding flat spots on wheels can be detected in order to be able to exchange the wheels after the detection of any flat spots.
Hierzu wird in bekannten Vorrichtungen bzw. Meßeinrichten, wie denen, die im Artikel von Paul M. Arnoczky "Flachstellenortung quo vadis?", Periodica Polytechnica, Transportation Engineering 2For this purpose, known devices or measuring devices, such as those described in the article by Paul M. Arnoczky "Flat Point Locating Quo Vadis?", Periodica Polytechnica, Transportation Engineering 2
Vol. 22, Nos. 3-4, 1994, Seiten 129 bis 152, beschrieben sind.Vol. 22, Nos. 3-4, 1994, pages 129-152.
Aus dieser Veröffentlichung ist eine Vorrichtung zur Flachstellenortung von Rädern, die auf einer Schiene laufen, bekannt, wobei eine Detektion der Flachstellen durch eine Varia- tion der Schwingungen eines Schwingkreises bzw. der Frequenz von wenigstens einem Schwingkreis ermittelt wird.From this publication, a device for locating flat spots of wheels running on a rail is known, wherein detection of the flat spots is determined by varying the vibrations of an oscillating circuit or the frequency of at least one oscillating circuit.
Hierbei wird jede Meßstrecke in der Mitte hochfrequenz-mäßig isoliert, was soviel heißt, wie daß die Schiene unterbrochen wird. Dieses hat allerdings den Nachteil, daß die Abnutzung der Schienen und der Räder an diesen Unterbrechungen erhöht ist und zusätzlich ein Verscheren der Schienenabschnitte in der Nähe der Unterbrechung nicht vollständig verhindert werden kann. Außerdem hat die Verwendung von wenigstens einem Schwingkreis den Nachteil, daß erhöhte Vorkehrungen getroffen werden müssen, um eine Störung des Schwingkreises wie bei-spielsweise durch den Fahrstrom elektrischer Triebfahr-zeuge zu minimieren oder zu verhindern .Each measuring section is isolated in the middle by radio frequency, which means that the rail is interrupted. However, this has the disadvantage that the wear on the rails and the wheels is increased at these interruptions and, in addition, shearing of the rail sections in the vicinity of the interruption cannot be completely prevented. In addition, the use of at least one resonant circuit has the disadvantage that increased precautions have to be taken in order to minimize or prevent a disturbance of the resonant circuit, such as, for example, by the traction current of electric traction vehicles.
Aus der DE 21 19 146 B2 ist eine Vorrichtung zur Flachstellenortung bekannt, mit der Flachstellen auf beispielsweise Rädern von Schienenfahrzeugen detektiert mittels drei Vorrich- tungsvarianten werden können. Die erste Variante sieht ein Abgreifen einer in einem Schwingkreis angeordneten Impedanz vor, wobei das zu messende Objekt Teil dieses Schwingkreises ist, und die Verstärkung und Auswertung des abgegriffenen Signals. Variante zwei sieht unter anderem eine Reihenschaltung von Spulen vor, bei der pro Schiene im Meßbereich jeweils eine Spule in Reihenschaltung vorgesehen ist oder eine Spule alleine im gesamten Meßbereich für beide Schienen. Variante drei nutzt elektrisch leitende Hilfsschienen. In diesem Dokument wird versucht, einen Resonanzkreis in den Schienen zu erzeugen. Die Resonanz sollte auftreten, wenn ein Rad in der Meßstrecke ist. Wenn die Räder der Achse Flachstellen haben, fliegt das Rad während des Überrollens der Flachstelle, sofern die Zuggeschwindigkeit genügend hoch ist. Das Rad, das eine Flachstelle hat, verliert den Kontakt mit der Schiene. Der Signalpegel bricht zusammen, da der Resonanzzustand aufgehoben wird. 3DE 21 19 146 B2 discloses a device for locating flat spots, with which flat spots on wheels of rail vehicles, for example, can be detected by means of three device variants. The first variant provides for tapping an impedance arranged in a resonant circuit, the object to be measured being part of this resonant circuit, and for amplifying and evaluating the tapped signal. Variant two provides, inter alia, a series connection of coils in which one coil is provided in series connection for each rail in the measuring range or one coil alone in the entire measuring range for both rails. Version three uses electrically conductive auxiliary rails. This document attempts to create a resonant circuit in the rails. The resonance should occur when a wheel is in the test section. If the wheels of the axle have flat spots, the wheel will fly while rolling over the flat spot if the train speed is sufficiently high. The wheel, which has a flat spot, loses contact with the rail. The signal level breaks down as the resonance state is canceled. 3
Diese Vorrichtung funktioniert allerdings nur dann ein- wandtfrei, wenn über der Meßstrecke nur eine Achse angeordnet ist. Bei Drehgestellen mit kurzem Achsabstand von Schienenfahrzeugen bleibt der Kurzschluß von einer zweiten Achse in der Meßstrecke aufrechterhalten, und zwar auch dann, wenn die Räder einer anderen Achse, die in der Meßstrecke angeordnet ist, Flachstellen haben. Außerdem ist es sehr schwierig, eine optimale Resonanz einzustellen, da der Meßabschnitt bzw. die Meßstrecke Undefiniert ist.However, this device only works properly if only one axis is arranged over the measuring section. In the case of bogies with a short center distance from rail vehicles, the short circuit of a second axis is maintained in the test section, even if the wheels of another axis which is arranged in the test section have flat spots. In addition, it is very difficult to set an optimal resonance, since the measuring section or the measuring section is undefined.
Demgegenüber hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Flachstellen-ortung von wenigstens einem rollfähigen Körper anzuge-ben, der bzw. mit dem eine Detektion von Flachstellen an den wenigstens einem rollfä- higen Körper zuverlässig ermöglicht wird. Eine weitere Aufgabe ist es, dieses mit möglichst wenigen Komponenten durchzuführen bzw. zu ermöglichen und die genannte erhöhte Abnutzung und das Verscheren der Schienenabschnitte gegeneinander zu vermeiden. Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegen-den Erfindung, ein Flachstellenortungssensormittel anzugeben, mit dem eine Flachstellenortung zuverlässig ermöglicht wird.In contrast, the present invention has the object of specifying a device and a method for locating flat spots of at least one rollable body, which or with which a detection of flat spots on the at least one rollable body is reliably made possible. A further task is to carry out or enable this with as few components as possible and to avoid the abovementioned increased wear and the shifting of the rail sections against one another. It is also an object of the present invention to provide a flat location sensor means with which flat location detection is reliably made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, den Merkmalen des Flach- stellenortungssensormittels gemäß Anspruch 14 und den Merkmalen des Verfahrens gemäß Anspruch IG gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the device according to the features of patent claim 1, the features of the flat location sensor means according to claim 14 and the features of the method according to claim IG. Developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Flachstellen-ortung oder zur Ortung von Unwuchten von wenigstens einem rollfähigen Körper, insbesondere von leitfähigen Rädern von insbesondere einem Schienenfahrzeug vorgesehen, wobei der wenigstens eine rollfähige Körper auf einer Auflage, insbesondere wenigstens einer Schiene, angeordnet und bewegbar ist und wobei wenigstens ein Sensormittel vorgesehen ist, das in einer Meßstrecke auf der Auflage detektiert, ob der wenigstens eine rollfähige Körper Kontakt mit der Auflage aufweist, wobei das Sensormittel wenigstens zwei Sensoren aufweist und wobei in der Meßstrecke auf der Auflage die Auflage in wenigstens einer Richtung nicht 4 unterbrochen ist und wobei die Sensoren eines Sensormittels in der Meßstrecke längs der Auflage beabstandet angeordnet sind.According to the invention, a device is provided for locating flat spots or for locating unbalances of at least one rollable body, in particular conductive wheels of in particular a rail vehicle, the at least one rollable body being arranged and movable on a support, in particular at least one rail, and wherein at least one sensor means is provided which detects in a measuring section on the support whether the at least one rollable body is in contact with the support, the sensor means having at least two sensors and the support in the measuring section on the support not in at least one direction 4 is interrupted and the sensors of a sensor means are arranged spaced along the support in the measuring section.
Im Rahmen dieser Erfindung ist der Begriff Auflage allgemein zu interpretieren; er umfaßt insbesondere eine Schiene, zwei oder mehr Schienen und ein Gleis .In the context of this invention, the term support is to be interpreted in general; in particular, it comprises a rail, two or more rails and a track.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch weitergebildet, daß durch das Sensormittel elektrische Signale empfangbar sind. Auf diese Weise können übliche elektronischeThe device according to the invention is preferably further developed in that electrical signals can be received by the sensor means. In this way, common electronic
Elemente zur Auswertung bzw. zur Weiterverarbeitung der Signale verwandt werden.Elements for evaluating or further processing the signals are used.
Wenn vorteilhafterweise das Sensormittel wenigstens eine Induk- tionsspule als Sensor aufweist, lassen sich insbe-sondere vorzugsweise Sensoren verwenden, die von einer Auflage bzw. einer Schiene beabstandet angeordnet sein können. Ferner hat dieses den Vorteil, daß direkt Variationen in einem Stromfluß in der Nähe der Indukti-onsspulen meßbar sind.If the sensor means advantageously has at least one induction coil as a sensor, it is particularly preferred to use sensors which can be arranged at a distance from a support or a rail. This also has the advantage that variations in a current flow in the vicinity of the induction coils can be measured directly.
Wenn vorzugsweise der rollfähige Körper ein Rad ist, das elektrisch leitend ist, ist es möglich einen Strom durch das Rad zu schicken.If the rolling body is preferably a wheel that is electrically conductive, it is possible to send a current through the wheel.
Wenn ferner vorzugsweise die Auflage, insbesondere die wenigstens eine Schiene elektrisch leitend ist, kann ein Strom von der Schiene und/oder der Auflage zum Rad oder umgekehrt fließen, sofern das Rad die Schiene bzw. die Auflage berührt, was zumindest immer dann der Fall ist, wenn an dem Teil des Umfan- ges des Rades, der am nächsten zur Auflage bzw. zur Schiene angeordnet ist, gerade keine Flachstelle existiert.If, in addition, the support, in particular the at least one rail, is preferably electrically conductive, a current can flow from the rail and / or the support to the wheel or vice versa, provided the wheel touches the rail or the support, which is at least always the case , if there is no flat spot on the part of the circumference of the wheel that is closest to the support or rail.
Es ist weiter vorzugsweise zur Ortung von Flachstellen eine Spannungsquelle vorgesehen, die insbesondere eine hochfrequente Spannung zur Verfügung stellt. Im Rahmen dieser Erfindung kann eine Spannungsquelle auch eine Stromquelle sein, wobei dann für diesen Fall hochfre-quenter Strom zur Verfügung gestellt wird. 5A voltage source, which in particular provides a high-frequency voltage, is preferably provided for locating flat spots. Within the scope of this invention, a voltage source can also be a current source, in which case high-frequency current is then made available. 5
Wenn vorteilhafterweise je zwei rollfähige Körper (wie insbesondere Räder) an einer Achse angeordnet sind und diese auf je einer von zwei Schienen bewegbar sind, ist es insbesondere vorteilhafterweise möglich, von einer Flachstelle auf einem roll- fähigen Körper auf eine Flachstelle an dem anderen rollfähigen Körper, der an der gleichen Achse angeordnet ist, zu schließen.If two rollable bodies (such as wheels in particular) are advantageously arranged on one axle and these can each be moved on one of two rails, it is particularly advantageously possible to move from a flat spot on a rollable body to a flat spot on the other rollable body , which is arranged on the same axis.
Eine besonders einfache und vergleichsweise kostengün-stige vorzugsweise Ausführungsform sieht pro Meßstrecke je Schiene ein Sensormittel mit je zwei Sensoren vor.A particularly simple and comparatively inexpensive, preferred embodiment provides one sensor means with two sensors for each measuring section per rail.
Vorteilhafterweise ist je Sensormittel ein Addierer vorgesehen. Dieser kann beispielsweise vorzugsweise Spannungen der zwei Sensoren des Sensormittels addieren. Wenn vorzugsweise die Spannungsquelle mit beiden Schie-nen derart elektrisch verbunden ist, daß ein Strom über die Schienen, die rollfähigen Körper und Achse fließbar ist, dann ist eine besonders einfache Auswertung der Meßwerte möglich.An adder is advantageously provided for each sensor means. For example, this can preferably add voltages of the two sensors of the sensor means. If the voltage source is preferably electrically connected to both rails in such a way that a current can flow over the rails, the rolling body and the axis, then a particularly simple evaluation of the measured values is possible.
Vorzugsweise sind die Sensoren eines Sensormittels in einem Abstand von wenigstens der Hälfte eines Radumfangs eines größten zu erfassenden Rades in der Nähe einer Schiene angeordnet . Vorzugsweise ist lediglich ein Sensormittel notwendig, wenn die Sensoren dieses Sensor-mittels in einem Abstand von wenigstens einem Radumfang eines größten zu erfassenden Rades in der Nähe der Schiene angeordnet sind.The sensors of a sensor means are preferably arranged at a distance of at least half a wheel circumference of a largest wheel to be detected in the vicinity of a rail. Preferably only one sensor means is necessary if the sensors of this sensor are arranged in the vicinity of the rail at a distance from at least one wheel circumference of a largest wheel to be detected.
Wenn ferner vorteilhafterweise unmittelbar im Anschluß an die Sensoren des einen Sensormittels in der Nähe einer ersten Schiene, die Sensoren eines weiteren Sensormittels in der Nähe einer zweiten Schiene ange-ordnet sind, entgeht keine Flachstelle an irgendeinem Ort des Umfangs eines Rades der Detektion.If, furthermore, advantageously, immediately after the sensors of the one sensor means in the vicinity of a first rail, the sensors of another sensor means are arranged in the vicinity of a second rail, no flat area at any location on the circumference of a wheel escapes the detection.
Vorzugsweise weist das Sensormittel drei Sensoren in der Nähe nur einer Schiene auf . Durch diese vorzugsweise Ausgestaltung wird eine relativ kostengünstige und störunempfindliche Variante angegeben. 6The sensor means preferably has three sensors in the vicinity of only one rail. This preferred embodiment provides a relatively inexpensive and fault-insensitive variant. 6
Vorzugsweise sind die Verbindungspunkte der Spannungsquelle bzw. der Stromquelle mit der Auflage in dem Fall wenigstens zweier Schienen als Auflage so angeordnet, daß diese genau gegenüber liegen, also bei parallelen Schienen den geringsten Ab- stand voneinander aufweisen. Ferner vorzugsweise ist die Vorrichtung so ausgelegt, daß die Meßstrecke in zwei Bereiche auf- teilbar ist, und daß die jeweils durch diese Bereiche fließenden Ströme durch Verwendung von Anpassungsimpendanzen nahezu ausgleichbar sind. Durch diese Maßnahmen wird eine besonders einfache Auswertung ermöglicht.The connection points of the voltage source or the current source with the support in the case of at least two rails are preferably arranged as supports so that they lie exactly opposite one another, that is to say they are the smallest distance apart from one another in the case of parallel rails. Furthermore, the device is preferably designed in such a way that the measuring section can be divided into two regions and that the currents flowing through these regions can almost be compensated for by using adaptation impedances. These measures enable a particularly simple evaluation.
Vorzugsweise sind die Sensoren unter der Auflage und insbesondere unter den Schienen angeordnet. Ferner vorzugsweise sind die Sensoren senkrecht zu der Auflage bzw. der Bewegungsrich- tung der rollfähigen Körper angeordnet, d.h. im Falle von Spulen als Sensormittel ist die Wickelrichtung der Spulen senkrecht zur Auflage.The sensors are preferably arranged under the support and in particular under the rails. Furthermore, the sensors are preferably arranged perpendicular to the support or the direction of movement of the rolling bodies, i.e. in the case of coils as sensor means, the winding direction of the coils is perpendicular to the support.
Ferner vorzugsweise sind in den eben benannten Bereichen der Meßstrecke je drei Sensoren vorgesehen, wobei insbesondere vorzugsweise die Abstände zwischen den jeweiligen Sensoren nicht größer sind als der halbe Umfang eines rollfähigen Körpers.Furthermore, three sensors each are preferably provided in the regions of the measuring section just mentioned, with the distances between the respective sensors in particular preferably not being greater than half the circumference of a rollable body.
Ferner vorzugsweise ist ein Umschalter vorgesehen, der je nach Durchmesser des rollfähigen Körpers, insbesondere Durchmesser des Rades, die Sensoren entsprechend ansteuert. Hierzu ist vorzugsweise ein Mittel zum Detektieren des Raddurchmessers vorgesehen.Furthermore, a changeover switch is preferably provided which, depending on the diameter of the rollable body, in particular the diameter of the wheel, controls the sensors accordingly. For this purpose, a means for detecting the wheel diameter is preferably provided.
Zur weiteren Erhöhung der Meßgenauigkeit ist vorzugsweise die beschriebene Vorrichtung zweimal hintereinander angeordnet.To further increase the measuring accuracy, the device described is preferably arranged twice in succession.
Erfindungsgemäß wird ein Flachstellenortungssensormittel für die Ortung von Flachstellen an wenigstens einem rollfähigen Körper, insbesondere wenigstens einem Rad dadurch ermöglicht, daß das Sensormittel wenigstens zwei Induktionsspulen als Sensoren aufweist, und daß ein Addierer vorgesehen ist. 7According to the invention, a flat location sensor means for locating flat spots on at least one rollable body, in particular at least one wheel, is made possible in that the sensor means has at least two induction coils as sensors and that an adder is provided. 7
Vorteilhafterweise ist für das Sensormittel zu jedem der wenigstens zwei Spulen ein AC/DC-Wandler und/oder Gleichrichter vorgesehen.An AC / DC converter and / or rectifier is advantageously provided for the sensor means for each of the at least two coils.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Flachstellen-ortung von rollfähigen Körpern oder von Unwuchten von rollfähigen Körpern, insbesondere von leit- fähigen Rädern, mit den folgenden Verfahrensschritten angegeben:According to the invention, a method for locating flat spots of rollable bodies or of unbalance of rollable bodies, in particular conductive wheels, is specified with the following method steps:
- bewegen wenigstens eines rollfähigen Körpers auf wenigstens einer Auflage durch eine Meßstrecke,moving at least one rollable body on at least one support through a measuring section,
- addieren, subtrahieren oder vergleichen von in der Meßstrecke angeordneten ersten und zweiten Sensoren ausgehenden ersten und zweiten Signale (Ul, U2 ; U3 , U4), wobei- add, subtract or compare first and second signals (U1, U2; U3, U4) arranged in the measuring section and originating in the measuring section, wherein
- eine ungefähre Identität der Beträge der ersten und zweiten Signale (Ul, U2 ; U3 , U4) bedeutet, daß sich der rollfähige Körper außerhalb der Meßstrecke befindet,an approximate identity of the amounts of the first and second signals (U1, U2; U3, U4) means that the rolling body is outside the measuring section,
- ein wesentlich größerer Betrag des ersten Signals (Ul; U2 ; U3 ) im Vergleich zum zweiten Signal (U2 ; U4 ) im wesentlichen ohne Variation des Verhältnisses der Beträge bedeutet, daß über eine durch den in Meßstrecke zurückgelegten Weg des Körpers auf der Auflage keine Flachstelle existiert, und- A significantly larger amount of the first signal (U1; U2; U3) compared to the second signal (U2; U4) essentially without varying the ratio of the amounts means that there is none on the support due to the path covered by the measuring path Flat exists, and
- ein wesentlich größerer Betrag des ersten Signals (Ul; U2 ; U3) im Vergleich zum zweiten Signal (U2 ; U4 ) mit einer zeitlich begrenzten Variation dieses Verhältnisses einer Flachstelle am rollfähigen Körper zuordnenbar ist.- A significantly larger amount of the first signal (U1; U2; U3) compared to the second signal (U2; U4) can be assigned to a flat spot on the rolling body with a time-limited variation of this ratio.
Vorzugsweise ist die Länge der Meßstrecke größer oder gleich dem Umfang des größten auf Flachstellen zu untersuchenden Körpers. Durch diese Maßnahme wird für jeden rollfähigen Körper, insbesondere für jedes zu messende Rad, festgestellt, ob am Umfang Flachstellen vorliegen. Gegebenenfalls könnte nötigenfalls die Meßstrecke noch verdoppelt werden. Zur einfachen Weiterverarbeitung sind vorzugsweise die ersten und zweiten Signale elektrische Spannungen.The length of the measuring section is preferably greater than or equal to the circumference of the largest body to be examined on flat spots. This measure determines for each wheelable body, in particular for each wheel to be measured, whether there are flat spots on the circumference. If necessary, the measuring section could still be doubled. For simple further processing, the first and second signals are preferably electrical voltages.
Wenn vorteilhafterweise die Spannungen hochfrequent sind, wird der sogenannten Skin-Effekt ausgenutzt, wonach die Leitung des Strom im wesentlichen an der Oberfläche des leitfähigen Materials stattfindet und wodurch dann insbesondere vorzugsweise eine genauere Detektion der Flachstellen ermöglicht wird. Ferner ist dadurch das Verfahren vorzugsweise weniger anfällig für Störun- gen.If the voltages are advantageously high-frequency, the so-called skin effect is used, after which the conduction of the current essentially takes place on the surface of the conductive material, and in this way, in particular, a more accurate detection of the flat spots is made possible. Furthermore, the method is thereby preferably less susceptible to faults.
Vorteilhafterweise werden die Spannungen zur Addition, Subtraktion oder zum Vergleich gleichgerecht. Vorzugs-weise wird beim Bewegen des Körpers durch die Meßstrecke ein Stromkreis über den Körper und die Auflage derart geschlossen, daß der fließende Strom an nur einem der wenigstens zwei Sensoren eines Sensormittels vorbei-fließt . Auf diese Weise läßt sich zum einen klar be-stimmen, daß der Körper sich in der Meßstrecke befindet und zudem ist eine einfache Detektion von Flachstellen ermög- licht.The voltages for addition, subtraction or comparison are advantageously equal. When moving the body through the measuring section, a circuit is preferably closed over the body and the support in such a way that the flowing current flows past only one of the at least two sensors of a sensor means. In this way, on the one hand, it can be clearly determined that the body is in the measuring section and, moreover, simple detection of flat spots is possible.
Wenn vorzugsweise zur besseren Zuordnung der Körper diese beim Passieren der Meßstrecke gezählt werden, kann nach der Auswertung der empfangenen Meßwerte schneller die Achse bzw. der Kör- per gefunden werden, der Flach-steilen aufweist.If, for better allocation of the bodies, these are preferably counted when passing through the measuring section, the axis or the body which has a flat gradient can be found more quickly after evaluating the received measured values.
Wenn vorzugsweise ein quantitatives Ausmaß der Flach-stelle über die Parameter Geschwindigkeit des Körpers, Dauer der Störung und Gewichtskraft des Körpers auf der Auflage bestimmt wird, dann kann nach der Auswertung ohne direkte mechanische Nachprüfung bzw. visuelle Überprüfung des Bedienpersonals am Körper entschieden werden, ob der Körper ausgetauscht werden muß.If a quantitative extent of the flat spot is preferably determined via the parameters speed of the body, duration of the disturbance and weight of the body on the support, then it can be decided after the evaluation without direct mechanical inspection or visual inspection of the operating personnel on the body whether the body needs to be replaced.
Vorzugsweise finden die vorbenannten Verfahren unter Verwendung von zwei Stromkreisen statt, wobei die Stromkreise gegeben sind durch die Spannungsquelle oder die Stromquelle, die Verbindung zu den jeweiligen Schienen, die Schienen von dieser Verbindung bis zu einem darauf befindenden Rad, die Achse, das zweite Rad 9 der Achse und dem Abschnitt der Schiene zwischen dem letztgenannten Rad und der Verbindung des Kabels zur Spannungs- bzw. Stromquelle. Hierbei bilden die Laufflächen der jeweiligen Räder mit deren jeweiligen Achsen, die benachbart sind, vorzugs- weise einen parallelen Kurzschluß, solange keine Flachstelle in unmittelbarer Nähe der Auflage gelangt .The aforementioned methods preferably take place using two circuits, the circuits being given by the voltage source or the current source, the connection to the respective rails, the rails from this connection to a wheel located thereon, the axle, the second wheel 9 of the axis and the section of the rail between the latter wheel and the connection of the cable to the voltage or current source. Here, the running surfaces of the respective wheels with their respective axes, which are adjacent, preferably form a parallel short circuit, as long as no flat spot comes in the immediate vicinity of the support.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs-beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exem-plarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:The invention is described below without limitation of the general inventive concept on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings, to which reference is expressly made with regard to the disclosure of all details according to the invention not explained in detail in the text. Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur Flachstellenortung,1 shows an embodiment of a device for locating flat spots according to the invention,
Fig. 2 eine vereinfachte Variante einer erfindungsge-mäßen Vorrichtung,2 shows a simplified variant of a device according to the invention,
Fig. 3 eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung undFig. 3 shows a third variant of the device according to the invention and
Fig. 4 eine vierte Variante der erfindungsgemäßen Vorrich- tung .4 shows a fourth variant of the device according to the invention.
In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen be- zeichnet, so daß auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird und lediglich die Ab- weichungen der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsbei- spiele gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden:In the following figures, the same or corresponding parts are designated with the same reference numerals, so that a renewed introduction is dispensed with and only the deviations from the exemplary embodiments illustrated in these figures compared to the first exemplary embodiment are explained:
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Flachstellenortung von leit- fähigen Rädern, die auf Achsen beispielsweise eines Schienenfahrzeugs angeordnet sind.1 shows a device for locating flat spots on conductive wheels which are arranged on axles of, for example, a rail vehicle.
Hierbei sind die Schienen mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnet . 10The rails are identified by the reference number 1. 10
In der Nähe der Schienen sind Induktionsspulen 2 ange-ordnet. Eine Hochfrequenzspannungsquelle 3, die in diesem Ausführungsbeispiel eine hochfrequente Rechteck-Spannung zur Verfügung stellt, ist mit den Schienen 1 elektrisch verbunden. Durch Verwendung eines Rechteck-signals ist es auf einfache Art und Weise möglich die mit der Vorrichtung zur Flachstellenortung ermittelten Spannungen derart auszuwerten, daß das Ausmaß der Flachstellen genauer bestimmt werden kann. Die Meß-strecke um- faßt eine Länge von im wesentlichen der links angeordneten Induktionsspule 2 bis zur ganz rechts angeordneten Induktionsspule 2. Diese Meßstrecke ist vorzugsweise für das Ausführungsbei- spiel der Fig. 1 kleiner als der zweifache Achsabstand von zu erfassenden Fahrzeugen sein und größer oder gleich dem Umfang des größten zu erfassenden Rades.Induction coils 2 are arranged near the rails. A high-frequency voltage source 3, which in this exemplary embodiment provides a high-frequency square-wave voltage, is electrically connected to the rails 1. By using a square-wave signal, it is possible in a simple manner to evaluate the voltages determined with the device for locating flat spots in such a way that the extent of the flat spots can be determined more precisely. The measuring path comprises a length from essentially the induction coil 2 arranged on the left to the induction coil 2 arranged on the far right. For the exemplary embodiment in FIG. 1, this measuring path is preferably smaller and larger than twice the center distance of the vehicles to be recorded or equal to the circumference of the largest wheel to be detected.
Die Induktionsspulen sind auf der einen Seite geerdet und auf der anderen Seite mit einem Gleichrichter 4 verbunden. Die Anschlüsse der Induktionsspulen 2 sind derart gewählt, daß die gleichgerichteten Spannungen Ul und U2 bzw. U3 und U4 für denThe induction coils are grounded on one side and connected to a rectifier 4 on the other side. The connections of the induction coils 2 are selected such that the rectified voltages U1 and U2 or U3 and U4 for the
Fall einer freien Meß-strecke den gleichen Betrag haben, allerdings das entgegengesetzte Vorzeichen. Die gleichgerichteten bzw. von Wechselstrom zu Gleichstrom gewandelten Spannungen Ul und U2 bzw. U3 und U4 werden in einem Addierer 5 zu den Span- nungen Ua bzw. Üb addiert.In the case of a free measuring section have the same amount, but the opposite sign. The rectified voltages U1 and U2 or U3 and U4 converted from alternating current to direct current are added in an adder 5 to the voltages Ua and Ueb.
Für den Fall der freien Meßstrecke ist Ua bzw. Üb im wesentlichen gleich Null. Sofern ein Schienenfahrzeug mit einer Achse, an der zwei Räder angebracht sind, in den Meßbereich einfahren, d.h. sich zwischen der ersten beiden Induktionsspulen 2 befinden, wird ein Kurzschluß über die Spannungsquelle, einen Teil der Schienen, die Räder und die Achse erzeugt. In dieser Stellung wird eine maximale Induktionsspannung in der zweiten Spule induziert, während eine minimale Induktionsspannung in der er- sten Spule induziert wird. D.h., daß U2 sehr viel größer als Ul ist und damit Ua ungefähr U2 beträgt.In the case of a free measuring section, Ua or Ub is essentially zero. If a rail vehicle with an axle on which two wheels are attached, enter the measuring range, i.e. are located between the first two induction coils 2, a short circuit is generated across the voltage source, part of the rails, the wheels and the axle. In this position, a maximum induction voltage is induced in the second coil, while a minimum induction voltage is induced in the first coil. This means that U2 is much larger than Ul and therefore Ua is approximately U2.
Entsprechendes gilt für U3 und U4 , wenn die Achse mit den beiden Rädern in den zweiten Abschnitt des Meßbe-reichs einfährt. 11The same applies to U3 and U4 if the axle moves with the two wheels into the second section of the measuring range. 11
Diese spezielle Anordnung von zwei Induktionsspulen angeordnet an der einen Schiene 1 und zwei Induktions- spulen angeordnet an der anderen Schiene 1 wird gewählt, um einen meßtechnisch rela- tiv symmetrischen Aufbau zu erhalten.This special arrangement of two induction coils arranged on one rail 1 and two induction coils arranged on the other rail 1 is selected in order to obtain a relatively symmetrical structure in terms of measurement technology.
Sofern eine Flachstelle sich an einem Rad befindet, wobei dazu gesagt werden sollte, daß grundsätzlich wenn überhaupt, dann beide Räder eine Achse Flachstellen aufweisen, da so gut wie nie nur ein Rad einer Achse eines Schienenfahrzeuges alleine blockiert, wird die Flachstelle unweigerlich auch in die Nähe des Schienen-abschnitts rollen, der von je zwei Sensoren bzw. zwei Induktionsspulen begrenzt ist. Bei überrollen der Flachstelle über die Schiene, wird der Kontakt zur Schiene kurzfri- stig unterbrochen, so daß die Spannung Ua bzw. Üb nicht mehr den vollen vorherigen Wert aufweisen. Aus der Länge des einen Einbruchs des vorherigen Span-nungspegels , der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges und der Gewichtskraft, die auf die Kontaktstelle zwi-schen Rad und Schiene wirkt, lassen sich dann Rück-schlüsse über die Größe der Flachstelle erzielen.If there is a flat spot on a wheel, it should be said that basically, if at all, then both wheels have one axle flat spots, since almost never only one wheel of one axle of a rail vehicle blocks alone, the flat spot is inevitably also in the Roll near the rail section, which is limited by two sensors or two induction coils. When the flat surface rolls over the rail, the contact with the rail is interrupted for a short time, so that the voltage Ua or Ub no longer has the full previous value. From the length of a drop in the previous voltage level, the speed of the rail vehicle and the weight that acts on the contact point between the wheel and rail, conclusions can then be drawn about the size of the flat point.
Nicht dargestellt ist in Fig. 1 beispielsweise ein Operationsverstärker, der unterhalb des Addierers angeordnet ist, um die Spannungen Ua bzw. Üb zu ver-stärken, damit diese elektronisch weiterverarbeitet werden können. Nach der elektronischen Weiterverarbeitung und entsprechender Detektion der Flachstellen bzw. Größe der Flachstellen können somit die ermittelten Werte an die Orte gesendet werden, wo ein entsprechendes Heraussortieren der mit Flachstellen versehenen Räder oder der entspre- chenden Wagons geschehen kann.1 does not show, for example, an operational amplifier which is arranged below the adder in order to amplify the voltages Ua and Ui so that they can be further processed electronically. After the electronic further processing and corresponding detection of the flat spots or size of the flat spots, the determined values can thus be sent to the places where the wheels with flat spots or the corresponding wagons can be sorted out accordingly.
Die Verstärkung des Addierers ist beispielsweise 1.The adder gain is, for example, 1.
Eine etwas unsymmetrischere aber gleichwohl auch prak-tikable Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Hierbei sind lediglich zwei Induktionsspulen an einer Schiene angeordnet. Sofern der Abstand dieser beiden Spulen größer ist als der halbe Umfang des größten zu erfassenden Rades, können auch sämtliche Flachstellen eines Rades detektiert werden. Es wird allerdings 12 darauf hingewiesen, daß diese Ausführungsform zwar den Vorteil hat, daß weniger Komponenten benötigt werden. Dafür existiert allerdings der Nachteil, daß die Auswertung selbst etwas komplizierter ist, da auch Störungen durch die Aufteilung von zwei Kurzschlüssen und zwar eines Kurzschlusses innerhalb des Abschnittes der Schienen zwischen den Spulen und einen rechts davon angeordneten sich überlagern könnten.A somewhat more asymmetrical but nevertheless practicable embodiment is shown in FIG. 2. Here, only two induction coils are arranged on a rail. If the distance between these two coils is greater than half the circumference of the largest wheel to be detected, all flat areas of a wheel can also be detected. However, it will 12 pointed out that this embodiment has the advantage that fewer components are required. However, there is the disadvantage that the evaluation itself is somewhat more complicated, since malfunctions due to the division of two short circuits and one short circuit within the section of the rails between the coils and one to the right of them could also overlap.
Durch die Ausführungsform der Fig. 3 werden die Nach-teile der in Fig. 2 angegebenen Ausführungsformen im wesentlichen vermieden. Hierbei sind an einer Schiene angeordnet drei Sensoren, die in diesem Ausführungsbei-spiels Induktionsspulen sind. Nach Durchfahren des ersten Abschnittes einer Achse mit zwei daran befind- liehen Rädern wird der Schalter 6 von der rechten Stel- lung auf die linke Stellung beim Durchfahren durch den Bereich der mittleren Induktionsspule 2 umgeschal-tet . auf diese Weise werden die entsprechenden Störungen durch einen zweiten Kurzschluß vermieden und gleichzei-tig eine vierte Induktionsspule gespart .The disadvantages of the embodiments shown in FIG. 2 are essentially avoided by the embodiment of FIG. 3. Here, three sensors are arranged on a rail, which in this exemplary embodiment are induction coils. After driving through the first section of an axle with two wheels located thereon, the switch 6 is switched from the right position to the left position when driving through the area of the central induction coil 2. In this way, the corresponding disturbances are avoided by a second short circuit and, at the same time, a fourth induction coil is saved.
Um die Instandsetzungskosten zu verringern, ist eine flächendeckende Kontrolle des Eisenbahnnetzes vorauszu-setzen. Dazu ist ein Netz von erfindungsgemäßen Vor-richtungen einzurichten. Als Standorte für derartige Vorrichtungen bzw. Anlagen bieten sich Einfahrten in große Rangierbahnhöfe, Einfahrten in Grenz - bahnhöfe und Einfahrten von Hauptlinien an Knotenpunkten an. Der Abstand zum Bahnhof sollte so gewählt werden, daß der Betriebsüberwachung nach der Schadensmeldung genügend Zeit bleibt, um die notwendigen Maßnahmen vorzubereiten.In order to reduce the repair costs, a comprehensive control of the railway network is required. For this purpose, a network of devices according to the invention is to be set up. Locations for such devices and systems are entrances to large marshalling yards, entrances to border stations and entrances to main lines at junctions. The distance to the train station should be chosen so that after the damage has been reported, the operational monitoring department has enough time to prepare the necessary measures.
Fig. 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform. Die4 shows a further embodiment according to the invention. The
Wechselstromquelle 3 leitet einen Strom I zu den Schienen 1.AC power source 3 conducts a current I to the rails 1.
Dieser Strom I teilt sich auf in Ströme Ix und Iy . Diese sind in Fig. 4 abgeglichen durch Anpassungsimpedanzen 12 und 34. An- stelle der Anpassungsimpedanzen könnten vorzugsweise auch Kondensatoren verwandt werden. Auf den Schienen angeordnet sind zwei benachbarte Achsen 20 und 23, an denen Räder 21, 22 bzw. 24 und 25 angebracht sind. Rad 22 befindet sich zwischen den 13This current I is divided into currents Ix and Iy. These are compared in FIG. 4 by matching impedances 12 and 34. Instead of the matching impedances, capacitors could preferably also be used. Arranged on the rails are two adjacent axes 20 and 23, on which wheels 21, 22 and 24 and 25 are attached. Wheel 22 is between the 13
Sensoren 13 und 14 und Rad 24 befindet sich zwischen den Sensoren 17 und 18.Sensors 13 and 14 and wheel 24 are located between sensors 17 and 18.
Die Sensoren 13, 14, 15 und 17, 18 und 19 sind insbesondere Spulen und vorzugsweise unter den Schienen 1 angeordnet . Ferner sind die Sensoren vorzugsweise senkrecht zu den Schienen angeordnet, wie in Fig. 4 dargestellt. Je nach detektiertem Radumfang werden nun Flachstellen bzw. Unwuchten der Räder in einer Meßstrecke zwischen den Sensoren 13 und 19 gemessen, oder, so- fern der Radumfang ausreichend klein ist, zwischen den Sensoren 14 und 18. Hierzu wird zum Umschalten ein Schalter 32 und ein Schalter 33 verwandt. Die über die Sensoren 13, 14, 15 bzw. 17, 18, 19 angefallenen Spannungen bzw. induzierten Spannungen werden als AusgangsSpannungen 28, 29 bzw. 30, 31 zur weiteren Aus- erteelektronik gegeben.The sensors 13, 14, 15 and 17, 18 and 19 are in particular coils and are preferably arranged under the rails 1. Furthermore, the sensors are preferably arranged perpendicular to the rails, as shown in FIG. 4. Depending on the detected wheel circumference, flat spots or imbalances of the wheels are now measured in a measuring section between the sensors 13 and 19, or, if the wheel circumference is sufficiently small, between the sensors 14 and 18. For this purpose, a switch 32 and a are used for switching Switch 33 related. The voltages or induced voltages obtained via the sensors 13, 14, 15 or 17, 18, 19 are given as output voltages 28, 29 or 30, 31 to the further electronic equipment.
Zu beachten ist in Fig. 4, daß die Anschlüsse der Stromquelle 3 senkrecht gegenüberliegend auf den Schienen 1 vorgenommen wurden. Die bevorzugte Geschwindigkeit der Schienenfahrzeuge zur Messung liegt zwischen 60 und 120 km/h. Es ist vorzugsweise auch vorgesehen, Flachstellen bzw. Unwuchten von Rädern auch in einem Geschwindigkeitsbereich zwischen 40 km/h und 250 km/h zu messen.It should be noted in Fig. 4 that the connections of the power source 3 were made vertically opposite on the rails 1. The preferred speed of the rail vehicles for measurement is between 60 and 120 km / h. It is also preferably provided to measure flat spots or imbalance of wheels in a speed range between 40 km / h and 250 km / h.
Vorzugsweise ist es möglich, mit der beschriebenen Vorrichtung Züge aus beiden Richtungen fahrend entsprechend zu überwachen. Ferner vorzugsweise wird mit einer Gewichtsindikation, einer Geschwindigkeitsindikation und mit Schlagdetektoren eine genaue Analyse der Gefährlichkeit der Flachstelle bzw. der Unwucht er- möglicht. It is preferably possible to use the device described to appropriately monitor trains traveling from both directions. Furthermore, an accurate analysis of the danger of the flat spot or the imbalance is preferably made possible with a weight indication, a speed indication and with impact detectors.
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BezugszeichenlisteReference list
1 Schiene; Auflage 2 Spule1 rail; Edition 2 spool
3 Spannungsquelle oder Stromquelle3 voltage source or current source
4 Gleichrichter4 rectifiers
5 Addierer5 adders
6 Schalter 12 Anpassungsimpendanz6 switches 12 matching impedance
13 Sensor13 sensor
14 Sensor14 sensor
15 Sensor 17 Sensor 18 Sensor15 sensor 17 sensor 18 sensor
19 Sensor19 sensor
20 Achse20 axis
21 Rad21 wheel
22 Rad 23 Achse22 wheel 23 axle
24 Rad24 wheel
25 Rad25 wheel
28 AusgangsSpannung28 output voltage
29 AusgangsSpannung 30 Ausgangsspannung29 output voltage 30 output voltage
31 AusgangsSpannung31 output voltage
32 Schalter32 switches
33 Schalter33 switches
34 Anpassungsimpendanz I Strom34 Adaptation impedance I current
I StromI current
I Strom I current

Claims

15Vorrichtung zur Flachstellenortung von wenigstens einem rollfähigen KörperPatentansprüche 15Device for locating flat spots of at least one rollable body
l. Vorrichtung zur Flachstellenortung oder zur Ortung von Unwuchten von wenigstens einem rollfähigen Körper, insbesondere von leitfähigen Rädern eines Schienenfahrzeuges, wobei der wenigstens eine rollfähige Körper auf einer Auflage (1), insbesondere einer Schiene (1) , angeordnet und bewegbar ist und wo- bei wenigstens ein Sensormittel vorgesehen ist, das in einer Meßstrecke auf der Auflage (1) detektiert, ob der Körper Kontakt mit der Auflage (1) aufweist, wobei das Sensormittel wenigstens zwei Sensoren (2) aufweist, und wobei in der Meßstrek- ke auf der Auflage (1) die Auflage (1) in wenigstens einer Richtung nicht unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2) eines Sensormittels in der Meßstrecke längs der Auflage (1) beabstandet angeordnet sind.l. Device for locating flat spots or for locating unbalances of at least one rollable body, in particular conductive wheels of a rail vehicle, the at least one rollable body being arranged and movable on a support (1), in particular a rail (1), and at least at least a sensor means is provided which detects in a measuring section on the support (1) whether the body is in contact with the support (1), the sensor means having at least two sensors (2), and in the measuring section on the support (1) the support (1) is not interrupted in at least one direction, characterized in that the sensors (2) of a sensor means are arranged at a distance in the measuring path along the support (1).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Sensormittel elektrische Signale empfang-bar sind.2. Device according to claim 1, characterized in that electrical signals can be received by the sensor means.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormittel wenigstens eine Induktionsspule (2) als Sensor aufweist.3. Apparatus according to claim 1 and / or 2, characterized in that the sensor means has at least one induction coil (2) as a sensor.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß der rollfähige Körper ein Rad ist, das elektrisch leitend ist.4. The device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the rollable body is a wheel which is electrically conductive.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage, insbe-sondere die wenigstens eine Schiene (1), elektrisch leitend ist. 165. Device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the support, in particular the at least one rail (1), is electrically conductive. 16
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ortung von Flachstellen eine Spannungsquelle (3) vorgesehen ist, die insbesondere eine hochfrequente Spannung zur Verfügung stellt.6. Apparatus according to claim 4 and / or 5, characterized in that a voltage source (3) is provided for locating flat spots, which in particular provides a high-frequency voltage.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage zwei Schienen (1) aufweist und daß je zwei rollfähige Körper an einer Achse angeordnet sind und daß diese auf je einer von zwei Schienen (1) be- wegbar sind.7. The device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the support has two rails (1) and that two rollable bodies are arranged on an axis and that these are each on one of two rails (1) are movable.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß pro Meßstrecke je Schiene ein Sensormittel vorgesehen ist.8. The device according to claim 7, characterized in that one sensor means is provided per measuring section per rail.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß je Sensormittel ein Addierer (5) vorgesehen ist.9. The device according to claim 8, characterized in that an adder (5) is provided per sensor means.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (3) mit beiden Schienen (1) derart elektrisch verbunden ist, daß ein Strom über die Schienen (1) , die rollfä-higen Körper und die Achse fließbar ist.10. The device according to one or more of claims 7 to 9, characterized in that the voltage source (3) with both rails (1) is electrically connected such that a current through the rails (1), the rollable body and the Axis is flowable.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2) eines Sensormittels in einem Abstand von wenigstens der Hälfte eines Radum- fangs eines größten zu erfassenden Rades in der Nähe einer Schiene (1) angeordnet sind.11. The device according to one or more of claims 7 to 10, characterized in that the sensors (2) of a sensor means are arranged at a distance of at least half of a wheel circumference of a largest wheel to be detected in the vicinity of a rail (1) .
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich-net, daß unmittelbar im Anschluß an die Sensoren (2) des einen Sensormittels in der Nähe einer ersten Schiene (1) die Sensoren (2) eines weiteren Sensormittels in der Nähe einer zweiten Schiene (1) angeordnet sind.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that immediately following the sensors (2) of one sensor means in the vicinity of a first rail (1), the sensors (2) of another sensor means in the vicinity of a second rail (1 ) are arranged.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich-net, daß das Sensormittel drei Sensoren (2) in der Nähe nur einer Schiene (1) aufweist. 13. The apparatus according to claim 11, characterized in that the sensor means comprises three sensors (2) in the vicinity of only one rail (1).
14. Flachstellenortungssensormittel für die Ortung von Flachstellen oder von Unwuchten an wenigstens einem rollfähigen Körper, insbesondere wenigstens einem Rad, wobei das Sensormittel wenigstens zwei Induktionsspulen (2) als Sensoren aufweist, da- durch gekennzeichnet, daß ein Addierer (5) vorgesehen ist.14. Flat location sensor means for locating flat spots or imbalances on at least one rollable body, in particular at least one wheel, the sensor means having at least two induction coils (2) as sensors, characterized in that an adder (5) is provided.
15. Flachstellenortungssensormittel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem der wenigstens zwei Spulen (2) ein AC/DC-Wandler und/oder Gleichrichter (4) vorgesehen ist.15. Flat location sensor means according to claim 14, characterized in that an AC / DC converter and / or rectifier (4) is provided for each of the at least two coils (2).
16. Verfahren zur Flachstellenortung von rollfähigen Körpern, insbesondere von leitfähigen Rädern, mit den folgenden Verfahrensschritten :16. Method for locating flat bodies of rolling bodies, in particular conductive wheels, with the following method steps:
- bewegen wenigstens eines rollfähigen Körpers auf wenigstens einer Auflage (1) durch eine Meßstrecke,moving at least one rollable body on at least one support (1) through a measuring section,
- addieren, subtrahieren oder vergleichen von in der Meßstrecke angeordneten ersten und zweiten Sensoren (2) ausgehenden ersten und zweiten Signalen (Ul, U2 ; U3 , U4 ) , wobei- Add, subtract or compare first and second signals (U1, U2, U3, U4) arranged in the measuring section and first and second sensors (2), where
- eine ungefähre Identität der Beträge der ersten und zweiten Signale (Ul, U2 ; U3 , U4 ) bedeutet, daß sich der rollfähige Körper außerhalb der Meßstrecke befindet,an approximate identity of the amounts of the first and second signals (U1, U2; U3, U4) means that the rolling body is outside the measuring section,
- ein wesentlich größerer Betrag des ersten Signals (Ul; U2 ; U3 ) im Vergleich zum zweiten Signal (U2 ; U4 ) im wesentlichen ohne Variation des Verhältnisses der Beträge bedeutet, daß über eine durch den in Meßstrecke zurückgelegten Weg des Körpers auf der Auflage (1) keine Flachstelle existiert, und- A significantly larger amount of the first signal (U1; U2; U3) compared to the second signal (U2; U4) essentially without variation of the ratio of the amounts means that over a distance covered by the measuring path of the body on the support ( 1) there is no flat spot, and
- ein wesentlich größerer Betrag des ersten Signals (Ul; U2 ;- A significantly larger amount of the first signal (Ul; U2;
U3 ) im Vergleich zum zweiten Signal (U2 ; U4 ) mit einer zeitlich begrenzten Variation dieses Verhältnisses einer Flachstelle am rollfähigen Körper zuordnenbar ist.U3) compared to the second signal (U2; U4) with a time-limited variation of this ratio can be assigned to a flat spot on the rolling body.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Meßstrecke größer oder gleich dem Umfang des größten auf Flachstellen zu untersuchenden Körpers ist. 1817. The method according to claim 16, characterized in that the length of the measuring section is greater than or equal to the circumference of the largest body to be examined on flat spots. 18th
18. Verfahren nach Anspruch 16 und/oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signale (Ul, U2 , U3 , U4 ) elektrische Spannungen sind.18. The method according to claim 16 and / or 17, characterized in that the first and second signals (U1, U2, U3, U4) are electrical voltages.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen hochfrequent sind.19. The method according to claim 18, characterized in that the voltages are high-frequency.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen zur Addition, Subtraktion oder zum Vergleich gleichgerichtet werden.20. The method according to claim 19, characterized in that the voltages for addition, subtraction or for comparison are rectified.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bewegen des Körpers durch die Meßstrecke ein Stromkreis über den Körper und die Auflage (1) wenigstens kurzfristig derart geschlossen wird, daß der fließende Strom an nur einem der wenigstens zwei Sensoren (2) eines Sensormittels vorbeifließt .21. The method according to one or more of claims 17 to 20, characterized in that when moving the body through the measuring section, a circuit over the body and the support (1) is closed at least briefly such that the flowing current at only one of the at least two sensors (2) of sensor means flow past.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren Zuord-nung der Körper diese beim Passieren der Meßstrecke gezählt werden.22. The method according to one or more of claims 16 to 21, characterized in that for a better allocation of the body these are counted when passing the measuring section.
23. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüche 16 bis 22, da- durch gekennzeichnet, daß ein quantitatives Ausmaß der Flachstelle bzw. der Flachstellen über die Parameter Geschwindigkeit des Körpers, Dauer der Störung und Gewichtskraft des Körpers auf der Auflage (1) bestimmt wird. 23. The method according to one or more claims 16 to 22, characterized in that a quantitative extent of the flat spot or the flat spots is determined via the parameters speed of the body, duration of the disturbance and weight of the body on the support (1).
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