WO2022188970A1 - Schmiersystem und verfahren zum betrieb - Google Patents

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WO2022188970A1
WO2022188970A1 PCT/EP2021/056096 EP2021056096W WO2022188970A1 WO 2022188970 A1 WO2022188970 A1 WO 2022188970A1 EP 2021056096 W EP2021056096 W EP 2021056096W WO 2022188970 A1 WO2022188970 A1 WO 2022188970A1
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WO
WIPO (PCT)
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lubricating
wheel
evaluation unit
sensor
measuring
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/056096
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Pfeffer
Original Assignee
Schunk Transit Systems Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schunk Transit Systems Gmbh filed Critical Schunk Transit Systems Gmbh
Priority to PCT/EP2021/056096 priority Critical patent/WO2022188970A1/de
Priority to EP21740555.4A priority patent/EP4304915A1/de
Priority to PCT/EP2021/069348 priority patent/WO2022189009A1/de
Priority to TW111107550A priority patent/TW202239648A/zh
Publication of WO2022188970A1 publication Critical patent/WO2022188970A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K3/00—Wetting or lubricating rails or wheel flanges
    • B61K3/02—Apparatus therefor combined with vehicles
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a lubrication system and a method for operating a rail vehicle, the rail vehicle having a lubrication system with which a lubricant is applied to a wheel flange of a wheel of the rail vehicle, the lubrication system comprising a pressure device and a lubrication pin, the The lubricating pin is moved relative to the wheel flange by means of the pressure device and is pressed against the wheel flange with a pressure force in order to apply the lubricant.
  • Lubrication systems are used to reduce wear and tear on wheel flanges and travel rails and to reduce noise that can occur when the wheel-rail contact is dry and the wheel flange rubs against the rail. Among other things, this is intended to avoid squeaking in tight curve radii.
  • the lubrication system can be attached to a front wheelset of the rail vehicle the lubricant is applied to the wheel flange in a small amount so that the lubricant does not reach a running surface of the wheel in question, as this would reduce friction on the running surface.
  • Various lubricating systems are also known, for example lubricating systems with which a liquid or pasty lubricant is sprayed or applied onto the wheel flange. These lubrication systems can also be stationary, positioned at a specific point on a route and apply lubricant while the rail vehicle is driving past. Lubrication systems with solid lubricants are also known, in which case a lubricating pin, for example made of graphite, is pressed against the wheel flange by means of a pressure device, so that a graphitic film forms on the wheel flange, which reduces wear and squeaking noises.
  • a lubricating pin for example made of graphite
  • the pressing device has a quiver with a spring, the lubricating pin then being held in the quiver and being pressed against the wheel flange with a pressing force by means of the spring.
  • Several lubricating sticks can also be arranged one behind the other in a quiver.
  • Such a lubrication system is known, for example, from WO 2019/068561 A1. If the lubricating pins of the lubricating system are always in contact with a wheel of the rail vehicle or the rotating wheel flange of the wheel, they wear out due to abrasive abrasion of the material or graphite. It is therefore necessary to service the lubrication systems regularly in order to be able to ensure that lubricant is applied to the wheel flange.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a method for operating a rail vehicle and a lubrication system and a monitoring system with a lubrication system that enables improved operation.
  • the rail vehicle is designed with at least one lubricating system, with which a lubricant is applied to a wheel flange of a wheel of the rail vehicle, the lubricating system comprising a pressure device and a lubricating pin, the lubricating pin being The pressing device is moved relative to the wheel flange and is pressed against the wheel flange with a pressing force to apply the lubricant, the lubricating system comprising a measuring unit with a measuring device, with at least one sensor of a sensor device of the measuring device being arranged on the lubricating system and/or adjacent to the lubricating system, a measured value of the lubricating system being recorded by means of the sensor device, the measured value being processed by means of a processing device of the measuring device and an operating state of the lubricating system, the wheel and/or a rail being described the characteristic value is determined.
  • the solid lubrication system is arranged on a frame of a wheel set with at least one axle with two wheels.
  • the wheel set can be a running wheel set, a driving wheel set or a loose wheel set with one or more axles.
  • the axle or the axles of the wheel set each have two wheels, which rest on a running rail of the rail vehicle or a rail and can roll on it.
  • the lubricating system is arranged on the wheelset and has the pressure device with the lubricating pin.
  • the pressure device is used to hold and position the lubricating pin and is like that arranged so that the lubricating pin is pressed by the pressure device with the pressure force against the wheel flange of the wheel.
  • the lubricating pin consists of a solid lubricant such as graphite. Furthermore, each wheel of an axle can have such a lubrication system.
  • the lubrication system comprises a measuring unit with a measuring device, which in turn has a sensor device with at least one sensor.
  • the sensor is arranged on the lubricating system and/or adjacent to the lubricating system or as close as possible to the pressure device or the lubricating pin.
  • a measured value of the pressure device or the lubricating pin is recorded by means of the sensor device or the sensor. This measured value is a physical measured variable that has a direct operative relationship with the contact device and can be changed during operation of the grounding contact.
  • the measured value or the measured variable measured with the sensor is then processed by the processing device and a characteristic value is determined which is suitable for describing an operating state of the lubrication system, the wheel and/or the rail.
  • the characteristic value can be a parameterized value, a characteristic, a key figure or a data set.
  • the characteristic value can also be contained within a data set.
  • the processing device is therefore formed by at least one digital electronic circuit that can process analog and/or digital signals from the sensor.
  • the processing device can, for example, also be a programmable logic controller (PLC), an integrated circuit (IC) or a computer.
  • PLC programmable logic controller
  • IC integrated circuit
  • the processing device determines the parameter that is suitable for describing the operating state of the lubrication system makes it possible to determine the operating state of the lubrication system, the wheel and/or the rail or to monitor the lubrication system. Since the operating state of the lubrication system is also very significantly dependent on the condition or operating state of the wheel and/or the rail, the characteristic value can also describe the operating state of the wheel and the rail. For example, the operating state can be a state of wear, so that it is then possible to make a statement about the state of wear based on the characteristic value. Overall, maintenance of the lubrication system, the wheel and the running rail can be carried out in a more targeted manner without having to comply with regular maintenance intervals. Overall, this makes it possible to operate a lubricating system, a wheel set or a rail more cost-effectively, and thus to operate a rail vehicle more economically overall.
  • a movement of the wheel, an acceleration, a frequency, a temperature, a humidity, a force, a length, a distance, a mass and/or a spatial position can be continuously or discontinuously recorded and processed as a measured value.
  • a force sensor can be arranged on the pressure device via which a lateral force of the wheel acting on the lubricating pin can be measured in one direction or the other.
  • a temperature can be
  • the temperature sensor on the lubrication system or directly on the pressure device or the lubricating pin can be measured so that, for example, possible heating of the wheel can be determined.
  • a force can be determined using a strain gauge, a force sensor, a pressure sensor or the like.
  • a pressure force of the lubricating pin can then also be measured.
  • a length of the grease stick can be measured by a sensor that is designed, for example, as a simple switch or in the form of a potentiometer, so that a remaining amount of lubricant can be determined.
  • a location of the lubrication system can easily be determined by a satellite navigation system, such as GPS. The measured value or the measured values can be determined or processed continuously or continuously.
  • the respective sensor can be arranged in or on the wear element or lubricating pin and/or on the pressure device or other components of the rail vehicle at a position suitable for the respective measurement task.
  • At least one acceleration sensor is used as a sensor, which can then be arranged on the pressing device, preferably on the lubricating pin.
  • the acceleration sensor or vibration sensor can be used to measure a natural frequency and/or resonance frequency of the lubricating pin or of the entire pressing device. For example, a movement of the lubricating pin on the wheel can be detected by means of the acceleration sensor, it then being possible to draw conclusions about the shape of the travel rail and/or the wheel from the movement. For example, evenness in the course of the rail can easily be determined. Special measurement runs or on-site inspections of the running rail to determine such defects are then no longer necessary. Next causes a change of
  • Lubricating pin as a result of wear or abrasion on the wheel a change in the natural frequency and / or resonant frequency of the lubricating pin. This can make a difference between a new grease pin and a worn one. Since the lubricating pin is regularly in contact with the wheel while the rail vehicle is in motion, the processing device can generate a change from a change in the natural frequency and/or resonant frequency of the lubricating pin of the lubricating pin. For example, natural frequencies and/or resonant frequencies of new and worn lubricating pins could be stored in the processing device, with the processing device being able to carry out a comparison and determine a state of wear or consumption of the lubricating pin without further calculations. This wear can then be output in the form of a characteristic value. In addition, damage to the lubricating pin can be easily detected.
  • the lubricating system can be arranged on a frame of a wheel set of the rail vehicle, in which case the acceleration sensor can be decoupled from vibrations of the frame by means of a damping device of the lubricating system.
  • the damping device can be designed in such a way that vibrations from the point at which the lubricating system is attached to the frame are not or only insignificantly transmitted to the lubricating system.
  • the damping device can be formed by a vibration damper made of an elastomer. This can prevent signals from the acceleration sensor from being superimposed by other vibrations in the rail vehicle. A signal quality of the acceleration sensor can be significantly improved.
  • the processing device can record and store the measured values from sensors and/or the characteristic values at regular time intervals, when there is a change, or continuously. Accordingly, it can be provided that the measured values and/or the characteristic values are only recorded and stored when the values change, in order to keep the volume of data small. Alternatively, it is possible to provide continuous, ie continuous, recording and storage. By storing the measured values and/or characteristic values, it is possible to process them even after they have been recorded. For example, measured values can then be recorded while the rail vehicle is traveling, with only during maintenance of the rail vehicle in a depot, the determination of the characteristic value(s) can be carried out. For example, a condition of a rail along a route of the rail vehicle can be determined after a journey.
  • the measuring device can transmit the measured values and/or characteristic values to an evaluation unit, in which case the measured values and/or characteristic values can be stored in a database of the evaluation unit and/or can be further processed by means of an evaluation device of the evaluation unit.
  • the evaluation unit can consequently include the database and the evaluation device.
  • the evaluation unit can therefore be used to collect and further process the measured values and/or characteristic values and can be in the form of a computer.
  • the evaluation device can be used to display or output a result of an evaluation by an operator.
  • the evaluation unit can have a range of functions that goes beyond the range of functions of the processing device. In principle, however, it is also possible to integrate the processing device in the evaluation unit and vice versa.
  • the measured values and/or characteristic values of the measuring device can be transmitted to the evaluation unit via a data connection, with the evaluation unit being arranged at a spatial distance from the measuring unit or being integrated in the measuring unit. If the control device or the evaluation unit is integrated in the measuring unit, the data connection can simply be in the form of a line connection. Then it is also possible to install parts of the measuring device, such as the processing device and the control device as well as the evaluation unit, at another location on the rail vehicle, for example on a driver's stand. When the measured values and/or characteristic values are transmitted, data can be exchanged, for example on the basis of a transmission protocol.
  • the data connection can be continuous, in be established at regular intervals or based on events. Overall, it is thus possible to collect and evaluate data collected by the measuring device. A variety of options for evaluation then open up an analysis of certain states and events, with which operation of the lubrication system, the wheelset and the rail or the rail vehicle can be optimized.
  • the data connection can be established via an external data network.
  • the data connection can be via a mobile network,
  • the evaluation unit is arranged at a spatial distance from the measuring unit, it can also be arranged stationary outside of the rail vehicle, far away from the rail vehicle, for example in a building. In particular, this makes it possible to monitor a function of the lubrication system and the wheel set on the rail vehicle without this task having to be carried out by a person on the rail vehicle itself.
  • a data connection to the evaluation unit and/or the measuring unit can be established by means of a user unit, it being possible for the measured values and/or characteristic values to be transmitted to the user unit and output.
  • the user unit can be a computer that is independent of the evaluation unit and/or the measuring unit.
  • This computer can be a stationary computer, a mobile radio device or the like, with which a further data connection for data exchange with the evaluation unit and/or the measuring unit can be established.
  • the data can be exchanged, for example, via an external data network such as the Internet. In this way, data processed with the evaluation unit or measured values and/or characteristic values further processed with the evaluation device could be made available to a further group of users.
  • the evaluation unit can be formed, for example, by a server with software that is in the data bank of the evaluation unit contained information of the user unit transmitted.
  • This transmission can consist of the provision of an Internet page with selected information, for example a current state of wear of the lubricating pin or the wheel.
  • the processing device or the evaluation unit can evaluate a time profile of the measured values and/or characteristic values and determine a state of wear of the lubricating pin, the wheel and/or the running rail, taking into account a time-dependent component relevant to the wear and/or a measured variable-dependent component. In this way, not only can a statement be made about a current state of wear, but it can also be determined approximately at what point in time, for example, a lubrication pin or a wheel is likely to be worn out. This makes it possible to precisely define and timely optimize a maintenance interval for the lubrication system or other components of the wheelset.
  • the chronological progression can also be used to determine the point in time at which certain events occurred. If events occur repeatedly, a system can be derived from this. For example, a poorer condition of a rail or increased wear can be determined when driving on a specific section of road.
  • Vibration of the lubricating pin can be detected by means of the sensor device, with the processing device being able to determine a natural frequency and/or a resonant frequency of the lubricating pin and/or the wheel, with the processing device or the evaluation unit indicating a state of wear of the lubricating pin, the wheel and/or the rail can determine.
  • a shape, in particular a length, of the lubricating pin can be changed, it being possible for the change in shape to change the natural frequency and/or the resonant frequency of the lubricating pin.
  • the processing device can from the natural frequency and / or Resonant frequency, a degree of wear of the lubricating pin and/or the wheel can be determined.
  • the processing device or the evaluation unit can carry out a pattern analysis of the measured values and/or characteristic values stored over a period of time and derive a key figure from the pattern analysis. It can also be provided to carry out the pattern analysis using artificial intelligence.
  • the processing device or the evaluation unit can relate the measured values of different sensors and/or characteristic values to one another and derive functional dependencies of the measured values and/or characteristic values. In this way, functional dependencies between the sensors can then be examined. For example, vibrations or oscillations can be related to a temperature and possibly determined that a wheel tire is damaged.
  • a number of other operating states and events as a result of functional dependencies can also be recognized and interpreted, for example the loading status of the rail vehicle or the respective wagon, inclines and curves of the rail, wear on the lubricating pin as a result of mechanical friction on the wheel, sections of a rail with particularly uneven running characteristics of the wheel and thus with particularly high or particularly low wear, a wear rate depending on driving behavior, such as acceleration or standstill of the rail vehicle, damage to components of the wheelset, the axle, the wheels, bearings and the lubrication system state of wear components of the wheelset, such as bearings, joints, structural elements, a loss of components of the lubrication system, for example as a result of impact with an obstacle, as well as a position, speed, acceleration and direction of travel of the rail vehicle. It is possible to respond to these states and events, which were previously mentioned by way of example, by means of maintenance measures, an adjustment to the driving behavior of the rail vehicle, or other suitable measures.
  • a position sensor of the sensor device can be used to determine a location of the lubrication system, with the location being able to be assigned to the characteristic values, with the evaluation unit being able to determine a state of wear on the rail.
  • the position sensor can, for example, determine a position of the lubrication system and thus of the vehicle via satellite navigation. Among other things, it can be determined at which point on a route a certain measured value of another sensor of the sensor device was recorded. In this way, the relevant location can be assigned to an event or measured value.
  • the evaluation unit to determine the state of wear of the running rail, for example by evaluating vibrations of the lubrication system or the lubricating pin along the running rail transmitted by the wheels.
  • the pressure device can have a different vibration behavior when the rail is badly worn. Steps, bumps and curves on the rail can also be determined and assigned to a position on the route. This can be used to influence the speed of the rail vehicle in the travel sections of the route that are localized in this way.
  • the evaluation unit can process characteristic values from measuring units of several lubrication systems. In this way, the evaluation unit can identify several characteristic values on a single rail vehicle or wheel set process arranged lubrication systems. By comparing the characteristic values of the lubrication systems, the accuracy of a measurement or a monitoring can be further increased. In addition, characteristic values of lubrication systems that are arranged on different rail vehicles can be processed with the evaluation unit. In this way, too, the accuracy of measurements and monitoring of the rail vehicles or the respective rails can be significantly improved. Among other things, an up-to-date and constantly changing state of a route network and the rail vehicles running on it can be obtained in this way. A resulting optimization of an operating state can significantly reduce operating costs. Also, a regular and frequent inspection of the infrastructure and the rail vehicles is no longer required in its entirety and vehicle safety during operation is significantly increased. There is also no need to carry out special measurement runs.
  • the lubricating system according to the invention for applying a lubricant to a wheel flange of a wheel of a rail vehicle comprises a pressure device and a lubricating pin, the lubricating pin being movable relative to the wheel flange by means of the pressure device and being pressed against the wheel flange with a pressure force to apply the lubricant,
  • the lubrication system comprises a measuring unit with a measuring device, wherein at least one sensor of a sensor device of the measuring device is arranged on the lubrication system and/or adjacent to the lubrication system, wherein a measured value of the lubrication system can be recorded by means of the sensor device, wherein the measured value can be processed by means of a processing device of the measuring device and a parameter describing an operating state of the lubrication system, the wheel and/or a travel rail can be determined.
  • the monitoring system according to the invention comprises at least one rail vehicle with at least one lubrication system according to the invention.
  • the monitoring system can include a plurality of measuring units and an evaluation unit for processing measured values and/or characteristic values of the measuring units of a number of lubrication systems. As already described above, this makes it possible to monitor a number of lubrication systems of a rail vehicle or a number of rail vehicles with lubrication systems using a single evaluation unit.
  • the monitoring system for a wheelset can have a measuring unit with a plurality of sensor devices, one on each wheel, and a single evaluation unit and a single transmission device.
  • the monitoring system can consequently include a plurality of rail vehicles, each with at least one lubrication system. It can also be provided that the rail vehicles each have a plurality of lubrication systems.
  • Fig. 1 an embodiment of a lubrication system on a
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of a
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a monitoring system.
  • FIG. 1 shows a perspective representation of a lubrication system 10 on a wheel 11 of an axle 12 of a wheel set 13.
  • the wheel 11 is designed with a wheel flange 14 and a tread 15 and can roll on a rail 16.
  • the wheelset 13 is formed with a frame 17, which is only partially shown here.
  • the axle 12 is rotatably mounted together with the wheel 11 on the frame 17 .
  • the lubricating system 10 is also firmly fixed to the frame 17 .
  • the lubricating system 10 has a pressure device 18 and a lubricating pin 19 .
  • the lubricating pin 19 is made of graphite and is held in a holder 20 of the pressure device 18 so that it can move longitudinally.
  • the lubricating pin 19 is pressed against the wheel flange 14 by means of a spring (not shown here) and causes the wheel flange 14 to be lubricated by abrasive abrasion of the graphite.
  • the holder 20 is positioned on a movable holder 21 with an arm 22 in such a way that the lubricating pin 19 rests against the wheel flange 14 in the desired manner.
  • the pressing device 18 further includes a damping device 23 with a damping element 24 to which a holding element 25 of the holder 21 is attached. Furthermore, a measuring device 26 of the lubrication system 10 is arranged adjacent to the holding element 25 on the frame 17 .
  • the measuring device 26 in turn comprises a processing device not shown here, a transmission device and a sensor device with a sensor 27.
  • the sensor 27 is arranged on the holder 20 in such a way that vibrations of the lubricating pin 19 can be detected.
  • the signals obtained with the sensor 27 are processed with the processing device of the measuring device 26 further processed and sent via the transmission device to an external network, not shown here.
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of a measuring unit 34.
  • the measuring unit 34 is formed from a measuring device 35 and also includes an evaluation unit 36.
  • the measuring device 35 in turn includes a sensor device 37 with a plurality of sensors 38 and a processing device 39.
  • a supply device 40 is provided, by means of which the measuring device 35 is supplied with electrical energy.
  • the supply device 40 can be an energy storage device, a generator or an external energy supply, for example via a rail vehicle.
  • the evaluation unit 36 has a database 41 and an evaluation device 42 and receives data or measured values and/or characteristic values from the processing device 39.
  • the processing device 39 receives measured values from the sensor 38 of the sensor device 37 and processes them.
  • the measured values relate to operating parameters or physical measured variables of a pressure device of a grounding contact, not shown here, in the manner of the lubricating system shown in FIG. 1 by way of example.
  • the processing device 39 processes the measured values in such a way that a characteristic value describing an operating state of the appertaining lubrication system, a wheel and/or a rail is determined.
  • the characteristic values determined in each case are transmitted continuously or successively from the processing device 39 to the evaluation unit 36 and stored there in the database 41 or further processed or prepared with the evaluation device 42 .
  • FIG. 3 shows a monitoring system 47 with a measuring unit 48.
  • the monitoring system 47 can have a plurality of measuring units 48.
  • the measuring unit 48 has a measuring device 49 which includes a transmission device 50 .
  • the transmission device 50 receives from the Processing device 39 data or measured values and/or characteristic values.
  • An evaluation unit 54 with a database 55 and an evaluation device 56 is connected to the external data network 51 via a further data connection 53 and exchanges data or measured values and/or characteristic values with the transmission device 50 via the external data network 51 .
  • a user unit 58 is provided, which is connected to the external data network 51 by a further data connection 59 .
  • the user unit 59 can thus exchange data with the evaluation unit 54, ie data from the measuring units 48 processed by the evaluation unit 54 can be output or displayed via the user unit 58 and made available for further use.
  • the user unit 58 can also be connected directly to the evaluation unit 54 via a direct data connection 60 .

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs mit einem Schmiersystem (10), ein Schmiersystem und ein Überwachungssystem, wobei das Schienenfahrzeug das Schmiersystem aufweist mit dem ein Schmierstoff auf einen Spurkranz (14) eines Rades (11) des Schienenfahrzeugs aufgebracht wird, wobei das Schmiersystem eine Andruckvorrichtung (18) und einen Schmierstift (19) umfasst, wobei der Schmierstift mittels der Andruckvorrichtung relativ zu dem Spurkranz bewegt und zur Aufbringung des Schmierstoffs mit einer Andruckkraft gegen den Spurkranz gedrückt wird, wobei das Schmiersystem eine Messeinheit mit einer Messvorrichtung (26) umfasst, wobei zumindest ein Sensor (27) einer Sensoreinrichtung der Messvorrichtung an dem Schmiersystem und/oder benachbart dem Schmiersystem angeordnet ist, wobei mittels der Sensoreinrichtung ein Messwert des Schmiersystems erfasst wird, wobei mittels einer Verarbeitungseinrichtung der Messvorrichtung der Messwert verarbeitet und ein einen Betriebszustand des Schmiersystems, des Rades und/oder eine Fahrschiene beschreibender Kennwert bestimmt wird.

Description

Schmiersystem und Verfahren zum Betrieb Die Erfindung betrifft ein Schmiersystem und ein Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs, wobei das Schienenfahrzeug ein Schmiersystem aufweist mit dem ein Schmierstoff auf einen Spurkranz eines Rades des Schienenfahrzeugs aufgebracht wird, wobei das Schmiersystem eine Andruckvorrichtung und einen Schmierstift umfasst, wobei der Schmier- stift mittels der Andruckvorrichtung relativ zu dem Spurkranz bewegt und zur Aufbringung des Schmierstoffs mit einer Andruckkraft gegen den Spurkranz gedrückt wird.
Derartige Schmiersysteme und Verfahren sind aus dem Stand der Tech nik hinreichend bekannt und werden regelmäßig an Rädern von Schie- nenfahrzeugen, insbesondere elektrisch oder mit einem Brennstoff angetriebenen Schienenfahrzeugen, verwendet. Schmiersysteme dienen zur Reduzierung eines Verschleißes von Spurkränzen und Fahrschienen sowie einer Reduzierung von Geräuschen, die bei einem trockenen Rad- Schiene-Kontakt durch eine Reibung des Spurkranzes an der Schiene auftreten können. Unter anderem soll dadurch ein Quietschen bei engen Kurvenradien vermieden werden. Das Schmiersystem kann dabei an einem vorderen Radsatz des Schienenfahrzeugs angebracht sein, wobei der Schmierstoff in kleiner Menge auf den Spurkranz aufgebracht wird, so dass der Schmierstoff eine Lauffläche des betreffenden Rades nicht erreicht, da dadurch eine Reibung an der Lauffläche herabgesetzt wäre. Weiter sind verschiedene Schmiersysteme bekannt, beispielsweise Schmiersysteme mit denen ein flüssiger oder pastöser Schmierstoff auf den Spurkranz gesprüht oder aufgetragen wird. Diese Schmiersysteme können auch ortsfest, an einer bestimmten Stelle einer Fahrstrecke positioniert sein und während eines Vorbeifahrens des Schienenfahr zeugs Schmierstoff applizieren. Auch sind Schmiersysteme mit Fest- Schmierstoffen bekannt, wobei hier ein Schmierstift, beispielsweise aus Graphit, mittels einer Andruckvorrichtung gegen den Spurkranz gedrückt wird, so dass sich ein graphitischer Film auf dem Spurkranz bildet, der einen Verschleiß und Quietschgeräusche reduziert. Die Andruckvorrich tung weist dabei einen Köcher mit einer Feder auf, wobei der Schmier- stift dann in dem Köcher gehaltert und mittels der Feder mit einer Andruckkraft gegen den Spurkranz gedrückt wird. Es können auch mehrere Schmierstifte hintereinander in einem Köcher angeordnet wer den. Ein derartiges Schmiersystem ist beispielsweise aus der WO 2019/068561 Al bekannt. Wenn die Schmierstifte des Schmiersystems stets mit einem Rad des Schienenfahrzeugs bzw. des sich drehenden Spurkranzes des Rads kontaktiert sind, verschleißen diese durch einen abrasiven Abrieb des Materials bzw. Graphits. Es ist daher erforderlich die Schmiersysteme regelmäßig zu warten, um einen Auftrag von Schmierstoff auf den Spurkranz sicherstellen zu können. Diese Wartung erfolgt stets in einem Depot für Schienenfahrzeuge im Rahmen eines Wartungsintervalls, wobei eine in Augenscheinnahme der Schmiersysteme vorgenommen werden muss. So werden dann auch gegebenenfalls Schmierstifte erneu ert bzw. nachgefüllt. Hieraus ergibt sich insgesamt ein erhöhter Aufwand für eine Wartung der j eweiligen Schmiersysteme und einen Austausch der Schmierstifte. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Be trieb eines Schienenfahrzeugs sowie ein Schmiersystem und ein Überwa chungssystem mit einem Schmiersystem vorzuschlagen, das einen ver besserten Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1, ein Schmiersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und ein Überwachungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahr zeugs ist das Schienenfahrzeug mit zumindest einem Schmiersystem, mit dem ein Schmierstoff auf einen Spurkranz eines Rades des Schienenfahr zeugs aufgebracht wird, ausgebildet, wobei das Schmiersystem eine Andruckvorrichtung und einen Schmierstift umfasst, wobei der Schmier stift mittels der Andruckvorrichtung relativ zu dem Spurkranz bewegt und zur Aufbringung des Schmierstoffs mit einer Andruckkraft gegen den Spurkranz gedrückt wird, wobei das Schmiersystem eine Messeinheit mit einer Messvorrichtung umfasst, wobei zumindest ein Sensor einer Sensoreinrichtung der Messvorrichtung an dem Schmiersystem und/oder benachbart dem Schmiersystem angeordnet ist, wobei mittels der Sensor einrichtung ein Messwert des Schmiersystems erfasst wird, wobei mittels einer Verarbeitungseinrichtung der Messvorrichtung der Messwert verarbeitet und ein einen Betriebszustand des Schmiersystems, des Rades und/oder einer Fahrschiene beschreibender Kennwert bestimmt wird.
Das Feststoff-Schmiersystem ist an einem Gestell eines Radsatzes mit zumindest einer Achse mit zwei Rädern angeordnet. Der Radsatz kann ein Laufradsatz, ein Treibradsatz oder ein Losradsatz mit einer oder mehreren Achsen sein. Die Achse bzw. die Achsen des Radsatzes weisen dabei jeweils zwei Räder auf, die auf einer Fahrschiene des Schienen fahrzeugs bzw. jeweils einer Schiene aufliegen und darauf abwälzen können. Das Schmiersystem ist an dem Radsatz angeordnet und weist die Andruckvorrichtung mit dem Schmierstift auf. Die Andruckvorrichtung dient zur Halterung und Positionierung des Schmierstifts und ist so angeordnet, dass der Schmierstift von der Andruckvorrichtung mit der Andruckkraft gegen den Spurkranz des Rades gedrückt wird. Bei einer Bewegung des Rades gelangt durch abrasiven Abtrag Material des Schmierstifts an den Spurkranz und bildet dort zumindest abschnittswei se einen Schmierfilm aus. Der Schmierstift besteht aus einem Fest schmierstoff, wie beispielsweise Graphit. Weiter kann jedes Rad einer Achse ein derartiges Schmiersystem aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nun vorgesehen, dass das Schmiersystem eine Messeinheit mit einer Messvorrichtung umfasst, die ihrerseits eine Sensoreinrichtung mit zumindest einem Sensor aufweist. Der Sensor ist an dem Schmiersystem und/oder benachbart dem Schmier system angeordnet bzw. möglichst in der Nähe der Andruckvorrichtung oder des Schmierstifts, angebracht. Mittels der Sensoreinrichtung bzw. des Sensors wird ein Messwert der Andruckvorrichtung bzw. des Schmierstifts erfasst. Bei diesem Messwert handelt es sich um eine physikalische Messgröße die mit der Kontaktvorrichtung in einer direk ten Wirkbeziehung steht und während eines Betriebs des Erdungskontak tes veränderlich ist. Mittels der Verarbeitungseinrichtung wird nun der mit dem Sensor gemessene Messwert bzw. die Messgröße verarbeitet und ein Kennwert bestimmt, der geeignet ist, einen Betriebszustand des Schmiersystem, des Rades und/oder der Fahrschiene zu beschreiben. Der Kennwert kann ein parametrierter Wert, eine Kenngröße, eine Kennzahl oder ein Datensatz sein. Der Kennwert kann auch innerhalb eines Daten satzes enthalten sein. Insbesondere ist vorgesehen die Messwerte mittels der Verarbeitungseinrichtung digitaltechnisch zu verarbeiten, um so einen digital weiterverarbeitbaren Kennwert zu erhalten. Die Verarbei tungseinrichtung ist daher durch zumindest eine digitale elektronische Schaltung ausgebildet, die analoge und/oder digitale Signale des Sensors verarbeiten kann. Die Verarbeitungseinrichtung kann beispielsweise auch eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), ein integrierter Schalt kreis (IC) oder ein Computer sein. Dadurch dass die Verarbeitungseinrichtung den Kennwert bestimmt, der geeignet ist den Betriebszustand des Schmiersystems zu beschreiben, wird es möglich, den Betriebszustand des Schmiersystems, des Rades und/oder der Fahrschiene zu bestimmen bzw. das Schmiersystem zu überwachen. Da der Betriebszustand des Schmiersystems ganz wesentlich auch von einer Beschaffenheit bzw. einem Betriebszustand des Rades und/oder der Fahrschiene abhängig ist, kann der Kennwert auch den Betriebszustand des Rades und der Fahrschiene beschreiben. Beispiels weise kann der Betriebszustand ein Verschleißzustand sein, so dass es dann möglich wird anhand des Kennwerts eine Aussage über den Ver schleißzustand zu treffen. Insgesamt kann so gezielter eine Wartung des Schmiersystems, des Rades und der Fahrschiene durchgeführt werden, ohne dass turnusmäßige Wartungsintervalle eingehalten werden müssten. Insgesamt wird es so möglich ein Schmiersystem, einen Radsatz bzw. eine Fahrschiene kostengünstiger, und damit ein Schienenfahrzeug insgesamt wirtschaftlicher zu betreiben.
So kann als ein Messwert eine Bewegung des Rades, eine Beschleuni gung, eine Frequenz, eine Temperatur, eine Luftfeuchte, eine Kraft, eine Länge, eine Distanz, eine Masse und/oder eine Ortsposition kontinuier- lieh oder diskontinuierlich erfasst und verarbeitet werden. Mit der
Bewegung des Rades kann bereits eine minimale Bewegung des Schie nenfahrzeugs gemessen werden. Dazu kann beispielsweise ein Kraftsen sor an der Andruckvorrichtung angeordnet sein über den eine auf den Schmierstift wirkende Querkraft des Rades in die eine oder andere Richtung gemessen werden kann. Eine Temperatur kann mit einem
Temperatursensor an dem Schmiersystem bzw. direkt an der Andruckvor richtung oder dem Schmierstift gemessen werden, so dass beispielsweise eine mögliche Erwärmung des Rades festgestellt werden kann. Eine Kraft kann mittels eines Dehnungsmessstreifens, eines Kraftsensors, eines Drucksensors oder dergleichen ermittelt werden. Beispielsweise kann dann auch eine Andruckkraft des Schmierstiftes gemessen werden. Eine Länge des Schmierstiftes kann durch einen Sensor gemessen werden, der beispielsweise als ein einfacher Schalter oder in Art eines Potentiome ters ausgebildet ist, so dass eine verbleibende Menge an Schmierstoff be stimmt werden kann. Eine Ortsposition des Schmiersystems kann durch ein Satellitennavigationssystem, beispielsweise GPS, leicht ermittelt werden. Der Messwert bzw. die Messwerte können kontinuierlich bzw. fortlaufend ermittelt oder verarbeitet werden. Auch ist es möglich den bzw. die Messwerte diskontinuierlich zu erfassen und zu verarbeiten, beispielsweise zu festgelegten Zeitpunkten oder bei bestimmten Anläs sen. Der jeweilige Sensor kann im oder am Verschleißelement bzw. Schmierstift und/oder an der Andruckvorrichtung oder anderen Bauteilen des Schienenfahrzeugs an einer für die jeweilige Messaufgabe geeigneten Position angeordnet sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als ein Sensor zumindest ein Be schleunigungssensor verwendet wird, der dann an der Andruckvorrich- tung, bevorzugt an dem Schmierstift, angeordnet sein kann. Der Be schleunigungssensor bzw. Schwingungssensor kann zur Messung einer Eigenfrequenz und/oder Resonanzfrequenz des Schmierstifts oder der gesamten Andruckvorrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann mittels des Beschleunigungssensors eine Bewegung des Schmierstifts an dem Rad detektiert werden, wobei dann aus der Bewegung Rückschlüsse auf eine Gestalt der Fahrschiene und/oder des Rades gezogen werden können. So kann beispielsweise eine Einebenheit im Verlauf der Fahr schiene leicht ermittelt werden. Spezielle Messfahrten oder Vorort-In spektionen der Fahrschiene zur Ermittlung derartiger Fehlstellen sind dann nicht mehr erforderlich. Weiter bewirkt eine Änderung des
Schmierstifts in Folge von Verschleiß bzw. Abrieb an dem Rad eine Veränderung der Eigenfrequenz und/oder Resonanzfrequenz des Schmier stifts. Hieraus kann sich ein Unterschied zwischen einem neuen und einem verschlissenen Schmierstift ergeben. Da der Schmierstift während der Fahrt des Schienenfahrzeugs regelmäßig mit dem Rad kontaktiert ist kann die Verarbeitungseinrichtung aus einer Veränderung der Eigenfre quenz und/oder Resonanzfrequenz des Schmierstifts eine Veränderung des Schmierstifts ableiten. Beispielsweise könnten in der Verarbeitungs vorrichtung Eigenfrequenzen und/oder Resonanzfrequenzen von neuen und verschlissenen Schmierstiften gespeichert sein, wobei die Verarbei tungsvorrichtung einen Vergleich durchführen und ohne weitere Berech- nungen einen Verschleißzustand bzw. einen Verbrauch des Schmierstifts ermitteln kann. Dieser Verschleiß kann dann in Form des Kennwerts ausgegeben werden. Darüber hinaus kann eine Beschädigung des Schmierstifts einfach ermittelt werden.
Das Schmiersystem kann an einem Gestell eines Radsatzes des Schienen- fahrzeugs angeordnet sein, wobei der Beschleunigungssensor mittels einer Dämpfungsvorrichtung des Schmiersystems von Schwingungen des Gestells entkoppelt werden kann. Die Dämpfungsvorrichtung kann so beschaffen sein, dass Schwingungen von dem Anbringungsort des Schmiersystems an dem Gestell nicht oder nur unwesentlich auf das Schmiersystem übertragen werden. Die Dämpfungsvorrichtung kann beispielsweise in einer einfachen Ausführungsform durch einen Schwin gungsdämpfer aus einem Elastomer ausgebildet sein. So kann verhindert werden, dass Signale des Beschleunigungssensors durch andere Schwin gungen des Schienenfahrzeugs überlagert werden. Eine Signal qualität des Beschleunigungssensors kann so wesentlich verbessert werden.
Die Verarbeitungseinrichtung kann die Messwerte von Sensoren und/oder die Kennwerte in regelmäßigen Zeitabständen, bei einer Änderung oder kontinuierlich erfassen und speichern. Demnach kann vorgesehen sein, dass die Messwerte und/oder die Kennwerte nur dann erfasst und gespei- chert werden, wenn sich die Werte verändern, um eine Menge an Daten gering zu halten. Alternativ ist es möglich eine kontinuierliche d.h. fortlaufende Erfassung und Speicherung vorzusehen. Durch das Spei chern der Messwerte und/oder Kennwerte wird es möglich eine Verarbei tung auch noch nach einer Erfassung durchzuführen. Beispielsweise kann dann während einer Fahrt des Schienenfahrzeugs eine Erfassung von Messwerten erfolgen, wobei erst während einer Wartung des Schienen- fahrzeugs in einem Depot die Bestimmung des bzw. der Kennwerte durchgeführt werden kann. Zum Beispiel kann so ein Zustand einer Fahr schiene entlang einer Fahrtstrecke des Schienenfahrzeugs nach einer Fahrt bestimmt werden.
Die Messvorrichtung kann die Messwerte und/oder Kennwerte an eine Auswerteeinheit übermitteln, wobei die Messwerte und/oder Kennwerte in einer Datenbank der Auswerteeinheit gespeichert und/oder mittels einer Auswertevorrichtung der Auswerteeinheit weiterverarbeitet werden können. Die Auswerteeinheit kann folglich die Datenbank und die Auswertevorrichtung umfassen. Die Auswerteeinheit kann daher zur Sammlung und Weiterverarbeitung der Messwerte und/oder Kennwerte dienen und durch einen Computer ausgebildet sein. Beispielsweise kann mit der Auswertevorrichtung ein Ergebnis einer Auswertung einer Bedienperson angezeigt oder ausgegeben werden. Die Auswerteeinheit kann einen Funktionsumfang aufweisen, der über den Funktionsumfang der Verarbeitungseinrichtung hinausgeht. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich die Verarbeitungseinrichtung in der Auswerteeinheit zu integrie ren und umgekehrt.
Mittels einer Übermittlungseinrichtung der Messvorrichtung können über eine Datenverbindung die Messwerte und/oder Kennwerte der Messvor richtung zu der Auswerteeinheit übermittelt werden, wobei die Auswer teeinheit von der Messeinheit örtlich beabstandet angeordnet oder in der Messeinheit integriert sein kann. Wenn die Steuervorrichtung bzw. die Auswerteeinheit in der Messeinheit integriert ist kann die Datenverbin dung einfach durch eine Leitungsverbindung ausgebildet sein. Dann ist es auch möglich Teile der Messvorrichtung, wie die Verarbeitungsein richtung und die Steuervorrichtung sowie auch die Auswerteeinheit an anderer Stelle am Schienenfahrzeug zu verbauen, beispielsweise an einem Fahrstand. Bei der Übermittlung der Messwerte und/oder Kenn werte kann ein Datenaustausch, beispielsweise auf Basis eines Übermitt lungsprotokolls, erfolgen. Die Datenverbindung kann kontinuierlich, in regelmäßigen Abständen oder ereignisbasiert hergestellt werden. Insge samt wird es so möglich von der Messvorrichtung gesammelte Daten zu sammeln und auszuwerten. Vielfältige Möglichkeiten zur Auswertung er öffnen dann eine Analyse bestimmter Zustände und Ereignisse, womit ein Betrieb des Schmiersystems, des Radsatzes und der Fahrschiene bzw. des Schienenfahrzeugs optimiert werden kann.
Die Datenverbindung kann über ein externes Datennetzwerk ausgebildet werden. Die Datenverbindung kann dabei über ein Mobilfunknetz,
WLAN, eine Satellitenverbindung, das Internet oder einen anderen beliebigen Funkstandard für sich alleine oder in Kombination ausgebil det werden. Wenn die Auswerteeinheit von der Messeinheit örtlich beabstandet angeordnet ist, kann diese auch außerhalb des Schienenfahr zeugs, fernab von dem Schienenfahrzeug stationär, beispielsweise in einem Gebäude, angeordnet sein. Insbesondere wird es dadurch möglich eine Funktion des Schmiersystems und des Radsatzes an dem Schienen fahrzeug zu überwachen, ohne dass an dem Schienenfahrzeug selbst diese Aufgabe durch eine Person durchgeführt werden müsste.
Mittels einer Nutzereinheit kann eine Datenverbindung zu der Auswerte einheit und/oder der Messeinheit ausgebildet werden, wobei die Mess- werte und/oder Kennwerte an die Nutzereinheit übermittelt und ausgege ben werden können. Die Nutzereinheit kann ein Computer sein, der unabhängig von der Auswerteeinheit und/oder der Messeinheit ist. Dieser Computer kann ein stationärer Computer, ein Mobilfunkgerät oder dergleichen sein, mit dem sich eine weitere Datenverbindung zum Daten- austausch mit der Auswerteeinheit und/oder der Messeinheit hersteilen lässt. Der Datenaustausch kann beispielsweise über ein externes Daten netzwerk, wie das Internet, erfolgen. So könnten mit der Auswerteeinheit aufbereitete Daten bzw. mit der Auswertevorrichtung weiterverarbeitete Messwerte und/oder Kennwerte einem weiteren Nutzerkreis zur Verfü- gung gestellt werden. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise durch einen Server mit einer Software ausgebildet sein, die die in der Daten- bank der Auswerteeinheit enthaltenen Informationen der Nutzereinheit übermittelt. Diese Übermittlung kann durch die Bereitstellung einer In ternetseite mit ausgewählten Informationen, beispielsweise einem aktuel len Verschleißzustand des Schmierstifts oder des Rades, bestehen.
Die Verarbeitungseinrichtung oder die Auswerteeinheit kann einen zeitlichen Verlauf der Messwerte und/oder Kennwerte auswerten und einen Verschleißzustand des Schmierstiftes, des Rades und/oder der Fahrschiene unter Berücksichtigung einer für den Verschleiß relevanten zeitabhängigen Komponente und/oder einer messgrößenabhängigen Komponente bestimmen. So kann nicht nur eine Aussage über einen aktuellen Verschleißzustand getroffen werden, sondern es kann auch näherungsweise bestimmt werden, zu welchem Zeitpunkt beispielsweise ein Schmierstift oder ein Rad voraussichtlich verschlissen sein wird. Dadurch wird es möglich ein Wartungsintervall für das Schmiersystem oder andere Bauteile des Radsatzes genau festzulegen und zeitlich zu optimieren. Darüber hinaus kann über den zeitlichen Verlauf auch festgestellt werden, zu welchem Zeitpunkt bestimmte Ereignisse einge treten sind. Treten Ereignisse widerholt auf, kann hieraus eine Systema tik abgeleitet werden. Beispielsweise kann bei einem Befahren eines bestimmten Streckenabschnitts ein schlechterer Zustand einer Fahrschie ne oder ein erhöhter Verschleiß festgestellt werden.
Mittels der Sensoreinrichtung kann eine Schwingung des Schmierstifts erfasst werden, wobei die Verarbeitungseinrichtung eine Eigenfrequenz und/oder eine Resonanzfrequenz des Schmierstifts und/oder des Rades bestimmen kann, wobei die Verarbeitungseinrichtung oder die Auswerte einheit einen Verschleißzustand des Schmierstifts, des Rades und/oder der Fahrschiene bestimmen kann. Bei einem Verschleiß des Schmierstifts kann eine Gestalt, insbesondere eine Länge des Schmierstifts verändert werden, wobei die Veränderung der Gestalt die Eigenfrequenz und/oder die Resonanzfrequenz des Schmierstifts verändern kann. Mittels der Verarbeitungseinrichtung kann aus der Eigenfrequenz und/oder der Resonanzfrequenz ein Verschleißgrad des Schmierstifts und/oder des Ra des bestimmt werden. Wird die Eigenfrequenz und/oder die Resonanzfre quenz mit einem zunehmenden Abrieb von Kohlenstoff des Schmierstifts bzw. eines Bauteils der Achse verändert, kann aus dieser Veränderung ein Rückschluss auf einen Verschleißgrad des Schmierstifts und/oder des Rades bzw. der Achse gezogen werden. So kann nicht nur festgestellt werden, ob der Schmierstift neu, oder vollständig verschlissen ist, sondern auch inwieweit der Schmierstift verbraucht ist.
Die Verarbeitungseinrichtung oder die Auswerteeinheit kann eine Mus teranalyse der über einen Zeitraum gespeicherten Messwerte und/oder Kennwerte durchführen und aus der Musteranalyse eine Kennzahl ablei ten. Es kann auch vorgesehen sein die Musteranalyse mittels künstlicher Intelligenz durchzuführen.
Die Verarbeitungseinrichtung oder die Auswerteeinheit kann die Mess werte unterschiedlicher Sensoren und/oder Kennwerte zueinander in Beziehung setzen und funktionale Abhängigkeiten der Messwerte und/oder Kennwerte ableiten. So können dann funktionale Abhängigkei ten der Sensoren untereinander untersucht werden. Beispielsweise können Vibrationen oder Schwingungen im Bezug zu einer Temperatur gesetzt und möglicherweise so festgestellt werden, dass ein Radreifen beschädigt ist. So können auch eine Reihe weiterer Betriebszustände und Ereignisse in Folge funktionaler Abhängigkeiten erkannt und interpre tiert werden, beispielsweise Beladungszustände des Schienenfahrzeugs bzw. der jeweiligen Wagen, Steigungen und Kurven der Fahrschiene, ein Verschleiß des Schmierstifts in Folge mechanischer Reibung an dem Rad, Streckenabschnitte einer Fahrschiene mit besonders unruhigen Laufeigenschaften des Rades und damit mit besonders hohem oder besonders niedrigem Verschleiß, eine Verschleißrate in Abhängigkeit eines Fahrverhaltens, wie beispielsweise Beschleunigung oder Stillstand des Schienenfahrzeugs, Schäden an Bauteilen des Radsatzes, der Achse, der Räder, an Lagern und an dem Schmiersystem ein Zustand von Ver- schleißkomponenten des Radsatzes, wie beispielsweise Lager, Gelenke, strukturelle Elemente, ein Verlust von Bauteilen des Schmiersystems, beispielsweise in Folge eines Aufpralls auf ein Hindernis, sowie eine Po sition, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Fahrtrichtung des Schie nenfahrzeugs. Auf diese zuvor beispielhaft genannten Zustände und Ereignisse kann entsprechend durch Instandhaltungsmaßnahmen, eine Anpassung des Fahrverhaltens des Schienenfahrzeugs oder andere geeig nete Maßnahmen reagiert werden.
Mittels eines Positionssensors der Sensoreinrichtung kann eine Ortsposi tion des Schmiersystems bestimmt werden, wobei die Ortsposition den Kennwerten zugeordnet werden kann, wobei die Auswerteeinheit einen Verschleißzustand der Fahrschiene bestimmen kann. Der Positionssensor kann beispielsweise über Satellitennavigation eine Position des Schmier systems und damit des Fahrzeugs bestimmen. So kann unter anderem festgestellt werden, an welchem Punkt einer Fahrstrecke ein bestimmter Messwert eines anderen Sensors der Sensoreinrichtung erfasst wurde. Hierdurch lässt sich einem Ereignis bzw. Messwert die betreffende Ortsposition zuordnen. Darüber hinaus ist es möglich mittels der Aus werteeinheit den Verschleißzustand der Fahrschiene zu bestimmen, beispielsweise über eine Auswertung von von den Rädern übertragenen Schwingungen des Schmiersystems bzw. des Schmierstifts entlang der Fahrschiene. So kann die Andruckvorrichtung ein verändertes Schwin gungsverhalten aufweisen, wenn die Fahrschiene stark verschlissen ist. Auch können Absätze, Unebenheiten und Bögen an der Fahrschiene ermittelt und einer Position an der Fahrstrecke zugeordnet werden. Hierüber kann Einfluss auf eine Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs in den so lokalisierten Fahrabschnitten der Fahrtstrecke genommen werden.
Die Auswerteeinheit kann Kennwerte von Messeinheiten mehrerer Schmiersysteme verarbeiten. So kann die Auswerteeinheit Kennwerte mehrerer an einem einzelnen Schienenfahrzeug bzw. einem Radsatz angeordnete Schmiersysteme verarbeiten. Durch einen Vergleich der Kennwerte der Schmiersysteme kann eine Genauigkeit einer Messung bzw. einer Überwachung weiter erhöht werden. Darüber hinaus können mit der Auswerteeinheit Kennwerte von Schmiersystemen verarbeitet werden, die an unterschiedlichen Schienenfahrzeugen angeordnet sind. Auch hierdurch kann eine Genauigkeit von Messungen und Überwachun gen der Schienenfahrzeuge bzw. der jeweiligen Fahrschienen wesentlich verbessert werden. Unter anderem kann so ein aktuelles und sich ständig veränderndes Zustandsbild über ein Streckennetz und die darauf verkeh- renden Schienenfahrzeuge gewonnen werden. Eine daraus resultierende Optimierung eines Betriebszustandes kann die Betriebskosten wesentlich verringern. Auch ist eine regelmäßige und häufige Überprüfung der Infrastruktur und der Schienenfahrzeuge nicht mehr vollumfänglich erforderlich und eine Fahrzeugsicherheit während eines Betriebes wird wesentlich erhöht. Auch kann auf eine Durchführung spezieller Mess fahrten verzichtet werden.
Das erfindungsgemäße Schmiersystem zum Aufbringen eines Schmier stoffs auf einen Spurkranz eines Rades eines Schienenfahrzeugs umfasst eine Andruckvorrichtung und einen Schmierstift, wobei der Schmierstift mittels der Andruckvorrichtung relativ zu dem Spurkranz bewegbar und zur Aufbringung des Schmierstoffs mit einer Andruckkraft gegen den Spurkranz andrückbar ist, wobei das Schmiersystem eine Messeinheit mit einer Messvorrichtung umfasst, wobei zumindest ein Sensor einer Sen soreinrichtung der Messvorrichtung an dem Schmiersystem und/oder benachbart des Schmiersystems angeordnet ist, wobei mittels der Sensor einrichtung ein Messwert des Schmiersystems erfassbar ist, wobei mittels einer Verarbeitungseinrichtung der Messvorrichtung der Mess wert verarbeitbar und ein einem Betriebszustand des Schmiersystems, des Rades und/oder einer Fahrschiene beschreibender Kennwert be- stimmbar ist. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schmiersystems betreffend wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen eines Schmiersystems ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Verfahrensanspruch 1 zurückbezogenen Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Überwachungssystem umfasst zumindest ein Schienenfahrzeug mit zumindest einem erfindungsgemäßen Schmiersys tem.
Das Überwachungssystem kann eine Mehrzahl von Messeinheiten und eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung von Messwerten und/oder Kenn werten der Messeinheiten mehrerer Schmiersysteme umfassen. Wie zuvor bereits beschrieben wird es dadurch möglich mit einer einzelnen Auswer teeinheit mehrere Schmiersysteme eines Schienenfahrzeugs oder mehrere Schienenfahrzeuge mit Schmiersystemen zu überwachen. Beispielsweise kann das Überwachungssystem für einen Radsatz eine Messeinheit mit mehreren Sensoreinrichtungen, eine jeweils an einem Rad, und eine einzelne Auswerteeinheit sowie eine einzelne Übermittlungseinrichtung aufweisen.
Das Überwachungssystem kann folglich eine Mehrzahl von Schienenfahr- zeugen mit jeweils zumindest einem Schmiersystem umfassen. Auch kann vorgesehen sein, dass die Schienenfahrzeuge jeweils eine Mehrzahl von Schmiersystemen aufweisen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen eines Überwachungssystems ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Verfahrensan- spruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Ausführungsform eines Schmiersystems an einem
Schienenfahrzeug in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer
Messeinheit;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Überwachungssystems.
Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Schmiersystems 10 an einem Rad 11 einer Achse 12 eines Radsatzes 13. Das Rad 11 ist mit einem Spurkranz 14 und einer Lauffläche 15 ausgebildet und kann auf einer Fahrschiene 16 abrollen. Der Radsatz 13 ist mit einem Gestell 17 ausgebildet, welches hier nur abschnittsweise dargestellt ist. An dem Gestell 17 ist die Achse 12 drehbeweglich zusammen mit dem Rad 11 gelagert. Auch das Schmiersystem 10 ist an dem Gestell 17 fest fixiert.
Das Schmiersystem 10 weist eine Andruckvorrichtung 18 und einen Schmierstift 19 auf. Der Schmierstift 19 besteht aus Graphit und ist in einem Köcher 20 der Andruckvorrichtung 18 längsbeweglich gehaltert. Der Schmierstift 19 wird mittels einer hier nicht näher dargestellten Feder gegen den Spurkranz 14 gedrückt und bewirkt über einen abrasiven Abrieb des Graphits eine Schmierung des Spurkranzes 14. Der Köcher 20 ist an einem bewegbaren Halter 21 mit einem Arm 22 so positioniert, dass der Schmierstift 19 in der gewünschten Weise an dem Spurkranz 14 anliegt. Die Andruckvorrichtung 18 umfasst weiter eine Dämpfungsvor richtung 23 mit einem Dämpferelement 24 an dem ein Halteelement 25 des Halters 21 befestigt ist. Weiter ist eine Messvorrichtung 26 des Schmiersystems 10 benachbart dem Halteelement 25 an dem Gestell 17 angeordnet. Die Messvorrichtung 26 umfasst ihrerseits eine hier nicht näher dargestellte Verarbeitungseinrichtung, eine Übermittlungseinrich tung und eine Sensoreinrichtung mit einem Sensor 27. Der Sensor 27 ist an dem Köcher 20 derart angeordnet, dass Schwingungen des Schmier stiftes 19 erfasst werden können. Die mit dem Sensor 27 gewonnenen Signale werden mit der Verarbeitungseinrichtung der Messvorrichtung 26 weiterverarbeitet und über die Übermittlungseinrichtung in ein hier nicht dargestelltes externes Netzwerk gesendet.
Die Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Messeinheit 34. Die Messeinheit 34 ist aus einer Messvorrichtung 35 gebildet und umfasst weiter eine Auswerteeinheit 36. Die Messvor richtung 35 umfasst ihrerseits eine Sensoreinrichtung 37 mit einer Mehrzahl von Sensoren 38 und eine Verarbeitungseinrichtung 39. Dar über hinaus ist eine Versorgungseinrichtung 40 vorgesehen mittels der die Messvorrichtung 35 mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Versorgungseinrichtung 40 kann ein Energiespeicher, ein Generator oder eine externe Energieversorgung, beispielsweise über ein Schienenfahr zeug sein. Die Auswerteeinheit 36 weist eine Datenbank 41 und eine Auswertevorrichtung 42 auf und empfängt Daten bzw. Messwerte und/oder Kennwerte von der Verarbeitungseinrichtung 39. Die Verarbei tungseinrichtung 39 erhält Messwerte von dem Sensor 38 der Sensorein richtung 37 und verarbeitet diese. Die Messwerte betreffen Betriebspara meter bzw. physikalische Messgrößen einer Andruckvorrichtung eines hier nicht dargestellten Erdungskontaktes in Art des in der Fig. 1 bei spielshaft dargestellten Schmiersystems. Die Verarbeitungseinrichtung 39 verarbeitet die Messwerte derart, dass ein einen Betriebszustand des betreffenden Schmiersystems, eines Rades und/oder einer Fahrschiene beschreibender Kennwert ermittelt wird. Die jeweils ermittelten Kenn werte werden fortlaufend oder sukzessive von der Verarbeitungseinrich tung 39 an die Auswerteeinheit 36 übermittelt und dort in der Datenbank 41 gespeichert bzw. mit der Auswertevorrichtung 42 weiterverarbeitet bzw. aufbereitet.
Die Fig. 3 zeigt ein Überwachungssystem 47 mit einer Messeinheit 48. Das Überwachungssystem 47 kann eine Mehrzahl von Messeinheiten 48 aufweisen. Die Messeinheit 48 weist im Einterschied zu der Messeinheit aus Fig. 2 eine Messvorrichtung 49 auf, die eine Übermittlungseinrich tung 50 umfasst. Die Übermittlungseinrichtung 50 empfängt von der Verarbeitungseinrichtung 39 Daten bzw. Messwerte und/oder Kennwerte. Weiter besteht zwischen der Übermittlungseinrichtung 50 und einem ex ternen Datennetzwerk 51 eine Datenverbindung 52 mit der über Funksi gnale Messwerte und/oder Kennwerte übermittelt werden. Über eine weitere Datenverbindung 53 ist eine Auswerteeinheit 54 mit einer Daten bank 55 und einer Auswertevorrichtung 56 an das externe Datennetzwerk 51 angeschlossen und tauscht über das externe Datennetzwerk 51 mit der Übermittlungseinrichtung 50 Daten bzw. Messwerte und/oder Kennwerte aus. Prinzipiell ist es auch möglich über eine direkte Datenverbindung 52 unter Umgehung des externen Datennetzwerks 51 diese Daten direkt auszutauschen. Darüber hinaus ist eine Nutzereinheit 58 vorgesehen, die mit einer weiteren Datenverbindung 59 mit dem externen Datennetzwerk 51 verbunden ist. Die Nutzereinheit 59 kann so Daten mit der Auswerte einheit 54 austauschen, d.h. von der Auswerteeinheit 54 aufbereitete Daten der Messeinheiten 48 können über die Nutzereinheit 58 ausgege ben bzw. dargestellt und zur weiteren Nutzung zur Verfügung gestellt werden. Die Nutzereinheit 58 kann auch über eine direkte Datenverbin dung 60 mit der Auswerteeinheit 54 direkt verbunden sein. Insgesamt wird es so möglich über an hier nicht dargestellten Schmiersystemen befestigten Sensoren 38 Messwerte zu gewinnen und diese unmittelbar über das externe Datennetzwerk 51, beispielsweise das Internet, an die Auswerteeinheit 54 zur Speicherung und Auswertung zu übergeben. Funktionale Zusammenhänge der Daten können so genutzt, ausgewertet und interpretiert werden. Die Ergebnisse dieser Auswertungen können über die Nutzereinheit 58 einem Endanwender zur Verfügung gestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs, wobei das Schienen fahrzeug ein Schmiersystem (10) aufweist mit dem ein Schmierstoff auf einen Spurkranz (14) eines Rades (11) des Schienenfahrzeugs aufgebracht wird, wobei das Schmiersystem eine Andruckvorrichtung (18) und einen Schmierstift (19) umfasst, wobei der Schmierstift mit tels der Andruckvorrichtung relativ zu dem Spurkranz bewegt und zur Aufbringung des Schmierstoffs mit einer Andruckkraft gegen den Spurkranz gedrückt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Schmiersystem eine Messeinheit (34, 48) mit einer Messvor richtung (26, 35, 49) umfasst, wobei zumindest ein Sensor (27, 38) einer Sensoreinrichtung (37) der Messvorrichtung an dem Schmier- System und/oder benachbart dem Schmiersystem angeordnet ist, wo bei mittels der Sensoreinrichtung ein Messwert des Schmiersystems erfasst wird, wobei mittels einer Verarbeitungseinrichtung (39) der Messvorrichtung der Messwert verarbeitet und ein einen Betriebszu stand des Schmiersystems, des Rades und/oder einer Fahrschiene (16) beschreibender Kennwert bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass als ein Messwert eine Bewegung, eine Beschleunigung, eine Fre quenz, eine Temperatur, eine Luftfeuchte, eine Kraft, eine Länge, ei- ne Distanz, eine Masse und/oder eine Ortsposition kontinuierlich oder diskontinuierlich erfasst und verarbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass als ein Sensor (27, 38) zumindest ein Beschleunigungssensor verwendet wird, der an der Andruckvorrichtung (18) oder an dem
Schmierstift (19), angeordnet ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass das Schmiersystem (10) an einem Gestell (17) eines Radsatzes (13) des Schienenfahrzeugs angeordnet ist, wobei der Beschleuni gungssensor mittels einer Dämpfungsvorrichtung (23) des Schmier systems von Schwingungen des Gestells entkoppelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Verarbeitungseinrichtung (39) die Messwerte von Sensoren
(27, 38) und/oder die Kennwerte in regelmäßigen Zeitabständen, bei einer Änderung oder kontinuierlich erfasst und speichert.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Messvorrichtung (26, 35, 49) die Messwerte und/oder Kenn werte an eine Auswerteeinheit (36, 54) übermittelt, wobei die Mess werte und/oder Kennwerte in einer Datenbank der Auswerteeinheit gespeichert und/oder mittels einer Auswertevorrichtung (42, 56) der Auswerteeinheit weiter verarbeitet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass mittels einer Übermittlungseinrichtung (50) der Messvorrichtung
(26, 35, 49) über eine Datenverbindung (52) die Messwerte und/oder Kennwerte der Messvorrichtung zu der Auswerteinheit (36, 54) über mittelt werden, wobei die Auswerteeinheit von der Messeinheit ört lich beabstandet angeordnet oder in der Messeinheit integriert ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Datenverbindung (52, 53, 59) über ein externes Datennetz werk (51) ausgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass mittels einer Nutzereinheit (58) eine Datenverbindung (59) zu der Auswerteeinheit (36, 54) und/oder der Messeinheit (34, 48) aus gebildet wird, wobei die Messwerte und/oder Kennwerte an die Nut zereinheit übermittelt und ausgegeben werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Verarbeitungseinrichtung (39) oder die Auswerteeinheit (36, 54) einen zeitlichen Verlauf der Messwerte und/oder Kennwerte aus wertet und einen Verschleißzustand des Schmierstifts (19), der An- druckvorrichtung (18) , des Rades (11) und/oder der Fahrschiene (16) unter Berücksichtigung einer für den Verschleiß relevanten zeitab hängigen Komponente und/oder einer messgrößenabhängigen Kompo nente bestimmt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass mittels der Sensoreinrichtung (37) eine Schwingung des Schmierstifts (19) oder des Rades (11) erfasst wird, wobei die Verar- beitungseinrichtung (39) eine Eigenfrequenz und/oder eine Resonanz frequenz des Schmierstifts und/oder des Rades bestimmt, wobei die Verarbeitungseinrichtung oder die Auswerteeinheit (36, 54) einen Verschleißzustand des Schmierstifts, des Rades und/oder der Fahr schiene (16) bestimmt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Verarbeitungseinrichtung (39) oder die Auswerteeinheit (36, 54) eine Musteranalyse der über einen Zeitraum gespeicherten Mess werte und/oder Kennwerte durchführt und aus der Musteranalyse eine Kennzahl ableitet.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Verarbeitungseinrichtung (39) oder die Auswerteeinheit (36, 54) die Messwerte unterschiedlicher Sensoren und/oder Kennwerte zueinander in Beziehung setzt und funktionale Abhängigkeiten der
Messwerte und/oder Kennwerte ableitet.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass mittels eines Positionssensors der Sensoreinrichtung (37) eine Ortsposition des Schmiersystems (10) bestimmt wird, wobei die Orts position den Kennwerten zugeordnet wird, wobei die Auswerteeinheit (36, 54) einen Verschleißzustand der Fahrschiene (16) bestimmt.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Auswerteeinheit (36, 54) Kennwerte von Messeinheiten (34, 48) mehrerer Schmiersysteme (10) verarbeitet.
16. Schmiersystem (10) zur Aufbringung eines Schmierstoffs auf einen
Spurkranz (14) eines Rades (11) eines Schienenfahrzeugs, wobei das Schmiersystem eine Andruckvorrichtung (18) und einen Schmierstift (19) umfasst, wobei der Schmierstift mittels der Andruckvorrichtung relativ zu dem Spurkranz bewegbar und zur Aufbringung des Schmierstoffs mit einer Andruckkraft gegen den Spurkranz andrück- bar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass das Schmiersystem eine Messeinheit (34, 48) mit einer Messvor richtung (26, 35, 49) umfasst, wobei zumindest ein Sensor (27, 38) einer Sensoreinrichtung (37) der Messvorrichtung an dem Schmier system und/oder benachbart des Schmiersystems angeordnet ist, wo bei mittels der Sensoreinrichtung ein Messwert des Schmiersystems erfassbar ist, wobei mittels einer Verarbeitungseinrichtung (39) der Messvorrichtung der Messwert verarbeitbar und ein einen Betriebszu- stand des Schmiersystems, des Rades und/oder einer Fahrschiene (16) beschreibender Kennwert bestimmbar ist.
17. Überwachungssystem (47) mit zumindest einem Schienenfahrzeug mit zumindest einem Schmiersystem (10) nach Anspruch 16.
18. Überwachungssystem nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Überwachungssystem (47) eine Mehrzahl von Messeinheiten (34, 48) und eine Auswerteinheit (36, 54) zur Verarbeitung von Messwerten und/oder Kennwerten der Messeinheiten mehrerer Schmiersysteme (10) umfasst.
19. Überwachungssystem nach Anspruch 17 oder 18, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass das Überwachungssystem (47) eine Mehrzahl von Schienenfahr zeugen mit jeweils zumindest einem Schmiersystem (10) umfasst.
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