DE102008046907A1 - Measurement results detection and transmission device for wheel set of rail-vehicle, has stator electronic circuit comprising receiver connected with universal serial bus, which is coupled with data detection and analysis unit - Google Patents
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- B61K9/12—Measuring or surveying wheel-rims
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung und Übertragung von Messergebnissen an einem Radsatz eines Schienenfahrzeuges, wobei auf den Radscheiben und ggf. der Radsatzwelle im Abstand verschiedener Radien Messfühler, insbesondere Dehnmessstreifen, zur Erfassung von während der Fahrt auftretender Kräfte angeordnet sind.The The invention relates to a device for detection and transmission of measurement results on a wheelset of a rail vehicle, wherein on the wheel discs and possibly the wheelset at a distance different Radial sensors, in particular strain gauges, for detection arranged by occurring during driving forces are.
Bekannt
ist ein Messradsatz, der es erlaubt, bei Schienenfahrzeugen die
horizontalen Kräfte zwischen Rad und Schiene unabhängig
vom Radaufsatzpunkt zu ermitteln (
Aus
der
Bei beiden o. g. Meßradsätzen wird das Ausgangskabel über eine Querbohrung in das Zentrum der hohlgebohrten Radsatzwelle geführt und dann stirnseitig über eine digitale Lichtbrücke (Telemetrie mit Verstärkung, Digitalisierung, Filterung) vom rotierenden in das stehende System ausgeführt. Durch die Querbohrung ist der Radsatz nicht mehr dauerfest und muss in bestimmten Laufleistungsintervallen durch eine Ultraschalluntersuchung auf Risse untersucht werden. Außerdem ist er nach den Versuchsfahrten für den Regelverkehr nicht mehr einsetzbar und muss ausgetauscht werden. Für den Kunden (Fahrzeughersteller oder Betreiber) entsteht der Nachteil, dass für einen kurzen Zeitraum der Prüfung von Fahrzeugen wertvolle Radsätze dauerhaft gebunden werden.at both o. g. Meßradsätzen is the output cable over a transverse bore in the center of the hollow-bored axle and then on the front side over a digital bridge of light (Telemetry with amplification, digitization, filtering) from rotating to standing system. By the Cross hole, the wheelset is no longer durable and must be in certain Mileage intervals through an ultrasound examination Cracks are examined. He is also after the trial runs no longer applicable for regular traffic and must be replaced become. For the customer (vehicle manufacturer or operator) the disadvantage arises that for a short period of time Testing of vehicles valuable wheelsets permanently be bound.
Bekannt
ist weiterhin eine Übertragungseinrichtung zur drahtlosen Übertragung
von mindestens einem Meßwert, wie Druck, Temperatur, Unwucht usw.
zugeordneten Signalen von Kraftfahrzeugrädern zu einer
am relativ feststehenden Warnsignalvorrichtung über mindestens
zwei induktiv oder kapazitiv miteinander gekoppelten Koppelelementen,
von welchem das eine am betreffenden Fahrzeugrad befestigt ist und
kreisförmig koaxial zur Radachse verläuft, während
das andere Koppelelement am relativ feststehenden Fahrzeugteil angeordnet
ist (
Bekannt
ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung von Abflachungen
der Räder an Schienenfahrzeugen (
Vor der Entwicklung der Rotationstelemetrie wurden Schleifringübertrager eingesetzt. Diese finden auch heute noch bei einigen Messradsatzherstellern und -betreibern Anwendung. Der Übertragungsweg vom Radsatz bis zum Meßradsatzrechner ist jedoch analog ausgeführt und damit störanfällig. Zudem ist die Schleifringübertragertechnik störanfällig und wartungsintensiv.In front The development of rotational telemetry has been made by slip ring transformers used. These are still found today in some measuring wheel set manufacturers and operators application. The transmission path from the wheelset to the Meßradsatzrechner but is carried out analogously and thus prone to failure. In addition, the Schleifringübertragertechnik prone to failure and maintenance-intensive.
Modernere Systeme arbeiten mit einer funkbasierten Übertragung der Signale vom rotierenden Radsatz zum stationären Empfänger. Diese berührungslose Übertragung erfordert pro Radsatz eine Übertragungsfrequenz, was beim Ein satz von mehreren Radsätzen und Übertragern zu Verwechslungen führen kann. Der Funksender arbeitet vollkommen autark und ist daher von einem Akku mit Energie zu speisen. Dies führt zu einem häufigen und vielfachen Akkutausch, was insbesondere unter dem Fahrzeug ohne eine Grube problematisch durchzuführen ist. Die Qualität und die Zuverlässigkeit derartiger Systeme sind dadurch für einen Einsatz in Messradsätzen der Deutschen Bahn AG ungeeignet.More modern Systems work with a radio-based transmission of Signals from the rotating wheelset to the stationary receiver. This non-contact transmission requires per Wheels a transmission frequency, which in the rate of several wheelsets and transformers to confusion can lead. The radio transmitter works completely self-sufficient and is therefore powered by a battery with energy. this leads to to a frequent and multiple battery replacement, which in particular Under the vehicle problematic perform without a pit is. The quality and reliability of such Systems are therefore suitable for use in measuring wheel sets the Deutsche Bahn AG unsuitable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßsystem zu entwickeln, welches keine feste Verkabelung über Bohrungen in der Radsatzwelle benötigt, vollkommen energieautark ist und eine sicher getaktete Abtastung aller Messfühler – vorzugsweise winkelabhängig, aber auch zeitabhängig, zulässt.The invention has for its object to develop a measuring system that requires no fixed wiring through holes in the axle, is completely self-sufficient energy and a si clocked scanning of all sensors - preferably angle-dependent, but also time-dependent, allows.
Dies wurde erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass eine an verschiedenen – vorzugsweise 12 – rotierenden Messstellen angeordnete Rotorelektronik über einen ferngesteuerten Abtasttakt mittels induktiver Energie und Datenkoppler mit einem fest installierten Empfänger einer als HF-Generator ausgebildeten Statorelektronik induktiv verbunden ist, wobei
- – der Empfänger über eine Datenschnittstelle sowie
- – ein externer Drehwinkelgeber über einen Drehwinkelkonverter in einem Winkeltakt
- - The receiver via a data interface as well
- - An external rotary encoder via a rotary angle converter in an angular cycle
Die Meßsignale werden induktiv zwischen rotierendem und stehendem Systemteil übertragen. Dazu wird ein Ring an dem rotierenden Radsatz und ein Empfängergehäuse beispielsweise am Radsatzlagergehäuse, also einem nicht rotierenden Bauteil, befestigt. Vom Empfängergehäuse wird die Energie auf induktivem Weg zum Radsatz übertragen und die dort befindliche Meßtechnik elektrisch versorgt. Die am Radsatz generierten Spannungen werden ebenfalls induktiv zum Empfänger im Empfängergehäuse und von dort kabelgebunden zur Weiterverarbeitung in den Wagenkasten übertragen. Die eigentliche Herausforderung hierbei stellt die Anbindung an das System Radsatz/Achslagergehäuse dar, da das System sowohl montierbar sein muss, als auch hohe Anforderungen an den Anbau des Empfängers stellt, um eine saubere Übertragung der Energie in den Radsatz zu gewährleisten. Der Luftspalt zwischen dem Empfängergehäuse und dem rotierenden Ring darf nur wenige Millimeter betragen. Außer dem muss die gesamte Übertragungselektronik (analog/digital-Wandlung, Verstärkung, Antialiasingfilterung) erschütterungsfest im Ring appliziert werden.The Measuring signals become inductive between rotating and stationary Transfer system part. This will be a ring on the rotating Wheel set and a receiver housing, for example attached to the wheelset bearing housing, ie a non-rotating component. From the receiver housing, the power becomes inductive Transfer to the wheelset and the measuring equipment located there electrically supplied. The voltages generated at the wheel set become also inductive to the receiver in the receiver housing and Wired from there for further processing in the car body transferred. The real challenge here is the connection the system wheel set / axle box is because the system Both must be mountable, as well as high demands on the Cultivation of the receiver provides a clean transmission to ensure the energy in the wheelset. The air gap between the receiver housing and the rotating one Ring may only be a few millimeters. Except that needs the entire transmission electronics (analog / digital conversion, Reinforcement, anti-aliasing filtering) vibration resistant be applied in the ring.
Der Winkeltakt wird auf eine Abtastung der Messstelle in einem frei wählberen Raster eingestellt. Das hat zur bisherigen zeitbasierten Abtastung im Millisekunden-Bereich den Vorteil, dass keine fehlerbehaftete Interpolation durch angefitete Gleichungen, die die Abhängigkeit der (Wheatstoneschen) Brückenspannung vom Drehwinkel des Rades beschreiben, erfolgen.Of the Angle clock is released to a sampling of the measuring point in one Dialer grid set. This has to date hitherto Scanning in the millisecond range has the advantage that no error-prone Interpolation by fitted equations that dependency the (Wheatstone) bridge voltage from the angle of rotation of the Describe cycling done.
Weitere Vorteile der Erfindung:Further advantages of the invention:
- – es kann auf sämtliche Bohrungen am Radsatz, die allein wegen der Meßradsatztechnik bisher erforderlich waren verzichtet werden- It can work on all holes on the wheelset, the only because of the Meßradsatztechnik so far required to be waived
- – der Radsatz ist nach Durchführung der Versuche für den Regelbetrieb wiederverwendbar, indem der Rotorring demontiert wird- The wheelset is after the experiments reusable for regular operation by the rotor ring is dismantled
- – durch die Induktion der für das Meßsystem erforderlichen Energie, kann auf die Anbringung von Akkus als Energiequelle verzichtet werden (Kostenreduktion)- By the induction of the for the measuring system Required energy, may apply to the attachment of batteries as an energy source to be waived (cost reduction)
- – es kann eine hohe Genauigkeit der Meßdatenübertragung auf 16-bit-Niveau durchgeführt werden- It can be a high accuracy of the measured data transmission be performed at 16-bit level
- – der Aufwand zur Kalibrierung der Radsätze und zur Softwareerstellung wird aufgrund der winkelbasierten Abtastung erheblich reduziert.- The effort to calibrate the wheelsets and software creation is due to the angle-based sampling considerably reduced.
- – Messunsicherheitsanteile durch die Interpolation der angefiteten Gleichung werden minimiert.- Uncertainty components due to the interpolation the fit equation will be minimized.
Die Erfindung soll anschließend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The Invention will be based on an embodiment be explained in more detail.
Dabei zeigen:there demonstrate:
- 11
- Rotorringrotor ring
- 22
- StatorantenneStator
- 33
- obere Halbschaleupper half shell
- 44
- untere Halbschalelower half shell
- 55
- Verspanneinrichtungtensioning device
- 66
- Luftspaltair gap
- 77
- Radsatzwelleaxle
- 88th
- Kabelbuchsecable socket
- 99
- Befestigungattachment
- 1010
- SensorsignalverstärkerSensor signal amplifier
- 1111
- Rotorelektronikrotor electronics
- 1212
- Stromversorgungpower supply
- 1313
- A/D Wandler, Modulator/DemodulatorA / D Converter, modulator / demodulator
- 1414
- Logiklogic
- 1515
- Programmierbarer Verstärkerprogrammable amplifier
- 1616
- 12bit Nullpunkteinstellung12bit Zero adjustment
- 1717
- 12bit Verstärkungseinstellung12bit gain adjustment
- 1818
- Kalibrierungcalibration
- 1919
- Sensorspannungsensor voltage
- 2020
- GroundGround
- 2121
- Energieversorgungpower supply
- 2222
- Fernkalibrierungremote calibration
- 2323
- MessbereichseinstellungSpan Adjustment
- 2424
- Statorelektronikstator electronics
- 2525
- HF GeneratorHF generator
- 2626
- Modulator/Demodulator, D/A WandlerModulator / demodulator, D / A converter
- 2727
- Logik μPLogic μP
- 2828
- Nullpunktzero
- 2929
- Verstärkungreinforcement
- 3030
- Kalibrierungcalibration
- 3131
- USBUSB
- 3232
- Tastaturkeyboard
- 3333
- Anzeigedisplay
- 3434
- Messsignalmeasuring signal
- 3535
- Verstärker, FilterAmplifier, filter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 4218929 C1 [0002] - DE 4218929 C1 [0002]
- - DE 102005051493 B3 [0003] - DE 102005051493 B3 [0003]
- - DE 1946627 [0005] - DE 1946627 [0005]
- - DD 88958 [0006] - DD 88958 [0006]
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| DE200810046907 DE102008046907A1 (en) | 2008-09-11 | 2008-09-11 | Measurement results detection and transmission device for wheel set of rail-vehicle, has stator electronic circuit comprising receiver connected with universal serial bus, which is coupled with data detection and analysis unit |
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Publications (1)
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|---|---|
| DE102008046907A1 true DE102008046907A1 (en) | 2010-03-18 |
Family
ID=41667763
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE200810046907 Ceased DE102008046907A1 (en) | 2008-09-11 | 2008-09-11 | Measurement results detection and transmission device for wheel set of rail-vehicle, has stator electronic circuit comprising receiver connected with universal serial bus, which is coupled with data detection and analysis unit |
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE102008046907A1 (en) |
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-
2008
- 2008-09-11 DE DE200810046907 patent/DE102008046907A1/en not_active Ceased
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