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WO1999067116A1 - System zur überwachung der räder eines schienenfahrzeugs - Google Patents

System zur überwachung der räder eines schienenfahrzeugs Download PDF

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WO1999067116A1
WO1999067116A1 PCT/EP1999/004400 EP9904400W WO9967116A1 WO 1999067116 A1 WO1999067116 A1 WO 1999067116A1 EP 9904400 W EP9904400 W EP 9904400W WO 9967116 A1 WO9967116 A1 WO 9967116A1
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WO
WIPO (PCT)
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sensors
wheel
sensor
signals
wheels
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP1999/004400
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Mayer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTM MOTOREN-TECHNIK-MAYER GmbH
Original Assignee
MTM MOTOREN-TECHNIK-MAYER GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by MTM MOTOREN-TECHNIK-MAYER GmbH filed Critical MTM MOTOREN-TECHNIK-MAYER GmbH
Priority to AU47775/99A priority Critical patent/AU4777599A/en
Publication of WO1999067116A1 publication Critical patent/WO1999067116A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/08—Railway vehicles
    • G01M17/10—Suspensions, axles or wheels

Definitions

  • the innovation relates to a system according to the generic term protection claim 1.
  • the task of the innovation is to demonstrate a system with which the wheels of a rail vehicle can be reliably monitored while driving.
  • a system is designed according to protection claim 1.
  • the sensors are installed near the wheel shaft or directly on this shaft, but not on rotating parts. This also makes retrofitting very easy and there are also no transmission errors from the sensor to the electronics or evaluation device connected downstream.
  • the signals are monitored and evaluated electronically and permanently during driving, so that reliable monitoring with high accuracy is guaranteed. If a computing and monitoring unit that is common to all vehicle axles or the sensors there is provided, there is also the possibility of additional monitoring of the track status, i.e. an error signal that occurs in succession against the direction of travel on the individual vehicle axles during operation indicates a corresponding track error conclude. Further developments of the innovation are the subject of the subclaims. The innovation is explained in more detail below with reference to the figures using exemplary embodiments. Show it:
  • FIG. 1 shows a simplified representation of an axle of a rail vehicle
  • FIGS. 2 and 3 representations similar to FIG. 1 in further possible embodiments.
  • FIG. 1 generally designates a wheel axle of a rail vehicle.
  • This wheel axle consists of the actual wheel shaft 2, which is connected by means of bearings 3 and a suspension 4 to the vehicle body (not shown) or to a bogie or bogie.
  • the disc brakes and the associated brake discs on the wheel shaft 2 are designated.
  • On the shaft 2 two wheels 7 are also attached, which are designed in the manner known in rail vehicles, in the illustrated embodiment consisting of a wheel body 8 and the wheel body 9 fastened on this body 8, which has the wheel flange and the tread of the wheel 7 forms.
  • a knock sensor 10 is provided on each of the two bearings 3, which converts in particular the acoustic wheel noise during driving into an electrical signal.
  • Each knock sensor 10 is connected via an electrical connection 11 to the electronics 12, which in the embodiment shown is assigned to each wheel axle 1 or to each bogie or bogie.
  • the electronics 12 of each wheel axle 1 or each chassis of the rail vehicle are connected to one another Data connection, for example connected to a central computing and monitoring unit 14 via a bus 13.
  • the sensors 10 convert the wheel noises generated during driving into electrical signals, which are then recorded, integrated and evaluated, for example by comparing the integrated signals supplied by the knock sensors 10. If a wheel 7 or the corresponding wheel tire 9 is defective, the signal supplied by it differs significantly from the signal from other sensors 10, so that a defective wheel 7 or a wheel wheel which deviates from the norm is clearly defective 9 can be recognized.
  • the knock sensors 10 of a plurality of wheel axles 1 or chassis are connected to a common computing and monitoring unit 14 via the data connection 13, it is not only possible to monitor all the wheels 7 of the entire rail vehicle centrally, but can defects in the glass are also recognized, namely when a deviation from the usual driving noise or a corresponding error signal occurs in the opposite direction to the direction of travel of the rail vehicle and the front wheel axis 1 to the rear wheel axis 1.
  • the knock sensors 10 are, for example, of the same or similar construction to those sensors which are used in motors for knock control and monitoring and which, for example, have a coil which is arranged in a magnetic field and in which an electric current is generated by the movements generated by the acoustic noise is induced whose Frequency spectrum corresponds to the spectrum of the noise detected by the respective sensor 10.
  • the sensors 10 are in each case in the immediate vicinity of the axis 2 and directly on the respective wheel 7, but not on rotating parts, so that the installation is also very simple afterwards.
  • electronic monitoring with high accuracy is possible at low cost. Monitoring takes place continuously while driving. Monitoring of the track status is also possible. Since the sensors are not attached directly to the wheels 7 or wheel tires 9, not only is the subsequent installation simple, but there are also no transmission errors.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which the sensors 10a are each provided on the outside of the wheel axles 1.
  • the acoustic transmission of the wheel or driving noises to the respective sensor 10a takes place via a slip ring 15 which, like the associated sensor 10a, does not rotate with the wheel axle 1, but bears against this wheel axle or against the adjacent wheel 7.
  • FIG. 3 A similar embodiment is shown in FIG. 3.
  • the sensors 10b are each provided on a slip ring 60, namely between the two wheels 7 and one wheel 7 each adjacent.
  • the slip rings 16 enclose the axis 2 and bear against it.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Überwachung der Räder von Schienenfahrzeugen im Fahrbetrieb, mit wenigstens einem an einer Fahrzeugachse (1) bzw. an einer dortigen Radwelle (2) oder an einem dortigen Rad (7) angeordneten Sensor, der das akustische Radgeräusch in ein elektrisches Signal umwandelt, sowie durch eine Elektronik (12, 14) zum Erfassen und Auswerten des von dem Sensor (10, 10a, 10b) gelieferten Signals.

Description

Beschreibung System zur Überwachung der Räder eines Schienenfahrzeugs
Die Neuerung bezieht sich auf ein System gemäß Oberbegriff Schutzanspruch 1.
Aufgabe der Neuerung ist es, ein System aufzuzeigen, mit dem zuverlässig Räder eines Schienenfahrzeugs im Fahrbetrieb überwacht werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein System entsprechend dem Schutzanspruch 1 ausgebildet .
Vorteile des neuerungsgemäßen Systems sind u.a., daß der Einbau der Sensoren in der Nähe der Radwelle oder direkt an dieser Welle erfolgt, aber nicht an rotierenden Teilen. Hierdurch wird auch ein nachträglicher Einbau sehr einfach und es entstehen auch keine Übertragungsfehler vom Sensor an die diesem nachgeschaltete Elektronik oder Auswerteinrichtung.
Die Überwachung und Auswertung der Signale erfolgt elektronisch und während des Fahrbetriebes permanent, so daß eine zuverlässige Überwachung mit hoher Genauigkeit gewährleistet ist. Ist eine für sämtliche Fahrzeugachsen bzw. die dortigen Sensoren gemeinsame Rechen- und Überwachungseinheit vorgesehen, so besteht auch die Möglichkeit einer zusätzlichen Überwachung des Gleiszustandes, d.h. ein Fehlersignal, welches im Fahrbetrieb entgegen der Fahrtrichtung an den einzelnen Fahrzeugachsen nacheinander auftritt, läßt auf einen entsprechenden Gleisfehler schließen. Weiterbildungen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Neuerung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter Darstellung eine Achse eines Schienenfahrzeugs ;
Fig. 2 und 3 ähnliche Darstellungen wie Figur 1 bei weiteren, möglichen Ausführungsformen.
In der Figur 1 ist mit 1 allgemein eine Radachse eines Schienenfahrzeugs bezeichnet. Diese Radachse besteht aus der eigentlichen Radwelle 2, die mit Hilfe von Lagern 3 und einer Federung 4 mit dem nicht dargestellten Fahrzeugkörper bzw. einem Fahr- oder Drehgestell verbunden ist. Mit 5 und 6 sind die Scheibenbremsen und die zugehörigen Bremsscheiben auf der Radwelle 2 bezeichnet. Auf der Welle 2 sind weiterhin zwei Räder 7 befestigt, die in der bei Schienenfahrzeugen bekannten Weise ausgebildet sind, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform bestehend aus einem Radkörper 8 und dem auf diesem RaUkörper 8 befestigten Radreifen 9, der den Spurkranz und die Lauffläche des Rades 7 bildet.
An den beiden Lagern 3 ist jeweils ungefedert ein Klopfsensor 10 vorgesehen, der insbesondere die akustischen Rad-Geräusche im Fahrbetrieb in ein elektrisches Signal umwandelt. Jeder Klopfsensor 10 ist über eine elektrische Verbindung 1 1 mit der Elektronik 12 verbunden, die bei der dargestellten Ausführungsform jeder Radachse 1 bzw. jedem Fahr- oder Drehgestells zugeordnet ist. Weiterhin ist bei der dargestellten Ausführungsform die Elektronik 12 jeder Radachse 1 bzw. jedes Fahrgestells des Schienenfahrzeugs über eine Datenverbindung, beispielsweise über einen Bus 13 mit einer zentralen Rechen- und Überwachungseinheit 14 verbunden .
Mit den Sensoren 10 werden die im Fahrbetrieb erzeugten Radgeräusche in elektrische Signale umgewandelt, die dann aufgezeichnet, integriert und ausgewertet werden, und zwar beispielsweise durch Vergleich der von den KlopfSensoren 10 jeweils gelieferten, integrierten Signale. Ist ein Rad 7 bzw. der entsprechende Radreifen 9 defekt, so unterscheidet sich das von diesem gelieferte Signal deutlich vom Signal anderer Sensoren 10, so daß eindeutig ein defektes bzw. von der Norm abweichendes Rad 7 bzw. ein defekter, von der Norm abweichender Radreifen 9 erkannt werden kann.
Sind, wie oben beschrieben wurde, die Klopfsensoren 10 mehrerer Radachsen 1 bzw. Fahrgestelle über die Datenverbindung 13 mit einer gemeinsamen Rechen- und Überwachungseinheit 14 verbunden, so ist es nicht nur möglich, sämtliche Räder 7 des gesamten Schienenfahrzeugs zentral zu überwachen, sondern es können auch Fehler im Glas erkannt werden, und zwar dann, wenn eine Abweichung vom üblichen Fahrgeräusch bzw. ein entsprechendes Fehlersignal entgegen der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs und der vorderen Radachse 1 zur hinteren Radachse 1 nach einander auftritt.
Die Klopfsensoren 10 sind beispielsweise gleich oder ähnlich aufgebaut wie diejenigen Sensoren, die bei Motoren zur Klopfregelung- und Überwachung eingesetzt werden und die beispielsweise eine Spule aufweisen, die in einen Magnetfeld angeordnet ist und in der durch die von dem akustischen Geräusch erzeugten Bewegungen ein elektrischer Strom induziert wird, dessen Frequenzspektrum dem Spektrum des von dem jeweiligen Sensor 10 erfaßten Geräusches entspricht.
Durch den beschriebenen Einbau befinden sich die Sensoren 10 jeweils in unmittelbarer Nähe der Achse 2 und direkt an dem jeweiligen Rad 7, allerdings nicht an rotierenden Teilen, so daß der Einbau auch nachträglich sehr einfach ist. Mit dem neuerungsgemäßen System ist eine elektronische Überwachung mit hoher Genauigkeit bei geringen Kostenaufwand möglich. Die Überwachung findet im Fahrbetrieb permanent statt. Zusätzlich ist auch die Überwachung des Gleiszustandes möglich. Da die Sensoren nicht direkt an den Rädern 7 bzw. Radreifen 9 angebracht sind, ist nicht nur der nachträgliche Einbau einfach, sondern es ergeben sich auch keine Übertragungsfehler.
Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Sensoren 10a jeweils an der Außenseite der Radachsen 1 vorgesehen sind. Die akustische Übertragung der Rad- oder Fahrgeräusche an den jeweiligen Sensor 10a erfolgt über einen Schleifring 15, der ebenso wie der zugehörige Sensor 10a nicht mit der Radachse 1 mitdreht, gegen diese Radachse bzw. gegen das benachbarte Rad 7 aber anliegt.
Eine ähnliche Ausführung ist in der Figur 3 dargestellt. Dort sind die Sensoren 10b jeweils an einem Schleifring 60 vorgesehen, und zwar zwischen den beiden Rädern 7 und jeweils einem Rad 7 benachbart. Die Schleifringe 16 umschließen die Achse 2 und liegen gegen diese an.
Die Neuerung wurde voranstehend an
Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Neuerung zugrundeliegende
Erfindungsgedanke verlassen wird. Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugachse
2 Radwelle
3 Lager
4 Federung
5 Scheibenbremse
6 Bremsscheibe
7 Rad
8 Radkörper
9 Radreifen
10, 10a, 10b Klopfsensor
11 elektrische Verbindung
1 2 Elektronik
1 3 Datenübertragungsstrecke
14 zentrale Rechen- und Überwachungseinheit

Claims

Ansprüche
1. System zur Überwachung der Räder von Schienenfahrzeugen im Fahrbetrieb, gekennzeichnet durch wenigstens einen an einer Fahrzeugachse (1) bzw. an einer dortigen Radwelle (2) oder an einem dortigen Rad (7) angeordneten Sensor, der das akustische Radgeräusch in ein elektrisches Signal umwandelt, sowie durch eine Elektronik (12, 14) zum Erfassen und Auswerten des von dem Sensor (10, 10a, 10b) gelieferten Signals.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Sensoren (10, 10a, 10b) in der Nähe wenigstens zweier unterschiedlicher Räder (7) angeordnet sind, und daß durch Verarbeitung der vorzugsweise integrierten Signale der Sensoren (10, 10a, 10b) ein Fehlersignal ermittelt wird.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal durch Vergleich wenigstens zweier Signale ermittelt wird.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal durch Verarbeitung der vorzugsweise integrierten Signale der Sensoren (10, 10a, 10b) an unterschiedlichen Seiten des Fahrzeugs ermittelt wird.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Radachse (1) des
Fahrzeugs wenigstens ein Sensor (10, 10a, 10b) vorgesehen ist .
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Radachse (1) des Fahrzeugs jedem Rad (7) benachbart wenigstens ein gesonderter Sensor (10, 10a, 10b) vorgesehen ist.
7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zentrale Rechen- und
Überwachungseinheit (14) für sämtliche Sensoren (10).
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zentralen Rechen- und Überwachungseinheit (14) die Auswertung der Signale sämtlicher Sensoren (10, 10a, 10b) erfolgt.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für wenigstens zwei Sensoren (10, 10a, 10b), vorzugsweise für Sensoren an den unterschiedlichen Rädern (7) wenigstens einer Radachse (1) eine gemeinsame Elektronik (12) vorgesehen ist, die an ihrem Ausgang ( 1 ) ein von den Signalen der Sensoren abgeleitetes digitales Signal liefert.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Elektronik (12) eine Aufbereitung der Signale der Sensoren (10, 10a, 10b) beispielsweise durch Aufzeichnen, Integrieren, Vergleichen erfolgt.
11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren an einem Lager oder Lagerbock (3) für die Radwelle (2) vorgesehen sind.
12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (10a, 10b) an einem gegen das jeweilige Rad (7) und/oder gegen die Radwelle (2) anliegenden Schleifring oder Schleifkörper vorgesehen sind.
PCT/EP1999/004400 1998-06-25 1999-06-24 System zur überwachung der räder eines schienenfahrzeugs Ceased WO1999067116A1 (de)

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DE29811354.6 1998-06-25
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Publications (1)

Publication Number Publication Date
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