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Dokumentenidentifikation DE10211173A1 11.12.2003
Titel Einrichtung für Schienenfahrzeuge, die mit einer Gleitschutz-Elektronik versehen sind
Anmelder KES Keschwari Electronic Systems GmbH & Co. KG, 30890 Barsinghausen, DE
Erfinder Keschwari-Rasti, Mahmud, Dipl.-Ing., 30890 Barsinghausen, DE
Vertreter Flaig, S., Dipl.-Ing.(FH), Pat.-Anw., 47239 Duisburg
DE-Anmeldedatum 14.03.2002
DE-Aktenzeichen 10211173
Offenlegungstag 11.12.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.12.2003
IPC-Hauptklasse G01P 21/00
IPC-Nebenklasse G01P 3/488   G01D 5/28   B61H 9/00   B60T 8/32   B61C 15/08   
Zusammenfassung Eine Einrichtung für Schienenfahrzeuge (1), die mit einer Gleitschutz-Elektnik (9) versehen ist, an die zumindest ein einem Rad (3a) zugeordneter Impulsgeber (5) angeschlossen ist, dem ein mit dem Achsstummel (2) rotierendes, gezahntes Polrad (4) gegenüberliegt, und im Impulsgeber (5) am Eingang ein Sensor (25) vorgesehen ist, weist eine Einrichtung zur Überwachung des Sensors (25) im Impulsgeber (5) auf, die aus einem im Bereich des Sensors (25), der den Polrad-Zähnen (4a) gegenüberliegt, ein magnetische Felder zwischen Sensor (25) und Polrad (4) nicht beeinflussendes Messmittel (26) zur Überwachung des Sensors (25) auf seine Funktionsfähigkeit besteht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für Schienenfahrzeuge, die mit einer Gleitschutz-Elektronik versehen sind, an die zumindest ein einem Rad zugeordneter Impulsgeber angeschlossen ist, dem ein mit dem Achsstummel rotierendes, gezahntes Polrad gegenüberliegt, und im Impulsgeber am Eingang ein Sensor vorgesehen ist.

Eine solche Einrichtung ist bekannt (DE 197 30 212 C2) und wird z. B. bei Hinzufügung eines optischen Signalgebers (z. B. einer LED) dazu benutzt, eine Schienenfahrzeug-Radachse zu schaffen, die eine einfache Überwachung eines auf ihr angeordneten Impulsgebersystems erlaubt. Dadurch kann allein durch Beobachtung des Signalgebers von außen festgestellt werden, ob das Polrad vorhanden ist, ob dessen Abstand zum Impulsgeber einen regelmäßigen Lichtimpuls erzeugt, so dass von einem ruhigen Lauf des Polrads und seiner ordnungsgemäßen Lagerung ausgegangen werden kann.

Eine andere Situation ergibt sich während des Fahrens des Schienenfahrzeugs. Im Lauf der Zeit entstehen durch die fortwährenden Erschütterungen und Schwingungen Schäden am Polrad, das durch Schweißstellen oder Verschraubungen auf dem Achsstummel befestigt ist. So kann es zu Brüchen der Schweißstellen am Polrad und bei Verschraubungen zu deren Lösen kommen, wobei das Polrad nicht mehr rundläuft und zuletzt ein Zustand erreicht wird, dass der nahe gelegene Impulsgeber geradezu abgeschliffen oder abgefräst wird.

Die Folgen der Polradschäden, die auf den Impulsgeber übertragen werden, sind in einer Weise schädlich, die von der jeweiligen Gleitschutz-Elektronik abhängen. Im allgemeinen ist eine solche Gleitschutz-Elektronik in der Art ausgebildet, die in der DE 196 32 768 beschrieben ist. Dabei sind an den Mikrocomputer-Gleitschutz die Auslassventile für die Bremsen auf der Radachse angeschlossen und ferner die Impulsgeber, die jeder Radachse zugeordnet sind. Da die Impulsgeber zerstört werden, empfängt der Microcomputer-Gleitschutz keinerlei Signale über das Fahrverhalten der Räder und die gesamten Signale für eine Lokomotive oder für einen Triebwagen sind tot. Dabei besteht kein Gleitschutz mehr und alle Signale, die vom Impulsgeber abgeleitet werden, entfallen. Für den Fall, dass innerhalb des Impulsgebers Kurzschlüsse auftreten, werden sogar falsche Signale erzeugt. Solche Falschsignale können z. B. das Lösen der Bremse der im Schlupf befindlichen Radachse erzeugen und die Bremse öffnet und schließt abwechslungsweise. Die falschen Signale können eine falsche Geschwindigkeit vortäuschen, wobei die Radachse im Schlupfarbeiten sollte aber tatsächlich gelöst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Überwachen des Funktionszustandes des Sensors im Impulsgeber vorzuschlagen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der eingangs bezeichneten Einrichtung dadurch gelöst, dass im Bereich des Sensors, der den Polrad-Zähnen gegenüberliegt, ein magnetische Felder zwischen Sensor und Polrad nicht beeinflussendes Messmittel zur Überwachung des Sensors auf seine Funktionsfähigkeit vorgesehen ist. Der Vorteil ist, dass bei Zerstörung des Messmittels sofort die im Impulsgeber befindliche Elektronik abgeschaltet wird, so dass dem Gleitschutz keine falsche Geschwindigkeits-Information zugeführt werden kann. Das System erkennt sodann, dass der betreffende Impulsgeber nicht mehr funktionsfähig ist.

In Ausgestaltung des Grundgedankens ist das Messmittel an die Überwachungs- Elektronik des Impulsgebers angeschlossen.

Nach weiteren Merkmalen wird vorgeschlagen, dass ein strangförmiges Messmittel um den Sensor gelegt ist. Dadurch wird für das Messmittel nur ein geringer Raum belegt und herkömmliche Impulsgeber können unverändert verwendet werden.

Diese Gestaltung kann dabei dahingehend ausgeführt sein, dass das Messmittel mit einem oder mehreren elektrisch oder magnetisch nichtleitenden Strangabschnitten um den Sensor gelegt ist. Mehrere Strangabschnitte werden entsprechend der Anzahl der Anschlüsse der Überwachungs-Elektronik des Impulsgebers ausgeführt.

Eine besonders hervorzuhebende Gestaltung besteht darin, dass die Strangabschnitte, die um den Sensor gelegt sind, einen optischen oder isoliert elektrischen Wegabschnitt bilden.

Dabei ist wiederum der optische Wegabschnitt von besonderer Bedeutung, weil nach zusätzlichen Merkmalen der optische Wegabschnitt aus einem Lichtwellenleiter besteht, der über beidendige Wandler an die Überwachungs-Elektronik angeschlossen ist.

Der vorhandene Raum im Impulsgeber kann ferner dadurch berücksichtigt werden, dass der optische Wegabschnitt aus mehreren, etwa parallel verlaufenden Lichtwellenleitern geringen Durchmessers besteht.

Der geringe, zur Verfügung stehende Raum im Impulsgeber ist deshalb als ausreichend einzustufen, weil die Lichtwellenleiter jeweils einen runden Querschnitt mit etwa 0,1 bis 1,5 mm Durchmesser aufweisen.

Eine andere physikalische Lösung kann dahingehend geschaffen werden, dass der optische Wegabschnitt aus einem Infrarot-Sender und einem beabstandet innerhalb oder außerhalb der Stirnseite des Sensors angeordneten Infrarot-Empfänger gebildet ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine (bekannte) Bauweise eines Achsstummels der Radachse eines Schienenfahrzeuges (Lokomotive, Personenwagen, Güterwagen) gemäß der DE 197 30 212 C2,

Fig. 2 die weitere (bekannte) Schaltung der Elektronik mit Mikrocomputer- Gleitschutz gemäß der DE 196 32 768 C2,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Impulsgeber und

Fig. 4e; ein Diagramm des Spannungsverlaufs der auf einem Monitor auftretenden Spannungskurve zwischen Polrad und Impulsgeber.

Gemäß Fig. 1 ist die Polrad/Impulsgeber-Anordnung an einem Schienenfahrzeug 1 auf einem Achsstummel 2 an einer Radachse 3 gezeigt, die ein mit Zähnen 4a versehenes Polrad 4 aufweist, dem radial gegenüberliegend ein Impulsgeber 5 mit fest bestimmtem Abstand 6 befestigt ist. In einem Schutzschlauch 7 sind Signalleitungen 8 bis in eine Gleitschutz-Eiektronik 9 geführt. Von erheblicher Bedeutung ist die Verkapselung des Polrades 4 mittels eines Achslagerdeckels 10, der das Achslager 11 umschließt. Der Achslagerdeckel 10 ist gewöhnlich nur durch einige Schrauben mit dem Achslager 11 verbunden. Die während der Fahrt auftretenden Schwingungen, Erschütterungen und Stöße gefährden den Achslagerdeckel und das Polrad und Schweißverbindungen können reißen und die Verschraubungen können sich lösen. Die Folge ist ein unrunder Lauf des Polrades 4, das wie eine Schleifscheibe oder ein Fräser auf den Impulsgeber wirkt.

Dabei wird die Verbindung zur Gleitschutz-Elektronik 9 entweder ganz oder zumindest teilweise unterbrochen. Die in Fig. 2 gezeigte Einrichtung betrifft die Regelung des Bremszylinderdrucks an einzelnen Rädern 3a oder an einem Radpaar auf einer Radachse 3 und geht von einer Hauptluftleitung 12 aus, die die Gleitschutz-Elektronik 9 über einen Druckschalter 13 einschaltet. Die Gleitschutz-Elektronik 9 wird über Signale einer Ansteuerleitung 14 über das Anlegen einer Magnetschienenbremse informiert und berechnet allgemein die Beschleunigungs- und Verzögerungswerte und führt eine ständige Diagnose in jedem Betriebszustand aus. An die Gleitschutz- Elektronik 9 ist pro Radachse 3 oder pro Rad 3a jeweils ein Impulsgeber 5 angeschlossen. Über eine Steuerventilleitung 15 sind Elektromagnetventile 16a, 16b, 16c und 16d angeschlossen, die mit einem jeweiligen Druckluftzylinder 17a, 17b, 17c und 17d zusammenwirken. Über die Elektromagnetventile 16a, 16b, 16c und 16d wird der Bremsdruck der Druckluftzylinder 17a, 17b, 17c und 17d geregelt, so dass der Bremsdruck jeweils an die Haftreibungsbeiwerte zwischen Rad 3a und Schiene angepasst wird. Es ist ferner jeweils eine Funktionseinheit aus einem Rad 3 a/Radachse 3/einer Bremszange 18/einem Druckluftzylinder 17a (17b, 17c, 17d) und einem Elektromagnetventil 16a (16b, 16c, 16d) gebildet.

Gemäß Fig. 3 ist der Impulsgeber 5 in einem Gehäuse 19 und vor ungewollten Einflüssen von außen geschützt in einem Metallrohr 20 umschlossen. Das Metallrohr 20 ist im Ausführungsbeispiel mittels einer Epoxidharzbeschichtung 21 außen und mit einer gleichen Beschichtung 22 innen isoliert. Die Signalleitungen 8 sind in die Überwachungs-Elektronik 23 geführt und das Gehäuse 19 ist von vorne mit einer Schutzscheibe 24 verschlossen. Unter der Schutzscheibe 24 befindet sich ein Sensor 25, an dessen Stirnseite 25a, den Polrad-Zähnen 4a gegenüberliegend sind Messmittel 26 zur Überwachung des Sensors 25 auf seine Funktionsfähigkeit angeordnet. Diese Messmittel 26 besitzen die Eigenschaft, zwischen dem Polrad 4 und dem Sensor 25 entstehende Magnetfelder während des Laufes des Polrads 4 nicht zu stören oder sonstwie zu beeinflussen. Das Messmittel 26 ist im Ausführungsbeispiel strangförmig. Ein Strangabschnitt 27 ist elektrisch oder magnetisch nichtleitend und um die Stirnseite 25a des Sensors 25 gelegt. Der Strangabschnitt 27 kann im Gegensatz dazu ein optisch oder isoliert elektrischer Wegabschnitt 28 bilden.

Der Wegabschnitt 2C besteht vorzugsweise aus einem Lichtwellenleiter 29, der über an beiden Enden, angeschlossene Wandler 30 (Strom in Licht und. umgekehrt) an die Überwachungs-Elektronik angeschlossen ist.

Das Polrad 4 wird bei seiner Beschädigung oder der Beschädigung seiner Befestigung, wobei die einzelnen Polrad-Zähne 4a wie eine Schleifscheibe oder ein Fräser wirken, zuerst das Messmittel 26 zerstören, indem dort der Licht- oder Stromfluss unterbrochen wird, worauf der nachstehend beschriebene Spannungsverlauf auf einem Monitor verschwinden würde (Fig. 4). Dabei sind falsche Signale, die aus Kurzschlüssen in der Überwachungs-Elektronik herrühren könnten, unmöglich gemacht worden.

In Fig. 4 ist der im Normalbetrieb auf dem Monitor sichtbare Spannungsverlauf UB (Batteriespannung) und die etwa auf der Hälfte der Höhe liegende 1/2 UB-Spannung sichtbar. Sobald die mittlere Spannung 1/2 UB aus der Mitte wandert, und konstant zu Null oder zu UB schaltet, ist der Impulsgeber 5 defekt. Bezugszeichenliste 1 Schienenfahrzeug

2 Achsstummel

3 Radachse

3a Rad

4 Polrad

4a Polrad-Zähne

5 Impulsgeber

6 Abstand

7 Schutzschlauch

8 Signalleitungen

9 Gleitschutz-Elektronik

10 Achslagerdeckel

11 Achslager

12 Hauptluftleitung

13 Druckschalter

14 Ansteuerleitung

15 Steuerventilleitung

16a Elektromagnetventil

16b Elektromagnetventil

16c Elektromagnetventil

16d Elektromagnetventil

17a Druckluftzylinder

17b Druckluftzylinder

17c Druckluftzylinder

17d Druckluftzylinder

18 Bremszange

19 Gehäuse

20 Metallrohr

21 Epoxidharzbeschichtung

22 Epoxidharzbeschichtung

23 Überwachungs-Elektronik

24 Schutzscheibe

25 Sensor

25a Stirnseite

26 Messmittel

27 Strangabschnitt

28 Wegabschnitt

29 Lichtwellenleiter

30 Wandler


Anspruch[de]
  1. 1. Einrichtung für Schienenfahrzeuge, die mit einer Gleitschutz-Elektronik versehen sind, an die zumindest ein einem Rad zugeordneter Impulsgeber angeschlossen ist, dem ein mit dem Achsstummel rotierendes, gezahntes Polrad gegenüberliegt, und im Impulsgeber am Eingang ein Sensor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Sensors (25), der den Polrad-Zähnen (4a) gegenüberliegt, ein magnetische Felder zwischen Sensor (25) und Polrad (4) nicht beeinflussendes Messmittel (26) zur Überwachung des Sensors (25) auf seine Funktionsfähigkeit vorgesehen ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel (26) an eine Überwachungs-Elektronik (23) angeschlossen ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein strangförmiges Messmittel (26) um den Sensor (25) gelegt ist.
  4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messmittel (26) mit einem oder mehreren elektrisch oder magnetisch nichtleitenden Strangabschnitten (27) um den Sensor (25) gelegt ist.
  5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangabschnitte (27), die um den Sensor (25) gelegt sind, einen optischen oder isoliert elektrischen Wegabschnitt (28) bilden.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Wegabschnitt (28) aus einem Lichtwellenleiter (29) besteht, der über beidendige Wandler (30) an die Überwachungs-Elektronik (23) angeschlossen ist.
  7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Wegabschnitt (28) aus mehreren etwa parallel verlaufenden Lichtwellenleitern (29) geringen Durchmessers besteht.
  8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtwellenleiter (29) jeweils einen runden Querschnitt mit etwa 0,1 bis 1,5 mm Durchmesser aufweisen.
  9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Wegabschnitt (28) aus einem Infrarot-Sender und einem beabstandet innerhalb oder außerhalb der Stirnseite (25a) des Sensors (25) angeordneten Infrarot-Empfänger gebildet ist.






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