Vorrichtung zum Erkennen unzulässig erwärmter Bauteile an fahrenden Eisenbahnwagen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen unzulässig erwärmter Bauteile an fahrenden Eisenbahnwagen, insbesondere zum Erkennen heissgelaufener Lager und/oder Radkränzen bzw. Bremsen.

[0002] Es ist bekannt, nahe den Gleisen einer Eisenbahnstrecke infrarotempfindliche Detektoren anzuordnen, und mittels einer geeigneten Optik einen Teil der von den Lagern vorbeilaufender Eisenbahnwagen ausgehenden Wärmestrahlung (= Infrarotstrahlung) auf den Detektor zu projizieren. Die Detektoren liefern dabei ein der Lagerwärme proportionales elekrisches Signal, an dessen Intensität sich erkennen lässt, wenn eines der vorbeilaufenden Lager sich unzulässig erwärmt hat, d.h. heissgelaufen ist. Zu diesem Zweck sind dem Detektor elektrische Verstärker und elektronische Schaltmittel nachgeschaltet, die eine Reihe von Schwellwertschaltern enthalten. Die Schwellwertschalter sprechen auf bestimmte Signalstärken an und melden so heissgelaufene Lager.

[0003] Ausserdem sind am Gleis noch Gleisschaltmittel vorhanden, die von den vorbeifahrenden Rädern geschaltet werden und die gesamte Erkennungsschaltung nur dann aktivieren, wenn ein Rad vorbeifährt.

[0004] Eine derartige Vorrichtung ist z.B. aus der ÜS-A-3 119 017 bekannt. Dabei sind zwei Detektoren in einem Gehäuse vereint, die verschiedene Teile des Lagergehäuses anmessen. Diese Detektoren dienen jedoch der Kompensation der Umgebungstemperatur bzw. der Elimination des Einflusses der Sonnenstrahlung auf die Messung. Ferner ist es bekannt, derartige Erkennungs-Vorrichtungen in gleicher Weise zum Erkennen heissgelaufener Bremsen bzw. Radkränze zu verwenden. Es ist jedoch ein Nachteil der bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art, dass für das Erkennen von heissgelaufenen Lagern und von heissgelaufenen Bremsen bzw. Radkränzen meist zwei getrennte Vorrichtungen vorgesehen sind, die auch räumlich an der Gleisstrecke an völlig getrennten Plätzen stehen. Der Nachteil besteht darin, dass dabei weitestgehend die Detektoren und die nachgeschaltete Elektronik doppelt benötigt werden, und vor allem auch darin, dass die Messung von Lager einerseits und Bremse bzw. Radkranz andererseits niemals am gleichen Rad erfolgt, sondern wegen der getrennten räumlichen Anordnung immer an getrennten Rädern.

[0005] In der US-PS 3 253 140 ist zwar bereits eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs bekanntgeworden, bei der die Messung der Lagertemperatur einerseits und der Radkranz-und Bremstemperatur andererseits am gleichen Ort erfolgt, nämlich mit dem gleichen Detektor. Dies hat jedoch den Nachteil, dass für die Messrichtung eine schräge Richtung gewählt werden muss, um die verschiedenen Messstellen (Lager, Bremse, Radkranz) zu erfassen, und die Praxis hat gezeigt, dass eine solche «gemittelte» Messrichtung zu keinen zuverlässigen Ergebnissen führt.

[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, die sowohl eine unzulässige Temperaturerhöhung des Achslagers als auch eine Temperaturerhöhung der Bremsklötze bzw. des Radkranzes zuverlässig erkennt, und zwar am gleichen Rad, und bei der der Aufwand an elektronischen Bauelementen wesentlich vermindert ist.

[0007] Gemäss der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur Detektierung der Lagertemperatur und der Radkranztemperatur zwei getrennte Detektoren mit zugehöriger Optik besitzt, die baulich in einem gemeinsamen Gehäuse vereinigt sind, und dass für die getrennten Detektoren nur ein Gleisschaltmittel vorgesehen ist.

[0008] Der allgemeine Lösungsgedanke besteht demnach darin, für die Lagertemperatur und für die Bremsklotz- bzw. Radkranztemperatur je einen Detektor vorzusehen und diese Detektoren baulich in einem gemeinsamen Gehäuse derart zu vereinigen, dass beide stets das gleiche Rad anmessen, und die erforderliche Auswertelektronik zweimal zu verwenden, wobei in diese Elektronik getrennte Schwellwertschalter für die Lagertemperatur und für die Bremsklotz- bzw. Radkranztemperatur eingebaut sind.

[0009] Letzteres ist deshalb möglich, weil diese beiden Temperaturen stark unterschiedlich sind. Die Lagertemperatur ist z.B. bereits dann unzulässig erhöht, wenn ihre Differenz zur Umgebungstemperatur etwa 100 °C beträgt, während dies bei der Bremsklotz- bzw. Radkranztemperatur erst bei einer Differenz von etwa 250 °C der Fall ist. Die genannten Gradzahlen stellen aber keine exakten Werte dar sondern sind nur genannt, um die Grössenordnung der Temperaturunterschiede aufzuzeigen.

[0010] Es sei auch noch darauf hingewiesen, dass bei der Messung der Bremsklotz- bzw. Radkranztemperatur die letztgenannte Radkranztemperatur die eigentlich interessante Temperatur ist.

[0011] Eine solche erhöhte Radkranztemperatur kann einmal daher rühren, dass die Bremsklötze auf dem Rad schleifen, sie kann aber auch daher rühren, dass bei durch die Bremsklötze blockiertem Rad das letztere auf der Schiene schleift. Die dabei auftretende Erwärmung ist die weitaus stärkere, die schon nach wenigen Kilometern zum Lösen des abgeschrumpften Radkranzes und damit zum Entgleisen des Zuges führen kann.

[0012] Der oben genannte allgemeine Lösungsgedanke kann in zwei unterschiedlichen konkreten Lösungen verwirklicht werden. Diese Lösungen unterscheiden sich danach, wie die Achse des Messstrahls relativ zur Ebene des vorbeilaufenden Rades verläuft, nämlich entweder schräg oder parallel. Mit anderen Worten heisst dies, ob der Detektor senkrecht unter dem über ihm vorbeilaufenden Lager angeordnet ist (paralleler Messachsenverlauf), oder ob der Detektor soweit seitlich neben der Schiene angeordnet ist, dass die Messachse schräg zum Rad verläuft.

[0013] Im letzteren Falle ist die Messachse auf die Radmitte ausgerichtet, und wenn ein Rad vorbeiläuft, so laufen immer zeitlich nacheinander zunächst ein Bremsklotz, dann das Achslager und dann der zweite Bremsklotz durch die Messachse. Es ist daher möglich zur Messung sowohl der Bremsklotz- als auch der Lagertemperatur stets den gleichen Detektor zu verwenden. Dieser Detektor mit seiner nachgeschalteten Elektronik muss jedoch zeitlich nacheinander zweimal aktiviert werden; zunächst für den vorderen Bremsklotz und danach für das Achslager. (Der zweite Bremsklotz braucht nicht angemessen zu werden, weil seine Temperatur im wesentlichen immer gleich derjenigen des ersten Bremsklotzes sein wird.) Für diese zweimalige Aktivierung sind getrennte Gleisschaltmittel, z.B. Magnetschalter, erforderlich, die versetzt zueinander am Gleis angeordnet sind und vom vorbeilaufenden Rad nacheinander geschaltet werden.

[0014] Im ersteren Falle ist die Messachse senkrecht nach oben gerichtet und erfasst nur das über dem Detektor hinweglaufende Lager. Von den Bremsklötzen und dem Radkranz «sieht» dieser Detektor nichts. Es ist daher für die Messung der Radkranztemperatur ein gesonderter Detektor erforderlich, der mit dem Achs-Detektor im bzw. am gleichen Gehäuse untergebracht sein kann, dessen Messachse jedoch speziell auf den Radkranz gerichtet ist, und zwar auf diejenige Stelle, die senkrecht unterhalb des Achslagers auf dem Gleis aufliegt.

[0015] Die Messung der Lagertemperatur und der Radkranztemperatur erfolgt daher bei dieser konkreten Lösung zeitlich im gleichen Moment. Daher können bei dieser Lösung die gleichen Gleisschaltmittel verwendet werden, die zum gleichen Zeitpunkt beide Detektoren aktivieren. Während somit bei der erstbeschriebenen Lösung der gleiche Detektor, aber verschiedene Gleisschaltmittel benutzt werden, werden bei der letztbeschriebenen Lösung die gleichen Gleisschaltmittel aber unterschiedliche Detektoren verwendet.

[0016] In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung mit Abtastung der Achslager senkrecht von unten, mit zwei Detektoren und einem Gleisschalter,

Fig. 2 schematisch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung mit schräger Abtastung der Achslager, mit einem Detektor und zwei Gleisschaltern, und

Fig. 3 die Vorrichtung der Fig. 2 in einer Ansicht in Pfeilrichtung A der Fig. 2.

[0017] In Fig. 1 ist mit 1 das Rad eines Eisenbahnwagens bezeichnet das auf einer Schiene 2 läuft. Das Rad sitzt auf einer Achse 3, die in einem Lager 4 gelagert ist, das von einem Rahmen 5 getragen wird.

[0018] Seitlich der Schiene 2 sitzt eine Vorrichtung zum Erkennen von unzulässigen Erwärmungen des Lagers 4 und des Radkranzes des Rades 1. Diese Vorrichtung besteht aus infrarotempfindlichen Detektoren 6 und 7; und zwar ist für die Detektierung des Lagers 4 der Detektor 6 vorqesehen und für die Detektierung des Radkranzes 1 der Detektor 7. Beide Detektoren sind jedoch in einem gemeinsamen Gehäuse 8 untergebracht. Die Detektierung des Lagers 4 erfolgt senkrecht von unten. Zu diesem Zweck ist in der Messachse 6a ausser den üblichen optischen Bauelementen ein Umlenkspiegel 10 angeordnet, der die Messachse bzw. die einfallenden IR-Strahlen um etwa 90° umlenkt. Der Detektor 7 misst demgegenüber in waagerechter Richtung 6b direkt auf den Radkranz.

[0019] Den beiden Detektoren 6 und 7 sind elektronische Bauelemente nachgeordnet, die für beide Schaltkreise gemeinsam benutzt werden. Sie sind in dem schematisch dargestellten Gehäuse 11 untergebracht. In ihnen sind jedoch die Schwellwertschalter für die Lagertemperatur SSL und für die Radtemperatur SSR getrennt vorhanden. Die übrigen elektronischen Bauelemente bestehen in bekannter Weise z.B. aus Verstärkern, Mitteln zur Analogsignalverarbeitung, Achszähler usw., die nicht gesondert dargestellt sind. Es sind allerdings auch getrennte Meldungsspeicher mit Anzeigemitteln 12,13 vorhanden.

[0020] Die Messung der Lagertemperatur und der Radtemperatur erfolgt zeitlich im gleichen Moment, und zwar in dem Augenblick, in dem die Achse senkrecht über der Vorrichtung steht, wobei dann am Rad diejenige Zone gemessen wird, die sich gerade in Auflage auf der Schiene befindet. Zur Aktivierung der beiden Detektoren-Schaltkreise ist daher nur ein Gleisschalter 14 erforderlich, der beide Schaltkreise einschaltet, wenn sich das Rad in der beschriebenen Position befindet. Allerdings kann der Schalter auch an anderer als der gezeigten Stelle angeordnet sein, z.B. auf derselben Seite wie die Messvorrichtung. Ausserdem kann er am gegenüberliegenden Gleis sitzen und von dem gegenüberliegenden Rad geschaltet werden, oder auch um einen Achsabstand versetzt.

[0021] Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Vorrichtung mit schräger Abtastung. Die Messachse 15 ist hierbei zur Radebene geneigt. Es ist leicht verständlich, dass bei einer solchen Anordnung der Messachse bei einem Raddurchlauf zunächst der Radkranz durch die Messachse läuft, dann das Lager und danach wiederum der Radkranz. Die Messung der Temperaturen von Lager und Rad erfolgt daher nicht im gleichen Augenblick, wie im Beispiel der Fig. 1, sondern zeitlich nacheinander. Für diese zeitlich nacheinander liegenden Messungen ist lediglich ein Detektor 16 erforderlich, dem über eine entsprechende Optik 17 die IR-Strahlen zugeleitet werden. Allerdings muss dieser Detektor mit seinen nachgeschalteten elektronischen Schaltkreisen zweimal aktiviert werden, und zwar im Abstand des halben Raddurchmessers. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind zwei getrennte Gleisschalter 18 und 19 erforderlich. In Fig. 3 sind dieselben aus zeichnerischen Gründen als am gegenüberliegenden Gleis liegend dargestellt. Sie werden von dem mit dem Rad 1 auf einer gemeinsamen Achse sitzenden Rad 1 a geschaltet, und schalten ihrerseits die elektronischen Bauelemente in dem Schrank 20.

[0022] Da die Durchmesser der Eisenbahnwagen unterschiedlich sind, müssen die Gleisschalter 18 und 19 entsprechend breit sein, um zu gewährleisten, dass bei allen praktisch vorkommenden Raddurchmessern der Schaltkreis jeweils im richtigen Moment aktiv ist.

Ansprüche

Vorrichtung zum Erkennen unzulässig erwärmter Bauteile am Fahrgestell eines fahrenden Eisenbahnwagens, die einen am Eisenbahngleis stationär eingebauten Detektor für Infrarotstrahlung mit nachgeschalteter Auswertelektronik sowie am Gleis angeordnete Gleisschaltmittel zur Aktivierung des Detektors und seiner Schaltung im Moment des Vorbeilaufens eines Rades umfasst, wobei die Schaltung Schwellwertschalter zur Erkennung einer erhöhten Lagertemperatur als auch Schwellwertschalter zur Erkennung einer erhöhten Radkranz- bzw. Bremsklotztemperatur enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Detektierung der Lagertemperatur und der Radkranztemperatur zwei getrennte Detektoren (6 ; 7) mit zugehöriger Optik besitzt, die baulich in einem gemeinsamen Gehäuse (8) vereinigt sind, und dass für die getrennten Detektoren (6; 7) nur ein Gleisschaltmittel (14) vorgesehen ist.

Revendications

Dispositif pour détecter des pièces qui chauffent sur le châssis d'un wagon de chemin de fer en marche, comprenant, incorporé à poste fixe à la voie de chemin de fer, un détecteur pour rayonnement infrarouge avec électronique d'explotation branchée derrière lui et avec des moyens d'interrupteur associés à la voie pour la mise en action du détecteur et de son circuit au moment du passage d'une roue, le circuit renfermant aussi bien des interrupteurs à valeur de seuil pour la détection d'une températur de palier élevée que pour celle d'une température élevée des jantes de roues ou respectivement des sabots de freins caractérisé en ce que le dispositif de détection de la température de palier et de la température des jantes de roues est pourvu de deux détecteurs séparés (6, 7) avec l'optique y associée, lesquels sont réunis au point de vue constructif dans un boîtier commun (8) et en ce qu'il n'est prévu pour ces détecteurs séparés (6, 7) qu'un seul moyen d'interrupteur associé à la voie (14).

Claims

Detection device for spotting overheated components at the wheel frame of a moving railroad car comprising detector means integrated in a stationary manner in the rail for sensing infrared radiation, a subsequent analyzing electronic circuitry including rail switch means mounted at the rail to activate said detector means and said circuitry at the time a wheel passes by, said circuitry containing threshold value switches for detecting an inadmissible high bearing temperature and threshold value switches for detecting an indadmissi- ble high temperature of the wheel rim and of the brake lining, characterized in that for detecting the bearing temperature and the wheel rim temperature the device comprises two separate detector means (6; 7) with associated optical means which are constructively combined in a common housing (8) and that for the said separate detector means (6; 7) only one rail switch means is provided.

Zeichnung