Transponderbasierte Vorrichtung zur Identifikation von Radsätzen

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung im Nahbereich derselben mittels passiver Transponder sowie Elementen zur Befestigung von Transpondern an im wesentlichen zylindrischen Bauteilen.
Durch formschlüssiges Verbinden von Transponder (1) und Befestigungselement (2) mittels einer Kunststoffvergussmasse oder einer Kunststoffschrumpfmasse (3) sowie durch ein kraftschlüssiges Anbringen des so geschaffenen Komposits an einer frei wählbaren Stelle einer Achse (4) des Schienenfahrzeuges wird eine hinsichtlich der einsatzbedingten hohen Belastungen und extremen Umgebungsbedingungen robuste und dauerhafte Konstruktion geschaffen. Ihre Anwendung setzt keine besonderen Fertigkeiten beim Bediener voraus und ist mit geringem Handhabungsaufwand innerhalb sehr kuzer Zeiten ausführbar. Zudem sind Anschaffungs- und Instandhaltungskosten sehr niedrig und ermöglichen einen Masseneinsatz in der gesamten Fahrzeugflotte.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung im Nahbereich derselben mittels passiver Transponder sowie Elementen zur Befestigung von Transpondern an im wesentlichen zylindrischen Bauteilen.

[0002] Für Betreiber von Schienenverkehrsfahrzeugen ist es von grosser Wichtigkeit, jederzeit einen Überblick über die im Betriebseinsatz befindlichen Radsätze zu haben. Insbesondere bei der regelmässigen Erfassung von Radparametern (z.B. beim Überprüfen des Verschleisszustandes eines Rades) ist eine schnelle und zweifelsfreie Identifizierung des Radsatzes von Bedeutung.
Bislang geschieht dies üblicherweise über eine Identifizierungsnummer, die auf einem die Achse des Radsatzes umfassenden Stahlband eingraviert bzw. mittels Schlagwerkzeugen eingeprägt ist und optisch abgelesen wird. Dies erweist sich in der Praxis immer wieder als nachteilig, da die Stahlbänder aufgrund der herrschenden Betriebsbedingungen stets stark verschmutzt sind und erst gesäubert werden müssen, damit ein Ablesen der Identifikationsnummer erst möglich wird. Ebenso ist es nachteilig, dass die Radsätze zum Zeitpunkt des Ablesevorganges nicht notwendigerweise eine günstige Position hinsichtlich der optischen Ablesbarkeit durch das Instandhaltungspersonal einnehmen. Wenn das Stahlband nicht manuell in eine brauchbare Ablese-Position verdreht werden kann, müsste im Extremfall der Radsatz als ganzes gedreht werden, was in Bezug auf den eigentlich sehr kurzen Ablesevorgang bei weitem zu zeitaufwendig ist. Zudem fallen die Stahlbänder beim Versuch eines manuellen Verdrehens immer wieder ab, da sie zum einen wegen Verschmutzung oder Alterung fest sitzen und zum anderen einer Materialermüdung unterliegen.
Zur Behebung dieser Nachteile sowie zur Automatisierung der Radsatz-ldentifikation sind bereits einige Vorschläge zur Nutzung von Transpondern bekannt geworden.
So lehrt DE 297 20 652 beispielsweise eine elektromagnetische Reflexionseinrichtung zur automatischen Identifizierung von Schienenfahrzeugen, deren Radsätze eine zur Gleismitte hin fest beabstandete Haltevorrichtung zur Aufnahme eines mit einer Ringantenne versehenen Transponders. Als entsprechende Haltevorrichtung wird eine Spannschelle mit Spannschraube bzw. ein Spannband mit Spannschloss offenbart. Dem Fachmann erschliesst es sich jedoch nicht, in welcher Weise diese Haltevorrichtung nebst Transponder in Anbetracht der extremen Umwelteinflüsse und stark korrosiv wirkenden Umgebungsbedingungen zur Erzielung einer wirtschaftlich akzeptablen Mindest-Dauerfestigkeit ausgeführt werden sollen.

[0003] Aus DE 198 17 941 ist eine transponderbasierte Datenübertragungseinrichtung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung bekannt, deren Antenne die Achse als Manschette über einen Winkel von 360° umfasst. Ein solcher technologischer Ansatz ist zwar für automatisierte Auslesevorgänge geeignet; in der konkreten betrieblichen Anwendung, die einen Einsatz im Massenbetrieb erfordert, hat sich eine derartige Transpondervorrichtung jedoch als zu kostenintensiv herausgestellt. Auch die diesbezügliche aus DE 198 47 291 bekannte Modifikation unter Verwendung zweier identischer Antwortgeräte, von denen jedes mit mindestens einer die Achse partiell umschliessenden, um 180° zueinander versetzt angeordneten Antenne zusammenwirkt, kann die Probleme hinsichtlich einer kostengünstigen Herstellung nicht wirksam beseitigen.
Ein grundsätzliches Problem derartiger Systeme, die auf eine automatisierte Auslesung der Identifikationsmerkmale hin ausgelegt sind, besteht ferner darin, dass zwischen der streckenseitigen bzw. ortsfesten Auslesevorrichtung und der Radsatzwelle exakte Abstände eingehalten werden müssen. Andernfalls sind keine nennenswerten Leseabstände zu erreichen. Die Lesefähigkeit wird durch die bei Überfahrt des Radsatzes über eine Auslesevorrichtung ausgeführte rotatorische und / oder translatorische Bewegung negativ beeinflusst. Befinden sich während des Lesevorganges mehrere Transponder im Lesefeld der Auslesevorrichtung, so kann eine eindeutige Identifizierung einzelner Radsätze nicht mehr sichergestellt werden (mangelnde Bulkfähigkeit).

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung im Nahbereich derselben mittels passiver Transponder sowie Elementen zur Befestigung von Transpondern an im wesentlichen zylindrischen Bauteilen zu entwickeln, die eine hinsichtlich der einsatzbedingten hohen Belastungen und extremen Umgebungsbedingungen robuste und dauerhafte Konstruktion aufweist. Ihre Anwendung darf keine besonderen Fertigkeiten beim Bediener voraussetzen und muss mit geringem Handhabungsaufwand innerhalb sehr kuzer Zeiten ausführbar sein. Niedrige Anschaffungs- und Instandhaltungskosten sollen dafür sorgen, dass die Vorrichtung in grosser Anzahl an allen im Betrieb befindlichen Radsätzen zum Einsatz kommen kann.

[0005] Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Transponder (1) und das Befestigungselement (2) mittels einer Kunststoffvergussmasse oder einer Kunststoffschrumpfmasse (3) formschlüssig miteinander verbunden sind und das so geschaffene Komposit kraftschlüssig an einer frei wählbaren Stelle einer Achse (4) des Schienenfahrzeuges angebracht ist.

[0006] Der Erfindungsgedanke wird wirksam unterstützt, wenn der Transponder innerhalb der Verguss- bzw. Schrumpfmasse auf ein versteifend wirkendes Zwischenelement aufgebracht ist. Dadurch wird verhinder, dass der Transponder während des Schrumpfvorganges bzw. durch Schwundprozesse nach dem Vergiessen durch Deformation geschädigt wird.

[0007] Es ist für den Erfindungsgegenstand von besonderem Vorteil, wenn der Transponder auf einer auf der Fahrzeugachse aufliegenden Schicht aus einem elastisch und / oder plastisch verformbaren Material zum Ausgleichen von Unebenheiten der Oberfläche der Fahrzeugachse und / oder zum Anpassen des Transponders an unterschiedliche Achsendurchmesser aufgebracht ist.

[0008] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sieht vor dass der Tranponder in einem frei beschreibbarem Speicherbereich Daten zur eindeutigen Identifikation des Radsatzes enthält. Hierbei handelt es sich neben einer eindeutig zuscheidbaren Bauteil-Nummer bevorzugt um eine Identifikationskennung für den Eigentümer bzw. Betreiber des Fahrzeuges sowie eine Identifikationskennung für die Bauart des vorliegenden Radsatzes. Dies ermöglicht es in bestimmten Anwendungen auf eine Online-Verbindung zu einer Datenbank, in der diese Informationen ebenfalls abgespeichert sein könnten, zumindest während des Erfassens der Radsatz-Kennungen zu verzichten. Somit sind auch autarke Anwendungen (ohne Energie- bzw. Dateninfrastruktur) im Gleisbereich ausserhalb von Werkstätten möglich.

[0009] Der Erfindungsgedanke wird anhand eines in Figur 1 (Querschnitt durch Fahrzeugachse im Bereich der auf der Achse befestigten Datenübertragungsvorrichtung) dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem an sich bekannten, handelsüblichen passiven Transponder (1). Dieser wird mittels eines beidseitig wirksamen Klebebandes auf ein versteifend wirkendes Zwischenelement (5) aufgebracht. Dieses ist bezüglich seiner Grundfläche den Abmessungen des Transponders im wesentlichen angepasst und besteht z.B. aus dem relativ biegesteifen Werkstoff Polyamid. Transponder mit Zwischenelement sowie der als Befestigungselement (2) dienende handelsübliche Kabelbinder, dessen Breite 8 mm keinesfalls unterschreiten sollte, werden in ihrer relativen Sollposition zueinander durch Verkleben fixiert und in einen Schrumpfschlauch (3) aus Elastomer oder Polyolefin Compound (PO) eingeführt. Der Schrumpfschlauch ist mit einem Längenmass, das den Umfang der Fahrzeugachse (4) an der vorgesehenen Einbaustelle um circa 10% unterschreitet, derart bemessen, dass die Verschlussvorrichtung (7) sowie die Verzurrstrecke des Kabelbinders (2) frei bleiben bzw. nicht abgedeckt werden. In der Minimalausführung muss zumindest der Kontaktbereich des Transponders (1) (bzw. des versteifenden Zwischenelementes (5)) mit dem Befestigungselement (2) abgedeckt werden. Sodann werden Befestigungselement, Zwischenelement und Transponder mittels Heissluft zu einem untrennbaren Komposit verbunden. Alternativ zum Einsatz eines Schrumpfschlauches bietet sich auch ein Vergiessen mit Epoxidharz und / oder Polyurethanharz oder ähnlichen Kunststoffen an. Dies kann beispielsweise durch Eintauchen in ein Kunststoff-Heissbad erfolgen.
Natürlich sind an Stelle eines Kabelbinders auch sonstige Spannringe, bevorzugt aus rostfreiem Edelstahl einsetzbar. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die metallischen Kanten der Spannringe nicht die schützende und stabilisierend KunststoffUmmantelung im Bereich des Transponders durch Scheuern etc.... schädigen.
Dieses durch Schrumpfen bzw. Vergiessen erhaltene Komposit wird schliesslich in bekannter Weise auf der Achse des zu kennzeichnenden Radsatzes befestigt. Die Positionierung des Transponders ist sowohl in axialer als auch in radialer Richtung auf der Fahrzeugachse frei wählbar und frei von masslichen Randbedingungen.
Zum Auslesen der Identifikationsmerkmale an erfindungsgemäss ausgestatteten Radsätzen führt das Bedienpersonal bei Fahrzeugstillstand ein Handlesegerät bis auf einen Abstand von circa 2 bis 4 cm an die Datenübertragungsvorrichtung heran.

Bezugszeichenliste:

[0010] 

1

Transponder

2

Befestigungselement

3

Kunststoffverguss- oder -schrumpfmasse

4

Fahrzeug-Achse

5

Versteifendes Zwischenelement

6

Ausgleichsschicht

7

Verschluss

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung im Nahbereich derselben mittels passiver Transponder sowie Elementen zur Befestigung von Transpondern an im wesentlichen zylindrischen Bauteilen,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Transponder (1) und das Befestigungselement (2) mittels einer Kunststoffvergussmasse oder einer Kunststoffschrumpfmasse (3) formschlüssig miteinander verbunden sind und das so geschaffene Komposit kraftschlüssig an einer frei wählbaren Stelle einer Achse (4) des Schienenfahrzeuges angebracht ist.

2. Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (1) innerhalb der Verguss- bzw. Schrumpfmasse (3) auf ein versteifend wirkendes Zwischenelement (5) aufgebracht ist.

3. Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (1) auf einer auf der Fahrzeugachse (4) aufliegenden Schicht (6) aus einem elastisch und / oder plastisch verformbaren Material zum Ausgleichen von Unebenheiten der Oberfläche der Fahrzeugachse und / oder zum Anpassen des Transponders an unterschiedliche Achsendurchmesser aufgebracht ist.

4. Vorrichtung zur Datenübertragung von einem Schienenfahrzeug an eine Abfrageeinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (1) in einem frei beschreibbaren Speicherbereich Daten zur eindeutigen Identifikation des aus der Fahrzeugachse (4) und den beiden zugehörigen Radkörpern bestehenden Radsatzes enthält.

Zeichnung