Vorrichtung zur geführten Bewegung von Wirbelstromsensoren entlang Eisenbahnschienen zum Zwecke der zerstörungsfreien Oberflächenprüfung

Abstract

 Bei einer Vorrichtung zur geführten Bewegung von Wirbelstromsensoren (12) entlang Eisenbahnschienen zum Zwecke der zerstörungsfreien Prüfung von deren Oberflächen sind die Wirbelstromsensoren an einem Träger (5) befestigt und dieser gleitet auf den Schienen oder wird mittels Rollen (6) entlang diesem geführt.
Der Träger besteht zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material und ist in Bezug auf seine magnetische oder magnetinduktive Wirkung auf Gleisschaltmittel einem Standardrad eines Schienenfahrzeugs nachgebildet. Hierdurch werden eindeutige Schaltzustände der Gleisschaltmittel erhalten, so dass Störungen des Zugverkehrs vermieden werden. Vorzugsweise sind die Wirbelstromsensoren so gelagert, dass sie unabhängig vom Schienenverschleiß in konstantem Abstand von der Schienenoberfläche gehalten werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Es ist Stand der Technik, dass Gleise im Rahmen der wiederkehrenden Betriebsüberwachung mit zerstörungsfreiem Prüfverfahren auf Schäden geprüft werden. Hierzu werden sowohl Schienenprüfzüge als auch - im begrenzten Umfange - handgeführte Prüfvorrichtungen eingesetzt. Als zerstörungsfreie Prüfverfahren kamen bisher die Ultraschalltechnik und neuerdings auch die Wirbelstromprüftechnik zum Einsatz. Mit der Ultraschalltechnik werden Materialtrennungen im Inneren der Schiene erfasste. Inhomogenitäten und Trennungen im Oberflächenbereich, wie z.B. Head Checks, Squats und Belgrospi's werden mit der Ultraschalltechnik jedoch nicht erfasst. Hierzu wird, wie in der WO 01/90738 A2 beschrieben ist, neuerdings die Wirbelstromprüftechnik sehr erfolgreich eingesetzt. Aufgabe der Wirbelstromprüftechnik ist es, diejenigen Oberflächenbereiche zu prüfen, welche dem Rollkontakt zwischen Rad und Schiene ausgesetzt sind. Diese Bereiche werden als Fahrspiegel und Fahrkante bezeichnet. Fahrkante und Fahrspiegel unterliegen im Betrieb der Rollkontaktermüdung, infolge derer rissartige Schädigungen entstehend können. Voraussetzung für das Gelingen der Wirbelstromprüfung ist, dass ein oder mehrere Sensoren in einem konstanten Abstand über die infrage kommenden Bereiche der Schiene geführt werden. Diese Aufgabe wurde bisher mit Sensorträgern gelöst, die aus einem 90°-Winkelblech mit einer Rollenführung bestehen.

[0003] Das Problem der Anordnungen dieser Bauart besteht darin, dass die heute üblichen Gleisfreimeldeeinrichtungen mit Schaltmitteln basierend auf dem magnetischen oder magnetinduktiven Prinzip gestört werden können. Gleisfreimeldeeinrichtungen dienen hauptsächlich zur Sicherung von Streckenabschnitten und Bahnübergängen. In dem Fall, dass in den Gleichfreimeldeeinrichtungen bei der Erkennung von Rädern bzw. Achsen eine Störung auftritt, verlässt das Prüffahrzeug die geprüfte Strecke nicht ordnungsgemäß. Die Strecke bleibt für weitere Fahrzeuge gesperrt (so genannte "Rotausleuchtung") bis die Störung vom Stellwerk aufgehoben wird. Hierdurch entstehen Verspätungen für die nachfolgenden Schienenfahrzeuge mit allen bekannten Konsequenzen.

[0004] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur geführten Bewegung von Wirbelstromsensoren entlang Eisenbahnschienen zum Zwecke der zerstörungsfreien Prüfung von deren Oberflächen, wobei die Wirbelstromsensoren an einem Träger befestigt sind und dieser auf den Schienen gleitet oder mittels Rollen entlang diesen geführt wird, zu schaffen, die in den Gleisfreimeldeeinrichtungen mit Schaltmitteln basierend auf dem magnetischen oder magnetinduktiven Prinzip stets eindeutige und störungsfreie Zustände erzeugt.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0006] Dadurch, dass der Träger zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material besteht und in Bezug auf seine magnetische oder magnetinduktive Wirkung auf Gleisschaltmittel einem Standard-Rad eines Schienenfahrzeugs nachgebildet ist, ist sichergestellt, dass ein Prüffahrzeug stets eindeutige Schaltvorgänge in den Gleisfreimeldeeinrichtungen bewirkt, so dass Fehlmeldungen über den Besetztzustand eines Gleisabschnitts vermieden werden.

[0007] Die Nachbildung kann vorteilhaft dadurch erfolgen, dass der Träger eine auf Rollen gelagerte ferromagnetische, einen abgewickelten Teilbereich eines Rades mit Spurkranz und Radlauf darstellende Platte ist.

[0008] Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung sind die Wirbelstromsensoren unabhängig vom Schienenverschleiß in konstantem Abstand von der Schienenfahrkante und dem Schienenfahrspiegel gehalten. Hierdurch wird eine Schwäche der bisher eingesetzten Sensorträger beseitigt, welche sich den verschiedenen anzutreffenden Verschleißprofilen nicht ausreichend anpassen konnten. Hierdurch bestand die Gefahr, dass der zulässige Abstandsbereich zwischen den Sensoren und der Schienenoberfläche überschritten wurde. Als Folge wurde die Prüfempfindlichkeit unzulässig herabgesetzt und der betreffende Abschnitt musste als ungeprüft eingestuft werden. Gerade die stark verschlissenen Bereiche sind jedoch wegen der starken Beanspruchung besonders rissgefährdet.

[0009] Aus diesem Grunde ist es ein erheblicher Vorteil, wenn die Wirbelstromsensoren so geführt werden, dass sie ungeachtet des Verschleißzustandes der Schienen einen stets konstanten Abstand zu diesen haben.

[0010] Zweckmäßig sind die Wirbelstromsensoren auswechselbar in auf dem Träger angeordneten Montageblöcken gehalten, wobei sich empfiehlt, die Halterung federnd auszubilden, so dass bei einer unerwünschten Kollision beispielsweise mit dem Schienenkörper die Sensoren zurückweichen und hierdurch vor Beschädigungen geschützt werden können.

[0011] Um einerseits den konstanten Abstand zu der Schienenoberfläche einzuhalten und andererseits zu verhindern, dass eine Berührung zwischen dem Träger und der Schienenoberfläche stattfindet, wird die Platte von zwei in Schienenlängsrichtung hintereinander angeordneten Rollenpaaren getragen, wobei bevorzugt die Rollen eines Rollenpaares quer zur Schienenlängsrichtung nebeneinander angeordnet sind und ihre Drehachsen unterschiedliche Winkel gegenüber der Horizontalen aufweisen. Durch eine entsprechende Lagerung der Rollen bzw. der die Rollen tragenden Platte kann sichergestellt werden, dass die Lauffläche der Rollen unabhängig vom Verschleiß einer Schiene stets tangential auf dieser aufsitzt.

[0012] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

die Wirkung eines Rades auf einen magnetinduktiven Rad- bzw. Achssensor einer Gleisfreimeldeeinrichtung (A) sowie die vergleichbare Wirkung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auf diesen Sensor (B),

Fig. 2

den rollengelagerten Träger einer Prüfvorrichtung, die ein Schienen-Neuprofil überfährt,

Fig. 3

den rollengelagerten Träger einer Prüfvorrichtung, die ein stark verschlissenes Schienenprofil überfährt, und

Fig. 4

zwei perspektivische Darstellungen einer Prüfvorrichtung mit in Montageblöcken aufgenommenen Wirbelstromsensoren, einerseits von oben und andererseits von unten betrachtet.

[0013] Fig. 1A zeigt im Querschnitt die Situation, in der ein auf einer Schiene 1 rollendes Rad 2 vollständig von einem induktiven Achszählersystem 3 erkannt wird. Das Rad 2 rollt über die Schiene 1 und beeinflusst den Verlauf der von dem Elektromagneten 3a ausgehenden Feldlinien 4 derart, dass in der Empfängerspule 3b des Achs- bzw. Radsensors eine Induktionsspannung hervorgerufen wird, die zu einer Auslösung der Achs- bzw. Raderkennung führt. Fig. 1B zeigt im Querschnitt die Situation, in der eine Prüfvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang der Schiene 1 rollt und von dem induktiven Achszählersystem 3 erkannt wird. Die aus ferromagnetischem Material bestehende Trägerplatte 5 beeinflusst den Feldlinienverlauf 4 in gleicher Weise wie das Rad 2. Die Prüfvorrichtung 5 bewirkt somit ebenso wie ein Rad eindeutige Schaltzustände in der Gleisfreimeldeeinrichtung, so dass diese störungsfrei arbeiten kann.

[0014] Fig. 2 zeigt das Querschnittsprofil der Trägerplatte 5 der Prüfvorrichtung sowie eines der beiden die Trägerplatte 5 tragenden Rollenpaare 6, 6. Die unter einem Winkel zueinander verlaufenden Drehachsen der Rollen 6, 6 sind an ihren einander zugewandten Enden mit einem Lagerbock 7 verbunden, der die Trägerplatte 5 trägt. Durch eine auf das Rollenpaar 6, 6 wirkende, zu der Schiene 1 hin gerichtete Kraft 10 ist gewährleistet, dass die Rollen 6, 6 ungeachtet des Ausmaßes des Verschleißes der Schiene 1 immer tangential an deren Oberfläche anliegen und somit stets ein konstanter Abstand zwischen der Trägerplatte 5 und der Schienenoberfläche eingehalten wird. Die Neigung und der Abstand zwischen den beiden Rollen 6, 6 ist so eingestellt, dass die eine Rolle in ständigem Kontakt mit der Fahrkante 8 und die andere Rolle in ständigem Kontakt mit dem Fahrspiegel 9 ist.

[0015] Fig. 3 zeigt ein über eine stark verschlissene Schiene 1 vom Typ UIC 60 laufendes Rollenpaar 6, 6. Die Trägerplatte 5 ist so gestaltet, dass es auch bei hohem Verschleiß zu keiner Berührung mit dem sich aus dem verschleißbedingtem Materialabtrag entstandenen Überstand 11 kommt.

[0016] Fig. 4 zeigt die gesamte Prüfvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in zwei perspektivischen Ansichten. Die obere Darstellung zeigt die Vorrichtung von oben betrachtet und die untere Darstellung zeigt die Vorrichtung von unten betrachtet.

[0017] Die Trägerplatte 5 ist an ihrem vorderen und hinteren Ende mit jeweils zwei nebeneinander liegenden Durchbrüchen für den Durchgriff der Rollen 6 versehen. Zwischen den beiden Rollenpaaren 6, 6 befinden sich mehrere, im vorliegenden Beispiel vier Montageblöcke 13 für die Aufnahme jeweils eines Wirbelstromsensors. Die Montageblöcke 13 sind so ausgebildet, dass die Wirbelstromsensoren 12 beispielsweise bei Beschädigung schnell ausgewechselt werden können. Die Montageblöcke 13 bilden jeweils einen individuellen Haltewinkel für die Wirbelstromsensoren 12 in Bezug auf die Trägerplatte 5. Die Winkel sind so gewählt, dass die der Schiene 1 zugewandten unteren Oberflächen 14 der durch Bohrungen in der Trägerplatte 5 ragenden Wirbelstromsensoren 12 jeweils tangential zum gegenüberliegenden Oberflächenbereich der gekrümmten Schiene 1 verlaufen. Die beiden Rollenpaare 6, 6 sorgen für den konstanten Abstand zwischen den Oberflächen 14 der Wirbelstromsensoren 12 und der Schienenoberfläche. Die Montageblöcke 13 enthalten einen Federmechanismus, der die Wirbelstromsensoren 12 in Richtung zur Schiene 1 hin vorspannt und in ihrer Position hält. Hierdurch können die Wirbelstromsensoren 12 im Falle einer unerwünschten Kollision mit einem harten Gegenstand zurückweichen und somit vor Beschädigungen geschützt werden.

[0018] Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung kann an einem Schienenprüfzug oder Schienenschleifzug angebracht sein und mit diesem entlang der Gleisstrecke mitgeführt werden. Sie kann jedoch auch an einem manuell betreibbaren Fahrgestell oder einer Draisine angebracht sein, um durch diese entlang der Schienen bewegt zu werden. Die Haltevorrichtung für die Anbringung der Vorrichtung, d.h. der Lagerung der Rollenpaare 6, 6 in der Weise, dass diese in ständigem Kontakt mit der Schienenoberfläche sind, am Zug bzw. Fahrgestell ist nicht dargestellt.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur geführten Bewegung von Wirbelstromsensoren (12) entlang Eisenbahnschienen (1) zum Zwecke der zerstörungsfreien Prüfung von deren Oberfläche, wobei die Wirbelstromsensoren (12) an einem Träger (5) befestigt sind und dieser auf den Schienen (1) gleitet oder mittels Rollen entlang diesen geführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material besteht und in Bezug auf seine magnetische oder magnetinduktive Wirkung auf Gleisschaltmittel einem Standardrad eines Schienenfahrzeugs nachgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) eine auf Rollen (6) gelagerte ferromagnetische, einen abgewickelten Teilbereich eines Rades mit Spurkranz und Radlauf darstellende Platte (5) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromsensoren (12) unabhängig vom Schienenverschleiß in konstantem Abstand von der Schienenfahrkante (8) und dem Schienenfahrspiegel (9) gehalten sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromsensoren (12) auswechselbar in auf dem Träger (5) angeordneten Montageblöcken (13) gehalten sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromsensoren (12) federnd gehalten sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (5) von zwei in Schienenlängsrichtung hintereinander angeordneten Rollenpaaren (6, 6) getragen wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (6) eines Rollenpaares quer zur Schienenlängsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei ihre Drehachsen unterschiedliche Winkel gegenüber der Horizontalen aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (6) so gelagert sind, dass ihre Lauffläche unabhängig vom Verschleiß einer Schiene (1) stets tangential auf dieser aufsitzt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Mitführung an einem Schienenprüfzug oder einem Schienenschleifzug ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Mitführung an einem manuell betreibbaren Fahrgesell oder einer Draisine ausgebildet ist.

Zeichnung