(19)
(11) EP 3 984 855 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
20.04.2022  Patentblatt  2022/16

(21) Anmeldenummer: 21201725.5

(22) Anmeldetag:  08.10.2021
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
B61K 9/04(2006.01)
B61L 27/57(2022.01)
B61L 25/00(2006.01)
(52) Gemeinsame Patentklassifikation (CPC) :
B61K 9/04; B61L 25/00; B61L 27/57
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
KH MA MD TN

(30) Priorität: 16.10.2020 DE 102020127311

(71) Anmelder: Ben-Innova Systemtechnik GmbH
56422 Wirges (DE)

(72) Erfinder:
  • Neuroth, Benedikt
    56422 Wirges (DE)
  • Neuroth, Niklas
    56422 Wirges (DE)

(74) Vertreter: Wagner Albiger & Partner Patentanwälte mbB 
Siegfried-Leopold-Straße 27
53225 Bonn
53225 Bonn (DE)

   


(54) VORRICHTUNG UND SYSTEM ZUR FESTBREMS- UND/ODER HEISSLÄUFERORTUNG BEI SCHIENENFAHRZEUGEN SOWIE VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG VON RÄDERN, RADSATZLAGERN UND/ODER BREMSSYSTEMEN BEI SCHIENENFAHRZEUGEN


(57) Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung (5) zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen mit einem auf einer Oberseite (20) einer massiven Schwelle (2) und unterhalb einer Schienenoberkante montierbaren Gehäuse (6, 6'), wobei in dem Gehäuse (6, 6') folgendes angeordnet ist:
- zumindest ein Infrarot-Temperatursensor (7);
- eine zur Auswertung von Sensordaten an den zumindest einen Infrarot-Temperatursensor (7) angeschlossene Auswerteeinheit (8),
wobei das Gehäuse (6, 6') eine der Oberseite (20) der Schwelle (2) zugewandte Grundfläche A aufweist, die seitlich nicht wesentlich über die Schwelle (2) hinausragt.




Beschreibung


[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein System zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen. Sie bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Überwachung von Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen bei Schienenfahrzeugen, bei dem eine derartige Vorrichtung eingesetzt werden kann.

[0002] Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 100 60 380 A1 sowie aus der DE 10 2010 009 754 A1 bekannt. Typischerweise umfassen sie eine hohle Messschwelle aus Stahl, die anstelle einer herkömmlichen Beton-, Holz-, Stahl- oder Kunststoffschiene ins Gleisbett eingesetzt wird und die teilweise als Gehäuse ausgebildet ist zur Aufnahme insbesondere von Infrarotsensoren zur Messung der Temperatur von Radsatzlagern und Bremsen sowie einer Auswerteeinheit zur Auswertung der Sensorsignale.

[0003] Aus der DE 10 2005 024 852 A1 ist ein System bekannt, bei dem die Infrarotsensoren in Gehäusen auf der Oberseite einer Hohlschwelle montiert und über Kabelverbindungen mit einer in der Hohlschwelle angeordneten Steuer- und Auswerteeinheit verbunden sind.

[0004] Derartige als Hohlschwelle ausgebildete Messschwellen haben den Nachteil, dass der Austausch der herkömmlichen Schwelle gegen die Messschwelle verhältnismäßig zeitaufwendig ist, da nach dem bereits zeitaufwendigen Austausch typischerweise ein erneutes Stopfen des Ballasts erforderlich ist.

[0005] In alternativen Systemen werden Gehäuse mit Infrarottemperatursensoren zwischen den Schwellen montiert mithilfe einer Halterung, die auf den Oberseiten zweier benachbarter Schwellen befestigt werden kann. Diese Variante hat den Nachteil, dass die Halterungen zusammen mit den Vorrichtungen zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung vor einem maschinellen Stopfen des Ballasts jedes Mal entfernt werden müssen.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen anzugeben, die besonders schnell und einfach installierbar ist und Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten am Gleisbett nicht behindert.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0008] Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen angegeben mit einem auf einer Oberseite einer massiven Schwelle und unterhalb einer Schienenoberkante montierbaren Gehäuse, wobei in dem Gehäuse zumindest ein Infrarottemperatursensor sowie eine zur Auswertung von Messdaten an den zumindest einen Infrarottemperatursensor angeschlossene Auswerteeinheit angeordnet ist.

[0009] Unter einer massiven Schwelle wird hier und im Folgenden eine Schwelle verstanden, die in herkömmlicher Weise aus Holz, Beton, Stahl, Kunststoff oder einem anderen Werkstoff massiv ausgebildet ist und keinen Hohlraum zur Aufnahme von Komponenten eines Systems zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen aufweist. Die Vorrichtung wird demnach auf der Oberseite einer herkömmlichen Schwelle montiert und ragt nicht in die Schwelle hinein. Ferner ragt das Gehäuse auch nicht über eine Schienenoberkante hinaus, insbesondere übersteigt eine Bauhöhe des zumindest einen Gehäuses 159 mm nicht, insbesondere übersteigt sie nicht 140 mm.

[0010] Ferner weist das Gehäuse eine der Oberseite der Schwelle zugewandte Grundfläche auf, die seitlich nicht wesentlich über die Schwelle hinausragt. Darunter wird hier und im Folgenden verstanden, dass die Grundfläche seitlich nicht mehr als 2 cm, vorzugsweise nicht mehr als 1 cm, insbesondere gar nicht über die Schwelle hinausragt. Ein geringer Überstand von 1-2 cm kann toleriert werden, weil das Gehäuse auch dann beim Stopfen des Ballasts nicht im Weg ist.

[0011] Unter einer Auswertung von Messdaten wird hier und im Folgenden auch bereits eine Vorauswertung oder Datenaufbereitung verstanden. Die Auswertung der Messdaten erfolgt typischerweise nicht ausschließlich durch die im Gleisbett installierte Vorrichtung, sondern zu einem gewissen Teil in einer externen Einrichtung, die insbesondere die Aufgabe haben kann, Messdaten verschiedener Vorrichtungen zusammenzufassen und auf den gesamten Zug bezogen auszuwerten. Die Auswerteeinheit der Vorrichtung kann dabei insbesondere die Aufgabe haben, die Messwerte des Sensors zwischenzuspeichern und/oder zu verstärken und/oder aufzubereiten und/oder einer externen Einheit zur Verfügung zu stellen. Insbesondere kann in der im Gehäuse angeordneten Auswerteeinheit ein Vergleich der Messwerte mit Grenzwerten sowie eine Datenreduktion und Datenkompression erfolgen.

[0012] Die derart aufbereiteten Daten stehen dann einer externen Einheit zur Verfügung, die ein Bestandteil des Systems zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung ist und von mehreren Vorrichtungen Daten empfängt und zusammengefasst auswertet und die hier und im Folgenden auch als zentrale Speicher- und Verarbeitungseinheit bezeichnet wird. Die externe Einheit ist ebenfalls auf der Oberseite einer massiven Schwelle angeordnet oder weiter entfernt im oder neben dem Gleisbett, nicht jedoch in einer Hohlschwelle. Dementsprechend steht die Vorrichtung auch nicht über ein durch den Gehäuseboden in die Schwelle führendes Kabel mit der externen Einheit in Verbindung, sondern durch auf der Schwelle und im Gleisbett verlegte Kabel oder eine drahtlose Verbindung.

[0013] Die externe Einheit kann insbesondere die Aufgaben haben, eine Zuordnung der Messwerte zu einzelnen Wagen vorzunehmen, die Messwerte logisch zu überprüfen, Alarmwerte logisch zu überprüfen und beispielsweise nicht auszugeben, wenn Anlagenteile als defekt erkannt werden, Messdaten zu speichern, alle Messdaten zu Zugmesswerten zusammenzufassen sowie die Temperaturgrenzwerte, die je nach Zugtyp unterschiedlich festgelegt sein können, zu überwachen.

[0014] Gemäß einem der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken können sämtliche Elemente eines Systems zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen auf der Oberseite einer oder mehrerer massiver Schwellen untergebracht werden, sodass auf die Installation einer Hohlschwelle als Messschwelle verzichtet werden kann. Das hat den Vorteil, dass bei der Montage der Vorrichtung erheblich Zeit eingespart werden kann, da auf einen zeit- und kostenintensiven Austausch der herkömmlichen Schwelle gegen eine spezielle Messschwelle verzichtet werden kann. Zudem hat die Vorrichtung den Vorteil, dass das Gehäuse seitlich nicht wesentlich über die Schwelle hinausragt und somit bei einem maschinellen Stopfen des Ballasts nicht im Weg ist und abmontiert werden müsste.

[0015] Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Abmessung der Grundfläche des Gehäuses in einer Längsrichtung 310 mm, insbesondere 300 mm nicht übersteigt. Die Längsrichtung wird hier und im Folgenden als Richtung parallel zur Schiene und somit als Fahrtrichtung eines Schienenfahrzeugs definiert.

[0016] Die Vorrichtung bildet somit in einer auf der Schwelle montierbaren kompakten Einheit den auch als Scanner bezeichneten Teil eines Systems zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung. Das System zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung kann mehrere derartige Scanner bzw. Vorrichtungen umfassen sowie eine zentrale Speicher- und Verarbeitungseinheit und gegebenenfalls separat vom Scanner angeordnete Einrichtungen zur Detektion einer Zuganwesenheit. Sämtliche Elemente des Systems sind auf der Oberseite von massiven Schwellen montierbar.

[0017] Die angestrebte geringe Bauhöhe der Vorrichtung kann insbesondere durch kompakte Komponenten und eine besonders platzsparende Anordnung erzielt werden. Insbesondere können die zentralen Komponenten, insbesondere Optikmodul, Deckelmotor, Lüfter und Infrarotreferenzsystem, auf einer einzigen Befestigungsplatte neben- bzw. hintereinander angeordnet werden anstatt übereinander. Für die Befestigungsplatte kann ein elektrisch isolierendes Material wie beispielsweise GFK gewählt werden, so dass weitere Isolierelemente oder Isolationsschichten entfallen.

[0018] Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine mit dem Gehäuse mechanisch und insbesondere ungedämpft oder mit bekannter Dämpfung verbundene Einrichtung zur Beschleunigungsmessung. Die Einrichtung zur Beschleunigungsmessung kann insbesondere zur Überwachung der Infrarotsensoren und/oder der Auswerteeinheit auf durch Vibrationen bedingte Belastungen dienen. Zum Schutz dieser Einrichtungen ist das Gehäuse nämlich typischerweise mittels eines Dämpfersystems mit der Schwelle verbunden. Ist das Dämpfersystem defekt, so ist die Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung erheblichen Belastungen durch Beschleunigungskräfte ausgesetzt, die ein vorzeitiges Altern bewirken können.

[0019] Gemäß einer Ausführungsform weist das Gehäuse auf einer schienennahen Seite an seiner Unterseite eine Bodenfreiheit auf. Im Bereich der Bodenfreiheit weist das Gehäuse zwischen seiner Oberseite und seiner ― im montierten Zustand von der Schwelle beabstandeten - Unterseite eine Differenz h2 auf, während es in anderen, schienenfernen Bereichen eine Differenz h1 aufweist, h1 und h2 sind demnach die Gehäusehöhen in den beiden Gehäuseabschnitten. Insbesondere gilt für ein Verhältnis dieser Höhen h2/h1 ≤ 0,8, insbesondere ≤ 0,7.

[0020] Insbesondere kann das Gehäuse eine im Querschnitt stufenförmige Gehäusebodenkontur aufweisen, die derart ausgerichtet ist, dass das Gehäuse auf seiner schienennahen Seite an seiner Unterseite eine Bodenfreiheit aufweist. Mit anderen Worten: der Gehäuseboden ist im Querschnitt in Längsrichtung der Schwelle stufenförmig ausgebildet.

[0021] Der die Bodenfreiheit aufweisende Gehäuseabschnitt kann sich über die halbe Grundfläche des Gehäuses oder weniger erstrecken, wobei insbesondere 0,125 A ≤ A2≤ 0,5 A gilt, wobei A die gesamte Gehäusegrundfläche und A2 die Grundfläche des die Bodenfreiheit aufweisenden Gehäuseabschnitts bedeuten.

[0022] Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Gehäuse verhältnismäßig nah an der Schiene montiert werden kann. Dies ist ohne die beschriebene Bodenfreiheit typischerweise nicht möglich, da Befestigungsschrauben zur Befestigung der Schiene an der Schwelle im Weg wären. Die Bodenfreiheit erlaubt es jedoch, das Gehäuse teilweise über die Befestigungsschrauben zu schieben.

[0023] Gemäß einer Ausführungsform weist das Gehäuse zumindest ein Fenster für den Eintritt von Infrarotstrahlung auf, wobei das Fenster auf der schienennahen Seite des Gehäuses mit der Bodenfreiheit angeordnet ist. Dabei ist das Fenster in einem dem Gehäuseboden gegenüberliegenden Gehäusedeckel vorgesehen.

[0024] Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Aufbau der Vorrichtung eine Temperaturmessung sowohl in der Nähe der Schiene erlaubt, wenn das Gehäuse nah an der Schiene montiert ist, als auch in etwas größerer Entfernung von der Schiene, wenn das Gehäuse weiter außen montiert ist. Auf diese Weise kann die Vorrichtung flexibel bei verschiedenen Schienen- und Radsystemen zum Einsatz kommen. Da die verwendeten Systeme international nicht einheitlich sind, ist es bislang erforderlich, die Position der Infrarottemperatursensoren an das jeweilige System anzupassen. Damit kann sichergestellt werden, dass die Temperaturmessung senkrecht nach oben erfolgen kann, denn eine schräge Temperaturmessung ist aufgrund unterschiedlicher Radgrößen mit Ungenauigkeiten behaftet. Die Bodenfreiheit des Gehäuses erlaubt somit den besonders flexiblen Einsatz der Vorrichtung.

[0025] Um den Vorteil einer Temperaturmessung in Schienennähe nutzen zu können, wird das Optikmodul der Vorrichtung vorteilhafterweise besonders flach bauend ausgeführt, um es in dem Gehäuseteil mit der geringeren Höhe h2 und damit schienennah unterbringen zu können. Dazu hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, weitere Komponenten der Vorrichtung, die bislang unterhalb des Optikmoduls angeordnet waren, seitlich neben dem Optikmodul anzuordnen.

[0026] Das Optikmodul umfasst typischerweise zumindest einen Infrarotsensor sowie zumindest einen Drehspiegel, der die einfallende Infrarotstrahlung um den Infrarotsensor umlenkt, sowie einen Drehspiegelmotor, der den Drehspiegel zu Reinigungszwecken in Rotation versetzt, sowie die Steuerelektronik des Infrarotsensors.

[0027] Ein Antrieb zum Öffnen und Schließen eines Deckels (Deckelmotor) ist vorteilhafterweise neben dem Optikmodul angeordnet, wobei "neben" hier eine Anordnung bezeichnet, bei der die Komponenten in einer horizontalen Ebene des Gehäuses nebeneinander angeordnet sind, gegebenenfalls wegen der stufenförmigen Gehäusebodenkontur höhenversetzt. Insbesondere können sowohl das Optikmodul als auch der Deckelmotor auf dem Boden des Gehäuses angeordnet sein, wobei der Deckelmotor in dem Gehäuseteil mit der größeren Höhe h1 angeordnet sein kann. Ebenfalls neben dem Optikmodul, jedoch je nach vorhandenem Bauraum auch in dem Gehäuseteil mit der geringeren Höhe h2, kann ein Infrarotreferenzsystem angeordnet sein.

[0028] Gemäß einer Ausführungsform ist in dem Gehäuse eine akustische Sensoreinheit zum Empfang von Schallsignalen angeordnet. Eine derartige Sensoreinheit ermöglicht die Erfassung und Auswertung von akustischen Anomalien in von Rädern bzw. Radlagern und Bremssystemen ausgehenden akustischen Signalen, die auf Schäden hindeuten. Insbesondere können die akustischen Signale auch dazu dienen, Raddefekte wie Flachstellen, Polygonisationen, Abflachungen und Absplitterungen frühzeitig zu erkennen.

[0029] Wie sich herausgestellt hat, sind Schäden auf diese Weise bereits lange vor einem Versagen der Komponente erkennbar, so dass die akustische Sensoreinheit als Frühwarnsystem eingesetzt werden kann. Sie kann durch eine interne Testakustik regelmäßig auf ihre Funktion hin überwacht werden. Eine Anordnung der akustischen Sensoreinheit innerhalb des Gehäuses hat den Vorteil, dass lediglich ein kompaktes Gehäuse installiert werden muss. Darüber hinaus erlaubt die enge Verbindung auch eine einfache Verknüpfung zwischen den Messdaten des zumindest einen Infrarottemperatursensors und denen des akustischen Sensorsystems. Ferner kann die akustische Sensoreinheit verwendet werden, um die Vorrichtung selbst akustisch zu überwachen, insbesondere den Motor eines Drehspiegels, falls ein solcher zur Strahlumlenkung eingesetzt wird, den Drehspiegel selbst, ein Infrarot-Referenzsystem mit einem Magneten oder Schrittmotor sowie eine Öffnungs- und Schließbewegung eines Deckels. Bei einer Veränderung der von einer dieser Komponenten erzeugten Geräusche oder bei neu auftretenden Geräuschen kann eine entsprechende technische Meldung bzw. ein Alarm als präventive Warnung ausgegeben werden.

[0030] Gemäß einer Ausführungsform ist in dem Gehäuse eine Einrichtung zur Lagebestimmung des Gehäuses angeordnet. Die Einrichtung zur Lagebestimmung des Gehäuses kann insbesondere eine Satellitennavigationseinrichtung und/oder einen Neigungssensor aufweisen.

[0031] Die Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Lage bzw. Positionen des Gehäuses dauerhaft überwacht werden kann. Weist die Einrichtung zur Lagebestimmung des Gehäuses zumindest einen Neigungssensor auf, so kann aus den Daten des Neigungssensors leicht darauf geschlossen werden, ob das Gehäuse aufgrund eines Unfalls verkippt oder entfernt wurde. Weist die Einrichtung zur Lagebestimmung des Gehäuses eine Satellitennavigationseinrichtung auf, so kann ein Messwert des in dem Gehäuse angeordneten Temperatursensors zweifelsfrei der rechten oder der linken Seite der Schienen oder der Mitte zugeordnet werden. Dies ist insbesondere hilfreich, weil bei einer Verwechslung der Gehäuse bei der Montage an der Schwelle Sensordaten sonst der falschen Radseite des Schienenfahrzeugs zugeordnet würden und die Fehlersuche vergeblich oder aufwendig wäre.

[0032] Bei der Satellitennavigationseinrichtung kann es sich insbesondere um eine Einrichtung handeln, die die Signale von GPS-, Galileo- oder GLONASS-Satelliten zur Positionsbestimmung nutzt.

[0033] Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein System mit zumindest einer Schwelle zur Auflage von Schienen für Schienenfahrzeuge und zumindest einer beschriebenen Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung angegeben. Dabei ist die Vorrichtung auf einer Oberseite der Schwelle montiert und ragt somit nicht in die Schwelle hinein. Das System kann mehrere Vorrichtungen umfassen, die autark Messdaten sammeln, verarbeiten und speichern können und einer ebenfalls zum System gehörenden zentralen Speicher- und Verarbeitungseinheit zur Verfügung stellen, die dann beispielsweise eine Aggregation der Messdaten auf Zugebene vornimmt wie bereits beschrieben.

[0034] Gemäß einer Ausführungsform ist das Gehäuse der zumindest einen Vorrichtung mittels eines Verbindungsstücks auf die Schwelle montiert.

[0035] Bei dem Verbindungsstück handelt es sich insbesondere um ein separates Bauteil bzw. eine Halterung, das auf die Schwelle geklebt, geklemmt oder geschraubt wird. Das Verbindungsstück kann dabei als eine Art Verkleidung der gesamten Schwelle ausgebildet sein, auf der alle Gehäuse mehrerer Vorrichtungen vormontiert werden können. In diesem Fall muss im Gleis dann nur noch das Verbindungsstück an die Schwelle montiert werden, was eine erhebliche Zeitersparnis mit sich bringt. Es kann jedoch auch ein Verbindungsstück für jede Vorrichtung vorgesehen sein.

[0036] Das Verbindungsstück kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass es dauerhaft an der Schwelle verbleiben kann und die Vorrichtung mitsamt einem zugeordneten Dämpfungssystem lediglich eingeschoben oder aufgesetzt und gegebenenfalls mit einigen Befestigungselementen, beispielsweise Schrauben, arretiert werden muss. Das hat den Vorteil, dass die Vorrichtung nur auf eine festgelegte Art und Weise mit dem Verbindungsstück verbunden werden kann, so dass Fehlmontagen beispielweise im Falle eines Austausches oder einer Reparatur vermieden werden.

[0037] Ein Dämpfungssystem kann als fester Bestandteil der Vorrichtung vorgesehen sein, um die Vorrichtung vor hohen mechanischen Belastungen durch Vibrationen zu schützen. Dazu kann beispielsweise zumindest ein Dämpfungselement, beispielsweise ein Gummielement oder eine Feder, zwischen dem Gehäuse und dem Verbindungsstück angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Dämpfungselement an jedem Befestigungspunkt des Gehäuses auf dem Verbindungsstück vorgesehen sein. Insbesondere können Dämpfungselemente als fester Bestandteil der Vorrichtung ausgebildet und somit vor der Montage auf der Schwelle mit dem Gehäuse verbunden sein.

[0038] Das System weist gemäß einer Ausführungsform ferner eine Einrichtung zur Beschleunigungsmessung auf, umfassend zumindest einen mit dem Gehäuse mechanisch und insbesondere ungedämpft oder mit bekannter Dämpfung verbundenen ersten Beschleunigungssensor und zumindest einen mit der Schwelle mechanisch und insbesondere ungedämpft oder mit bekannter Dämpfung verbundenen zweiten Beschleunigungssensor.

[0039] Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie eine sehr weitgehende Überwachung des Zustands sowohl des Systems als auch des Ballasts sowie von Rädern der Schienenfahrzeuge erlaubt. Falls nämlich die Beschleunigungssensoren unerwartet hohe Messwerte liefern, so kann es dafür verschiedene Ursachen geben: es kann eine Flachstelle am Rad eines vorüberfahrenden Schienenfahrzeugs vorliegen, es kann schlecht gestopfter Ballast vorliegen oder es könnte ein Defekt am Dämpfungssystem der Vorrichtung vorliegen. Mithilfe der ersten und zweiten Beschleunigungssensoren ist es möglich, diese drei Fälle zu unterscheiden:
Eine Flachstelle kann dadurch erkannt werden, dass der Beschleunigungssensor an der Schiene/Schwelle nur bei einigen Rädern anspricht. Ein defektes Dämpfersystem kann dadurch erkannt werden, dass der zumindest eine Beschleunigungssensor an der Schiene/Schwelle und der Beschleunigungssensor an dem Gehäuse sehr ähnliche Messwerte zeigen. Eine schlecht gestopfte Schwelle kann dadurch erkannt werden, dass der Beschleunigungssensor an der Schiene/Schwelle bei allen Rädern hohe Beschleunigungen misst und das Signal die Frequenz des Passierens der Räder aufweist.

[0040] Um eine besonders genaue Unterscheidung derartiger Fälle zu ermöglichen, können die ersten Beschleunigungssensoren und der zumindest eine zweite Beschleunigungssensor unterschiedliche Messbereiche aufweisen. Da bei intaktem Dämpfersystem in den Gehäusen lediglich geringe Beschleunigungen auftreten sollten, können die ersten Beschleunigungssensoren als verhältnismäßig empfindliche Sensoren ausgebildet sein. Die mit der Schwelle verbundenen zweiten Beschleunigungssensoren müssen jedoch auch sehr hohe Beschleunigungen messen können.

[0041] Gemäß einer Ausführungsform kann die Einrichtung zur Beschleunigungsmessung und insbesondere der zumindest eine zweite Beschleunigungssensor auch dazu dienen, die Strecke - beispielsweise durch Integration des Messignals - zu bestimmen, um die sich die Schwelle bei Belastung nach unten bzw. oben bewegt, d.h. die maximale Auslenkung während der durch Belastungen bedingten Vibrationsschwingungen. Diese Auslenkung kann als eine Kenngröße für den Zustand des Ballasts verwendet werden, anhand der festgestellt werden kann, ob der Ballast gestopft werden muss.

[0042] Die Verwendung eines mit der Schwelle verbundenen Beschleunigungssensors hat zudem den Vorteil, dass dieser zur Detektion einer Zuganwesenheit genutzt werden kann. Alternativ können die Detektion der Zuganwesenheit und das Auslösen der Messung auch durch die Messung von Schall und/oder Vibrationen mittels akustischer Sensoren oder mittels einer Fernsteuerung erfolgen. Alternativ kann sie auch in bekannter Weise über dafür vorgesehene Ein- und Auslaufkontakte erfolgen, die im Gleisbett vor und hinter der Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung angeordnet sind. Die Detektion der Zuganwesenheit dient dem Starten und Stoppen des Messvorgangs.

[0043] Erste und zweite Beschleunigungssensoren in einer Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung vorzusehen, ist auch unabhängig von der Montage des zumindest einen Gehäuses auf der Oberseite der Schwelle vorteilhaft. Somit ist ein System mit zumindest einer Schwelle zur Auflage von Schienen und mit einer Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen vorteilhaft, wobei die Vorrichtung zumindest ein mit einer Schwelle verbindbares Gehäuse aufweist, wobei in dem zumindest einen Gehäuse zumindest ein Infrarot-Temperatursensor und eine zur Auswertung von Sensordaten an den zumindest einen Infrarot-Temperatursensor angeschlossene Auswerteeinheit vorgesehen ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Beschleunigungsmessung mit ersten Beschleunigungssensoren in dem zumindest einen Gehäuse, und zumindest ein zweiter Beschleunigungssensor ist mit der Schwelle verbunden. Dabei ist der zumindest eine zweite Beschleunigungssensor derart mit der Schwelle verbunden, dass er Beschleunigungen der Schwelle misst und somit zur Bestimmung von maximalen Auslenkungen der Schwelle bei Belastung geeignet ist. Demnach ist insbesondere keine oder alternativ lediglich eine gut bekannte Dämpfung zwischen dem zweiten Beschleunigungssensor und der Schwelle vorgesehen.

[0044] Mit einem derartigen System kann ein Verfahren zur Überwachung von Belastungen des Systems durchgeführt werden, bei dem Messwerte der ersten und zweiten Beschleunigungssensoren miteinander verglichen werden.

[0045] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das zumindest eine Gehäuse der Vorrichtung eine im Querschnitt stufenförmige Gehäusebodenkontur auf, die derart ausgerichtet ist, dass das Gehäuse auf seiner schienennahen Seite an seiner Unterseite eine Bodenfreiheit aufweist, wobei die Bodenfreiheit im auf der Schwelle montierten Zustand des Gehäuses eine Aussparung für unterhalb des Gehäusebodens angeordnete Befestigungsschrauben einer Schiene ausbildet.

[0046] Gemäß einer Ausführungsform ragt das Gehäuse in einer Längsrichtung der Schienen nicht wesentlich über die Schwelle hinaus, wobei unter der Längsrichtung der Schienen hier und im Folgenden die Richtung parallel zur Schiene, d.h. die Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs, verstanden wird. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das System ferner ein Referenzsystem zur Funktionsüberprüfung des zumindest einen Infrarot-Temperatursensors, wobei das Referenzsystem zumindest ein in dem Gehäuse angeordnetes, kontrolliert aufheizbares Heizelement aufweist. Daneben kann das Referenzsystem auch einen eigenen Temperatursensor aufweisen, dessen Messwerte mit denen des Infrarot-Temperatursensors verglichen werden. Gemäß einer Ausführungsform sind zumindest zwei Heizelemente vorgesehen, um das System redundant auszubilden, sowie zumindest zwei Temperatursensoren. Das zumindest eine Heizelement ist beispielsweise auf 400 Grad kontrolliert aufheizbar und somit zur Überprüfung der Funktion des zumindest einen Infrarot-Temperatursensors geeignet.

[0047] Das System kann ferner zumindest zwei Vorrichtungen zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen umfassen, die auf derselben Schwelle oder unterschiedlichen massiven Schwellen angeordnet sind, sowie eine zentrale Speicher- und Verarbeitungseinheit, die in Kommunikationsverbindung mit den Auswerteeinheiten der zumindest zwei Vorrichtungen steht. Zudem kann das System auch separate Einrichtungen zur Zuganwesenheitskontrolle umfassen, sofern diese nicht Bestandteil der Vorrichtungen sind. Alle Elemente des Systems können auf massiven Schwellen oder im Gleisbett angeordnet sein, so dass keine Hohlschwelle zur Aufnahme von Komponenten des Systems erforderlich ist.

[0048] Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung von Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen bei Schienenfahrzeugen angegeben, umfassend zumindest eine Infrarottemperaturmessung an den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen sowie zumindest eine akustische Messung der von den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen und/oder Komponenten einer verwendeten Vorrichtung zur Überwachung ausgehenden Schallsignalen, wobei ein Alarm ausgegeben wird, wenn
  • sowohl die Infrarottemperaturmessung als auch die akustische Messung der von den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen ausgehenden Schallwellen einen kritischen Wert ergeben und/oder wenn
  • die akustische Messung der von den Komponenten der verwendeten Vorrichtung zur Überwachung ausgehenden Schallsignalen einen kritischen Wert ergibt.


[0049] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung von Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen bei Schienenfahrzeugen angegeben, umfassend zumindest eine Infrarottemperaturmessung an den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen, wobei ein Achsschadenswert SA ermittelt und mit einem festgelegten Grenzwert verglichen wird, wobei der Achsschadenswert SA abhängig ist von einer gemessenen maximalen Achstemperatur und einem Achstemperaturverteilungswert und dem Ergebnis der akustischen Messung.

[0050] Die Achstemperatur wird dabei durch die Infrarot-Temperatursensoren ermittelt. Das Achsverteilungswert kann insbesondere ein Maß dafür sein, welche Temperaturdifferenzen an der Achse auftreten und mit welchen räumlichen Abständen.

[0051] Ferner kann der Achsschadenswert auch abhängen von der aktuellen Zuggeschwindigkeit und/oder der Außentemperatur.

[0052] Ein ermittelter Achsschadenswert SA kann insbesondere verglichen werden mit Achsschadenswerten SA,i, die bereits zu früheren Zeitpunkten für das Schienenfahrzeug ermittelt wurden, insbesondere aufgrund von auf vorhergehenden Streckenabschnitten vorgenommenen InfrarotTemperaturmessungen durch Vorrichtungen, die auf vorhergehenden Streckenabschnitten passiert wurden.

[0053] Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Überwachung des beschriebenen Systems eine Beschleunigungsmessung durch zumindest einen mit dem zumindest einen Gehäuse verbundenen ersten Beschleunigungssensor sowie eine Beschleunigungsmessung durch zumindest einen mit einer Schwelle mechanisch verbundenen, beispielsweise einen auf einer Oberseite einer Schwelle oder seitlich an einer Schwelle angeordneten, zweiten Beschleunigungssensor zur Bestimmung einer maximalen Auslenkung der Schwelle bei einer Belastung durch ein durchfahrendes Schienenfahrzeug, wobei Messwerte der ersten und zweiten Beschleunigungssensoren miteinander verglichen werden, um eine Belastung der zumindest einen Vorrichtung zu ermitteln.

[0054] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung von Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen bei Schienenfahrzeugen angegeben umfassend zumindest eine Infrarottemperaturmessung an den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen sowie zumindest eine akustische Messung der von den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen ausgehenden Schallsignalen, wobei ein Alarm ausgegeben wird, wenn sowohl die Infrarottemperaturmessung als auch die akustische Messung einen kritischen Wert ergeben.

[0055] Gemäß diesem Verfahren wird demnach die Infrarottemperaturmessung durch die akustische Messung validiert. Da die akustische Messung die Erkennung von Schäden bereits lange im Voraus erlaubt, ist es möglich, einen kritischen Wert der Infrarottemperaturmessung durch die akustische Messung zu validieren, so dass ein ausgegebener Alarm eine höhere Sicherheit aufweist.

[0056] Zudem kann durch die Verknüpfung von Infrarottemperaturmessung und akustischer Messung ein selbstlernendes System dadurch umgesetzt werden, dass akustische Messreihen dokumentiert und im Schadensfall mit Infrarottemperaturmessungen an derselben Komponente verknüpft werden. Durch die Nutzung von RFID-Tags an Zügen bzw. Komponenten ist es möglich, Zeitreihen von akustischen Signalen einer Komponente zuzuordnen und deren Entwicklung zu verfolgen. Auf diese Weise kann die Vorhersage von Schäden verbessert werden, so dass der Austausch beschädigter Komponenten genauer und ökonomischer planbar ist.

[0057] Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Überwachung von Gleisanlagen mit auf Schwellen aufliegenden Schienen für Schienenfahrzeuge angegeben, umfassend zumindest eine Beschleunigungsmessung durch zumindest einen mit einer Schwelle mechanisch verbundenen, beispielsweise auf einer Oberseite einer Schwelle oder seitlich an einer Schwelle angeordneten, Beschleunigungssensor zur Bestimmung einer maximalen Auslenkung der Schwelle bei einer Belastung durch ein durchfahrendes Schienenfahrzeug.

[0058] Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand von schematischen Figuren näher erläutert.
Figur 1
zeigt in einem Querschnitt ein System aus einer Schwelle zur Auflage von Schienen mit einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2
zeigt ebenfalls im Querschnitt das System gemäß Figur 1 mit einer in einer zweiten Montageposition montierten Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 3
zeigt eine Draufsicht auf das System gemäß den Figuren 1 und 2;
Figur 4
zeigt Elemente einer Vorrichtung zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 5
zeigt eine Schnittansicht eines Gehäuses der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vorrichtung und
Figur 6
zeigt eine Sicht von unten auf das Gehäuse gemäß Figur 5.


[0059] Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein System 1 aus einer Schwelle 2 mit darauf aufliegenden Schienen 3 für ein Schienenfahrzeug sowie mit einer Vorrichtung 5 zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

[0060] Bei der Schwelle 2 handelt es sich um eine massive Schwelle beispielsweise aus Beton, Stahl, Kunststoff oder Holz. Unter einer massiven Schwelle wird hier und im Folgenden eine Schwelle verstanden, die, falls sie - beispielsweise produktionsbedingt - Hohlräume im Innern aufweist, jedoch im Gegensatz zu einer hohlen Messschwelle keinerlei Hohlräume aufweist, die zur Unterbringung von Messtechnik der Vorrichtung 5 vorgesehen sind.

[0061] Auf der Schwelle 2 sind rechtwinklig zu dieser parallel verlaufende Schienen 3 verlegt und mittels Befestigungsschrauben 11 an der Schwelle 2 befestigt.

[0062] Auf der Oberseite 20 der Schwelle 2 ist mittels eines Verbindungsstücks 4 die Vorrichtung 5 zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung angeordnet. Das Verbindungsstück 4 ist in der gezeigten Ausführungsform als Verkleidung der Schwelle 2 ausgebildet, die deren Oberseite 20 nahezu vollständig bedeckt. Das Verbindungsstück 4 wird an der Schwelle 2 beispielsweise durch Klemmen, Kleben oder Schrauben befestigt.

[0063] Auf dem Verbindungsstück 4 sind in der gezeigten Ausführungsform vier Gehäuse 6, 6' angeordnet. Die Gehäuse 6, 6' können insbesondere mit dem Verbindungsstück 4 über ein nicht näher gezeigtes Dämpfungssystem verbunden sein. In den Gehäusen 6, 6' sind jeweils Infrarottemperatursensoren 7 sowie zugeordnete Auswerteeinheiten 8 angeordnet. Daneben können in den Gehäusen 6, 6' noch weitere Sensoren vorgesehen sein. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, die Verbindungsleitungen zwischen den Infrarottemperatursensoren 7 und den Auswerteeinheiten 8 kontinuierlich auf Schäden zu prüfen.

[0064] Die außen angeordneten Gehäuse 6 beherbergen Infrarottemperatursensoren 7 zur Temperaturmessung an den Radsätzen eines Schienenfahrzeugs. Das Ziel, dessen Temperatur gemessen werden soll, liegt in diesem Fall senkrecht über einem für Infrarotstrahlung durchlässigen Fenster 9 in dem Gehäuse 6, so dass in Richtung des Pfeils 10 einfallende Strahlung, gegebenenfalls innerhalb des Gehäuses 6 mittels eines nicht gezeigten Spiegels umgelenkt, von dem Temperatursensor 7 empfangen wird.

[0065] In den Gehäusen 6' sind Infrarottemperatursensoren 7 zur Messung der Temperaturen an den Bremsen des Schienenfahrzeugs vorgesehen. Derartige Sensoren messen typischerweise nicht senkrecht, sondern schräg nach oben. Auch die Gehäuse 6' weisen dazu entsprechend durchlässige Fenster auf, die jedoch in den Figuren nicht gezeigt sind.

[0066] Sämtliche Gehäuse 6, 6' der Vorrichtung 5 sind auf der Oberseite 20 der Schwelle 2 angeordnet, und zwar mittels des Verbindungsstücks 4. Es ragen keine Elemente der Vorrichtung 5 in das Innere der Schwelle 2 hinein. Diese ist somit auch gegenüber benachbarten Schwellen nicht modifiziert.

[0067] Die Gehäuse 6, 6' ragen nicht über die Schienenoberkante SOK hinaus. Ihre Bauhöhe h ist somit kleiner als die Differenz zwischen der Schienenoberkante SOK und der Oberseite 20 der Schwelle 2.

[0068] Figur 2 zeigt die Vorrichtung 5 in einer zweiten Montageposition. Dieser unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten Position dadurch, dass die Gehäuse 6 näher an die Schienen 3 herangerückt sind. Eine derartige Montageposition ist vorteilhaft, wenn das Ziel der Temperaturmessung näher an den Schienen 3 liegt.

[0069] In der gezeigten Ausführungsform ist das Fenster 9 fast über den Befestigungsschrauben 11 der Schienen 3 angeordnet. Eine derartige Position der Gehäuse 6 ist nur möglich, weil die Gehäusebodenkontur der Gehäuse 6 eine Stufe aufweist, sodass im montierten Zustand eine Ausnehmung 12 unterhalb der Fenster 9 gebildet ist, in die in der zweiten Montageposition die Befestigungsschrauben 11 ragen.

[0070] Die Vorrichtung 5 kann in der zweiten Montageposition montiert werden, wenn die auf der Strecke verkehrenden Schienenfahrzeuge Radgrößen aufweisen, die eine Temperaturmessung näher an den Schienen 3 erforderlich macht.

[0071] Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Schwelle 2 mit darauf angeordneten Gehäusen 6, 6' der Vorrichtung 5. Das Verbindungsstück 4 wurde der Übersichtlichkeit halber in Figur 3 nicht dargestellt. Die Gehäuse 6, 6' haben in Längsrichtung der Schienen eine Abmessung b, die kleiner ist als die Breite B der Schwelle 2. Insbesondere beträgt b höchstens 310 mm, insbesondere höchstens 300 mm oder sogar weniger als 290 mm. Die Gehäuse 6, 6' ragen somit in dieser Ausführungsform nicht mit ihrer Grundfläche A über die Schwelle 2 hinaus und sind bei einem Stopfprozess des Kiesbettes nicht im Weg. Eine seitlich bis zu 1 cm oder bis zu 2 cm über die Schwelle hinausragende Grundfläche A wäre für die meisten Anwendungen ebenfalls möglich.

[0072] Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung 5 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das dargestellte Gehäuse 6, 6' ist mittels eines schematisch gezeigten Dämpfungssystems 13 mit dem Verbindungsstück 4 und somit mit der Schwelle 2 verbunden. Vibrationen der Schwelle 2 werden somit nur gedämpft auf das Gehäuse 6, 6' übertragen. In dem Gehäuse 6, 6' ist ein erster Beschleunigungssensor 14 angeordnet, der Beschleunigungen des Gehäuses 6, 6' misst. Der Beschleunigungssensor 14 kann zur Auswertung seiner Messdaten ebenfalls mit der Auswerteeinheit 8 verbunden sein.

[0073] Der Beschleunigungssensor 14 kann zur Detektion einer Zuganwesenheit verwendet werden, um eine Messphase der Vorrichtung 5 einzuleiten und wieder zu beenden. Darüberhinaus kann er jedoch auch zur Überwachung des Zustands des Systems 1 verwendet werden, wie im Folgenden beschrieben wird.

[0074] Außerhalb des Gehäuses 6, 6' ist ein zweiter Beschleunigungssensor 15 mit der Schwelle 2 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist das Verbindungsstück 4 als Verkleidung der Schwelle 2 ausgebildet, weshalb der zweite Beschleunigungssensor 15 auf dem Verbindungsstück 4 angeordnet ist. Der zweite Beschleunigungssensor 15 kann jedoch auch unmittelbar mit der Schwelle 2 verbunden sein. Der zweite Beschleunigungssensor 15 misst Beschleunigungen der Schwelle 2. Zum Auslesen der Messdaten aus dem zweiten Beschleunigungssensor 15 ist entweder eine separate Auswerteeinheit vorgesehen oder das Auslesen erfolgt durch die Auswerteeinheit 8 in dem Gehäuse 6, 6'.

[0075] Die Beschleunigungssensoren 14, 15 sind geeignet zur Überwachung des Zustands der Vorrichtung 5, des Ballasts sowie zur Detektion von Flachstellen an Rädern eines vorbeifahrenden Schienenfahrzeugs. Dazu werden Messwerte der Beschleunigungssensoren 14, 15, insbesondere Messwerte, die zeitgleich aufgenommen wurden, verglichen. Weisen die Messwerte des ersten Beschleunigungssensors 14 einen vergleichbaren Betrag auf wie die Messwerte des zweiten Beschleunigungssensors 15, so ist möglicherweise das Dämpfungssystem 13 nicht funktionstüchtig. Detektiert der zweite Beschleunigungssensor 15 Beschleunigungen nur bei einigen Rädern des Schienenfahrzeugs und hat das Signal eine signifikante Kurve, so kann eine Flachstelle an dem Schienenfahrzeug vermutet werden. Detektiert der zweite Beschleunigungssensor 15 Beschleunigungen bei allen Rädern mit einer Frequenz des Passierens der Räder, so liegt möglicherweise schlecht gestopfter Ballast vor.

[0076] Ferner ist in dem Gehäuse 6, 6' ein akustisches Sensorsystem 19 angeordnet, das die Messung von Schallsignalen von Rädern, Radsatzlagern oder Bremsen erlaubt.

[0077] In den Gehäusen 6, 6' können darüber hinaus noch Neigungssensoren und/oder Sensoren zur Ortung mittels eines Satellitennavigationssystems vorgesehen sein, die in den Figuren nicht gezeigt sind.

[0078] Figur 5 zeigt eine Schnittansicht des Gehäuses 6 der Vorrichtung 5. Das Gehäuse 6 weist einen ersten Gehäuseabschnitt 16 mit einer Höhe h1 auf und einen zweiten Gehäuseabschnitt 17 mit einer Höhe h2. Dabei gilt h2 < h1. Die verringerte Höhe des zweiten, im montierten Zustand schienennahmen Gehäuseabschnitts 17 wird durch den stufenförmig ausgebildeten Gehäuseboden 18 erreicht, so dass unter dem zweiten Gehäuseabschnitt 17 im montierten Zustand des Gehäuses 6 eine Ausnehmung 12 gebildet ist. Dabei kann die Stufe in einer nicht gezeigten Ausführungsform auch weniger abrupt ausgebildet sein und einer Rampe gleichen. Auch mit einer derartigen Gehäusebodenkontur lässt sich eine Ausnehmung 12 unter dem Gehäuseboden 18 des zweiten Gehäuseabschnitts 17 erzielen und auch eine derartige Gehäusebodenkontur wird als stufenförmig bezeichnet. In der gezeigten Ausführungsform gilt für das Verhältnis der Höhen h2/h1 = 0,7.

[0079] Figur 6 zeigt eine Sicht von unten auf den Gehäuseboden 18 des Gehäuses 6. Dieser weist eine Gesamt-Grundfläche A auf, die in der gezeigten Ausführungsform rechteckig ausgestaltet ist, jedoch auch Abweichungen von einem Rechteck aufweisen kann. Die Grundfläche des ersten Gehäuseabschnitts 16 beträgt A1, die des zweiten Gehäuseabschnitts 17 beträgt A2. A2 beträgt weniger als die Hälfte, jedoch mehr als ein Achtel von A, so dass 0,125 A ≤ A2 ≤ 0,5 A gilt.

Bezugszeichenliste



[0080] 
1
System
2
Schwelle
3
Schiene
4
Verbindungsstück
5
Vorrichtung
6, 6'
Gehäuse
7
Infrarottemperatursensor
8
Auswerteeinheit
9
Fenster
10
Pfeil
11
Befestigungsschraube
12
Ausnehmung
13
Dämpfungssystem
14
erster Beschleunigungssensor
15
zweiter Beschleunigungssensor
16
erster Gehäuseabschnitt
17
zweiter Gehäuseabschnitt
18
Gehäuseboden
19
akustisches Sensorsystem
20
Oberseite
SOK
Schienenoberkante
A
Grundfläche
A1
Grundfläche
A2
Grundfläche
B
Breite
b
Abmessung
h1, h2
Höhe



Ansprüche

1. Vorrichtung (5) zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen

mit einem auf einer Oberseite (20) einer massiven Schwelle (2) und unterhalb einer Schienenoberkante montierbaren Gehäuse (6, 6'), wobei in dem Gehäuse (6, 6') folgendes angeordnet ist:

- zumindest ein Infrarot-Temperatursensor (7);

- eine zur Auswertung von Sensordaten an den zumindest einen Infrarot-Temperatursensor (7) angeschlossene Auswerteeinheit (8),

wobei das Gehäuse (6, 6') eine der Oberseite (20) der Schwelle (2) zugewandte Grundfläche A aufweist, die seitlich nicht wesentlich über die Schwelle (2) hinausragt.


 
2. Vorrichtung (5) nach Anspruch 1,
wobei eine Bauhöhe h des Gehäuses (6, 6') 159 mm, insbesondere 140 mm nicht übersteigt.
 
3. Vorrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2,
umfassend ferner eine mit dem Gehäuse (6, 6') verbundene Einrichtung (14) zur Beschleunigungsmessung.
 
4. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei das Gehäuse (6, 6') eine im Querschnitt stufenförmige Gehäusebodenkontur aufweist, die derart ausgerichtet ist, dass das Gehäuse (6, 6') auf seiner schienennahen Seite an seiner Unterseite eine Bodenfreiheit aufweist.
 
5. Vorrichtung (5) nach Anspruch 4,
wobei das Gehäuse (6, 6') zumindest ein Fenster (9) für den Eintritt von Infrarotstrahlung aufweist, wobei das Fenster (9) auf der schienennahen Seite des Gehäuses (6, 6') mit der Bodenfreiheit angeordnet ist.
 
6. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei in dem Gehäuse (6, 6') eine akustische Sensoreinheit (19) zum Empfang von Schallsignalen angeordnet ist.
 
7. System (1) mit zumindest einer massiven Schwelle (2) zur Auflage von Schienen (3) für Schienenfahrzeuge und zumindest einer Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Vorrichtung (5) auf einer Oberseite (20) der Schwelle (2) montiert ist.
 
8. System (1) nach Anspruch 7,
wobei das Gehäuse (6, 6') der Vorrichtung (5) mittels eines Verbindungsstücks (4) auf die Schwelle (2) montiert ist.
 
9. System (1) nach Anspruch 7 oder 8,
ferner umfassend eine Einrichtung zur Beschleunigungsmessung, umfassend zumindest einen mit dem Gehäuse (6, 6') verbundenen ersten Beschleunigungssensor (14) und zumindest einen mit der Schwelle (2) verbundenen zweiten Beschleunigungssensor (15).
 
10. System nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
ferner umfassend zumindest eine Dämpfungsvorrichtung, die zwischen der Schwelle (2) und dem Gehäuse angeordnet ist.
 
11. System nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
ferner umfassend ein Referenzsystem zur Funktionsüberprüfung des zumindest einen Infrarot-Temperatursensors (7), wobei das Referenzsystem zumindest ein in dem Gehäuse (6, 6') angeordnetes, kontrolliert aufheizbares Heizelement aufweist.
 
12. System nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
umfassend

- zumindest zwei Vorrichtungen (5) zur Festbrems- und/oder Heißläuferortung bei Schienenfahrzeugen, die auf derselben Schwelle oder unterschiedlichen massiven Schwellen angeordnet sind, sowie

- eine zentrale Speicher- und Verarbeitungseinheit, die in Kommunikationsverbindung mit den Auswerteeinheiten (8) der zumindest zwei Vorrichtungen (5) steht.


 
13. Verfahren zur Überwachung von Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen bei Schienenfahrzeugen umfassend zumindest eine Infrarottemperaturmessung an den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen sowie zumindest eine akustische Messung der von den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen und/oder Komponenten einer verwendeten Vorrichtung zur Überwachung ausgehenden Schallsignalen, wobei ein Alarm ausgegeben wird, wenn

- sowohl die Infrarottemperaturmessung als auch die akustische Messung der von den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen ausgehenden Schallwellen einen kritischen Wert ergeben und/oder wenn

- die akustische Messung der von den Komponenten der verwendeten Vorrichtung zur Überwachung ausgehenden Schallsignalen einen kritischen Wert ergibt.


 
14. Verfahren zur Überwachung von Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen bei Schienenfahrzeugen umfassend zumindest eine Infrarottemperaturmessung an den Rädern, Radsatzlagern und/oder Bremssystemen, wobei ein Achsschadenswert SA ermittelt und mit einem festgelegten Grenzwert verglichen wird, wobei der Achsschadenswert SA abhängig ist von einer gemessenen maximalen Achstemperatur und einem Achstemperaturverteilungswert und dem Ergebnis der akustischen Messung.
 
15. Verfahren zur Überwachung eines Systems nach einem der Ansprüche 7 bis 12, umfassend

eine Beschleunigungsmessung durch zumindest einen mit dem Gehäuse verbundenen ersten Beschleunigungssensor sowie

eine Beschleunigungsmessung durch zumindest einen mit einer Schwelle (2) mechanisch verbundenen zweiten Beschleunigungssensor (15) zur Bestimmung einer maximalen Auslenkung der Schwelle (2) bei einer Belastung durch ein durchfahrendes Schienenfahrzeug,

wobei Messwerte der ersten und zweiten Beschleunigungssensoren miteinander verglichen werden, um eine Belastung der zumindest einen Vorrichtung (5) zu ermitteln.


 




Zeichnung














Angeführte Verweise

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente