DE10004329C2 - Fahrzeugseitige Sicherheitseinrichtung zur Überwachung der Standsicherung von mit Hebezeugen ausgerüsteten Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung zur Überwachung der Stand­ sicherheit von mit Hebezeugen ausgerüsteten Schienenfahrzeugen. Sie über­ wacht die Standsicherheit von Schienenfahrzeugen im Stillstand und auch wäh­ rend der Fahrt mit belastetem Hebezeug und bei blockierter Federung.

Mit Hebezeugen ausgerüstete Schienenfahrzeuge werden üblicherweise auf den bestimmungsgemäßen Einsatz dieser Hebezeuge vorbereitet, indem die Vergrößerung einer Abstützbasis auf dem Wege des Ausfahrens von Hydraulik­ zylindern, Spindeln oder anderen geeigneten Abstützeinrichtungen und damit zugleich ein Ausschalten des Einflusses der Fahrzeugfederung vorgenommen wird.

Es ist bekannt, dass Sensoren an den Hydraulikzylindern oder Schalter an den Spindeln der Abstützeinrichtungen für die Überwachung der Wirksamkeit der Abstützung benutzt werden. Weiterhin werden diese Sensoren oder Schalter für Umschaltungen von Lastmomentenbereichen an den Hebezeugen verwendet, um auf diese Weise je nach Art der Abstützung ein entsprechendes Maß eines zulässigen Lastmomentes anzuzeigen.

Eine besondere Problematik bei der Abstützung von Schienenfahrzeugen be­ steht darin, dass die jeweilige Position der Spurkranzräder in Bezug zur Schie­ nenoberkante fortlaufend zu beobachten oder anderweitig zu erfassen ist, da diese sich in jedem Fall zur Aufnahme von Seitenkräften auch dementspre­ chend seitlich gegen die Schienen abstützen müssen. Ein Abheben der Spur­ kranzräder über das Niveau der Schienenoberkante muss deshalb unter allen Umständen vermieden werden.

Mit der DE 42 31 441 ist ein hydraulisches System zur Regelung der Abstüt­ zung von Fahrzeugen mit Hebezeugen bekannt geworden, bei dem der hydrau­ lische Druck in einem oder in mehreren, die Stützfunktion ausführenden Hyd­ raulikzylindern gemessen und als Steuergröße für die Beurteilung der Standsi­ cherheit und des nutzbaren Lastmomentes verwendet wird.

Bei diesem System kann der Druck im System der Hydraulikzylinder bereits im noch regulären und zulässigen Arbeitsbereich der Hebevorrichtung starken Schwankungen unterliegen, was eine hohe Empfind­ lichkeit auch für das Regelprinzip zur Gewährleistung der Standsicherheit zur Folge hat.

In der DE 197 10 341 wird eine Abstützeinrichtung beschrieben, die in beson­ derer Weise für eine Verwendung an Schienenfahrzeugen geeignet ist. Diese Abstützeinrichtung macht sich den Umstand zunutze, dass beim Ausfahren von hydraulischen Abstützungen ein Anheben am Fahrzeugrahmen des Schienen­ fahrzeuges genau in dem Moment eintritt, wenn diese fest auf Untergrund auf­ setzten. Durch eine damit verbundene Entlastung der Fahrzeugfedern folgt der Radsatz mit dem Achslagergehäuse dieser Bewegung nicht unmittelbar, son­ dern verbleibt mit seinem Spurkranz genau dann noch immer korrekt in der Führung durch die Schienen, wenn zeitgleich die hydraulische Bewegung der Abstützungen gestoppt wird. Als Maß für das Auffinden und gegebenenfalls wiederholbare Einstellen dieser Position wird ein Abstand gemessen und als Regelgröße vorgeschlagen, der sich zwischen dem Achslagergehäuse und ei­ nem mit dem Fahrzeugrahmen verbundenen Achshaltersteg einstellt.

Die besondere Zweckbestimmung von Schienenfahrzeugen bedingt es, dass diese gegebenenfalls auch mit einem durch Last beaufschlagten Hebezeug verfahrbar sein müssen. Unter diesen Umständen ist die Gewährleistung der Standsicherheit über Abstützeinrichtungen, die einerseits einer Vergrößerung der Abstützbasis dienen und andererseits zugleich auch die Wirkung der Fede­ rung des Schienenfahrzeuges aufheben, nicht immer anwendbar.

Es ist daher üblich, Federungen von mit Hebezeugen ausgerüsteten Schienen­ fahrzeuges für die Herstellung einer Standsicherheit während der Fahrt zu blo­ ckieren. So ist in der DE 32 11 207 eine Einrichtung zur Begrenzung von me­ chanischen Relativbewegungen zwischen einem Drehgestell und einem Kran­ unterwagen eines Schienenfahrzeuges angegeben. Für eine Überwachung der Standsicherheit hingegen werden Einrichtungen an den Hebezeugen selbst verwendet, insbesondere Winkelgeber zur Messung der Neigung. Eine Überwa­ chung zulässiger Lastmomente erfolgt außerdem durch Messungen der Ausla­ dung von Hebelarmen des Hebezeuges in Verbindung mit Druck- oder Kraft­ messungen.

Bei einer Überschreitung von Grenzwerten für zulässige Lastmomente lässt eine Steuerung für das Hebezeug nur noch das Lastmoment verringernde Be­ wegungen zu.

Geltende Vorschriften für das Betreiben von Schienenfahrzeugen mit Hebezeu­ gen sehen vor, dass sich an diesen während des Fahrens mit belastetem He­ bezeug kein Rad von der Schienenoberkante abheben darf. Die genannten und üblichen technischen Mittel, wie Winkelgeber, Druckmesser oder Wegaufneh­ mer können die konstruktiv bedingte Elastizität von Schienenfahrzeugen indes­ sen nicht ausreichend berücksichtigen. Es werden daher in Versuchen Grenz­ werte für zulässige Lastmomente ermittelt und diese den entsprechenden me­ chanischen Belastungsbedingungen tabellarisch oder grafisch zugeordnet. Es wird dann vorausgesetzt, dass bei Einhaltung der in den Versuchen ermittelten Grenzwerte alle Räder des Schienenfahrzeuges unter Einsatzbedingungen im Stand wie auch bei Arbeitsfahrten auf den Schienen verbleiben.

Um einer dabei noch immer verbleibenden Unsicherheit zu begegnen, sind weiterhin Überwachungseinrichtungen bekannt, bei denen am Fahrzeugrahmen oder an Teilen der Laufwerke angeordnete Näherungsinitiatoren den Abstand zur Schiene erfassen. Diese bekannten Näherungsinitiatoren lassen allerdings nur geringe Toleranzen in senkrechter und in waagerechter Richtung zu. Es besteht die Gefahr, dass Schienenstöße oder Isolierstöße beim Verfahren des Schienenfahrzeuges Fehlinformationen auslösen. Ebenso wird beim Durchfah­ ren von Bögen oder Weichen der Bereich des Schienenkopfes von den Nähe­ rungsinitiatoren verlassen, wodurch ebenfalls unbegründete Gefahrensituatio­ nen signalisiert werden können.

Beim Blockieren der Federungen von Schienenfahrzeugen können infolge des mechanischen Verriegelungsvorganges ebenfalls Bewegungen auftreten, die den Abstand der Näherungsinitiatoren zum Schienenkopf verändern. Die Justa­ ge der Näherungsinitiatoren muss dann angepasst werden, was einen entspre­ chenden manuellen oder auch automatisiert durchzuführenden Aufwand zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße fahr­ zeugseitige Sicherheitseinrichtung zu schaffen, mit der die Standsicherheit bei mit Last beaufschlagtem Hebezeug selbst während einer Fahrt entlang von Bögen und Weichen wie auch an Schienen- oder Isolierstößen zuverlässig ge­ währleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst, u. a. indem an beiden Längsseiten des Schienenfahrzeuges an den Teilen, die bei wirksamer Federblockierung keine Relativbewegung zum Radsatz des Schie­ nenfahrzeuges ausführen, von einer Spannungsquelle versorgte Abstandssen­ soren als Ultraschall-, Radarsensoren oder als optische Sensoren installiert sind, die ihren Abstand zur Oberseite des Schienenkopfes mit einer Ultraschall- oder einer Radarkeule oder auf optischem Wege messen, wobei die abgetas­ tete Fläche auf dem Schienenkopf mindestens so groß ist, dass diese beim Ü­ berfahren von Schienenstößen oder ähnlichen Schienenlücken sowie beim Ü­ berfahren von Gleisbögen oder Weichen nicht beeinflusst werden.

Es eignen sich Teile, die in unmittelbarer, nichtgefederter Verbindung mit dem Radsatz stehen, insbesondere Teile des Achslagers oder des Laufwerkes, vor­ teilhaft zur Befestigung der Abstandssensoren.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der ermittelte Abstand unbeeinflusst bleibt von elastischen Bewegungen des Fahr­ zeugrahmens selbst, wie auch von Bewegungen, die im Verlauf des Blockierens der Fahrzeugfederungen eintreten. Indem durch die erfindungsgemäße Anord­ nung der Abstandssensoren nur deren vertikale Bezugsfänge zur Oberfläche des Schienenkopfes bewertet wird, bleibt das Messergebnis von abbiegenden oder unterbrochenen Schienenverläufen solange ungestört, wie noch immer eine Mindestfläche für die ausgerichtete Ultraschall- oder Radarkeule bzw. für die optische Messung zur Verfügung steht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angege­ ben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, mit verschiede­ nen Einsatzfällen und -orten des Schienenfahrzeuges einhergehende mögliche Toleranzen bei der Ausbildung des Abstandes zwischen Abstandssensor und Oberfläche des Schienenkopfes zu kompensieren. Grenzwerte für maximal zu­ lässige Veränderungen dieses Abstandes können mittels eines Programmierge­ rätes eingegeben werden. Bei einer Überschreitung dieser Grenzen gibt eine Mess- und Steuerungseinheit ein Signal an die Fahrzeugsteuerung aus, wonach eine gegebenenfalls stattfindende Fahrbewegung abgebremst wird und an den Hebezeugen nur noch das Lastmoment reduzierende Bewegungen ausgeführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt Fig. 1 das System einer Sicherheitseinrichtung zur Überwachung der Standsicherheit.

An den beiden Längsseiten eines Schienenfahrzeuges befinden sich an zu die­ sem Schienenfahrzeug gehörenden Teilen, die bei wirksamer Fahrzeugfeder­ blockierung keine Relativbewegung in Bezug zum Radsatz ausführen, sondern sich mit diesem nur zeitgleich und um gleiche Wege bewegen, Abstandssenso­ ren 1. Die Abstandssensoren 1 können vom Typ eines Ultraschallsensors sein und sind so beschaffen, dass eine Schallkeule 2 für die Abstandsmessung in der Weise auf die Oberfläche des jeweiligen Schienenkopfes 3 auftrifft, dass sie dort eine hinreichend große Fläche projiziert. Die so projizierte Fläche auf der Oberfläche des Schienenkopfes 3 gilt dann als hinreichend groß, wenn sie auch bei Fahrten in Gleisbögen, über Weichen oder über kurze Unterbrechungen, wie durch Schienen- oder Isolierstöße verursacht, noch immer zumindest antei­ lig die maßgebliche Oberfläche des Schienenkopfes 3 überschneidet.

Die Messwerte der Abstandssensoren 1 werden an eine Mess- und Steue­ rungseinheit 4 geleitet und dort mit Referenzwerten verglichen, die zu Beginn des bestimmungsgemäßen Einsatzes des Schienenfahrzeuges unter definierten Anfangsbedingungen, vorzugsweise bei unbelastetem Hebezeug und bei Still­ stand in einem geraden Gleisverlauf, gewonnen wurden.

Im Arbeitsbetrieb des Schienenfahrzeuges und somit bei lastbeaufschlagtem Hebezeug und bei gegebenenfalls gleichzeitigem Ausführen von Arbeitsfahrten erfolgt eine fortlaufende Auswertung der von den Abstandssensoren 1 gelie­ ferten, die Abstände zu den Oberseiten der Schienenköpfe 3 wiedergebenden Messwerte 7. Für den Vergleich der Messwerte 7 mit den in der Mess- und Steuereinheit 4 gespeicherten Referenzwerten werden Grenzwerte benutzt, die dort als Parameter vorliegen und die maximal zulässige Veränderung der Messwerte in Bezug zu den vorher bestimmten Referenzwerten angeben. Er­ folgt eine Überschreitung eines oder mehrerer dieser Grenzwerte, so wird von der Mess- und Steuerungseinheit 4 ein Signal an ein mit dieser verbundenes Modul für eine Fahrzeugsteuerung 5 übermittelt. Dieses Signal bewirkt, dass durch die Fahrzeugsteuerung 5 nur noch Bewegungen zugelassen werden, die eine Reduzierung des Lastmomentes bewirken. Außerdem wird das Schienen­ fahrzeug abgebremst, sofern es sich während der Überschreitung von Grenz­ werten im Bewegungszustand befand.

Eine Spannungsversorgung 6 ist mit den zu betreibenden Funktionseinheiten verbunden.

Für Einstell- und Diagnosezwecke ist die Mess- und Steuerungseinheit 4 mit einer seriellen Schnittstelle versehen. Über diese können an ein angeschlosse­ nes Programmiergerät 8 Statusinformationen ausgetauscht und die Parametrie­ rung von Grenzwerten vorgenommen werden.

Bezugszeichen

1

Abstandssensor

2

Schallkeule

3

Schienenkopf

4

Mess- und Steuerungseinheit

5

Fahrzeugsteuerung

7

den Abstand zur Oberseite des Schienenkopfes wiedergebender Messwert

8

Programmiergerät

Claims (3)

1. Fahrzeugseitige Sicherheitseinrichtung zur Überwachung der Standsi­ cherheit von mit Hebezeugen ausgerüsteten Schienenfahrzeugen mit Einrichtungen zum Blockieren der Fahrzeugfederungen, dadurch ge­ kennzeichnet, dass an beiden Längsseiten des Schienenfahrzeuges an Teilen, die bei wirksamer Federblockierung keine Relativbewegung zum Radsatz des Schienenfahrzeuges ausführen, von einer Spannungsquelle (6) versorgte und mit einer Mess- und Steuerungseinheit (4) verbundene Abstandssensoren (1) als Ultraschall-, Radarsensoren oder als optische Sensoren installiert sind, die ihren Abstand (7) zur Oberseite des Schie­ nenkopfes (3) mit einer Ultraschall- oder einer Radarkeule oder auf opti­ schem Wege messen, wobei die abgetastete Fläche auf dem Schienen­ kopf (3) mindestens so groß ist, dass beim Überfahren von Schienenstö­ ßen oder ähnlichen Schienenlücken sowie beim Überfahren von Gleisbö­ gen oder Weichen die Abstandsmessung nicht beeinflusst wird.

2. Fahrzeugseitige Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Mess- und Steuerungseinheit (4) manuell ausge­ löst oder automatisch jeweils vor Beginn des Arbeitsbetriebes des Schie­ nenfahrzeuges unter definierten Anfangsbedingungen die Abstände (7) der Abstandssensoren (1) zu den Oberseiten der Schienenköpfe (3) er­ mittelt, diese als Referenzwerte speichert und im Arbeitsbetrieb ein fort­ laufender Vergleich der sodann ermittelten Abstände (7) mit diesen Refe­ renzwerten erfolgt, wobei bei Verletzung von Grenzwerten für maximal zulässige Veränderungen der Abstände (7) Signale an die Fahr­ zeugsteuerung (5) übermittelt werden, die zum Abbremsen des Schie­ nenfahrzeuges führen und/oder nur noch Steuerungssignale für Bewe­ gungen zulassen, die das Lastmoment reduzieren.

3. Fahrzeugseitige Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwerte für maximal zulässige Verände­ rungen der Abstände (7) mittels eines Programmiergerätes (8) eingege­ ben werden.