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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu demselben Zweck gemäß Anspruch 10.
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Aus der
DE 10 2013 224 654 A1 ist ein Getriebe im Antriebsstrang eines Schienenfahrzeugs bekannt, wobei das Getriebe einen Drehzahlsensor umfasst, mit dem Drehzahlsignale eines Zahnrades des Getriebes erfasst werden können. Die Drehzahlsignale werden dazu verwendet, um ein sogenanntes Radrattern zu erkennen und gegebenenfalls geeignete Maßnahmen zum Abstellen des Radratterns zu ergreifen. Ursache für das Radrattern sind unerwünschte bzw. unzulässige Drehschwingungen im Antriebsstrang, welche beispielsweise durch einen Verschleiß der Radreifen und dessen Folgen, insbesondere Unrundheit und verschiedene Durchmesser der Radreifen auf einer Achse verursacht werden. Verschleiß an den Triebrädern bzw. deren Radreifen kann zu einem polygonförmigen Außenumfang der Radreifen führen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Einrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs anzugeben, die einen langfristig zuverlässigen und sicheren Betrieb eines Schienenfahrzeugs mit möglichst geringem Aufwand ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Es wird eine Einrichtung zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs mit zumindest einem Antriebsstrang beansprucht, wobei der Antriebsstrang ein Getriebe umfasst. Die Einrichtung umfasst ihrerseits das genannte Getriebe, einen Drehzahlsensor zum Erfassen von Drehzahlsignalen eines rotierenden Getriebeelementes des Getriebes und eine mit dem Drehzahlsensor verbundene Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung ist dazu eingerichtet, auf der Grundlage mehrerer nacheinander von dem Drehzahlsensor erfasster Drehzahlsignale einen Drehungleichförmigkeitswert zu ermitteln. Der Drehungleichförmigkeitswert basiert demnach auf mehreren Drehzahlsignalen, die nacheinander, und damit über einen bestimmten Zeitraum, erfasst wurden. Der Drehungleichförmigkeitswert kann beispielsweise in Form einer Winkelbeschleunigung in der Einheit rad/sec2 angegeben werden. Die Anzahl der zur Ermittlung eines Drehungleichförmigkeitswerts erfassten Drehzahlsignale und der dazu vorgesehene Zeitraum können vorab festgelegt werden. Um die für den jeweiligen Zweck geeignete Anzahl von Drehzahlsignalen und den geeigneten Zeitraum zu bestimmen, können Versuchsmessungen oder Simulationen durchgeführt werden.
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Der Drehungleichförmigkeitswert kann auf der Grundlage der erfassten Drehzahlsignale ermittelt werden und erlaubt Rückschlüsse auf Torsions- oder Drehschwingungen, die im Betrieb in dem Antriebsstrang des Schienenfahrzeugs auftreten. Eine Drehungleichförmigkeit ist häufig die Ursache für Torsionsschwingungen im Antriebsstrang. Torsionsschwingungen im Antriebsstrang sind unerwünscht, weil sie zu erhöhtem Verschleiß und im schlimmsten Fall zur Zerstörung der Bauteile im Antriebsstrang führen können. Der Antriebsstrang bildet dabei einen Mehrmassen-Schwinger bei dem die drehmomentübertragende Bauteile, insbesondere Wellen, Kupplungen und Zahnräder des Getriebes Drehfedern und Trägheitsmomente bilden.
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Von der Abtriebsseite des Antriebsstrangs her können Torsionsschwingungen durch Anregungen beim Abrollen der Räder auf der Schiene eingebracht werden. Diese Schwingungsanregungen sind besonders dann stark, wenn zumindest ein Rad des Radsatzes ungleichmäßig abgenutzt ist. Das heißt, wenn es große Abweichungen beim Durchmesser und/oder der Rundheit des Rades gibt. Solche Abweichungen entstehen durch den üblichen Verschleiß der Räder und können im Betrieb nicht verhindert werden. Im Wesentlichen handelt es sich bei den betrachteten Torsionsschwingungen und Drehungleichförmigkeiten also um fremderregte bzw. erzwungene Schwingungen. Die genannten Drehungleichförmigkeiten können unter anderem auch Drehschwingungen in Form des so genannten Rollierens am Radsatz des Schienenfahrzeugs umfassen. Rollieren bezeichnet Drehschwingungen der beiden Räder eines Radsatzes gegeneinander, was eine Torsionsschwingung in der Radsatzwelle zur Folge hat.
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Die Steuerungseinrichtung ist dazu eingerichtet, den ermittelten Drehungleichförmigkeitswert zu vergleichen mit einem Referenzwert, um so einen Differenzwert zu ermitteln. Ein solcher Differenzwert enthält die Information, wie stark der aktuelle Drehungleichförmigkeitswert von dem Referenzwert abweicht. Der Differenzwert kann direkt an den Zugführer oder eine zentrale Stelle des Betreibers des Schienenfahrzeugs ausgeben werden, um anhand des Differenzwerts den Zustand beispielsweise der Räder zu beurteilen und erforderlichenfalls weitere Maßnahmen zu ergreifen. Vorzugsweise kann der Differenzwert dazu genutzt werden, ihn mit einem ersten Differenzgrenzwert zu vergleichen und eine Meldung auszugeben, wenn der Differenzwert größer oder gleich dem ersten Differenzgrenzwert ist. Ein solcher Differenzgrenzwert kann in einem Speicher der Steuerungseinrichtung abgespeichert sein.
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Eine solche Meldung kann beispielsweise eine Meldung sein, die Informationen zu einer bevorstehenden Wartung, beispielsweise einen empfohlenen Wartungstermin, enthält. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Probleme mit den Komponenten eines Antriebsstrangs in einem Schienenfahrzeug frühzeitig zu erkennen, um entsprechende Abhilfemaßnahmen rechtzeitig ergreifen zu können. Insbesondere sollen dabei die Räder des Schienenfahrzeugs auf deren Rundheit und Durchmesser überwacht werden, weil diese einem beständigen Verschleiß unterliegen. Somit können bedarfsgerechte Wartungsintervalle entsprechend dem Verschleiß der Räder bestimmt werden. Unrundheiten und Durchmesserabweichungen an einem oder mehreren Rädern können hohe Torsionsschwingungen und unzulässig hohe Belastungen im gesamten Antriebsstrang verursachen. Diese können mithilfe der Erfindung vermieden werden, sodass Komponenten des Antriebsstrangs geschont und deren Lebensdauer verlängert wird. Beispielsweise hat sich eine zwischen einem Antriebsmotor und einer Getriebeeingangswelle angeordnete Kupplung, welche einen Versatzausgleich in mehreren Ebenen ermöglicht, als empfindliche Komponente in Bezug auf hohe Drehschwingungen bzw. Torsionsschwingungen erwiesen. Häufig werden dazu Bogenzahnkupplungen eingesetzt, deren Kupplungsverzahnungen durch die Torsionsschwingungen stark verschleißen. Dies kann bis zu einer Zerstörung einer solchen Kupplung führen. Auch Kupplungen mit elastischen Kupplungsscheiben oder Laschen sind für die Anwendung im Antriebsstrang von Schienenfahrzeugen entwickelt worden. Bei solchen Kupplungen verschleißen die elastischen Kupplungsscheiben bzw. Laschen deutlich schneller, wenn hohe Torsionsschwingungen auftreten. Mithilfe kontinuierlicher Messung der Drehungleichförmigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung und entsprechender davon abgeleiteter Abhilfemaßnahmen kann die Lebenszeit bei beiden vorgenannten Kupplungsarten erhöht werden. Ferner kann ein bevorstehender Ausfall einer solchen Kupplung oder anderer Komponenten des Antriebsstrangs frühzeitig erkannt werden.
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Die genannte Meldung kann auch eine Anweisung an den Zugführer zum Ändern des Betriebsmodus oder einzelner Betriebsparameter sein. Insbesondere kann es eine Anweisung sein, wonach die Antriebsleistung an dem betroffenen Antriebsstrang verändert werden muss, um damit eine Verstimmung des Schwingungssystems zu bewirken, sodass die Amplitude der Torsionsschwingung geringer wird.
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Des Weiteren kann die Meldung einen Eintrag in einem Zugleitrechner und/oder in einer Fernsteuerzentrale als Eintrag in ein Fehlerprotokoll festgehalten werden. Anhand derartiger Einträge können auch später noch Wartungsfehler, mangelnder Radservice oder unzulässige Betriebsbedingungen für das Antriebssystem erkannt und dokumentiert werden. Eine solche Dokumentation kann dabei helfen eventuelle Haftungsfragen oder die Berechtigung von Schadensersatzansprüchen zu klären.
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Für die Realisierung der Erfindung kann ein Drehzahlsensor verwendet werden, der ohnehin in dem genannten Getriebe vorhanden ist und bereits für andere Zwecke genutzt wird. Die Erfindung ermöglicht die zusätzliche Nutzung des Drehzahlsensors und dessen Drehzahlsignale für weitere Zwecke, insbesondere für eine vorausschauende Wartung von Elementen des Antriebsstrangs eines Schienenfahrzeugs. Die vorausschauende Wartung wird häufig auch der englische Begriff „Predictive Maintenance“ verwendet. Durch die mehrfache Nutzung des Drehzahlsensors und dessen Drehzahlsignale kann also mit sehr geringem Aufwand ein erheblicher Mehrwert erzielt werden, indem die Lebensdauer der Komponenten des Antriebsstrangs erweitert wird und verschlissene oder defekte Komponenten zum optimalen Zeitpunkt wieder instand gesetzt oder ausgetauscht werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet sein ein Steuersignal zum Ansteuern einer Antriebskomponente des Schienenfahrzeugs, insbesondere eines Antriebsmotors auszugeben, wenn der Differenzwert größer oder gleich einem vorgebbaren zweiten Differenzgrenzwert ist. Dazu kann der ermittelte Differenzwert in der Steuerungseinrichtung mit dem zweiten Differenzgrenzwert verglichen werden. Der zweite Differenzgrenzwert entspricht dabei einer höheren Differenz zwischen dem ermittelten Drehungleichförmigkeitswert und dem Referenzwert als der erste Differenzgrenzwert. Der zweite Differenzgrenzwert kann genutzt werden, um kurzfristige Abhilfemaßnahmen zu veranlassen, wenn ein hohes akutes Ausfallrisiko einer Komponente des Antriebsstrangs vorherrscht.
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Die Erfindung erhöht auch die Sicherheit beim Betreiben des Schienenfahrzeugs, weil mithilfe der Erfindung auch defekte Komponenten erkannt werden können, die kurz vor einem Totalausfall stehen. Dies gilt insbesondere für defekte Räder des Schienenfahrzeugs, deren Ausfall fatale Folgen haben kann.
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Der Referenzwert entspricht vorzugsweise einer Drehungleichförmigkeit bei einem Neuzustand der Räder des dem genannten Getriebe zugeordneten Antriebsstrangs. Dabei kann der Neuzustand auch dem Zustand nach einer Radpflege, beispielsweise nach Abdrehen von einseitig abgenutzten Rädern entsprechen. Durch wiederholtes Vergleichen der im Betrieb ermittelten Drehungleichförmigkeit mit einem solchen Referenzwert kann demnach der Verschleiß der Komponenten, insbesondere der Räder, kontinuierlich überwacht werden. Dazu werden die Drehzahlsignale über einen langen Zeitraum regelmäßig erfasst und entsprechend der Erfindung ausgewertet.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform entspricht der Referenzwert einer Drehungleichförmigkeit eines weiteren Antriebsstrangs desselben Schienenfahrzeugs. Schienenfahrzeuge werden häufig mit mehreren Antriebseinheiten bzw. Antriebssträngen betrieben. Grundsätzlich können die einzelnen Antriebseinheiten mit der beschriebenen Einrichtung und dem Verfahren unabhängig voneinander überwacht werden. Es ist jedoch gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung auch möglich, über einen Vergleich der Drehungleichförmigkeiten zwischen separat voneinander betriebenen Antriebssträngen Unregelmäßigkeiten und Abweichungen zu erkennen, die weitere Maßnahmen erforderlich machen. Ein solcher Vergleich der Werte zwischen den einzelnen Antriebseinheiten kann die Aussagekraft der ermittelten Ergebnisse weiter erhöhen. Da der Verschleiß an den Rädern verschiedener Achsen und Antriebseinheiten eines Schienenfahrzeugs nicht gleich groß ist, können so beispielsweise stark verschlissene bzw. abgenutzte Räder erkannt und lokalisiert werden. Davon abhängig können erforderliche und geeignete Wartungsmaßnahmen geplant und durchgeführt werden.
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Der jeweilige Referenzwert kann in einem Speicher der Steuerungseinrichtung gespeichert sein. Auch der erste und gegebenenfalls der zweite Differenzgrenzwert können in einem Speicher der Steuerungseinrichtung gespeichert sein. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise Teil eines dem Getriebe zugeordneten Getriebesteuergerätes, welches zusätzlich andere Funktionen und Elemente des Getriebes steuern kann. Damit können das Getriebesteuergerät und dessen Komponenten wie Prozessoren, Arbeitsspeicher oder Datenspeicher mehrfach genutzt werden. Das Getriebesteuergerät kann über dazu vorgesehene Schnittstelle Daten zum Zustand des Antriebsstrangs und/oder der Betriebsbedingungen an einen Zugleitrechner übertragen.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Steuerungseinrichtung auch Teil eines Zugleitrechners sein, in deren Speichern die genannten Werte gespeichert sein können.
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Insbesondere bei der Ausführungsform, bei der der Referenzwert einer Drehungleichförmigkeit eines weiteren Antriebsstrangs desselben Schienenfahrzeugs entspricht, kann die Steuerungseinrichtung direkt oder über eine weitere Steuerungseinrichtung mit zumindest einem weiteren Drehzahlsensor eines weiteren Getriebes in einem weiteren Antriebsstrang des Schienenfahrzeugs verbunden sein. Dabei ist zumindest eine der Steuerungseinrichtungen dazu eingerichtet, die Drehungleichförmigkeitswerte der beiden Drehzahlsensoren oder die daraus ermittelten Differenzwerte der beiden Steuerungseinheiten miteinander zu vergleichen.
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Das rotierende Getriebeelement, dessen Drehzahl und Drehungleichförmigkeit jeweils ermittelt wird, kann beispielsweise eine Getriebeeingangswelle, eine Getriebeausgangswelle oder ein auf einer der genannten Wellen festsitzendes Signalgeberelement sein. Als Signalgeberelement eignet sich insbesondere ein Zahnrad des genannten Getriebes. Dabei kann die Verzahnung des Zahnrades als Signalgeber des Drehzahlsensors fungieren. Zum Erfassen der Drehzahlsignale können beispielsweise Induktionsgeber oder Hallgeber verwendet werden. Mittels der Steuerungseinrichtung kann die jeweilige Drehzahl berechnet und die Drehungleichförmigkeit ermittelt werden.
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Schließlich kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Drehzahlsensor Teil einer Sensoreinheit ist, die auch lineare Beschleunigungen erfassen kann. Dabei soll also eine Sensoreinheit verwendet werden, die sowohl Drehungleichförmigkeiten, als auch Beschleunigungen in x-, y- und/oder z-Richtung erfassen kann. Mit der Erfassung von linearen Beschleunigungen während der Fahrt eines Schienenfahrzeugs kann beispielsweise eine Schienenzustandserkennung realisiert werden. Mit dieser Lösung ist es möglich mit nur einer Sensoreinheit an einem Getriebe eines Antriebsstrangs den Schienenzustand und den Zustand der angetriebenen Räder zu überwachen. Dadurch kann vorteilhaft der Verkabelungsaufwand minimiert und ein Kosten-Nutzen-Verhältnis optimiert werden.
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Zusätzlich zu der beschriebenen Einrichtung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs beansprucht. Das Verfahren umfasst folgende Schritte,
- a) Erfassen mehrerer Drehzahlsignale zu verschiedenen Zeitpunkten an einem rotierenden Getriebeelement eines Getriebes in einem Antriebsstrang des Schienenfahrzeugs,
- b) Übertragen der Drehzahlsignale an eine Steuerungseinrichtung,
- c) Ermitteln eines Drehungleichförmigkeitswerts auf der Grundlage der Drehzahlsignale durch die Steuerungseinrichtung,
- d) Ermitteln eines Differenzwerts, indem der Drehungleichförmigkeitswert verglichen wird mit einem Referenzwert, der in einem Speicher der Steuerungseinrichtung gespeichert ist.
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Die Häufigkeit und Anzahl der erfassten Drehzahlsignale hängt von dem Verfahren ab, mit der die Drehzahl des rotierenden Getriebeelements ermittelt wird. Zur Drehzahlmessung, auch in Getrieben, sind mehrere Verfahren bekannt und ausreichend in der Praxis eingesetzt. Beispielsweise kann in festen Zeitabständen der Winkel gemessen werden, um den sich das rotierende Getriebeelement dreht. Dazu können von einem Drehzahlsensor an einem Zahnrad des Getriebes Impulse berührungslos erfasst werden, beispielsweise mittels eines induktiven Sensors.
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Die Ermittlung des Drehungleichförmigkeitswerts und des Differenzwerts kann vorteilhaft in regelmäßigen Zeitabständen durch die Steuerungseinrichtung wiederholt erfolgen. So kann über einen längeren Zeitraum, beispielsweise über mehrere Wochen, Monate oder Jahre, der Zustand der überwachten Komponenten kontinuierlich überwacht werden. Es können Trends erkannt werden, welche frühzeitig Hinweise liefern, um geeignete Wartungsintervalle und Wartungsmaßnahmen zu planen und festzulegen. Um den Betreiber und oder Eigentümer des Schienenfahrzeugs auf erforderliche oder empfohlene Wartungsmaßnahmen aufmerksam zu machen, kann die Steuerungseinrichtung eine entsprechende Meldung ausgeben, wenn der Differenzwert größer oder gleich einem vorgegebenen ersten Differenzgrenzwert ist. Eine solche Meldung kann an einer Anzeigevorrichtung im Schienenfahrzeug selbst oder an einer zentralen Stelle des Betreibers oder Serviceproviders des Schienenfahrzeugs ausgegeben werden.
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Ein zweiter Differenzgrenzwert kann vorgegeben werden, um einen unmittelbar bevorstehenden oder bereits vorliegenden Ausfall von Komponenten zu erkennen und durch geeignete Maßnahmen zu verhindern oder dessen Folgeschäden zu minimieren. Dazu gibt die Steuerungseinrichtung ein Steuersignal zum Ansteuern einer Antriebskomponente des Schienenfahrzeugs aus, wenn der ermittelte Differenzwert größer oder gleich dem vorgegebenen zweiten Differenzgrenzwert ist. Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise ein Steuersignal zum Ansteuern des Antriebsmotors des betroffenen Antriebsstrangs ausgeben. Beispielsweise kann der Antriebsmotor eines Antriebsstrangs oder aller Antriebsstränge abgeschaltet werden, wenn eine extrem hohe Drehungleichförmigkeit in einem Antriebsstrang festgestellt wird.
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Der im Verfahrensschritt d) genannte Referenzwert kann entweder einer Drehungleichförmigkeit bei einem Neuzustand der Räder des zugeordneten Antriebsstrangs oder einer Drehungleichförmigkeit eines weiteren Antriebsstrangs desselben Schienenfahrzeugs entsprechen. Ein Vergleich der aktuell ermittelten Drehungleichförmigkeit mit einer zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten Drehungleichförmigkeit bei einem Neuzustand der Räder erlaubt Rückschlüsse auf den Grad der Abnutzung und auf die Dringlichkeit möglicher Abhilfemaßnahmen. Auch durch den Vergleich der Drehungleichförmigkeiten zwischen mehreren Antriebssträngen eines Schienenfahrzeugs können Unregelmäßigkeiten und Abweichungen erkannt werden und darauf basieren Rückschlüsse auf den Zustand der Komponenten des Antriebsstrangs gezogen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der anliegenden Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen die
- 1 einen Antriebsstrang eines Schienenfahrzeugs mit einer erfindungsgemä-ßen Einrichtung zum Betreiben des Schienenfahrzeugs in schematischer Darstellung und
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs.
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Der in 1 dargestellte Antriebsstrang 1 eines Schienenfahrzeugs umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 2, der über ein Getriebe 3 eine Radsatzwelle 15 mit den auf der Radsatzwelle 15 befestigten Rädern 16 und 17 antreibt. Mit einem derartigen Antriebsstrang 1 wird eine Triebachse eines Schienenfahrzeugs angetrieben. Das dazugehörige Schienenfahrzeug kann mehrere derartige Antriebsstränge und Triebachsen aufweisen, wodurch ein Multitraktionsbetrieb möglich ist.
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Der Antriebsmotor 2 ist an einem Fahrwerksrahmen 27 befestigt. Bei dem Fahrwerksrahmen 27 kann es sich beispielsweise um den Rahmen eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs handeln. Das Getriebe 3 ist als Radsatzgetriebe ausgeführt. Die Abtriebswelle des Getriebes 3 ist die Radsatzwelle 15. Das Getriebe 3 weist ein Gehäuse 11 auf, in dem die wesentlichen Elemente des Getriebes 3 angeordnet sind. Das Gehäuse 11 stützt sich über eine Drehmomentstütze 14 gegenüber dem Fahrwerksrahmen 27 ab. Die Abstützung über die Drehmomentstütze 14 lässt jedoch gewisse Relativbewegungen zwischen dem Gehäuse 11 und dem Fahrwerksrahmen 27 zu. Ferner stützt sich das Gehäuse 11 über zwei Abtriebswellenlager 25, 26 auf der Radsatzwelle 15 ab. Mit anderen Worten ist das Getriebe 3 achsreitend auf der Radsatzwelle 15 gelagert.
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Die Antriebsleistung des Antriebsmotors 2 in Form von Drehmoment und Drehbewegung wird von der Motorwelle 6 über eine kardanisch wirkende Kupplung 7 auf eine Getriebeeingangswelle 8 übertragen. Die zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Getriebe 3 angeordnete kardanisch wirkende Kupplung 7 ist vorliegend als Bogenzahnkupplung ausgeführt. Es können an dieser Stelle jedoch auch andere, nichtschaltbare Kupplungen verwendet werden, welche einen axialen, radialen und winkeligen Versatz ausgleichen können.
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Die Getriebeeingangswelle 8 ist in dem Gehäuse 11 mittels zweier Eingangswellenlager 12, 13 gelagert. Auf der Getriebeeingangswelle 8 ist ein erstes Zahnrad 9 verdrehfest angeordnet, das mit einem zweiten Zahnrad 10 permanent im Eingriff ist. Aufgrund der Durchmesser der beiden Zahnräder können das erste Zahnrad 9 auch Ritzel und das zweite Zahnrad 10 auch Großrad genannt werden. Das zweite Zahnrad 10 ist auf der Abtriebswelle des Getriebes 3 verdrehfest angeordnet, wobei die Abtriebswelle gleichzeitig die Radsatzwelle 15 ist. Das Getriebe 3 ist demnach ein einstufiges, nichtschaltbares Getriebe. Die Radsatzwelle 15 ist im Bereich ihrer beider Wellenenden mittels jeweils eines Radsatzwellenlagers 18 und 19 in dem Fahrwerksrahmen 27 gelagert.
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Zur Realisierung der vorliegenden Erfindung weist das Getriebe 3 einen Drehzahlsensor 5 zum Erfassen von Drehzahlsignalen eines rotierenden Getriebeelementes 4 und eine mit dem Drehzahlsensor 5 verbundene Steuerungseinrichtung 20 auf. Die signalübertragende Verbindung 22 zwischen dem Drehzahlsensor 5 und der Steuerungseinrichtung 20 kann sowohl als Kabelverbindung als auch kabellos ausgeführt sein. Die Steuerungseinrichtung 20 ist dazu eingerichtet, auf der Grundlage mehrerer nacheinander von dem Drehzahlsensor 5 erfasster Drehzahlsignale einen Drehungleichförmigkeitswert zu ermitteln. Dieser ermittelte Drehungleichförmigkeitswert wird in der Steuerungseinrichtung 20 mit einem Referenzwert verglichen. Auf diese Weise wird ein Differenzwert ermittelt. Der Referenzwert ist in einem Speicher 21 der Steuerungseinrichtung 20 gespeichert.
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Die Steuerungseinrichtung 20 ist ferner mit dem Antriebsmotor 2 über eine weitere Verbindung 23 verbunden. Insbesondere Steuersignale können über diese Verbindung 23 von der Steuerungseinrichtung 20 an den elektrischen Antriebsmotor 23 gesendet werden, beispielsweise um eine Antriebsleistung des Antriebsmotors 23 in Abhängigkeit des ermittelten Differenzwertes zu steuern.
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Noch eine weitere Verbindung 24 ist vorgesehen, um von der Steuerungseinrichtung 20 Meldungen weiterzuleiten, die in Abhängigkeit des ermittelten Differenzwertes ausgegeben werden. Mittels der weiteren Verbindung 24 kann die Steuerungseinrichtung 20 mit einer Anzeigevorrichtung im Führerstand des Schienenfahrzeugs, mit einer weiteren Steuerungseinrichtung, mit einer zentralen Steuerungsvorrichtung des Schienenfahrzeugs oder mit einer externen Steuerungseinheit außerhalb des Schienenfahrzeugs verbunden sein. Auch die weiteren Verbindungen 23 und 24 können als Kabelleitung oder kabellos ausgeführt sein.
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Die 2 zeigt schematisch ein Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs mit den folgenden Schritten:
- a) Erfassen mehrerer Drehzahlsignale zu verschiedenen Zeitpunkten an einem rotierenden Getriebeelement eines Getriebes in einem Antriebsstrang des Schienenfahrzeugs,
- b) Übertragen der Drehzahlsignale an eine Steuerungseinrichtung,
- c) Ermitteln eines Drehungleichförmigkeitswerts auf der Grundlage der Drehzahlsignale durch die Steuerungseinrichtung,
- d) Ermitteln eines Differenzwerts, indem der Drehungleichförmigkeitswert verglichen wird mit einem Referenzwert,
- e) Vergleich des Differenzwerts mit einem ersten Differenzgrenzwert und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs die Ausgabe einer Meldung,
- f) Vergleich des Differenzwerts mit einem ersten Differenzgrenzwert und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs die Ausgabe eines Steuersignals.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Antriebsmotor
- 3
- Getriebe
- 4
- Getriebeelement
- 5
- Drehzahlsensor
- 6
- Motorwelle
- 7
- Kupplung
- 8
- Getriebeeingangswelle
- 9
- erstes Zahnrad
- 10
- zweites Zahnrad
- 11
- Gehäuse
- 12
- Eingangswellenlager
- 13
- Eingangswellenlager
- 14
- Drehmomentstütze
- 15
- Radsatzwelle
- 16
- Rad
- 17
- Rad
- 18
- Radsatzwellenlager
- 19
- Radsatzwellenlager
- 20
- Steuerungseinrichtung
- 21
- Speicher
- 22
- Verbindung
- 23
- Verbindung
- 24
- Verbindung
- 25
- Abtriebswellenlager
- 26
- Abtriebswellenlager
- 27
- Fahrwerksrahmen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013224654 A1 [0002]
