DE19854617A1

DE19854617A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Schmieren der Oberfläche eines Schienenrades und/oder einer Schiene eines Gleiskörpers

Info

Publication number: DE19854617A1
Application number: DE1998154617
Authority: DE
Inventors: Sen Alexander Rebs; Frank Klaassen
Original assignee: Rebs Zentralschmiertechnik GmbH
Current assignee: Rebs Zentralschmiertechnik GmbH
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welcher in einem Schienenfahrzeug (1) angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, einen Schmierstoff auf die Oberfläche eines Schienrades (3, 4) und/oder einer Schiene eines Gleiskörpers aufzubringen, wobei die Ausbringung des Schmierstoffs in Abhängigkeit von einem Signal (S) einer Steuereinrichtung (6) erfolgt. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird bei einer solchen Vorrichtung die Präzision bei der Durchführung des Schmiervorgangs dadurch erhöht, daß die Steuereinrichtung (6) eine Bildauswerteinrichtung (8) und eine Bilderfassungseinrichtung (9, 10) umfaßt, daß die Bilderfassungseinrichtung (9, 10) eine Abbildung eines in Fahrtrichtung (F) vor dem Schienenfahrzeug (1) liegenden Gleisabschnitts (A) an die Bildauswerteinrichtung (8) liefert, daß die Bildauswerteinrichtung (8) aus der von der Bilderfassungseinrichtung (9, 10) gelieferten Abbildung den jeweiligen Gleisverlauf ermittelt und daß die Steuereinrichtung (6) das Signal (S) zum Ausbringen des Schmierstoffs auslöst, wenn die Abweichung (r) des ermittelten Gleisverlaufs von einem Vorgabeverlauf einen Grenzwert (+G, -G) überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche in einem Schienenfahrzeug angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, einen Schmierstoff auf die Oberfläche eines Schienenrades und/oder einer Schiene eines Gleiskörpers aufzubringen, wobei die Ausbringung des Schmierstoffs in Abhängigkeit von einem Signal einer Steuereinrichtung erfolgt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auslösen eines Schmiervorgangs, bei dem ein Schmierstoff auf die Oberfläche eines Schienenrads eines Schienenfahrzeugs und/oder einer Schiene eines Gleiskörpers ausgebracht wird, wobei die Auslösung in Abhängigkeit vom jeweiligen Verlauf des Gleises erfolgt.

Zur Verminderung des Verschleißes zwischen Rad und Schiene bei der Kurvenfahrt eines Schienenfahrzeugs ist es inzwischen üblich, die jeweils innen liegende Schiene und den Spurkranz des jeweils außen liegenden Rades im Bereich der Kontaktfläche mit einem Schmierstoff zu benetzen. Auf diese Weise wird die Reibung zwischen Rad und Schiene in dem kritischen Bereich herabgesetzt, so daß der mit der Reibung andernfalls einhergehende Verschleiß vermindert ist.

Ein Problem besteht in diesem Zusammenhang darin, den Beginn und das Ende des Schmiervorgangs in geeigneter Weise exakt zu steuern. So ist es einerseits erforderlich, die benötigte Schmierstoffmenge rechtzeitig mit Eintritt in die Kurve auszubringen. Andererseits darf der Schmiervorgang jedoch erst in möglichst geringer Entfernung vor dem Kurvenbeginn ausgelöst werden, um eine Belastung der Umwelt durch unnötig große Schmierstoffmengen zu vermeiden. Diese beiden Bedingungen machen das Auslösen des Schmiervorgangs insbesondere bei schnell fahrenden Schienenfahrzeugen, beispielsweise Hochgeschwindigkeitsreisezügen, schwierig. Gerade bei derartigen Zügen hat das Schmieren der jeweils gefährdeten Kontaktflächen wegen der im Bereich der Kurven auftretenden hohen Kräfte eine besondere Bedeutung.

Es ist versucht worden, die voranstehend zusammengefaßten, an eine Schmiervorrichtung der eingangs genannten Art gestellten Anforderungen dadurch zu erfüllen, daß jeweils am Beginn und Ende einer Kurve ein Signalgeber angeordnet werden, dessen Signal von einer im Schienenfahrzeug mitgeführten Erkennungseinrichtung ausgewertet wird. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 195 49 219 C1 beschrieben. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß derartige Systeme störungsanfällig sind, da es aufgrund von Verschmutzungen oder Witterungseinflüssen häufig zu einer Fehlfunktion der verwendeten Signalerzeugungs- oder -erkennungseinrichtung kommt.

Eine Vorrichtung zum Schmieren, welche das Auslösen des Schmiervorgangs mit einer verbesserten Zuverlässigkeit ermöglicht, ist aus der deutschen Patentschrift DE 196 32 958 C1 bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt eine Empfangseinrichtung, welche Daten erfaßt, anhand derer sich die jeweils aktuelle Position des Schienenfahrzeugs ermitteln läßt. Bei diesen Daten kann es sich beispielsweise um Daten eines Satellitennavigationssystems handeln. Mittels einer Auswerteinrichtung werden die jeweils empfangenen Daten mit in einer Speichereinheit gespeicherten Daten verglichen, welche den Beginn und das Ende einer Kurve angeben. Wird eine Übereinstimmung der empfangenen Daten mit den gespeicherten Daten festgestellt, so wird der Schmiervorgang ausgelöst.

Die voranstehend erläuterte bekannte Vorrichtung ermöglicht zwar das präzise Auslösen eines Schmiervorgangs jeweils dann, wenn er tatsächlich erforderlich ist. Der dafür zu treibende Aufwand ist jedoch erheblich. So ist es nicht nur erforderlich, den jeweiligen Streckenverlauf vor Beginn einer Fahrt vollständig zu erfassen und auf einem Datenträger abzulegen, sondern es ist darüber hinaus auch noch erforderlich, eine leistungsfähige Auswerteinrichtung vorzusehen, welche in der Lage sein muß, große Mengen von Daten in kurzen Zeiträumen zu durchsuchen. Ein weiteres Problem besteht bei der aus DE 196 32 958 C1 bekannten Vorrichtung darüber hinaus darin, daß der Empfang der die jeweils aktuelle Position angebenden Daten durch Witterungseinflüsse oder durch landschaftliche Gegebenheiten, beispielsweise in engen Tälern oder bei Tunnelfahrten, gestört sein kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche es ermöglichen, den Schmiervorgang mit erhöhter Präzision durchzuführen.

Hinsichtlich einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung eine Bildauswerteinrichtung und eine Bilderfassungseinrichtung umfaßt, daß die Bilderfassungseinrichtung eine Abbildung eines in Fahrtrichtung vor dem Schienenfahrzeug liegenden Gleisabschnitts an die Bildauswerteinrichtung liefert, daß die Bildauswerteinrichtung aus der von der Bilderfassungseinrichtung gelieferten Abbildung den jeweiligen Gleisverlauf ermittelt und daß die Steuereinrichtung das Signal zum Ausbringen des Schmierstoffs auslöst, wenn die Abweichung des ermittelten Gleisverlaufs von einem Vorgabeverlauf einen Grenzwert überschreitet.

Gemäß der Erfindung wird ein Bild des jeweils vor dem Schienenfahrzeug liegenden Gleisabschnitts ausgewertet und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Auswertung der Schmiervorgang ausgelöst. Auf diese Weise kann die Auslösung des Schmiervorgangs anders als bei den voranstehend erläuterten, bekannten Vorgehensweisen unabhängig von Signalen erfolgen, die von Einrichtungen abgegeben werden, welche außerhalb des Schienenfahrzeugs angeordnet sind. So stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung ein in sich geschlossenes System dar, welches in der Lage ist, aus sich selbst heraus, d. h. ohne gesonderte Signale von außen, alle Informationen zu ermitteln, welche das Ausbringen von Schmierstoff zum jeweils richtigen Zeitpunkt sicherstellen.

Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Bilderfassungseinrichtung ausgestattet, welche eine Abbildung des jeweils in Fahrtrichtung vor dem Schienenfahrzeug liegenden Gleisabschnitts liefert. Bei dieser Bilderfassungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Digitalkamera mit ausreichend hohem Auflösungsvermögen. Der Vorteil einer solchen Kamera liegt darin, daß sie kostengünstig eine Abbildung liefert, die unmittelbar als digital verarbeitbarer Datensatz vorliegt. Alternativ kann jedoch auch ein von einer analog arbeitenden Kamera geliefertes Bild zunächst durch eine geeignete Umsetzeinrichtung (frame-grabber) in einen Datensatz umgewandelt und anschließend der Auswerteinrichtung zur Verfügung gestellt werden.

Bei der Auswerteinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine frei programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung. Diese ermittelt aus dem ihr als Datensatz zur Verfügung gestellten Bild den Gleisverlauf und löst den Schmiervorgang aus, wenn sie eine Abweichung des ermittelten Gleisverlaufs von einem Referenzverlauf feststellt, die größer als ein Grenzwert ist. Bei diesem vorgegebenen Verlauf kann es sich beispielsweise um das virtuelle Abbild einer geradeaus verlaufenden Gleisstrecke. Weicht dann die Krümmung des ermittelten Gleisverlaufs von dem vorgegebenen Geradeausverlauf in über den Grenzwert hinausgehenden Maße ab, so wird der Schmiervorgang ausgelöst.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung unabhängig von äußeren Signalen ist, ist ihre Störungsanfälligkeit gegenüber bekannten Systemen erheblich herabgesetzt. Ihre Zuverlässigkeit und Einsatzfähigkeit kann zusätzlich dadurch verbessert werden, daß die Bilderfassungseinrichtung im Bereich der Infrarot-Strahlung arbeitet. Dies ermöglicht es problemlos auch bei Dunkelheit, beispielsweise bei Nacht oder im Tunnel, den Schmiervorgang auszulösen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert der Abweichung, bei dessen Überschreiten das Signal ausgelöst wird, einstellbar ist. Indem der Grenzwert einstellbar ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auf einfache Weise an die jeweiligen Erfordernisse der befahrenen Strecke, die Geschwindigkeit des jeweiligen Schienenfahrzeugs etc. angepaßt werden.

Die Steuereinrichtung kann nicht nur zum Auslösen des Schmiervorgangs genutzt werden, sondern diesen Vorgang auch beenden. Dies wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Steuereinrichtung, nachdem sie das Signal für das Auslösen des Schmiervorgangs abgegeben hat, ein Signal zum Beenden des Schmiervorgangs abgibt, wenn die Abweichung des ermittelten Gleisverlaufs von dem Vorgabeverlauf unter den Grenzwert sinkt.

Alternativ oder ergänzend kann sein, wenn die Steuereinrichtung zusätzlich einen Fliehkraftsensor umfaßt. Dieser Fliehkraftsensor kann als Signalgeber verwendet werden, welcher das Ende der jeweiligen Kurvenfahrt anzeigt. So ist es möglich, die von der Bilderfassungseinrichtung gelieferten Abbildungen und deren anschließende Auswertung jeweils nur zum Auslösen des Schmiervorgangs zu nutzen, so daß auch bei schwierigen Streckenverläufen mit in kurzen Abständen aufeinander folgenden Kurven- und Geradeausfahrten ausreichende Zeit zum Auslösen des jeweiligen Schmiervorgangs zur Verfügung steht.

Vorzugsweise umfaßt die Steuereinrichtung eine weitere Bilderfassungseinrichtung, deren Blickrichtung der Blickrichtung der ersten Bilderfassungseinrichtung entgegengesetzt ist. Auf diese Weise kann das Umrüsten beispielsweise einer Lokomotive mit zwei Führerständen bei einem Fahrtrichtungswechsel vermieden werden.

Hinsichtlich des Verfahrens der eingangs genannten Art wird die voranstehend angegebene Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Abbildung des in Fahrtrichtung vor dem Schienenfahrzeug liegenden Streckenabschnitts erstellt wird, daß mittels einer Bildauswerteinrichtung aus der Abbildung der Verlauf des Gleises ermittelt wird, und daß der Schmiervorgang ausgelöst wird, wenn die Abweichung des ermittelten Gleisverlaufs von einem Vorgabeverlauf einen Grenzwert überschreitet. Dabei ist der Grenzwert, wie oben schon zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert, vorzugsweise einstellbar. Ebenso ist es günstig, wenn der Schmiervorgang beendet wird, sobald die jeweils wirksame Fliehkraft unter einen Grenzwert sinkt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 den Verlauf eines Gleisabschnitts mit einem Schienenfahrzeug in Draufsicht;

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Schmieren der Spurkränze des Schienenfahrzeugs.

Das in Fig. 1 gezeigte Schienenfahrzeug 1, bei dem es sich beispielsweise um die Lokomotive eines Reisezuges handeln kann, ist mit der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung 2 zum Schmieren der Spurkränze seiner Schienenräder 3, 4 ausgestattet.

Die Vorrichtung 2 umfaßt eine pneumatisch betätigbare Schmierstoffverteileinrichtung 5, deren Einzelheiten an sich bekannt sind und daher hier nicht weiter erläutert werden. Die Schmierstoffverteileinrichtung 5 gibt in Abhängigkeit vom Auslösesignal S einer Steuereinrichtung 6 über Düsen 7 Schmierstoff auf die Spurkränze der Schienenräder 3, 4.

Die Steuereinrichtung 6 umfaßt eine als Datenverarbeitungseinrichtung (Computer) ausgebildete, frei programmierbare Auswerteinrichtung 8, die mit zwei Bilderfassungseinrichtungen 9, 10 verbunden ist. Jeweils eine der Bilderfassungseinrichtungen 9, 10 ist am vorderen bzw. hinteren Ende des Schienenfahrzeugs 1 beispielsweise im Zugführerstand im Bereich der Frontscheibe angeordnet, so daß sie gegen Witterungseinflüsse geschützt ist. Dabei ist die Blickrichtung R9 der einen Bilderfassungsrichtung 9 entgegengesetzt zu der Blickrichtung R10 der zweiten Bilderfassungseinrichtung 10 ausgerichtet.

Bei den Bilderfassungseinrichtungen 9, 10 handelt es sich jeweils um Digitalkameras mit einem hohen Auflösungsvermögen. Von ihnen wird jeweils nur diejenige genutzt, deren Blickrichtung R9 in Fahrtrichtung F des Schienenfahrzeuges 1 gerichtet ist.

Die bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel im Einsatz befindliche Bilderfassungseinrichtung 9 liefert das von ihr jeweils erfaßte Bild des in Fahrtrichtung F vor dem Schienenfahrzeug 1 liegenden Gleisabschnitts A in Form eines Datensatzes D an die Auswerteinrichtung 8. Die Auswerteinrichtung 8 ermittelt aus dem ihr gelieferten Datensatz D mittels geeigneter Bilderkennungsalgorithmen den jeweils erfaßten Verlauf der Gleise im Bereich des abgebildeten Gleisabschnitts A.

Als Vorgabeverlauf, mit dem der erfaßte Gleisverlauf verglichen wird, ist ein linear geradeaus verlaufender Gleisverlauf vorgegeben. Solange der ermittelte Gleisverlauf innerhalb eines Toleranzbereichs gerade verlaufenden Vorgabeverlauf entspricht, wird noch kein Schmiervorgang ausgelöst. Überschreitet dagegen die Abweichung r des ermittelten Verlaufs von dem Vorgabeverlauf einen der beiden die Grenzen des Toleranzbereichs der Abweichungen bezeichnenden Grenzwerte -G oder +G, so gibt die Steuereinrichtung 6 das Auslösesignal S an die Schmierstoffverteileinrichtung 5 ab. Dabei enthält das Auslösesignal S eine Information über die Richtung der erkannten Kurve, welche in Abhängigkeit vom Vorzeichen des jeweils überschrittenen Grenzwerts -G, +G ermittelt worden ist.

Die Grenzwerte -G, +G sind veränderbar, um das Steuerverhalten der Steuereinrichtung 6 an die Eigenheiten des jeweiligen Schienenfahrzeugs oder der befahrenen Gleisstrecke anpassen zu können.

Nach Erhalt des Steuersignals S bringt die Schmierstoffverteileinrichtung 5 auf die Spurkränze der jeweils belasteten Schienenräder 3, 4 Schmierstoff aus. Dieser Schmiervorgang wird beendet, sobald das Signal K eines mit der Auswerteinrichtung 8 ebenfalls verkoppelten Fliehkraftsensors 11 anzeigt, daß die aktuell wirksame Fliehkraft unter einen Grenzwert gesunken und somit die jeweilige Kurvenfahrt, beendet ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Schienenfahrzeug

2

Vorrichtung zum Schmieren der Spurkränze

3

,

4

Schienenräder des Schienenfahrzeugs

5

Schmierstoffverteileinrichtung
S Auslösesignal

6

Steuereinrichtung

7

Düsen

8

Auswerteinrichtung

9

,

10

Bilderfassungseinrichtungen

11

Fliehkraftsensor
A Gleisabschnitt
D Datensatz
F Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges

1

Fg Grenzwert der Fliehkraft
-G, +G Grenzwerte
K Signal des Fliehkraftsensors

11

R9 Blickrichtung der Bilderfassungsrichtung

9

R10 Blickrichtung der zweiten Bilderfassungseinrichtung

10

Claims

1. Vorrichtung, welche in einem Schienenfahrzeug (1) angeordnet ist und welche dazu vorgesehen ist, einen Schmierstoff auf die Oberfläche eines Schienenrades (3, 4) und/oder einer Schiene eines Gleiskörpers aufzubringen, wobei die Ausbringung des Schmierstoffs in Abhängigkeit von einem Signal (S) einer Steuereinrichtung (6) erfolgt, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Steuereinrichtung (6) eine Bildauswerteinrichtung (8) und eine Bilderfassungseinrichtung (9, 10) umfaßt,
- daß die Bilderfassungseinrichtung (9, 10) eine Abbildung eines in Fahrtrichtung (F) vor dem Schienenfahrzeug (1) liegenden Gleisabschnitts (A) an die Bildauswerteinrichtung (8) liefert,
- daß die Bildauswerteinrichtung (8) aus der von der Bilderfassungseinrichtung (9, 10) gelieferten Abbildung den jeweiligen Gleisverlauf ermittelt und
- daß die Steuereinrichtung (6) das Signal (S) zum Ausbringen des Schmierstoffs auslöst, wenn die Abweichung (r) des ermittelten Gleisverlaufs von einem Vorgabeverlauf einen Grenzwert (+G, -G) überschreitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderfassungseinrichtung (9, 10) eine Digitalkamera ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderfassungseinrichtung (9, 10) im Bereich der Infrarot strahlung arbeitet.

4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (-G, +G) der Abweichung (r), bei dessen Überschreiten das Signal (S) ausgelöst wird, einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6) einen Fliehkraftsensor (11) umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6) eine weitere Bilderfassungseinrichtung (10) umfaßt, deren Blickrichtung (R10) der Blickrichtung (R9) der ersten Bilderfassungseinrichtung (9) entgegengesetzt ist.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6), nachdem sie das Signal (S) für das Auslösen des Schmiervorgangs abgegeben hat, ein Signal zum Beenden des Schmiervorgangs abgibt, wenn die Abweichung des ermittelten Gleisverlaufs von dem Vorgabeverlauf unter einen Grenzwert (r) sinkt.

8. Verfahren zum Auslösen eines Schmiervorgangs, bei dem ein Schmierstoff auf die Oberfläche eines Schienenrads (3, 4) eines Schienenfahrzeugs (1) und/oder einer Schiene eines Gleiskörpers ausgebracht wird, wobei die Auslösung in Abhängigkeit vom jeweiligen Verlauf des Gleises erfolgt, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Abbildung des in Fahrtrichtung (F) vor dem Schienenfahrzeug (1) liegenden Streckenabschnitts (A) erstellt wird,
- daß mittels einer Bildauswerteinrichtung (8) aus der Abbildung der Verlauf des Gleises ermittelt wird, und
- daß der Schmiervorgang ausgelöst wird, wenn die Abweichung (r) des ermittelten Gleisverlaufs von einem Vorgabeverlauf einen Grenzwert (-G, +G) überschreitet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (-G, +G) einstellbar ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiervorgang beendet wird, wenn die Abweichung (r) des ermittelten Gleisverlaufs von dem Vorgabeverlauf unter einen Grenzwert (-G, +G) sinkt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiervorgang beendet wird, wenn die jeweils wirksame Fliehkraft unter einen Grenzwert sinkt.