DE4039521A1 - Drehzahlspalt-fehlerdetektor fuer mehrachsige schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Technisches Feld der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Luftspalt- Fehlerdetektor-Anordnung zur Überwachung des Abstandes zwischen einem elektromagnetischen Sensor und den Zähnen eines sich drehenden Zahnrades zur Bestimmung des vorhandenen Sensor-Auf­ nehmer-Spaltfehlers und zur Verhinderung der Simulierung einer fehlerhaften Radschlupfbedingung.

Hintergrund der Erfindung

Bei Massenbeförderungssystemen oder Schnellbeförderungssystemen ist es üblich, elektromagnetische Drehzahlsensoren oder Signal­ generatoren zu benutzen, um die Drehzahl der Achsen und/oder der Räder der Wagen eines Eisenbahnzuges zu messen.

Allgemein besitzen diese bekannten elektromagnetischen Dreh­ zahlgeneratoren einen gezahnten Rotor oder ein Zahnrad, das mit der Achse des Eisenbahnwagens verbunden ist und das sich an einem elektromagnetischen Stator oder einem Aufnehmer vorbei­ bewegt, um Signale zu erzeugen, die direkt proportional zur Geschwindigkeit oder Drehzahl der Räder des Eisenbahnwagens sind. Diese Drehzahl-Sensoren arbeiteten bis zu einem gewissen Grade zufriedenstellend. Es gibt jedoch gewisse Aspekte, die sorgfältig beobachtet und berücksichtigt werden müssen, um die Geschwindigkeitsmessung zu maximieren. Eine zufriedenstellende Geschwindigkeitsmeßvorrichtung muß in der Lage sein, extremen Stoß- und Vibrationsbelastungen zu widerstehen, die immer im Milieu der Eisenbahnwagen vorhanden sind. Die heftigen und unregelmäßigen Bewegungen haben nachteilige Wirkungen auf jeden Drehzahl-Signalgenerator, der zerbrechliche oder unstabile Elemente benutzt. So sind bekannte Vorrichtungen hochanfällig und es können Teile einer Mißausrichtung unterworfen werden, wodurch das Gerät entweder total ausfällt oder die Signal- Erzeugungsfähigkeit des Drehzahlsensors beträchtlich vermindert wird. Es hat sich aus langzeitigen Radschutzversuchen ergeben, daß gewisse Fehlfunktionen der Drehzahlsensoren irrtümlich eine Radschlupfbedingung simulieren können. Bei einem Versuch wurde beispielsweise ein Fremdkörper oder ein Stein gegen einen der Zähne des Rotors geschleudert. Dies führte zum Verlust eines Stücks eines Zahns des Zahnrades. Dies wiederum verursachte eine zyklische Veränderung des Bremszylinderdrucks infolge des fehlenden Zahnes, der fälschlich einen Radschlupf anzeigte. Dem­ gemäß hat man beschlossen, daß die Aufnahme und Behandlung dieser Art von Fehlfunktionsbedingungen durch eine Logikschal­ tung behandelt werden muß. Die notwendige Logikschaltung zur Feststellung dieser Situation wurde durch geeignete Software ergänzt. Wenn diese Bedingung festgestellt wird, dann werden die Achssignale von der mit dem beschädigten Zahnrad versehenen Achse durch Signale von einer anderen Achse des Fahrgestells ersetzt. In der Praxis kann der Schlag eines gebrochenen Zahn­ rades oder irgendeine andere Fehlfunktion, die ähnliche Symptome ergibt, die Bremsen veranlassen, schnell zwischen Freigabe und Bremsung pulsierend zu wechseln, was eine Tendenz hat, daß die Bremsen in die Freigabestellung vorgespannt werden. Bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten, wo dieses Problem am meisten ausge­ prägt ist, kann der Gesamtdurck des Bremszylinders auf Null bei dem betreffenden Fahrgestell vermindert werden. Außerdem wird das Radschlupfsteuerventil eines beschädigten Fahrgestells, wenn der Zug nur einen halben Tag weiterläuft, Millionen von Bremsfreigaben und Bremsvorgängen unterworfen, und dies führt zu einer unerwünschten Abnutzung und kann sogar zum Ausfall der Vorrichtung führen.

Aufgabe und Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neu­ artigen magnetischen Spaltfehler-Detektor zu schaffen, der einen vorhandenen Luftspaltfehler feststellt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen elektromag­ netischen Drehzahl-Spaltdetektor für Eisenbahnwagen zu schaffen, der in der Lage ist, einen gebrochenen Zahn des sich drehenden Zahnrades festzustellen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Raddrehzahl- Sensoranordnung zu schaffen, die ein sich drehendes Zahnrad und einen stationären magnetischen Körper aufweist, der in einem bestimmten Abstand von den Zähnen des Rades liegt und der wirk­ sam einen Sensorspaltfehler feststellt, um die Simulierung einer Radschlupf/Drehbedingung und Korrektor zu vermeiden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Drehzahl- Spaltdetektor zu schaffen, der gegen fehlerhafte Spaltfehler schützt und sowohl bei angetriebenen als auch bei nichtange­ triebenen Fahrzeugen wirksam ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Drehzahl- Sensor zu schaffen, der in der Lage ist zwischen einem fehler­ haften Luftspalt und einem Schlupfsteuerbefehl zu unterscheiden und diese Bedingung festzustellen, um eine übermäßige zyklische Bewegung des Schlupfsteuerventils zu verhindern.

Gemäß der Erfindung ist ein verbesserter Drehzahl-Spaltfehler- Sensor für ein mehrachsiges Fahrzeug vorgesehen, welcher folgende Teile umfaßt: eine erste Logikschaltung, die mit einem ersten Paar von Spaltverarbeitungsschaltungen eines ersten Dreh­ gestells des Fahrzeugs verbunden ist, wobei einer des ersten Spaltbehandlungskreises mit einer zweiten Logikschaltung verbun­ den ist, und der andere Kreis des ersten Paares von Spaltverar­ beitungskreisen an eine dritte Logikschaltung angeschaltet ist; die zweite Logikschaltung ist mit einem ersten Spaltzähler ver­ bunden, und die dritte Logikschaltung ist mit einem zweiten Spaltzähler verbunden; der erste Spaltzähler ist mit einem ersten Spaltfehler-Überwachungskreis verbunden und der zweite Spaltzähler mit einem zweiten Spaltfehler-Überwachungskreis; ein vierter Logikkreis ist mit einem zweiten Paar von Spaltverarbei­ tungskreisen eines zweiten Drehgestells des Fahrzeugs verbunden, und eine des zweiten Paares von Spaltverarbeitungskreisen ist an eine fünfte Logikschaltung angeschlossen und die andere Schaltung des zweiten Paares von Spaltbearbeitungskreisen ist an eine sechste Logikschaltung angeschlossen, wobei die fünfte Logikschaltung mit einem dritten Spaltzählerkreis verbunden ist und die sechste Logikschaltung mit einem vierten Spaltzähler­ kreis. Der dritte Spaltzählerkreis ist an einen dritten Spalt­ fehler-Überwachungskreis angeschlossen, und der vierte Spalt­ zählerkreis ist an einen vierten Spaltfehler-Überwachungskreis angeschlossen, um einen fehlerhaften Luftspalt im Drehzahlsensor festzustellen und um eine Simulierung einer Radschlupf/Dreh­ bedingung zu vermeiden.

Weiter ist gemäß der Erfindung ein elektromagnetischer Drehzahl­ sensor vorgesehen, um einen Luftspaltfehler festzustellen und um eine simulierte Radschlupfbedingung zu verhindern, und zu diesem Zweck ist eine Logikschaltung mit zwei Eingängen für jedes Zwei- Achsenfahrgestell des Fahrzeugs vorgesehen, wobei eine der Logikschaltungen ein logisch "1" Signal erzeugt, wenn das Fahrzeug im Bremsbetrieb arbeitet und die höchste Drehzahl einer der beiden Achsen größer ist als ein vorbestimmter Wert, wobei eine Spaltverarbeitungseinrichtung für jede Achse des zweiachsigen Fahrgestells vorgesehen ist, und die Spaltverarbeitungseinrich­ tung durch das logisch "1" Signal der mit zwei Eingängen verse­ henen Logikschaltung so konditioniert wird daß ein logisch "1" Signal erzeugt wird, wenn die vorhergehende Drehzahl der Achse vermindert um die gegenwärtige Drehzahl der Achse wenigstens einen vorbestimmten Wert annimmt, wobei eine weitere Logik­ schaltung mit zwei Eingängen das logisch "1" Signal von der Spalt­ verarbeitungseinrichtung empfängt und ein weiteres logisch "1" Signal zugeführt erhält, wenn die Achsdrehzahl der Achse äquivalent ist einem gegebenen Wert, um ein logisch "1" Ausgangs­ signal zu erzeugen; es ist ein Spaltzähler vorgesehen, der die logisch "1" Signale von der anderen Logikschaltung mit zwei Ein­ gängen empfängt und die logisch "1" Signale zählt, und die Spaltverarbeitungeinrichtung aktiviert, wenn die Zählung einen vorbestimmten Punkt erreicht, um den Spaltzähler zurückzusetzen und ein Spaltfehlersignal und einen Fehlercode zu erzeugen.

Beschreibung der Zeichnungen

Die oben angedeuteten Merkmale und weitere Vorteile und Einzel­ heiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schaltung eines elektromagnetischen Drehzahlsensor-Luftspaltdetektors gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Geschwindigkeit gegenüber der Zeit und der Beschleunigung gegenüber der Zeit, und diese Darstellungen unterstützen das Verständnis der Arbeitsweise des elektromagnetischen Drehzahlsensor-Luftspalt­ detektors gemäß Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung

Im Folgenden wird auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 Bezug genommen. Hier ist ein schematisches Schaltbild eines Drehzahlsensor-Spaltfehlerdetektors dargestellt, der mehrere Logikschaltungen und mehrere diskrete Schaltungen aufweist, um einen Spaltfehler zu überwachen und zu lokalisieren. Jede Achse des Eisenbahnwagens ist mit einem elektromagnetischen Drehzahl­ sensor SS ausgestattet. Wie dargestellt, bezeichnet das Bezugs­ zeichen R eine Zahnscheibe, die um eine Mittelachse C drehbar ist. Das Zahnrad R ist in geeigneter Weise an jeder Achse beider Fahrgestelle eines Eisenbahnwagens (nicht dargestellt) angebracht oder mit dieser verbunden. Der Umfang des Zahnrades, der Scheibe oder des Rades R ist mit einem gezahnten Umfang versehen, der aus mehreren, in gleichem Abstand zueinander angeordneten Zähnen G besteht. Die Drehzahl jedes gezahnten Rotors R wird durch eine getrennte zugeordnete elektromagnetische Aufnehmevorrichtung oder einen Sensor P festgestellt und überwacht, der eine Pol­ fläche besitzt, die normal unter einem vorgewählten Abstand S zur Spitze der Zähne G steht. In der Praxis wird der Luftspalt S auf einen Wert zwischen 0,5 mm und 0,9 mm eingestellt, um für die vorliegende Erfindung die besten Ergebnisse zu erhalten. Wenn sich das Zahnrad R dreht, wird ein Wechselstromsignal oder eine Wechselspannung SP auf der Leitung L abgenommen, die zu einem geeigneten Verstärker-Filter-Puffer und Impuls-Verarbei­ tungsschaltungen führt, um geeignete Signale oder Impulse für die darauffolgende Bearbeitung zu erzeugen. Die Impulsrate oder die Frequenz der elektrischen Signale SP ist direkt proportional zur Drehzahl der Radachse oder des Rotors R, und diese hängt wiederum von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab, während die Größe der Impulse von dem Abstand S abhängt, den das Polstück des elektromagnetischen Aufnahmesensors P vom Umfang des Zahn­ rades R aufweist. Die Leitung L führt zu einem geeigneten Frequenz/Spannungswandler der eine Ausgangsspannung erzeugt, die proportional zur Frequenz der Signalimpulse ist, die in den Sensor P eingeführt werden. Das konvertierte Spannungssignal eines jeden Sensors wird einer Verzögerungsschaltung zugeführt, die eine Zeitverzögerung während einer vorbestimmten Zeitdauer einführt, wodurch ein Geschwindigkeitssignal erzeugt wird und ein Differentiator erzeugt ein Ausgangssignal, welches im wesentlichen proportional zur Änderungsrate der Eingangsspannung ist, wie dies noch beschrieben wird.

Ein Eingang eines mit zwei Eingängen versehenen UND-Gatters AG1 ist mit der Klemme PBT verbunden, während der andere Eingang mit der Klemme HAST1 verbunden ist. Das Logiksignal, welches am Eingang PBT erscheint, kann von einem Bremsfreigabedruckschalter abgenommen oder durch die Schubvorrichtung erzeugt werden. Dem­ gemäß zeigt das Logiksignal an der Klemme PBT an, ob der Zug mit Vortriebsleistung oder im Bremsbetrieb arbeitet. Das Signal an der Eingangsklemme HAST1 wird durch die höchste vorherrschende Drehzahl bestimmt, die durch eine gegebene Achse am ersten Dreh­ gestell des Fahrzeugs registriert wird. Wenn der Wagen nun im Bremsbetrieb arbeitet und die höchste Achsgeschwindigkeit größer ist als eine gegebene, vorbestimmte Drehzahl, nämlich höher als ca. 5 km/h, dann liefert das UND-Gatter AG1 ein logisch "1" Ausgangssignal. Der Ausgang des UND-Gatters AG1 wird einem Eingang einer mit drei Eingängen versehenen ersten Spaltver­ arbeitungssensorschaltung GP1 zugeführt, und außerdem einen Eingang einer mit drei Eingängen versehenen zweiten Spaltver­ arbeitungssensorschaltung GP2. Die anderen beiden Eingänge der Spaltverarbeitungsschaltungen GP1 sind mit Eingangsklemmen AS1 und AV1 verbunden. Das Eingangs-Drehzahlsignal, welches an der Klemme AS1 auftritt, stellt die gegenwärtige Drehzahl der Achse Nr. 1 in km/h dar, mit der der Wagen augenblicklich beschleunigt oder abgebremst wird, wenn er sich längs seiner Bewegungsbahn bewegt. Das Eingangs-Geschwindigkeitssignal, welches an der Klemme AV1 auftritt, stellt die vorherige Geschwindigkeit der Achse Nr. 1 in km/h dar, mit der der Wagen vorher lief. Wenn nun das UND-Gatter AG1 einen Ausgang von logisch "1" dem Spaltver­ arbeitungssensorkreis GP1 liefert, wird eine Vergleichsoperation der Werte der Achsdrehzahl der Achse Nr. 1 und der Achsgeschwin­ digkeit der Achse Nr. 1 durchgeführt. Wenn demgemäß die vor­ herige Achsdrehzahl minus der gegenwärtigen Achsdrehzahl größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, nämlich 1,6 km/h, liefert der Spaltverarbeitungssensor GP1 ein logisch "1" Aus­ gangssignal einem Eingang des mit zwei Eingängen versehenen UND- Gatters AG2.

Wie dargestellt, sind die anderen beiden Eingänge der zweiten Spaltverarbeitungsstufe GP2 an Eingangsklemmen AS2 und AV2 angeschlossen. Das Eingangsdrehzahlsignal, welches von der Klemme AS2 abgenommen wird, ist die gegenwärtige Drehzahl der Achse Nr. 2 in km/h, mit der der Wagen gegenwärtig beschleunigt oder abgebremst wird, wenn er entlang der Schiene läuft. Das Eingangsgeschwindigkeitssignal, welches auf der Klemme AS2 auftritt, ist die frühere Geschwindigkeit der Achse Nr. 2 in km/h, mit der der Wagen vorher lief. Wenn das UND-Gatter AG1 ein logisch "1" Signal dem einen Eingang des Spalt-Verarbeitungs­ sensors GP2 liefert, wird eine Vergleichsfunktion zwischen der Achsdrehzahl der Achse Nr. 2 und der Achsgeschwindigkeit der Achse Nr. 2 durchgeführt. Wenn demgemäß die frühere Achsdrehzahl minus der gegenwärtigen Achsdrehzahl größer oder gleich 1,6 km/h ist, dann liefert der Spaltverarbeitungssensor GP2 ein logisch "1" Ausgangssignal, das einem Eingang eines dritten UND-Gatters AG3 zugeführt wird, das zwei Eingänge besitzt.

Es ist ersichtlich, daß der andere Eingang des zweiten mit zwei Eingängen versehenen UND-Gatters AG2 mit der Klemme AR1 ver­ bunden ist, während der andere Eingang des dritten mit zwei Eingängen versehenen UND-Gatters AG3 mit der Klemme AR2 verbun­ den ist. Wenn die Achsgeschwindigkeit der Achse Nr. 1 einen Wert erreicht, der äquivalent ist einem Negativwert von ca. 42 km/h/sec hat, und der Ausgang des Spaltsensors logisch "1" ist, dann liefert das UND-Gatter AG2 ein logisch "1" Ausgangssignal dem Eingang einer ersten Spalt-Zählerschaltung GC1. Ebenso liefert das Gatter AG3 ein logisch "1" Ausgangssignal dem Eingang einer zweiten Spaltzählerstufe GC2, wenn die Achsgeschwindigkeit der Achse Nr. 2 äquivalent einem Negativwert von ca. 42 km/h/sec aufweist und der Ausgang des Spaltverarbeitungssensors GP2 logisch "1" ist. Der Spaltzähler GC1 wird jeweils dann um einen Wert weitergeschaltet, wenn ein logisch "1" Signal von dem UND- Gatter AG2 empfangen wird, und der Spaltzähler GC2 schaltet jeweils dann weiter, wenn ein logisch "1" Ausgangssignal von dem UND-Gatter AG3 empfangen wird. Die Ausgangszählung des Spalt­ zählers GC1 wird einem Spaltfehler-Überwachungskreis GFC1 zuge­ führt, während die Ausgangszählung des Spaltzählers GC2 einem Spaltfehler-Überwachungskreis GFC2 zugeführt wird. Die Ausgangs­ zählungen der Spaltzähler GC1 und GC2 repräsentieren die Zahl von Spaltfehlern, die aufgetreten sind und die für die jeweili­ gen Achsen des ersten Fahrgestells des Wagens diagnostiziert wurden. Wenn entweder der jeweilige Spaltfehlerüberwachungskreis GFC1 oder GFC2 eine vorbestimmte Fehlerzählung erreicht, bei­ spielsweise eine Zählung von sieben (7), dann tritt die folgende Bedingung auf: zuerst bewirkt die Spaltfehlerüberwachungs- Schaltung GFC1, daß ein Rücksetzsignal an den Spaltzähler GC1 über den Rückkopplungspfad FB1 angelegt wird, um eine Rück­ setzung auf null (0) zu bewirken. Dann liefert die Spaltfehler­ überwachungsstufe GFC1 ein Spaltfehlersignal an der Klemme FCR1, welches in die Systemfehler-Schaltung eingebracht wird und bewirkt, daß ein entsprechender Sieben-Segment-Fehlercode auf einer Anzeigetafel dargestellt und außerdem einem Fehlercode RAM zugeführt wird. Schließlich liefert die Spaltfehlerüberwachungs­ stufe GFC1 ein logisch "1" Signal an der Klemme AD1, das nach der Diagnostik der Achse Nr. 1 übertragen wird.

Wenn die Sieben-Zählung nach dem Spaltfehler-Überwachungskreis GFC2 durchgeführt wird wird ein Rückstellsignal an den Spalt­ zähler GC2 über den Rückkopplungspfad FB2 geliefert, um eine Rückstellung auf null (0) zu bewirken. Danach liefert die Spalt­ fehler-Überwachungsstufe GFC2 ein Spaltfehlersignal nach der Klemme FCR2, was festgehalten und dargestellt wird, und es wird ein logisch "1" Ausgangssignal an der Klemme AD2 erscheinen, das der Diagnostik der Achse Nr. 2 zugesandt wird.

Im Folgenden wird auf die beiden Achsen des zweiten Fahrgestells des Wagens Bezug genommen. Ein viertes UND-Gatter AG4 mit zwei Eingängen ist mit dem ersten Eingang an die Klemme PBT ange­ schlossen, während der andere Eingang an die Klemme HAST2 an­ geschlossen ist. Wie oben erwähnt, bestimmt das logische Signal, das von der Klemme PBT abgenommen wird, ob der Zug mit Antrieb arbeitet oder sich im Bremsbetrieb befindet. Das logische Signal an der Klemme HAST2 wird durch die höchste vorherrschende Geschwindigkeit erzeugt, die von einer der beiden Achsen des zweiten Fahrgestells abgenommen wird. Unter der Annahme, daß der Wagen im Bremsbetrieb arbeitet und daß die höchste Achs­ geschwindigkeit größer als ca. 5 km/h ist, ist der Ausgang des UND-Gatters AG4 ein logisch "1" Ausgangssignal. Das logisch Ausgangssignal des UND-Gatters AG4 ist an einen Eingang der drei Eingänge einer dritten Spaltsensor-Schaltung GP3 angeschlossen und ebenso an einen Eingang einer vierten Spaltsensorschaltung GP4. Wie dargestellt, sind die beiden anderen Eingänge des Spaltverarbeitungssensors GP3 an die Eingangsklemmen AS3 und AV3 angeschlossen. Das Eingangsgeschwindigkeitssignal, welches an der Klemme AS3 abgenommen wird, ist das IST-Geschwindigkeits­ signal der Achse Nr. 3 in km/h, mit der sich das Fahrzeug tat­ sächlich bewegt. Das Eingangsgeschwindigkeitssignal, welches von der Klemme AV3 abgenommen wird, ist die frühere Geschwindig­ keit der Achse Nr. 3 in km/h, mit der der Wagen bisher lief. Wenn der Ausgang des UND-Gatters AG4 logisch "1" ist, dann vergleicht der Spaltsensor GP3, Drehzahl und Geschwindigkeit der Achse Nr. 3. Wenn die bisherige Achsgeschwindigkeit minus der gegenwärtigen Achsgeschwindigkeit größer oder gleich 1,6 km/h ist, dann liefert der Spaltverarbeitungssensor GP3 ein logisch "1" Ausgangssignal nach einem Eingang des fünften mit zwei Eingängen versehenen UND-Gatters AG5.

Die anderen beiden Eingänge des vierten Spaltverarbeitungssen­ sors GP4 sind an Klemmen AS4 und AV4 angeschlossen. Das Ein­ gangsgeschwindigkeitssignal, das an der Klemme AS4 auftritt, stellt die gegenwärtige Geschwindigkeit der Achse Nr. 4 in km/h dar, mit der der Wagen beschleunigt oder abgebremst wird, wenn er sich längs seiner Bewegungsbahn bewegt. Das Eingangsge­ schwindigkeitssignal, das an der Klemme AV4 auftritt, stellt die frühere Geschwindigkeit der Achse Nr. 4 in km/h dar, mit der das Fahrzeug vorher lief. Wenn das UND-Gatter AG4 ein logisch "1" Signal dem einen Eingang des Spaltverarbeitungssensors GP4 liefert, dann findet ein Vergleich zwischen der früheren Ge­ schwindigkeit und der gegenwärtigen Geschwindigkeit der Achse 4 statt. Wenn die frühere Achsgeschwindigkeit minus der gegen­ wärtigen Achsgeschwindigkeit größer oder gleich 1,6 km/h ist, dann liefert der Spaltverarbeitungssensor GP4 ein logisch "1" Ausgangssignal, welches einem Eingang einem sechsten mit zwei Eingängen versehenen UND-Gatter AG6 zugeführt wird.

Der andere Eingang des fünften, mit zwei Eingängen versehenen UND-Gatters AG5 ist an die Klemme AR3 angeschlossen, während der andere Eingang des sechsten, mit zwei Eingängen versehenen UND-Gatters AG6 mit der Klemme AR4 verbunden ist. Wenn die Achsgeschwindigkeit der Achse Nr. 3 äquivalent ist einer negativen Rate von 41 km/h/sec und der Ausgang vom Spaltverar­ beitungssensor GP3 logisch "1" ist, dann liefert das UND-Gatter AG5 ein logisch "1" Ausgangssignal dem Eingang der Spaltzähler­ schaltung GC3. Wenn die Achsgeschwindigkeit der Achse Nr. 4 äquivalent ist einer Rate von 41 km/h/sec und der Ausgang des Spaltverarbeitungssensors GP4 logisch "1" ist, dann liefert in gleicher Weise das UND-Gatter AG3 ein logisch "1" Ausgangssignal dem Eingang der Spaltzählerschaltung GC4. Der Spaltzähler GC3 wird aufeinanderfolgend jeweils bei Empfang eines logisch "1" Signals vom UND-Gatter AG5 fortgeschaltet, und der Spaltzähler GC4 wird jeweils durch ein logisch "1" Signal fortgeschaltet, welches vom UND-Gatter AG6 erhalten wird. Die Ausgangszählung vom Spaltzähler GC3 wird einem dritten Spaltfehler-Überwachungs­ kreis GFC3 zugeführt, während die Ausgangszählung vom Spalt­ zähler GC4 einem vierten Spaltfehler-Überwachungskreis GFC4 zugeführt wird. Die Ausgangszählungen der Spaltzähler GC3 und GC4 bezeichnet die Zahl von Spaltfehlern, die durch die jeweilig Geschwindigkeitssensor-Einheit der jeweiligen zugeordneten Achse festgestellt und als tatsächliche Fehler am zweiten Drehgestell des Wagens erkannt wurden. Wenn nun entweder die betreffende Spaltfehler-Überwachungsschaltung GFC3 oder GFC4 einen vorge­ wählten Wert erreicht, beispielsweise sieben (7) Zählungen, ergibt sich die folgende Arbeitsweise: ursprünglich führt die Spaltfehler-Überwachungsstufe GFC3 ein Rücksetzsignal dem Spalt­ zähler GC3 über die Rückkopplungsschaltung FB3 zu, um den Zähler auf null (0) zurückzustellen. Dann liefert die Spaltfehler-Über­ wachungsschaltung GFC3 ein Spaltfehlersignal der Klemme FCR3, das registriert wird und eine digitale Darstellung auf einem Siebensegmentfehlercode am Darstellungsschirm erscheinen läßt, und außerdem wird das Signal einem Fehlercode RAM-Modul zuge­ führt. Schließlich liefert die Spaltfehler-Überwachungsschaltung GFC3 der Klemme AD3 ein logisch "1" Ausgangssignal, das der dynamischen Diagnosevorrichtung der Achse Nr. 3 zugeführt wird.

Wenn eine Sieben-Zählung der Spaltfehler-Überwachungsstufe GFC4 zugeführt wird, dann wird wiederum ein Rückstellsignal dem Spaltzähler GC4 über einen Rückführungspfad FB4 geliefert, um eine Rückstellung auf null (0) zu bewirken. Die Spaltfehler- Überwachungsschaltung liefert ein Spaltfehlersignal an der Klemme FCR4, das festgestellt und dargestellt wird, und es wird ein logisch "1" Ausgangssignal erzeugt, das der Diagnosevorrich­ tung der Achse Nr. 4 zugeführt wird.

Nunmehr wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Hier ist die Geschwin­ digkeit und die Verzögerung der Spaltfehlerachse gegenüber der Zeit bei der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 darge­ stellt. Die Achsgeschwindigkeitskurve wird durch die ausgezogene Linie SPD repräsentiert, während die Bremskurve durch die strichlierte Linie DEC gekennzeichnet ist. Unter der Annahme, daß die Entfernung S für einen oder mehrere Zähne sich dadurch geändert hat, daß ein Zahn R durch einen heranfliegenden Fremd­ körper herausgebrochen wurde oder der Rotor R unrund läuft, dann ändert sich die Entfernung S wenn sich der Rotor R um seine Mittelachse C dreht. Unter der Annahme, daß ein Zahn fehlt, dann stellt der Sensor S ein merkliches Absinken der Geschwindigkeit fest, wie dies durch den Abfall der Kurve SPD zwischen den Punkten 17,35 und 17,51 sec feststellbar ist. Der Abfall der Geschwindigkeit führt zu einem dramatischen Abfall der ent­ sprechenden Änderungsrate bzw. Verzögerung, und diese beträgt im vorliegenden Falle etwa 41 km/h/sec, wie durch die Kurve DEC festgestellt. Die Bedingungen zur Bestimmung eines Spaltfehlers sind die folgenden:

• 1. Die Differenz zwischen der vorherigen Achsgeschwin­ digkeit minus der gegenwärtigen Achsgeschwindigkeit der gleichen Achse ist größer oder gleich 1,6 km/h.
• 2. Der Zug befindet sich im Bremszustand.
• 3. Die höchste Achsgeschwindigkeit eines Drehgestells ist größer als 5 km/h.
• 4. Eine Achsgeschwindigkeit ist äquivalent einer negativen Beschleunigung von 41 km/h/sec, so daß die jeweiligen UND-Gatter AG2, AG3, AG5 oder AG6 oder sämtliche UND-Gatter auf logisch "1" geschaltet werden, oder die jeweiligen Spaltzähler GC1, GC2, GC3 oder GC4 um eine Zählung fortschalten. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bewirkt eine Spaltzählung von sieben (7), daß eine der Spaltfehler-Überwachungsstufen GFC1-GFC4 den jeweiligen Spaltzähler auf null (0) zurücksetzt, um einen speziellen Code der Systemfehler-Feststellung zu liefern, so daß der entsprechende Fehlercode durch eine Sieben-Segmentanzeige auf dem Fehlercode RAM dargestellt wird und um ein logisch "1" Ausgangssignal dem betreffenden Achs-Diagnosegerät zu liefern.

In der Praxis arbeitet der erfindungsgemäße Spaltfehler-Detektor ordnungsgemäß sowohl bei angetriebenen Fahrzeugen als auch bei nicht angetriebenen Fahrzeugen. Es ist für eine wirksame Arbeitsbeitsweise wichtig zu gewährleisten, daß die Radschlupf/Durchdrehfeststellung und die Korrektur der Geschwindigkeits­ steuerstufe nicht durch fehlerhafte Luftspaltsignale beeinträch­ tigt oder blockiert wird. Dies wird durch eine Fehlertoleranz bei der Auslegung der Einrichtung in einer Spannungsspitze bewerkstelligt, die in der Analog-Digital-Wandlerschaltung auf­ tritt, so daß keine Verriegelung des Achseingangssignals während des zwanzig (20) Millisekunden-Programmzyklus verursacht wird. Die Fehlertoleranzausbildung bei der Feststellung des Spaltfehlers besteht darin, die authentische Wirkung des Fehler- Detektorverfahrens zu bestätigen.

Die Erfindung wurde vorstehend in der Weise klar und vollständig beschrieben, daß der Fachmann die Möglichkeit einer Ausführung hat. Das Wesen der Erfindung ist in den nachstehenden Ansprüchen beschrieben. Es können jedoch zahlreiche Abwandlungen und Änderungen getroffen werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzu­ weichen. Mit dem Aufkommen der Mikroprozessoren und Minicomputer wird es möglich, verschiedene Funktionen und Operationen durch geeignet programmierte Computer durchführen zu können, die die verschiedenen Eingänge empfangen und die jeweiligen Ausgänge erzeugen. Demgemäß können gewisse Modifikationen und Abände­ rungen getroffen werden, die eine äquivalente Arbeitsweise bewirken. Die Erfindung ist demgemäß nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims (20)

1. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor für mehrachsige Schienen­ fahrzeuge, welcher folgende Merkmale aufweist: eine erste Logikschaltung, die mit einem ersten Paar von Spaltverarbei­ tungsschaltungen eines ersten Fahrgestells des Wagens verbunden sind, wobei einer der Spaltverarbeitungsschaltungen an eine zweite Logikschaltung angeschlossen ist und die andere Spalt­ verarbeitungsschaltung mit einer dritten Logikschaltung in Verbindung steht; die zweite Logikschaltung ist mit einer ersten Spaltzählerschaltung verbunden, und die dritte Logikschaltung ist an eine zweite Spaltzählerschaltung angeschlossen, wobei die erste Spaltzählerschaltung an einen ersten Spaltfehler- Überwachungskreis angeschlossen ist, und die zweite Spaltzähler­ schaltung an einen zweiten Spaltfehler-Überwachungskreis; eine vierte Logikschaltung ist an ein zweites Paar von Spaltverar­ beitungsschaltungen eines zweiten Fahrgestells des Wagens angeschlossen, wobei eine Spaltverarbeitungsschaltung hiervon an eine fünfte Logikschaltung und die zweite Spaltverarbeitungs­ schaltung an eine sechste Logikschaltung angeschlossen sind; die fünfte Logikschaltung ist an eine dritte Spaltzähler­ schaltung angeschlossen, und die sechste Logikschaltung an eine vierte Spaltzählerschaltung; die dritte Spaltzählerschaltung ist an eine dritte Spaltfehler-Überwachungsschaltung angeschlos­ sen, und die vierte Spaltzählerschaltung an eine vierte Spalt­ fehler-Überwachungsschaltung, um einen fehlerhaften Lustspalt im Drehzahlsensor aufzudecken und um die Simulation einer Rad­ schlupf/Durchdrehbedingung zu verhindern.

2. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei dem die erste Logikschaltung ein UND-Gatter mit zwei Eingängen ist.

3. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die zweite Logikschaltung ein UND-Gatter mit zwei Eingängen ist.

4. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die dritte Logikschaltung ein UND-Gatter mit zwei Eingängen ist.

5. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die vierte Logikschaltung ein UND-Gatter mit zwei Eingängen ist.

6. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die erste Spaltfehler-Überwachungsstufe die erste Spaltzähler­ stufe auf null zurücksetzt.

7. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die zweite Spaltfehler-Überwachungsstufe die zweite Spaltzähler­ schaltung auf null zurücksetzt.

8. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die dritte Spaltfehler-Überwachungsstufe die dritte Spaltzähler­ stufe auf null zurücksetzt.

9. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die vierte Spaltfehler-Überwachungsschaltung die vierte Spalt­ zählerschaltung auf null zurücksetzt.

10. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die erste Spaltverarbeitungsstufe ein logisch "1" Signal liefert, wenn ein logisch "1" Signal von der ersten Logikstufe erhalten wird und die vorhergehende Geschwindigkeit der ersten Achse minus der gegenwärtigen Geschwindigkeit der ersten Achse größer oder gleich einem vorgewählten Wert ist.

11. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die zweite Spaltverarbeitungsschaltung ein logisch "1" Ausgangs­ signal liefert, wenn von der ersten Logikschaltung ein logisch "1" Signal empfangen wird und wenn die vorherige Geschwindigkeit einer zweiten Achse minus der gegenwärtigen Geschwindigkeit der zweiten Achse größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

12. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die dritte Spaltverarbeitungsschaltung ein logisch "1" Ausgangs­ signal liefert, wenn ein logisch "1" Signal von der vierten Logikschaltung empfangen wird und die vorherige Geschwindigkeit einer dritten Achse minus der gegenwärtigen Geschwindigkeit der dritten Achse größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

13. Drehzahl-Spaltfehler-Detektor nach Anspruch 1, bei welchem die vierte Spaltverarbeitungsschaltung ein logisch "1" Ausgangs­ signal liefert, wenn sie von der vierten Logikschaltung ein logisch "1" Signal empfängt und wenn die vorherige Geschwindig­ keit der vierten Achse minus der gegenwärtigen Geschwindigkeit der vierten Achse größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

14. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung zur Feststellung eines Luftspaltfehlers und zur Verhinderung einer simulierten Radschlupf-Bedingung, welche folgende Merkmale auf­ weist: eine Logikschaltung mit zwei Eingängen für jedes Zwei­ achs-Fahrgestell eines Fahrzeugs, wobei die eine mit zwei Ein­ gängen versehene Logikschaltung ein logisch "1" Ausgangssignal erzeugt, wenn das Fahrzeug in Bremsbetrieb befindlich ist und die höchste Geschwindigkeit einer der beiden Achsen größer als ein vorbestimmter Wert ist; eine Spaltverarbeitungs-Einrichtung für jede Achse der Zweiachsen-Fahrgestelle; die Spaltkonditio­ nierungs-Einrichtung wird durch das logisch "1" Signal der mit zwei Eingängen versehenen Logikschaltung konditioniert, um ein logisch "1" Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die vorherige Geschwindigkeit einer Achse minus der gegenwärtigen Geschwindig­ keit der Achse wenigstens einen vorbestimmten Wert hat; eine weitere mit zwei Eingängen versehene Logikschaltung, die ein logisch "1" Signal von der Spaltverarbeitungseinrichtung empfängt und ein weiteres logisch "1" Signal erhält, wenn die Achsgeschwindigkeit der Achse äquivalent ist einer gegebenen Geschwindigkeit, um ein logisch "1" Signal zu erzeugen; eine Spaltzählervorrichtung, um das logisch "1" Signal von der anderen Logikeinrichtung mit zwei Eingängen zu empfangen und die logisch "1" Signale zu zählen, und um eine Spaltfehler-Über­ wachungs-Einrichtung zu aktivieren, wenn die Zählung eine vor­ bestimmte Einstellung erreicht, und um den Spaltzähler zurück­ zusetzen und ein Spaltfehlersignal und einen Fehlercode zu erzeugen.

15. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung nach Anspruch 14, bei welcher die mit zwei Eingängen versehene Logikschaltung ein UND-Gatter ist.

16. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung nach Anspruch 14, bei welcher die andere mit zwei Eingängen versehene Logikschaltung ein UND-Gatter ist.

17. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung nach Anspruch 14, bei welcher der vorbestimmte Wert wenigstens 1,6 km/h beträgt.

18. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung nach Anspruch 14, bei welcher ein Rückführungskreis von der Spaltfehler-Überwachungs-Einrichtung nach dem Spaltzähler verläuft.

19. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung nach Anspruch 14, bei welcher die gegebene Beschleunigung wenigstens minus 41 km/h/sec beträgt.

20. Elektromagnetische Geschwindigkeits-Sensor-Anordnung nach Anspruch 14, bei welcher der vorbestimmte Einstellpunkt wenigstens eine Sieben-Zählung ist.