DE102017003250B3

DE102017003250B3 - Method for determining the axial wheel tire thickness of a rubber-sprung railway wheel

Info

Publication number: DE102017003250B3
Application number: DE102017003250.5A
Authority: DE
Inventors: Kai Reinke
Original assignee: Joern GmbH
Current assignee: Joern GmbH
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2037-04-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der axialen Radreifendicke (RD) eines gummigefederten Eisenbahnrads (1) eines Schienenfahrzeugs, welches einen Scheibenradkörper (2), einen Radreifen (4) aus Stahl und einen dazwischen vorgespannt angeordneten Elastomerring (3) als Elastomerspur und Elastomerfederung umfasst, wobei die Radreifendicke (RD) im Laufe des Fahrbetriebs durch einen Materialabtrag an der Radlauffläche (5) allmählich abnimmt bis zu einer vorgegebenen Radreifen-Mindestdicke, bei der eine sichere Radreifen-Laufstrecke beendet ist und ein Austausch zu erfolgen hat. Erfindungsgemäß wird das Verfahren mit einer am Eisenbahnfahrzeug angeordneten Einrichtung zur indirekten Bestimmung der Radreifendicke (RD) durchgeführt, dergestalt, dass im Stand und/oder im Fahrbetrieb mittels einer Sensorik die Größe einer durch das Gewicht des Eisenbahnfahrzeugs bewirkten Ovalverformung (9) des Eisenbahnrads (1) in Zeit- oder Laufstreckenabständen gemessen wird, wobei die Ovalverformung (9) mit abnehmender Radreifendicke (RD) größer wird. Jedem messbaren Wert einer Ovalverformung (9) wird eine empirisch bestimmte Radreifendicke (RD) zugeordnet. Diese Zuordnung wird in der Einrichtung in einem Kennfeld gespeichert und/oder durch eine gespeicherte Rechenoperation vorgegeben. Nach einem gemessenen Wert der Ovalverformung (9) wird die zugeordnete Radreifendicke (RD) aus dem Kennfeld ausgelesen und/oder durch die Rechenoperation ermittelt und steht als Dickenmesssignal zur weiteren Verwendung zur Verfügung.

The invention relates to a method for determining the axial wheel tire thickness (RD) of a rubber-sprung railway wheel (1) of a rail vehicle comprising a disc wheel body (2), a steel tire (4) and an elastomer ring (3) biased therebetween as an elastomer track and elastomer suspension , wherein the wheel tire thickness (RD) gradually decreases in the course of driving by a removal of material on the wheel tread (5) up to a predetermined minimum tire thickness at which a safe tire run is completed and an exchange has to be made. According to the invention, the method is carried out with a device arranged on the railway vehicle for the indirect determination of the wheel tire thickness (RD), such that the height of an oval deformation (9) of the railroad wheel (1) caused by the weight of the railway vehicle during standstill and / or driving operation by means of a sensor system (1 ) is measured at time or track distances, wherein the oval deformation (9) becomes larger with decreasing wheel tire thickness (RD). Each measurable value of an oval deformation (9) is assigned an empirically determined wheel tire thickness (RD). This assignment is stored in the device in a map and / or specified by a stored arithmetic operation. After a measured value of the oval deformation (9), the assigned wheel tire thickness (RD) is read from the characteristic field and / or determined by the arithmetic operation and is available as a thickness measurement signal for further use.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Reifenraddicke eines gummigefederten Eisenbahnrads.The invention relates to a method for determining the tire wheel thickness of a rubber-sprung railway wheel.

Gummigefederte Eisenbahnräder werden seit langem bei Schienenfahrzeugen des Nah- und Regionalverkehrs, insbesondere im Eisenbahnverkehr bei Lokomotiven und Wagons sowie bei Straßenbahnen, U-Bahnen, etc. eingesetzt. Gummigefederte Eisenbahnräder weisen dabei einen formstabilen Scheibenradkörper, einen Radreifen bestimmter Dicke aus Stahl und einen dazwischen vorgespannt angeordneten Elastomerring als Elastomerspur und Elastomerfederung auf.Rubber-spring railway wheels have long been used in rail vehicles of local and regional transport, especially in railway traffic in locomotives and wagons and trams, subways, etc. Rubber-reinforced railway wheels have a dimensionally stable Scheibenradkörper, a wheel tire of certain thickness made of steel and an intermediate biased elastomer ring as Elastomerpur and elastomer suspension.

Die axiale Radreifendicke nimmt im Laufe des Fahrbetriebs durch einen Materialabtrag an der Radlauffläche allmählich ab bis zu einer vorgegebenen Radreifen-Mindestdicke, bei der eine sichere Radreifen-Laufstrecke beendet ist und ein Austausch zu erfolgen hat.The axial wheel tire thickness decreases in the course of driving by a material removal at the wheel tread gradually from up to a predetermined tire minimum thickness at which a safe tire run is completed and an exchange has to be made.

Die Kontrolle der Radreifendicke wird derzeit von einer Kontrollperson bei einem Stillstand des Schienenfahrzeugs durch Augenschein und/oder durch Schläge auf das Eisenbahnrad und die Prüfung eines akustischen Signals durchgeführt. Diese Kontrollen sind aufwändig, kostenintensiv und nur im Stillstand durchzuführen, wobei die Kontrollsicherheit auch von individuellen Eindrücken und der Zuverlässigkeit eines Kontrolleurs abhängt.The control of the wheel tire thickness is currently performed by a control person at a standstill of the rail vehicle by visual inspection and / or by blows on the railway wheel and the examination of an acoustic signal. These controls are time-consuming, cost-intensive and can only be carried out at standstill, whereby the control reliability also depends on individual impressions and the reliability of a controller.

Zudem sind experimentelle und nummerische Untersuchungen zum statischen und dynamischen Verhalten gummigefederter Eisenbahnräder bekannt ( LENZ, Michael [u. a.]: Experimentelle und numerische Untersuchungen zum statischen und dynamischen Verhalten gummigefederter Räder. In: Tagungsband: 15. Internationale Schienenfahrzeugtagung : 01. bis 03. März 2017 mit begleitender Fachausstellung ; Dresden, Rad, Schiene 2017. Hamburg : DW Media Group GmbH, Eurailpress, 2017, S. 66-68, ISBN 978-3-87154-605-1 ). Mit den nummerischen Untersuchungen sollen mit Hilfe eines Finite-Elemente-Modells Vorhersagen zum Verformungsverhalten und damit zum Betriebsverhalten der Räder unter dynamischen Lasten ermöglicht werden, wobei in der Modellbildung die Beanspruchung des Gummirings bei der Raddrehung durch druck-, schub- und kompressionsbedingte zyklische Be- und Entlastungen untersucht werden soll. Für experimentelle Untersuchungen wird ein gummigefedertes Messrad zur Erfassung von Relativbewegungen zwischen Radreifen und Scheibenradkörper beschrieben. Dazu sind am Messrad Sensoren für die Temperatur des Gummirings sowie am Radreifen Dehnmessstreifen angebracht. Die Messsignale der Sensoren sollen zur Modellbildung für die Entwicklung gummigefederter Räder mitverwendet werden, wobei mit Hilfe einer nummerischen Simulation insbesondere eine bessere Prognose des dynamischen Verhaltens unter betrieblichen Einsatzbedingungen ermöglicht werden soll.In addition, experimental and numerical investigations of the static and dynamic behavior of rubber-sprung railway wheels are known ( LENZ, Michael [ua]: Experimental and numerical investigations on the static and dynamic behavior of rubber-sprung wheels. In: Conference proceedings: 15th International Rail Vehicle Conference: 01. to 03. March 2017 with accompanying trade exhibition; Dresden, Rad, Rail 2017. Hamburg: DW Media Group GmbH, Eurailpress, 2017, pp. 66-68, ISBN 978-3-87154-605-1 ). With the aid of a finite element model, the numerical investigations are to make it possible to make predictions on the deformation behavior and thus the operating behavior of the wheels under dynamic loads, whereby in the model formation the stress of the rubber ring during wheel rotation is determined by pressure, thrust and compression-related cyclic loading. and discharges should be investigated. For experimental investigations, a rubber-sprung measuring wheel is described for detecting relative movements between the wheel tire and the disk wheel body. For this purpose, sensors for the temperature of the rubber ring and the wheel tire strain gauges are attached to the measuring wheel. The measurement signals from the sensors are to be used to model the development of rubber-sprung wheels, with the help of a numerical simulation in particular a better prediction of the dynamic behavior under operational conditions is to be made possible.

Dabei wird auf die allgemeine Kenntnis Bezug genommen, dass ein solches gummigefedertes Eisenbahnrad im unbelasteten noch nicht montierten Herstellzustand konzentrisch kreisförmig aufgebaut ist mit dem unverformbaren kreisrunden Scheibenradkörper, an den sich nach axial außen der vorgespannte kreisrunde Elastomerring und der axial äußere kreisrunde Radreifen anschließt. Im am Schienenfahrzeug montierten Zustand verbleibt der formstabile Scheibenradkörper weiter kreisrund, wogegen der Verbund aus dem vorgespannten Elastomerring und dem Radreifen sowohl im Stand des Schienenfahrzeugs als auch im Fahrbetrieb durch die anliegende Last des Schienenfahrzeugs oval verformt wird. Im Fahrbetrieb und der damit verbundenen Radumdrehung ist diese Ovalverformung in Verbindung mit einer Be- und Entlastung des Elastomermaterials am Eisenbahnrad zyklisch umlaufend.Reference is made to the general knowledge that such a rubber-sprung railway wheel in the unloaded not yet assembled state of manufacture is concentrically circular with the undeformable circular Scheibenradkörper, followed by the axially outside of the prestressed circular elastomer ring and the axially outer circular tire. When mounted on the rail vehicle state, the dimensionally stable disc wheel body remains circular, whereas the composite of the prestressed elastomeric ring and the tire both in the state of the rail vehicle and during driving is deformed by the applied load of the rail vehicle oval. When driving and the associated Radumdrehung this oval deformation in conjunction with a loading and unloading of the elastomeric material on the railway wheel is cyclically encircling.

Weiter ist es bekannt, bei Schienenfahrzeugen mit Lagerteilen, die ein Elastomermaterial aufweisen, den Beginn eines Elastomermaterialversagens und damit den Beginn einer Restnutzungsdauer festzustellen ( DE 10 2015 011 762 A1 ). Dazu werden bei jeweils gleichen Fahrbedingungen Verformungsmessungen durchgeführt, die einer relativen Steifigkeit des Elastomermaterials zugeordnet werden: Über eine lange Nutzungsdauer werden aufeinanderfolgende Verformungsmesswerte entsprechend Kenngrößen für die Lagersteifigkeit bzw. Elastomersteifigkeit in einer Messkurve gespeichert. Dabei zeigt sich, dass die Messkurve über eine sehr lange Nutzungsdauer einen sogenannten Plateaubereich ohne wesentliche Steifigkeitsänderung zeigt, in dem kein Materialversagen vorliegt. Wird der Plateauverlauf der Messkurve durch eine progressive Verlaufsänderung verlassen, ist dies ein sicherer Hinweis auf ein relativ schnell progressiv vorschreitendes Versagen des Elastomermaterials, das insbesondere durch eine progressive Zunahme einer durch Wechsellasten bedingten Auflösung eines Faserverbundes ausgelöst wird. Dann besteht nur noch eine relativ kurze Restnutzungsdauer des Lagerbauteils mit der Möglichkeit ein entsprechendes Warnsignal abzusetzen. Die Lebensdauer eines hiermit überwachten Lagerteils ist somit ausschließlich durch den Zustand des Elastomermaterials bestimmt, da die an das Elastomermaterial anschließenden Stützbauteile regelmäßig praktisch keinem Verschleiß unterliegen.It is also known, in rail vehicles with bearing parts, which have an elastomer material, the beginning of an elastomer material failure and thus the beginning of a remaining service life determine ( DE 10 2015 011 762 A1 ). For this purpose, under the same driving conditions, deformation measurements are carried out which are assigned to a relative stiffness of the elastomer material: over a long service life, successive deformation measured values are stored in a measurement curve in accordance with parameters for the bearing rigidity or elastomer rigidity. It shows that the measurement curve over a very long service life shows a so-called plateau region without significant change in stiffness, in which there is no material failure. If the trajectory of the measurement curve is left by a progressive change in course, this is a sure indication of a relatively rapidly progressing progressive failure of the elastomeric material, which is triggered in particular by a progressive increase in the resolution of a fiber composite caused by alternating loads. Then there is only a relatively short remaining service life of the bearing component with the ability to sell a corresponding warning signal. The life of a bearing part monitored herewith is thus determined exclusively by the state of the elastomeric material, since the support components adjoining the elastomeric material regularly are subject to virtually no wear.

Bei einem Eisenbahnrad eines Schienenfahrzeugs ist dies jedoch völlig anders: Hier ist die maximale sichere Nutzungsdauer bzw. Laufstrecke durch den Verschleiß am Radreifen und die abnehmende Radreifendicke bestimmt, wobei der Elastomerring über die durch die Radreifendicke bestimmte maximale Laufstrecke kein Materialversagen aufweisen darf. Der Elastomerring wird somit aus Sicherheitsgründen über die gesamte durch die Radreifen-Mindestdicke begrenzte Laufstrecke im vorstehend genannten Plateaubereich betrieben und die vorbeschriebene Abweichung vom Plateaubereich zur Warnung für ein Elastomermaterialversagen wird bei einem Eisenbahnrad nicht erreicht, so dass eine vorbeschriebene Messeinrichtung zur Feststellung und Warnung vor einem Elastomermaterialversagen bei einem gummigefederten Eisenbahnrad nicht verwendbar ist.In a railway wheel of a rail vehicle, however, this is completely different: Here is the maximum safe service life or running distance due to the wear on the wheel tire and the decreasing wheel tire thickness determined, wherein the elastomeric ring may have no material failure over the determined by the Radreifendicke maximum running distance. The elastomer ring is thus operated for safety reasons over the entire limited by the wheel tire minimum running distance in the above Plateaubereich and the above deviation from Plateaubereich to warn of Elastomermaterialveragen is not achieved in a railway wheel, so that a prescribed measuring device for detecting and warning of a Elastomer material failure in a rubber-sprung railway wheel is not usable.

Bei einem bekannten Messrad für Schienenfahrzeuge ( DE 103 46 537 A1 ) sind zur direkten Messung einer vertikalen Hochkraft am Radreifen Radreifen-Messsensoren, vorzugsweise als Dehnungsmessstreifen angeordnet.In a known measuring wheel for rail vehicles ( DE 103 46 537 A1 ) are for direct measurement of a vertical force on the wheel tire Radreifenmesssensoren, preferably arranged as strain gauges.

Ein bekannter Radreifen eines Eisenbahnfahrzeugs ( DE 198 27 982 A1 ) weist einen ringscheibenförmigen Fortsatz außerhalb des Radkörpers auf mit berührungslos wirkenden Sensoren zur Erkennung von Materialrissen.A known wheel tire of a railway vehicle ( DE 198 27 982 A1 ) has an annular disk-shaped projection outside of the wheel body with non-contact sensors for detecting material cracks.

Mit einer bekannten Messeinrichtung ( DE 102 60 816 A1 ) an einem Schienenabschnitt mit Messfühlern sind Messungen zur Rundheit, insbesondere von Flachstellen eines Eisenbahnrads durchführbar.With a known measuring device ( DE 102 60 816 A1 ) on a rail section with sensors are measurements for roundness, in particular of flat areas of a railway wheel feasible.

Mit einer weiter bekannten Prüfmaschine zur Untersuchung an Radsätzen ( DE 14 73 850 A ) sollen Fehler zur Vorbereitung einer hochgenauen Nachbearbeitung festgestellt werden.With a further known testing machine for testing on wheelsets ( DE 14 73 850 A ) should be detected errors to prepare a high-precision post-processing.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung der axialen Radreifendicke eines gummigefederten Eisenbahnrads eines Schienenfahrzeugs vorzuschlagen, mit dem die Bestimmung der Radreifendicke einfach, kostengünstig und automatisierbar sowie sicher durchgeführt werden kann und insbesondere eine vorgegebene Radreifen-Mindestdicke für einen Radaustausch festgestellt werden kann.The object of the invention is to propose a method for determining the axial wheel tire thickness of a rubber-sprung railway wheel of a rail vehicle, with the determination of the wheel thickness can be easily, inexpensively and automatically performed safely and in particular a predetermined minimum tire thickness can be determined for a wheel replacement.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass das Verfahren mit einer am Eisenbahnfahrzeug angeordneten Einrichtung zur indirekten Bestimmung der Radreifendicke durchgeführt wird. Dadurch wird im Stand und/oder im Fahrbetrieb mittels einer Sensorik die Größe einer durch das Gewicht des Eisenbahnfahrzeugs bewirkten Ovalverformung des Eisenbahnrads, das heißt den Grad der Abweichung von einer konzentrischen kreisrunden Form, in Zeit- oder Laufstreckenabständen gemessen, wobei die Ovalverformung mit abnehmender Radreifendicke größer wird. Jedem messbaren Wert einer Ovalverformung wird eine empirisch bestimmte Radreifendicke zugeordnet. Die Zuordnung wird in der Einrichtung in einem Kennfeld gespeichert und/oder durch eine gespeicherte Rechenoperation vorgegeben. Dabei wird die gewonnene Kenntnis genutzt, dass eine solche Zuordnung gut reproduzierbar möglich ist. Nach einem gemessenen Wert einer Ovalverformung wird dann die zugeordnete Radreifendicke aus dem Kennfeld ausgelesen und/oder durch die Rechenoperation ermittelt und steht als Dickenmesssignals zur weiteren Verwendung zur Verfügung.The object of the invention is achieved in that the method is carried out with a device arranged on the railway vehicle for the indirect determination of the wheel tire thickness. As a result, the size of a caused by the weight of the railway vehicle oval deformation of the railway wheel, that is, the degree of deviation from a concentric circular shape, measured in time and / or driving by means of a sensor at time or distance running distances, the oval deformation with decreasing Radreifendicke gets bigger. Each measurable value of an oval deformation is assigned an empirically determined wheel tire thickness. The assignment is stored in the device in a map and / or specified by a stored arithmetic operation. The gained knowledge is used, that such an assignment is well reproducible possible. After a measured value of an oval deformation, the assigned wheel tire thickness is then read from the characteristic field and / or determined by the arithmetic operation and is available as a thickness measuring signal for further use.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit die Radreifendicke automatisch und personenunabhängig sowie kostengünstig, einfach und sicher unmittelbar am und im Schienenfahrzeug ermittelt werden.Thus, with the method according to the invention, the wheel tire thickness can be ascertained automatically and independently of the person as well as inexpensively, simply and safely directly on and in the rail vehicle.

Vorteilhaft kann in der Sensorik zur Ermittlung der Ovalverformung der Elastomerring als verformbarer Messkörper mit wenigstens einen im Elastomerring integrierten, vorzugsweise einvulkanisierten und/oder in einer Grenzfläche zwischen dem Elastomerring und dem Scheibenradkörper und/oder Radreifen angeordneten Verformungssensor genutzt werden. Bei einer solchen Anordnung sind der oder die Verformungssensoren vor Umwelteinflüssen geschützt. Der oder die Verformungssensoren werden direkt oder indirekt, beispielsweise über eine Funkverbindung an eine fahrzeugfeste Mess- und Auswerteeinrichtung angeschlossen.Advantageously, in the sensor system for determining the oval deformation, the elastomer ring can be used as a deformable measuring body with at least one deformation sensor integrated in the elastomer ring, preferably vulcanized and / or arranged in an interface between the elastomer ring and the disk wheel body and / or wheel tire. In such an arrangement, the one or more deformation sensors are protected from environmental influences. The one or more deformation sensors are connected directly or indirectly, for example via a radio link to a vehicle-mounted measurement and evaluation.

Zudem soll der Elastomerring so dimensioniert sein, dass eine sichere ausfall- und versagensfreie Elastomerring-Nutzungsdauer bei weitgehend gleichen Verformungseigenschaften entsprechend einem Betrieb im vorstehend erläuterten Plateaubereich, jedenfalls länger als bis zu einer durch eine Radreifen-Mindestdicke vorgegebenen, sicheren Radreifenlaufstrecke vorliegt. Aus Sicherheitsgründen soll damit ein Ausfall des Elastomerrings durch ein Elastomermaterialversagen ausgeschlossen werden.In addition, the elastomeric ring should be dimensioned so that a reliable failure and failure-free elastomer ring service life with substantially the same deformation properties corresponding to operation in the above-mentioned plateau region, at least longer than up to a specified by a minimum tire thickness, safe tire run. For safety reasons, a failure of the elastomer ring due to an elastomer material failure should be ruled out.

Der Wert und der Grad einer Ovalverformung können einfach und mit großer Genauigkeit mit einer Rechenoperation durch Auswertung von Verformungssignalen mehrerer, vorzugsweise von vier umfangsversetzt im oder am Elastomerring angeordneten Verformungssensoren ermittelt werden.The value and the degree of oval deformation can be determined simply and with great accuracy by means of an arithmetic operation by evaluating deformation signals of a plurality of deformation sensors, preferably four circumferentially offset in or on the elastomer ring.

Um die Genauigkeit bei der Feststellung der Radreifendicke zu verbessern, kann als Startbedingung für den Start eines Messvorgangs ein bestimmtes, innerhalb vorgegebener Grenzen liegendes Fahrzeuggewicht festgelegt werden. Vorzugsweise wird als zusätzliche oder alternative Startbedingung ein Temperaturfenster einer aktuell gemessenen Umgebungstemperatur, insbesondere von 0°C bis 35°C vorgegeben, um ungünstige Einflüsse relativ hoher und relativ niedriger Umgebungstemperaturen auf ein Messergebnis zu minimieren. Weiter soll bei einem Messvorgang keine Bremsung mit einem das Messergebnis möglicherweise verfälschenden Wärmeeintrag vorliegen oder unmittelbar vorausgegangen sein.In order to improve the accuracy in determining the Radreifendicke, as a start condition for the start of a measurement process, a certain, within predetermined limits lying vehicle weight can be determined. Preferably, a temperature window of a currently measured ambient temperature, in particular from 0 ° C. to 35 ° C., is predetermined as an additional or alternative starting condition, to unfavorable influences relatively high and relatively low ambient temperatures to minimize a measurement result. Furthermore, during a measuring process, there should be no braking with a heat input possibly falsifying the measurement result, or it must be immediately preceded.

Um die Genauigkeit der Erfassung von Radreifen-Dickenwerten weiter zu verbessern, kann das Kennfeld und/oder die Rechenoperation mit der Zuordnung gemessener Ovalverformungs-Werte zu Radreifen-Dickenwerten gegebenenfalls mit durch Einflussgrößen, insbesondere durch Gewichte und/oder aktuelle Umgebungstemperaturen bedingten Korrekturwerten empirisch erstellt werden. Zudem können mehrere aufeinanderfolgend erfasste Dickenwerte interpoliert und gemittelt werden.In order to further improve the accuracy of the detection of wheel tire thickness values, the characteristic map and / or the arithmetic operation with the assignment of measured oval deformation values to wheel tire thickness values may optionally be established empirically by correction values resulting from influencing variables, in particular by weights and / or current ambient temperatures , In addition, several consecutively recorded thickness values can be interpolated and averaged.

Wenn im Laufe der Zeit ein Radreifendicken-Wert ermittelt wird, der gleich einem vorgegebenen Radreifen-Mindestdickenwert entspricht, soll mit der Messung der Auswerteeinheit ein Grenzwertsignal, insbesondere als optisches und/oder akustisches und/oder insbesondere durch Funk weiterleitbares Warnsignal abgegeben werden.If, over time, a wheel tire thickness value is determined which corresponds to a predetermined tire minimum thickness value, a limit value signal, in particular as an optical and / or acoustic and / or, in particular, radio-transmitted warning signal, is to be output with the measurement of the evaluation unit.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens sollen die im Laufe der Zeit ermittelten Radreifen-Dickenwerte in einer Messkurve gespeichert werden. Damit ist eine Dokumentation für eine kontinuierliche Abnahme der Radreifendicke bis zur vorgegebenen Radreifen-Mindestdicke möglich.In a preferred embodiment of the method, the wheel tire thickness values determined over the course of time are to be stored in a measurement curve. Thus, a documentation for a continuous decrease in the wheel tire thickness up to the specified minimum wheel tire thickness is possible.

In an sich bekannter Weise erfolgt zum Einsatzbeginn des Eisenbahnrads über eine vorgegebene, relativ kurze Nutzungsdauer bzw. eine kurze Laufstrecke ein Setzvorgang im Elastomermaterial des Elastomerrings. Während dieser Zeit wird vorzugsweise kein Messvorgang durchgeführt, da einerseits während dieser Zeit Messergebnisse verfälscht sind und andererseits auch noch keine feststellbare Reduzierung der Radreifendicke vorliegt.In a manner known per se, a setting process takes place in the elastomer material of the elastomer ring at the beginning of the use of the railroad wheel over a predetermined, relatively short service life or a short running distance. During this time, preferably no measuring operation is carried out, because on the one hand during this time measurement results are falsified and on the other hand, there is also no discernible reduction in the wheel tire thickness.

Die Einrichtung zur indirekten Bestimmung der Radreifendicke kann relativ kostengünstig realisiert werden, da sie zumindest teilweise, insbesondere die Mess- und Auswerteeinheit mit ihren Komponenten in einer oder mehreren, fahrzeugseitig ohnehin vorhandenen Elektronikeinheiten integriert werden kann.The device for the indirect determination of the wheel tire thickness can be realized relatively inexpensively, since it can be integrated at least partially, in particular the measuring and evaluation unit with its components in one or more electronic units already present on the vehicle side.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert.Reference to a drawing, the invention will be further explained.

Es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines unbelasteten Eisenbahnrads,
2 einen Schnitt durch das Eisenbahnrad nach 1 entlang der Linie A-A,
3 eine Seitenansicht des Eisenbahnrads nach 1 im montierten belasteten Zustand,
4 einen Schnitt durch das Eisenbahnrad nach 3 entlang der Linie A-A,
5 einen Schnitt durch das Eisenbahnrad nach 3 entlang der Linie B-B, und
6 ein Ablaufdiagramm zum Verfahren zur Bestimmung der Radreifendicke.

Show it:

1 a side view of an unloaded railway wheel,
2 a section through the railway wheel after 1 along the line AA,
3 a side view of the railway wheel to 1 in the mounted loaded condition,
4 a section through the railway wheel after 3 along the line AA,
5 a section through the railway wheel after 3 along the line BB, and
6 a flowchart of the method for determining the Radreifendicke.

In den 1 und 2 ist ein Eisenbahnrad 1 im unbelasteten Herstellzustand gezeigt. Das Eisenbahnrad 1 umfasst einen zentralen kreisrunden und unverformbaren Scheibenradkörper 2, einen sich axial anschließenden kreisrunden, vorgespannten Elastomerring 3 und einen äußeren Radreifen 4 aus Stahl. Der Radreifen 4 weist eine Lauffläche 5 sowie einen Anlaufkranz 6 auf. Im unbelasteten Zustand ist der Aufbau des Eisenbahnrads 1 somit konzentrisch um eine zentrale Nabe 7 zur Aufnahme einer Achse.In the 1 and 2 is a railway wheel 1 shown in the unloaded state of manufacture. The railway wheel 1 includes a central circular and non-deformable disc wheel body 2 , an axially adjacent circular, preloaded elastomeric ring 3 and an outer tire 4 from steel. The wheel tire 4 has a tread 5 as well as a start-up ring 6 on. In the unloaded state is the structure of the railway wheel 1 concentric around a central hub 7 for receiving an axle.

In den 3, 4 und 5 ist das Eisenbahnrad 1 in einer Seitenansicht sowie mit einem Vertikalschnitt und mit einem Horizontalschnitt im belasteten Zustand auf einem Schienenabschnitt 8 dargestellt, wobei die Last durch ein (nicht dargestelltes) Schienenfahrzeug sowohl im Stand als auch im Fahrbetrieb aufgebracht wird.In the 3 . 4 and 5 is the railway wheel 1 in a side view and with a vertical section and with a horizontal section in the loaded state on a rail section 8th illustrated, wherein the load is applied by a (not shown) rail vehicle both stationary and while driving.

Ersichtlich behält der unverformbare, stabile Scheibenradkörper 2 seine kreisrunde Form wogegen der verformbare Elastomerring und der daran axial anschließende Radreifen zur Ovalform 9 durch die wirkende Last verformt sind. Insbesondere ist der Elastomerring 3 ovalisiert, wobei der vertikal untere Bereich 10 unter Druck zusammengepresst ist und der vertikal obere Bereich 11 weitgehend unverformt ist. Die beiden horizontal seitlichen Bereiche 12, 13 sind im Vergleich zum unbelasteten Zustand gedehnt. Die in den 3 bis 5 statisch dargestellte Ovalform 9 läuft bei einer Drehung des Eisenbahnrads 1 im Fahrbetrieb, bezogen auf das Eisenbahnrad 1, mit der beschriebenen Be- und Entlastung des Elastomermaterials zyklisch um.Obviously retains the undeformable, stable Scheibenradkörper 2 its circular shape whereas the deformable elastomer ring and the axially adjacent wheel tire to oval shape 9 are deformed by the acting load. In particular, the elastomer ring 3 ovalized, with the vertical lower area 10 Pressed under pressure and the vertical upper area 11 is largely undeformed. The two horizontal side areas 12 . 13 are stretched compared to the unloaded state. The in the 3 to 5 statically represented oval shape 9 runs with a rotation of the railway wheel 1 while driving, based on the railway wheel 1 , with the described loading and unloading of the elastomeric material cyclically.

Der aktuelle Grad der Ovalform 9 wird hier beispielhaft mit vier im Elastomerring 3 angeordneten Verformungssensoren 14, 15, 16, 17 erfasst, deren Messwerte teilweise drahtlos einer Mess- und Auswerteeinheit 18 zugeführt werden, wobei dort durch Auswertung der dortigen Verformungen die aktuelle Ovalform 9 berechnet wird.The current degree of oval shape 9 is exemplified here with four in the elastomer ring 3 arranged deformation sensors 14 . 15 . 16 . 17 whose measured values are partly wirelessly a measuring and evaluation unit 18 be fed there, where there by evaluating the local deformations, the current oval shape 9 is calculated.

In der Mess- und Auswerteeinheit 18 wird dann einer ermittelten Ovalform OV aus einem Kennfeld eine bestimmte Radreifendicke RD zugeordnet. Der Wert der damit indirekt gemessenen Radreifendicke RD steht zur weiteren Verwendung zur Verfügung (Pfeil 19) und kann insbesondere zur Dokumentation in einer Messkurve und/oder zur Warnung bei einer Grenzwertüberschreitung verwendet werden.In the measuring and evaluation unit 18 is then assigned to a determined oval shape OV from a map a specific wheel tire thickness RD. The value of the indirectly measured wheel tire thickness RD is available for further use (arrow 19 ) and can be used in particular for documentation in a measurement curve and / or for warning in the event of a limit violation.

Im Ablaufdiagramm nach 6 ist die Prozessabfolge anhand von Status-Prozessrechtecken und Entscheidungsrauten dargestellt:In the flowchart after 6 the process sequence is represented by status process rectangles and decision diamond:

Gemäß dem ersten Rechteck 20 ist die Einrichtung zur Bestimmung der Radreifendicke aktiv und messbereit.According to the first rectangle 20 the device for determining the wheel tire thickness is active and ready to measure.

In der Entscheidungsraute 21 wird geprüft, ob das Fahrzeuggewicht, insbesondere bei möglichen unterschiedlichen Beladungen sowie die Umgebungstemperatur innerhalb vorgegebener Grenzen liegt. Bei einer positiven Entscheidung wird weiter in der Entscheidungsraute 22 geprüft, ob innerhalb einer vorgegebenen Zeit kein Bremsvorgang war.In the decision diamond 21 It is checked whether the vehicle weight, especially for possible different loads and the ambient temperature is within predetermined limits. A positive decision will continue in the decision diamond 22 checked whether there was no braking within a given time.

Falls auch hier eine positive Entscheidung vorliegt, wird ein Messvorgang zur indirekten Bestimmung der Radreifendicke RD aus einer Ovalitätsmessung mit Hilfe eines Kennfelds gestartet (Rechteck 23).If there is also a positive decision here, a measurement procedure for the indirect determination of the wheel tire thickness RD from an ovality measurement is started with the aid of a characteristic map (Rectangle 23 ).

Die ermittelte Radreifendicke RD wird in der Entscheidungsraute 24 daraufhin überprüft, ob eine vorgegebene Radreifen-Mindestdicke erreicht oder gegebenenfalls unterschritten ist.The determined wheel tire thickness RD is in the decision diamond 24 then checks whether a predetermined minimum tire thickness has been reached or possibly undershot.

Wenn dies festgestellt wurde, wird ein Warnsignal abgegeben, dass das Eisenbahnrad/Radreifen getauscht werden muss (Rechteck 25).When this has been determined, a warning signal is issued that the railway wheel / tire must be replaced (rectangle 25 ).

Claims

Method for determining the axial wheel tire thickness (RD) of a rubber-sprung railway wheel (1) of a rail vehicle, which comprises a disc wheel body (2), a steel tire (4) and an elastomer ring (3) prestressed therebetween as an elastomer track and elastomer suspension, wherein - The tire thickness (RD) in the course of driving by a removal of material on the wheel tread (5) gradually decreases to a predetermined minimum tire thickness, in which a safe tire run is completed and an exchange must be made, the method is carried out with a device arranged indirectly on the railway vehicle for the indirect determination of the wheel tire thickness (RD), - In the state and / or driving by means of a sensor, the size of an effect caused by the weight of the railway vehicle oval deformation (9) of the railway wheel (1) in time or track distances is measured, the oval deformation (9) with decreasing Radreifendicke (RD) larger becomes, - an empirically determined wheel tire thickness (RD) is assigned to each measurable value of an oval deformation (9) and this assignment is stored in the device in a characteristic field and / or predetermined by a stored arithmetic operation, and - After a measured value of the oval deformation (9) the assigned wheel tire thickness (RD) is read from the map and / or determined by the arithmetic operation and is available as a thickness measurement signal for further use.

Method according to Claim 1 , characterized in that the sensor system for determining the oval deformation (9) comprises the elastomer ring (3) as deformable measuring body with at least one in the elastomeric ring (3) integrated, preferably vulcanized and / or in an interface between the elastomeric ring (3) and the ScheibenradKörper ( 2) and / or wheel tire (4) arranged deformation sensor (14, 15, 16, 17) and to the at least one deformation sensor (14, 15, 16, 17) directly or indirectly connected measuring and evaluation unit (18), wherein the elastomeric ring (3) is dimensioned such that a safe failure and failure-free elastomer ring service life is given with substantially the same deformation properties in any case longer than up to a certain by a tire minimum thickness, safe tire runway.

Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the value of the size of an oval deformation (9) in an arithmetic operation by evaluation of deformation signals of several, preferably four, circumferentially offset in or on the elastomeric ring (3) arranged deformation sensors (14, 15, 16, 17) is determined.

Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that - as starting conditions for a start of a measuring process, a certain, within predetermined limits vehicle weight is present and / or - that a currently measured ambient temperature in a predetermined temperature window, in particular in a temperature range of 0 ° C to 35 ° C, and / or - that at the railroad wheel (1) currently and in a previous, predetermined period no braking with a heat input has occurred.

Method according to one of Claims 2 to 4 , characterized in that the characteristic field and / or the arithmetic operation with the assignment of measured values of an oval deformation (9) to wheel tire thickness values (RD) is optionally established empirically by influencing factors, in particular by weights and / or current ambient temperatures.

Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that a plurality of indirectly measured wheel tire thickness values (RD) which are consecutive at predetermined time intervals are averaged to a wheel tire thickness value (RD) available for further use.

Method according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that at a detected wheel tire thickness (RD) equal to a limit value as a predetermined Radreifen- minimum thickness value limit unit of the measuring and evaluation unit (18) a threshold signal, in particular as an optical and / or acoustic and / or in particular by radio forwardable warning signal emits.

Method according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the wheel tire thickness values (RD) determined over time are stored in a measuring curve, in particular for documenting a continuous decrease in the wheel tire thickness (RD).

Method according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that at the beginning of the use of the railway wheel (1) over a predetermined relatively short service life and / or short running distance a setting process in the elastomeric material of the elastomeric ring (3) and during the setting process no measuring process is started.

Method according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the device for the indirect determination of the wheel tire thickness (RD) at least partially, in particular the measuring and evaluation unit (18) with its components, is integrated in one or more vehicle-side electronic units.