DE19826422C2

DE19826422C2 - Device for the continuous control of the wheel sets of rail vehicles for mechanical defects and faulty wheel arches, as well as detection of dangerous driving conditions

Info

Publication number: DE19826422C2
Application number: DE19826422A
Authority: DE
Inventors: Bernd Woop
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: DE19826422A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsüberwachungsvorrichtung für Schienenfahrzeuge, mit deren Hilfe die Räder und Radreifen während der Fahrt kontinuierlich auf Risse und Schäden, sowie die Räder und Drehgestelle auf korrekten Radlauf überprüft werden. Weiterhin wird kontinuierlich die Vertikalbeschleunigung, die Längsbeschleunigung und die Querbeschleunigung, welchen die Wagenaufbauten ausgesetzt sind, detektiert, analysiert und ausgewertet. Die Überwachungsvorrichtung besteht aus der Kombination von mehreren, nach unterschiedlichen Verfahren und Technologien arbeitenden Sensoren, wobei die Signalerfassung und Analyse der Sensordaten mittels einer, in jedem Wagen vorhanden, elektronischen Betriebsstörungserfassungseinrichtung erfolgt. Das Ergebnis der Sensordatenauswertung wird über eine Datenleitung an den Führerstand der Lokomotive übermittelt. Als ein wesentlicher Teil des Sensorsystems wird ein Wirbelstrom- Magnetfeldsensor beschrieben, welcher Risse und Beschädigungen am Radreifen während der Fahrt erkennt. Weiterhin wird ein Radar-Dopplersensor beschrieben, welcher den korrekten Radlauf detektiert.The invention relates to a safety monitoring device for rail vehicles, with whose help the wheels and wheel tires continuously check for cracks and Damage, as well as the wheels and bogies are checked for correct wheel arch. Furthermore, the vertical acceleration, the longitudinal acceleration and the The lateral acceleration to which the car bodies are exposed is detected and analyzed and evaluated. The monitoring device consists of the combination of several sensors working according to different processes and technologies, the signal acquisition and analysis of the sensor data by means of one in each car available, electronic malfunction detection device is carried out. The result of Sensor data evaluation is sent to the locomotive driver's cab via a data line transmitted. As an essential part of the sensor system, an eddy current Magnetic field sensor described which cracks and damage to the tire during recognizes the ride. Furthermore, a radar Doppler sensor is described, which the correct wheel arch detected.

Schienenfahrzeuge, insbesondere die Hochgeschwindigkeitszüge, fahren trotz teilweise aufwendiger Sicherheitssysteme ohne ausreichende Kontrolleinrichtungen, welche Radschäden detektieren und Entgleisungen einzelner Radsätze oder ganzer Drehgestelle erkennen. Um diesen Sachverhalt zu verbessern, wird eine aus der Kombination mehrerer Sensoren bestehenden Vorrichtung beschrieben, welche während der Fahrt des Zuges die kontinuierliche Erfassung und Verteilung wichtiger Sicherheits- und Radlaufdaten ermöglicht. Rail vehicles, especially the high-speed trains, run despite some of them complex security systems without sufficient control devices, which Detect wheel damage and derailment of individual wheel sets or entire bogies detect. In order to improve this situation, one becomes a combination of several Described sensors existing device, which the while the train continuous acquisition and distribution of important safety and wheel arch data allows.

Bisher bekannte Schutz- und Meldeeinrichtungen für Schienenfahrzeuge überprüfen die Temperatur der Radlager mit Temperaturfühlern oder Infrarotsensoren, Verschleiß oder Defekte der Radlager durch Körperschallsensoren, Entgleisung der Räder durch Erschütterungsmelder oder Mikrofone, sowie das Vorhandensein der Radreifen mittels Magnetschalter oder Lichtschranken. Weiterhin werden mechanische Fühler und Schalter zur Erkennung von Defekten und mechanischer Abnutzung eingesetzt. In stationären Wartungseinrichtungen, werden die Radscheiben und Radreifen in zyklischen Abständen mittels Ultraschalluntersuchungen auf Risse, sowie Schäden und Veränderungen des Materialgefüges kontrolliert. Analog hierzu, wird in DE 42 41 437 A1 die ebenfalls stationäre Überprüfung der Radscheiben und Radreifen mittels Wirbelstromdetektion beschrieben. Im Gegensatz zu dem nachfolgend beschriebenen Verfahren, wird hierbei jedoch die Radscheibe mit einem, von einem Elektromagneten erzeugten, Gleich-Magnetfeld solcher Feldstärke beaufschlagt, daß die Radscheibe partiell magnetisch gesättigt ist. Die Wirbelströme, welche in der sich sehr langsam drehenden Radscheibe (bis ca. 1 m/s) entstehen, werden durch ein dem magnetischen Gleichfeld überlagerten magnetischen Wechselfeld erzeugt. Die Detektion der Wirbelströme erfolgt hierbei durch eine, oder mehrere Sensorwicklungen.Previously known protection and signaling devices for rail vehicles check the Temperature of the wheel bearings with temperature sensors or infrared sensors, wear or Defects in the wheel bearings due to structure-borne noise sensors, derailment of the wheels Vibration detectors or microphones, as well as the presence of the wheel tires Magnetic switches or light barriers. Furthermore mechanical sensors and switches used to detect defects and mechanical wear. In stationary Maintenance facilities, the wheel disks and wheel tires are cyclical by means of ultrasound examinations for cracks, as well as damage and changes in the Controlled material structure. Analogously to this, DE 42 41 437 A1 is also stationary Checking the wheel disks and wheel tires using eddy current detection is described. in the Contrary to the method described below, however, the Wheel disc with a direct magnetic field generated by an electromagnet Field strength applied that the wheel disc is partially magnetically saturated. The Eddy currents, which in the very slowly rotating wheel disc (up to approx. 1 m / s) are created by a magnetic superimposed on the DC magnetic field Alternating field generated. The eddy currents are detected by a, or several sensor windings.

Das vorgenannte Wirbelstromverfahren, welches Schäden bis ca. 20 mm Tiefe erkennt, ist jedoch wegen der großen Magnetkräfte, der benötigten Erregerenergie von ca. fünf Kilowatt pro Rad, sowie der Einschränkung auf eine Fahrgeschwindigkeit von ca. 4 Stundenkilometer nicht für eine kontinuierliche Anwendung während der Fahrt bis 200 oder 300 Km/h geeignet. Da diese beiden, bisher bekannten, Prüf- und Testverfahren zur Radkontrolle nur stationär eingesetzt werden können, fehlt ein Testverfahren, welches geeignet ist, akut entstehende Radschäden, Risse und Materialausbrüche beim Entstehungsprozess während der Fahrt zu detektieren.The aforementioned eddy current process, which detects damage up to a depth of approx. 20 mm, However, due to the large magnetic forces, the excitation energy required by about five kilowatts per wheel, as well as the limitation to a driving speed of approx. 4 km / h not for continuous use while driving up 200 or 300 km / h suitable. Since these two, previously known, testing and test procedures can only be used for wheel control stationary, a test procedure is missing, which is suitable for acutely occurring wheel damage, cracks and material breakouts when Detect the creation process while driving.

Bei den bisher bekannten Entgleisungsdetektoren wird lediglich die Vertikalbeschleunigung, die Querbeschleunigung, oder die Geräuschentwicklung ausgewertet, welche beim Rollen der Räder über die Gleise entsteht. Die Fähigkeit, Fahrdynamik und den korrekten Radlauf der Schienenfahrzeuge eindeutig und umfassend zu detektieren und auszuwerten, fehlt den bisher eingesetzten Entgleisungsdetektoren.In the previously known derailment detectors, only the vertical acceleration, the lateral acceleration, or the noise, which is evaluated when rolling the wheels are created over the tracks. The ability to drive dynamics and correct wheel arch there is no clear and comprehensive detection and evaluation of the rail vehicles the derailment detectors previously used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Schutzvorrichtungen dadurch zu verbessern, dass die Räder und Radreifen während der Fahrt auf Risse und Beschädigungen überprüft werden, sowie die Entgleisungsdetektion der Räder und Drehgestelle so feinfühlig erfolgt, dass auch eine Teilentgleisung der Drehgestelle erkannt werden kann.The invention has for its object the previously known protective devices thereby improve that the wheels and tire tires on cracks and while driving Damages are checked, as well as the derailment detection of the wheels and The bogies are so sensitive that a partial derailment of the bogies is also recognized can be.

Gemäß Patentanspruch 1 wird diese Aufgabe wie folgt gelöst:
Vorrichtung zur kontinuierlichen Kontrolle der Radsätze von Schienenfahrzeugen auf mechanische Defekte und fehlerhaften Radlauf, sowie Detektion von gefährlichen Fahrzuständen, unter Anwendung von Wirbelstrom-Magnetfeldsensoren zur Detektion von Rissen und mechanischen Defekten der Räder, und von Radar-Dopplersensoren zur Entgleisungsdetektion und von dreidimensional wirkenden Beschleunigungssensoren zur Detektion von gefährlichen Fahrzuständen, wobei die Detektion durch die Wirbelstrom-Magnetfeldsensoren und Radar-Dopplersensoren und dreidimensional wirkende Beschleunigungssensoren kontinuierlich während der Fahrt des Schienenfahrzeuges erfolgt und die drei Sensortypen in Kombination eingesetzt werden, bestehend aus
Wirbelstrom-Magnetfeldsensoren, welche so neben jedem Rad angeordnet sind, dass diese in oder auf dem jeweilige Radreifen und/oder der Lauffläche des Rades ein partielles Magnetfeld erzeugen, wobei mechanische Defekte und Risse des Radreifen und/oder der Lauffläche des Rades den Magnetfluss beeinflussen und während der Fahrt des Schienenfahrzeuges, oder der Umdrehung des Rades, partiell sprunghafte Magnetfeldänderungen bewirken, welche in dem Sensor elektrisch auswertbare Signale erzeugen,
und Radar-Dopplersensoren, welche so neben den Radsätzen oder Achsen oder an den Drehgestellen montiert sind, dass der korrekte Radlauf durch kontinuierliche Ermittlung der Relativposition des Rades zum Gleis detektiert wird,
und dreidimensional wirkende Beschleunigungssensoren, welche oberhalb der Radsätze oder Drehgestelle so am Wagenaufbau montiert sind, dass die Vertikalbeschleunigung, die Längsbeschleunigung und die Querbeschleunigung, welchen der Wagenaufbau ausgesetzt ist kontinuierlich detektiert wird,
und Signalauswerteelektroniken zur Analyse und Bewertung der Sensorsignale im Amplituden- und/oder Frequenzbereich.According to claim 1, this object is achieved as follows:
Device for the continuous control of the wheel sets of rail vehicles for mechanical defects and faulty wheel arches, as well as detection of dangerous driving conditions, using eddy current magnetic field sensors for the detection of cracks and mechanical defects of the wheels, and of radar Doppler sensors for the detection of derailment and of three-dimensional acceleration sensors Detection of dangerous driving conditions, whereby the detection by the eddy current magnetic field sensors and radar Doppler sensors and three-dimensional acceleration sensors takes place continuously while the rail vehicle is traveling and the three sensor types are used in combination, consisting of
Eddy current magnetic field sensors which are arranged next to each wheel in such a way that they generate a partial magnetic field in or on the respective wheel tire and / or the tread of the wheel, mechanical defects and cracks in the wheel tire and / or the tread of the wheel influencing the magnetic flux and partially cause sudden magnetic field changes during the travel of the rail vehicle or the rotation of the wheel, which generate signals that can be evaluated electrically in the sensor,
and radar Doppler sensors, which are mounted next to the wheel sets or axles or on the bogies in such a way that the correct wheel arch is detected by continuously determining the relative position of the wheel to the track,
and three-dimensionally acting acceleration sensors, which are mounted above the wheel sets or bogies on the car body in such a way that the vertical acceleration, the longitudinal acceleration and the lateral acceleration to which the car body is exposed is continuously detected,
and signal evaluation electronics for analysis and evaluation of the sensor signals in the amplitude and / or frequency range.

Der Vorteil der beschriebenen Vorrichtung gegenüber den bisher bekannten Verfahren und Einrichtungen, welche lediglich das Vorhandensein des Radreifens oder den bereits erfolgten Radbruch erkennen, liegt in der Detektion von Materialfehlern oder Defekten bereits in der Entstehungsphase, noch bevor das Rad oder der Radreifen bricht oder der Wagenaufbau unkontrolliert aufschaukelt. Das System erhöht dadurch sowohl die Betriebssicherheit, als auch die Verfügbarkeit der damit ausgerüsteten Zugeinheiten, wobei gleichzeitig die Betriebs- und Wartungskosten vermindert werden. Außerdem wird der korrekte Radlauf kontinuierlich und berührungslos überprüft, was bedeutet, dass teilentgleiste Drehgestelle detektiert werden können, noch bevor eine Vollentgleisung erfolgt. Die Beschleunigungen, welchen der Wagenaufbau ausgesetzt ist, werden in allen drei Dimensionen erfasst, analysiert und ausgewertet, um aus diesen Daten Rückschlüsse auf die Fahrdynamik und entsprechende Störfälle zu schließen. Optional können diese Daten zur Wartungsanalyse der Drehgestelle und Stoßdämpfer herangezogen werden. Weiterhin können die in dieser Patentschrift beschriebenen Technologien und Anwendungen, mit den bisher schon bekannten Verfahren zur Radlagerkontrolle mit Körperschallsensoren, sowie Temperaturfühlern kombiniert werden.The advantage of the described device over the previously known methods and Devices that only the presence of the wheel tire or already Recognize a broken wheel lies in the detection of material defects or defects already in the development phase, before the wheel or tire breaks or the car body swings up uncontrollably. The system thereby increases both Operational safety, as well as the availability of the train units equipped with it, whereby at the same time the operating and maintenance costs are reduced. In addition, the correct wheel arch checked continuously and without contact, which means that partially derailed bogies can be detected even before full derailment he follows. The accelerations to which the car body is subjected are in all three dimensions are recorded, analyzed and evaluated in order to draw conclusions from this data to infer the driving dynamics and corresponding accidents. Optionally, you can Data for the maintenance analysis of the bogies and shock absorbers are used. Furthermore, the technologies and described in this patent Applications with the previously known methods for wheel bearing control Structure-borne noise sensors and temperature sensors can be combined.

Die komplette Vorrichtung ist modular aufgebaut, wobei der Aufwand und Umfang der eingesetzten Sensortechnologien dem Anwendungsfall und dem vom Betreiber vorgegebenen Kostenrahmen angepasst werden kann. Hierbei werden die Wirbelstrom- Magnetfeldsensoren, die Radar-Dopplersensoren und die dreidimensional wirkenden Beschleunigungssensoren in Kombination eingesetzt. The complete device is modular, the effort and scope of the sensor technologies used, the application and the operator predetermined budget can be adjusted. The eddy current Magnetic field sensors, the radar Doppler sensors and the three-dimensional ones Accelerometers used in combination.

Der besondere Vorteil der beschriebenen Vorrichtung liegt gegenüber der Einzelanwendung einer einzelnen Sensortechnologie in der Kombination unterschiedlich wirkender Sensortypen zu einer funktionell breitbandigen Sicherheitseinrichtung, wobei sich die veschiedenen Technologien zu einem umfassenden Sicherungssystem ergänzen, welches die wichtigsten und gefährlichsten Raddefekte und Störungen der Fahrdynamik und des Radlaufes erkennt, noch bevor ein gefährlicher Störfall eintritt.The particular advantage of the device described lies over that Single application of a single sensor technology in combination differently acting sensor types to a functionally broadband Security device, whereby the various technologies become a comprehensive Supplement safety system, which the most important and dangerous wheel defects and Detects disturbances in driving dynamics and wheel arches even before a dangerous accident entry.

Gemäß Patentanspruch 1 wird beschrieben, daß die Vorrichtung aus der Kombination von mehreren, der nachfolgend aufgeführten und in den Unteransprüchen präzisierten Sensortechnologien aufgebaut und konfiguriert ist:According to claim 1 it is described that the device the combination of several, listed below and in the Sub-claims of precise sensor technologies are constructed and configured:

1. Check the wheels / wheel tires using an eddy current magnetic field sensor

Die Räder oder Radreifen werden während der Fahrt mittels Wirbelstrom- Magnetfeldsensoren auf Bruch und Risse überprüft. Diese Überprüfung erfolgt kontinuierlich, auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten. Hierbei wird das einzelne Rad partiell von einem Magnetfeld beeinflußt, welches von der Erregerwicklung des nahe am Radreifen montierten Wirbelstrom-Magnetfeldsensors erzeugt wird. Wenn sich das Rad dreht, werden die äußeren Radsegmente fortlaufend von dem Magnetfeld des Sensors durchflossen, wobei sich im entsprechenden Bereich, je nach Geschwindigkeit des Zuges, Wirbelströme oder wandernde Magnetfelder ausbilden. Bei intaktem Radreifen wandert dieser Bereich der magnetischen Beeinflussung und der Ausbildung von Wirbelströmen entsprechend der Raddrehung gleichmäßig um den Radumfang. Wenn Haarrisse oder auch größere Schäden am Rad/Radreifen entstehen, wird an diesen Stellen sowohl der Magnetfluß, als auch die Ausbildung von Wirbelströmen gestört. Diese Störung des Magnetfeldes wird während der Raddrehung von dem Sensor als eine sprunghafte Änderung des Magnetfeldes erfasst und erzeugt in diesem einen elektrischen Impuls, welcher durch eine Auswerteelektronik analysiert wird. Das eigentliche Sensorelement wird von einer Drahtwicklung, oder alternativ von einem oder mehreren Hall-Linearsonden gebildet, welche innerhalb oder außerhalb des U-förmigen Elektromagneten, durch welchen die magnetische Erregung erfolgt, angeordnet sind. The wheels or wheel tires are eddy current Magnetic field sensors checked for breakage and cracks. This review is done continuously, even at high driving speeds. Here the single wheel partially influenced by a magnetic field, which is caused by the excitation winding of the near Eddy current magnetic field sensor mounted tire is generated. If the wheel rotates, the outer wheel segments are continuously from the magnetic field of the sensor flowed through, in the corresponding area, depending on the speed of the train, Form eddy currents or wandering magnetic fields. Hikes when the tire is intact this area of magnetic interference and the formation of eddy currents according to the wheel rotation evenly around the wheel circumference. If hairline cracks or Even major damage to the wheel / tire will occur at both of these Magnetic flux, as well as the formation of eddy currents disturbed. This disorder of the Magnetic field is detected by the sensor as a jump during wheel rotation Change in the magnetic field detects and generates an electrical pulse in it, which is analyzed by evaluation electronics. The actual sensor element is from a wire winding, or alternatively from one or more Hall linear probes formed, which inside or outside of the U-shaped electromagnet, through which the magnetic excitation takes place.

2. Check the wheel arch using a radar Doppler sensor - derailment detector

Der korrekte Radlauf wird mittels eines Radar-Dopplersensors überprüft. Dies geschieht kontinuierlich auch bei den Höchstgeschwindigkeiten des Zuges. Hierzu ist ein Radar- Dopplersensor so an dem Fahrzeug angeordnet, daß der scharf gebündelte Hochfrequenz- Strahl auf die Lauffläche des Schienenprofils strahlt. Der Radar-Dopplersensor sendet ein kontinuierliches Hochfrequenzsignal auf die Schienenlauffläche. Das vom Gleis reflektierte Signal ist gemäß dem Dopplereffekt, Frequenz- und Phasenverschoben. Dieses Signal wird im Radar-Dopplersensor mit dem Sendesignal gemischt, wobei als Mischprodukt ein Niederfrequenzsignal entsteht, welches die geometrische Beschaffenheit der abgetasteten Oberfläche widerspiegelt. Wird das Hochfrequenzsignal gepulst, kann zusätzlich aus der Signallaufzeit des reflektierten Signales der Abstand zwischen Sensor und Gleisoberfläche ermittelt werden.The correct wheel arch is checked using a radar Doppler sensor. this happens continuously even at the maximum speeds of the train. For this, a radar Doppler sensor arranged on the vehicle so that the sharply focused high-frequency Beam shines on the tread of the rail profile. The radar Doppler sensor sends one continuous high-frequency signal on the rail running surface. That reflected from the track Signal is shifted according to the Doppler effect, frequency and phase. This signal will mixed in the radar Doppler sensor with the transmission signal, whereby as a mixed product Low frequency signal arises, which is the geometric nature of the sampled Surface reflects. If the high-frequency signal is pulsed, the Signal transit time of the reflected signal is the distance between the sensor and the track surface be determined.

Solange die Räder oder Radachsen korrekt auf den Schienen laufen, weist das von der Schiene reflektierte Signal, gemäß dem Dopplereffekt nur minimale Frequenz- und Phasensprünge auf. Dieses Signal wird von dem Sensor empfangen und ausgewertet, wobei ein gleichmäßiges und kontinuierliches Niederfrequenzsignal entsteht. Lediglich beim Überfahren von Weichen und Dehnungsfugen tritt ein kurzer Frequenz und Phasensprung auf, welcher durch die Signalanalyse erkannt und ausgeblendet wird. Im Falle der Entgleisung einer Radachse oder des kompletten Drehgestelles befindet sich der Sensor nicht mehr korrekt über der Schienenlauffläche. Dadurch strahlt der Radar-Dopplersensor entweder auf das Kiesbett, auf die Schwellen, oder am Schienenkopf vorbei auf die Befestigungsschrauben. In diesen Fällen ist das reflektierte Signal jedoch mit entsprechend hohen Frequenz- und Phasensprüngen behaftet. Diese hochfrequenten Frequenz- und Phasensprünge werden im Radar-Dopplersensor in ein Niederfrequenzsignal umgewandelt und der Auswerteelektronik, welche Bestandteil der Betriebsstörungserfassungseinrichtung ist, übermittelt. Hier wird das Signal mit den Soll- und Toleranzdaten verglichen und bei Überschreitung der Toleranzen ein Entgleisungs-Alarmsignal generiert.As long as the wheels or wheel axles run correctly on the rails, this points from the Rail reflected signal, according to the Doppler effect only minimal frequency and Phase jumps on. This signal is received and evaluated by the sensor, creating a steady and continuous low frequency signal. Only with Crossing switches and expansion joints occurs a short frequency and phase jump which is recognized and hidden by the signal analysis. In case of The sensor is derailed from a wheel axle or the complete bogie no longer correctly over the rail running surface. This radiates the radar Doppler sensor either on the gravel bed, on the sleepers, or past the rail head on the Mounting screws. In these cases, however, the reflected signal is also appropriate high frequency and phase jumps. This high-frequency frequency and Phase jumps are converted into a low-frequency signal in the radar Doppler sensor and the evaluation electronics, which are part of the malfunction detection device is transmitted. Here the signal is compared with the target and tolerance data and at If the tolerances are exceeded, a derailment alarm signal is generated.

Das funktionelle Grundprinzip des Radar-Dopplersensors entspricht dem Stand der Technik. Neu ist jedoch die Anwendung diese Verfahrens zur Entgleisungsdetektion. The basic functional principle of the radar Doppler sensor corresponds to the state of the Technology. What is new, however, is the use of this method for derailment detection.

3. Checking the vertical, longitudinal and lateral acceleration - roll movement

Die im Wagenaufbau über den Drehgestellen montierten Beschleunigungssensoren, erfassen die mechanische Beschleunigung, welchen der Wagenaufbau ausgesetzt ist in allen drei Achsen. Damit werden auch die Erschütterungen und Stöße erfasst, welche entstehen wenn das Fahrzeug entgleist und über das Schotterbett oder die Schwellen rollt. Hierbei wird jedoch zusätzlich zu der Vertikalbeschleunigung, die Längs- und Querbeschleunigung detektiert. Diese drei Signale werden durch eine dreikanalige Signalauswerteeinrichtung analysiert und bewertet, sowie zur Störungsunterdrückung mit den Daten des Radar Dopplersensors verglichen. Weiterhin erfassen die Beschleunigungssensoren alle Schaukel- und Schlingerbewegungen jedes einzelnen Fahrzeuges. Durch die Auswertung dieser Daten, kann das gefährliche Aufschaukeln des Wagenaufbaus noch im Entstehungsstadium erkannt werden. Somit kann der Zugführer bei Gefahr des Aufschaukelns durch rechtzeitiges Einleiten von Gegenmaßnahmen, wie leichtes Bremsen, die Situation entschärfen, noch bevor eine bedrohliche Situation eintritt. Weiterhin wird der Komfort der Fahrgäste durch die Verhinderung unkontrollierter Wagenbewegungen erheblich gesteigert, was die Akzeptanz des entsprechend ausgerüsteten Schienenfahrzeuges erheblich verbessert. Die drei Signalausgänge des Beschleunigungssensors werden getrennt zu der Betriebsstörungserfassungseinrichtung geführt.The acceleration sensors mounted in the car body above the bogies, detect the mechanical acceleration to which the car body is subjected in all three axes. This also records the shocks and shocks which arise when the vehicle derails and rolls over the ballast bed or the sleepers. However, in addition to the vertical acceleration, the longitudinal and Lateral acceleration detected. These three signals are through a three-channel Signal evaluation device analyzed and evaluated, as well as for interference suppression compared to the data from the radar Doppler sensor. Furthermore capture the Accelerometers all swing and roll movements of each one Vehicle. By evaluating this data, the dangerous rocking of the Wagon superstructure can still be recognized in the development stage. Thus, the train driver can Risk of rocking through timely countermeasures, such as light braking, defuse the situation before a dangerous situation arises. Furthermore, the comfort of the passengers becomes more uncontrolled by the prevention Wagon movements increased significantly, which is the acceptance of accordingly equipped rail vehicle significantly improved. The three signal outputs of the Acceleration sensors are separated from the malfunction detection device guided.

4. Wheel bearing inspection

Zweckmäßigerweise kann die Erfindung durch die bereits bekannten Technologien zur Kontrolle der Radlager erweitert werden. Hierzu wird das System optional um die folgenden Komponenten und Sensoren ergänzt:
The invention can expediently be expanded by the already known technologies for checking the wheel bearings. The system is optionally supplemented with the following components and sensors:

a) A linear temperature sensor is mounted on each wheel bearing that it can detect the wheel bearing temperature through direct contact,
b) A structure-borne noise sensor is mounted on each wheel bearing that this the structure-borne noise caused by the camp and the mechanical Can detect vibrations,
c) the malfunction detection device is used for each temperature sensor supplemented by a signal input with downstream temperature evaluation,
d) for each structure-borne sound sensor used, the operational fault detection is carried out device supplemented by a signal input with a downstream signal analysis device. This signal analysis device analyzes the input signals in the amplitude range and / or frequency range and is designed so that deviations from the normal signal can be recognized. This signal analysis device is optional Malfunction detection device once available, the sensor input signals from the structure-borne noise transducers are applied in a multiplex process.

5. Malfunction detection device

Die Betriebsstörungserfassungseinrichtung stellt das in jedem Wagen, sowie der Lokomotive vorhandene zentrale Datensammel- und Datenanalysegerät dar. Dieses Gerät ist modular aufgebaut und beinhaltet je nach Ausbaustufe des Sensorsystems entweder eine, mehrere oder alle der folgenden Komponenten und Funktionsmodule:
The malfunction detection device represents the central data collection and data analysis device available in every wagon and locomotive. This device has a modular structure and, depending on the configuration of the sensor system, contains either one, several or all of the following components and function modules:

a) There is one signal input for each eddy current magnetic field sensor used a downstream signal analysis device available. This signal analysis device analyzes the input signals in the amplitude range and / or frequency range and is designed so that deviations from the normal signal can be detected. To reduce costs, the malfunction detection device can use only one Signal analysis device for analyzing all eddy current magnetic field sensors of the Corresponding car be equipped, the sensor input signals in Multiplexing be activated.
b) For each radar Doppler sensor used, there is one signal input, each with a downstream signal analysis device. This signal analysis device analyzes the input signals in the amplitude range and / or frequency range and is designed in such a way that deviations from the normal signal are recognized and the interference signals from rail joints, switches, etc. are masked out.
To reduce costs, the malfunction detection device can be equipped with only one signal analysis device for analyzing all the radar Doppler sensors of the corresponding car, the sensor input signals being applied in a multiplex process.
c) There is at least one for each three-dimensional acceleration sensor used three-channel signal input with downstream signal analysis device available, which analyzes the input signals in the amplitude range and / or frequency range and is designed so that derailment-related deviations from the normal signal are recognized can be.
d) All analysis results of the aforementioned sensor signal evaluations are one Control and signal evaluation computer supplied, which is part of the Malfunction detection device is and there for interference suppression and False alarm prevention subjected to an evaluation. The result of the signal analysis and Evaluation is done using the computer's electronic communication interface transmitted to the locomotive driver's cab via a data line.

Beschreibung der Erfindung in beispielhaften Ausgestaltungen, anhand der Zeichnungen Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3.Description of the invention in exemplary embodiments, with reference to the drawings, FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3.

Die erste Ausbildungsform des Wirbelstrom-Magnetfeldsensors 7 gemäß Fig. 1 besteht aus einem U-förmigen Eisenkern, auf welchen zwei getrennte Drahtwicklungen angeordnet sind. Wicklung A 7.1 ist auf dem einen Schenkel des Eisenkernes angebracht und wird von Gleichstrom durchflossen, welcher ein Magnetfeld erzeugt, das auf den Radreifen einwirkt. Wicklung B 7.2 stellt die Sensorwicklung dar und ist auf dem anderen Schenkel des Eisenkernes angebracht. Diese Sensorwicklung detektiert die von Raddefekten (Risse, Ausbrüche des Radreifens) verursachten Magnetflußänderungen, wobei in dieser, entsprechende Spannungsimpulse induziert werden. Der U-förmige Eisenkern mit den Drahtwicklungen, wird so nahe an dem Radreifen 4 montiert, daß durch den Sensor eine magnetische Beeinflussung des Rades erfolgt und das Magnetfeld, welches das äußere Rad/Radreifen durchdringt sowie dessen durch Schäden verursachte sprunghafte Änderung, detektiert werden kann. Die in der Sensorwicklung durch Materialfehler und Risse induzierten Signale (Impulse) werden der Betriebsstörungserfassungseinrichtung zur Weiterverarbeitung zugeführt.The first embodiment of the eddy current magnetic field sensor 7 according to FIG. 1 consists of a U-shaped iron core on which two separate wire windings are arranged. Winding A 7.1 is attached to one leg of the iron core and flows through direct current, which generates a magnetic field that acts on the wheel tire. Winding B 7.2 represents the sensor winding and is attached to the other leg of the iron core. This sensor winding detects the magnetic flux changes caused by wheel defects (cracks, breakouts of the wheel tire), in which corresponding voltage pulses are induced. The U-shaped iron core with the wire windings is mounted so close to the wheel tire 4 that the sensor influences the wheel magnetically and the magnetic field which penetrates the outer wheel / wheel tire and its sudden change caused by damage can be detected , The signals (pulses) induced in the sensor winding by material defects and cracks are fed to the malfunction detection device for further processing.

Die zweite Ausbildungsform des Wirbelstrom-Magnetfeldsensors gemäß Fig. 2 besteht aus einem U-förmigen Eisenkern 10.1, auf welchen eine Drahtwicklung 10.2 aufgebracht ist. Die Wicklung 10.2 ist mittig oder auf einem Schenkel des Eisenkernes angebracht und wird von Gleichstrom durchflossen, welcher ein Magnetfeld erzeugt, das auf den Radreifen einwirkt. Die Sensorwicklung 10.5 ist zusammen mit ihrem getrennten U-förmigen Eisenkern, 10.4 innerhalb der Schenkel 10.1 des U-förmigen Elektromagneten angeordnet. Hierbei ist die Sensorwicklung einschließlich Eisenkern durch eine Abschirmhaube aus Mu-Metall 10.3 vom Elektromagneten 10.1 und 10.2 magnetisch abgeschirmt und kann nur über die beiden Pole des Eisenkerns 10.4, welche nahe dem Radreifen 4 angeordnet sind, magnetisch angeregt werden. Die Sensorwicklung 10.5 detektiert die von Raddefekten (Risse, Ausbrüche des Radreifens) verursachten Magnetfeldänderungen. Die beiden U-förmigen Eisenkerne mit den Drahtwicklungen werden so nahe an dem Radreifen 4 montiert, daß durch den Elektromagneten eine magnetische Beeinflussung des Rades erfolgt und das Magnetfeld, welches das äußere Rad/Radreifen durchdringt sowie dessen durch Schäden verursachte sprunghafte Änderung, detektiert werden kann. Die in der Sensorwicklung durch Materialfehler und Risse induzierten Signale (Impulse) werden der Betriebsstörungserfassungseinrichtung zur Weiterverarbeitung zugeführt.The second embodiment of the eddy current magnetic field sensor according to FIG. 2 consists of a U-shaped iron core 10.1 , to which a wire winding 10.2 is applied. The winding 10.2 is attached in the middle or on one leg of the iron core and is flowed through by direct current, which generates a magnetic field which acts on the wheel tire. The sensor winding 10.5 is arranged together with its separate U-shaped iron core, 10.4 within the legs 10.1 of the U-shaped electromagnet. Here, the sensor winding including the iron core is magnetically shielded from the electromagnet 10.1 and 10.2 by a shielding cover made of mu-metal 10.3 and can only be magnetically excited via the two poles of the iron core 10.4 , which are arranged near the wheel tire 4 . The sensor winding 10.5 detects the magnetic field changes caused by wheel defects (cracks, breakouts of the wheel tire). The two U-shaped iron cores with the wire windings are mounted so close to the wheel tire 4 that the electromagnet magnetically influences the wheel and the magnetic field, which penetrates the outer wheel / wheel tire and its sudden change caused by damage, can be detected , The signals (pulses) induced in the sensor winding by material defects and cracks are fed to the malfunction detection device for further processing.

Die dritte Ausbildungsform des Wirbelstrom-Magnetfeldsensors gemäß Fig. 3 besteht aus einem U-förmigen Eisenkern 20.1, auf welchem eine Drahtwicklung 20.2 angeordnet ist. Die Wicklung 20.2 ist mittig, oder auf einem Schenkel des Eisenkernes angebracht und wird von Gleichstrom durchflossen, welcher ein Magnetfeld erzeugt, das auf den Radreifen 4 einwirkt. Der Magnetsensor besteht aus einer unterschiedlichen Anzahl magnetsensitiver Halbleiterbausteine, sogenannten Hall-Linearsonden 20.5 welche vorzugsweise in einem Luftspalt des U-förmigen Kernes 20.4 angeordnet sind und zusammen mit diesem Eisenkern innerhalb der Schenkel des U-förmigem Elektromagneten angeordnet sind. The third embodiment of the eddy current magnetic field sensor according to FIG. 3 consists of a U-shaped iron core 20.1 , on which a wire winding 20.2 is arranged. The winding 20.2 is attached in the middle or on one leg of the iron core and is flowed through by direct current, which generates a magnetic field which acts on the wheel tire 4 . The magnetic sensor consists of a different number of magnetically sensitive semiconductor components, so-called Hall linear probes 20.5, which are preferably arranged in an air gap of the U-shaped core 20.4 and are arranged together with this iron core within the legs of the U-shaped electromagnet.

Hierbei sind die Hall-Linearsonden einschließlich dem vorzugsweise geteilten Eisenkern 20.4 durch eine Abschirmhaube aus Mu-Metall 20.3 vom Elektromagneten magnetisch abgeschirmt und können nur über die beiden Pole des Eisenkerns 20.4, welche nahe dem Radreifen 4 angeordnet sind, magnetisch angeregt werden. Die Hall- Linearsonden 20.5 detektieren die von Raddefekten (Risse, Ausbrüche des Radreifens) verursachten Magnetfeldänderungen. Die beiden U-förmige Eisenkerne mit der Drahtwicklung und den Hall-Linearsonden werden so nahe an dem Radreifen 4 montiert, daß durch den Elektromagneten eine magnetische Beeinflussung des Rades erfolgt und das Magnetfeld, welches das äußere Rad/Radreifen durchdringt sowie dessen durch Schäden verursachte sprunghafte Änderung, detektiert werden kann. Die von den Hall- Linearsonden detektierten Magnetfeldänderungen werden von diesen in elektrische Impulse umgewandelt. Diese Impulse, oder Signale werden der Betriebsstörungserfassungs einrichtung zur Weiterverarbeitung zugeführt.Here, the Hall linear probes including the preferably divided iron core 20.4 are magnetically shielded from the electromagnet by a shielding cover made of mu-metal 20.3 and can only be magnetically excited via the two poles of the iron core 20.4 , which are arranged near the wheel tire 4 . The Hall linear probes 20.5 detect the magnetic field changes caused by wheel defects (cracks, breakouts of the wheel tire). The two U-shaped iron cores with the wire winding and the Hall linear probes are mounted so close to the wheel tire 4 that the electromagnet magnetically influences the wheel and the magnetic field, which penetrates the outer wheel / wheel tire and its erratic, caused by damage Change that can be detected. The magnetic field changes detected by the Hall linear probes are converted into electrical impulses by them. These pulses or signals are fed to the malfunction detection device for further processing.

Um zu verhindern, daß sich die Elektromagnete der Wirbelstrom-Magnetfeldsensoren permanent magnetisieren und um weiterhin zu verhindern, daß sich eisenhaltige Schmutzpartikel festsetzen, wird der Wirbelstrom-Magnetfeldsensor in regelmäßigen Zeitabständen durch einen Wechselstromfluß entmagnetisiert. Hierzu wird die Erregerwicklung der Elektromagneten jeweils einige Sekunden von Wechselstrom durchflossen. Desweiteren sind an den Sensoren Schmutzabstreifbleche 10.6, oder 20.6 montiert, welche die Sensoren vor weiteren Schmutzablagerungen schützen.In order to prevent the electromagnets of the eddy current magnetic field sensors from permanently magnetizing and to further prevent iron-containing dirt particles from becoming lodged, the eddy current magnetic field sensor is demagnetized at regular intervals by an alternating current flow. For this purpose, alternating current flows through the excitation winding of the electromagnets for a few seconds at a time. Furthermore, dirt scraper plates 10.6 or 20.6 are mounted on the sensors, which protect the sensors from further dirt deposits.

Zum Ausgleich der mechanischen Abnutzung des Rades 3, oder Radreifens 4 ist eine Verstellvorrichtung vorhanden, durch welche der Abstand des Wirbelstrom- Magnetfeldsensors 7 zum Radreifen 4 anlässlich der zyklischen Wartung eingestellt werden kann. Optional kann dieser Abstand beim Halten des Zuges durch eine automatische Verstellvorrichtung nachgeregelt werden, wobei der korrekte Abstand durch einen Ultraschallsensor oder eine mechanische Tasteinrichtung ermittelt wird. Die Steuerung der Verstellvorrichtung erfolgt durch eine entsprechende Elektronik. To compensate for the mechanical wear of the wheel 3 , or wheel tire 4, there is an adjustment device by means of which the distance between the eddy current magnetic field sensor 7 and the wheel tire 4 can be adjusted on the occasion of the cyclical maintenance. This distance can optionally be readjusted by an automatic adjusting device when the train is stopped, the correct distance being determined by an ultrasonic sensor or a mechanical probe device. The adjustment device is controlled by appropriate electronics.

Die an jedem Drehgestell 2 oder Radsatz des Zuges montierten Radar-Dopplersensoren 8 detektieren kontinuierlich die relative räumliche Anordnung des Sensors und damit des Radreifens 4 zur Schienenlauffläche. Der Radar-Dopplersensor sendet ein eng gebündeltes, kontinuierliches oder gepulstes Hochfrequenzsignal 9 auf die Schienenlauffläche 1. Das von der Schiene reflektierte Dopplersignal wird vom Sensor empfangen und ausgewertet. Der Radar-Dopplersensor besteht aus einem Mikrowellensender kleiner Leistung, einer scharf bündelnden Mikrowellenantenne, welche sowohl als Sende- als auch Empfangsantenne dient, einer HF-Frequenzmischeinrichtung, sowie einer Verstärkungs- und Filterelektronik für die Mischprodukte. Das niederfrequente Ausgangssignal wird der Betriebsstörungserfassungseinrichtung zur Weiterverarbeitung zugeführt.The radar Doppler sensors 8 mounted on each bogie 2 or wheel set of the train continuously detect the relative spatial arrangement of the sensor and thus of the wheel tire 4 to the rail running surface. The radar Doppler sensor sends a tightly bundled, continuous or pulsed high-frequency signal 9 to the rail running surface 1 . The Doppler signal reflected by the rail is received and evaluated by the sensor. The radar Doppler sensor consists of a microwave transmitter of low power, a sharply focusing microwave antenna, which serves both as a transmitting and receiving antenna, an RF frequency mixer, and amplification and filter electronics for the mixed products. The low-frequency output signal is fed to the malfunction detection device for further processing.

In jedem Wagenaufbau ist oberhalb der Drehgestelle oder Radachsen ein dreidimensional wirkender Beschleunigungssensor zur Detektion der Fahrdynamik montiert. Dieser Sensor kann optional aus drei Stück Einzelsensoren bestehen, welche in entsprechender Orientierung montiert sind, oder wahlweise als fertig konfigurierter Kombisensor eingesetzt werden. Die drei Ausgangssignale werden der Betriebsstörungserfassungseinrichtung getrennt zur Weiterverarbeitung zugeführt.In each car body there is a three-dimensional one above the bogies or wheel axles acting acceleration sensor mounted to detect driving dynamics. This sensor can optionally consist of three pieces of individual sensors, each in a corresponding Orientation are installed, or alternatively used as a fully configured combination sensor become. The three output signals are the malfunction detector fed separately for further processing.

In jedem Wagenaufbau ist eine elektronische Betriebsstörungserfassungseinrichtung vorhanden, welche modular aufgebaut ist und somit an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden kann. Grundsätzlich vorhanden ist ein Steuer- und Signalbewertungs computer, eine Kommunikationsschnittstelle, sowie die Stromversorgung. Das Gerät ist zusammen mit der Stromversorgung, den Sensorsignaleingängen, den unterschiedlichen Signalauswerteelektroniken, dem Steuer- und Signalbewertungscomputer, sowie der Kommunikationsschnittstelle in einem Schutzgehäuse eingebaut.There is an electronic malfunction detection device in each car body available, which is modular and therefore to different requirements can be customized. There is basically a control and signal evaluation computer, a communication interface, and the power supply. The device is together with the power supply, the sensor signal inputs, the different Signal evaluation electronics, the control and signal evaluation computer, and the Communication interface built into a protective housing.

Die Signaleingangsschaltungen für die Wirbelstrom-Magnetfeldsensoren, die Radar- Dopplersensoren, die dreidimensional wirkenden Beschleunigungssensoren, die Körperschallsensoren 6.2, sowie die Temperatursensoren 6.1 werden gemäß der optionalen Gestaltung des Systems eingebaut. Desweiteren ist für jeden Sensortyp mindestens eine Signalanalyse und Signalauswerteelektronik eingebaut, auf welche die Ausgangssignale der Einzelsensoren im Zeitmultiplexverfahren aufgeschaltet werden. The signal input circuits for the eddy current magnetic field sensors, the radar Doppler sensors, the three-dimensionally acting acceleration sensors, the structure-borne noise sensors 6.2 , and the temperature sensors 6.1 are installed in accordance with the optional design of the system. Furthermore, at least one signal analysis and signal evaluation electronics are installed for each sensor type, to which the output signals of the individual sensors are applied in time-division multiplexing.

Die größte Leistungsfähigkeit erreicht die Betriebsstörungserfassungseinrichtung, wenn für jeden Sensor eine eigene Signalanalyse und Signalauswerteelektronik vorhanden ist. Diese ist so ausgestaltet, daß die Sensorsignale im Amplitudenbereich und/oder Frequenzbereich analysiert werden können. Die Ausgänge aller Signalanalyse und Signalauswerteelektroniken werden zum Steuer- und Signalbewertungscomputer geführt, welcher die Bewertung der Analyseergebnisse durchführt.The malfunction detection device achieves the greatest performance when for each sensor has its own signal analysis and signal evaluation electronics. This is designed so that the sensor signals in the amplitude range and / or Frequency range can be analyzed. The outputs of all signal analysis and Signal evaluation electronics are led to the control and signal evaluation computer who carries out the evaluation of the analysis results.

Mittels der Kommunikationsschnittstelle kommuniziert der Computer über einen systemeigenen, oder den im Zug vorhandenen Datenbus mit einer im Führerstand vorhandenen Anzeige- und Alarmierungseinrichtung. Die Einzelsensoren sind wahlweise mittels Drahtleitung, Koaxialkabel oder Lichtwellenleitungen mit den Signaleingängen der Betriebsstörungserfassungseinrichtung verbunden.The computer communicates via the communication interface native, or the existing data bus in the train with one in the cab existing display and alarm device. The individual sensors are optional by means of wire, coaxial cable or fiber optic cables with the signal inputs of the Malfunction detection device connected.

Das Computerprogramm des Steuer- und Signalbewertungscomputers, welcher Bestandteil der Betriebsstörungserfassungseinrichtung ist, beinhaltet folgende Funktionen:
The computer program of the control and signal evaluation computer, which is part of the malfunction detection device, contains the following functions:

1. Analysis of the sensor data
2. Comparison of the analysis results with specified tolerances
3. Evaluation of the results
4. Coordinating the data transfer with the other malfunction recording facilities
5. Output of the alarm signal

Das Computerprogramm beinhaltet insbesondere Regeln und Algorithmen, welche das physikalische Verhalten des Verkehrssystems Schienenfahrzeug beschreiben. Durch die Anwendung dieser Modelle, kann in Verbindung mit der kombinatorischen Erfassung und Auswertung aller Sensordaten, die Ansprechempfindlichkeit des Sicherheitssystems optimiert werden, wobei gleichzeitig die Fehlalarmierung minimiert wird.The computer program contains in particular rules and algorithms, which the Describe the physical behavior of the rail vehicle traffic system. Through the Application of these models can be combined with combinatorial detection and Evaluation of all sensor data, the responsiveness of the security system can be optimized while minimizing false alarms.

Claims

1.Device for continuously checking the wheel sets of rail vehicles for mechanical defects and defective wheel arches, as well as detection of dangerous driving conditions, using eddy current magnetic field sensors for the detection of cracks and mechanical defects of the wheels, and of radar Doppler sensors for detection of derailment and three-dimensional acceleration sensors for the detection of dangerous driving conditions, the detection by the eddy current magnetic field sensors and radar Doppler sensors and three-dimensional acceleration sensors being carried out continuously while the rail vehicle is traveling and the three sensor types are used in combination, consisting of
Eddy current magnetic field sensors, which are arranged next to each wheel so that they generate a partial magnetic field in or on the respective wheel tire ( 4 ) and / or the tread of the wheel ( 3 ), mechanical defects and cracks in the wheel tire ( 4 ) and / or influence the magnetic flux on the tread of the wheel ( 3 ) and sometimes cause abrupt magnetic field changes during the travel of the rail vehicle, or the rotation of the wheel, which generate electrically evaluable signals in the sensor,
and radar Doppler sensors ( 8 ), which are mounted next to the wheel sets or axles or on the bogies in such a way that the correct wheel alignment is detected by continuously determining the relative position of the wheel to the track,
and three-dimensionally acting acceleration sensors, which are mounted above the wheel sets or bogies on the car body in such a way that the vertical acceleration, the longitudinal acceleration and the lateral acceleration to which the car body is exposed is continuously detected,
and signal evaluation electronics for analysis and evaluation of the sensor signals in the amplitude and / or frequency range.

2. Device according to claim 1, characterized in that during the Check the wheels and / or tires for cracks and damage, by the detection of eddy current defects and / or by the detection of erratic magnetic field changes in the tire, or the tread of the wheel takes place.

3. Device according to claim 1, characterized in that the Derailment detection is carried out by a sensor, which according to the known Radar Doppler method works.

4. The device according to claim 1, characterized in that the Derailment detection through the simultaneous recording, analysis and evaluation of the Longitudinal acceleration, lateral acceleration and the vertical acceleration, which of the Wagon body is exposed.

5. The device according to claim 1, characterized in that in each car Malfunction detection device is present which the sensor signal input circuits and the signal evaluation electronics for signal analysis in the amplitude and / or frequency range for the three-dimensional acceleration sensors and eddy current magnetic field sensors and radar Doppler sensors, as well as a control and signal evaluation computer including communication interface and the signal outputs of all individual sensors installed in the vehicle this malfunction detection device are performed.

6. The device according to claim 1, characterized in that the eddy current magnetic field sensor ( 7 ) consists of a U-shaped iron core, on which there are two separate wire windings, winding A ( 7.1 ) is flowed through by direct current, which generates a magnetic field that acts on the tread of the wheel and winding B ( 7.2 ) represents the sensor winding which detects the magnetic flux changes caused by wheel defects such as cracks and breakouts in the tread.

7. The device according to claim 1, characterized in that the eddy current magnetic field sensor consists of an electromagnet with a U-shaped iron core ( 10.1 ) and a mechanically and magnetically separate sensor winding ( 10.5 ) which is mounted on a second U-shaped iron core ( 10.4 ) , wherein the sensor winding is arranged together with the associated iron core within the legs of the U-shaped electromagnet and the sensor winding including iron core is magnetically shielded from the electromagnet by a shielding cover made of mu-metal ( 10.3 ), and the winding ( 10.2 ) of the electromagnet is flowed through by direct current, which generates a magnetic field which acts on the tread of the wheel, the sensor winding ( 10.5 ) detecting the magnetic flux changes caused by wheel defects, such as cracks and breakouts of the tread.

8. The device according to claim 1, characterized in that the eddy current magnetic field sensor consists of an electromagnet with a U-shaped iron core ( 20.1 ) and a different number of magnetically sensitive semiconductor components, which together with a second U-shaped iron core ( 20.4 ) within the legs of the U-shaped electromagnets are arranged and are magnetically shielded from it by a shielding cover made of mu-metal ( 20.3 ), with the winding ( 20.2 ) of the U-shaped electromagnet being flowed through by direct current, which generates a magnetic field that acts on the tread of the wheel ( 4 ) acts and the magnetically sensitive semiconductor components detect the magnetic flux changes caused by wheel defects, such as cracks and breakouts in the tread.

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the eddy current magnetic field sensors are each equipped with a demagnetizing device, which consists of a switching device which is designed so that an AC voltage source to the excitation windings ( 7.1 ; 10.2 ; 20.2 ) Electromagnet can be switched on.

10. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the eddy current magnetic field sensors are provided with dirt scraper plates ( 10.6 ; 20.6 ) which are arranged such that the deposits which settle on the tread of the wheel are stripped off by the wheel rotation become.

11. The device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the Brackets for the eddy current magnetic field sensors, each with a distance adjustment device are provided, which is designed so that the mechanical distance of the sensor to Tread of the wheel is manually adjustable.

12. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the Brackets for the eddy current magnetic field sensors, each with a distance adjustment device are provided, which is designed so that the mechanical distance of the sensor to Tread of the wheel can be changed by a motor-driven adjustment device, wherein the drive motor is connected to control electronics.

13. The device according to claim 1, characterized in that the radar Doppler sensor ( 8 ) is designed so that it can detect the distance and / or the relative spatial arrangement of the wheel to the rail tread, for which purpose the sensor above the track on the bogie or the axle bracket is arranged in such a way that the tightly concentrated high-frequency radiation from the sensor strikes the rail running surface exactly, the beam tread width corresponding at most to the width of the rail head and the expansion of the concentrated high-frequency radiation such that the sensor radiates past the rail head onto the sleepers or the track fastening screws, if the wheel does not roll correctly on the track or jumps off the track, for which purpose the radar Doppler sensor has a strongly bundling transmitting and receiving antenna, as well as a high-frequency receiving device, for receiving the RF Doppler signals reflected by the rail head or the sleepers.

14. The device according to claim 5, characterized in that in each Car body at least one piece of three-dimensional acceleration sensor is mounted above the bogies or wheels, and the three individual sensors are designed and are arranged that the longitudinal acceleration, lateral acceleration and the Vertical acceleration to which the car body is exposed is detected, the three output signals from the acceleration sensors to the evaluation electronics of the Malfunction detection device are performed.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the three-dimensional acting acceleration sensor installed in the malfunction detection device is.