Weichenantriebsanordnung und Verfahren zur Weichendiagnose

Die Erfindung betrifft eine Weichenantriebsanordnung mit we nigstens einem beweglich angeordneten Teil und mit wenigstens einem Schmierstoff, der zur Schmierung des Teils vorgesehen ist .

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Weichendi agnose, in dem ein Verschleißzustand wenigstens einer Wei chenantriebsanordnung ermittelt wird, wobei die Weichenan triebsanordnung wenigstens ein beweglich angeordnetes Teil und wenigstens einen zur Schmierung des Teils vorgesehenen Schmierstoff aufweist.

Weichenantriebsanordnung, auch kurz als Weichenantriebe be zeichnet, sind elektromechanische Anordnungen und dienen zum maschinellen Umstellen einer Weiche im spurgebundenen Ver kehr, beispielsweise einer Eisenbahnweiche. Zusammen mit der Weiche stellt die Weichenantriebsanordnung eine der wichtigs ten Infrastrukturkomponenten im spurgebundenen Verkehr dar.

Um eine hohe Lebensdauer von beispielsweise mehr als 25 Jah ren zu erreichen, muss eine Weichenantriebsanordnung in re gelmäßigen Abständen gewartet werden. Ein Hauptteil der War tung besteht in dem Schmieren und Ölen der mechanisch beweg lich angeordneten Teile, um deren Reibung zu minimieren. Die se Teile können erheblichem mechanischen Verschleiß unterlie gen. Um den Verschleißzustand einer Weichenantriebsanordnung festzustellen, sind regelmäßige Begutachtungen und Sichtprü fungen der Weichenantriebsanordnung durch Wartungspersonal üblich. Diese Überprüfungen stellen einen erheblichen Aufwand mit daraus folgenden hohen Kosten dar.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Weichenantriebsanordnung und ein Verfahren der eingangs ge nannten Art bereitzustellen, mit denen der Wartungsaufwand und die Kosten reduziert werden können. Für die eingangs genannte Weichenantriebsanordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Weichenan triebsanordnung wenigstens eine Sensoreinrichtung aufweist, mittels deren Messwerte ein für eine an dem Teil befindliche Menge an Schmierstoff repräsentativer Kennwert ermittelbar ist .

Ferner wird die Aufgabe für das eingangs genannte Verfahren zur Weichendiagnose dadurch gelöst, dass eine an dem Teil be findliche Menge an Schmierstoff und/oder ein für eine an dem Teil befindliche Menge an Schmierstoff repräsentativer Kenn wert ermittelt wird und mittels der Schmierstoffmenge

und/oder dem Kennwert der Verschleißzustand bestimmt wird.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine ausreichende Be netzung mit Schmierstoff der beweglichen Teile der Weichenan triebsanordnung zu überprüfen. Dadurch muss eine Wartungsmaß nahme nur dann ausgelöst werden, wenn sie auch wirklich not wendig ist. Als Folge können Wartungsintervalle vergrößert oder sogar die periodische Wartung aufgegeben werden. Folg lich lassen sich durch die Erfindung Wartungseinsätze und da mit Wartungskosten reduzieren. Durch die erfindungsgemäße Lö sung ist eine Inspektion der Weichenantriebsanordnung mit dem Zweck, die vorhandene Schmierstoffmenge festzustellen, über flüssig. Ein frühzeitiger Verbrauch von Schmierstoff kann durch die erfindungsgemäße Lösung erkannt werden, eine indi viduelle Wartung anschließend ausgelöst werden und dadurch die Lebensdauer der Weichenantriebsanordnung erhöht werden. Die Gefahr von einem Ausfall der Weichenantriebsanordnung und das Risiko eines ungeplanten Stillstands bzw. Ausfalls der Weichenantriebsanordnung kann so minimiert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausge staltung weiterentwickelt werden, die im Folgenden beschrie ben sind. So kann die Sensoreinrichtung wenigstens einen Schmier stoffsensor umfassen, mittels dessen Messwerten eine Menge an Schmierstoffen an dem Teil oder zumindest an einem Abschnitt des Teils ermittelbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die Schmierstoffmenge an dem beweglichen Teil direkt ermittelt werden kann. Es kann sehr zuverlässig erkannt werden, wenn zu wenig oder gar kein Schmierstoff an dem beweglichen Teil oder zumindest an einem bestimmten Abschnitt davon vorhanden ist. Der Schmierstoffsensor kann beispielsweise in den Schmier stoff eintauchen, um diesen zu erkennen.

Um eine schlechte Qualität des Schmierstoffs zu erkennen, kann die Sensoreinrichtung wenigstens einen Schmier

stoffsensor umfassen, mittels dessen Messwerten eine Zusam mensetzung oder eine Signatur des Schmierstoffs ermittelbar ist. Durch eine starke mechanische Beanspruchung kann der Schmierstoff sich beispielsweise verändern und seine Schmier eigenschaft verlieren. Durch Bestimmung der Zusammensetzung oder Signatur des Schmierstoffs kann dies erkannt und ent sprechende Maßnahmen ausgelöst werden. Die Ermittlung der Zu sammensetzung oder Signatur des Schmierstoffs kann beispiels weise per Spektralanalyse durch den Schmierstoffsensor erfol gen .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Sen soreinrichtung wenigstens einen Schmierstoffsensor umfassen, mittels dessen Messwerte repräsentative Kennwerte für die Schmierstoffe Fett und/oder für Öl ermittelbar sind. Dies hat den Vorteil, dass separate SchmierstoffSensoren für Fett und für Öl eingesetzt werden können. In Weichenantriebsanordnun gen werden üblicherweise bestimmte bewegliche Teile mit Öl als Schmierstoff und andere bewegliche Teile mit Fett als Schmierstoff versehen.

Um die an dem beweglichen Teil vorhandenen Schmierstoffmenge indirekt bestimmen zu können, kann die Sensoreinrichtung we nigstens einen Schmierstoffsensor umfassen, mittels dessen Messwerten eine über die Zeit an das Teil abgegebene Schmier- stoffmenge ermittelbar ist. Aus dem Stand der Technik sind streckenseitige Einrichtungen im Schienenverkehr bekannt, bei denen ein Schmierstoffreservoir zur automatischen Abgabe von Schmierstoff vorgesehen sind. Ein solches Schmierstoffreser voir ist beispielsweise in der EP 2 789 891 A2 beschrieben. Der genannte Schmierstoffsensor kann eine aus einem Schmier stoffreservoir abgegebene Schmierstoffmenge ermitteln und dadurch indirekt auf die auf dem Bauteil vorhandene Schmier stoffmenge schließen. Selbstverständlich ist auch eine Kombi nation mit den übrigen Ausführungsformen der erfindungsgemä ßen Weichenantriebsanordnung möglich.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Weichenan triebsanordnung wenigstens eine Übertragungseinrichtung auf weisen, durch die die Schmierstoffmenge oder die Messwerte an eine externe Zentrale übermittelbar sind. Dies hat den Vor teil, dass eine Vielzahl von Daten von der Weichenantriebsan ordnung übermittelt werden können und zentral ausgewertet bzw. abgelegt werden können. Die Übertragungseinrichtung kann beispielsweise für eine drahtlose Datenkommunikation per W- Lan oder GSM ausgebildet sein oder eine kabelgebundene Kommu nikation nutzen.

Ferner kann das bewegliche Teil ein Zahnrad, eine Kette, eine Kugelumlaufspindel , eine Betätigungsstange bzw. Stellschie ber, eine Überwachungsstange bzw. PrüfSchieber, ein Zungen prüfer und/oder ein Schieber sein. Diese Teile gehören übli cherweise zu den mit Schmierstoff versehenen beweglich ange ordneten Teile einer Weichenantriebsanordnung.

Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine verkehrstechnische Anlage, beispielsweise eine Eisenbahntechnische Anlage, mit einer Vielzahl von Weichen mit Weichenantriebsanordnungen, wobei zumindest einige der Weichenantriebsanordnungen nach einer der zuvor genannten Ausführungsformen ausgebildet sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Anlage kann die Anlage wenigstens eine Zentrale aufweisen, an die die jewei- ligen Schmierstoffmengen oder die Messwerte übermittelt wer den und in der die ermittelten Mengen an Schmierstoff für die jeweiligen Weichenantriebsanordnungen aufgezeichnet werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann prognostiziert werden, wann eine Menge an Schmierstoff und/oder ein Verschleißzustand erreicht wird, der weitere Maßnahmen nötig macht. Die weiteren Maßnahmen können dann beispielsweise der Einsatz von Wartungspersonal sein, das vor Ort den Zustand der Weichenantriebsanordnung überprüft und ggf. neuen Schmierstoff bereitstellt . Die Prog nose eines Zeitpunktes, zu dem dieser Zustand erreicht sein wird, ist besonders vorteilhaft, weil dadurch eine voraus schauende Wartungsplanung möglich ist.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Weichenan triebsanordnung;

Figur 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen eisenbahn technischen Anlage.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispiel haften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Weichenan triebsanordnung 1, die mehrere beweglich angeordnete Teile, ein Gehäuse 2, einen Antriebsmotor 3 und eine Sensoreinrich tung 4 aufweist. Die beweglichen Teile der Weichenantriebsan ordnung 1 sind hier mehrere Zahnräder eines Getriebes 5, eine Kugelumlaufspindel 6, eine Betätigungsstange 7 und eine Über wachungsstange 8. Die Weichenantriebsanordnung 1 ist als Wei chenantrieb zum maschinellen Umstellen einer Eisenbahnweiche ausgebildet. Die Weichenantriebsanordnung 1 weist weiterhin Schmierstoff (nicht dargestellt) auf, der an den beweglich angeordneten Teilen zur Schmierung angeordnet ist. Zur besse ren Darstellung ist die Weichenantriebsanordnung 1 in Figur 1 ohne Gehäusedeckel, im geöffneten Zustand dargestellt. Im Be trieb ist das Gehäuse 2 selbstverständlich geschlossen.

Die Sensoreinrichtung 4 umfasst mehrere SchmierstoffSensoren 9 und eine mit den SchmierstoffSensoren 9 verbundene Auswer te- und Übertragungseinrichtung 10. Die SchmierstoffSensoren 9 sind jeweils einem der beweglichen Teile der Weichenan triebsanordnung 1 zugeordnet und an diesen oder in dessen Be reich angeordnet. Beispielsweise kann ein Schmierstoffsensor 9 an der KugelumlaufSpindel 6 jeweils in der Endlage der Wei chenantriebsanordnung 1 angeordnet sein, weil in diesem Be reich üblicherweise Schmierstoff aufgebracht wird. Ferner kann beispielsweise ein weiterer Schmierstoffsensor 9 so an gebracht sein, dass die Ölung einer Antriebskette (nicht dar gestellt) erfasst wird.

Die SchmierstoffSensoren 9 detektieren den an dem entspre chenden Teil befindlichen Schmierstoff und geben einen dafür repräsentativen Messwert aus. Zusätzlich können ein oder meh rere der SchmierstoffSensoren 9 ausgebildet sein, eine Zusam mensetzung oder eine Signatur des Schmierstoffs zu ermitteln. Dies kann beispielsweise mittels Spektralanalyse des Schmier stoffs geschehen. Die unterschiedlichen SchmierstoffSensoren können sowohl für den Schmierstoff Fett als auch für den Schmierstoff Öl jeweils repräsentative Kennwerte ermitteln.

Je nach Einsatzort innerhalb der Weichenantriebsanordnung 1 kann entweder Fett oder Öl detektiert werden.

Die SchmierstoffSensoren 9 können beispielsweise Lasersenso ren mit Spektralanalyse, Micro-Bio-Sensoren oder Infra rotspektroskopiesensoren (Infrared Spectroscopic Sensors) sein .

Im Betrieb werden die Messwerte der SchmierstoffSensoren 9 an die Auswerte- und Übertragungseinrichtung 10 weitergegeben und ausgewertet. Die Auswerte- und Ubertragungseinrichtung 10 ermittelt, welche Menge an Schmierstoff an dem jeweiligen be weglichen Teil der Weichenantriebsanordnung 1 erfasst wurde. So kann die Auswerte- und Übertragungseinrichtung 10 für je des bewegliche Teil und/oder für die gesamte Weichenan triebsanordnung 1 ermitteln, ob ein Grenzwert für eine aus reichende Schmierstoffmenge eingehalten oder unterschritten ist. Das Ergebnis oder die Ergebnisse werden von der Auswer te- und Übertragungseirichtung 10 an eine Zentrale übermit telt, was im Folgenden noch genauer mit Bezug auf Figur 2 be schrieben ist.

Zur Übertragung der Ergebnisse ist die Auswerte- und Übertra gungseinrichtung 10 beispielsweise für eine drahtlose Daten übermittlung ausgebildet und umfasst beispielsweise ein W- LAN-Modul . Alternativ kann selbstverständlich auch eine ka belgebundene Datenübermittlung oder eine kabellose Übertra gung nach einem anderen Prinzip erfolgen. Durch die Sen soreinrichtung 4 der erfindungsgemäßen Weichenantriebsanord nung 1 wird also ermittelt, ob und in welcher Menge Schmier stoff an wichtigen Punkten der Weichenantriebsanordnung 1 vorhanden ist. Diese wichtigen Punkte sind die zuvor genann ten beweglichen Teile, da diese ohne ausreichend Schmierstoff einem verstärkten Verschleiß ausgesetzt sind. Die Schmier stoffsensoren können dabei geeignete Bereiche oder Teile überwachen .

Wenn ein vorgegebener Grenzwert, der für jedes bewegliche Teil individuell vorgegeben werden kann, unterschritten wird, wird dies von der Auswerte- und Übertragungseinrichtung 10 detektiert und ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben. Das Warnsignal kann ebenso ausgegeben werden, wenn die Zusammen setzung bzw. die Signatur des Schmierstoffs sich in unzuläs siger Weise verändert hat. Aus den ermittelten Schmierstoff mengen an den beweglichen Teilen und deren Verlauf über die Zeit kann von der Auswerte- und Übertragungseinrichtung 10 ein Zeitpunkt prognostiziert werden, an dem der Grenzwert er reicht bzw. unterschritten sein wird. Für den ermittelten Zeitpunkt kann dadurch bereits im Vorfeld eine Wartung für die entsprechende Antriebsanordnung 1 eingeplant werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Wei chenantriebsanordnung 1 auch ein hier nicht dargestelltes Schmierstoffreservoir aufweisen, von dem neuer Schmierstoff an die beweglichen Teile ausgegeben werden kann. Ein solches Schmierstoffreservoir ist beispielsweise aus der

EP 2 789 891 A2 bekannt. Alternativ kann bei Unterschreiten des oben genannten Grenzwertes für eine ausreichende Schmier stoffmenge auch eine Aktivierung einer Schmierstoffpumpe er folgen, die eine vorbestimmte Menge an neuem Schmierstoff aus dem Schmierstoffreservoir bereitstellt . Am Schmierstoffreser voir kann ein weiterer Schmierstoffsensor angeordnet sein, der die Abgabe des Schmierstoffreservoir überwacht. Der Sen sor kann eine über die Zeit abgegebene Schmierstoffmenge er mitteln und dadurch die Schmierstoffmenge an den Teilen indi rekt ermitteln.

Figur 2 zeigt schematisch ein Teil einer erfindungsgemäßen eisenbahntechnischen Anlage 11, die ein Schienennetz mit ei ner Vielzahl von Weichen 12 und Weichenantriebsanordnungen 1 umfasst. Weiterhin umfasst die eisenbahntechnische Anlage 11 eine Zentrale 13, an die die erfindungsgemäßen Weichenan triebsanordnungen 1 den jeweils ermittelten Schmierstoffzu- stand, die ermittelten Schmierstoffmengen oder auch die Mess werte der SchmierstoffSensoren übermitteln. Wenn nur die Messwerte der SchmierstoffSensoren an die Zentrale 13 über mittelt werden, können die jeweiligen Mengen an Schmierstoff auch in der Zentrale 13 ermittelt werden. Die Messwerte kön nen auch in eine Cloud übermittelt werden, aus der die Zent rale 13 dies abruft. Anschließend kann in der Zentrale 13 beispielsweise in eine Karte der eisenbahntechnischen Anlage 11 eine Visualisierung der Schmierstoffmengen für die jewei ligen Weichenantriebsanordnungen 1 dargestellt werden.

Dadurch wird dem Bediener eine übersichtliche Darstellung der ermittelten Schmierstoffmengen geboten, mit der Wartungsein sätze einfach geplant werden können. Zusätzlich können in die Karte 14 auch die prognostizierten Zeitpunkte eingetragen werden, zu denen voraussichtlich eine kritische Schmierstoff menge bei den jeweiligen Weichenantriebsanordnungen 1 unter schritten wird. Dadurch lassen sich Wartungseinsätze besser planen bzw. es können Wartungspläne automatisch erstellt wer den .

Weiterhin können die ermittelten Schmierstoffmengen oder der ermittelte Schmierstoffvorrat auch in ein bestehendes Monito- ring System integriert werden, in dem beispielsweise weitere Diagnosedaten der Weichenantriebsanordnungen 1 dargestellt und verarbeitet sind.