Eisenbahnrädern bedürfen insbesondere bei ständig steigenden Geschwindigkeiten einer regelmäßigen Überprüfung. Die Eisen- bahnräder unterliegen einem natürlichem Radverschleiß, der sich in unterschiedlichen Formen bemerkbar macht. Eine regel- mäßige manuelle Kontrolle des Verschleißes der Räder ist sehr teuer, aufwendig und unzuverlässig.

In der US 4524932 wird ein Eisenbahnraddetektor beschrieben, der mittels eines Hallsensors ein Signal zur Zählung der über diesen Sensor bewegten Eisenbahnrädern erzeugt.

In der US 4630792 wird eine Anordnung angegeben, die mittels mechanisch arbeitender Schalter eine Zählung von Eisenbahnrä- dern ermöglicht.

Die Detektion von Verschleißerscheinungen an Eisenbahnrädern geht jedoch über das bloße Zählen von Eisenbahnrädern hinaus.

Die Primärerscheinung von natürlichem Radverschleiß ist eine Spurkranzverlängerung. Durch Abnutzung der Lauffläche des Ra- des wird der Spurkranz höher, wodurch erheblicher Schaden, bspw. ein Herausspringen des Wagens aus dem Schienenkörper beim Durchfahren von Weichenanordnungen verursacht werden kann.

Des weiteren kann eine Veränderung der Laufflächen eines Ei- senbahnrades auch zu einer Spurkranzverkürzung oder- schmälerung führen, wodurch der Spurkranz, der das Rad in der Schiene hält, ausbrechen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb eine Anordnung anzugeben, mittels derer eine automatische Kontrolle des Zustandes des Spurkranzes von Eisenbahnrädern ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Anordnung zur Diagnose eine von Eisenbahnrädern mit dem Schie- nenkörper zugeordneten Näherungsmeßvorrichtung dazu vorgesehen ist, ein vom Zustand der Eisenbahnräder abhängiges Signal zu generieren.

Die Näherungsmeßvorrichtung erzeugt ein vom Zustand des Eisen- bahnrades abhängiges elektrisches Signal. Dabei liegt der Er- findung der Gedanke zugrunde, daß ein schadhaftes Rad insbe- sondere an seinem Spurkranz Schäden aufweist. Diese Schäden lassen sich mittels einer erfindungsgemäßen Näherungsmeßvor- richtung detektieren. Wenn die Eisenbahnräder die erfindungs- gemäße Anordnung passieren, wird dabei ein von der Höhe des Spurkranzes abhängiges elektrisches Signal erzeugt. Dieses Signal läßt sich bezüglich des Zustandes der Eisenbahnräder automatisch auswerten. Auch andere Schäden am Spurkranz, wie Ausbrüche, lassen sich mittels der Anordnung detektieren.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Nä- herungsmeßvorrichtung am Schienenkörper befestigt und enthält wenigstens zwei miteinander gekoppelte induktive Näherungssen- soren. Die Näherungssensoren, bestehend aus einer Meßspule und einer Kompensationsspule, bilden vorzugsweise einen induktiven Teiler und sind insbesondere vorzugsweise mit einem abge- schirmen Verbindungskabel verbunden. Die Näherungsmeßvorrich-

tung ist vorzugsweise an eine Verarbeitungseinheit mit einem Mehrkanalmeßverstärker und/oder Signalverarbeitungskomponente gekoppelt. Der Mehrkanalmeßverstärker und die Signalverarbei- tungskomponenten arbeiten vorzugsweise mit einer Trägerfre- quenz in einem Bereich zwischen 1 kHz bis 10 kHz und insbeson- dere vorzugsweise bei 5 kHz.

Die durchfahrenden Eisenbahnräder induzieren in der Meßspule eine Spannung. Die Größe der Amplitude der induzierten Span- nung ist proportional zum Abstand zwischen Spurkranz und Nähe- rungsmeßvorrichtung. Diese Spannung wird der Verarbeitungsein- heit zugeführt, die daraus den exakten Abstand zwischen Nähe- rungsmeßvorrichtung und Spurkranz berechnet.

Dabei ist ein Wert für eine maximale Abweichung des Abstandes zwischen Spurkranz und Näherungsmeßvorrichtung in der Verar- beitungseinheit einstellbar. Bei Überschreiten des Wertes für die maximale Abweichung wird von der Anordnung eine Meldung o- der ein Alarm ausgelöst und eine zentrale Überwachungsstelle informiert.

Die Anordnung mißt die Induktivitätsveränderung der Meßspule in einer unausgeglichenen Brückenschaltung. Der ohmsche Zweig der Brückenschaltung befindet sich dabei in der Verarbeitungs- einheit. Ein in der Verarbeitungseinheit befindlicher Prozes- sor optimiert automatisch den Zustand der Brücke. Dadurch er- gibt sich erfindungsgemäß ein automatisch arbeitendes Diagno- sesystem zur Überprüfung des Spurkranzes von Eisenbahnrädern, welches mit hoher Zuverlässigkeit gegen äußere Einflüsse und hoher Genauigkeit arbeitet.

Zusätzlich zur Erzeugung dieses Signals zur Überwachung des Verschleißes der Spurkränze von Eisenbahnrädern, kann dieses Signal auch zur Zählung der Räder bzw. Achsen benutzt werden.

Die Näherungssensoren sind vorzugsweise im Winkel von 90° zu- einander angeordnet und insbesondere vorzugsweise gegen äußere Magnetfelder abgeschirmt. Ferner sind diese vorzugsweise in E- poxidharz vergossen.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch mit einem Schienennetz mit einer Anordnung zur Diagnose von Zuständen von Eisenbahnrädern mit einer Näherungsmeßvorrichtung gelöst, welche derart am Schienenkörper befestigt ist, ein Signal in Abhängigkeit vom Zustand der Eisenbahnräder zu generieren, wobei insbesondere vorzugsweise die Näherungsmeßvorrichtung wenigstens zwei mit- einander gekoppelte induktive Näherungssensoren aufweist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Ausgangssignale zum nächsten Ankunftsort des Zuges übertragen und können dort entweder durch eine weitere Anordnung zur Di- agnose bestätigt werden oder direkt als Indiz. für die weitere Wartung der Eisenbahnräder des Zuges benutzt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Anordnungen zur Diagnose am Schienkörper derart angeord- net, daß zu einer Achse gehörende Eisenbahnräder jeweils mit Näherungsmeßvorrichtungen überprüft werden, wobei jedoch die Auswertung der induzierten Spannungen in einer gemeinsamen Verarbeitungseinheit vorgenommen wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch ein Verfahren zur Überwachung des Zustandes von Eisenbahnrädern gelöst, bei dem eine Näherungsmeßvorrichtung an einem Schienenkörper be- festigt wird, um in Abhängigkeit vom Zustand der Eisenbahnrä- der ein Signal zu erzeugen. Das Signal wird vorzugsweise von wenigstens zwei miteinander gekoppelten induktiven Näherungs- sensoren erzeugt.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemei- ne Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung der Näherungsmeßvorrichtung zum Schienenkörper, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung, und Fig. 3 eine schematische Darstellung der Ausgangssi gnale.

Fig. 1 zeigt die Näherungsmeßvorrichtung 1, welche derart am Schienenkörper 2 angeordnet ist, ein Signal zu erzeugen, wel- ches den Zustand des Spurkranzes 3 von Eisenbahnrädern angibt.

In Abhängigkeit vom Abstand x zwischen der Näherungsmeßvor- richtung 1 und dem Spurkranz 3 wird in der Näherungsmeßvor- richtung eine Spannung induziert, die zur Verarbeitungseinheit 10 übertragen wird, in der der exakte Abstand x mit einer Ge- nauigkeit von 0,2 mm berechnet wird. Aus diesem Abstand x wird dann die Höhe S des Spurkranzes 3 berechnet. Die Höhe S des Spurkranzes sollte innerhalb des Bereiches von Smin und Smax liegen. Ein Über- bzw. Unterschreiten dieses Wertes kann zu Unfällen beim Betrieb führen. Die Näherungsmeßvorrichtung wird auf einer Grundplatte 4 befestigt. Mittels variabler Unterla- gen 5 wird der Abstand x zwischen Oberkante der Näherungsmeß- vorrichtung und dem Sollmaß des Spurkranzes bei der Montage justiert. Die Oberkante der Näherungsmeßvorrichtung ist paral- lel zur Schienensohle 6 montiert. Der Abstand So zwischen der

Oberkante der Näherungsmeßvorrichtung und der obersten Kante der Schienenkrone beträgt etwa 65-70 mm. Der Abstand So zwi- schen der Oberkante der Näherungsmeßvorrichtung und der obers- ten Kante der Schienenkrone hängt vom Verschleiß der Schiene ab. Mit der Nutzungszeit der Schienen wird der Wert kleiner.

Deshalb muß der Wert regelmäßig kontrolliert und eingestellt werden. Diese Einstellung kann jedoch in gewissen Maßen auch durch eine automatische Kalibrierung in der Verarbeitungsein- heit durch Nachberechnen der Kennlinie der Näherungs- meßvorrichtung vorgenommen werden. Der Abstand d zwischen der Meßachse 7 der Näherungsmeßvorrichtung und der inneren Kante 8 der Schiene 2 beträgt etwa 20-22 mm. Die Näherungsmeßvorrich- tung ist mittels einer Schraubverbindung 9 an der Grundplatte 4 fixiert.

Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung der Anordnung zur Diagnose von Eisenbahnrädern. Dabei enthält die Näherungsmeß- vorrichtung 1 die Meßspule 11 und die Kompensationsspule 12, die in einer induktiven Halbrükkenschaltung miteinander gekop- pelt sind. Die Verarbeitungseinheit 10 enthält einen Zweika- nalmeßverstärker 13, dem die in der Meßspule 11 und der Kom- pensationsspule 12 induzierten Spannungen zugeführt werden.

Der Meßverstärker 13 ist symmetrisch aufgebaut und nimmt die Anpassung der Spulen 11 und 12 zueinander vor. Weiterhin ist mittels des Meßverstärkers 13 die Empfindlichkeit der Meßkanä- le einstellbar. Die Signalverarbeitungskomponenten 14 enthal- ten die entsprechend notwendigen Spannungsversorgungseinheiten 15 und eventuell notwendige Filter 16 zur Entstörung der An- ordnung. Insbesondere ist ein Prozessor 17 enthalten, der die Berechnung des Abstandes x vornimmt. Daraus wird die Höhe S des Spurkranzes und gegebenenfalls andere berechenbare Angaben und eine entsprechende Ausgabe und Protokollierung, gegebenen- falls Speicherung der Ausgangssignale in einer Speichereinheit 18, vorgenommen und eine entsprechende Übertragung an eine

Auswerteeinheit 19 oder Überwachungsstelle gesteuert. Die Aus- gabe oder Protokollierung kann sowohl auf einem Monitor 201 o- der einem Drucker 202 erfolgen.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist insbesondere die Anga- be der Anzahl der detektierten Achsen, die entsprechende Num- mer der mangelhaften Achse und/oder des Rades, die Fahrtrich- tung und die Geschwindigkeit des Zuges feststellbar.

Derartige Anordnungen zur Diagnose werden beispielsweise in Rangierbahnhöfen eingesetzt. Bevor ein Zug in den Rangierbahn- hof einfährt, werden die Räder überprüft. Das Resultat wird bei der Rangierung berücksichtigt und die Waggons mit den man- gelhaften bzw. abgenutzten Rädern werden auf ein Nebengleis gelenkt. Dabei kann die erfindungsgemäße Anordnung auch in Kombination mit anderen Diagnoseeinrichtung benutzt werden, mit denen Formveränderungen am Rad oder Laufflächenschäden de- tektiert werden.

Des weiteren kann eine Abschirmung an den Landesgrenzen erfol- gen. Dabei wird an der Grenze eine entsprechende Messung mit der erfindungsgemäßen Anordnung vorgenommen und die Meßresul- tate bspw. per Modem oder Funk in den Rangierbahnhof übertra- gen, in dem der Zug eintrifft und rangiert wird. Dort können die nicht in dem jeweiligen Land gewarteten Schienenfahrzeuge aus dem Verkehr gezogen werden, sofern problematische Radzu- stände detektiert werden.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Ausgangssignale oder Meßresultate der erfindungsgemäßen Anordnung zur Diagnose von Eisenbahnrädern.

Auf der Abszisse 21 des Diagramms ist die induzierte Spannung dargestellt. Die Spurkranzhöhe S in mm ist auf der Ordinate

dargestellt. Die Spurkranzhöhe S wird mittels der Kennlinie 23 über den entsprechenden Spannungen, die in der Meßspule indu- ziert werden, dargestellt. Dabei ist die Näherungsmeßvorrich- tung derart kalibriert, daß die induzierte Spannung um null Volt schwankt, so daß ein neues Rad P2 eine negative Spannung Un induziert. Mit andauerndem Betrieb steigt der Verschleiß des Spurkranzes und die Höhe S nimmt im Regelfall zu, so daß mit Überschreiten des Nullwertes ein Rad in den Bereich kommt, in dem eine Auswechslung oder Überarbeitung des Rades erfolgen muß. Ein neues Rad weist etwa eine Spurkranzhöhe S von 27mm auf, welche sich im Laufe der Nutzung des Rades vergrößert.

Ein Grenzwert P1 ist hier exemplarisch bei S=38 mm angegeben, bei der in der Meßspule eine positive Spannung U1 induziert wird. Wenn die Anordnung zur Diagnose einen Abstand x und dar- aus eine Spurkranzhöhe S berechnet, die 38 mm oder größer ist, wird eine Meldung oder ein Alarmsignal generiert. Auch ein Spurkranz der auf Grund von Laufflächenveränderungen eine Re- duzierung der Spurkranzhöhe S erfahren hat und unterhalb von Smin liegt, induziert eine Spannung deren Wert eine Meldung o- der einen Alarm nach sich zieht.

Um eine zuverlässige Näherungsmeßvorrichtung zu betreiben ist es notwendig diese zu kalibrieren. Dazu muß die Kennlinie der Näherungsmeßvorrichtung aufgenommen werden. Eine periodische oder gegebenenfalls andauernde Kontrolle/Kalibrierung der Nä- herungsmeßvorrichtung garantiert einen zuverlässigen Betrieb.

Bezugszeichenliste 1 Näherungsmeßvorrichtung 2 Schienenkörper oder Schiene 3 Spurkranz 4 Grundplatte 5 Unterlagen 6 Schienensohle 7 Meßachse 8 Innere Kante der Schiene 9 Schraubverbindung 10 Verarbeitungseinheit 11 Meßspule 12 Kompensationsspule 13 Meßverstärker 14 Signalverarbeitungskomponenten 15 Spannungsversorgung 16 Filter 17 Mikroprozessor 18 Speichereinheit 19 Auswerteeinheit oder Überwachungsstelle 201 Monitor 202 Drucker 21 Abszisse 22 Ordinate 23 Kennlinie S Spurkranzhöhe Smin Minimale Spurkranzhöhe Smax Maximale Spurkranzhöhe x Abstand zwischen Näherungsmeßvorrichtung und Spurkranz d Abstand zwischen Meßachse 7 und innerer Kante 8 der Schiene P2 Spurkranzhöhe neues Rad P1 Spurkranzhöhe abgenutztes Rad