Hegenscheidt MFD Radsatzdiagnosesystem

Radsatz-Diagnosesystem
Zur lnspektion der Radsätze am fahrenden Zug
Hegenscheidt MFD
Radsatz-Diagnosesystem Argus 2
Einsatzbereiche und Anwendungsmöglichkeiten
ARGUS 2 ist der nächste Schritt in der
Entwicklung des ARGUS lnspektions- und
Prüfsystems. Es ermöglicht neben der Rad-
satzdiagnose schienengebundener Voll-
bahn-Fahrzeuge nun erstmals auch die
Diagnose von Straβenbahn-Radsätzen im
Durchfahrbetrieb.
Durch die neue Konzeption kann die An-
lage ohne Fundament installiert werden,
was die lnstallationszeit und Kosten deutlich
reduziert.
Das als Einsatzort vorgesehene Gleis kann
innerhalb eines Tages in das Messgleis um-
gebaut werden, was Passagen innerhalb
kürzester Zeit nach Montagebeginn er-
möglicht.
Bei Einfahrt auf die Messstrecke werden die
Fahrzeugevollautomatisch identifiziert und
vermessen. Alle relevanten Messdaten wer-
den in einer Datenbank archiviert.
Dies ermöglicht dem Betreiber seine Rad-
satzflotte ohne Personalaufwand und Zeit-
verlust kontinuierlich zu überwachen. An-
hand der gesammelten Messwerte kann
eine Verschleiβcharakteristik ermittelt wer-
den, die als Grundlage einer sowohl öko-
nomischen als auch umwelt- und sicher-
heitsbewussten lnstandhaltung dienen soll.
Der modulare Aufbau des
Systems erlaubt die Konfi-
guration entsprechend den
Kundenanforderungen.
In der Basisversion verfügt
das System über die Module
welche sowohl für Straβenbahn- als
auch für Vollbahnradsätze
genutzt werden können. 
Optional kann ein System Riβprüfung
für Vollbahnen durch die 
Module RUNDHEIT und RISS
erweitert werden. Die jewei- 
ligen Module erfassen die
wie folgt aufgelisteten Mess- 
daten mit den angegebenen 
Messunsicherheiten. 
Modul Aufgabe Angezeigtes Ergebnis Messunsicherheit 
BASISEINHEIT Überwachung der Messmodule, Steuerung der Messung, Übertragung der Messdaten іn die Datenbank                                                                            Achsanzahl der Messung insgesamt, Status und Achsanzahl je Modul, Systemstatus, Auβentemperatur, Ablaufprotokoll
IDENTIFIKATION- Fahrzeug-/Zugerkennung ldentität via ID-Tags                              RUNDHEIT Taktile Vermessung der Spurkranzhöhenabweichung, Tiefe der Flachstellen                                                                                                                        Gröβe der Spurkranzhöhenabweichung, Tiefe der Flachstellen
DURCHMESSER Optische Ermittlung des Messkreisdurchmessers, Durchmesserdífferenz rechts/links                                                                                  Ist-Messkreisdurchmesser Ist-Dífferenz der Messkreisdurchmesser
PROFIL Optische Vermessung der Radprofile von Voll- oder Ѕtгаßеnbаhnеn Spurkranzhöhe, Spurkranzdicke, Quermaß, Spurmaß, Räder-Abstandsmaβ 
RISS Ultraschalldetektion von: Querrissen, ϋberwalzten Querrissen, Ausbröckelungen in der Lauffläche und Ríffelbildung. Fehlerklassifizierung bei Querrissen tiefer ca. 5 mm und breiter ca. 10 mm quer zur Laufrichtung oder anderer entsprechender Schädigung.                                                                                                                      Kl. 0: nicht auswertbar                                                                                                    Kl. 1: Schädigung  
Kl. 3: ohne Befund 
Wiedererkennungsrate                                                                                IDENTIFIKATION
Das ldentifikationsmodul dient zur Erkennung und
Zuordnung der verschiedenen Züge bzw. Radsätze.
Die am Zug angebrachte Kennung wird durch das
Modul ausgelesen und an die Datenbank übertragen,
welche die Messergebnisse den jeweiligen Radsätzen
zuordnet. Üblicherweise wird das Transpondersystem
Sofis der Firma Siemens eingesetzt, Anpassungen
an bestehende ldentifikationssysteme des Kunden
sind aber ebenfalls möglich.
RUNDHEIT                                                                                                          Unrundheiten oder Flachstellen eines Eisenbahnrades wirken sich negativ auf die Laufruhe aus. Das Ablaufgeräusch wird lauter und der VerschIeiß an Rad und Schiene nimmt zu. Die Rundheitsabweichung des Rades ist besonders für Hochgeschwindigkeitszüge der entscheidende Parameter für eine notwendige Reprofilierung. Da eine direkte geometrische Vermessung im Durchfahrbetrieb nicht möglich ist, wird eine Sekundärgröβe gemessen, aus der die gewünschten lnformationen eindeutig ableitbar sind. Die ermittelte Messgröβe dieses Moduls ist die Spurkranzhöhenabweichung. Diese Abweichung ist erfahrungsgemäβ ein direktes Maß für die Rundlaufabweichung und die Formabweichung des Laufkreises eines Eisenbahnrades. Das Messprinzip ist mechanisch. Die Höhe des Spurkranzes wird mit Messtastern abgetastet, die pneumatisch während der Überfahrt von unten gegen die Spurkranzkuppe gedrückt werden. Der Hub der Messtaster beim Überrollen eines Rades wird mit Drehgebern kontinuierlich erfasst und in einen PC übertragen. Dort wird der gemessene Hub über mindestens eine vollständige Radabwicklung registriert. Aus diesen Daten kann die Spurkranzhöhenabweichung und damit die Rundlaufabweichung des Rades, sowie Flachstellen, bestimmt werden.
DURCHMESSER
Durch unterschiedliche Belastung
einzelner Räder oder Radsätze nut-
zen sich díese im Betrieb unter-
schiedlich ab. Ungleiche Raddurch-
messer eines Fahrzeuges führen zu
Schlupf eines einzelnen Rades oder
zum einseitigen Anlaufen des Spur-
kranzes an der Schiene. Díe Aus-
wirkungen derartiger Verschleiβ-
zustände reichen von der Beein-
trächtigung des Fahrkomforts bis
hin zu Sicherheitsrisiken. Der Rad-
durchmesser wird über den Kгüm-
mungsradius zweier Bogenseg-
mente im Bereich der Messkreis-
ebene mit Hílfe des Lichtschnittver-
fahrens ermittelt.
Die Durchmesserbestimmung ist aus
mehreren Gründen eine sinnvolle
Maβnahme zur Charakterisierung
des Zustandes der Radsätze:
Prüfung des allgemeinen Ver-
schleiβzustandes eines Radsat-
zes. In Verbindung mit geeigne-
ter Software ist die Prognose der
noch zu erwartenden Laufleis-
tung oder Laufzeit bis zum Errei-
chen der Verschleiβgrenze bere-
chenbar.
Vergleich der Durchmesser von
linkem und rechtem Rad im Rad-
satz als Kriterium zur Reprofilie-
rung des Radsatzes. Stark unter-
schiedliche Raddurchmesser füh-
ren zu unruhigem Lauf und erhöh-
ten Laufgeräuschen. Beі Lokomo-
tiven mit mehreren starr gekup-
pelten angetriebenen Achsen ist
der Durchmesservergleich der
Räderverschiedener Achsen sinn-
voll, wenn nicht notwendig.
Zeitersparnis bei der Radsatz-
bearbeitung. Bei bereits bekann-
ten Radsatzparametern aus der
Radsatzdatenbank können die
Zeiten für die Bearbeitung pro
Radsatz auf der Radsatzdreh-
maschine minimiert werden.
PROFIL
Die Kenntnis über den Verschleiβzustand eines Rad-
profils bildet die essentielle Grundlage zur Gewähr-
leistung einer sicheren und kosteneffizienten War-
tungsstrategie. Zur Vermessung des Profils wird das
Lichtschnittverfahren eingesetzt. Beide Räder eines
Radsatzes werden von unten im Profilquerschnitt op-
tisch vermessen. Im Zuge der Weiterentwicklung wird
jede Radscheibe von zwei aufgeweíteten laserstrah-
1en beleuchtet. Durch den innovativen Einsatz von
zwei Kamerasystemen wird neben der Lauffläche nun
auch der Radrücken bis oberhalb des Laufkreises
erfasst. Diese technische Weiterentwicklung reduziert
zum einen die Messunsicherheiten und ermöglicht es
erstmals auch komplexere Profile, wie Straβenbahn-
profile, vermessen zu können.
Die Abbildungen der Laser auf den Rädern werden
von den Kameras aufgenommen, digitalisiert und im
Rechner gespeichert. Die relevanten Profildaten wer-
den aus den optischen Abbildungen der Kamera-
systeme über eine Kalibrierung bestimmt. Aus diesen
Profildaten werden alle den Verschleiβzustand be-
schreibenden Gröβen präzise hergeleitet.
RISS
Durch die zunehmende Steigerung der Geschwíndígkeit und der Betriebsstunden schienengebundener Fahrzeuge können rissartige Fehler in der Radlauffläche entstehen. Diese senken nicht nur den Fahrkomfort infolge des ungleichmäβigen Abrollens, sondern stellen auch bei wachsender Ausprägung ein Sicherheitsrisiko dar. Das Entstehen dieser rissartigen Fehler sollte mit einer regelmäβigen visuellen Prüfung
der Räder vom Personal überwacht werden. Die visuelle Überwachung wird dann schwierig, wenn ein durch den Fahrbetrieb entstandener Riss an der
Radoberfläche zugewalzt wird. Das Modul RISS objektiviert die Prüfung durch ein automatisiertes, zerstörungsfreies Verfahren. Je zwei Ultraschallprüfköpfe sind in die linke und rechte Schiene integriert. Sobald ein Rad Kontakt mit
dem Prüfkopf hat, sendet dieser einen Ultraschallimpuls in Form einer sogenannten Rayleighsche Oberflächenwelle aus. Dieser umläuft das Rad mehrfach
und erzeugt eine Folge von Umlaufsignalen im Prüfkopf, falls die Lauffläche unbeschädigt ist. Die Prüfung erfasst die Lauffläche bis zu einer Tiefe von ca. 5 mm.
Liegen in diesem Bereich Schädigungen in Form von Rissen und Materialausbröckelungen vor, werden neben den Umlaufsignalen zusätzliche Echos der Fehlstellen sowie eine stärkere Umlaufdämpfung registriert. In der Auswerteinheit wird nach Amplituden- und Signalkriterien eine Schädigungsmeldung
 des geprüften Rades herausgegeben.
BASISEINHEIT                                                                                                                  Die Basiseinheit überwacht die Betriebsbereitschaft deг angeschlossenen Messmodule und steuert den Ablauf der automatischen Messung.                                                        Mit je einer Achszähleinheit am Anfang und am Ende der Messstrecke überwacht sie Richtung, Geschwindigkeit und Anzahl der ein- bzw. ausfahrenden Achsen. Befährt eіn Zug die Messstrecke in der vorgegebenen Messrichtung und Geschwindigkeit, so startet die Basiseinheit die Messung und öffnet über die integrierte SPS die Wetterschutzklappen. Nach Abschluss der Messung werden die Messergebnisse in die Datenbank übertragen und das System versetzt sich wieder in Betriebsbereitsschaft. Darüber hinaus überwacht die Basiseinheit die Funktionalität des Systems. So werden bei Stromausfall die Messmodule über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gespeist und kontrolliert heruntergefahren. Nachdem die Netzspannung für die Anlage wieder ansteht, wird sie selbstständig neu gestartet. Über die vom Betreiber bereitzustellen ISDN-Verbindung kann jeder einzelne Rechner mittels einer Fernsteuerungssoftware gewartet werden.    Diese Einrichtung ermöglicht es dem Personal vor
Ort online Hilfestellung zu geben. Ein Hegenscheidt-
MFD Techniker kann über diese Verbindung den
Zustand der Anlage und die Messergebnisse analy-
sieren und die nötigen Hinweise geben. So können
beispielsweise Softwareupdates ohne Servicebesuch
realisiert werden.
DATENBANKSERVER
In deг Datenbank können neben den Messergebnis-
sen auch Betriebsgrenzmaβe für Radsätze sowie die
Zug- und Fahrzeugkonfiguration zur automatischen
Verschleiβüberwachung hinterlegt werden.
Das ldentifikationsmodul liefert bei der Messung
eine Kennung zur ldentifikation des Fahrzeuges
oder Zuges. Unter Berücksichtigung der aktuellen
Zug- und Fahrzeugkonfiguration ordnet ein auf dem
Datenbankserver installierter Prozess die Messerge-
bnisse den Radsätzen zu. So ist es möglich, den
Zustand eines Radsatzes während seiner gesamten
Lebenszeit unabhängig von seinem Einbauort zu
dokumentieren.
Lichtwellenleiter
ARGUS
Netzwerk- Anpassung
Drucker                                                                                                                      Bedien-PC 
Datenbank Server
Basismodul
ISDN
Durchmesser Profil Riss ldentifikation Rundheit
BEDIEN-PC                                                                                                                        Der Bedien-PC hat die Aufgabe, die in der Datenbank gespeicherten Messdaten verständlich zu visualisieren. In der Argus-Software können Messdaten und Grafiken eingesehen und ϋber den angeschlossenen Drucker ausgedruckt werden.        Darüber hinaus kann sich der Anwender am Bedien-PC über den aktuellen Zustand des Radsatzdiagnosesystems informieren. Weiterhin lassen sich mit Hilfe des Bedien-PCs grundlegende Steuer- und Überwachungsfunktionen durchführen.                                  Die obige Basisfunktionalität ist durch ein umfangreiches Softwarepaket um folgende Funktionen erweiterbar:                                                                                            Anzeige der Radsatzhistorie                                                                Restlaufleistungsprognose für Radsätze                                                                  Erstellung eines Bearbeitungsvorschlages für die Radsätze eines kompletten Zuges    Verwaltung der Zugkonfiguration                                                                                    Eingabe und Pflege von Betriebsgrenzmaβen                                              MESSCONTAINER
Der klimatisierte Messcontainer dient zur Aufnahme von:
Schaltschrank
Messmodulrechnern
Bedieneinheit
Datenbankserver
Arbeitsplatz und Arbeitsmaterialien
Sperrluftanlage
Das System benötigt klimatisierte SperrIuft um die
Messeinrichtung in einem konstanten Temperatur-
bereich zu halten und die Laser- und Kameraoptiken
durch den entstehenden Überdruck vor Verschmut-
zung zu schützen. Ein Kompressor dient zur Pressluft-
versorgung der Tasthebelsensoren und der WetterschutzkIappen.
Der Arbeitsplatz im Messcontainer bietet sich als Auf-
stellort eines Bedien PCs an, da auf diese Weise direkt
vor Ort die Messergebnisse eingesehen werden kön-
nen. Der Container hat genügend Stauraum, um die
benötigten Verbrauchsmaterialien wie Reinigungs-
und Schmierstoffe wettergeschützt zu lagern.
Vernetzungen                                                                                                Kundendatenbank
Drucker                                                                                                                      Bedien-PC
Lichtwellenleiter
Netzwerkanpassung                                                                                              DISPORAUM
LichtwellenIeiter
Externer Bedien-PC
ARGUS 
Drucker Bedien-PC
Datenbank
Server
Basismodul
ISDN
Identifikation Rundheit Durchmesser Profil Riss
Unterflur-Radsatzdrehmaschine
Von einer Hegenscheidt-MFD Radsatzdrehmaschine zum ARGUS-System                    Falls eine CNC-gesteuerte Hegenscheidt-MFD Unterflur-Radsatzdrehmaschine oder Mobiturn zur Reprofilierung der Radsätze verwendet wird, kann diese Radsatzdrehmaschine mit der Datenbank des Diagnosesystems verbunden werden. Dies wird über eine zusätzliche, an der Drehmaschine aufgestellte Bedienstation über das Netzwerk erreicht. Der Dreher kann vorab entscheiden:                                            Welche Radsätze müssen in welcher Reihenfolge bearbeitet werden. Welche Radsätze müssen getauscht werden Reprofilierung unterschreitet Grenzmaß                                Zudem können die Nachvermessungsdaten der Drehmaschine in der ARGUS-Datenbank zur weiteren Verarbeitung gespeichert werden.                                              Vom Hegenscheidt-MFD Netzwerk zur Kundendatenbank
Die zunächst in der lokalen Datenbank gespeicherten
Messdaten können optional auch per Netzwerk
FTP/SFTP an ein Kundensystem zur weiteren Aus-
wertung und Dokumentation übertragen werden.
Vom Kundensystem zur Hegenscheidt-MFD Datenbank
Über Netzwerk kann optional eíne Ankopplung des
ARGUS-Systems an einen übergeordneten Kunden-
rechner vorgenommen werden. Über die Schnittstelle 
werden folgende Daten übermittelt:
Zugzusammenstellung Radsätze
Zugnummer, Fahrzeugnummer,
Radsatznummer, Radsatzbauart, Reihung
aktuelle Laufleistung des Zuges.
Hegenscheidt MFD
Hauptabmessungen und Betriebsdaten
Radrückenabstand Nennmaβ mm
minimaler Achsabstand in Drehgestell mm
maxіmale Achslast kN
Messbereich Messkreisdurchmesser mm
Überfahrgeschwindigkeit max. km/h
Überfahrgeschwindigkeit zur Messung bis km/h
Geschwindigkeitsschwankung bei Messung 
Länge der Anlage ca. mm
Breite aller Module ca. mm
Breite Basiseinheit / Messcontainer ca. mm
Gleis Vor- und Nachlauf gerade je ca. m
Zugeinheiten Radsätze mіn
Zeit zwischen 2 Messungen ca. mіn
Aυsgefϋhrt noch VDE, EN und IEC Vorschriften.
käuferseitige Elektrovoгschriften werden soweit bestätigt berücksichtigt.
Spannungsversorgung 
Gesamtanschluβleistung max. kVA
Netzform TN
Triebstromrückführung kundenseitig
oder nach Kundenanforderung
Hegenscheidt MFD