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Einrichtung zur Ermittlung der Verwindung von Gleisen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung der Verwindung von Gleisen mit Hilfe eines zwei- oder mehrachsigen Fahrzeuges.
EinFahrzeug liegt stets mitmindestens zweiAchsen invierRadaufstandspunkten so auf den Schienen eines
Gleises auf, dass die vier Punkte ein Rechteck bilden, dessen kurze Seiten zur Fahrtrichtung quer verlaufen.
Da eine Ebene durch drei Punkte bestimmt ist, ergibt die Abweichung des vierten Punktes ein Mass für die Verwindung, d. h. für die Neigung der beiden Schienen eines Gleises zueinander. Nur bei einem
Gleis, in dem die beiden Schienenstränge gleich geneigt sind, liegen die vier Radaufstandspunkte in einer
Ebene. In diesem Fall ist die Verwindung gleich Null. Bei dem durch die Radaufstandspunkte der beiden
Messachsen gebildeten Rechteck sind die kurzen Seiten als konstant anzusehen, während die beiden andern
Seiten von Achsabstand abhängen, der je nach Art des Schienenfahrzeuges verschieden gross sein kann.
Je kleiner der Achsabstand, d. h. also die Messbasis, ist, umso mehr örtliche Unebenheiten des Gleises werden erfasst. Je grösser er ist, umso mehr Unebenheiten werden ausgeschaltet. Im allgemeinen verwendet man eine Messbasis von 2 m (Lokomotivachsabstand) und 5i m (Güterwagenachsabstand). Die Verwin- dungsmessung ist somit eine Relativmessung, bei der der Verwindungswinkel der beiden Messachsen gemessen wird. Die Grösse des Winkels der Verwindung ist sowohl vom Gleisfehler als auch vom Achs- abstand beeinflusst.
Ein Gleis wird in der Regel mit mehrachsigen Fahrzeugen befahren. Da sich die Fahrzeuge über vier oder eine grössere gerade Anzahl von Rädern auf der Gleisebene abstützen, sind Gleisfehler, die eine Ver- windung hervorrufen, häufig Ursache von Entgleisungsunfällen.
Es sind bereits Einrichtungen bekannt geworden, mit deren Hilfe man Verwindungen ermitteln kann.
Hiebei sind zweiachsige Fahrzeuge mit mechanischen Mitteln, wie Hebel, Gestänge u. dgl. ausgerüstet, die den Relativwinkel zwischen den beiden Fahrzeugachsen beim Befahren des Gleises ermitteln und einer Anzeige- bzw. Registriereinrichtung zuführen.
Derartige Einrichtungen sind sehr kostspielig und wegen der vielen Lager- und Umlenkstellen störanfällig. Hinzu kommt, dass sie wegen der relativ grossen Masse der Messeinrichtung verhältnismässig träge arbeiten, sodass die Geschwindigkeit des Messfahrzeuges sehr begrenzt ist und Messungen bei der üblichen Zuggeschwindigkeit, also unter den eigentlichen Betriebsbedingungen, damit meist nicht möglich sind.
Weiterhin kann-entsprechend der eingangs gegebenen Definition der Verwindung-der Abstand der beiden Messachsen nicht unberücksichtigt bleiben. Um die Verwindung für die verschiedenen bei Gleisfahrzeugen üblichen Achsabstände zu ermitteln, ist bei den bekannten Einrichtungen für jeden Achsabstand ein gesondertes Messfahrzeug erforderlich, da auf die bekannte mechanische Weise jeweils nur eine Verwindung für einen bestimmten Achsabstand gemessen werden kann.
Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Einrichtungen zu vermeiden und erreicht dies dadurch, dass zur Ermittlung der Auslenkung der Abfederung jedes Fahrzeugrades elektrische Messglieder vorgesehen und diese derart zu einer an sich bekannten elektrischen Messbrücke geschaltet sind, dass die Messglieder der Abfederungen miteinander spurender Räder zweier Achsen in einem Brückenzweig in Reihe und die Messglieder der Abfederung der andern ebenfalls miteinander spurenden Räder derselben beiden Achsen ebenfalls in Reihe im andern elektrisch parallel zum ersteren geschalteten Brückenzweig liegen. Als Messbrücke kann sowohl eine Vollbrücke, als auch eine entsprechend geschaltete Teilbrücke (z. B. Halbbrücke) verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung vermeidet den grossen Aufwand an mechanischen Teilen der bekannten Einrichtungen und deren durch grosse Massen und Reibungen verursachte Nachteile. Da weiterhin keine mechanische Verbindung zwischen den Messgliedern selbst erforderlich ist, ist die Möglichkeit geschaffen, ein und dieselbe Messachse elektrisch mit einer von mehreren weiteren Achsen zu jeweils einer erfindungsgemässen Einrichtung zusammenzuschalten und so mit demselben Fahrzeug gleichzeitig Verwindungen für verschiedene Achsabstände zu ermitteln.
Die Auslenkung der Abfederung kann erfindungsgemäss durch den jeweiligen Abfederungen mechanisch parallel geschaltete Wegmesser erfolgen oder nach einem weiteren Erfindungsgedanken durch Spannungs-
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messer oder Kraftmesser, die an den Abfederungen selbst angebracht sind und die zufolge der Auslenkung auftretenden Spannungsänderungen oder Kräfte in den Abfederungen messen.
Die Auslenkung der Abfederung kann auch mit an sich bekannten induktiven Messgliedern in Trans- formatorschaltung ermittelt werden, wobei zwei gegeneinander geschaltete Primärwicklungen und eine
Sekundärwicklung einen gemeinsamen Magnetkern besitzen, der der Auslenkung entsprechend verstellt wird und damit den Anteil einer der Primärwicklungen an der Induktion in der Sekundärwicklung erhöht und den Anteil der andern Primärwicklung entsprechend vermindert. Durch eine an sich bekannte, der
Messbrückenschaltung analoge elektrische Vergleichsschaltung kann die Verwindung in gleicher Weise festgestellt werden.
In den Zeichnungen sind in schematischer Weise Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. l ein zweiachsiges Gleisfahrzeug mit den Abfederungen der einzelnen Räder mechanisch parallel geschalteten Wegmessern, Fig. 2 eine elektrische Brückenschaltung der Wegmesser gemäss Fig. l und
Fig. 3 eine Ausführungsform mit induktiven Wegmessern in Transformatorschaltung.
Der Wagenkasten 1 stützt sich über Federn 2-5 auf den Rädern 6-9 ab, die auf dem zu untersuchenden
Gleis laufen. Den Federn 2-5 sind elektrische Wegmesser 10-13 parallel geschaltet, so dass sie eventuelle Auslenkungen der Federn messen. Als Wegmesser können alle zu diesem Zweck bekannten elektrischen Vorrichtungen dienen, gleichgültig, ob sie auf ohmscher, induktiver, kapazitiver oder sonstiger Basis beruhen.
Die Wegmesser 10-13 sind gemäss Fig. 2 zu einer Wheatstoneschen Vollbrücke geschaltet, sie können jedoch auch in an sich bekannter Weise zu einer Halbbrücke geschaltet sein.
Befindet sich das Messfahrzeug auf einem mit Verwindung behafteten Gleisstück, so weicht eines der vier Räder von der durch die andern drei Räder gegebenen Ebene ab, was in einer entsprechenden Federauslenkung zum Ausdruck kommt, die über den betreffenden Wegmesser zu einer Verstimmung der Messbrücke führt. Die Verstimmung ist ein Mass für die vorhandene Verwindung. Bewegungen des Wagenkastens, gleichgültig, ob dies lotrechte Schwingungen oder Nickbewegungen um die Quer- oder Längsachse des Fahrzeuges sind, werden automatisch durch die Brückenschaltung kompensiert, da in diesem Fall alle vier Messglieder ansprechen.
Bei lotrechten Schwingungen verändern sich alle vier Messglieder in gleichem Mass und in gleichem Sinne, bei Nickbewegungen um die Querachse werden die Messglieder 10 und 11 im gleichen Mass und in gleichem Sinne und die Messglieder 12 und 13 im selben Mass, jedoch in entgegengesetztem Sinne verändert. Bei Nickbewegungen um die Längsachse erfolgt eine analoge Veränderung der Messglieder und 12 und 11 und 13. In allen Fällen bleibt die Messbrücke abgeglichen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind als Wegmesser Induktivaufnehmer verwendet, die in an sich bekannter Transformatorschaltung wirken. Jeder Wegmesser besteht aus zwei gegeneinander geschalteten Primärwicklungen a und b und einer Sekundärwicklung c. Diesen Wicklungen gemeinsam ist ein Kern d, der bei einer Federauslenkung verschoben wird. Je nach der Verschiebung verändert sich der Anteil der Wicklungen a und b an der Induktion in der Wicklung c, so dass in der Wicklung c eine Induktionsdifferenz auftritt, die der Auslenkung entsplicht.
Die den Abfederungen miteinander spurender Räder zugeordneten Wegmesser 10, 12 bzw. 11, 13 sind wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform in Reihe geschaltet, so dass die Wegmesser in zwei parallelen Zweigen angeordnet sind, u. zw. in elektrisch voneinander ge- trennten Primär- und Sekundärkreisen. Die Speisung der Primärwicklungen erfolgt über dieKlemmen16, 17.
Zufolge der Gegenschaltung der Sekundärwicklungen tritt im Falle einer Verwindung an den Klemmen 18, 19 eine elektrische Spannung auf, die proportional der Verwindung ist.
Bei Verwendung eines Fahrzeuges mit mehreren, entsprechend mit Messgliedern versehenen Achsen in gewünschtem Abstand können die Messglieder jeder der Achsen mit den Messgliedern einer der andern Achsen im Sinne der Erfindung geschaltet werden. Auf diese Weise kann mit ein und demselben Fahrzeug die Verwindung für verschiedene Achsabstände gleichzeitig ermittelt werden.
Die Anwendung von Spannungs- oder Kraftmessern an Stelle der dargestellten Wegmesser erfolgt in analoger Weise.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Ermittlung der Verwindung von Gleisen mit Hilfe eines mehrachsigen Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Auslenkung der Abfederung (2-5) jedes Fahrzeug-
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bzw. 6, 8) derselben beiden Achsen ebenfalls in Reihe im andern, elektrisch parallel zum ersteren geschalteten Brückenzweig liegen.