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Einrichtung zur Messung des Raddruckes, insbesondere von in Fahrt befindlichen Schienenfahrzeugen
Die Einstellung und Einhaltung bestimmter Rad- bzw. Achsdrücke ist, insbesondere bei Triebfahrzeugen von Eisenbahnen, von erheblicher Bedeutung für deren Leistung und in weiterer Folge für die Betriebssicherheit. Raddruckbestimmungen erfolgen zur Zeit nach herkömmlicher Methode mittels Waagen. Hie- bei kann das Fahrzeug nur in statischem Zustand, also im Stillstand, gewogen werden. Waagen solcher
Konstruktion sind sehr teuer und erfordern die wettersichere Unterbringung in geheizten Räumen auf schweren und teueren Fundamenten. Die Erfahrung hat ferner gezeigt, dass sich im dynamischen Zustand, also bei Bewegung, andere Werte, verursacht durch das Einspielen der Reibungsverhältnisse innerhalb des Fahrzeuges, ergeben.
Gleiches gilt für die Einzelrad- oder Einzelachsverwiegung von andern schienengebundenen oder nicht schienengebundenen Fahrzeugen und selbstfahrenden Maschinen, wie fahrbaren Kranen u. dgl.
Bekannte Konstruktionen beschränken sich darauf, den Raddruck einzeln oder den Achsdruck als Ganzes zu messen. Bei verschiedenen Verfahren werden Druckmesseinrichtungen verwendet, die in der Regel unter der Schiene eingebaut sind und die senkrecht auftretenden Kräfte zu erfassen vermögen. Diese Systeme beruhen darauf, dass als Druckmesseinrichtungen Geräte verwendet werden, bei denen entweder die Feldstärke in einem Magnet, verursacht durch Annäherung von Eisenkernen, verändert, die in Dosen eingeschlossene Luft komprimiert oder entspannt wird oder auf gesonderte, in senkrechter Richtung arbeitende Bügel Messstreifen montiert sind.
Andere Systeme gehen davon aus, dass sie mittels Dehnungsmessstreifen die Formveränderungen einer fest eingespannten Schiene in senkrechter Richtung beim Darüberrollen eines Rades messen und anzeigen. Ebenso ist es bekannt, dass allseitige Formveränderungen infolge einer Belastung mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen festgestellt werden. Neben diesen elektrischen Messmethoden gibt es noch Einrichtungen, die die Durchbiegung der Schiene mit mechanischen Mitteln, z. B. Massstäben u. dgl., messen.
Eine universell verwendbare Wiegeeinrichtung soll unter anderem Messen des Raddruckes während der Bewegung des Fahrzeuges, Bewegung der Fahrzeuge in beiden Fahrtrichtungen, Befahren der Messstelle auch mit höheren Geschwindigkeiten, Registrierung der Messwerte und Bedienung auch durch ungeschultes Personal ermöglichen. Sie soll ferner dauerhaft und störungsfrei sowie witterungsunabhängig, weiters unabhängig von der Konstruktion der Fahrbahn, bei Schienenbahnen unabhängig von der Art des Oberbaues und der Bettung sein. Schliesslich sollen die Herstellungskosten insbesondere durch Verwendung handelsüblicher Geräte möglichst niedrig sein.
Erfindungsgemäss ist eine Einrichtung zur Messung des Raddruckes, insbesondere von in Fahrt befindlichen Schienenfahrzeugen, mit auf zwei Fixpunkten frei aufliegenden Messschienen, auf denen in der Druck- und der Zugzone Dehnungsmessstreifen angeordnet sind, wobei die Länge der Messbalken kleiner als der kleinste Achsstand der zu messenden Fahrzeuge ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschiene in den beiden gegenüberliegenden Fahrschienen um in Gleisrichtung etwa ihre halbe Länge gegeneinander versetzt angeordnet sind und dass im Bereich einer der Messschienen ein durch das diese Schiene be-
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fahrende Rad betätigter Schalter vorgesehen ist, der ein Umschaltrelais steuert, wobei ein Schreib-und
Anzeigegerät nacheinander die auf jede der beiden Messschienen einwirkenden Radlasten registriert.
Die
Messschiene kann insbesondere aus einem gealterten und thermisch entspannten Balkenbestehen. Weiters kann die Lauffläche des Balkens gewölbten Querschnitt aufweisen. Ferner können an der Innenseite der je- der Messschiene gegenüberliegenden Fahrschiene Leitschienen angeordnet werden.
Hiedurch werden folgende erwünschte Vorteile erzielt : Es können die Raddrücke von Fahrzeugen wäh- rend der Bewegung einzeln gemessen und aufgezeichnet werden, wobei die Aufzeichnung der beiden Rad- drücke einer Achse zeitlich und graphisch hintereinander erfolgt. Eine bestimmte Bewegungsrichtung muss dabei nicht eingehalten werden. Bei Verwendung eines gealterten und thermisch entspannten Balkens wird die Messgenauigkeit und die Störungsfreiheit nicht unwesentlich erhöht. Durch die gewölbte Form des Bal- kens wird die exakte Messung der in der Laufkreisebene des Rades lotrecht auf den Balken wirkenden Last ermöglicht. Leitschienen halten das Rad in der hiefür erforderlichen richtigen Lage ; sie nehmen horizon- talwirkendeKräfte auf (Sinuslauf). ohnedie Messung der lotrechten Kräfte zu beeinflussen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt, wie aus einem normalen Schienenstrang 1 ein Stück Schiene herausgeschnitten und an dessen Stelle ein recht- eckiges Profil 3 mit gerundeten Schmalkanten eingesetzt ist, das an den Enden frei auf den Auflagern 2 liegt und nur gegen seitliches Kippen gesichert ist. In diese Messschiene 3 werden-wie Fig. 2 zeigt- vier seitliche Nuten 5 eingefräst, in welche in der Längsrichtung (Fahrtrichtung) je ein Dehnungsmessstrei- fen 4 (4/1,4/2, 4/3,4/4) geklebt ist.
Die Enden dieser Dehnungsmessstreifen führen zu einer Dehnungsmessbrücke (Verstärker) 6. Zur Kom- pensation der Einwirkung von Temperatur und allfälligen Restseitenkräften sind die Dehnungsmessstreifen
4/3 und 4/4 in der Zugfaser sowie 4/1 und 4/2 in der Druckfaser nach der Wheatstone'sehen Brücken- schaltung verdrahtet (Fig. 3). Der Differenzstrom wird auf das Messgerät 6 übertragen.
Damit bei der Messung die störenden Seitenkräfte, verursacht durch den Sinuslauf der Fahrzeuge, abgehalten werden, wird, wie aus Fig. 4 ersichtlich, auf der der Messschiene 3 gegenüberliegenden Seite eine Leitschiene 9'montiert.
Um den Achsdruck zu messen, der sich aus den beiden Raddrücken zusammensetzt, und dabei eine gesonderte Aufschreibung jedes einzelnen Raddruckes zu erhalten, sind die Messschienen 3 und 3'im
Gleis 1 und l'in der Längsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet.
Parallel zur zweiten Messschiene 3'ist eine federnde Kontaktschiene 10 angeordnet, die bei Nieder- drücken durch den Spurkranz des darüberrollenden Rades bewegt wird und auf einen Kontakt 11 einwirkt (Fig. 4 und 5). Rollt nun ein von links kommendes Fahrzeug über die Messstrecke, dann wird zunächst die
Messschiene 3 befahren. Dadurch ändert sich kontinuierlich das Biegemoment, und die von den Streifen 4 abgehenden Ströme erreichen schliesslich ein Maximum, das mit Abfallen des Biegemomentes wieder zurückgeht. Diese Ströme werden über das in Ruhestellung befindliche Relais 12 zur Dehnungsmessbrücke 6 und schliesslich zum Schreibgerät 7 geleitet. Eine Kurve A-B-C (Fig. 6) wird dabei beschrieben.
Befährt das Rad die Kontaktschiene 10, wird der Kontakt 11 geschlossen, und das Relais 12 schaltet die Ströme der Dehnungsmessstreifen 4 ab und jene der Dehnungsmessstreifen 4'an. Die nunmehr von den Dehnungsmessstreifen 4'ausgehenden Ströme bewirken die Aufschreibung der Kurve C-D-E (Fig. 6), bis das Rad die Messstrecke überfahren hat und das Relais 12 infolge Lösens des Kontaktes 10-11 wieder in seine Ruhestellung abfällt. Bei umgekehrter Fahrtrichtung (von rechts nach links) ist der Vorgang der gleiche, nur mit dem Unterschied, dass das Relais 12 zuerst anspricht und die Ströme der Dehnungsmessstreifen 4'zuerst registriert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Messung des Raddruckes, insbesondere von in Fahrt befindlichen Schienenfahrzeugen, mit auf zwei Fixpunkten frei aufliegenden Messschienen, auf denen in der Druck- und der Zugzone Dehnungsmessstreifen angeordnet sind, wobei die Länge der Messbalken kleiner als der kleinste Achsstand der zu messenden Fahrzeuge ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschienen (3, 3') in den beiden gegenüberliegenden Fahrschienen (1, 1') um in Gleisrichtung etwa ihre halbe Länge gegeneinander versetzt angeordnet sind und dass im Bereich einer der Messschiene (3') ein durch das diese Schiene befahrende Rad betätigter Schalter (10, 11) vorgesehen ist, der ein Umschaltrelais (12) steuert,
wobei ein Schreib- oder Anzeigegerät (7) nacheinander die auf jede der beiden Messschienen einwirkenden Radlasten registriert.