AT394448B

AT394448B - Vorrichtung zum messen von in eisenbahnschienen oder aehnlichen belasteten balken wirkenden kraeften

Info

Publication number: AT394448B
Application number: AT240486A
Authority: AT
Original assignee: Messerschmitt Boelkow Blohm
Priority date: 1985-10-21
Filing date: 1986-09-08
Publication date: 1992-03-25
Also published as: DE3617085A1; ATA240486A; SE8604429D0; CH679950A5; DE3617085C2; SE8604429L

Description

AT 394 448 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von in Eisenbahnschienen oder ähnlichen belasteten Balken wirkenden Kräften mit einer Hülse aus einem elastisch verformbaren Material, die in eine Ausnehmung in der Schiene einsetzbar ist, und mit mindestens einem in die Hülse eingesetzten Dehnungs-aufhehmer, der die Verformung der Hülse erfaßt, und aus dessen Ausgangssignal eine Auswerteeinheit die in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte berechnet und bei der zur Krafteinleitung von der Schiene auf die Hülse im Bereich der vertikalen neutralen Faser die Hülse unter elastischer Verformung in die Ausnehmung in der Schiene eingesetzt ist, wobei der oder die Dehnungsaufnehmer Dehnungsmeßstreifen sind, die auf einen Steg in der Hülse aufgebracht sind. Die Erfindung bezieht sich auch noch auf eine Vorrichtung zum Messen von in Eisenbahnschienen oder ähnlichen belasteten Balken wirkenden Kräften mit einer Hülse aus einem elastisch verformbaren Material, die in eine Ausnehmung in der Schiene einsetzbar ist, und deren Außenabmessungen kleiner als die Ausnehmung sind, und mit mindestens einem in die Hülse eingesetzten Dehnungsaufnehmer, der die Verformung der Hülse erfaßt, und aus dessen Ausgangssignal eine Auswerteeinheit die in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte berechnet.

Vorrichtungen zum Messen von in Eisenbahnschienen wirkenden Kräften können beispielsweise als Radlastwaagen oder Flachstellenortungsanlagen Verwendung finden und sind beispielsweise aus der DE-OS 33 09 908 oder der EP-OS 0 099 001 bekannt

Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird die Radaufstandskraft über die Dehnungen bestimmt, die von ihr in der Schiene verursacht werden. Hierzu sind gemäß dem Stand der Technik Dehnungsmeßstreifen am Steg der Schiene etwa in Höhe der neutralen Faser befestigt. Zur Eliminierung des Einflusses von Biegungen des Schienenprofils um die Längsachse ist es darüberhinaus bei den bekannten Vorrichtungen die Regel, daß an beiden Seiten des Stegs Dehnungsmeßstreifen befestigt sind. Ferner ist es - wie in der DE-OS 33 09 908 gezeigt worden ist - von Vorteil, innerhalb eines Schwellenfaches zwei Meßstellen jeweils auf beiden Seiten der Schiene vorzusehen. Da jede Meßstelle aus ein bis zwei Dehnungsmeßstreifen besteht, ist bei den bekannten Vorrichtungen eine verhältnismäßig große Zahl von Dehnungsmeßstreifen und damit ein großer Aufwand für die Auswerteelektronik erforderlich. Dies bedeutet, daß nach diesem Stand der Technik zum Aufbau der Meßvorrichtung mindestens vier Dehnungsmeßstreifen (Paare) erforderlich sind, die auf beiden Seiten des Stegs der Eisenbahnschiene anzubringen und so zu einer Meßbrücke zu verschalten sind, daß die durch den "Sinuslauf' des Zuges am Schienenkopf angreifenden Seitenkräfte des Rades eliminiert werden. Diese Dehnungsmeßstreifen werden bislang entweder an der Schiene direkt angeklebt oder auf eine Metall-Trägerplatte aufgebracht, die dann an der Schiene angeschweißt wird. Ferner ist es auch noch bekannt, die Dehnungsmeßstreifen mittels einer Spannvomchtung anzupressen.

Die beiden erstgenannten Befestigungsmethoden haben den Nachteil, daß die Dehnungsmeßstreifen, die in einer genau definierten Lage zur Schiene angebracht werden müssen, nachträglich nicht mehr nachjustiert werden können. Darüberhinaus ist ein Austausch bzw. ein Entfernen der Dehnungsmeßstreifen nicht möglich. Das Anpressen mittels einer Spannvorrichtung erfordert andererseits einen verhältnismäßig großen Aufwand, der insbesondere bei Anlagen mit vielen Meßstellen aus Kostengründen oft nicht möglich ist.

Ferner ist es aus der GB-PS 1 518 359 bekannt, in einer Eisenbahnschiene eine Durchgangsbohrung vorzusehen, in die eine Hülse mit Dehnungsaufnehmer eingesetzt ist. Die Dehnungsaufnehmer messen die Verformung der Hülse, die durch Anlage an der belasteten Schiene entsteht. Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist jedoch, daß die Krafteinleitung auf die Hülse nicht definiert erfolgt, da die Hülse nicht nur im Bereich der neutralen Faser, sondern an willkürlichen Stellen der Durchgangsbohrung mehr oder weniger flächig anliegt. Damit werden mit dieser bekannten Vorrichtung mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit nicht die in der neutralen Faser wirkenden Kräfte gemessen.

Aus der US-PS 3 741 327 ist eine Radlastwaage bekannt, bei welche in einem separierten Schienenstück Sackbohrungen vorgesehen sind. Die Sackbohrungen sind dabei so ausgerichtet, daß sie möglichst nahe an die vertikale neutrale Faser des Schienenstückes heranreichen. Diese Einrichtung bedarf jedoch einer aufwendigen Änderung des Gleisbettes sowie des Einsatzes eines zusätzlichen, separierten Schienenstückes und ist somit nicht oder nur mit erheblichem Aufwand in eine vorhandene Schienenstrecke einbaubar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen zum Messen von in einer Eisenbahnschiene in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte der eingangs genannten Arten anzugeben, die bei einfachem Aufbau eine Montage vor Ort ermöglichen und eine genaue Messung der in der vertikalen neutralen Faser auftretenden Kräfte erlauben.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs an erster Stelle näher definierten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hülse eine Erhöhung aufweist, mit der sie zumindest teilweise linienförmig an der Innenfläche der Ausnehmung im Bereich der vertikalen neutralen Faser der Schiene angepreßt ist. Eine andere Lösungsmöglichkeit ist bei der eingangs an zweiter Stelle näher definierten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Krafteinleitung von der Schiene auf die Hülse mindestens ein verschiebbares prismen-oder keilförmiges Element vorgesehen ist, das eine Anlage im Bereich der senkrechten neutralen Faser zwischen Schiene und Hülse herstellt.

Die Erfindungen basieren auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, eine Vorrichtung zum Messen der in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte in eine Ausnehmung in der Eisenbahnschiene bzw. in dem Balken, die so klein ist, daß sie die Stabilität der Schiene bzw. des Balkens nicht beeinträchtigt, derart einzubringen bzw. zu -2-

AT 394 448 B gestalt»!, daß sie nur die in der neutralen Fas» wirkenden Kräfte mißt. Trotzdem muß die Ausnehmung nur einen Durchmesser von etwa 15 bis 30 mm haben. Beispielsweise erlaubt die Deutsche Bundesbahn Bohrungen in der neutralen Faser von Eisenbahnschienen mit einem Durchmesser von bis zu 33 mm.

Durch die Anpressung einer Erhöhung der Hülse an die Innenfläche der Ausnehmung im Bereich der vertikalen neutralen Fas» der Schiene bzw. des Balkens bei der an »st» Stelle genannten Lösung ist es möglich, Dehnung»! der Schiene bzw. des Balkens beiderlei Vorzeich»is, also auch Dehnungen zu messen, die zu einer "Vergrößerung der Ausnehmung" führen.

Die an zweit» Stelle genannte Lösung gewährleistet in jedem Falle einen sehr einfachen Ein- und Ausbau der Dehnungsaufnehmer. Der mechanische Aufwand für die Hülse ist dabei wesentlich geringer als d» für die bekannten Spannvorrichtungen für außen an der Schiene angebrachte Dehnungsmeßstreifen, da die Hülse in eine Ausnehmung in der Schiene eingesetzt und dort nur "eingespannt" werden muß. Weiterhin sind die Dehnungsaufnehmer durch die Anordnung in einer Hülse, die sich wiederum in einer Ausnehmung befindet, besonders gut gegen mechanische Einflüsse all» Art geschützt Übereinstimmend haben die erfindungsgemäßen Vorrichtungen den Vorteil, daß der oder die Dehnungsaufnehmer direkt die Verformung in der vertikalen neutralen Faser messen; damit kann die Zahl der erforderlichen Dehnungsaufnehmer gegenüber dem Stand der Technik gemäß d» DE-OS 33 09 908 bzw. EP-OS 0 099 001 halbiert werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist, daß eine große Meßgenauigkeit mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen »zielbar ist, da die tatsächlichen im Inneren der Schiene auftretenden Kräfte direkt gemessen werden könn»i und nicht durch eine Substraktion der auf der Innen- und Außenseite der Schiene gemessene Kräfte ermittelt werden müssen.

Gegenüber dem Stand d» Technik gemäß d» GB-PS 1518 359 »gibt sich fern» der Vorteil, daß durch die linienförmige Anlage im Bereich der neutralen Faser bzw. die Anlage zwischen Schiene und Hülse im B»eich der senkrechten neutralen Faser durch ein Prismen- od» Keilelement tatsächlich nur die in der neutralen Faser wirkenden Kräfte erfaßt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dadurch, daß die an zweiter Stelle genannte Lösung auch eine Erhöhung aufweisen kann, mit der sie zumindest teilweise linienförmig an der Innenfläche der Ausnehmung im Bereich der vertikalen neutralen Faser der Schi»ie angepreßt ist, ist es möglich, Dehnungen der Schiene beiderlei Vorzeichens, also auch Dehnungen zu messen, die zu einer "Vergrößerung der Ausnehmung" führen.

Selbstverständlich ist es möglich, die bei beiden Lösungen vorgesehene Hülse beispielsweise in eine als Sackloch ausgebildete Ausnehmung einzusetzen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Ausnehmung in der Schiene eine Durchgangsbohrung ist, da dann die durch die Ausnehmung verursachte "Störung" d» in der Schiene wirkenden Kräfte symmetrisch zur Schienen-Längsachse ist, so daß die Lage der vertikalen neutralen Fas» erhalten bleibt.

Zur Bestimmung der in der Eisenbahnschiene bzw. den belasteten Balken wirkenden Kräfte durch Messung von Verformungen der Schiene können bei beiden Lösungen im Prinzip die bekannten Anordnungen von Dehnungsaufnehmem verwendet w»den, wie sie von außen an der Schiene angebrachten Aufnehmern bekannt sind; beispielsweise ist es möglich, mit einem vertikal angeordneten Aufnehmer zu messen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn zwei Dehnungsaufhehmer vorgesehen sind, deren Achsen einen 90° Winkel zueinander und einen 45° Winkel zur Vertikalrichtung einschließen, da dadurch die durch Biegungen der Schiene verursachten Dehnungen eliminiert werden können.

Als Dehnungsaufnehmer können bei der an zweiter Stelle genannten Lösung die verschiedensten bekannten Aufnehmer zum Einsatz kommen, beispielsweise piezoelektrische Elemente oder Lichtwellenleiter, deren Verformung interferometrisch gemessen wird. Eine besonders kost»igünstige Ausführung »gibt sich, wenn als der oder die Dehnungsaufhehm» Dehnungsmeßstreifen verwendet werden, die auf einen Steg in der Hülse aufgebracht sind. Dies» Steg ist im Bereich der vertikalen neutralen Fas» vorgesehen. Der Steg ist dabei so bemessen, daß er sich durch die Verformung der Hülse ebenfalls nur v»formt ohne dabei zu "knicken". Die Verwendung einer Hülse hat nicht nur den Vorteil, daß die Dehnungsaufnehmer leicht ausgewechselt werden können, sie hat darüberhinaus den Vorteil, daß die Dehnungsaufnehmer leicht justiert werden können.

Die bei beiden Lösungen mögliche Ausgestaltung, daß die Hülse einen Tiefenanschlag auf weist, mit d»n sie an der Außenseite der Schiene anliegt, stellt sicher, daß bei in die Schienen eingesetzter Hülse die Dehnungsaufnehmer in der Ebene der vertikalen neutralen Faser angeordnet sind. Zur Justierung der Dehnungs-aufhehm» in der Ebene der neutralen Faser kann die Hülse eine Markierung aufweisen, die die Orientierung des oder der Dehnungsaufnehm» in der Ebene der vertikalen neutralen Faser angibt. Bevorzugt ist es, wenn die Markierung eine Ausnehmung ist, in die eine Montagelehre für die Hülse einsetzbar ist. Durch eine derartige Montagelehre wird die Justierung der Aufnehm» in d» Ebene d» vertikalen neutralen Faser weit» vereinfacht.

Eine Ausgestaltung der an zweiter Stelle genannten Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse im Bereich d» senkrechten neutralen Fas» der Schiene einen Krafteinleitungsring aufweist, der mit einer eine linienförmige Anlage »gebenden Erhöhung versehen ist, und der von dem keil- bzw. prism»iförmigen Element nach außen druckbar ist Dabei kann das keil- bzw. prismenförmige Element durch Verdrehen eines oder mehrerer Gewindeeingriffe zu spannen und zu lösen sein. Dies ergibt eine einfache Ausgestaltung der Hülse, die -3-

AT 394 448 B sicherstellt, daß die in der Schiene bzw. dem Balken wirkenden Kräfte ohne Verfälschung auf die Dehnungsaufhehmer übertragen werden.

Die bei beiden Lösungen in der Eisenbahnschiene bzw. dem Balken vorgesehene Ausnehmung ist so zu bemessen, daß die Dehnungsaufhehmer in die Ebene der vertikalen neutralen Faser zu liegen kommen. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Ausnehmung symmetrisch zur horizontalen vertikalen Fas»’ angeordnet ist, die Ausnehmung kann auch einen Abstand von dieser haben. Ein derartiger Abstand ist dann entsprechend von der Auswerteeinheit zu berücksichtigen. Ferner ist es natürlich auch möglich, daß innerhalb eines Schwellenfachs in der Schiene zwei Ausnehmungen vorgesehen sind, in die zu einer Meßstelle verschaltete Vorrichtungen eingesetzt sind. Dabei können die Signale der Meßwertaufnehmer in der in der DE-OS 33 09 908 beschriebenen Weise zueinander in bezug gesetzt werden. Bezüglich der hiermit erzielten Vorteile wird auf den Inhalt der DE-OS 33 09 908 verwiesen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näh» beschrieben, in denen zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 bis 4 weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Aufbringung der Vorspannung der Anlagefläche unterscheiden, Fig. 5 eine Montagelehre für den Einbau der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen, und Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Eine nur teilweise dargestellte Schiene (1), in der die in ihr wirkenden Kräfte gemessen w»den sollen, weist eine Ausnehmung (2) auf. Bei d»i dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Ausnehmung (2) eine Durchgangsbohrung mit einer Mittelachse (3). Der Durchmesser der Durchgangsbohrung beträgt etwa 20 mm (die Figur ist in etwa maßstäblich).

In die Ausnehmung (2) ist eine Hülse, die pauschal mit dem Bezugszeichen (4) bezeichnet ist, eingesetzt. Die Hülse (4) weist an ihrem einen Ende einen Tiefenanschlag (5) auf; fern» sind ein Krafteinleitungsring (6) und ein Klemmring (7) vorgesehen. Der Krafteinleitungsring (6) weist eine Erhöhung (6a) auf, während der Klemmring (7) keilförmig ausgebildet ist Die Außenkonturen des Krafteinleitungsrings (6) und des Klemmrings (7) sind so bemessen, daß durch den Eingriff des Klemmrings (7) in den zwischen dem Kraftein-leitungsring (6) und der Hülse (4) vorhandenen Spalt die Erhöhung (6a) des Krafteinleitungsrings (6) so gegen die Schiene (1) gedrückt wird, daß er an der Schiene (1) im Bereich deren neutraler vertikaler Faser (8) angenähert linienhaft anliegt

Ferner weist die Hülse (4) auf ihrem dem Tiefenanschlag (5) gegenüberliegenden Ende ein Außengewinde (10) auf, auf das eine (Spann-) Mutter (11) aufgeschraubt ist Auf dem Klemmring (7) ist ein weiteres Außengewinde (13) vorgesehen, auf das eine (Löse-) Mutter (14) aufgeschraubt ist. In der Hülse (4) befindet sich ein Steg (15) auf dem nur schematisch dargestellte Dehnungsmeßstreifen (16) befestigt sind, die als Dehnungsaufhehmer verwendet werden.

Weiterhin sind in d» Hülse (4) eine Kabelaustrittsöffnung (17) für die Aufnehmeranschlüsse und eine Ausnehmung (18) vorgesehen, in die eine beispielsweise in Fig. 5 dargestellte Montagelehre eingesetzt w»den kann. Eine Abdeckung (19), die auf einen Wulst (20) der Hülse (4) aufgerastet ist, deckt insbesondere die elektrischen Zufuhrleitungen etc. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ab.

Zum Einbau der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird wie folgt vorgegangen: Die Vorrichtung wird zunächst so in die Ausnehmung (2) in der Schiene (1) eingesetzt, daß der Tiefenanschlag (5) an der Flanke der Schiene (1) anliegt. Hierdurch ist gewährleistet, daß sich der Steg (15) bzw. die auf ihm angebrachten Dehnungsmeßstreifen (16) in der Ebene d» vertikalen neutralen Faser (8) der Schiene (1) befinden. Durch Verdrehen der Spann-Mutter (11) wird der Klemmring (7) in Richtung eines Pfeils (9) verschoben, so daß die Erhöhung des Krafteinleitungsrings (6) in Anlage an der Schiene (1) im Bereich d»en neutraler Faser (8) kommt Um Verformungen sowohl mit positiven als auch mit negativen Vorzeichen messen zu können, wird die Spann-Mutter (11) soweit verdreht, daß eine gewisse Vorspannung der Hülse (4) und damit des Stegs (15) erzeugt wird.

Die Dicke des Stegs (15) ist dabei so bemessen, daß der Steg durch die auf ihn wirkenden Kräfte nur in der Ebene der neutralen Faser (8) verformt, jedoch nicht senkrecht zu dies» Ebene, d. h. in Richtung d» Achse (3) geknickt wird.

Durch den Tiefenanschlag (5) ist sichergestellt, daß sich der Steg (15) bzw. die Dehnungsmeßstreifen (16) in der Ebene der vertikalen neutralen Faser (8) befinden. Die Orientierung des oder der Dehnungsmeßstreifen in der Ebene d» neutralen Faser (8) kann beispielsweise dadurch sichergestellt werden, daß beim Einbau die in Fig. 5 gezeigte Montagelehre verwendet wird. Diese Montagelehre weist zwei Führungszapfen (30) auf, die in die Ausnehmungen (18) zweier erfindungsgemäßer Vorrichtung»! eingesetzt werden, die zu ein» Meßstelle gehören. Damit ist sichergestellt, daß die einzelnen Vorrichtung»! nicht "v»dreht" eingebaut w»den können, so daß der oder die Dehnungsaufnehmer genau die gewünschte Orientierung in der Ebene der neutralen Faser (8) haben. Gleichzeitig fixiert die Spannschraube (31) der Montagelehre die Vorrichtung in Richtung ihrer Mittelachse (3), bevor sie durch Spannen der Schraube (11) in der Ausnehmung (2) "festgeklemmt" werden.

Die Dehnungsmeßstreifen (16) können in gleicher Weise auf dem Steg (15) angebracht werden, wie dies -4-

AT 394 448 B von Vorrichtungen bekannt ist, bei denen die Dehnungsmeßstreifen auf der Oberfläche der Schiene aufgebracht werden. Beispielsweise können bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Dehnungsmeßstreifen verwendet werden, deren Achsen einen 90° Winkel zueinander und einen 45° Winkel zur Vertikalrichtung einschließen.

Da die Anordnungen bekannt sind, muß auf die Ausbildung und Anordnung der Dehnungsaufnehmer und insbesondere der Dehnungsmeßstreifen genausowenig wie auf die der nachgeschalteten Auswerteeinheit näher eingegangen werden.

Wenn jeweils zwei erfmdungsgemäße Vorrichtungen, die innerhalb eines Schwellenfaches (Schwellenabstand) angeordnet sind, eine Meßstelle bilden, kann die Abdeckung (19) einstückig für beide Vorrichtung ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich ein besonders wirkungsvoller Schutz für die Kabelführung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur einfach einzubauen, sondern auch einfach wieder zerstörungsfrei auszubauen: Hierzu wird die Spann-Mutter (11) gelöst und die Löse-Mutter (14) verdreht. Durch die Anlage der Löse-Mutter (14) an der Ranke der Schiene (1) wird der Klemmring (7) in Richtung eines Pfeiles (12) zurückgezogen, so daß er außer Eingriff mit dem Krafteinleitungsring (6) kommt. Hierdurch ist die Vorrichtung in der Ausnehmung (2) der Schiene (1) nicht mehr "festgeklemmt", so daß sie ohne weiteres aus der Ausnehmung (2) entnommen werden kann. Die Demontage kann dadurch erleichtert werden, daß beim Einbau der Hülse (4) die Hohlräume mit einem hitzebeständigen Fett ausgefüllt werden.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen Abwandlungen des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels. Dabei sind gleiche Teile mit den selben Bezugszeichen versehen, so daß auf eine erneute Beschreibung verzichtet werden kann.

Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Klemmring mit einem Innengenwinde (21) versehen, das auf das Außengewinde (22) auf Hülse (4) aufschraubbar ist. Um das Spannen und Lösen der Vorrichtung zu vereinfachen, ist das äußerer Ende des Klemmrings (7) als Kronenmutter ausgebildet. Die beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich dadurch, daß bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Schraubeingriff in etwa in der Ebene der neutralen Faser (8) erfolgt, während er bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel außerhalb der Ebene der vertikalen neutralen Faser erfolgt.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Klemmring (7) mit mehreren Schrauben (24), von denen in Fig. 4 nur eine dargestellt ist, gespannt.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem auf Spannelemente etc. verzichtet werden kann. Die Vorrichtung weist wiederum eine Hülse bzw. eine Büchse (4) auf, die in die Durchgangsbohrung (2) der Schiene (1) ersetzbar ist. Die Hülse (4) weist an ihrer Umfangsfläche eine umlaufende Erhöhung (41) auf, mit der sie an der Innenfläche der Durchgangsbohrung (2) anliegt. Im Bereich der umlaufenden Erhöhung (41) ist in der Hülse (4) ein Steg (15) vorgesehen, auf dem nicht dargestellte Dehnungsaufnehmer aufgebracht sind. Ferner ist an der Hülse (4) ein Tiefenanschlag (5) angebracht, mit dem die Hülse (4) an der Schiene (1) anliegt. Der Abstand der Anschlagfläche des Anschlages (5) von der umlaufenden Erhöhung (41) ist so gewählt, daß die umlaufende Erhöhung (41) und damit der Steg (15) in der Ebene der neutralen Faser der Schiene (1) liegen.

Der Durchmesser der Hülse im Bereich der umlaufenden Erhöhung (41) ist geringfügig größer als der Durchmesser der Durchgangsbohrung (2), während der Durchmesser der Hülse (4) geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung (2) ist. Damit wird die Hülse (4) im Bereich der Erhöhung (41) beim Einsetzen in die Schiene (1) elastisch verformt und in der Bohrung (2) festgeklemmt, ln der Schiene (1) in Vertikalrichtung wirkende Kräfte werden somit über die Erhöhung (41) auf den Steg (15) übertragen, auf dem die Dehnungsaufnehmer aufgebracht sind. Da sich der Steg in der neutralen Faser der Schiene (1) befindet, kann die nicht im einzelnen dargestellte Auswerteeinheit aus dem Ausgangssignal der Dehnungsaufnehmer die in Vertikalrichtung in der neutralen Faser der Schiene (1) wirkenden Kräfte berechnen.

Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, eine Hülse bzw. eine Büchse in einer Ausnehmung in der Schiene mittels elastischer Verformung der Hülse festzuklemmen, sind natürlich die verschiedensten Modifikationen möglich:

Beispielsweise kann an Stelle einer Durchgangsbohrung eine andere Ausnehmung, beispielsweise ein Sackloch verwendet werden. Auch ist es möglich, die Erhöhung (41) nicht umlaufend auszuführen, sondern sie so zu gestalten, daß die Hülse (4) nur eine teilweise linienförmige Anlage an der Innenfläche der Ausnehmung (2) hat.

Auch ist es nicht erforderlich, die Dehnungsaufnehmer auf einem Steg in der Hülse vorzusehen. Die Dehnungsaufnehmer können vielmehr auch auf den Boden eines Sacklochs aufgebracht und mittels einer in der Ausnehmung festgeklemmten Hülse sowie eines elastischen verformten Zwischenteils, das beispielsweise aus Gummi od. dgl. besteht, an den Boden des Sacklochs festgeklemmt werden:

Hierzu werden die Dehnungsaufnehmer beispielsweise gemäß Anspruch 15 mit einem elastischen Zwischenstück von der elastisch verformten Büchse festgeklemmt.

Ferner kann an der Hülse eine Markierung angebracht werden, die die Ausrichtung der Dehnungsaufnehmer erlaubt.

Auch können anstelle der bei den Ausführungsbeispielen beschriebenen Dehnungsmeßstreifen andere Dehnungsaufnehmer, beispielsweise piezoelektrische Elemente verwendet werden. -5-

Claims

AT 394 448 B PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zum Messen von in Eisenbahnschienen oder ähnlichen belasteten Balken wirkenden Kräften mit einer Hülse aus einem elastisch verformbaren Material, die in eine Ausnehmung in der Schiene einsetzbar ist, und mit mindestens einem in die Hülse eingesetzten Dehnungsaufnehmer, der die Verformung der Hülse erfaßt, und aus dessen Ausgangssignal eine Auswerteeinheit die in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte berechnet und bei der zur Krafteinleitung von der Schiene auf die Hülse im Bereich der vertikalen neutralen Faser die Hülse unter elastischer Verformung in die Ausnehmung in der Schiene eingesetzt ist, wobei der oder die Dehnungsaufhehmer Dehnungsmeßstreifen sind, die auf einen Steg in der Hülse aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) eine Erhöhung aufweist, mit der sie zumindest teilweise linienförmig an der Innenfläche der Ausnehmung im Bereich der vertikalen neutralen Faser der Schiene (1) angepreßt ist
2. Vorrichtung zum Messen von in Eisenbahnschienen oder ähnlichen belasteten Balken wirkenden Kräften mit einer Hülse aus einem elastisch verformbaren Material, die in eine Ausnehmung in der Schiene einsetzbar ist, und deren Außenabmessungen kleiner als die Ausnehmung sind, und mit mindestens einem in die Hülse eingesetzten Dehnungsaufnehmer, der die Verformung der Hülse erfaßt, und aus dessen Ausgangssignal eine Auswerteeinheit die in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte berechnet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Krafteinleitung von der Schiene (1) auf die Hülse mindestens ein verschiebbares prismen- oder keilförmiges Element (7) vorgesehen ist, das eine Anlage im Bereich der senkrechten neutralen Faser (8) zwischen Schiene und Hülse herstellt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) eine Erhöhung aufweist, mit der sie zumindest teilweise linienförmig an der Innenfläche der Ausnehmung im Bereich der vertikalen neutralen Faser der Schiene (1) angepreßt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung in der Schiene (1) eine Durchgangsbohrung (2) ist
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dehnungsaufnehmer (16) vorgesehen sind, deren Achsen einen 90° Winkel zueinander und einen 45° Winkel zur Vertikalrichtung einschließen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Dehnungsaufiiehmer piezoelektrische Elemente sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Dehnungsaufnehmer Dehnungsmeßstreifen (16) sind, die auf einen Steg in der Hülse aufgebracht sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Dehnungsaufiiehmer Lichtwellenleiter sind, deren Verformung interferometrisch gemessen wird.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) einen Tiefenanschlag (5) aufweist, mit dem sie an der Außenseite der Schiene (1) anliegt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) eine Markierung (18) auf weist, die die Orientierung des oder der Dehnungsaufnehmer (16) in der Ebene der vertikalen neutralen Faser (8) angibt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung eine Ausnehmung (18) ist, in die eine Montagelehre (s. Fig. 5) für die Hülse einsetzbar ist
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) im Bereich der senkrechten neutralen Faser (8) der Schiene (1) einen Krafteinleitungsring (6) aufweist, der mit einer eine linienförmige Anlage ergebenden Erhöhung (6a) versehen ist, und der von dem keil- bzw. prismenförmigen Element (7) nach außen drückbar ist -6- AT 394 448 B
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das keil- bzw. prismenförmige Element (7) durch Verdrehen eines oder mehrerer Gewindeeingriffe (10,11,13,14; 21, 22; 24) zu spannen und zu lösen ist. 5
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (2) in der Schiene (1) nicht symmetrisch zu der horizontalen neutralen Faser vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines 10 Schwellenfachs in der Schiene (1) zwei Ausnehmungen (2) vorgesehen sind, in die zu einer Meßstelle verschaltete Vorrichtung»! eingesetzt sind. 15 Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -7-