AT512424A1

AT512424A1 - Messwagen zur bestimmung der position eines fahrdrahtes

Info

Publication number: AT512424A1
Application number: ATA149/2012A
Authority: AT
Inventors: Gerhard Ing Hofbauer
Original assignee: Alpine En Oesterreich Gmbh
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2013-08-15
Also published as: AT512424B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Messwagen (1) zur Bestimmung der Postion (Ax, Ah) eines Fahrdrahtes (2) für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge in Bezug auf die Gleisachse (4) zwischen den Schienen (3) mit einem Fahrwerk (5) mit zumindest vier Laufrädern (6) und einer Messeinrichtung (7) zur Detektion des Fahrdrahtes ( 2 ) . Zur Schaffung einer einfachen Möglichkeit einer unmittelbaren und exakten Bestimmung der Position (Ax, Ah) des Fahrdrahtes ist vorgesehen, dass die Laufräder (6) des Messwagens (1) mit zylindrischer Lauffläche ausgebildet sind und eine Zentriereinrichtung (8) zur seitlichen Ausrichtung der Laufräder ( 6 ) exakt zur Gleisachse (4) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Messwagen zur Bestimmung der Position eines Fahrdrahtes für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge in Bezug auf die Gleisachse zwischen den Schienen, mit einem Fahrwerk mit zumindest vier Laufrädern und einer Messeinrichtung zur Detektion des Fahrdrahtes. Für die Abnahme neu errichteter oder umgebauter Oberleitungsanlagen ist die Überprüfung der Oberleitungsanlage vorgeschrieben. Zu diesem Zweck wird mit entsprechenden Messwagen, welche entlang der Schienen fahren bzw. gezogen werden, die Höhe und Seitenlage des Fahrdrahtes erfasst und ausgewertet und überprüft, ob die Messwerte innerhalb vorgeschriebener Bereiche liegen.

Beispielsweise beschreibt die EP 1 391 685 Al eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Seitenlage einer Fahrleitung für elektrisch betrieben Schienenfahrzeuge unter Verwendung optischer Sensoren.

Ein Problem bei derartigen Messsystemen besteht darin, dass die Lage des Messwagens in Bezug auf die Schienen nicht konstant ist, da die Laufräder herkömmlicher Schienenfahrzeuge einen kegelstumpfförmigen Querschnitt mit einem innen liegenden Spurkranz aufweisen, welche auf den gewölbten Schienen abrollen. Der Abstand zwischen den Schienen ist größer als der Abstand zwischen den Spurkränzen der Laufräder, wobei das Übermaß je nach Bogenradius der Gleise, der Regelgeschwindigkeit mit der die Bahnstrecke zu befahren ist, den Toleranzgrenzen bei Errichtung und den Toleranzgrenzen während des Betriebes variiert. Um nun die Lage des Fahrdrahtes in Bezug auf die Gleisachse zwischen den Schienen ermitteln zu können, ist die Erfassung der Lage des Messwagens in Bezug auf die Schienen und eine Rückrechnung der Position des Fahrdrahtes in Bezug auf die Gleisachse erforderlich. Eine unmittelbare exakte Messung der Position des Fahrdrahtes ist wegen der Variabilität der Spurweite und der wegen der kegelstumpfförmigen Laufflächen der Laufräder verursachten Schiefstellung des Messwagens nicht möglich. Derzeit verwendete Messsysteme, welche die Lage des Messwagens in Bezug auf die Schienen berücksichtigen, sind mit einem erheblichen Aufwand bei Errichtung und Betrieb verbunden und speziell für Messsysteme, die für die Errichtung von Oberleitungsanlagen verwendet werden,

*2 nicht wirtschaftlich möglich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines oben genannten Messwagens zur Bestimmung der Position eines Fahrdrahtes, durch den die unmittelbare exakte Messung mit möglichst geringem Aufwand möglich ist. Nachteile bekannter Systeme sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch einen oben genannten Messwagen, bei dem die Laufräder mit zylindrischer Lauffläche ausgebildet sind und eine Zentriereinrichtung zur seitlichen Ausrichtung der Laufräder exakt zur Gleisachse vorgesehen ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen kegelstumpfförmigen Laufrädern werden erfindungsgemäß Laufräder mit zylindrischer Lauffläche verwendet und es wird zusätzlich der Messwagen immer exakt in der Mitte der Schienen positioniert. Durch die Laufrä-der mit zylindrischer Lauffläche wird eine Schiefstellung des Messwagens bezogen auf die Gleisachse verhindert. Dadurch entspricht der mit der Messeinrichtung am Messwagen ermittelte Wert der Position des Fahrdrahtes der tatsächlichen Lage in Bezug auf die Gleisachse. Es muss lediglich vor Beginn der Messung eine entsprechende Justierung durchgeführt werden, die jedoch wesentlich einfacher durchzuführen ist als bei bisher verwendeten Systemen. Eine aufwendige Rückrechnung auf die exakte Position des Fahrdrahtes ist nicht erforderlich.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Zentriereinrichtung durch zumindest zwei in definiertem Abstand zueinander angeordnete Zentrierrollen mit in Richtung zur Gleisachse monoton steigendem Durchmesser gebildet, welche Zentrierrollen durch eine Krafteinrichtung von einer Transportstellung, in der die Zentrierrollen von den Schienen abgehoben sind, in eine Arbeits-Stellung, in der die Zentrierrollen mit einer definierten Kraft gegen die Schienen gedrückt werden, überführbar sind. Zum Zweck des Transports des Messwagens werden die Zentrierrollen in eine Transportstellung gebracht, in der die Zentrierrollen von den Schienen abgehoben sind. Während der Messung hingegen werden die Zentrierrollen in einer Arbeitsstellung gegen die Schienen gedrückt, wodurch sich aufgrund des in Richtung zur Gleisachse monoton steigenden Durchmessers der Zentrierrollen eine automatische Ausrichtung des Messwagens in die Mitte der Schienen ergibt. Die auf dem Messwagen befindliche Messeinrichtung detektiert somit unmittelbar und exakt die Position des Fahrdrahtes in Bezug auf die Gleisachse zwischen den Schienen. Eine aufwendige Rückrechnung unter Berücksichtigung der Lage des Messwagens in Bezug auf die Gleisachse ist nicht erforderlich. Die Konstruktion ist relativ einfach und kostengünstig. Wichtig ist, dass der definierte Abstand zwischen den Zentrierrollen in Bezug auf den Schienenabstand so gewählt wird, dass die Zentrierrollen im Bereich des monoton steigenden Durchmessers an der inneren Schienenkante zum Aufliegen kommt.

Um die Überführung der Zentriereinrichtung von der Transportstellung in die Arbeitsstellung zu realisieren, können die Zentrierrollen auf einem verschwenkbar an der Unterseite des Fahrwerks des Messwagens gelagerten Gestell angeordnet sein.

Dies stellte eine einfache und kostengünstige Realisierungsmöglichkeit dar.

Zur Realisierung des monoton steigenden Durchmessers der Zentrierrollen weisen diese gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorzugsweise einen kegelstumpfförmigen Bereich der Mantelfläche auf, wobei sich eine Steigung zur Horizontalen zwischen 60° und 80° als besonders bevorzugt herausgestellt hat.

Vorzugsweise weisen die Zentrierrollen einen in Bezug auf die Gleisachse innen liegenden Spurkranz auf. Dieser Spurkranz dient der Begrenzung der seitlichen Bewegung der miteinander verbundenen Zentrierrollen.

Wenn die Zentrierrollen einen in Bezug auf die Gleisachse außen liegenden Endbereich mit einem konstanten Mindestdurchmesser aufweisen, wird gewährleistet, dass die Zentrierrollen bei Lücken zwischen den Schienen bzw. im Bereich von Weichen nicht unzulässig weit ausgelenkt werden.

Wenn die Zentrierrollen aus Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), gebildet sind, wird eine Abnützung der Schienen durch die Zentrierrollen verhindert.

Die Krafteinrichtung, welche die Zentrierrollen in der Arbeitsstellung gegen die Schienen drückt, kann durch zumindest einen Pneumatikzylinder gebildet sein. Dies stellt eine einfache und kostengünstige Realisierung dar.

Wenn die durch die Krafteinrichtung auf die Zentrierrollen aufgebrachte Kraft einstellbar ist, kann eine Anpassung des Messwagens an die Masse des Messwagens und an Gleisparameter, beispielsweise die Gleisüberhöhung etc., erfolgen. Die Kraft einerseits und der Anstellwinkel für die Zentrierrollen andererseits beeinflussen die maximal mögliche Fahrgeschwindigkeit des Messwagens während der Messung. Üblicherweise liegt diese im Bereich zwischen 5 und 20 km/h.

Um die Zentriereinrichtung in der Transportstellung halten zu können, kann eine entsprechende Sicherungseinrichtung zur Fixierung der Zentriereinrichtung in der Transportstellung vorgesehen sein. Diese Sicherungseinrichtung kann im einfachsten Fall durch einen entsprechenden Bolzen oder Hebel gebildet sein, der die Zentriereinrichtung am Fahrwerk in der Transportstellung, in der die Zentrierrollen von den Schienen abgehoben sind, hält.

Um die Justierung der Messeinrichtung zu erleichtern, ist am Fahrwerk des Messwagens eine die Messeinrichtung aufnehmende Plattform parallel zur Oberfläche der Schienen angeordnet.

Zum Zweck der Justierung ist es weiters von Vorteil, wenn die Plattform in horizontaler Richtung verschiebbar angeordnet ist. Somit kann die Messeinrichtung vorzugsweise sowohl quer als auch in Längsrichtung des zu messenden Fahrdrahtes verschoben werden. Für Transportzwecke kann es weiters von Vorteil sein, dass die Plattform in vertikaler Richtung verschiebbar bzw. veränderbar angeordnet ist. Beispielsweise kann durch ein Einklappen der Plattform der Messwagen für Transportzwecke entsprechend verkleinert werden.

Vorzugsweise ist die Messeinrichtung zur berührungslosen Messung der Position des Fahrdrahtes ausgebildet, beispielsweise mittels Ultraschall durch zumindest einen Ultraschallsender und zumindest einen Ultraschallempfänger. «

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen, welche das Prinzip der Messung der Position eines Fahrdrahtes und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, näher erläutert,

Darin zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Verlauf eines Schienenwegs zur Veranschaulichung der Position des Fahrdrahtes in Bezug auf die Gleisachse zwischen den Schienen;

Fig. 2 eine Seitenansicht auf eine Ausführungsform eines Messwagens;

Fig. 3 den Messwagen gemäß Fig. 2 in einer Transportstellung mit eingeklappter Plattform;

Fig. 4 eine Vorderansicht auf den Messwagen gemäß Fig. 2;

Fig. 5 eine Detailansicht auf die am Messwagen angeordnete Zentrier einrichtung;

Fig. 6 eine seitliche Detailansicht auf den Messwagen im Bereich der Zentriereinrichtung, und

Fig. 7 eine weitere Detailansicht der Zentriereinrichtung des erfindungsgemäßen Messwagens in Draufsicht.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Schienenweges dargestellt. Üblicherweise wird der Fahrdraht 2 über entsprechende Drahtseile, die über entsprechende Masten gehalten werden, über den Schienen 3 in einer bestimmten Höhe Ah angeordnet. Die Höhe Ah des Fahrdrahtes 2 wird in Bezug auf die Normale auf die Verbindung zwischen den Oberkante der Schienen 3 definiert. Als Gleisachse 4 wird der Mittelpunkt zwischen der Verbindung der Oberkanten der Schienen 3 festgelegt. Die seitliche Auslenkung Δχ des Fahrdrahtes 2 wird in Bezug auf die Normale auf diese Gleisachse 4 festgelegt. Um eine gleichmäßige Abnützung des Stromabnehmers eines Schienenfahrzeuges zu gewährleisten, wird der Fahrdraht 2 üblicherweise in Zick-Zack-Linie, bezogen auf die Gleisachse 4, verlegt. Sowohl die seitliche Lage Δχ des Fahrdrahtes 2 als auch die Höhe Ah des Fahrdrahtes 2, bezogen auf die Gleisachse 4 zwischen den Schienen 3, müssen innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Die Einhaltung dieser Toleranzen ist nach der Neuerrichtung oder dem Umbau von Oberleitungsanlagen zwingend vorgeschrieben. Die Erfassung der Position des Fahrdrahtes 2 erfolgt mit Hilfe von Messwagen 1, welche mit entsprechenden Messeinrichtungen 7 zur Detektion des Fahrdrahtes 2 ausgerüstet sind und mit geringer Geschwindigkeit entlang des Schienenweges bewegt werden.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwagens 1 zur Bestimmung der Position Δχ, Ah eines Fahrdrahtes 2 für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge in Bezug auf die Gleisachse 4 zwischen den Schienen 3. Der Messwagen 1 umfasst ein Fahrwerk 5 mit vier Laufrädern 6, welche entlang den Schienen 3 abrollen. Erfindungsgemäß sind die Laufräder 6 mit zylindrischer Lauffläche ausgebildet und es ist eine Zentriereinrichtung 8 vorgesehen, welche die Laufräder 6 exakt zur Gleisachse 4 seitlich ausrichtet. Dadurch wird gewährleistet, dass der Messwagen 1 immer exakt in der Mitte der Schienen 3 und parallel zu den Oberkanten der Schienen 3 angeordnet ist, wodurch keine Rückrechnung der von der Messeinrichtung 7 erfassten Messwerte zur Detektion des Fahrdrahtes 2 vorgenommen werden muss. Die Messeinrichtung 7, welche zur berührungslosen Detektion des Fahrdrahtes 2 beispielsweise mittels Ultraschall oder Licht ausgebildet ist, befindet sich vorzugsweise auf einer Plattform 9, die parallel zur Oberfläche der Schienen 3 ausgerichtet ist. Die Plattform 9 kann zur Justierung der Messeinrichtung 7 in horizontaler Richtung verschiebbar ausgebildet sein (nicht dargestellt). Zum leichteren Transport des Messwagens 1 kann die Plattform 9 auch in vertikaler Richtung verstellbar ausgebildet sein und, wie in Fig. 3 gezeigt, beispielsweise einklappbar ausgebildet sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zentriereinrichtung 8 wird anhand der Fig. 5 bis 7 näher erläutert.

Demgemäß ist die Zentriereinrichtung 8 durch zwei in definiertem

Abstand d zueinander angeordnete Zentrierrollen 10 mit in Richtung zur Gleisachse 4 monoton steigendem Durchmesser D(x) gebildet. Die Zentrierrollen 10 werden durch eine Krafteinrichtung 11 von einer Transportstellung, in der die Zentrierrollen 10 von den Schienen 3 abgehoben sind, in eine Arbeitsstellung, in der die Zentrierrollen 10 mit einer definierten Kraft F gegen die Schienen 3 gedrückt werden, überführbar. Werden nun die Zentrierrollen 10 gegen die Schienen 3 gedrückt, kommen die Zentrierrollen 10 mit den schrägen Laufflächen an der Innenkante der Schienen 3 zu liegen, wodurch sich eine Ausrichtung des Messwagens 1 mittig zwischen den Schienen 3 ergibt. Damit der Messwagen 1 seitlich verschoben werden kann, ist es erforderlich, dass die Laufräder 6 zylindrische Lauffläche aufweisen {s. Fig. 7) . Für das Überführen der Zentriereinrichtung 8 zwischen der Transportstellung und der Arbeitsstellung ist es von Vorteil, wenn die Zentrierrollen 10 auf einem verschwenkbar an der Unterseite des Fahrwerks 5 gelagertem Gestell 12 angeordnet sind, wie in Fig. 6 dargestellt.

Zur Sicherung der Zentriereinrichtung 8 in der Transportstellung, in der die Zentrierrollen 10 von den Schienen 3 abgehoben sind, kann eine entsprechende Sicherungseinrichtung 16 dienen, welche das Gestell 12 in der Transportstellung fixiert.

Der Durchmesser D(x) der Zentrierrollen 10 weist einen in Richtung zur Gleisachse 4 monoton steigenden Durchmesser auf. Dies kann durch einen kegelstumpfförmigen Bereich 13 der Mantelfläche der Zentrierrollen 10 realisiert werden, wobei sich Steigungen α zur Horizontalen zwischen 60° und 80° besonders eignen. An der Innenseite der Zentrierrolle 10 kann ein Spurkranz 14 ausgebildet sein. Der in Bezug auf die Gleisachse außen liegende Endbereich 15 der Zentrierrollen 10 weist vorzugsweise einen konstanten Mindestdurchmesser Drain auf, durch den sichergestellt wird, dass auch bei größeren Lücken an den Schienen 3 bzw. im Bereich von Weichen die Zentrierrollen 10 nicht unzulässig weit nach unten ausgelenkt werden.

Die Zentrierrollen 10 sind vorzugsweise aus Kunststoff, bei- spielsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), gebildet. Es können jedoch auch Metalle verwendet werden, wobei diese weicher als das Material der Schienen 3 ausgebildet sein sollen, um eine Abnützung der Schienen 3 zu vermeiden.

Die Krafteinrichtung 11 zur Überführung der Zentriereinrichtung 8 von einer Transportstellung in die Arbeitsstellung und umgekehrt kann durch zumindest einen Pneumatikzylinder gebildet sein. Durch diesen kann sowohl die Kraft F zum Überführen der Zentriereinrichtung 8 in die Arbeitsstellung als auch eine Kraft zur Zurückbewegung der Zentriereinrichtung 8 in die Transportstellung aufgebracht werden. Für eine Anpassung der Kraft F an die Masse des Messwagens 1 bzw. unterschiedliche Parameter des Gleisverlaufs ist es von Vorteil, wenn die durch die Krafteinrichtung 11 aufgebrachte Kraft F einstellbar ist. Dies ist bei der Realisierung der Krafteinrichtung 11 durch zumindest einen Pneumatikzylinder leicht möglich.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch einfache und kostengünstige Konstruktion aus. Somit ist die unmittelbare exakte Bestimmung der Position Δχ, Ah eines Fahrdrahtes 2 für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge in Bezug auf die Gleisachse 4 zwischen den Schienen 3 rasch und ohne Rechenaufwand möglich.

Claims

Patentansprüche: 1. Messwagen (1) zur Bestimmung der Position (Δχ, Ah) eines Fahrdrahtes (2) für elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge in Bezug auf die Gleisachse (4) zwischen den Schienen (3), mit einem Fahrwerk (5) mit zumindest vier Laufrädern (6) und einer Messeinrichtung (7) zur Detektion des Fahrdrahtes (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Laufräder (6) mit zylindrischer Lauffläche ausgebildet sind und eine Zentriereinrichtung (8) zur seitlichen Ausrichtung der Laufräder (6) exakt zur Gleisachse (4) vorgesehen ist.
2. Messwagen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (8) durch zumindest zwei in definiertem Abstand (d) zueinander angeordnete Zentrierrollen (10) mit in Richtung zur Gleisachse (4) monoton steigendem Durchmesser (D) gebildet ist, welche Zentrierrollen (10) durch eine Krafteinrichtung (11) von einer Transportstellung, in der die Zentrierrollen (10) von den Schienen (3) abgehoben sind, in eine Arbeitsstellung, in der die Zentrierrollen (10) mit einer definierten Kraft (F) gegen die Schienen (3) gedrückt werden, über-führbar sind.
3. Messwagen (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierrollen (10) auf einem verschwenkbar an der Unterseite des Fahrwerks (5) gelagertem Gestell (12) angeordnet sind.
4. Messwagen (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierrollen (10) einen kegelstumpfförmigen Bereich (13) der Mantelfläche aufweisen, vorzugsweise mit einer Steigung (a) zur Horizontalen zwischen 60° und 80°.
5. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierrollen (10) einen in Bezug auf die Gleisachse (4) innen liegenden Spurkranz (14) aufweisen.
6. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierrollen (10) einen in Bezug auf die Gleisachse (4) außen liegenden Endbereich (15) mit einem konstanten Mindestdurchmesser (DroiJ aufweisen. 9« ♦· *· *· • · * · » · · ♦ 9 9 ··· Yo ♦ ··» • · · 9 • ··· 9 • * · • Μ 99 1999
7. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierrollen (10) aus Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), gebildet sind.
8. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinrichtung (11) durch zumindest einen Pneumatikzylinder gebildet ist.
9. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Krafteinrichtung (11) auf die Zentrierrollen (10) aufgebrachte Kraft (F) einstellbar ist.
10. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherungseinrichtung (16) zur Fixierung der Zentriereinrichtung (8) in der TransportStellung vorgesehen ist.
11. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrwerk (5) eine die Messeinrichtung (7) aufnehmende Plattform (9) parallel zur Oberfläche der Schienen (3) angeordnet ist.
12. Messwagen (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (9) in horizontaler Richtung verschiebbar angeordnet ist.
13. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (7} zumindest einen Ultraschallsender und zumindest einen Ultraschallempfänger beinhaltet.