AT512424B1 - Messwagen zur bestimmung der position eines fahrdrahtes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Messwagen (1) zur Bestimmung der Position (Δx, Δh) 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 (Δx, Δh) 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

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Messwagen zur Bestimmung der Position eines Fahrdrahtesfür elektrisch betriebene Schienenfahrzeuge in Bezug auf die Gleisachse zwischen den Schie¬nen, mit einem Fahrwerk mit zumindest vier Laufrädern und einer Messeinrichtung zur Detekti¬on des Fahrdrahtes.

[0002] Für die Abnahme neu errichteter oder umgebauter Oberleitungsanlagen ist die Überprü¬fung der Oberleitungsanlage vorgeschrieben. Zu diesem Zweck wird mit entsprechendenMesswagen, welche entlang der Schienen fahren bzw. gezogen werden, die Höhe und Seiten¬lage des Fahrdrahtes erfasst und ausgewertet und überprüft, ob die Messwerte innerhalb vor¬geschriebener Bereiche liegen.

[0003] Die DE 198 01 311 A1 beschreibt ein Schienenfahrzeug zur Überprüfung und Wartungvon Eisenbahnfahrwegen, mit dem die Position des Fahrdrahtes ermittelt werden kann. Dabeierfolgt die exakte Positionsbestimmung des Fahrdrahtes über die Bestimmung der Gleisgeo¬metrie und entsprechende Rückrechnung in einer Datenverarbeitungseinheit.

[0004] Beispielsweise beschreibt die EP 1 391 685 A1 eine Messeinrichtung zur Bestimmungder Seitenlage einer Fahrleitung für elektrisch betrieben Schienenfahrzeuge unter Verwendungoptischer Sensoren.

[0005] Ein Problem bei derartigen Messsystemen besteht darin, dass die Lage des Messwa¬gens in Bezug auf die Schienen nicht konstant ist, da die Laufräder herkömmlicher Schienen¬fahrzeuge einen kegelstumpfförmigen Querschnitt mit einem innen liegenden Spurkranz auf¬weisen, welche auf den gewölbten Schienen abrollen. Der Abstand zwischen den Schienen istgrößer als der Abstand zwischen den Spurkränzen der Laufräder, wobei das Übermaß je nachBogenradius der Gleise, der Regelgeschwindigkeit mit der die Bahnstrecke zu befahren ist, denToleranzgrenzen bei Errichtung und den Toleranzgrenzen während des Betriebes variiert. Umnun die Lage des Fahrdrahtes in Bezug auf die Gleisachse zwischen den Schienen ermitteln zukönnen, ist die Erfassung der Lage des Messwagens in Bezug auf die Schienen und eine Rück¬rechnung der Position des Fahrdrahtes in Bezug auf die Gleisachse erforderlich. Eine unmittel¬bare exakte Messung der Position des Fahrdrahtes ist wegen der Variabilität der Spurweite undder wegen der kegelstumpfförmigen Laufflächen der Laufräder verursachten Schiefstellung desMesswagens nicht möglich. Derzeit verwendete Messsysteme, welche die Lage des Messwa¬gens in Bezug auf die Schienen berücksichtigen, sind mit einem erheblichen Aufwand bei Er¬richtung und Betrieb verbunden und speziell für Messsysteme, die für die Errichtung von Ober¬leitungsanlagen verwendet werden, nicht wirtschaftlich möglich.

[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines oben genanntenMesswagens zur Bestimmung der Position eines Fahrdrahtes, durch den die unmittelbare exak¬te Messung mit möglichst geringem Aufwand möglich ist. Nachteile bekannter Systeme sollenvermieden oder zumindest reduziert werden.

[0007] Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch einen oben genannten Messwagen,bei dem die Laufräder mit zylindrischer Lauffläche ausgebildet sind und eine Zentriereinrichtungzur seitlichen Ausrichtung der Laufräder exakt zur Gleisachse vorgesehen ist. Im Gegensatz zuherkömmlichen kegelstumpfförmigen Laufrädern werden erfindungsgemäß Laufräder mit zylind¬rischer Lauffläche verwendet und es wird zusätzlich der Messwagen immer exakt in der Mitteder Schienen positioniert. Durch die Laufräder mit zylindrischer Lauffläche wird eine Schiefstel¬lung des Messwagens bezogen auf die Gleisachse verhindert. Dadurch entspricht der mit derMesseinrichtung am Messwagen ermittelte Wert der Position des Fahrdrahtes der tatsächlichenLage in Bezug auf die Gleisachse. Es muss lediglich vor Beginn der Messung eine entspre¬chende Justierung durchgeführt werden, die jedoch wesentlich einfacher durchzuführen ist alsbei bisher verwendeten Systemen. Eine aufwendige Rückrechnung auf die exakte Position desFahrdrahtes ist nicht erforderlich.

[0008] Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Zentriereinrichtung durch zumindest zwei indefiniertem Abstand zueinander angeordnete Zentrierrollen mit in Richtung zur Gleisachsemonoton steigendem Durchmesser gebildet, welche Zentrierrollen durch eine Krafteinrichtungvon einer Transportstellung, in der die Zentrierrollen von den Schienen abgehoben sind, in eineArbeitsstellung, in der die Zentrierrollen mit einer definierten Kraft gegen die Schienen gedrücktwerden, überführbar sind. Zum Zweck des Transports des Messwagens werden die Zentrierrol¬len in eine Transportstellung gebracht, in der die Zentrierrollen von den Schienen abgehobensind. Während der Messung hingegen werden die Zentrierrollen in einer Arbeitsstellung gegendie Schienen gedrückt, wodurch sich aufgrund des in Richtung zur Gleisachse monoton stei¬genden Durchmessers der Zentrierrollen eine automatische Ausrichtung des Messwagens indie Mitte der Schienen ergibt. Die auf dem Messwagen befindliche Messeinrichtung detektiertsomit unmittelbar und exakt die Position des Fahrdrahtes in Bezug auf die Gleisachse zwischenden Schienen. Eine aufwendige Rückrechnung unter Berücksichtigung der Lage des Messwa¬gens in Bezug auf die Gleisachse ist nicht erforderlich. Die Konstruktion ist relativ einfach undkostengünstig. Wichtig ist, dass der definierte Abstand zwischen den Zentrierrollen in Bezug aufden Schienenabstand so gewählt wird, dass die Zentrierrollen im Bereich des monoton steigen¬den Durchmessers an der inneren Schienenkante zum Aufliegen kommt.

[0009] Um die Überführung der Zentriereinrichtung von der Transportstellung in die Arbeitsstel¬lung zu realisieren, können die Zentrierrollen auf einem verschwenkbar an der Unterseite desFahrwerks des Messwagens gelagerten Gestell angeordnet sein. Dies stellte eine einfache undkostengünstige Realisierungsmöglichkeit dar.

[0010] Zur Realisierung des monoton steigenden Durchmessers der Zentrierrollen weisen diesegemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorzugsweise einen kegelstumpfförmigen Be¬reich der Mantelfläche auf, wobei sich eine Steigung zur Horizontalen zwischen 60° und 80° alsbesonders bevorzugt herausgestellt hat.

[0011] Vorzugsweise weisen die Zentrierrollen einen in Bezug auf die Gleisachse innen liegen¬den Spurkranz auf. Dieser Spurkranz dient der Begrenzung der seitlichen Bewegung der mitei¬nander verbundenen Zentrierrollen.

[0012] Wenn die Zentrierrollen einen in Bezug auf die Gleisachse außen liegenden Endbereichmit einem konstanten Mindestdurchmesser aufweisen, wird gewährleistet, dass die Zentrierrol¬len bei Lücken zwischen den Schienen bzw. im Bereich von Weichen nicht unzulässig weitausgelenkt werden.

[0013] Wenn die Zentrierrollen aus Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE),gebildet sind, wird eine Abnützung der Schienen durch die Zentrierrollen verhindert.

[0014] Die Krafteinrichtung, welche die Zentrierrollen in der Arbeitsstellung gegen die Schienendrückt, kann durch zumindest einen Pneumatikzylinder gebildet sein. Dies stellt eine einfacheund kostengünstige Realisierung dar.

[0015] Wenn die durch die Krafteinrichtung auf die Zentrierrollen aufgebrachte Kraft einstellbarist, kann eine Anpassung des Messwagens an die Masse des Messwagens und an Gleispara¬meter, beispielsweise die Gleisüberhöhung etc., erfolgen. Die Kraft einerseits und der Anstell¬winkel für die Zentrierrollen andererseits beeinflussen die maximal mögliche Fahrgeschwindig¬keit des Messwagens während der Messung. Üblicherweise liegt diese im Bereich zwischen 5und 20 km/h.

[0016] Um die Zentriereinrichtung in der Transportstellung halten zu können, kann eine ent¬sprechende Sicherungseinrichtung zur Fixierung der Zentriereinrichtung in der Transportstel¬lung vorgesehen sein. Diese Sicherungseinrichtung kann im einfachsten Fall durch einen ent¬sprechenden Bolzen oder Hebel gebildet sein, der die Zentriereinrichtung am Fahrwerk in derTransportstellung, in der die Zentrierrollen von den Schienen abgehoben sind, hält.

[0017] Um die Justierung der Messeinrichtung zu erleichtern, ist am Fahrwerk des Messwagenseine die Messeinrichtung aufnehmende Plattform parallel zur Oberfläche der Schienen ange¬ordnet.

[0018] Zum Zweck der Justierung ist es weiters von Vorteil, wenn die Plattform in horizontalerRichtung verschiebbar angeordnet ist. Somit kann die Messeinrichtung vorzugsweise sowohlquer als auch in Längsrichtung des zu messenden Fahrdrahtes verschoben werden. Für Trans¬portzwecke kann es weiters von Vorteil sein, dass die Plattform in vertikaler Richtung ver¬schiebbar bzw. veränderbar angeordnet ist. Beispielsweise kann durch ein Einklappen derPlattform der Messwagen für Transportzwecke entsprechend verkleinert werden.

[0019] Vorzugsweise ist die Messeinrichtung zur berührungslosen Messung der Position desFahrdrahtes ausgebildet, beispielsweise mittels Ultraschall durch zumindest einen Ultraschall¬sender und zumindest einen Ultraschallempfänger.

[0020] Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen, welche das Prin¬zip der Messung der Position eines Fahrdrahtes und ein Ausführungsbeispiel der Erfindungzeigen, näher erläutert.

[0021] Darin zeigen [0022] Fig. 1 einen Querschnitt durch den Verlauf eines Schienenwegs zur Veranschauli¬ chung der Position des Fahrdrahtes in Bezug auf die Gleisachse zwischenden Schienen; [0023] Fig. 2 eine Seitenansicht auf eine Ausführungsform eines Messwagens; [0024] Fig. 3 den Messwagen gemäß Fig. 2 in einer Transportstellung mit eingeklappter

Plattform; [0025] Fig. 4 eine Vorderansicht auf den Messwagen gemäß Fig. 2; [0026] Fig. 5 eine Detailansicht auf die am Messwagen angeordnete Zentriereinrichtung; [0027] Fig. 6 eine seitliche Detailansicht auf den Messwagen im Bereich der Zentriereinrich¬ tung, und [0028] Fig. 7 eine weitere Detailansicht der Zentriereinrichtung des erfindungsgemäßen

Messwagens in Draufsicht.

[0029] In Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Schienenweges dargestellt. Üblicherweise wird derFahrdraht 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 2wird in Bezug auf die Normale auf die Verbindung zwischen den Oberkante der Schienen 3definiert. Als Gleisachse 4 wird der Mittelpunkt zwischen der Verbindung der Oberkanten derSchienen 3 festgelegt. Die seitliche Auslenkung Ax des Fahrdrahtes 2 wird in Bezug auf dieNormale auf diese Gleisachse 4 festgelegt. Um eine gleichmäßige Abnützung des Stromab¬nehmers eines Schienenfahrzeuges zu gewährleisten, wird der Fahrdraht 2 üblicherweise inZick-Zack-Linie, bezogen auf die Gleisachse 4, verlegt. Sowohl die seitliche Lage Ax des Fahr¬drahtes 2 als auch die Höhe Ah des Fahrdrahtes 2, bezogen auf die Gleisachse 4 zwischen denSchienen 3, müssen innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Die Einhaltung dieser Toleranzen istnach der Neuerrichtung oder dem Umbau von Oberleitungsanlagen zwingend vorgeschrieben.Die Erfassung der Position des Fahrdrahtes 2 erfolgt mit Hilfe von Messwagen 1, welche mitentsprechenden Messeinrichtungen 7 zur Detektion des Fahrdrahtes 2 ausgerüstet sind und mitgeringer Geschwindigkeit entlang des Schienenweges bewegt werden.

[0030] Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messwagens 1zur Bestimmung der Position Ax, Ah eines Fahrdrahtes 2 für elektrisch betriebene Schienen¬fahrzeuge in Bezug auf die Gleisachse 4 zwischen den Schienen 3. Der Messwagen 1 umfasstein Fahrwerk 5 mit vier Laufrädern 6, welche entlang den Schienen 3 abrollen. Erfindungsge¬mäß sind die Laufräder 6 mit zylindrischer Lauffläche ausgebildet und es ist eine Zentrierein¬richtung 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 3und parallel zu den Oberkanten der Schienen 3 angeordnet ist, wodurch keine Rückrechnungder von der Messeinrichtung 7 erfassten Messwerte zur Detektion des Fahrdrahtes 2 vorge¬ nommen werden muss. Die Messeinrichtung 7, welche zur berührungslosen Detektion desFahrdrahtes 2 beispielsweise mittels Ultraschall oder Licht ausgebildet ist, befindet sich vor¬zugsweise auf einer Plattform 9, die parallel zur Oberfläche der Schienen 3 ausgerichtet ist. DiePlattform 9 kann zur Justierung der Messeinrichtung 7 in horizontaler Richtung verschiebbarausgebildet sein (nicht dargestellt). Zum leichteren Transport des Messwagens 1 kann diePlattform 9 auch in vertikaler Richtung verstellbar ausgebildet sein und, wie in Fig. 3 gezeigt,beispielsweise einklappbar ausgebildet sein.

[0031] Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zentriereinrichtung 8 wirdanhand der Fig. 5 bis 7 näher erläutert.

[0032] Demgemäß ist die Zentriereinrichtung 8 durch zwei in definiertem Abstand d zueinanderangeordnete Zentrierrollen 10 mit in Richtung zur Gleisachse 4 monoton steigendem Durch¬messer D(X) gebildet. Die Zentrierrollen 10 werden durch eine Krafteinrichtung 11 von einerTransportstellung, in der die Zentrierrollen 10 von den Schienen 3 abgehoben sind, in eineArbeitsstellung, in der die Zentrierrollen 10 mit einer definierten Kraft F gegen die Schienen 3gedrückt werden, überführbar. Werden nun die Zentrierrollen 10 gegen die Schienen 3 ge¬drückt, kommen die Zentrierrollen 10 mit den schrägen Laufflächen an der Innenkante derSchienen 3 zu liegen, wodurch sich eine Ausrichtung des Messwagens 1 mittig zwischen denSchienen 3 ergibt. Damit der Messwagen 1 seitlich verschoben werden kann, ist es erforderlich,dass die Laufräder 6 zylindrische Lauffläche aufweisen (s. Fig. 7).

[0033] Für das Überführen der Zentriereinrichtung 8 zwischen der Transportstellung und derArbeitsstellung ist es von Vorteil, wenn die Zentrierrollen 10 auf einem verschwenkbar an derUnterseite des Fahrwerks 5 gelagertem Gestell 12 angeordnet sind, wie in Fig. 6 dargestellt.

[0034] Zur Sicherung der Zentriereinrichtung 8 in der Transportstellung, in der die Zentrierrollen10 von den Schienen 3 abgehoben sind, kann eine entsprechende Sicherungseinrichtung 16dienen, welche das Gestell 12 in der Transportstellung fixiert.

[0035] Der Durchmesser D(x) der Zentrierrollen 10 weist einen in Richtung zur Gleisachse 4monoton steigenden Durchmesser auf. Dies kann durch einen kegelstumpfförmigen Bereich 13der Mantelfläche der Zentrierrollen 10 realisiert werden, wobei sich Steigungen α zur Horizonta¬len zwischen 60° und 80° besonders eignen. An der Innenseite der Zentrierrolle 10 kann einSpurkranz 14 ausgebildet sein. Der in Bezug auf die Gleisachse außen liegende Endbereich 15der Zentrierrollen 10 weist vorzugsweise einen konstanten Mindestdurchmesser Dmin auf, durchden sichergestellt wird, dass auch bei größeren Lücken an den Schienen 3 bzw. im Bereich vonWeichen die Zentrierrollen 10 nicht unzulässig weit nach unten ausgelenkt werden.

[0036] Die Zentrierrollen 10 sind vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluo¬rethylen (PTFE), gebildet. Es können jedoch auch Metalle verwendet werden, wobei dieseweicher als das Material der Schienen 3 ausgebildet sein sollen, um eine Abnützung der Schie¬nen 3 zu vermeiden.

[0037] Die Krafteinrichtung 11 zur Überführung der Zentriereinrichtung 8 von einer Transport¬stellung in die Arbeitsstellung und umgekehrt kann durch zumindest einen Pneumatikzylindergebildet sein. Durch diesen kann sowohl die Kraft F zum Überführen der Zentriereinrichtung 8 indie Arbeitsstellung als auch eine Kraft zur Zurückbewegung der Zentriereinrichtung 8 in dieTransportstellung aufgebracht werden. Für eine Anpassung der Kraft F an die Masse desMesswagens 1 bzw. unterschiedliche Parameter des Gleisverlaufs ist es von Vorteil, wenn diedurch die Krafteinrichtung 11 aufgebrachte Kraft F einstellbar ist. Dies ist bei der Realisierungder Krafteinrichtung 11 durch zumindest einen Pneumatikzylinder leicht möglich.

[0038] Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch einfache und kostengünstige Konstruktionaus. Somit ist die unmittelbare exakte Bestimmung der Position Δχ, Ah eines Fahrdrahtes 2 fürelektrisch betriebene Schienenfahrzeuge in Bezug auf die Gleisachse 4 zwischen den Schienen3 rasch und ohne Rechenaufwand möglich.

Claims (13)

1. Patentansprüche 1. Messwagen (1) zur Bestimmung der Position (Δχ, Äh) eines Fahrdrahtes (2) für elektrischbetriebene Schienenfahrzeuge in Bezug auf die Gleisachse (4) zwischen den Schienen (3),mit einem Fahrwerk (5) mit zumindest vier Laufrädern (6) und einer Messeinrichtung (7) zurDetektion des Fahrdrahtes (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Laufräder (6) mit zy¬lindrischer Lauffläche ausgebildet sind und eine Zentriereinrichtung (8) zur seitlichen Aus¬richtung der Laufräder (6) exakt zur Gleisachse (4) vorgesehen ist.
2. 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, inder die Zentrierrollen (10) von den Schienen (3) abgehoben sind, in eine Arbeitsstellung, inder die Zentrierrollen (10) mit einer definierten Kraft (F) gegen die Schienen (3) gedrücktwerden, überführbar sind.
3. 3. Messwagen (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierrollen (10)auf einem verschwenkbar an der Unterseite des Fahrwerks (5) gelagerten Gestell (12) an¬geordnet sind.
4. 4. Messwagen (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierrol¬len (10) einen kegelstumpfförmigen Bereich (13) der Mantelfläche aufweisen, vorzugswei¬se mit einer Steigung (a) zur Horizontalen zwischen 60° und 80°.
5. 5. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieZentrierrollen (10) einen in Bezug auf die Gleisachse (4) innen liegenden Spurkranz (14)aufweisen.
6. 6. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieZentrierrollen (10) einen in Bezug auf die Gleisachse (4) außen liegenden Endbereich (15)mit einem konstanten Mindestdurchmesser (Dmin) aufweisen.
7. 7. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieZentrierrollen (10) aus Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE), gebildetsind.
8. 8. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieKrafteinrichtung (11) durch zumindest einen Pneumatikzylinder gebildet ist.
9. 9. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diedurch die Krafteinrichtung (11) auf die Zentrierrollen (10) aufgebrachte Kraft (F) einstellbarist.
10. 10. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eineSicherungseinrichtung (16) zur Fixierung der Zentriereinrichtung (8) in der Transportstel¬lung vorgesehen ist.
11. 11. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass amFahrwerk (5) eine die Messeinrichtung (7) aufnehmende Plattform (9) parallel zur Oberflä¬che der Schienen (3) angeordnet ist.
12. 12. Messwagen (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (9) inhorizontaler Richtung verschiebbar angeordnet ist.
13. 13. Messwagen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieMesseinrichtung (7) zumindest einen Ultraschallsender und zumindest einen Ultraschall¬empfänger beinhaltet. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen