Einrichtung zur Ermittlung der Verwindung von Gleisen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Er mittlung der Verwindung von Gleisen mit Hilfe eines mehrachsigen Fahrzeuges.
Eine Ebene ist bekanntlich durch drei Punkte festgelegt. Die Abweichung eines vierten Punktes von dieser Ebene wird als Verwindung bezeichnet. Ein Gleis wird in der Regel mit mehrachsigen Fahr zeugen befahren. Da sich die Fahrzeuge über vier oder eine grössere gerade Anzahl von Rädern auf der Gleisebene abstützen, sind Gleisfehler, die eine Verwindung hervorrufen, häufig Ursachen von Ent gleisungsunfällen.
Es sind bereits Einrichtungen bekannt geworden, mit deren Hilfe man Verwindungen ermitteln kann. Hierbei sind zweiachsige Fahrzeuge mit mechani schen Mitteln, wie Hebel, Gestänge und dergleichen ausgerüstet, die den Relativwinkel zwischen den bei den Fahrzeugachsen beim Befahren des Gleises er mitteln und einer Anzeige- bzw. Registriereinrich- tung zuführen.
Derartige Einrichtungen sind sehr aufwendig und wegen der vielen Lager- und Umlenkstellen stör anfällig. Hinzu kommt, dass sie wegen der relativ grossen Masse der Messeinrichtung verhältnismässig träge arbeiten, so dass die Geschwindigkeit des Messfahrzeuges sehr begrenzt ist, Messungen bei der üblichen Zuggeschwindigkeit, also unter den eigent lichen Betriebsbedingungen, damit meist nicht mög lich sind.
Weiterhin kann - entsprechend der eingangs gegebenen Definition der Verwindung - der Ab stand der beiden Messachsen nicht unberücksichtigt bleiben. Um die Verwindung für die verschiedenen bei Gleisfahrzeugen üblichen Achsabstände zu er mitteln, ist bei den bekannten Einrichtungen für je den Achsabstand ein gesondertes Messfahrzeug er- forderlich, da auf. die bekannte mechanische Weise jeweils nur eine Verwindung für einen bestimmten Achsabstand gemessen werden kann.
Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der be kannten Einrichtungen zu vermeiden und erreicht dies dadurch, dass zur Ermittlung der Auslenkung der Abfederung jedes Fahrzeugrades elektrische Messglieder vorgesehen und diese derart zu einer elektrischen Messbrücke geschaltet sind, dass die Messglieder der Abfederungen miteinander spuren der Räder zweier Achsen je in einem Brückenzweig in Reihe 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 Mög lichkeit geschaffen, ein und dieselbe Messachse elek trisch mit einer von mehreren weiteren Achsen zu jeweils einer Messeinrichtung zusammenzuschalten und so mit demselben Fahrzeug gleichzeitig Ver windungen für verschiedene Achsabstände zu ermit teln.
Die Auslenkung der Abfederung kann durch den jeweiligen Abfederungen mechanisch parallel ge schaltete Wegmesser erfolgen oder durch Spannungs messer oder Kraftmesser, die an den Abfederungen selbst angebracht sind und die zufolge der Auslen- kung 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 ge- geneinander geschaltete Primärwicklungen und eine Sekundärwicklung einen gemeinsamen Magnet kern besitzen, der der Auslenkung entsprechend ver stellt wird und damit den Anteil einer der Primär wicklungen an der Induktion in der Sekundärwick lung erhöht und den Anteil der anderen Primär wicklung entsprechend vermindert.
Durch eine an sich bekannte, der Messbrückenschaltung analoge elektrische Vergleichsschaltung kann die Verwin dung in gleicher Weise festgestellt werden.
In den Figuren sind in schematischer Weise Aus führungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zei gen: Fig. 1 ein zweiachsiges Gleisfahrzeug mit den Abfederungen der einzelnen Räder mechanisch pa rallel geschalteten Wegmessern; Fig. 2 eine elektrische Brückenschaltung der Wegmesser gemäss Fig. 1; 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 unter suchenden Gleis laufen. Den Federn 2-5 sind elek trische Wegmesser 10-13 parallel geschaltet, so dass sie Auslenkungen der Federn messen. Als Weg messer können alle zu diesem Zweck bekannten elektrischen Vorrichtungen dienen, gleichgültig, ob sie auf ohmscher, induktiver, kapazitiver oder son stiger Basis beruhen.
Die Wegmesser l0-13 sind gemäss Fig. 2 zu einer Wheatstonschen 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 anderen drei Rä der gegebenen Ebene ab, was in einer entsprechen den Federauslenkung zum Ausdruck kommt, die über den betreffenden Wegmesser zu einer Verstim mung der Messbrücke führt. Die Verstimmung ist ein Mass für die vorhandene Verwindung.
Der Ein- fluss von Bewegungen des Wagenkastens, gleich gültig, ob dies lotrechte Schwingungen oder Nick bewegungen um die Quer- oder Längsachse des Fahrzeuges sind, wird durch die Brückenschaltung kompensiert, da in diesem Fall alle vier Messglieder wie folgt 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 in gleichem Mass und in gleichem Sinne und die Messglieder 12 und 13 im selben Mass, jedoch in entgegengesetztem Sinne verändert; bei Nickbewe- gungen um die Längsachse erfolgt eine analoge Ver änderung der Messglieder 10 und 12 und 11 und 13.
In allen Fällen bleibt die Messbrücke somit abge glichen, solange das Fahrzeug kein mit Verminde rungen beheftetes Gleisstück befährt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind als Wegmesser Induktivwegmesser verwendet, die in an sich bekannter Transformatorschaltung wirken. Je der Wegmesser besteht aus zwei gegeneinander ge schalteten Primärwicklungen<I>a</I> und<I>b</I> und einer Se kundärwicklung c. Diesen Wicklungen gemeinsam ist ein Kern d, der bei einer Federauslenkung ver schoben wird. Je nach der Verschiebung verändert sich der Anteil der Wicklungen<I>a</I> und<I>b</I> an der In duktion der Wicklung c, so dass in der Wicklung c eine Induktionsdifferenz auftritt, die der Auslen- kung entspricht.
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 und zwar in elektrisch voneinander getrennten Primär- und Sekundärkreisen. Die Speisung der Pri märwicklungen erfolgt über die Klemmen 16, 17. Zufolge der Gegenschaltung der Sekundärwicklun gen tritt im Falle einer Verwindung an den Klem men 18, 19 eine elektrische Spannung auf, die pro portional der Verwindung ist.
Bei Verwendung eines Fahrzeuges mit mehreren entsprechend mit Messgliedern versehenen Achsen in gewünschtem Abstand können Messglieder jeder der Achsen mit Messgliedern einer der anderen Ach sen zu je einer Messbrücke geschaltet werden. Auf diese Weise kann mit ein und demselben Fahrzeug die Verwindung für verschiedene Achsabstände gleichzeitig ermittelt werden.
Anstelle der dargestellten Wegmesser können in analoger Weise direkt an den Abfederungen solche Messglieder angebracht sein, die entweder eine einer mechanischen Spannungsänderung entsprechende elektrische Grösse abgeben, wie z. B. elektrische Widerstandsdehnungsmesstreifen, oder die eine ei ner Kraftänderung entsprechende elektrische Grösse hervorrufen, beispielsweise parallel oder in Serie mit der Abfederung angeordnete elektrische Kraftmesser, z. B. Kraftmessdosen, die auf die bei Änderung des Federweges auftretende Druckänderung ansprechen.
Device for determining the twisting of tracks The invention relates to a device for determining the twisting of tracks using a multi-axle vehicle.
As is well known, a level is defined by three points. The deviation of a fourth point from this plane is called a twist. A track is usually driven by multi-axle vehicles. Since the vehicles are supported by four or a larger even number of wheels on the track level, track faults that cause twisting are often the cause of derailment accidents.
Facilities have already become known which can be used to determine distortions. Here, two-axle vehicles are equipped with mechanical means, such as levers, rods and the like, which determine the relative angle between the vehicle axles when driving on the track and feed it to a display or registration device.
Such facilities are very expensive and prone to interference because of the many storage and deflection points. In addition, due to the relatively large mass of the measuring device, they work relatively sluggishly, so that the speed of the measuring vehicle is very limited, measurements at the usual train speed, i.e. under the actual operating conditions, are therefore usually not possible.
Furthermore, according to the definition of the twist given at the beginning, the distance between the two measuring axes cannot be disregarded. In order to determine the torsion for the various center distances customary in track vehicles, a separate measuring vehicle is required for each center distance in the known devices, since on. the known mechanical way can only be measured one twist for a certain center distance.
The invention aims to avoid the disadvantages of the known devices and achieves this in that electrical measuring elements are provided to determine the deflection of the suspension of each vehicle wheel and these are connected to an electrical measuring bridge in such a way that the measuring elements of the suspension tracks together the wheels of two axles each in a row in a bridge branch. Both a full bridge and a correspondingly switched partial bridge (e.g. half bridge) can be used as the measuring bridge.
The device according to the invention avoids the great expense of mechanical parts of the known devices and their disadvantages caused by large masses and friction. Since there is still no need for a mechanical connection between the measuring elements themselves, the possibility is created to electrically interconnect one and the same measuring axis with one of several other axes to form a measuring device and thus simultaneously determine convolutions for different center distances with the same vehicle.
The deflection of the suspension can be carried out by means of displacement meters connected mechanically in parallel with the respective suspension, or by tension meters or dynamometers that are attached to the suspension themselves and measure the changes in tension or forces in the suspension due to the deflection.
The deflection of the suspension can also be determined with known inductive measuring elements in a transformer circuit, two oppositely connected primary windings and one secondary winding having a common magnetic core which is adjusted according to the deflection and thus the proportion of one of the primary windings the induction in the secondary winding is increased and the proportion of the other primary winding is reduced accordingly.
The twist can be determined in the same way by an electrical comparison circuit which is known per se and which is analogous to the measuring bridge circuit.
In the figures from exemplary embodiments of the invention are shown schematically. It show: Fig. 1 a two-axle track vehicle with the suspension of the individual wheels mechanically parallel-connected odometers; FIG. 2 shows an electrical bridge circuit of the odometer according to FIG. 1; 3 shows an embodiment with inductive displacement meters in a transformer circuit.
The car body 1 is supported by springs 2 5 on the wheels 6-9, which run on the track to be examined. Electrical odometers 10-13 are connected in parallel to springs 2-5, so that they measure deflections of the springs. All electrical devices known for this purpose can be used as displacement meters, regardless of whether they are based on an ohmic, inductive, capacitive or other basis.
The odometers 10-13 are connected to a Wheatstone full bridge according to FIG. 2, but they can also be connected to a half bridge in a manner known per se.
If the measuring vehicle is on a section of track that is subject to twisting, one of the four wheels deviates from that of the other three wheels of the given plane, which is expressed in a corresponding spring deflection which, via the odometer in question, causes the measuring bridge to go wrong leads. The detuning is a measure of the existing twist.
The influence of movements of the car body, irrespective of whether these are vertical vibrations or pitching movements around the transverse or longitudinal axis of the vehicle, is compensated for by the bridge circuit, since in this case all four measuring elements respond as follows: Change with vertical vibrations all four members to the same degree and in the same sense; in the case of nodding movements about the transverse axis, the measuring elements 10 and 11 are changed to the same extent and in the same direction and the measuring elements 12 and 13 are changed to the same extent, but in the opposite direction; in the case of pitching movements about the longitudinal axis, there is an analogous change in the measuring elements 10 and 12 and 11 and 13.
In all cases, the measuring bridge remains leveled as long as the vehicle is not driving on a section of track affixed with reductions.
In the embodiment according to FIG. 3, inductive displacement meters are used as displacement meters, which act in a known transformer circuit. Each odometer consists of two primary windings <I> a </I> and <I> b </I> connected against one another and a secondary winding c. Common to these windings is a core d that is displaced when the spring deflects. Depending on the displacement, the proportion of the windings <I> a </I> and <I> b </I> changes in the induction of the winding c, so that an induction difference occurs in the winding c, that of the deflection corresponds.
The odometers 10, 12 or 11, 13 assigned to the suspension of mutually tracking wheels are connected in series as in the embodiment described above, so that the odometers are arranged in two parallel branches, namely in electrically separate primary and secondary circuits. The primary windings are fed via terminals 16, 17. As a result of the counter-connection of the secondary windings, an electrical voltage occurs in the event of twisting at the terminals 18, 19, which is proportional to the twist.
When using a vehicle with several axles appropriately provided with measuring elements at the desired distance, measuring elements of each of the axles can be connected to measuring elements of one of the other axles to each measuring bridge. In this way, the torsion for different center distances can be determined simultaneously with one and the same vehicle.
Instead of the distance meters shown, measuring elements can be attached in an analogous manner directly to the suspension, which either emit an electrical quantity corresponding to a mechanical voltage change, such as e.g. B. electrical resistance strain gauges, or which cause an egg ner force change corresponding electrical variable, for example, parallel or in series with the suspension arranged electrical force meter, z. B. load cells that respond to the pressure change that occurs when the spring travel changes.