CH679950A5 - Railway line or beam force measurement appts. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von in einer Eisenbahnschiene wirkenden Kräften gemäss den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2. 



  Vorrichtungen zum Messen von in Eisenbahnschienen wirkenden Kräften können beispielsweise als Radlastwaagen oder Flachstellenortungsanlagen Verwendung finden und sind beispielsweise aus der DE-OS 3 309 908 oder der EU-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 darüber hinaus bei den bekannten Vorrichtungen die Regel, dass an beiden Seiten des Stegs Dehnungsmessstreifen befestigt sind. Ferner ist es - wie in der DE-OS 3 309 908 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 verhältnimässig grosse Zahl von Dehnungsmessstreifen und damit ein grosser Aufwand für die Auswerteelektronik erforderlich. 



  Dies bedeutet, dass nach dem bekannten Stand der Technik zum Aufbau einer Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des  Patentanspruchs 1 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 Spannvorrichtung 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. Darüber hinaus 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, bei der Formulierung der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 2 vorausgesetzten 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 welcher in einem separierten Schienenstück Sackbohrungen vorgesehen sind, an deren Stirnseite jeweils Dehnungsmessstreifen angeordnet 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, eine Vorrichtung zum Messen von in einer Eisenbahnschiene in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte der eingangs genannten Art anzugeben, die bei einfachem Aufbau eine Montage vor Ort ermöglicht und eine genaue Messung der in der vertikalen neutralen Faser auftretenden Kräfte erlaubt. 



  Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst. Erfindungsgemäss ist erkannt worden, dass es möglich ist, eine Vorrichtung zum Messen der in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte in eine Ausnehmung in der Eisenbahnschiene, die so klein ist, dass sie die Stabilität der Schiene nicht beeinträchtigt, derart einzubringen bzw. zu gestalten, dass sie nur die in der neutralen Faser wirkenden  Kräfte misst. Mit Vertikalrichtung ist die Richtung senkrecht zur Längsachse der Eisenbahnschiene, unabhängig von der Einbaulage der Eisenbahnschiene, gemeint. 



  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. 



  Dieser erfindungsgemässe Grundgedanke lässt sich sowohl in der im Anspruch 1 als auch in der im Anspruch 2 beanspruchten Weise realisieren. 



  Einen einfachen Ein- und Ausbau der Dehnungsaufnehmer gewährleisten in jedem Falle die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Lösungen: 



  Erfindungsgemäss ist eine Hülse aus einem elastisch verformbaren Material vorgesehen, die in die Ausnehmung einsetzbar ist. In die Hülse sind der oder die Dehnungsaufnehmer so eingesetzt, dass sie die Verformung diametral  gegenüberliegender Bereiche der Hülse in der vertikalen neutralen Faser erfassen. Die Anordnung des oder der Dehnungsaufnehmer in einer Hülse hat den Vorteil, dass die Dehnungsaufnehmer leicht nachträglich an der Schiene angebracht und darüber hinaus auch nachträglich justiert werden können. 



  Überraschenderweise ist der mechanische Aufwand für die Hülse wesentlich geringer als der 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. 



  Dabei zeichnet sich die Anordnung gemäss Anspruch 1 durch einen besonders einfachen Aufbau aus: Die elastische Verformung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Vorrichtung stark unterkühlt in die Ausnehmung in der Schiene eingesetzt wird. Bei Erreichen der Temperatur der Schiene spannt sich die Vorrichtung von selbst. Ferner ist es auch möglich, eine mit entsprechendem "Übermass" gefertigte Vorrichtung unter elastischer Verformung in die Schiene "einzupressen". 



   Weiterhin sind die Dehnungsaufnehmer durch die Anordnung in einer Hülse, die sich wiederum in einer Ausnehmung befindet, besonders gut gegen mechanische Einflüsse aller Art geschützt. 



  Übereinstimmend haben die erfindungsgemässen Vorrichtungen nach den Patentansprüchen 1 und 2 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 der DE-OS 3 309 908 bzw. EU-OS 0 099 001  halbiert werden. 



  Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtungen gemäss Anspruch 1 und 2 ist, dass eine grosse Messgenauigkeit mit den erfindungsgemässen Vorrichtungen erzielbar ist, da die tatsächlichen im Inneren der Schiene auftretenden Kräfte direkt gemessen werden können und nicht durch eine Substraktion der auf der Innen- und Aussenseite der Schiene gemessene Kräfte ermittelt werden müssen. 



  Gegenüber dem Stand der Technik gemäss der GB-PS 1 518 359 ergibt sich ferner der Vorteil, dass durch die linienförmige Anlage im Bereich der neutralen Faser bzw. die Anpressung an den Boden des Sacklochs tatsächlich nur die in der neutralen Faser wirkenden Kräfte erfasst werden. 



  Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. 



  Durch die in Anspruch 3 gekennzeichnete Anpressung einer Erhöhung der Hülse an die Innenfläche der Ausnehmung im Bereich der vertikalen neutralen Faser der Schiene 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 gemäss den Ansprüchen 1 und 2 vorgesehene Hülse beispielsweise in eine als Sackloch ausgebildete Ausnehmung einzusetzen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn gemäss Anspruch 4 die Ausnehmung eine Durchgangsbohrung ist, da dann die durch die Ausnehmung verursachte "Störung" der in der Schiene wirkenden Kräfte symmetrisch zur Schienen-Längsachse ist, so dass die Lage der vertikalen neutralen Faser erhalten  bleibt. 



  Zur Bestimmung der in der Eisenbahnschiene wirkenden Kräfte durch Messung von Verformungen der Schiene können im Prinzip die bekannten Anordnungen von Dehnungsaufnehmern verwendet werden, 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 jedoch die im Anspruch 5 gekennzeichnete Anordnung, da durch sie die durch Biegungen der Schiene verursachten Dehnungen eliminiert werden können. 



  Als Dehnungsaufnehmer können die verschiedensten bekannten Aufnehmer zum Einsatz kommen, beispielsweise gemäss Anspruch 6 piezoelektrische Elemente oder gemäss Anspruch 8 Lichtwellenleiter, deren Verformung interferometrisch gemessen wird. 



  Eine besonders kostengünstige Ausführung ergibt sich, wenn gemäss Anspruch 7 als Dehnungsaufnehmer Dehnungsmessstreifen verwendet werden. Der bzw. die Dehnungsmessstreifen sind hierzu auf einem Steg aufgebracht, der in der Hülse im Bereich der vertikalen neutralen Faser vorgesehen ist. Der Steg ist dabei so bemessen, dass er sich durch die Verformung der Hülse ebenfalls nur verformt, ohne dabei zu "knicken". Die Verwendung einer Hülse hat nicht nur den Vorteil, dass die Dehnungsaufnehmer leicht ausgewechselt werden können, sie hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Dehnungsaufnehmer leicht justiert werden können. 



  Der gemäss Anspruch 9 vorgesehene Anschlag an der Hülse  stellt sicher, dass bei in die Schienen eingesetzter Hülse die Dehnungsaufnehmer in der Ebene der vertikalen neutralen Faser angeordnet sind. Zur Justierung der Dehnungsaufnehmer in der Ebene der neutralen Faser kann die Hülse gemäss Anspruch 10 eine Markierung aufweisen, die die Lage des bzw. der Dehnungsaufnehmer relativ zur Horizontal- bzw. Vertikalrichtung angibt. Bevorzugt ist die Markierung gemäss Anspruch 11 so ausgebildet, dass in sie eine Montageleere für die Hülse eingreifen kann. Durch eine derartige Montageleere wird die Justierung der Aufnehmer in der Ebene der vertikalen neutralen Faser weiter vereinfacht. 



  In den Ansprüchen 12 und 13 ist eine einfache Ausgestaltung der Hülse angegeben, die sicherstellt, dass die in der Schiene wirkenden Kräfte ohne Verfälschung auf die Dehnungsaufnehmer übertragen werden. 



  Die erfindungsgemäss vorgesehene Ausnehmung in der Eisenbahnschiene ist so zu bemessen, dass die Dehnungsaufnehmer in die Ebene der vertikalen neutralen Faser zu liegen kommen. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die Ausnehmung symmetrisch zur horizontalen neutralen Faser angeordnet ist, die Ausnehmung kann auch einen Abstand von dieser haben (Anspruch 14). Mit dem Begriff horizontal ist die Richtung der Längsachse der Eisenbahnschiene gemeint. Ein derartiger Abstand ist dann entsprechend von der Auswerteeinheit zu berücksichtigen. 



  Ferner ist es natürlich auch möglich - wie in Anspruch 15 angegeben - innerhalb eines Schwellenfaches, d.h. zwischen zwei Schwellen, zwei Messstellen, d.h. zwei Ausnehmungen vorzusehen, und die Signale der Messwertaufnehmer in der in der DE OS 3 309 908 beschriebenen Weise zueinander in Bezug zu setzen. Bezüglich der hiermit erzielten Vorteile wird auf den Inhalt der DE-OS 3 309 908 verwiesen. 



  Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der 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 werden sollen, weist eine Ausnehmung 2 auf. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Ausnehmung 2 eine Durchgangsbohrung mit einer Mittelachse 3. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung beträgt etwa 20 mm. 



   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; ferner 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 Krafteinleitungsring 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 Dehnungsaufnehmer verwendet werden. 



  Weiterhin sind in der Hülse 4 eine Kabelaustrittsöffnung 17 für die Aufnehmeranschlüsse und eine Ausnehmung 18 vorgesehen, in die eine beispielsweise in Fig. 5 dargestellte Montagelehre eingesetzt werden kann. Eine Abdeckung 19, die auf einen Wulst 20 der Hülse 4 aufgerastet ist, deckt insbesondere die elektrischen Zufuhrleitungen usw. 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 der 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 deren neutraler Faser 8 kommt. Um Verformungen  sowohl mit positiven als auch mit negativen Vorzeichen messen zu können, wird die Spann-Mutter 11 so weit 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 dieser Ebene, d.h. in Richtung der 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 der 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 Vorrichtungen eingesetzt werden, die zu einer Messstelle gehören. Damit ist sichergestellt, dass die einzelnen Vorrichtungen nicht "verdreht" eingebaut werden 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 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 DEG -Winkel zueinander und einen 45 DEG  -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 erfindungsgemässe Vorrichtungen, die innerhalb eines Schwellenfaches (Schwellenabstand) angeordnet sind, eine Messstelle bilden, kann die Abdeckung 19 einstückig für beide Vorrichtungen 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 Flanke 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 äussere 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 usw. verzichtet werden kann. Die Vorrichtung weist wiederum eine Hülse bzw. eine Büchse 4 auf, die in die Durchgangsbohrung 2 der Schiene 1 einsetzbar 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 festgeklemmmt. In 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. 



  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. 

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Messen von in einer Eisenbahnschiene wirkenden Kräften mit einer Hülse (4) aus einem elastisch verformbaren Material, die in einer Ausnehmung (2) in der Schiene (1) 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 (1) auf die Hülse im Bereich der vertikalen neutralen Faser die Hülse (4) unter elastischer Verformung in die Ausnehmung (2) in der Schiene (1) eingesetzt ist, 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,

und dass der oder die Dehnungsaufnehmer Dehnungsmessstreifen (16) sind, die auf einen Steg in der Hülse aufgebracht sind.

2. Vorrichtung zum Messen von in einer Eisenbahnschiene wirkenden Kräften mit einer Hülse (4) aus einem elastisch verformbaren Material, die in eine Ausnehmung (2) in der Schiene (1) 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 (Fig. 1 bis 4).

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 DEG -Winkel zueinander und einen 45 DEG -Winkel zur Vertikalrichtung einschliessen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Dehnungsaufnehmer 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 Dehnungsaufnehmer 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) aufweist, 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 (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.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das keil- bzw. prismenförmige Element durch Verdrehen eines oder mehrerer Gewindeeingriffe (10, 11, 13, 14; 21, 22; 24) zu spannen und zu lösen ist.

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 Schwellenfachs in der Schiene (1) zwei Ausnehmungen (2) vorgesehen sind, in die zu einer Messstelle verschaltete Messwertaufnehmer eingesetzt sind.