DD234648A1 - Anordnung und verfahren zur beruehrungslosen spurweitemessung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und Verfahren zur beruehrungslosen Spurweitemessung bei Stillstand und waehrend der Fahrt eines Schienenfahrzeuges. Die im Bild gezeigte Anordnung arbeitet derart, dass die Schienen mittels eines Projektierungssystems von oben beleuchtet werden. Die Messverfahren unterscheiden sich dadurch, dass einerseits Dauerlicht und andererseits Lichtblitze zur Beleuchtung Anwendung finden koennen. Der auftretende Helligkeitssprung von Laufflaeche zu Schienenfuss wird durch optische Einrichtungen, wie zum Beispiel Spiegel oder Lichtleitfasern, ortsproportional auf ein optoelektronisches Wandlerelement uebertragen. Das Wandlerelement kann aus Anordnungen von Fotowiderstaenden, -dioden oder -transistoren beziehungsweise aus einer CCD-Zeile bestehen. Es formt die Lichtsignale in elektrische um. Diese werden mit einer elektronischen Auswerteschaltung in Zahlenwerte umgewandelt. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von mechanisch-optischen sowie elektronischen Bauteilen für die berührungslose Spurweitemessung bei Stillstand und während der Fahrt eines Schienenfahrzeuges.

Die Anwendung bietet sich insbesondere im Bereich der Ermittlung von Gleiskenngrößen bei konventionellen Bahnen an, wo Probleme des Einsatzes von mechanischen Meßtastern auftreten und eine Erhöhung der Meßgeschwindigkeit sowie genauigkeit angestrebt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß zur Spurweitemessung mechanische Verfahren, die mit Antasteiementen arbeiten, eingesetzt werden. Das betrifft insbesondere verschiedenste Konstruktionen von Meßschwertern und Meßroulettes. Von Nachteil ist bei diesen Meßeinrichtungen, daß sie verschleißbehaftet sind, ihre Massenträgheit die mögliche Meßgeschwindigkeit begrenzt, Probleme beim Messen in Weichen und Kreuzungen auftreten und eine charakteristische Übertragungsfunktion die Meßergebnisse beeinflußt. Beispiele derartiger Systeme sind in den Zeitschriften „Die Eisenbahntechnik" 20 (1972) 8, S. 365-368, und „Eisenbahntechnische Rundschau" 27 (1978) 7/8, S.421-426, beschrieben.

Es ist weiterhin bekannt, daß berührungslos arbeitende Meßverfahren bei abbildungsseitiger Kodierung vorhanden sind. Von Nachteil ist bei diesen Systemen, daß ein hoher Aufwand zur exakten Höhenführung erforderlich ist und eine große Lichtstärke benötigt wird, um auswertbare Meßergebnisse zu erhalten. Beschrieben ist eine derartige Einrichtung in der „Wissenschaftlichen Zeitschrift der Hochschule für Verkehrswesen Dresden" 27(1980) 1, S. 109 und der DE-PS 2609260. Ein anderes berührungslos arbeitendes Verfahren verwendet zwei identische Aufnehmer für die linke und die rechte Schiene. Jeder dieser Aufnehmer enthält 256 Fotodioden. Von Nachteii sind die geringe Auflösung und die aufgrund unterschiedlicher Montageorte von Projektions- und Abbildungssystem komplizierten Abbildungsgesetze. Diese Einrichtung ist in den GB-PS 1369846 und 1413176 beschrieben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Spurweitemessung durch ein berührungslos arbeitendes Verfahren, anwendbar im Stillstand und während der Fahrt des Schienenfahrzeuges, ohne Verschleiß von Meßtastern, unabhängig vom Federspiel des Fahrzeuges, ohne aus dem Fahrzeugbegrenzungsprofil ragende Teile, mit automatischer Kompensation seitlicher Fahrzeugverschiebungen und ohne komplizierte Übertragungsfunktion zu ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur berührungslosen Spurweitemessung zu schaffen, die es gestatten, die bisher verwendete mechanische Spurweitemessung zu ersetzen, die mit geringerem Aufwand als bekannte berührungslose Meßverfahren arbeitet und mit welcher zwei Meßverfahren möglich sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch ein optisches System die beiden Signale von linker und rechter Schiene gleichzeitig aufgenommen werden und durch den Einsatz einer CCD-Zeile eine höhere Auflösung erreicht wird, wobei die Verarbeitung der beiden Meßsignale gemeinsam erfolgt.

Die Anordnung gliedert sich in einem mechanisch-optischen und einen elektrischen Teil.

Der mechanische Teil nimmt sowohl die optischen Elemente auf, welche das Licht umlenken, vorzugsweise mittels Spiegel bzw. Lichtleitfasern, als auch die lichtwandeinden Einrichtungen, vorzugsweise Fotoelemente bzw. CCD-Zeilen. An ihm sind weiterhin die beiden Lichtquellen, vorzugsweise Lichtbogen- bzw. Xenonblitzlampen, mit entsprechenden Fokussiereinrichtungen angebracht.

Der elektrische Teil gliedert sich in Stromversorgung und Auswerteelektronik.

Die Funktionsweise ist derart, daß auf jede Schiene ein Lichtspalt projiziert wird. Der Helligkeitsunterschied Lauffläche zu Schienenfuß wird ortsproportional mittels der optischen Komponenten zum Wandlerelement übertragen und durch die Auswertelektronik in Zahlenwerte transformiert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Hierbei zeigt Fig. 1 die Anordnung von zwei Spiegelsystemen und einer Linie innerhalb des mechanisch-optischen Teils. Das Gehäuse weist einen rechteckigen Querschnitt auf und wird quer zur Fahrtrichtung am Drehgestellrahmen befestigt. Die beiden abgeschrägten Ende nehmen die nach innen geneigten Spiegel 1 auf, welche zur Umlenkung des Strahlenganges von der senkrechten in die waagerechte Fahrzeugquerebene dienen. Gehäusmittig sind die um die Fahrzeughochachse gedrehten Spiegel 2 angebracht, die den Strahlengang in die Fahrzeuglängsebene umlenken sowie zu einem Lichtstreifen zusammenfassen. Dieser Lichtstreifen wird mittels einer Linse auf die CCD-Zeile übertragen, die ihn in elektrische Signale umwandelt.

Die beiden gemäß Fig. 2 angeordneten Lichtquellen weisen in der Lichtaustrittsebene einen Spalt auf, der quer zur Fahrtrichtung liegt.

Die Art und Weise der Übertragung des für die Messung ausgenutzten Helligkeitsunterschiede ist in Fig. 3 dargestellt. Eine weitere Variante der Anordnung und ihres mechanisch-optischen Teils zeigt Fig. 4. Anstelle der Spiegel übernehmen hier Lichtleitfasern die Übertragung des Hell-Dunkel-Signals von der Schiene zur CCD-Zeile.

Claims (4)

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur berührungslosen Spurweitemessung, vorzugsweise nach dem Prinzip der abbildungsseitigen Kodierung unter Einsatz von lichtwegumlenkenden Einrichtungen, vorzugsweise Spiegel oder Lichtleitfasern, sowie unter Anwendung fotoelektrischer Wandlerelemente, vorzugsweise Fotoelemente oder CCD-Zeilen, gekennzeichnet dadurch, daß die von Lichtquellen (5), die über der rechten und linken Schiene angeordnet sind, ausgesendeten Lichtstrahlen durch nach innen geneigte optische Elemente, vorzugsweise Spiegel (1) oder Lichtleitfaserbündel (9), in die waagerechte Fahrzeugquerebene und mit um die Fahrzeughochachse gedrehten optischen Elementen, vorzugsweise Spiegel (2), in die Fahrzeuglängsebene umgelenkt und zu einem Lichtstreifen zusammengefaßt werden, der mittels einer Linse (3) auf das fotoelektrische Wandlerelement (4), vorzugsweise eine CCD-Zeile übertragen, in elektrische Signale der linken und rechten Schiene (8) umgewandelt und von einem einzigen Meßnormal registriert werden.

2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Lichtquellen (5) Dauerlicht auf die Schienen (8) projizieren und die Meßsignale von der rechten und linken Schiene gleichzeitig vom Meßnormal registriert werden oder daß die Lichtquellen (5) Lichtblitze aussenden und die Meßsignale nacheinander (simultan) vom Meßnormal registriert werden.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 und 2, vorzugsweise zur Befestigung am Drehgestellrahmen, gekennzeichnet dadurch, daß sich in einem vorzugsweise in Leichtbauweise ausgeführten Gehäuse lichtwegumlenkende Einrichtungen, vorzugsweise Spiegel (1,2) oder Lichtleitfasern (9), befinden, welche derart angeordnet sind, daß eine Vereinigung der Lichtwege (6) von linker und rechter Schiene (8) auf einer begrenzten Fläche, vorzugsweise gehäusemittig liegend, möglich ist, wobei diese gleichzeitig als Träger des fotelektrischen Wandlerelementes (6) fungiert, sowie durch außerhalb an den Gehäuseenden symmetrisch angeordnete geneigte Lichtquellen (5) mit unten befindlichen, vorzugsweise spaltförmigen, Lichtaustrittsöffnungen.

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4 Seiten Zeichnungen