DD248158A1 - Messgestell zum erfassen geometrischer kenngroessen von gleisen - Google Patents

Abstract

Messgestell zum Erfassen geometrischer Kenngroessen von Gleisen, wie Laengs- und Querhoehenlage, Gleisrichtung und Spurweite, bestehend aus drei durch Biegestaebe verbundenen Teleskopachsen mit Messraedern und einer Vorrichtung zur Verhinderung des Ausscherens von Messraedern bei Fahrkantenunterbrechungen in Weichen oder Kreuzungen. Die Erfndung bezweckt eine Vereinfachung der Messtechnik, eine Erhoehung der Aussagefaehigkeit der Messergebnisse sowie eine Angleichung der durch Hand-, Fahrzeug- und Maschinenmessung gewonnenen Messergebnisse. Dieses Ziel wird erreicht durch die Verwendung eines Messgestells mit einer kurzen, auf die Wellenlaengen der zu erfassenden Gleislagefehler angestimmten Basis, das zur Erfassung aller den Fahrzeuglauf beeinflussenden geometrischen Kenngroessen des Gleises dient und zum Einsatz von Hand als auch in unterschiedlichen Messfahrzeugen sowie in Verbindung mit Gleisbaumaschinen geeignet ist. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Meßgestell zum Erfassen geometrischer Kenngrößen von Gleisen. Derartige Kenngrößen werden unterschieden nach ihrer Orientierung in vorwiegend vertikaler (Längshöhen- und Querhöhenlage) bzw. horizontaler Richtung (Gleisrichtung, Spurweite). Sie dienen zur Beurteilung der Lagegenauigkeit der Gleise und werden sowohl von speziellen Meßfahrzeugen als auch mittels Handmessung erfaßt. Außerdem besitzen verschiedene Gleisbaumaschinen Vorrichtungen zur Erfassung zumindest einzelner geometrischer Kenngrößen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß zum Erfassen der geometrischen Kenngrößen von Gleisen die unterschiedlichen Meßfahrzeuge mit zumeist recht aufwendiger Meßtechnik zum Einsatz kommen. Weiterhin wurden für Handmessungen z.T. rollbare Vorrichtungen geschaffen, die sowohl punktförmige als auch kontinuierliche Messungen entlang der Gleisachse zulassen. Schließlich sind auch moderne Gleisbaumaschinen mit Meßvorrichtungen für zumindest einzelne geometrische Kenngrößen von Gleisen ausgerüstet.

Als Tastorgane der Meßfahrzeuge kommen in vertikaler Richtung entweder die Laufräder selbst (meist mit zylindrischer Lauffläche) oder besondere Meßräder und in horizontaler Richtung schwertförmig ausgebildete, z.T. elastische Spurtaster, in neuerer Zeit jedoch auch wie in vertikaler Richtung Meßräder, die zum einen zu Doppelachsen verbunden, zum anderen mit Leitblechen versehen sind und seitlich an die Schienen gepreßt werden, zum Einsatz.

Nachteil der Spurtaster ist ihr, durch die gleitende Reibung an den Schienen bedingter, relativ großer Verschleiß, während mit den bekannten Meßrädern z.T. gar keine Herzstücke, z.T. nur einfache Herzstücke messend befahren werden können.

Anderenfalls müssen sie seitlich arretiert werden, womit es gerade in den i.allg. in schlechterem Zustand als die Gleise befindliche Weichen und Kreuzungen zum Ausfall von Meßergebnissen kommt.

Sofern Meßräder zu mehreren Achsen verbunden werden, die sich gegenseitig abstützen und damit eine Entgleisung im Herzstückbereich verhindern, ergeben sich insofern Meßfehler, als sich die Meßergebnisse nicht ausschließlich auf einen Gleisquerschnitt beziehen.

Die Meßgrößen werden mechanisch auf Meßstreifen übertragen und registriert. Moderne Meßfahrzeuge sind jedoch vorwiegend mit mechanisch-elektrischen Wandlern ausgerüstet, wodurch gegenüber rein mechanischen Systemen gewisse Vereinfachungen der Meßvorrichtungen insofern erzielt werden, als Relativbewegungen zwischen einzelnen Baugruppen (Radsätze, Gestelle Fahrzeugaufbauten) nicht mehr kompensiert werden müssen, da die Wandler näher an das Meßobjekt Gleis

gebracht werden können. Die Meßvorrichtungen sind jedoch trotzdem noch verhältnismäßig kompliziert aufgebaut, was z.T. auch durch die bei den Kenngrößen Längshöhenlage und Gleisrichtung realisierten großen Basislängen von neuerdings 10 bis 20 m bedingt ist (Beispiel: Patentschrift AT 313343). Es wurden bereits in der Erfindungsbeschreibung „Anordnung zum Messen der Lagefehler von Gleisen" (DD-WP E 01 B 252855/4) die Anwendung einer kürzeren Basis vorgeschlagen und Schaltungsanordnungen angegeben, die eine Korrektur der ungünstigen Übertragungsfunktion der Meßvorrichtungen bewirken, ohne daß allerdings ein Vorschlag für die Realisierung der Meßvorrichtung selbst enthalten ist. Als weiterer Nachteil der vorhandenen Gleismeßtechnik ist zu nennen, daß sich die vertikal en und horizontalen Kenngrößen z.T. auf unterschiedliche Gleisquerschnitte beziehen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Vereinfachung der Vorrichtungen zum Erfassen geometrischer Kenngrößen von Gleisen bei gleichzeitiger Erhöhung der Aussagefähigkeit der Meßergebnisse durch Schaffung eines einfachen, entgleisungssicheren Meßgestells, das sowohl in Meßfahrzeugen aller Art und Gleisbaumaschinen zum Einsatz kommen als auch bei entsprechend leichter Bauweise von Hand im Gleis gerollt werden kann.

Durch weitgehende Vereinheitlichung der Meßgeometrie soll die Voraussetzung für die Angleichung der auf unterschiedliche Art (Hand-, Fahrzeug- und Maschinenmessung) gewonnenen Meßergebnisse geschaffen werden, um sie letztlich in einem gemeinsamen Fonds als Planungsgrundlage für Erhaltungsarbeiten am Gleis sammeln zu können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Meßgestell zum Erfassen geometrischer Kenngrößen von Gleisen zu entwickeln, das sich gegenüber bekannten Meßfahrzeugen und -vorrichtungen durch eine wesentlich einfachere Konstruktion und Meßtechnik auszeichnet sowie eine auf die kürzeste zu erfassende Wellenlänge der Gleislagefehler abgestimmte Meßbasis besitzt. Das Meßgesteil soll das bewährte Prinzip der Pfeilhöhen- bzw. Krümmungsmessung für beide Schienen des Gleises in vorwiegend horizontaler Richtung, d. h. in der durch die Gleisebene gegebenen Querrichtung und der dazu und zur Gleislängenachse normalen Richtung, realisieren.

Zur Erzielung eines möglichst geringen Verschleißes sowie Bewegungswiderstandes soll das Meßgestell aus drei Teleskopachsen bestehen, die durch ihren Abstand zueinander und ihre Konstruktion die drei Meßebenen quer zur Gleislängsachse exakt definieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Teleskopachsen auf beiden Seiten in der Nähe der Meßräder miteinander durch Biegestäbe verbunden werden. Die Biegestäbe sind an der Mittelachse in horizontaler und vertikaler Richtung fest eingespannt und an den Endachsen gelenkig gelagert.

Zur Erfassung der den geometrischen Kenngrößen des Gleises proportionalen Biegungen sind die Biegestäbe an den Seiten sowie oben und unten mit Dehnungsmeßstreifen bestückt. Die in an sich bekannter Weise zu Meßbrücken zusammengeschalteten Dehnungsmeßstreifen bilden die mechanisch-elektrischen Wandler, deren Ausgänge auf ein nachgeschaltetes Gerät zur Verarbeitung der Meßsignale, vorzugsweise in digitaler Form unter Ausnutzung der Signale eines in Verbindung zu einem der Meßräder stehenden Wegimpulsgebers, führen. Dabei wird der seitliche Kontakt der Meßräder mit den Schienen durch in den Teleskopachsen angeordnete Federn bzw. entsprechende pneumatische Elemente hergestellt. Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Biegestäbe eine Vorspannung zum Anpressen der äußeren Achsen an die Schienen auf.

Der entgleisungssichere Lauf des erfindungsgemäßen Meßgestells bei Fahrkantenunterbrechungen im Bereich von Herzstücken wird dadurch erreicht, daß die die Anpreßkraft für dei Meßräder in horizontaler Richtung entwickelnden Federn in jeweils zwei Teilfedern je Achse mit unterschiedlichen Federkonstanten und unterschiedlichen Federwegen unterteilt und die Teilfedern durch einen starren Kolben untereinander verbunden sind. Die Federn mit den größeren Federkonstanten und kleineren Federwegen sind in Verbindung mit dem Kolben in den Teleskopachsen verschiebbar angeordnet. Die Federn mit den kleineren Federkonstanten und den größeren Federwegen aller drei Teleskopachsen sind untereinander hydraulisch oder mechanisch gekoppelt.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Meßgestells besteht darin, daß sich an der Führung der Teilfeder mit dem kleineren Federweg einer Achse ein elektrischer Kontakt befindet, der bei vollständiger Ausnutzung des Federweges zur Ortung von Fahrkantenunterbrechungen ein Signal abgibt. Schließlich ist das erfindungsgemäße Meßgestell, sofern es in einem Meßfahrzeug oder einer Gleisbau maschine zum Einsatz kommt, mit einer Vorrichtung zum Einsetzen in das Gleis vor Beginn der Messung und zum Aussetzen aus dem Gleis nach Abschluß der Messung vom Meßfahrzeug oder der Baumaschine aus gekoppelt.

Ausführungsbeispiel

In den Zeichnungen ist ei η Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt ein Meßgestell zum Erfassen geometrischer Kenngrößen von Gleisen, Fig. 2 zeigt ein ebensolches Meßgestell mit einer Vorrichtung zur Erzielung einer gegenseitigen Abhängigkeit der Verschiebewege der Teleskopachsen beim Durchfahren von Fahrkantenunterbrechungen in Weichen oder Kreuzungen.

Das in Fig. 1 dargestellte Meßgestell weist drei auf den Schienen 1 laufende Teleskopachsen 2 mit Meßrädern 3 auf, welche aus zwei Halbachsen bestehen. Eine stabile Führung der inneren Halbachse in der äußeren wird durch Gleitbuchsen 4 und Überwurfmuttern 5, welche gleichzeitig als Anschlag zur Begrenzung der Auszugslänge dienen, erreicht. Die als Tastorgane ausgebildeten Meßräder 3 werden durch in den Teleskopachsen 2 befindliche Druckfedern 6 horizontal mit ihren Spurkränzen 7 an die Fahrkanten der Schienen 1 gepreßt. Die drei Teleskopachsen 2 sind durch Biegestäbe 8, welche gleichzeitig als Meßgeber

dienen, miteinander verbunden. Die Biegestäbe sind jeweils an der mittleren Achse fest eingespannt. An den beiden äußeren Achsen erfolgt die Befestigung der Biegestäbe über Pendellager 9. Dadurch stimmen die Auflager der Biegestäbe exakt mit den Systemlinien der Teleskopachsen überein.

Zum Erfassen der den geometrischen Kenngrößen des Gleises proportionalen Biegungen sind die Biegestäbe 8 mit Dehnungsmeßstreifen 10 bestückt, welche in an sich bekannter Art zu Meßbrücken zusammengeschaltet sind. Zweckmäßigerweise wird der Laufkreisumfang der Meßräder 3 gleich dem Abtastabstand bei digitaler Meßwertverarbeitung gewählt, um die Meßgenauigkeit zu erhöhen und auf einfache Art ein Taktsignal zu gewinnen.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal sind entsprechend Fig.2 die die horizontale Anpreß kraft für die Meßräder entwickelnden Federn in je eine große Feder 11 (großer Federweg) und eine kleine Feder 12 (kleiner Federweg) unterteilt. Dabei befindet sich die kleine Feder in einer fest mit einem Kolben 13 verbundenen Führungshülse 14. Gleichfalls in dieser Hülse befindet sich die die Biegestabbefestigung und die Meßräder 3 tragende Halbachse mit einem Anschlag 15 zur Begrenzung des Federweges, mit dessen Hilfe beim Erreichen eines Kontaktes ein elektrisches Signal zur weiteren Verarbeitung abgegeben wird. Die andere Halbachse ist in Form eines Arbeitszylinders für den in einem Hydraulikmedium arbeitenden Kolben 13 ausgebildet. Durch das abgebildete hydraulische System, bestehend aus Zylindern 16 mit Ein- und Ausströmöffnungen 17, Kolben 13, elastische Verbindungsleitungen 18 mit Reservebehältern 19 und Rückschlagventilen 20, wird eine Kopplung der Teleskopachsen untereinander dergestalt erreicht, daß eine Verschiebung aller drei Kolben 13 nur um den gleichen Weg möglich ist. Somit ist ein Durchfahren von Fahrkantenunterbrechungen in Weichen oder Kreuzungen ohne besondere, vom übergeordneten Fahrzeug bzw. vom die Messung beaufsichtigenden Personal auszulösende oder durchzuführende Arretierungshandlungen und ohne die Gefahr des Entgleisens der Radsätze möglich.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die im Ausführungsbeispiel beschriebenen Federn zur Entwicklung der horizontalen Anpreßkraft als pneumatische Elemente ausgebildet. Als Variantenlösung können die kleinen Federn auch auf beiden Seiten der Teleskopachsen angeordnet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ein-und Aussetzen des Meßgestells von einem übergeordneten Fahrzeug aus bewirkt im wesentlichen ein Zusammendrücken der Teleskopachsen auf ein Spurmaß, das kleiner als die Spurweite des Gleises ist, sowie ein Ausrichten des Meßgestells auf den im wesentlichen durch den Spurkanal des Gleises vorgegebenen Raum. Im Meßbetrieb ist das Meßgestell mit dem übergeordneten Fahrzeug durch Zugstangen verbunden, die lediglich die Lage des Meßgestells in der Längsrichtung des übergeordneten Fahrzeugs festlegen, ansonsten jedoch eine freie Einstellung des Meßgestells im Gleis ermöglichen.

Die Verarbeitung der den geometrischen Kenngrößen des Gleises proportionalen Signale der Meßbrücken erfolgt durch Korrektur der Übertragungsfunktion der durch das Meßgestell repräsentierten Krümmungsmeßvorrichtungen in an sich bekannterweise. Eine Mittelwertbildung der korrigierten vertikalen Krümmung beider Schienen des Gleises führt zur Kenngröße Längshöhenlage; die gleiche Operation in horizontaler Richtung zur Kenngröße Gleisrichtung, bezogen auf die Gleisachse. Gegebenenfalls kann für die Gleisrichtung im Gleisbogen auch die jeweils äußere Schiene ausgewählt werden. Analog führt eine Differenzbildung der korrigierten vertikalen Krümmung beider Schienen des Gleises bei Berücksichtigung der Differenz zwischen dem Abstand der Biegeträger und der Stützweite des Gleises zur Kenngröße Querhöhenlage sowie die Differenzbildung der korrigierten horizontalen Krümmung beider Schienen zur Kenngröße Spurweite.

Die Korrektur der Übertragungsfunktion erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß nur für den Fahrzeuglauf relevante Wellenlängen der Gleislagefehler erfaßt werden.

Claims (6)

1. Meßgestell zum Erfassen geometrischer Kenngrößen von Gleisen, bestehend aus drei Teleskopachsen mit Meßrädern und Federn zum seitlichen Anpressen der Meßräder an die Schienen des zu messenden Gleises sowie einem Wegimpulsgeber und mit auf die zu erfassenden Wellenlängen der Gleislagefehler abgestimmtem Achsabstand gekennzeichnet dadurch, daß die Teleskopachsen (2) durch Biegestäbe (8) miteinander verbunden sind, die in bekannter Weise mit Meßbrücken aus Dehnungsmeßstreifen (10) zum Erfassen der den geometrischen Kenngrößen des Gleises proportionalen Biegungen bestückt sind und die Meßbrücken elektrische Verbindungen besitzen, die auf ein nachgeschaltetes Gerät zur Verarbeitung der Meßsignale, vorzugsweise in digitaler Form unter Ausnutzung der Signale des Wegimpulsgebers, führen.

2. Meßgestell nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Biegestäbe (8) eine Vorspannung zum Anpressen der äußeren Achsen an die Schienen (1) aufweisen.

3. Meßgestell nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die die Anpreßkraft für die Meßräder (3) in horizontaler Richtung entwickelnden Federn in jeweils zwei Teilfedern je Achse mit unterschiedlichen Federkonstanten und unterschiedlichen Federwegen unterteilt, die Teilfedern durch einen starren Kolben (13) untereinander verbunden, die Federn (12) mit den größeren Federkonstanten und den kleinen Federwagen in Verbindung mit den Kolben in den Teleskopachsen (2) verschiebbar angeordnet und die Federn (11) mit den kleineren Federkonstanten und den größeren Federwegen aller drei Teleskopachsen (2) untereinander hydraulisch oder mechanisch gekoppelt sind.

4. Meßgestell nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß sich an der Führung der Teilfeder mit dem kleineren Federweg einer Achse ein elektrischer Kontakt befindet, der bei vollständiger Ausnutzung des Federweges zur Ortung von Fahrkanteriunterbrechungen ein Signal abgibt.

5. Meßgestell nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die die horizontalen Anpreßkräfte für die Meßräder (3) entwickelnden Federn durch pneumatische Elemente ersetzt sind.

6. Meßgestell nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß es mit einer Vorrichtung zum Einsetzen in das Gleis und Aussetzen aus dem Gleis von einem übergeordneten Fahrzeug aus gekoppelt ist.