DE10114481A1 - Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Messung der Achslast oder des Gewichts von Fahrzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur dynamischen Messung der Achslast oder des Gewichts von Fahrzeugen während der Überfahrt über eine Meßvorrichtung, die mindestens zwei voneinander beabstandete Kraftaufnehmer (1, 2) enthält. Dabei sind die Kraftaufnehmer (1, 2) so miteinander verschaltet, daß sie während der Überfahrt über die Meßstrecke X ein Meßsignalfenster (11) bilden, aus dessen mittlerem zeitlichen relativ konstanten Bereich (12) mit Hilfe einer elektronischen Auswertevorrichtung (8) die Achslast oder das Fahrzeuggewicht gebildet werden. Die Auswertevorrichtung (8) enthält dabei Rechenschaltungen, die den dynamischen Meßsignalverlauf F¶M¶(x) innerhalb eines Meßsignalfensters (11) mit einem schwingungsunabhängigen Referenzsignalverlauf Ref (17) vergleichen und aus der ermittelten Abweichung (13, 18) den schwingungsbedingten Signalverlaufsanteil (20) ermitteln, womit die gebildete Achslast oder das gebildete Fahrzeuggewicht um den schwingungsbedingten Anteil korrigiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Messung der Achslast oder des Gewichts von Fahrzeugen während der Überfahrt über eine Meßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Insbesondere bei Gleisfahrzeugen ist es bekannt, das Fahrzeug­ gewicht oder dessen Achslasten während der Überfahrt über eine Wägevorrichtung zu ermitteln. Allerdings sind derartige dyna­ mische Meßverfahren nur bei verhältnismäßig geringer Über­ fahrtgeschwindigkeit hinreichend genau, da sich die Meßzeit mit zunehmender Geschwindigkeit verkürzt und gleichzeitig auch größere Störanteile in den Meßsignalen auftreten. So sind der­ zeit in der Praxis Gleiswaagen bekannt, die bei Meßgenauigkei­ ten von ca. 0,5% nur Überfahrgeschwindigkeiten von höchstens 20 km/h zulassen.

Aus der DE 32 26 740 A1 ist ein Verfahren zur Messung der Rad­ lasten von schnellfahrenden Schienenfahrzeugen bekannt. Dazu ist in jeder Schiene oberhalb mindestens einer Schwelle ein Kraftsensor vorgesehen, der als Dehnungsmeßstreifensensor aus­ gebildet und in der neutralen Faser der Schiene angeordnet ist. Bei der Überfahrt eines Rades erzeugt der Kraftaufnehmer ein Signal, das der Achsbelastung proportional ist und aus der die Belastungskraft oder das Gewicht ermittelt wird. Aller­ dings entspricht dabei die Meßstrecke der Breite des Dehnungs­ meßstreifens, so daß das Meßsignal nur für einen relativ kur­ zen Zeitraum zur Abtastung oder Erfassung zur Verfügung steht.

Da durch die Rollbewegung des zu wägenden Waggons den Ge­ wichtsmeßwerten Schwingungen überlagert sind, kann das auf­ grund der Meßsignale ermittelte Gewicht stark von dem tatsäch­ lichen Waggongewicht abweichen.

Aus der EP 0 500 971 A1 ist ein Wägeverfahren für Schienen­ fahrzeuge vorbekannt, bei dem in der neutralen Faser jeder Schiene mindestens zwischen zwei Schwellen zwei Kraftaufnehmer befestigt sind, dessen Meßsignale bei der Überfahrt eines Fahrzeugrades zu einem sogenannten Meßsignalfenster additiv verknüpft werden. Dadurch entsteht eine Meßstrecke dessen Meß­ signalfenster etwa der Strecke zwischen den beiden Aufnehmern entspricht. Durch die verhältnismäßig lange Meßstrecke werden alle Störschwingungsanteile kompensiert, deren Wellenlänge kleiner ist als die Meßstrecke. Da die schwingungsbedingten Störanteile sowohl von der Überfahrgeschwindigkeit als auch von der Waggonbauart abhängen, kommen auch langwelligere nichtkompensierende Störschwingungsanteile vor, die das Wä­ geergebnis verfälschen können. Derartige Störschwingungsantei­ le werden in der Praxis dadurch verringert, daß man eine Gleiswaage aus mehreren zwischen den Schwellen angeordneten Meßstrecken zusammenschaltet, bei der die Störanteile gemit­ telt werden und sich dadurch häufig aufheben. Dies gelingt aber nur bei verhältnismäßig langen Wägestrecken und Stör­ schwingungsanteilen, die nicht durch die Schwellenabstände an­ geregt worden sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung zur dynamischen Achslast- oder Ge­ wichtsbestimmung zu schaffen, bei der die durch die Rollbewe­ gung verursachten Störschwingungsanteile das Wägeergebnis nicht verfälschen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 und Patentan­ spruch 8 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vor­ teilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch den Vergleich des Meßsignalfensters mit einem schwingungsunabhängigen Referenz­ fenster auch periodisch angeregte Störschwingungen im Meßsi­ gnal korrigierbar sind, dessen Wellenlänge größer als das Meß­ fenster ist. Dabei ist die Korrektur der Störschwingungsantei­ le auch unabhängig von der Überfahrgeschwindigkeit und der Waggonbauart, so daß vorteilhafterweise auch unterschiedliche überfahrgeschwindigkeiten mit verschiedenen Waggonbauarten die Meßgenauigkeit nicht beeinträchtigen.

Die Erfindung hat durch die rechnerische Korrektur des dynami­ schen Störschwingungsanteils den Vorteil, daß derartige Meß­ fehler ohne aufwendige Kalibrierverfahren korrigierbar sind. Denn derartige Kalibrierverfahren müßten dann im praktischen Betrieb mit unterschiedlichen Waggontypen und verschiedenen überfahrgeschwindigkeiten durchgeführt werden, wodurch gleich­ zeitig auch die Fahrstrecke blockiert würde. Desweiteren hat die Erfindung den Vorteil, daß durch die rechnerische Korrek­ tur des Wägeergebnisses die dynamische Wägevorrichtung in sei­ ner baulichen Ausgestaltung nicht verändert werden muß, so daß auch eine nachträgliche Erweiterung zur Störschwingungskorrek­ tur ohne großen baulichen Aufwand möglich ist.

Die Erfindung hat zusätzlich noch den Vorteil, daß durch den Vergleich des Meßsignalfensters mit einem schwingungsunabhän­ gigen Referenzfenster alle überfahrbedingten Störschwingungs­ anteile korrigierbar sind, so daß vorteilhafterweise zur Stör­ schwingungskorrektur sich die Meßvorrichtung nicht über eine Vielzahl von Meßfenstern innerhalb einer Gleisstrecke erstrec­ ken muß, wodurch eine kurze Wägeschiene innerhalb des Gleis­ körpers möglich ist.

Eine besondere Ausbildung der Erfindung hat den Vorteil, daß durch die Identifizierung der Störschwingungsanteile mit einem linearisierten Rechenverfahren bereits mit verhältnismäßig ge­ ringem Rechenaufwand der Störschwingungsanteil im Wägeergebnis meist sehr genau korrigierbar ist.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gleiswaage;

Fig. 2 ein Schaubild eines Meßsignalfensters;

Fig. 3 ein Schaubild einer Meßsignalabweichung in Ab­ hängigkeit der Überfahrgeschwindigkeit;

Fig. 4 ein Schaubild eines Referenzsignalfensters, und

Fig. 5 ein Schaubild des Störschwingungsanteils im Meß­ signalfenster.

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Gleiswaage schematisch darge­ stellt, die aus einer durch zwei Kraftaufnehmer 1, 2 jedes Schienenstrangs 4 gebildeten Meßstrecke besteht, wobei aus den Aufnehmersignalen beim Überfahren einer Waggonachse die schwingungsabhängigen Anteile ermittelt werden und das Meßer­ gebnis um diese Anteile korrigiert wird, so daß ein genaues Achs- oder Waggongewicht anzeigbar ist.

Die Gleiswaage besteht aus mindestens zwei Kraftaufnehmern 1, 2, die an der neutralen Faser 5 jeder Schiene 4 befestigt sind. Dabei sind die Kraftaufnehmer 1, 2 als Schubspannungs­ aufnehmer in Dehnungsmeßstreifentechnik (DMS) ausgebildet und zwischen den Schwellen 3 symmetrisch angeordnet. Auf der Schiene 4 ist ein Rad 6 schematisch dargestellt, durch das bei seiner Überfahrt über die Schiene 4 die zu messende Kraft F in die Kraftaufnehmer 1, 2 eingeleitet wird. Dabei entsteht line­ ar zwischen den beiden Kraftaufnehmern 1, 2 eine Meßstrecke, die den größten Bereich zwischen den Schwellen 3 ausfüllt, um eine möglichst große Meßstrecke zu erhalten. Dadurch sind auch bei relativ schnell fahrenden Waggons oder anderen Fahrzeugen noch genügend abtastbare Meßpunkte erfaßbar, um ein möglichst genaues Meßergebnis zu erzielen. In der Praxis bestehen derar­ tige Waagen meist aus vier, acht und mehr Meßstrecken zwischen den Schwellenfächern, um eine hinreichende Meßgenauigkeit zu erzielen und mindestens jedes Drehgestell eines Waggons als ganzes erfassen zu können.

Bei herkömmlichen Eisenbahnschienensträngen sind Schwellenab­ stände von 630 mm zwischen den Schwellenmitten vorgesehen, so daß Meßstrecken innerhalb eines Schwellenfaches von ca. 400 mm erreichbar sind. Die beiden Kraftaufnehmer 1, 2 jeder Schiene 4 werden in einer Schalteinrichtung 7 zu einer Wheatsto­ ne'schen Meßbrücke verschaltet, so daß im Meßzweig dieser Brücke das Summensignal der beiden Kraftaufnehmer 1, 2 an­ liegt, das ein sogenanntes Signalfenster bei der Überfahrt bildet. Da dieses Meßsignalfenster meist im zeitlichen Abstand abgetastet wird, entsteht bei einer schnellen Überfahrt ein zeitlich schmales und bei einer langsamen Überfahrt ein zeit­ lich breiteres Meßsignalfenster.

Die im Meßzweig der Brücke anliegenden Meßsignale werden einer Auswertevorrichtung 8 zugeführt, die daraus die Achsbelastung oder das Waggongewicht ermittelt, das dann weiterverarbeitbar oder in einer Anzeigevorrichtung 9 darstellbar ist.

Eine derartige Gleiswaage entspricht dem Stand der Technik und erfaßt bei der Überfahrt eines Waggonrades 6 bzw. einer Wag­ gonachse ein Meßfenstersignal F_M(x) 11, das in Fig. 2 der Zeichnung als Schaubild grafisch dargestellt ist. Für dieses Meßsignalfenster 11 ist beispielsweise eine Achsbelastung F_M von ca. 2,2 t ermittelt worden, während ein Waggonrad 6 mit beispielsweise einer Geschwindigkeit v von 15 km/h über die Meßstrecke X gerollt ist.

Dieses Meßfenstersignal 11 F_M setzt sich zusammen aus der mit einer mechanisch bedingten Verzerrung (Glockenform) versehenen Summe des reinen gewichtsbedingten Anteils F_G 12 und eines schwingungsbedingten Anteils F_S 13, wobei der schwingungsbe­ dingte Anteil F_S 13 in erster Linie von den geschwindigkeitsab­ hängigen Vertikalschwingungen während der Überfahrt erzeugt wurde. Denn durch die Schwellenabstände biegen sich die Schie­ nen 4 bei einer Überfahrt einer Waggonachse 6 geringfügig nach unten elastisch durch, so daß vertikale Schwingungen mit der Wellenlänge der Schwellenabstände angeregt werden, die in das Meßergebnis F_M eingehen. Da diese vertikalen Schwingungen so­ wohl von der Bauart als auch der Überfahrgeschwindigkeit v der Waggons abhängen, sind diese Signalschwankungen recht unter­ schiedlich, sowohl in dessen Amplitude als auch in der Phase.

Ein derartiger Meßwerteverlauf 15 bei unterschiedlichen Über­ fahrgeschwindigkeiten v eines Eisenbahnwaggons über eine Wäge­ strecke X ist in Fig. 3 der Zeichnung als grafisches Schaubild dargestellt. Hierbei wurde ein bestimmter vierachsiger Eisen­ bahnwaggon von einem Gewicht W von ca. 67,85 t bei Überfahrge­ schwindigkeiten v von 7 bis 15 km/h gemessen und deren Ge­ wichtsbelastung W über der Geschwindigkeit v aufgetragen. Da­ bei wurde festgestellt, daß das ermittelte Gewicht W um einen Mittelwert 16 von ca. 68,85 t mit einem Differenzwert von 1,1 t schwankt. Insbesondere tritt dabei offenbar ein Effekt auf, bei dem sich bei geringer Geschwindigkeit v bis ca. 9 km/h das ermittelte Gewicht W positiv vom tatsächlichen Gewicht ab­ weicht. Bei einer höheren Geschwindigkeit v ab ca. 12 km/h ist hingegen die Abweichung negativ. Überraschenderweise hat sich bei einem Geschwindigkeitsbereich v zwischen ca. 10 bis 11,5 km/h eine starke Erhöhung der Abweichung und eine Umkehr der Abweichung herausgestellt. Bei diesem Geschwindigkeitsbereich tritt für eine bestimmte Waggonbauart offensichtlich eine Art Resonanzerscheinung auf, die zu besonders hohen Abweichungen und damit Meßfehlern führt. Da diese schwingungsbedingten Ab­ weichungen im Meßergebnis sowohl von der Waggonbauart als auch zusätzlich noch von dessen Beladung abhängen, sind derartige Abweichungen auch durch eine Kalibrierung der Waage nicht zu korrigieren. Ein derartiger Meßfehler von ca. 1,1 t kann auch nicht durch eine Verlängerung der Gesamtmeßstrecken ausgegli­ chen werden, da durch die symmetrischen Meßfenster 11 zwischen den Schwellen 3 nie eine vollständige Wellenlänge der durch die Durchbiegung angeregten vertikalen Schwingungen erfaßbar ist, sondern immer nur derselbe Schwingungsausschnitt, der in Abhängigkeit der Waggonbauart, der Beladung und der Überfahr­ geschwindigkeit sowohl positiv als auch negativ sein kann.

Die erfinderische Lösung, die schwingungsabhängigen Meßsignal­ schwankungen innerhalb des Meßfensters 11 zu korrigieren, lag nun in einer Ermittlung des jeweiligen schwingungsbedingten Anteils 13 im Meßsignal. Da dieser Schwingungsanteil F_S 13 we­ gen des geringen Schwingungsausschnitts nur einen kurzen Aus­ schnitt einer periodischen Schwingung darstellt, typischerwei­ se ½ Periode, ist er mit gewöhnlichen Filtern (z. B. Tiefpaß) nicht zu eliminieren. Daher schlägt die Erfindung vor, jedes erfaßte Meßsignalfenster 11 mit einem schwingungsunabhängigen Referenzmeßfenster zu vergleichen und daraus die schwingungs­ bedingten Anteile 13 rechnerisch zu ermitteln und damit das Meßergebnis zu korrigieren. Dazu ist die Auswertevorrichtung 8 als elektronische Rechenvorrichtung ausgebildet, die die ana­ logen oder digitalen Meßsignale nach festen Schaltungsvorgaben oder programmgesteuert miteinander verknüpft und speichert. Die Auswertevorrichtung 8 enthält dabei mindestens eine Spei­ cherschaltung, in die zunächst schwingungsunabhängige Meßwerte eingespeichert werden. Diese sind dadurch ermittelbar, daß mit Hilfe eines vorgegebenen Referenzgewichts F_R das beispielsweise mit 400 Meßschritten quasi statisch über die Meßstrecke X be­ wegt wird und deren Meßwerte F(x) schrittweise nacheinander erfaßt und abgespeichert werden. Ein derartig ermitteltes Re­ ferenzsignalfenster stellt lediglich die Ortsabhängigkeit der Meßwerteerfassung auf der Meßstrecke X dar, weil durch die quasi statische Erfassung keine schwingungsbedingten Abwei­ chungen in das Meßsignal F(x) eingehen können. Aus diesen er­ faßten schwingungsunabhängigen Meßwerten F(x) wird aufgrund des bekannten Referenzgewichts F_R und der bekannten Meßstrec­ kenabmessungen ein Referenzmeßfenster durch eine Rechenschal­ tung in der Auswertevorrichtung 8 ermittelt.

Ein derartiges Referenzmeßfenster 17 ist in Fig. 4 der Zeich­ nung grafisch dargestellt. Dieser Signalverlauf 17 innerhalb des Meßfensters ergibt sich aus der Beziehung Ref = F(x)/F_R. Dieses Referenzmeßfenster Ref ist aufgrund des bekannten Refe­ renzgewichtswertes F_R in der Amplitude auf einen Relativwert von 0 bis 1 normiert und in der Speicherschaltung der Auswer­ tevorrichtung 8 in Abhängigkeit der Meßfensterlänge x gespei­ chert.

In der Auswertevorrichtung 8 wird mit Hilfe einer Rechenschal­ tung aus den ermittelten schwingungsabhängigen Meßfensterwer­ ten F_M(x) und dem gespeicherten Referenzmeßfensterwert Ref eine Ähnlichkeitstransformation nach der mathematischen Beziehung F_fit(x) = a.F_M(b.x + c) durchgeführt, z. B. mittels Interpolation. Die Faktoren a als Höhenmaßstab, b als Breitenmaßstab und c als Verschiebemaßstab müssen zunächst ermittelt werden. Dies kann einerseits mittels einer nichtlinearen Parameterschätzung erfolgen, indem die Summe der Fehlerquadrate der Differenz aus Referenzsignal und transformiertem Meßsignal minimiert wird. Die Startwerte sind hierbei geeignet zu wählen, da diese gro­ ßen Einfluß auf die Optimierung haben. Andererseits genügt es, die Faktoren a, b und c auf direktem Weg zu bestimmen oder diese als Startwerte für die Optimierung zu verwenden. Der Faktor a berechnet sich aus dem Maximalwert des Referenzsigna­ les (also 1, da dieses normiert wurde) geteilt durch den Maxi­ malwert h des Meßsignales, wobei zur Vermeidung von Spitzen das Meßsignal hierfür z. B. mit einem Tiefpaß zu filtern ist. Es sind nun die Durchstoßpunkte des Referenzsignales durch die Linie der Höhe 0,5 zu ermitteln. Diese Zeiten werden mit t_R1 und t_R2 bezeichnet. Entsprechend werden die Zeiten des Durch­ stoßes des Meßsignals durch seine halbe Höhe (also 0,5.h) be­ rechnet. Diese werden mit t_M1 und t_M2 bezeichnet. Die Koeffi­ zienten b und c der Transformation sind nun so zu bestimmen, daß t_M1 = b.t_R1 + c und t_M2 = b.t_R2 + c gilt. Die Rechenschaltung bil­ det nun aus den bekannten Meßwerten F_M und der Zeitkoordinate x einen normierten Meßfensterverlauf F_fit(x). Durch diesen nor­ mierten Meßfensterverlauf F_fit(x) und dem Vergleich mit dem Re­ ferenzmeßfensterverlauf Ref errechnet eine Rechenschaltung der Auswertevorrichtung 8 nach der Funktion F_E(x) = F_fit(x)/Ref(x) den entzerrten Signalanteil F_E.

Ein derartiger entzerrter Signalanteil F_E ist in Fig. 5 der Zeichnung als Schaubild grafisch dargestellt. Dabei ergeben sich meist Meßwerte in Abhängigkeit der Meßfensterlänge x, die beidseitig eines entzerrten Referenzverlaufs 19 auftreten und damit auf die jeweilige bekannte Überfahrgeschwindigkeit v normiert sind. F_E(x) besteht vorwiegend aus der Schwingung F_E,R(x) = G + A.sin (ω.x + ϕ). Deren Koeffizienten G für den Gleich­ anteil, A für die Amplitude der Schwingung, ω für die Kreis­ frequenz der Schwingung und ϕ für die Phasenlage der Schwin­ gung werden in einer Rechenschaltung in der Auswertevorrich­ tung 8 mittels bekannter Iterationsverfahren (z. B. nach Le­ venberg-Marquardt) so bestimmt, daß sich eine optimale Annähe­ rung F_E,R(x) 20 der Schwingung an F_E(x) 18 ergibt, die den schwingungsbedingten Signalverlaufsanteil F_S 13 darstellt. Der korrigierte Gewichtswert entspricht dem Gleichanteil G, wobei dieser noch durch den Höhenmaßstab a zu dividieren ist. Alternativ ist es möglich, den Gewichtswert additiv bzw. subtraktiv um den Integrationswert des Störschwingungsanteils zu korrigieren.

Vorteilhafterweise kann durch dieses Verfahren auch bei unter­ schiedlichen Fahrgeschwindigkeiten der schwingungsabhängige Meßsignalanteil F_S bzw. die Annäherung F_E,R an den entzerrten Meßsignalanteil F_E berechnet und in der Meßwertanzeige berück­ sichtigt werden, wodurch die Meßgenauigkeit insbesondere im Resonanzbereich erheblich verbesserbar ist. Dieses korrigierte Meßsignal für das Achs- oder Waggongewicht W kann in weiteren elektronischen Recheneinrichtungen weiterverarbeitet und/oder in der Anzeigevorrichtung 9 analog oder digital dargestellt werden.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Auswerte­ vorrichtung 8 so ausgebildet, daß nach der Ähnlichkeitstrans­ formation der entzerrte Anteil F_E(x) mit der Funktion F_E,R(x) = G + A_x.cos (ω.x) + A_y.sin (ω.x) angenähert bzw. rekonstruiert wird. Diese Funktion ist gleichwertig mit G + A.sin(ω.x + ϕ) und ergibt sich durch Umformung mittels der "Additionstheoreme transzendenter Funktionen" (siehe z. B. Bronstein: Taschenbuch der Mathematik). Es gilt die Beziehung A_x = A.sin(ϕ) und A_y = A.cos(ϕ) bzw. in der Umkehrung

und tan(ϕ) = A_y/A_x. Da diese Gleichung jetzt linear in den Koeffizienten G, A_x und A_y ist, muß sie nur noch nach ω iteriert werden. Die Koeffizien­ ten G, A_x und A_y sind in einer Rechenschaltung der Auswertevor­ richtung 8 in jedem Iterationsschritt von ω z. B. mittels ei­ ner LS-Parameteridentifikation (LS Fehlerberechnung nach der kleinsten Fehlerquadratsumme) eindeutig rechnerisch zu bestim­ men, da dieser Fehler nur noch ein Minimum aufweist. Dieses Rechenverfahren mit linearisierten Koeffizienten ist vorteil­ haft ausführbar, wenn der schwingungsabhängige Signalanteil F_S bzw. die Rekonstruktion F_E,R 20 des entzerrten Signalanteils F_E nur mit wenigen Rechenschritten berechnet werden soll, da hierdurch eine höhere Genauigkeit mit geringerer Rechenkapazi­ tät in kurzer Zeit erzielbar ist.

In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist die Frequenz ω bereits bekannt, da die betrachtete Schwingung eine bekannte Wellenlänge, nämlich den Schwellenabstand hat. Im Falle der zu bestimmenden Funktion F_E,R = G + A.sin (ω.x + ϕ) sind hier nur noch die Parameter G, A und ϕ z. B. mittels Iterationsverfahrens zu bestimmen. Im Falle der zu bestimmenden Funktion F_E,R = G + A_x.cos(ω.x) + A_y.sin(ω.x) sind nur noch die Parameter G, A_x und A_y zu bestimmen, was mittels LS-Verfahren, also ohne Itera­ tionsverfahren erfolgen kann. Dieses kann sogar soweit redu­ ziert werden, daß die Rechenschaltung nur noch G explizit be­ rechnet.

Ein derartiges Korrekturverfahren bei der dynamischen Messung von Achslasten und Fahrzeuggewichten eignet sind vorzugsweise bei der Messung von Schienenfahrzeugen, kann aber auch bei der dynamischen Gewichtsmessung von Landfahrzeugen eingesetzt wer­ den.

Claims (8)

1. Verfahren zur dynamischen Messung der Achslast oder des Gewichts von Fahrzeugen während der Überfahrt über eine Meßvorrichtung, die mindestens zwei voneinander beabstan­ dete Kraftaufnehmer enthält, dessen Meßsignale so mitein­ ander verknüpft werden, daß sie über eine überfahrene Meßstrecke ein Meßsignalfenster bilden, aus dessen mitt­ leren zeitlich relativ konstanten Bereich die Achslast oder das Fahrzeuggewicht ermittelt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dynamische Meßsignalverlauf F_M(x) inner­ halb des Meßsignalfensters (11) mit einem schwingungsu­ nabhängigen Referenzsignalverlauf Ref (17) verglichen wird und aus dessen Abweichung der schwingungsbedingte Signalverlaufsanteil F_S (13) bzw. die Rekonstruktion F_E,R (20) des entzerrten Signalverlaufsanteils F_E (18) ermit­ telt wird, der zur Korrektur der gemessenen Achslast F_M oder des Fahrzeuggewichts dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Signalfenster (11) einer Meßstrecke unter Berücksichtigung der Ortsabhängigkeit der Aufnehmersignale ein schwingungsunabhängiges Referenzsignalfenster (17) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Referenzsignalfenster (17) mit Hil­ fe eines vorgegebenen bekannten Referenzgewichtes F_R auf Relativwerte Ref mit Betragswerten zwischen 0 bis 1 in Abhängigkeit der Meßstrecke X gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der erfaßte dynamische Meßsi­ gnalverlauf F_M(x) (11) mit Hilfe des Referenzsignalver­ laufs Ref (17) einer Ähnlichkeitstransformation unterzo­ gen wird, woraus sich ein geschwindigkeitsunabhängiger normierter Meßfensterverlauf (18) ergibt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß aus dem normierten Meßfenster­ verlauf (18) unter Berücksichtigung einer bekannten oder bestimmbaren Anregungsfrequenz ω mit Hilfe eines bekann­ ten nichtlinearen Iterationsverfahrens der schwingungsbe­ dingte überlagerte Gewichtsanteil (20) ermittelt wird, der dann zur Korrektur des Meßwertes F_M oder zur Berech­ nung des statischen Gewichtswertes W dient.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der schwingungsabhängige Signalanteil F_S (13) bzw. die Rekonstruktion F_E,R (20) des entzerrten Si­ gnalverlaufsanteils F_E (18) eines Meßfensterverlaufs (11) nach der Funktion F_E,R(x) = G + A_x.cos (ω.x) + A_y.sin (ω.x) aus dem Meßergebnis berechnet wird, indem über ω nach bekanntem Verfahren iteriert wird und in jedem Iterationsschritt die Koeffizienten G, A_x und A_y mittels einer LS- Parameteridentifikation bestimmt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der schwingungsabhängige Signalanteil F_S (13) bzw. die Rekonstruktion F_E,R (20) des entzerrten Si­ gnalverlaufsanteils F_E (18) eines Meßfensterverlaufs (11) nach der Funktion F_E,R(x) = G + A_x.cos(ω.x) + A_y.sin(ω.x) mit be­ kannter Frequenz ω aus dem Meßergebnis berechnet wird, wobei die Koeffizienten G, A_x und A_y mittels einer LS- Parameteridentifikation bestimmt werden.

8. Vorrichtung zur Bestimmung der dynamischen Achsbelastung oder des Fahrzeuggewichts nach einem der Verfahren der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine Meßstrecke X zur Überfahrt vorgesehen ist, die aus mindestens zwei in Überfahrrichtung nacheinander angeordnete Kraftaufnehmer (1, 2) gebildet ist, deren Si­ gnale ein Meßfenster (11) bilden und die eine elektroni­ sche Auswertevorrichtung (8) enthält, die aus dem Meßsi­ gnalfenster F_M(x) mit Hilfe eines vorgegebenen oder ermit­ telten Referenzfensters (17) den schwingungsabhängigen Meßsignalanteil (13, 20) bestimmt und das Meßergebnis um diesen Anteil rechnerisch korrigiert.