DE10114481A1

DE10114481A1 - Dynamic measurement of axle load or weight of vehicle involves comparing dynamic force sensor signal profile in measurement window with vibration-independent reference signal profile

Info

Publication number: DE10114481A1
Application number: DE2001114481
Authority: DE
Inventors: Rolf Zoeller; Gerhard Raffius; Peter Groll; Ralph Mueller; Roland Sonnenschein
Original assignee: Schenck Process GmbH
Current assignee: Schenck Process Europe GmbH
Priority date: 2001-03-24
Filing date: 2001-03-24
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2021-03-25
Also published as: DE10114481B4

Abstract

The method involves combining the measurement signals of separate force detectors forming a measurement window along the measurement path traveled by the vehicle and deriving the load or weight from the mean relative constant area of the signals. The dynamic signal profile in the window is compared with a vibration-independent reference profile and the vibration component or corrected signal profile reconstruction derived from the difference. Independent claims are also included for the following: an arrangement for dynamic measurement of axle load or weight of vehicle.

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.The invention relates to a method for dynamic measurement the axle load or weight of vehicles during the Crossing over a measuring device according to the preamble of Claim 1 and a device for performing the Method according to the preamble of patent claim 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.In the case of track vehicles in particular, it is known to be the vehicle weight or its axle loads during the crossing over a To determine the weighing device. However, such are dyna Mix measuring methods only with a relatively low over driving speed sufficiently accurate, since the measuring time shortened with increasing speed and at the same time Larger interference components occur in the measurement signals. So they are time known in practice track scales, the measurement accuracy of about 0.5%, only maximum crossing speeds Allow 20 km / h.

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. DE 32 26 740 A1 describes a method for measuring the wheel loads of high-speed rail vehicles known. To is in each rail above at least one threshold Force sensor provided, which acts as a strain gauge sensor formed and arranged in the neutral fiber of the rail is. When a wheel is driven over, the force transducer generates a signal that is proportional to the axle load and from which the load or weight is determined. all However, the measuring section corresponds to the width of the strain measuring strip, so that the measuring signal only for a relatively short zen period is available for sampling or detection.

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.Because the rolling motion of the wagon to be weighed caused the Ge weight-measured vibrations are superimposed on weight determined on the basis of the measurement signals strongly from the actual wagon weight differ.

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.EP 0 500 971 A1 describes a weighing method for rails vehicles previously known, in which everyone in the neutral fiber Rail at least between two sleepers two force transducers are attached, the measurement signals when crossing a Vehicle wheel additively to a so-called measurement signal window be linked. This creates a measuring section whose measurement signal window about the distance between the two transducers equivalent. Due to the relatively long measuring distance compensated for all interference vibrations, their wavelength is smaller than the measuring section. Because the vibration-related Interference components from both the speed of overrun and Depending on the type of wagon, there are also long-wave ones non-compensating disturbance vibrations that the weight can falsify the result. Such interference vibrations le are reduced in practice by one Track scale consisting of several arranged between the sleepers Interconnects measuring sections in which the interference components become and often cancel each other out. This succeeds but only with relatively long weighing distances and sturgeon vibration components that are not due to the threshold distances have been stimulated.

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.The invention is therefore based on the object of a method ren and a device for dynamic axle load or Ge to create weight determination, in which by the rolling movement interference causes the weighing result do not falsify.

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.This object is achieved by the in claim 1 and patent claim 8 specified invention solved. Training and before partial embodiments are in the dependent claims given.

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.The invention has the advantage that by comparing the Measurement signal window with a vibration-independent reference window also periodically excited spurious vibrations in the Meßsi gnal can be corrected, the wavelength of which is larger than the measurement window is. Here is the correction of the noise component le regardless of the speed and the Waggonbauart, so that advantageously different crossing speeds with different types of wagons Do not affect the measuring accuracy.

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.The invention has the mathematical correction of the dynami the disturbance vibration component has the advantage that such measurement errors can be corrected without complex calibration procedures. Because such calibration procedures would then have to be practical Operation with different wagon types and different crossing speeds are carried out, making the same the route would also be blocked at an early stage. Furthermore has the invention has the advantage that due to the computational correction ture of the weighing result the dynamic weighing device in ner structural design need not be changed, so that also a subsequent extension to the interference vibration correction is possible without great structural effort.

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. The invention has the additional advantage that Comparison of the measurement signal window with a vibration-independent general reference window all interference-related vibration Proportions can be corrected, so that advantageously for interference vibration correction, the measuring device does not have a Large number of measuring windows within a track section ken, creating a short weighing rail within the track body is possible.

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.A special embodiment of the invention has the advantage that by identifying the interference components with a linearized calculation methods already with relatively ge the computation of the disturbing vibrations in the weighing result can usually be corrected very precisely.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on an embodiment that in the drawing is shown, explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gleiswaage; Fig. 1 is a schematic representation of a track scale;

Fig. 2 ein Schaubild eines Meßsignalfensters; Fig. 2 is a diagram of a Meßsignalfensters;

Fig. 3 ein Schaubild einer Meßsignalabweichung in Ab hängigkeit der Überfahrgeschwindigkeit; Fig. 3 is a graph of a measurement signal deviation in dependence on the overrun speed;

Fig. 4 ein Schaubild eines Referenzsignalfensters, und Fig. 4 is a diagram of a reference signal window, and

Fig. 5 ein Schaubild des Störschwingungsanteils im Meß signalfenster. Fig. 5 is a graph of the interference component in the measurement signal window.

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.In Fig. 1 of the drawing, a rail balance is schematically Darge, which consists of a measuring section formed by two force transducers 1 , 2 of each rail track 4 , the vibration-dependent components being determined from the transducer signals when driving over a wagon axis and the measurement result corrected by these components is, so that an exact axle or wagon weight can be displayed.

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.The track scale consists of at least two force transducers 1 , 2 , which are attached to the neutral fiber 5 of each rail 4 . The force transducers 1 , 2 are designed as shear stress transducers using strain gauge technology (DMS) and are arranged symmetrically between the sleepers 3 . On the rail 4 a wheel 6 is schematically shown, which is introduced force F to be measured in the load cell 1, 2 by the at its crossing over the rail. 4 This creates a line ar between the two force transducers 1 , 2 , which fills the largest area between the thresholds 3 in order to obtain the largest possible measuring path. As a result, even with relatively fast moving wagons or other vehicles, enough scannable measuring points can still be detected in order to achieve a measurement result that is as accurate as possible. In practice, such scales usually consist of four, eight or more measuring sections between the sleeper compartments in order to achieve sufficient measuring accuracy and to be able to record at least each bogie of a wagon as a whole.

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.In conventional railroad tracks, threshold levels of 630 mm are provided between the center of the threshold, so that measuring sections can be reached within a threshold compartment of approximately 400 mm. The two force transducers 1 , 2 of each rail 4 are connected in a switching device 7 to a Wheatsto ne'schen measuring bridge, so that the sum signal of the two force transducers 1 , 2 is in the measuring branch of this bridge, which forms a so-called signal window when crossing. Since this measurement signal window is usually sampled at a time interval, a measurement signal window that is narrow in terms of time is created when the passage is rapid and a measurement signal window that is broader in time is passed over slowly.

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.The measurement signals present in the measuring branch of the bridge are fed to an evaluation device 8 , which determines the axle load or the wagon weight therefrom, which can then be further processed or displayed in a display device 9 .

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. Such a track scale corresponds to the prior art and detects a measuring window signal F _M (x) 11 when crossing a wagon wheel 6 or a wagon axis, which is shown graphically in FIG. 2 of the drawing as a graph. For this Meßsignalfenster 11, a shaft load F _M of approximately 2.2, for example, been determined t, while a wagon wheel 6 with, for example a speed v h of 15 km / is rolled over the measuring section X.

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.This measurement window signal 11 F _M is composed of the sum of the pure weight-related portion F _G 12 and a vibration-related portion F _S 13 , provided with a mechanical distortion (bell shape), the vibration-related portion F _S 13 being primarily dependent on the speed Vertical vibrations were generated during the crossing. Because by the threshold spacing, the rails 4 tend to bend slightly downward when crossing a wagon axis 6 , so that vertical vibrations are excited with the wavelength of the threshold spacing, which are included in the measurement result F _M. Since these vertical vibrations depend so well on the type and the speed v of the wagons, these signal fluctuations are quite different, both in its amplitude and in 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.Such a course of measured values 15 at different driving speeds v of a railroad car over a weighing distance X is shown in FIG. 3 of the drawing as a graph. Here, a certain four-axle rail wagon with a weight W of approx. 67.85 t was measured at speed v of 7 to 15 km / h and its weight load W was plotted against speed v. Since it was found that the determined weight W fluctuates around an average value 16 of approximately 68.85 t with a difference value of 1.1 t. In particular, there appears to be an effect in which the determined weight W deviates positively from the actual weight at low speed v up to approximately 9 km / h. At a higher speed v from approx. 12 km / h, however, the deviation is negative. Surprisingly, at a speed range v between approximately 10 to 11.5 km / h, the deviation has increased sharply and the deviation has been reversed. At this speed range, a type of resonance apparently occurs for a certain type of wagon, which leads to particularly high deviations and thus measurement errors. Since these vibration-related deviations in the measurement result depend both on the type of wagon and also on its loading, such deviations cannot be corrected by calibrating the scale. Such a measurement error of approx. 1.1 t can also be compensated for by an extension of the total measuring distances, since a complete wavelength of the vertical vibrations excited by the deflection can never be detected by the symmetrical measuring window 11 between the thresholds 3 , but always only the same Vibration cutout, which can be both positive and negative depending on the type of wagon, the loading and the speed of the vehicle.

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.The inventive solution to correct the vibration-dependent measurement signal fluctuations within the measurement window 11 was now to determine the respective vibration-related portion 13 in the measurement signal. Since this oscillation component F _S 13 is only a short segment of a periodic oscillation due to the small oscillation section, typically ½ period, it cannot be eliminated with ordinary filters (e.g. low-pass filter). The invention therefore proposes to compare each detected measurement signal window 11 with a vibration-independent reference measurement window and to use it to determine the components 13 caused by vibration and thus to correct the measurement result. For this purpose, the evaluation device 8 is designed as an electronic computing device which links and stores the analog or digital measurement signals according to fixed circuit specifications or program-controlled. The evaluation device 8 contains at least one storage circuit, in which initially vibration-independent measured values are stored. These can be determined by using a predetermined reference weight F _R which, for example with 400 measuring steps, is moved quasi statically over the measuring section X and the measured values F (x) are recorded and stored step by step in succession. Such a determined reference signal window only represents the location dependency of the measured value acquisition on the measuring section X, because no oscillation-related deviations can enter into the measured signal F (x) due to the quasi-static acquisition. From these vibration-independent measured values F (x), a reference measurement window is determined by a computing circuit in the evaluation device 8 on the basis of the known reference weight F _R and the known measuring path dimensions.

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.Such a reference measurement window 17 is shown graphically in FIG. 4 of the drawing. This signal curve 17 within the measurement window results from the relationship Ref = F (x) / F _R. This reference measurement window Ref is normalized in amplitude due to the known reference weight value F _R to a relative value from 0 to 1 and stored in the memory circuit of the evaluation device 8 as a function of the measurement window length x.

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.In the evaluation device 8 , a similarity transformation according to the mathematical relationship F _fit (x) = aF _M (bx + c) is carried out with the aid of a calculation circuit from the determined vibration-dependent measurement window values F _M (x) and the stored reference measurement window value Ref, z. B. by means of interpolation. The factors a as the height scale, b as the width scale and c as the displacement scale must first be determined. On the one hand, this can be done by means of a non-linear parameter estimation, by minimizing the sum of the squares of the errors of the difference between the reference signal and the transformed measurement signal. The starting values should be chosen appropriately, since these have a large influence on the optimization. On the other hand, it is sufficient to determine the factors a, b and c directly or to use them as starting values for the optimization. The factor a is calculated from the maximum value of the reference signal (ie 1, since this has been standardized) divided by the maximum value h of the measurement signal. B. is to be filtered with a low pass. The penetration points of the reference signal through the line of height 0.5 must now be determined. These times are designated t _R1 and t _R2 . Accordingly, the times of pushing the measurement signal through its half height (i.e. 0.5.h) are calculated. These are designated t _M1 and t _M2 . The coefficients b and c of the transformation are now to be determined such that t _M1 = bt _R1 + c and t _M2 = bt _R2 + c. The arithmetic circuit now forms a normalized measurement window course F _fit (x) from the known measured values F _M and the time coordinate x. By means of this standardized measurement window profile F _fit (x) and the comparison with the reference measurement window profile Ref, a computing circuit of the evaluation device 8 calculates the equalized signal component F _E according to the function F _E (x) = F _fit (x) / Ref (x).

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. Such an equalized signal component F _E is shown graphically in FIG. 5 of the drawing. This usually results in measured values as a function of the measurement window length x, which occur on both sides of an equalized reference curve 19 and are thus standardized to the known travel speed v in question. F _E (x) mainly consists of the oscillation F _{E, R} (x) = G + A.sin (ω.x + ϕ). Their coefficients G for the direct component, A for the amplitude of the oscillation, ω for the circular frequency of the oscillation and ϕ for the phase position of the oscillation are processed in a computing circuit in the evaluation device 8 using known iteration methods (e.g. according to Le venberg -Marquardt) determined so that there is an optimal approximation F _{E, R} (x) 20 of the oscillation at F _E (x) 18 , which represents the oscillation-related signal curve component F _S 13 . The corrected weight value corresponds to the constant component G, which must still be divided by the height scale a. Alternatively, it is possible to additively or subtractively correct the weight value by the integration value of the interference component.

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.Advantageously, this method can calculate the vibration-dependent measurement signal component F _S or the approximation F _{E, R} to the equalized measurement signal component F _E and take it into account in the measured value display, even under different driving speeds, so that the measurement accuracy, particularly in the resonance range, can be improved considerably. This corrected measurement signal for the axle or wagon weight W can be further processed in further electronic computing devices and / or can be displayed in analog or digital form in the display device 9 .

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
In a further embodiment of the invention, the evaluation device 8 is designed such that, after the similarity transformation, the equalized portion F _E (x) with the function F _{E, R} (x) = G + A _x .cos (ω.x) + A _y .sin (ω.x) is approximated or reconstructed. This function is equivalent to G + A.sin (ω.x + ϕ) and results from the transformation using the "addition theorems of transcendent functions" (see eg Bronstein: Taschenbuch der Mathematik). The relationship A _x = A.sin (ϕ) and A _y = A.cos (ϕ) or vice versa applies

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. and tan (ϕ) = A _y / A _x . Since this equation is now linear in the coefficients G, A _x and A _y , it only has to be iterated over ω. The coefficients G, A _x and A _y are in a computing circuit of the Auswertevor device 8 in each iteration step of ω z. B. by means of egg ner LS parameter identification (LS error calculation based on the smallest sum of squares) to be determined mathematically, since this error has only a minimum. This calculation method with linearized coefficients can advantageously be carried out if the oscillation-dependent signal component F _S or the reconstruction F _{E, R} 20 of the equalized signal component F _E is to be calculated with only a few calculation steps, since this results in higher accuracy with lower computing capacity in a short time is achievable.

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.In a special embodiment of the invention, the frequency ω is already known since the oscillation under consideration has a known wavelength, namely the threshold distance. In the case of the function F _{E, R} = G + A.sin (ω.x + ϕ) to be determined, only the parameters G, A and ϕ z are here. B. to be determined by means of an iteration method. In the case of the function F _{E, R} = G + A _x .cos (ω.x) + A _y .sin (ω.x) to be determined, only the parameters G, A _x and A _y need to be determined, which can be determined using LS -Procedure, that can be done without iteration process. This can even be reduced so far that the arithmetic circuit only calculates G explicitly.

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.Such a correction method in dynamic measurement of axle loads and vehicle weights are preferred in the measurement of rail vehicles, but can also in the dynamic weight measurement of land vehicles the.

Claims

1. A method for dynamic measurement of the axle load or the weight of vehicles during the passage over a measuring device that contains at least two mutually spaced force transducers, the measuring signals are linked with each other so that they form a measuring signal window over a driven measuring section, from the middle of which leren temporally relatively constant range the axle load or the vehicle weight is determined, characterized in that the dynamic measurement signal curve F _M (x) within the measurement signal window ( 11 ) is compared with a vibration-dependent reference signal curve Ref ( 17 ) and from the deviation of the vibration-related Signal curve component F _S ( 13 ) or the reconstruction F _{E, R} ( 20 ) of the equalized signal curve component F _E ( 18 ) is determined, which is used to correct the measured axle load F _M or the vehicle weight.

2. The method according to claim 1, characterized in that a vibration-independent reference signal window ( 17 ) is formed for each signal window ( 11 ) of a measuring section, taking into account the location dependence of the transducer signals.

3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the reference signal window ( 17 ) with Hil fe a predetermined known reference weight F _R to relative values Ref with values between 0 and 1 depending on the measuring section X is formed.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the detected dynamic Meßsi signal curve F _M (x) ( 11 ) with the aid of the reference signal curve Ref ( 17 ) is subjected to a similarity transformation, resulting in a speed-independent standardized measurement window curve ( 18 ) results.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that from the standardized measurement window ( 18 ), taking into account a known or determinable excitation frequency ω with the aid of a known nonlinear iteration method, the vibration-related superimposed weight fraction ( 20 ) is determined, which then serves to correct the measured value F _M or to calculate the static weight value W.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the vibration-dependent signal component F _S ( 13 ) or the reconstruction F _{E, R} ( 20 ) of the equalized Si signal profile component F _E ( 18 ) of a measurement window profile ( 11 ) after the function F _{E, R} (x) = G + A _x .cos (ω.x) + A _y .sin (ω.x) is calculated from the measurement result by iterating over ω according to a known method and in each iteration step Coefficients G, A _x and A _{y can} be determined by means of an LS parameter identification.

7. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the vibration-dependent signal component F _S ( 13 ) or the reconstruction F _{E, R} ( 20 ) of the equalized Si signal profile component F _E ( 18 ) of a measurement window profile ( 11 ) after the function F _{E, R} (x) = G + A _x .cos (ω.x) + A _y .sin (ω.x) with known frequency ω is calculated from the measurement result, the coefficients G, A _x and A _{y can} be determined by means of an LS parameter identification.

8. A device for determining the dynamic axle load or the vehicle weight according to one of the methods of claims 1 to 7, characterized in that at least one measuring section X is provided for crossing, which consists of at least two force transducers ( 1 , 2 ) arranged one after the other in the driving direction is, whose signals form a measurement window ( 11 ) and which contains an electronic evaluation device ( 8 ) which, from the measurement signal window F _M (x) with the aid of a predetermined or determined reference window ( 17 ), contains the vibration-dependent measurement signal component ( 13 , 20 ) determined and the measurement result corrected by this proportion.