DE10152380A1

DE10152380A1 - Vorrichtung zur Erfassung von Kräften und Veränderungen an Rädern von Schienenfahrzeugen

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Publication number: DE10152380A1
Application number: DE10152380A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-28
Filing date: 2001-10-28
Publication date: 2003-06-26
Also published as: EA005746B1; ATE297337T1; EA200400602A1; US7228747B2; US20050066743A1; EP1448423A1; EP1448423B1; DE50203381D1; WO2003037695A1; ES2242903T3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung für einen Bewegungsaufnehmer, der aus einem Sender 2 und einem Empfänger 3 besteht. Der Sender 2 und der Empfänger 3 werden hierbei jeweils mittels einer Aufnahme 20, 30 und eines mit der Aufnahme 20, 30 korrespondierenden, über eine Schraubverbindung 22 mit ihr verbundenen Halteteils 21 formschlüssig am Bauteil 1 befestigt. Hierzu bilden die Aufnahme 20, 30 und das Halteteil 21 eine Klemmverbindung mit dem Bauteil 1, wobei die Aufnahme 20, 30 ein Klemmelement 23 aufweist, das mit dem Bauteil 1 in Wirkverbindung steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für einen Sender und einen Empfänger zum Erfassen verschiedener Verformungszustände eines Bauteils, die unabhängig voneinander, mit Abstand zueinander über eine Aufnahme auf dem Bauteil angeordnet sind.
Es ist bereits ein Verformungsaufnehmer aus der internationalen Veröffentlichung WO 01/18487 A1 bekannt, bei der ein Sender und ein Empfänger zur Messung von Verformungszuständen gemeinsam auf einer Platte angeordnet sind. Die Platte ist hierbei über mindestens ein Klemmelement an einem Bauteil befestigt, wobei das Klemmelement zwei spitze oder runde Anlageteile und mindestens eine mit der Platte korrespondierende Bohrung aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Haltevorrichtung für eine Sender-Empfänger-Einheit derart auszubilden und anzuordnen, dass eine einfache und präzise Montage gewährleistet ist.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Sender über eine erste Aufnahme auf einem ersten Halteteil und der Empfänger über eine zweite Aufnahme auf einem zweiten Halteteil angeordnet sind, wobei die jeweilige Aufnahme und das jeweilige Halteteil eine Klemmverbindung mit dem Bauteil bilden. Hierdurch wird erreicht, dass Sender und Empfänger unabhängig voneinander am Bauteil angeordnet sind, wobei die Aufnahme für den Sender und den Empfänger gleichzeitig als Teil der Klemmverbindung dient. Durch die Integration der Aufnahme in die Klemmvorrichtung wird beim Klemmvorgang eine Verformung der Aufnahme und damit eine Justierung des Senders bzw. des Empfängers generiert. Die Unabhängigkeit von Sender- und Empfängeraufnahme bzw. Halteteil gewährleistet eine einflussfreie Verformungsaufnahme des Bauteils. Weder Sender noch Empfänger nehmen eine durch die Verformung des Bauteils generierte Kraft auf.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass die Aufnahme und das Halteteil eine korrespondierende Passung aufweisen, wobei die Passung als Nut-Feder-Verbindung und/oder als Passstift ausgebildet ist. Durch die Passung wird der Montageaufwand bzw. der Justieraufwand der Aufnahme auf dem Halteteil auf ein Minimum reduziert.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Aufnahme als Pratze ausgebildet ist und mittels einer Stift- und/oder Schraubverbindung mit dem Halteteil verbunden ist, wobei die Aufnahme und/oder das Halteteil ein als Bolzen, Schraube und/oder Nocke ausgebildetes Klemmelement aufweist, das mit dem Bauteil in Wirkverbindung steht. Durch die Verwendung eines zusätzlichen Klemmelements kann die Aufnahme unabhängig von der Klemmverbindung auf dem Halteteil befestigt werden. Über das unabhängige Klemmelement kann die Aufnahme zusammen mit dem Halteteil relativ zum Bauteil bewegt werden, ohne dass die Verbindung zwischen Aufnahme und Halteteil gelöst werden muss.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass die Aufnahme ein Halteelement für den Sender und/oder den Empfänger aufweist, wobei das Halteelement als Bohrung ausgebildet ist und ein als Hutmutter ausgebildetes Festsetzelement für den Sender und/oder den Empfänger aufweist. Die Ausbildung als Präzisionsbohrung gewährleistet einen optimalen Schutz den Sender bzw. bzw. den Empfänger, der bei ausreichender Länge der Bohrung in diese eingeschoben und dort versenkt werden kann.
Vorteilhaft ist es ferner, dass die erste Aufnahme für den Sender und die zweite Aufnahme für den Empfänger mindestens eine korrespondierende, über eine Montagehilfe in Verbindung bringbare Justierfläche aufweist, wobei die Justierfläche als Nut, Bohrung und/oder als Fase ausgebildet ist und die Montagehilfe mit der Justierfläche korrespondierende Justierelemente wie eine Feder oder einen Stift aufweist. Dadurch können eine Sender-Aufnahme und eine Empfänger-Aufnahme auf einfache Weise relativ zueinander ausgerichtet werden. Die Montagehilfe kann für beliebige Aufnahmen Verwendung finden und muss nicht an der Vorrichtung zurückbleiben.
Ferner ist es vorteilhaft, dass in einem Messbereich des Bauteils mehrere Aufnahmen vorgesehen sind, wobei die Empfänger über eine Auswerteeinheit in Wirkverbindung stehen.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass mehrere an gegenüberliegenden Seiten des Bauteils angeordnete Sender-Empfänger-Paare vorgesehen sind. Bei der Verwendung der Vorrichtung zur Messung bei Gleisanlagen sind die Sender und Empfänger jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Schiene, also mit Bezug auf die Längsachse der Schiene auf der rechten und der linken Seite der Schiene, vorgesehen und erstrecken sich über einen zu messenden Gleisabschnitt zwischen 3 m und 30 m.
Schließlich ist es von Vorteil, dass ein vom Empfänger generierter Messstrom innnerhalb der Auswerteeinheit in eine Messspannung transformiert wird und die der Spannungsänderung zu Grunde liegende Winkeländerung zwischen Sender und Empfänger nach folgender Formel ermittelt wird:
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, dass die der Verformung des Bauteils zu Grunde liegenden Belastungskräfte F_Q, F_Y rechtwinklig zur Längsrichtung des Bauteils nach folgender Formel ermittelt werden:

wobei F_Q die Kraft in Richtung der Lotrechten und F_Y die Kraft rechtwinklig dazu verläuft und α₁, α₂ die Winkeländerung von mindestens zwei verschiedenen Sender- Empfänger-Paaren ist, die mit Bezug zur Y-Richtung am Bauteil einseitig und/oder gegenüberliegend angeordnet sind.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass die Verformung ΔX des Bauteils proportional zur erfassten Winkeländerung Δα ist und in Abhängigkeit der Bauteillänge L erfasst wird, wobei der Flächeninhalt eines so ermittelten Verformungsgraphen "X über L" durch eine Mittelwertbildung ΔX' aller einem Belastungszyklus zu Grunde liegenden Verformungsgraphen normiert wird und das Verhältnis von der Verformung ΔX zur normierten Verformung ΔX' errechnet wird. Für die Normierung werden alle einer normalen Belastung entsprechenden Verformungsgraphen gemittelt. Die von einer normalen Verformung abweichenden Graphen werden nicht berücksichtigt, da diese das Gesamtergebnis des mittleren Belastungsgraphen verfälschen. Somit werden alle Einflussgrößen wie Temperatur, Gleisbettbeschaffenheit, Materialbeschaffenheit und Grundbelastung des Bauteils eliminiert, so dass eine Darstellung einer im Verhältnis zur Grundbelastung stehenden Verformung des Bauteils gewährleistet ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1a eine schematische Darstellung einer Schiene mit einem Sender und einem Empfänger;
Fig. 1b eine schematische Darstellung der Schiene mit einer Sender-Empfänger-Einheit;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Schiene im Querschnitt mit einer Aufnahme und einem Halteteil;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Schiene mit der Aufnahme und einer Montagehilfe;
Fig. 4a eine schematische Darstellung der Schiene mit dem Sender, dem Empfänger und einem Messstrahl;
Fig. 4b eine schematische Darstellung des Senders und des Empfängers mit neutralem Messstrahl;
Fig. 4c eine schematische Darstellung des Senders und des Empfängers mit abgelenktem Messstrahl;
Fig. 4d eine schematische Darstellung des Senders und des Empfängers in der Seitenansicht mit abgelenktem Messstrahl;
Fig. 5 den Empfänger mit Stromabgriff und Teil der Auswerteeinheit;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Schiene im Querschnitt mit gegenüber angeordneten Empfängern und abgelenktem Messstrahl;
Fig. 7 Messgraph zweier Räder mit An- und Abfahrt;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Gleisbetts mit mehreren Sender-Empfänger- Einheiten und zwei Detektionsschalter- Paare;
Fig. 9a1 Messgraph einer Biegelinie zwischen zwei Schwellen über der Zeit t;
Fig. 9a2 Messgraph einer Biegelinie zwischen zwei Schwellen über dem Weg s;
Fig. 9b1 Messgraph einer Biegelinie zwischen zwei Schwellen über dem Weg s mit Flachstelle;
Fig. 9b2 Korrekturgraph für eine Biegelinie zwischen zwei Schwellen über dem Weg s;
Fig. 9c1 Korrekturgraph für mehrere Messstellen über dem Weg s;
Fig. 9c2 Messgraph mehrerer Messstellen über dem Weg s;
Fig. 9d Darstellung des Verhältnisses von Messgraph zu Korrekturgraph über dem Weg s;
Fig. 9e1 Darstellung einer Auftragung des Rades durch ein Belastungsplateau;
Fig. 9e2 Darstellung einer Polygone des Rades durch ein Belastungsschaubild;
Fig. 9e3 Darstellung einer Unrundheit des Rades durch ein Belastungsschaubild;
Fig. 9e4 Darstellung einer Flachstelle des Rades durch ein Belastungsschaubild.
In Fig. 1a ist eine Eisenbahn-Schiene 70 mit einem Schienenkopf 71 und einem Schienenfuß 72 in der Seitenansicht dargestellt. Auf die Schiene 70 wirkt eine Belastungskraft F eines Rades 73 eines nicht dargestellten Personen- oder Güterzuges. Die Kraft F wird hierbei am Punkt P in die Schiene eingeleitet. Über die Punkte P1 und P2 bzw. die Schwellen 75, 75' wird die Kraft F in den idealisiert dargestellten Untergrund 76, 76' bzw. das Gleisbett in Form einer Flächenpressung abgeleitet. Durch die Belastung F erfolgt eine Verformung der Schiene 70 und des elastischen Gleisbetts, die über einen Sender 2 und einen Empfänger 3 aufgenommen wird.
Der Sender 2 bzw. der Empfänger 3 ist hierbei in einer ersten Aufnahme 20 bzw. einer zweiten Aufnahme 30 vorgesehen, die über ein erstes Halteteil 21 bzw. über ein zweites Halteteil 31 am Schienenfuß 72 der Schiene 70 angeordnet sind. Hierbei wird die erste Aufnahme 20 bzw. die zweite Aufnahme 30 der durch die Belastung F generierten Verformung der Schiene 70 bzw. Verformung des Schienenfußes 72 folgen und somit den Verformungszyklus aufnehmen. Zur Aufnahme des Verformungszyklus wird zwischen dem Sender 2 bzw. der ersten Aufnahme 20 und dem Empfänger 3 bzw. der zweiten Aufnahme 30 keine Kraft übertragen, so dass der Verformungszyklus verlustfrei bzw. einflussfrei ermittelt wird.
Gemäß Fig. 1b ist eine einheitliche Sender-Empfänger- Einheit 32 im Bereich des Schienenfußes 72 angeordnet. Die Sender-Empfänger-Einheit 32 kann hierbei als Dehnmessstreifen und/oder als Lichtleiter ausgebildet sein, der in Längsrichtung der Schiene angeordnet ist.
In Fig. 1c sind zwei Sender-Empfänger-Einheiten 32, 32' mit Bezug zur Längsrichtung der Schiene 70 gegenüberliegend angeordnet. Die Befestigung erfolgt wiederum am jeweiligen Schienenfuß 72 bzw. 72'. Die jeweilige Sender-Empfänger- Einheit 32 ist hierbei über die gesamte Länge zwischen der Schwelle 75 und der Schwelle 75' vorgesehen.
In Fig. 2 ist die erste Aufnahme 20 für den Sender 2 bzw. den Empfänger 3 am Schienenfuß 72 der Schiene 70angeordnet. Die erste Aufnahme 20 weist hierzu eine Schraubverbindung 22 mit einem ersten Halteteil 21 auf. Neben der Schraubverbindung 22 weist die erste Aufnahme 20 mit dem ersten Halteteil 21 eine Passung 40 auf, die aus einer Feder 42 der ersten Aufnahme 20 und einer Nut 41 des ersten Halteteils 21 besteht. Durch die Schraubverbindung 22 wird die Feder 42 in die Nut 41 gepresst, so dass an der Verbindungsstelle zwischen der ersten Aufnahme 20 und dem ersten Halteteil 21 eine formschlüssige Verbindung gewährleistet ist.
Die erste Aufnahme 20 ist im wesentlichen L-förmig ausgebildet und weist einen ersten Schenkel 20.1 und einen zweiten Schenkel 20.2 auf. Zwischen dem zweiten Schenkel 20.2 und dem ersten Halteteil 21 ist die Passung 40 mit der Feder 42 und der Nut 41 vorgesehen. Die Feder 42 ist am zweiten Schenkel 20.2 der ersten Aufnahme 20 und die Nut 41 ist am ersten Halteteil 21 angeordnet. Durch die Passung 40 wird neben der Schraubverbindung 22 eine formschlüssige Verbindung zwischen der ersten Aufnahme 20 und dem ersten Halteteil 21 gewährleistet.
Der erste Schenkel 20.1 der ersten Aufnahme 20 weist ein als Bohrung ausgebildetes Halteelement 24 auf, das zur Aufnahme des Senders 2 bzw. des Empfängers 3 dient. Zur Fixierung des Senders 2 bzw. des Empfängers 3 ist ein nicht dargestelltes als Hutmutter ausgebildetes Festsetzelement vorgesehen, welches an der Stirnseite des Senders bzw. des Empfängers angeordnet ist. Die Schraubverbindung 22 ist durch den ersten Schenkel 20.1 geführt und greift in ein Gewinde 21.1 des ersten Halteteils 21 ein.
Neben der Schraubverbindung 22 und der Passung 40 ist ein Klemmelement 23 vorgesehen, das über ein. Gewinde 23.1 auf den Schienenfuß 72 geführt wird. Das als Schraube ausgebildete Klemmelement 23 verspannt somit die erste Aufnahme 20 über das erste Halteteil 21 gegen den Schienenfuß 72. Durch die Passung 40 ist eine eindeutige Lage das zweiten Schenkels 20.2 gegenüber dem ersten Halteteil 21 gewährleistet. Durch die Vorspannkraft des Klemmelements 23 wird eine Biegekraft in den zweiten Schenkel 20.2 eingeleitet, die zu einer Verformung und damit zu einer Justierung des Halteelements 24 für den Sender 2 bzw. den Empfänger 3 führt.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Schiene 70 weist das erste Halteteil 21 eine zweite Nut 41' auf, die zur Fixierung einer weiteren nicht dargestellten Aufnahme dient.
Gemäß Fig. 3 sind die erste Aufnahme 20 und das erste Halteteil 21 im Bereich des Schienenfußes 72 vorgesehen. Neben dem ersten Halteteil 21 ist ein zweites Halteteil 31 dargestellt, das zur Aufnahme der zweiten Aufnahme 30 für den Empfänger 3 dient. Zur Montage der ersten Aufnahme 20 bzw. der zweiten Aufnahme 30 ist eine Montagehilfe 51 vorgesehen. Die Montagehilfe 51 weist Justierelemente 52, 52' auf, die mit einer Justierfläche 50 des ersten Halteteils 21 und einer Justierfläche 50' des zweiten Halteteils 31 verbindbar sind. Die Justierelemente 52, 52' sind hierbei stiftförmig ausgebildet und greifen in die als Bohrung ausgebildeten Justierflächen 50 und 50' ein.
Gemäß Fig. 3 sind die Justierfläche 50 und die Justierfläche 50' auf der Unterseite des ersten Halteteils 21 bzw. des zweiten Halteteils 31 vorgesehen. Es ist auch möglich, die Justierflächen 50, 50' auf einer anderen Seitenfläche der Aufnahme 20 und/oder des Halteteils 21 vorzusehen.
Das Prinzipschaubild gemäß Fig. 4a zeigt eine Schiene 70 mit den beiden Schwellen 75, 75' sowie einem Sender 2 und einem Empfänger 3. Der Sender 2 und der Empfänger 3 sind über eine erste Aufnahme 20 bzw. eine zweite Aufnahme 30 an der Schiene 70 angeordnet. Bei der noch unbelasteten Schiene trifft der vom Sender 2 emittierte Messstrahl 4 etwa mittig auf den Empfänger 3 bzw. eine nicht dargestellte Empfängerfläche auf. Gemäß Fig. 4b trifft der Messstrahl 4 an der Stelle E1 des Empfängers 3 auf, die den Nullpunkt darstellt. Es wird kein Messsignal generiert.
In Fig. 4c kommt es aufgrund einer Belastung F1 zu einer Verformung der Schiene 70. Hierdurch werden der Sender 2 und der Empfänger 3 in ihrer relativen Lage entsprechend der Durchbiegung der Schiene 70 um einen Winkel ad1 zueinander verdreht. Der Messstrahl 4 trifft dann bei dem Empfänger 3 auf einer Stelle E2 auf, die einen Abstand ds1 zum Punkt E1 aufweist. Hierdurch wird ein Messsignal generiert, das der Entfernung zwischen dem Punkt E1 und dem Punkt E2 auf dem Empfänger 3 bzw. einer Empfängerfläche 3.1 entspricht.
Der Abstand, der gemäß Fig. 4d mit ds1 bezeichnet ist, ist proportional zur Winkeländerung da1 und damit proportional zur Kraftänderung df1 zwischen einer Ruhelage gemäß Fig. 4a und dem Belastungszustand gemäß Fig. 4c.
Gemäß Fig. 5 ist die Positionsänderung des Messstrahls 4 auf dem Empfänger 3 bzw. seiner Empfängerfläche 3.1 von E1 nach E2 dargestellt. Diese Positionsänderung generiert einen Messstrom I1 bzw. I2, der durch die Auswerteeinheit 60 in eine Messspannung U1 bzw. U2 transformiert wird. Die zur Verformung bzw. zum Krafteintrag proportionale Winkeländerung da1 berechnet sich nach folgender Formel:
Gemäß Fig. 6 wird durch ein überfahrendes Rad 73 zum einen eine Normalkraft F_Q generiert und zum anderen eine Querkraft F_Y, wobei F_Y sowohl rechtwinklig zu F_Q als auch rechtwinklig zur Längsachse der Schiene 70 verläuft. Zur Erfassung beider Querkräfte F_Q und F_Y sind zwei Sender- Empfänger-Einheiten 32, 32' mit jeweils einem Empfänger 3, 3' notwendig, die mit Bezug zur Schiene 70 an gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind. Demnach berechnen sich F_Q und F_Y nach folgenden Formeln:
In Fig. 7 ist das Messsignal eines doppelten Belastungszyklus dargestellt. Vor Erreichen der Messstelle generiert die Radlast eine Entlastung der Schiene 70 im Bereich der Messstelle, da der benachbarte Schienenabschnitt belastet wird. Das Messsignal weist einen Signalabfall L1 auf. Mit Erreichen der Messstelle springt das Messsignal analog zur Belastung an der Messstelle auf ein erstes Maximum M1 an, das nach Durchlauf des ersten Rades wieder abfällt. Anschließend steigt das Messsignal mit Durchlauf des zweiten Rades wieder auf einen zweiten Maximalwert M2 an. Nach dem Durchlauf des zweiten Rades kommt es wiederum zu einem Signalabfall analog zur Anfahrt.
In Fig. 8 ist das schematisch von oben dargestellte Gleisbett mit einer Schwelle 75 und einem Paar Schienen 70, 70' dargestellt. Mit Bezug zur Fahrtrichtung des Zuges ist links von der Sender-Empfänger-Einheit 32 bzw. 32' ein digitaler oder analoger Detektionsschalter 80 vorgesehen, dem auf jeder Schienenseite sechs Sender- Empfänger-Einheiten 32 folgen. Die Sender-Empfänger- Einheiten 32 sind hierbei wechselweise auf der Innenseite und der Außenseite der Schiene 70 angeordnet. Diese können wahlweise auch nur auf der Innenseite oder nur auf der Außenseite angeordnet sein. Anschließend ist ein weiterer Detektionsschalter 81' vorgesehen. Mittels der Detektionsschalter 81, 81' können die Geschwindigkeit des Zuges, die Anzahl und die relative Position der Räder bestimmt und die Messstrecke aktiviert bzw. deaktiviert werden.
Der in Fig. 9a1 dargestellte Messgraph G, der zwischen zwei Schwellen 75, 75' bzw. zwischen den Mitten der beiden Schwellen 75, 75' ermittelt wurde, wird gemäß Fig. 9a2 in fünf spezifische Messpunkte unterteilt. Die spezifischen Messpunkte P3 bis P7 dienen der weiteren Signalverarbeitung bzw. Korrelation mit einem Korrekturgraphen gemäß Fig. 9b2.
Fig. 9b1 zeigt einen Messgraphen G mit einem ersten relativen Maximum R1 und einem zweiten relativen Maximum R2. Diese relativen Maxima werden aufgrund einer Flachstelle des Rades und der damit erfolgenden Wechselbelastung der Schiene generiert. Die Flachstelle führt zu einem kurzzeitigen Abfall der Belastung und damit zu einem relativen Minimum F des Graphen G.
Zur Erreichung eines unabhängigen Vergleichsgraphen bzw. Korrekturgraphen K wird aus allen ein gutes Rad darstellenden Graphen ein Korrekturgraph K ermittelt, der in Fig. 9b2 dargestellt ist. Der Korrekturgraph K gleicht einem durchschnittlichen Belastungszyklus eines einwandfreien Rades pro Sensor und pro Zugüberfahrt und weist demnach weder relative Maxima noch relative Minima auf.
In Fig. 9c1 ist die Reihe aller Korrekturgraphen K1 bis K6 von sechs aufeinanderfolgenden Messstellen dargestellt. Die Messstellen decken hierbei ein Schienenteilstück von ca. 3,60 m ab. Diese Länge entspricht mindestens einem Radumfang. Die Messstrecken überlappen sich hierbei um jeweils 100 mm zu jeder Seite hin, so dass eine lückenlose Erfassung der Belastung über das gesamte Schienenstück gewährleistet ist. In Fig. 9c2 sind die durch die Radbelastungszyklen generierten Normbelastungsgraphen N1 bis N6 für jede Messstelle 1 bis 6 dargestellt. Pro Normbelastungsgraph N ist hierbei etwa 1/6 des Radumfangs dargestellt. Die erste Hälfte des gemessenen Rades weist demnach eine Flachstelle F auf, der gemäß Fig. 9b1 ein Auftrag A folgt.
In Fig. 9d ist das Verhältnis von Normbelastungsgraph N zu Korrekturgraph K für einen Radumfang als Belastungsplateau dargestellt, das eine prozentuale Darstellung der Schienenbelastung mit Bezug zur Grundbelastung gewährleistet. Der Normbelastungsgraph N gemäß Fig. 9e stellt hierbei den auf den mittleren Flächeninhalt normierten Mittelwert aller Messgraphen G einer Zugüberfahrt dar. Unregelmäßigkeiten des jeweiligen Rades bzw. des Messgraphen G bleiben dabei erhalten. Der Normbelastungsgraph N und der Kehrwert des Korrekturgraphen K werden hierbei gemäß Fig. 9e überlagert und weisen einen gemeinsamen Spiegelwert S auf, mit Hilfe dessen das Verhältnis gemäß Fig. 9d nach folgender Formel ermittelt wird:
Gemäß Fig. 9f lassen sich spezifische Radmängel pro Radumlauf anhand der generierten Messgraphen erkennen. Nach Fig. 9e1 handelt es sich um eine Auftragung am Rad, die zunächst eine Überbelastung generiert. Bei dem Graph gemäß 9e2 handelt es sich um relativ hochfrequente, symmetrische Belastungsänderungen, die auf Polygone hinweisen. Fig. 9e3 zeigt ein typisches Signal einer Unrundheit des Rades, die zu einem symmetrischen Graphen niederfrequenter Art führt. Fig. 9e4 zeigt eine typische Flachstelle des Rades, die zunächst einen Belastungsabfall und nachfolgend eine Überbelastung generiert. Bezugszeichenliste 1 Bauteil
2 Sender
3 Empfänger
3' Empfänger
3.1 Empfängerfläche
4 Messstrahl
11 gegenüberliegende Seite
12 gegenüberliegende Seite
20 erste Aufnahme
20.1 erster Schenkel
20.2 zweiter Schenkel
21 erstes Halteteil
21.1 Gewinde
22 Schraubverbindung
23 Klemmelement
23.1 Gewinde
24 Halteelement
30 zweite Aufnahme
31 zweites Halteteil
32 Sender-Empfänger-Einheit
32' Sender-Empfänger-Einheit
40 Passung
41 Nut
41' Nut
42 Feder
50 Justierfläche
50' Justierfläche
51 Montagehilfe
52 Justierelement
52' Justierelement
60 Auswerteeinheit
70 Schiene
70' Schiene
71 Schienenkopf
72 Schienenfuß
72' Schienenfuß
73 Rad
75 Schwelle, Lager
75' Schwelle, Lager
80 Detektionsschalter
80' Detektionsschalter
81 Detektionsschalter
81' Detektionsschalter

Claims

1. Vorrichtung für einen Sender (2) und einen Empfänger (3) zum Erfassen verschiedener Verformungszustände eines Bauteils (1), die unabhängig voneinander, mit Abstand zueinander über eine Aufnahme (20, 30) auf dem Bauteil (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (2) über eine erste Aufnahme (20) auf einem ersten Halteteil (21) und der Empfänger (3) über eine zweite Aufnahme (30) auf einem zweiten Halteteil (31) angeordnet sind, wobei die jeweilige Aufnahme (20, 30) und das jeweilige Halteteil (21, 31) eine Klemmverbindung mit dem Bauteil (1) bilden.

2. Vorrichtung zum Erfassen verschiedener Verformungszustände einer Eisenbahnschiene (1) mit einem über ein Aufnahmemittel (20) auf der Eisenbahnschiene (1) angeordneten Verformungsaufnehmer (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsaufnehmer (2) unmittelbar am Schienenfuß (72) in Längsrichtung der Eisenbahnschiene angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20, 30) und das Halteteil (21, 31) eine korrespondierende Passung (40) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Passung (40) als Feder- Nut-Verbindung und/oder als Passstift ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20, 30) als Pratze ausgebildet ist und mittels einer Stift- und/oder Schraubverbindung (22) mit dem Halteteil (21, 31) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20, 30) und/oder das Halteteil (21) ein Klemmelement (23) aufweist, das mit dem Bauteil (1) in Wirkverbindung steht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (23) als Bolzen, Schraube und/oder Nocke ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20, 30) ein Halteelement (24) für den Sender (2) und/oder den Empfänger (3) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (24) als Bohrung ausgebildet ist und ein als Hutmutter ausgebildetes Festsetzelement für den Sender (2) und/oder den Empfänger (3) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (20) für den Sender (2) und die zweite Aufnahme (30) für den Empfänger (3) mindestens eine korrespondierende, über eine Montagehilfe (51) in Verbindung bringbare Justierfläche (50) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierfläche (50) als Nut, Bohrung und/oder als Fase ausgebildet ist, wobei die Montagehilfe (51) mit der Justierfläche (50) korrespondierende Justierelemente (52) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Messbereich des Bauteils (1) mehrere Aufnahmen (20, 30) vorgesehen sind, wobei die Empfänger (3) über eine Auswerteeinheit (60) in Wirkverbindung stehen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere an gegenüberliegenden Seiten (11, 12) des Bauteils (1) angeordnete Sender (2)-Empfänger (3)- Paare vorgesehen sind.

14. Verfahren zum Messen der Verformung eines Bauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) ein vom Empfänger (3) generierter Messstrom wird innerhalb der Auswerteeinheit (60) in eine Messspannung transformiert,

b) die der Spannungsänderung zu Grunde liegende Winkeländerung zwischen Sender (2) und Empfänger (3) wird nach folgender Formel ermittelt:

c) die der Verformung des Bauteils zu Grunde liegenden Belastungskräfte F_Q, F_Y rechtwinklig zur Längsrichtung des Bauteils werden nach folgender Formel ermittelt:

wobei F_Q die Kraft in Richtung der Lotrechten und F_Y die Kraft rechtwinklig dazu ist und α₁, α₂ die Winkeländerung von mindestens zwei verschiedenen Sender (2)-Empfänger (3)-Paaren ist, die mit Bezug zur Y-Richtung am Bauteil (1) einseitig und/oder gegenüberliegend angeordnet sind.

15. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) die Verformung ΔX des Bauteils ist proportional zur erfassten Winkeländerung Δα und wird in Abhängigkeit der Bauteillänge L erfasst,

b) der Flächeninhalt eines so ermittelten Verformungsgraphen "X über L" wird durch eine Mittelwertbildung ΔX' aller einem Belastungszyklus zu Grunde liegenden Verformungsgraphen normiert,

c) das Verhältnis von der Verformung ΔX zur normierten Verformung ΔX' wird errechnet.