DE102015009205A1

DE102015009205A1 - Schwelle zur Messung von Radaufstandskräften

Info

Publication number: DE102015009205A1
Application number: DE102015009205.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2017-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messschwelle deren Außenabmessungen und Schienenbefestigung an alle gebräuchlichen Schwellen leicht angepasst werden kann. In einem Mittelstück (1) ist die Schienenbefestigung eingearbeitet. Die Kraftsensoren (2) befinden sich links und rechts neben dem Mittelstück (1) und sind auf der Oberseite der Schwelle (3) montiert. Die Schwelle (3) besteht aus einer massiven Platte. Die Signale von allen Sensoren (2) werden in einem Schaltkasten (4) zusammengeführt, verarbeitet und an eine Zentraleinheit übertragen. Die Kraftsensoren (2) können senkrechte Kräfte (Q) und horizontale Kräfte (Y) erfassen.

Description

Durch höhere Geschwindigkeiten im Bahnverkehr werden größere dynamische Radaufstandskräfte erzeugt. Insbesondere bei Güterzügen kommt es auch im Zusammenhang mit Verschleiß oder Schäden an den Rädern zu erhöhten Radaufstandskräften. Überschreiten die Radkräfte zulässige Werte, kommt es zu Schäden an den Gleisanlagen und die Sicherheit des Bahnbetriebes ist nicht mehr gewährleistet. Der Messung der Radaufstandskräfte kommt deshalb eine immer größere Bedeutung zu. Um Wagons mit kritischen Radaufstandskräften zu identifizieren, werden Anlagen verwendet, die über einer ausreichend langen Messstrecke die Radaufstandskräfte in senkrechter Richtung (Q) und in Querrichtung (Y) erfassen. Dabei ist es wichtig, dass die elastischen Eigenschaften der Gleisanlage auch in der Messstrecke vorhandenen sind. Abweichende Eigenschaften in der Messstrecke führen zu abweichenden Radaufstandskräften. Um die gleichen elastischen Eigenschaften zu erhalten müssen, die äußere Form der Schwellen und die Scheinbefestigung denen außerhalb der Messstrecke entsprechen. In WO 00/23770 wird dieser Sachverhalt zum ersten Mal genauer beschrieben. In diesem und in weiteren Patenten wird jeweils ein Kraftsensor zwischen Schiene und Schwelle angeordnet. Die Anordnung mit einem Kraftsensor hat verschiedene Nachteile: Der Kraftsensor muss zu den Q- und Y-Kräften auch die Momente, die durch die Y-Kräfte am Schienenkopf erzeugt werden, übertragen. Besonders diese Momente führen zu sehr großen Abmessungen dieser Sensoren. Die Bauhöhe ist dadurch oft höher als bei Schwellen außerhalb der Messstrecke. Das Schotterbett unterhalb der Messstrecke muss dann tiefer angelegt werden. Insbesondere durch diese Erneuerung sind die elastischen Eigenschaften ungleich der anschließenden Strecke. Die großen Abmessungen führen auch zu hohen Kosten bei der Herstellung der Sensoren und Anbauteilen. Bei der Sensoranordnung zwischen Schiene und Schwelle müssen bei einem Austausch eines Sensors längere Streckensperrungen hingenommen werden. In DE 198 34 030 ist eine Anordnung beschrieben, in der die Kraftsensoren links und/oder rechts und parallel der Schiene angeordnet sind. Hierbei kann aber nicht die vorhandene Gleisbefestigung genutzt werden. Es müssen pro Lastpunkt auf der Schwelle immer zwei Befestigungspunkte an der Scheine verwendet werden. Die elastischen Eigenschaften sind somit nicht gleich wie vor und hinter der Messstrecke.
Ziel der Erfindung ist deshalb eine messende Schwelle, deren Außenabmessungen und Schienenbefestigung an alle gebräuchlichen Schwellen leicht angepasst werden kann. Dabei ist auch auf eine wirtschaftliche Herstellbarkeit der Sensoren und Schwellen zu achten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass anstatt eines Kraftsensors zwischen Schiene und Schwelle zwei Kraftsensoren links und rechts von einem Zwischenstück angeordnet werden. In dem Zwischenstück ist die Gleisbefestigung eingearbeitet. Mittelstück und Sensoren bilden einen Doppelscherstab, der als eine Einheit bereits bekannt ist. Durch die Verwendung eines Mittelstücks liegen die Sensoren sehr weit auseinander. Dies ist günstig für die Übertragung der Momente die sich aus Y-Kraft am Schienenkopf ergeben. Die Sensoren stützen das Moment mit einen großen Abstand ab, was zu sehr kleinen Zusatzkräften führt. Dadurch können die beiden Sensoren kleiner gestaltet werden als ein Sensor der das Moment noch zusätzlich abstützen muss. Die Herstellung kleinerer Sensoren ist wegen der hohen Herstellungsgenauigkeit, des hochwertigen Werkstoffs, der Wärmebehandlung und Handhabung beim Applizieren ein großer Kostenvorteil. Die Kraftsensoren verwenden für die Q-Kräfte eine Schubspannungsmessbrücke und für die Y-Kräfte eine Normalspannungsmessbrücke. Sensoren mit anderen Messverfahren sind ebenfalls möglich. Die Schwelle ist vorteilhafterweise aus einer Platte ausgeschnitten und nur im Bereich der Aufstellpunkte der Sensoren genau bearbeitet. Durch die Verwendung einer Platte kann die Schwelle leicht an verschiedenen Schwellenform und Schwellenabmessungen angepasst werden. Die Signale des linken und rechten Sensor werden vorteilhafterweise in einem Schaltkasten auf der Schwellenmitte zusammengeführt. Als Ausgangssignal stehen dann Q- und Y-Kraft der linken Schiene und Q- und Y-Kraft der rechte Schiene zur Verfügung. In dem Schaltkasten können auch die erforderlichen Messverstärker untergebracht sein. Weiterhin ist eine Digitalisierung der Signale in dem Schaltkasten vorteilhaft. In diesem Fall könnten auch Fehler durch Temperatureinflüsse, Fehler durch Unlinearität und Kennwertabweichungen der Sensoren kompensiert werden. Die digitale Signalübertragung an eine Zentraleinheit ist wesentlich störungsempfindlicher als die von Analogsignalen. Die Zentraleinheit ermittelt aus den Signalen der einzelnen Schwellen von der Messstrecke die Radaufstandskräfte. Bei der digitalen Signalübertragung genügt ein Kupfer- oder Glasfaserkabel für alle Signale einer Schwelle. Bei konventioneller Übertragung wäre für jede Messbrücke mindestens vier Leitungen erforderlich. Eine Datenübertragung mit Funksignalen von jeder Schwelle zu der Zentraleinheit ist ebenfalls vorteilhaft. Wegen der großen Temperaturschwankungen an den Einsatzorten empfiehlt es sich auch, eine Heizung und ggf. auch eine Kühlung im Schaltkasten vorzusehen. Wegen der Stöße und Schwingungen beim Überfahren der Schwelle, muss der Schaltkasten elastisch aufgehängt sein. Um schnelle Temperaturänderungen zum Beispiel durch Sonneneinstrahlung zu vermeiden, ist es sinnvoll die ganze Oberseite der Schwelle mit Abdeckblechen zu verkleiden. Diese können auf der Innenseite mit einer Wärmedämmschicht versehen werden. Schnelle Temperaturänderungen an den Sensoren und Anschlussteilen führen zu inhomogenen Temperaturverteilungen welche das Nullpunktsignal der Sensoren stark beeinflussen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert:
1a, b, c zeigt die Darstellung einer erfindungsgemäßen Schwelle mit Schienenstück
1a Räumliche Darstellung
1b Vorderansicht
1c Draufsicht
2 zeigt eine alternative Schwellenform
3a, b, c zeigen alternative Schienenbefestigungen
Unter der Schiene befindet sich ein Mittelstück 1, in das die Schienenbefestigung intrigiert ist. Das Mittelstück 1 ist so breit ausgeführt das alle gängigen Schienenbefestigungen eingearbeitet werden können. In 3a, 3b, 3c sind beispielhaft verschiedene Mittelstücke 1a, 1b, 1c dargestellt. Links und rechts neben dem Mittelstück befinden sich auf gleicher Höhe die Kraftsensoren 2. Die Kraftsensoren 2 sind auf der Oberseite der Schwelle 3 montiert. Die Schwelle ist aus einer Platte ausgeschnitten. Sie kann dadurch leicht an die unterschiedlichen Abmessungen angepasst werden. In 1c und 2 sind zwei unterschiedliche Schwellentypen dargestellt 3a, 3b. In einem Schaltkasten 4 werden die Signale von den Sensoren 2 zusammengeführt und verarbeitet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 00/23770 [0001]
DE 19834030 [0001]

Claims

Schwelle zur Messung von Radaufstandskräften, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Kraftsensor (2) der sich links und rechts auf gleicher Höhe von einem Mittelstück (1) befindet, in dem die Schienenbefestigung eingearbeitet ist, und die Einheit aus Sensor und Mittelstück einen Doppelscherstab bilden, welcher sich im rechten Winkel von den Schienen erstreckt und auf der Oberseite der Schwelle (3) befestigt ist.
Schwelle zur Messung von Radaufstandskräften nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelle (3) aus einer massiven Platte besteht deren Außenform der zu ersetzenden Schwelle entspricht.
Schwelle zur Messung von Radaufstandskräften nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenbefestigung und Mittelstück (1) auch zwei miteinander verbundene Teile sind.
Schwelle zur Messung von Radaufstandskräften nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftsensoren (2) auch andere Funktionsprinzipien verwenden und senkrechte Kräfte, horizontale Kräfte und Momente aus horizontalen Kräften erfassen.
Schwelle zur Messung von Radaufstandskräften nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale von allen Sensoren einer Schwelle in einem Schaltkasten (4), der sich an der Schwelle (3) befindet, zusammengeführt werden und analog oder digital zur Weitergabe an eine Zentraleinheit aufgearbeitet werden.
Schwelle zur Messung von Radaufstandskräften nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Signale von dem Schaltkasten (4) an eine Zentraleinheit auch über Glasfaserkabel oder Funkwellen übertragen werden.