DE10235537C1 - Vorrichtung zur Überwachung des Oberbauzustandes von insbesondere festen Fahrbahnen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Überwachung des Oberbauzustandes von insbesondere festen Fahrbahnen mit einem in einem Messfahrzeug eingebauten, vorzugsweise als Laserabtastsystem ausgebildeten, Höhensensorsystem zur Bestimmung der Höhenlage einer Spannklemme und/oder des Schienenfußes und/oder einer Schwelle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung des Oberbauzu­ standes von insbesondere festen Fahrbahnen mit einem in ein Messfahrzeug ein­ gebauten Höhensensorsystem.

Aus der WO 96/31655 ist bereits eine derartige Vorrichtung zur Gleisüberwachung bekannt geworden, bei dem die Güte der Fahrbahn dadurch beurteilt wird, dass die Geschwindigkeit, mit der sich die Oberfläche der Straße oder der Schienen nach unten bewegt, wenn das Fahrzeug, das mit einer hohen Last versehen ist, darüber fährt, bestimmt wird. Diese Art der dynamischen Messung gibt zwar Auf­ schluss über die grundsätzliche Beschaffenheit einer Fahrbahn, speziell auch ei­ ner Gleisanlage, ermöglicht aber nicht die Detektion lokaler Fehler wie der Feder­ steifigkeit der Zwischenlagen der Schienenauflager oder die Detektierung gelo­ ckerter Schwellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwa­ chung des Oberbauzustandes von festen Fahrbahnen zu schaffen, die lokale Fehler, wie Nachlassen der Federsteifigkeit der Schienenauflager oder gelockerte Schwellen, zuverlässig feststellen und demzufolge auch exakte ortsgenaue Anga­ ben für Reparaturtrupps liefern kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zur Überwachung der Federsteifigkeit der elastischen Zwischenlagen der Schie­ nenauflager vorgesehen, dass das Höhenabtastsystem im Bereich einer belaste­ ten und einer unbelasteten Achse des Messfahrzeuges jeweils zwei nebeneinan­ der angeordneten Abtastsensoren aufweist, von denen der eine den Schienenfuß und der andere die Schwellenoberfläche abtastet. Jeweils die Differenz der Hö­ henmesswerte jedes Sensorpaars wird ermittelt, wobei der Differenzwert für die belastete Achse selbstverständlich größer sein wird, als der für die unbelastete Achse. Die Größe dieser Abweichung ist ein Maß für die noch bestehende Feder­ steifigkeit der elastischen Zwischenlagen.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist zur Detektierung gelo­ ckerter Schwellen vorgesehen, dass das Höhenabtastsystem im Bereich einer belasteten und einer unbelasteten Achse des Messfahrzeugs jeweils zwei neben­ einander angeordnete Abtastsensoren aufweist, von denen der eine die Schwel­ lenoberfläche und der andere die Oberfläche der Betontragplatte abtastet. Im Ge­ gensatz zu festen Schwellen variiert der Höhenüberstand der Oberfläche einer gelockerten (und sich damit bewegenden) Schwelle zur Betontragplatte, sodass auch hier wieder ein einfaches Detektieren solcher gelockerter Schwellen durch bloßes Überfahren einer Strecke mit einem Messfahrzeug erfolgen kann.

Das Höhensensorsystem ist in beiden Fällen bevorzugt ein Laserabstastsystem.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine feste Fahrbahn parallel zur Schwel­ lenachse,

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Schwellenaufschnitt der Fig. 1, wobei verschie­ dene Abtastlinien eingezeichnet sind, längs deren Höhenmesssenso­ ren an einem Messwagen verfahrbar sind und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1.

In die feste Fahrbahnplatte 1 sind die Schwellen, im vorliegenden Fall ist eine Hälfte 2 einer Zweiblockschwelle mit herausstehender Gitterträgerarmierung 3 gezeigt, einbetoniert, wobei die Schiene 4 über Zwischenlagen 5 auf dem Schie­ nenauflager 6 gelagert und mithilfe von Federklemmen 7 und diese durchsetzende Spannschrauben 8 gehaltert ist. Die Federklemme 7 stützt sich zum einen auf dem Schienenfuß 9 und zum anderen auf Winkelführungsplatten 10 ab. Zur Über­ wachung der Federsteifigkeit der elastischen Zwischenlagen 5 laufen Höhenab­ tastsensoren, vorzugsweise eines Laserabtastsystems, sowohl längs der Linie A- A, als auch längs der Linie B-B. An einer belasteten Achse und an einer unbelas­ teten Achse eines Messfahrzeugs sind jeweils zwei nebeneinanderliegende Hö­ henabtastsensoren vorgesehen, sodass der eine längs der Linie A-A und der andere längs der Linie B-B verläuft. Der Sensor an der belasteten Achse liefert Werte zur Ermittlung der Oberflächenhöhe des Schienenfußes 9 unter Belastung, relativ zur durch die Belastung unveränderte Höhenlage der Schwellenoberfläche längs der Linie B-B.

Das zweite Sensorpaar an einer unbelasteten Achse ermittelt wiederum den Ab­ stand zum Schienenfuß 9 bzw. zur Oberfläche der Schwelle und daraus speziell die Differenz dieser Höhenwerte, die bei einer unbelasteten Achse, bei der ja die Zwischenlagen 5 nicht so stark zusammengepresst sind, anders ist, als an der belasteten Achse. Aus den Differenzen ergibt sich das Maß der Zusammendrü­ ckung der Zwischenlagen und daraus kann die Federsteifigkeit bestimmt und ü­ berwacht werden.

Zur Detektion von gelockerten Spannklemmen läuft ein Höhenabtastsensor längs der Abtastlinie C-C, wobei er zum einen die Oberflächenhöhe der Spannklemme, speziell der Mittelschlaufe der Spannklemme, relativ zur Höhe der Oberfläche der Winkelführungsplatte 10 bestimmt. Bei gelockerter Spannschraube 8 federt die Mittelschlaufe nach oben, sodass sich ein sehr viel größerer Abstand von der Winkelführungsplatte ergibt, was durch einet entsprechende Änderung der Diffe­ renz der abgetasteten Höhenwerte der Spannklemme und der Winkelführungs­ platte erkennbar ist. Der Messbereich sollte in diesem Fall circa 30 mm, die Auflö­ sung möglichst 0,2 mm oder besser betragen. Eine Unterscheidung zwischen be­ lasteter und unbelasteter Achse ist bei dieser Detektion von gelockerten Spann­ klemmen im Allgemeinen entbehrlich.

Zur Feststellung von gelockerten Schwellen wird eine Abtastvorrichtung verwen­ det, wie sie auch zur Überwachung der Federsteifigkeit der elastischen Zwi­ schenlagen bereits eingesetzt worden ist. In diesem Fall laufen allerdings die Ab­ tastsensoren längs der Linie B-B einerseits und längs der Linie D-D andererseits. Die Sensoren an der belasteten Achse ermitteln durch das Herunterdrücken der gelo­ ckerten Schwelle in die Fahrbahnplatte 1 eine geringere Höhendifferenz zwischen der Oberfläche der Schwelle und der Oberfläche der Fahrbahnplatte als die Sen­ soren an der nicht belasteten Schwelle. An der nicht belasteten Schwelle ragt die gelockerte Schwelle stärker aus der Fahrbahnplatte 1 heraus, sodass die entspre­ chenden Höhedifferenzen größer sind. Der Messbereich in diesem Fall sollte circa 100 mm und die Auflösung wiederum etwa 0,2 mm betragen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Überwachung des Oberbauzustandes von insbesondere festen Fahrbahnen mit einem in ein Messfahrzeug eingebauten Höhensen­ sorsystem, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung der Federstei­ figkeit der elastischen Zwischenlagen der Schienenauflager das Höhenab­ tastsystem im Bereich einer belasteten und einer unbelasteten Achse des Messfahrzeuges jeweils zwei nebeneinander angeordnete Abtastsensoren aufweist, von denen der eine den Schienenfuß und der andere die Schwel­ lenoberflächen abtastet.

2. Vorrichtung zur Überwachung des Oberbauzustandes von insbesondere festen Fahrbahnen mit einem in ein Messfahrzeug eingebauten Höhensen­ sorsystem, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektierung gelockerter Schwellen das Höhenabtastsystem im Bereich einer belasteten und einer unbelasteten Achse des Messfahrzeugs jeweils zwei nebeneinander ange­ ordnete Abtastsensoren aufweist, von denen der eine die Schwellenober­ flächen und der andere die Oberfläche der Betontragplatte abtastet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhensensorsystem ein Laserabtastsystem ist.