DE10304008A1 - Vorrichtung zur Messung der Schienenbelastung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Schienenbelastung innerhalb einer vorgegebenen Meßstrecke mit Hilfe von mehreren Kraftaufnehmern (1) zur Ermittlung der auf einer Schiene wirkenden Vertikalkräfte, die zwischen den Schienen (3) und einer Schwelle (5) angeordnet sind. Diese Vorrichtung zur Schienenbelastung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Höhe mindestens unter dem Schienenkopf (4) in jeder Schiene (3) mindestens in dem die Schwellen (5) überspannenden Längsbereich eine Aussparung (2) vorgesehen ist. In dieser Aussparung (2) ist jeweils ein längsgerichteter Scherkraftaufnehmer (1) angeordnet, der den Schienenkopf (4) auf der Schwellenoberseite (15) abstützt. Dabei entspricht die gesamte Höhe der Vorrichtung mit dem unter dem Schienenkopf (4) angeordneten Scherkraftaufnehmer (1) in Höhe einer herkömmlichen Schiene (3) und ist auf herkömmlichen Holz- oder Betonschwellen (5) befestigt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Schienenbelastung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die Schienenbelastung wurde vor wenigen Jahren nur zur Ermittlung der Achs- oder der Fahrzeuggewichte von schienengebundenen Fahrzeugen verwendet. Mittlerweile ist es für die Sicherheit des Bahnverkehrs bei immer höheren Zuggeschwindigkeiten zunehmend wichtiger, auch Unrundheiten und Flachstellen an den Fahrzeugrädern zu erkennen. So besteht die Radaufstandskraft, die auf die Schiene wirkt, sowohl aus einer statischen Gewichtsbelastung und einem dynamischen Anteil, der mit zunehmender Geschwindigkeit ansteigen kann. Dabei erhöht sich der dynamische Anteil der Radaufstandskraft, wenn das Rad unrund ist oder über Flachstellen verfügt. Insbesondere bei hohen Zuggeschwindigkeiten kann diese dynamische Radaufstandskraft bei Unrundheiten oder Flachstellen so groß werden, daß dadurch Schäden am Rad, an der Schiene oder am Gleisbau verursacht werden, die auch zu Zugunfällen führen können. Des weiteren kann aus der Summe der Schienenbelastung auch auf den Gleiszustand geschlossen werden, der bei Erreichung einer vorgegebenen Gesamtbelastung Reparatur- oder Instandsetzungsarbeiten notwendig macht.
  • Aus der EP 0 500 971 A1 ist ein dynamisches Wägeverfahren für Schienenfahrzeuge bekannt, mit dem ein Großteil der Schienenbelastung beim überfahrenden Bahnverkehr erfaßbar ist. Dazu wird die Schubspannung in der neutralen Phase der Schiene erfaßt und ausgewertet. Hierzu wird in das Fahrschienennetz eine mit Dehnungsmeßstreifen applizierte Wägeschiene eingeschweißt, bei der zwischen den Schwellen mindestens zwei Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. Das Waggongewicht wird dabei durch achsweise Addition der Gewichtsignale ermittelt. Mit einer derartigen Einrichtung kann aber eine sichere Flachstellenerkennung nicht durchgeführt werden, da diese im Bereich der Schwellen nicht erfaßt werden kann.
  • Eine derartige Vorrichtung zur Ermittlung unrunder Räder an Eisenbahnfahrzeugen ist bereits durch die DE 44 39 342 C1 vorbekannt. Bei dieser Vorrichtung sind auf einer Meßstrecke am Schienenfuß im Bereich jeder Schwelle beidseitig jeweils zwei Sensoren aus Dehnungsmeßstreifen appliziert, die die Schwellenreaktionskräfte erfassen. Weiterhin sind noch Schubkraftsensoren vorgesehen, die jeweils am Anfang und Ende der Meßstrecke in der neutralen Phase der Schiene angeordnet sind. Mit einer derartigen Vorrichtung ist aber offensichtlich keine genaue Gewichtsbelastung bei überrollenden Fahrzeugrädern erfaßbar.
  • Aus der DE 198 34 030 A1 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Gewichtsbelastung auf der Schiene durch überfahrende Gleisfahrzeuge bekannt. Dazu werden im Bereich der Schwelle parallel zu jedem Gleis zwei Doppelbiegebalken angeordnet, die über seitliche Montageplatten mit der Schiene verbunden sind. Die Verbindung zwischen den Schienen und den beiden Doppelbiegebalken erfolgt dabei jeweils vor und hinter der Schwelle im sogenannten Schwellenfach. In der Mitte stützen sich die Doppelbiegebalken jeweils auf die Schwelle ab, so daß die auf die Schiene wirkenden Vertikalkräfte erfaßt werden, mit der auch Unrundheiten und Flachstellen erkennbar sind. Allerdings erfordert eine sichere Flachstellen- oder Unrundheiterkennung die Erfassung auf mindestens einer Radumdrehung von ca. 3,5 m Meßstrecke, wozu bei üblichen Schwellenfächern mindestens 28 Kraftaufnehmer notwendig sind. Da es sich bei den Kraftaufnehmern um spezielle hochpräzise doppelseitige Doppelbiegebalken handelt, ist für eine Schienenbelastungsvorrichtung mit Flachstellenerkennung ein hoher apparativer Aufwand notwendig.
  • Aus der DE 44 44 337 A1 ist eine Schienenwägevorrichtung mit nur einer Wägezelle für zwei Schwellenfächer pro Schiene bekannt. Mit einer derartigen Wägevorrichtung zur Messung von überrollenden Gleisfahrzeugen können bei mehreren hintereinander angeordneten Wägezellen auch die Gesamtbelastung von abrollenden Fahrzeugrädern auf einer Schiene ermittelt werden. Dazu wird die Meßstrecke über eine Anfangs- und eine Endaussparung im Schienenfuß und -steg elastisch an das übrige Gleissystem angekoppelt. Zur Messung der vertikalen Belastungen zwischen Schiene und Untergrund stützt sich die Schiene auf eine rotationssymmetrische Wägezelle ab, die ebenfalls unter einer Aussparung längs zwischen den übrigen beiden Aussparungen angeordnet ist. Dazu ist in der Aussparung über der Wägezelle ein Stützbock vorgesehen, der eine horizontal und axial bewegliche Krafteinleitung der vertikalen Schienenbelastung ermöglicht. Allerdings kann die Belastungsmeßeinrichtung nicht zwischen einer herkömmlichen Schwelle und der Schiene angeordnet werden, ohne daß sich dadurch nicht die gesamte Bauhöhe vergrößert. Wollte man derartige Vorrichtungen zur Belastungsmessung in größerem Maße in den Schienenstrang einbauen, wären größere Baumaßnahmen notwendig, wodurch die Bahnstrecke über längere Zeiträume gesperrt werden müßte.
  • Aus der DE 199 41 843 A1 ist eine spezielle Vorrichtung zur Feststellung von Flachstellen und Unrundheiten an schienengebundenen Fahrzeugrädern bekannt. Bei dieser Vorrichtung zur Erfassung der Schienenbelastung bei überfahrenden Schienenfahrzeugrädern sind spezielle Meßschwellen vorgesehen, in die die Kraftaufnehmer eingelassen sind und auf denen sich die Schienen abstützen. Dies hat den Nachteil, daß beim Einbau einer Meßstrecke von mehreren Kraftmeßvorrichtungen in eine vorhandene Gleisstrecke nicht nur die Schienen, sondern auch die Schwellen ausgetauscht werden müssen.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung verschiedener Schienenbelastungen durch schienengebundene Fahrzeuge zu schaffen, die mit geringem Aufwand und schnell in das Schienennetz integrierbar ist und verhältnismäßig genaue Meßergebnisse liefert.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die Aussparung über dem Schwellenbereich etwa die halbe Schienenhöhe für den Einbau einer Meßeinrichtung ausgenutzt wird. Dadurch brauchen beim Einbau lediglich die alten Schienen von den Schwellen geschraubt und abgeschnitten und durch neue oder umgerüstete Schienen mit Aussparungen ersetzt werden. Dabei sind die Kraftaufnehmer wie ein Schienenfuß auf die Schwellen aufschraubbar und deren Halterungen werden vorzugsweise mit dem Schwellenkopf verschweißt. Da die herkömmlichen Schwellen im Gleisbett verbleiben können, kann ein derartiger Neueinbau der Meßstrecke von Gleisbautrupps wie beim Austausch üblicher Schienen in kürzester Zeit erfolgen, ohne daß die Gleisstrecke für längere Zeit für den Bahnverkehr unterbrochen werden muß.
  • Durch die Anordnung der Kraftaufnehmer direkt unter dem Schienenkopf werden vorteilhafterweise alle vertikalen Schienenbelastungen erfaßt, die sowohl für eine Überfahrtwägung, Flachstellenerkennung, Unrundheitserkennung, ungünstige Beladungsverhältnisse der Waggons, Radbeschädigungen sowie eine Gesamtbelastungsmessung der Gleisstrecke ausgewertet werden können. Dies hat gleichzeitig auch den Vorteil, daß auch bei der Erfassung einer gesamten Radumdrehung oder eines gesamten Drehgestells eines Gleisfahrzeugs lediglich 14 Kraftaufnehmer für die gesamte Meßstrecke erforderlich sind, was den Kostenauf wand gering hält und somit auch in größerem Umfang in vorhandene Schienennetze installierbar ist.
  • Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß durch die Aussparungen im Schienenfuß und -steg die Kraftaufnehmer elastisch an das weiterführende Schienennetz angekoppelt sind, so daß etwa zur Achslastwägung Kraftnebenschlußeffekte kaum auftreten, obwohl der Schienenstrang im überfahrenden Schienenkopf ohne Unterbrechung ist und dadurch keine Stoßeffekte auftreten.
  • Die Erfindung hat zusätzlich den Vorteil, daß durch den Kraftaufnehmer in der Aussparung der unteren Schienenhälfte kein spezielles Schienenmaterial erforderlich ist, wie bei einer Applizierung der Dehnungsmeßstreifen am Schienensteg oder -fuß, sondern lediglich in das serienmäßige Profilmaterial die Aussparungen vorgesehen werden müssen, was auch vor Ort möglich ist. Dadurch können vorteilhafterweise, insbesondere in im internationalen Warenverkehr, erhebliche Transportkosten vermieden werden.
  • Eine besondere Ausbildung der Erfindung mit Scherkraftaufnehmern hat den Vorteil, daß insbesondere durch die Vertikalkrafterfassung unter der Schienenmitte seitliche Querkrafteinleitungen konstruktionsbedingt nicht in das Meßergebnis einfließen und somit keine Meßwertverfälschung verursachen können. Durch die Scherkraftaufnehmer werden auch weitere parasitäre Kräfte und Momente kompensiert, so daß mit einer derartigen Meßvorrichtung auf einfache Weise verhältnismäßig hohe Empfindlichkeiten und Meßgenauigkeiten erzielbar sind und dies auch bei verhältnismäßig hohen Überfahrtgeschwindigkeiten.
  • Eine weitere besondere Ausbildungsform mit axial verschieblichen Rundbolzen als Krafteinleitungselemente hat den Vorteil, daß auch in Axialrichtung keine Verspannungen durch Wärmeaus dehnung oder Montageungenauigkeiten in den Aufnehmer einleitbar sind, so daß ausschließlich die Vertikalkräfte erfaßt werden.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: die Seitenansicht eines längs eingebauten Kraftaufnehmers;
  • 2: ein Schnittbild in Vorderansicht durch ein Krafteinleitungselement eines längs eingebauten Kraftaufnehmers;
  • 3: die Seitenansicht eines quer eingebauten Kraftaufnehmers, und
  • 4: ein Schnittbild in Vorderansicht durch ein Krafteinleitungselement eines quer eingebauten Kraftaufnehmers.
  • In 1 der Zeichnung ist ein Ausschnitt eines Schienenstrangs mit eingebautem Kraftaufnehmer 1 in Seitenansicht dargestellt. Der Kraftaufnehmer 1 ist in einer axial ausgerichteten Aussparung 2 unterhalb des Schienenkopfes 4 angeordnet und stützt die Schiene 3 auf einer Schwelle 5 ab.
  • Der Kraftaufnehmer 1 ist Teil einer weiter nicht dargestellten Meßstrecke aus vorzugsweise je sieben Aufnehmern 1 pro Schiene 3, die sich auf einer Strecke von ca. 3,5 m im Schienenstrang erstreckt und mindestens eine Radumdrehung eines Rades oder eines Drehgestells eines schienengebundenen Fahrzeugs erfaßt. Bei höheren Genauigkeitsanforderungen kann die Meßstrecke auch auf einer Länge von zwei Radumdrehungen von ca. 7 m Länge oder ein Vielfaches von 3,5 m Länge vorgesehen sein. Eine derartige Meßstrecke dient zur Erfassung aller statischen und dynamischen Kräfte, die durch ein überfahrendes oder stehendes Schienenfahrzeugrad in vertikaler Richtung erzeugt werden. Die Meßstrecke wird in eine vorhandene Gleisstrecke durch Abmontieren und Ausschneiden der vorhandenen Schienen 3 vorgesehen. Danach werden vorzugsweise auf die vorhandenen handelsüblichen Holz- oder Betonschwellen 5 die Aufnehmer 1 wie ein Schienenfuß durch eine Klemmverbindung festgeschraubt. Hierauf wird dann eine Schiene 3 mit Aussparungen 2, die auch als Halbschiene ausgebildet sein kann, die lediglich nur aus dem Schienenkopf 4 besteht, aufgelegt. Diese Halbschiene oder Schiene 3 mit Aussparungen 2 von ca. 3,5 m Länge ist vorgefertigt und enthält an den beiden Schienenwangen 6 noch Einkerbungen 10, die zur Einpassung der Halterungen 8, 9 dienen. Der eingebaute Kraftaufnehmer 1 ist im einzelnen im Schnittbild durch die linke Halterung 8 in 2 der Zeichnung näher dargestellt. Die Einkerbungen 10 zum Einsatz der Halterungen 8, 9 sind rechteckförmige Ausfräsungen, die an den Befestigungsstellen der einzusetzenden Halbschiene 7 vorgesehen sind. Der Gleiskopf kann auch als Profilmaterial mit zwei seitlichen Einkerbungen über die gesamte Meßstrecke ausgebildet sein, an die die Halterungen an beliebigen Stellen anschweißbar sind. Die Halbschiene 7 oder Schiene 3 mit Aussparungen 2 wird vorzugsweise aus einem Profilmaterial einer üblichen Schiene 3 gefertigt, wobei sich die Aussparungen 2 auch nur auf den Bereich oberhalb der Schwellen 5 erstrecken müssen, wobei die Aussparungen 2 nur für die Länge der Kraftaufnehmer 1 notwendig sind.
  • Der gesamte Teil der Aussparungen 2 oder der als gesamte Halbschiene 7 ausgebildete Schienenteil der Meßstrecke wird danach von vor Ort tätigen Schienenbautrupps in einen vorhandenen Gleisstrang oder im Zuge einer Neubaustrecke in diese über Schweißnähte 24 eingefügt. Dabei werden gleichzeitig auch die U-förmigen Schenkel 11 der beiden Halterungen 8, 9 eines Aufnehmers 1 in die Einkerbungen 10 der Seitenwangen 6 eingeschweißt. Die Halterungen 8, 9 könnten aber auch durch Schraubverbindungen und dergleichen an dem Schienenkopf 4 be festigt werden. Eine derartige Meßstrecke ist dadurch in relativ kurzer Montagezeit in das Schienennetz einfügbar.
  • Der Kraftaufnehmer 1 zur Erfassung der vertikalen Kräfte, die auf die Schiene 3 wirken, ist als doppelseitiger Scherkraftaufnehmer ausgebildet. Dabei besteht er aus einem längsgerichteten Balken von ca. 400 mm Länge und etwa 70 mm Höhe. Der Scherkraftaufnehmer 1 ist zu einer vertikalen Mittenachse 12 symmetrisch ausgebildet und enthält in jeder Balkenhälfte einen gleichartigen separaten Aufnehmerteil und stellt deshalb doppelseitige Scherkraftaufnehmer 1 dar. Dabei sind die beiden Aufnehmerteile mit dem meßaktiven Dehnungsbereich 14 links- und rechtsseitig der mittigen Auflagefläche 15 angeordnet. Im Mittenbereich 15 ist der Aufnehmer 1 quaderförmig ausgebildet und besitzt an seiner mittigen Auflagefläche 15 seitliche Querflansche 16, die wie ein Schienenfuß 23 ausgebildet sind und von den Schienenbefestigungen 17 der Schwellen 5 auf diesen festgeklemmt werden. Längsseitig zu diesem mittigen Befestigungsbereich 15 sind Dehnungskörper 14 angeordnet, die vorzugsweise auch einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. In diese Dehnungskörper 14 sind zwei gegeneinander gerichtete Sackbohrungen 18 eingelassen, deren Verbindungsfläche eine vertikale ebene Wand 19 von vorgegebener Dicke darstellt. An dieser Verbindungsfläche 19 sind beidseitig jeweils zwei in einem Winkel von 45° zueinander angeordnete Scherkraftaufnehmerwiderstände als Dehnungsmeßstreifen appliziert, die die Vertikalkräfte in elektrische Signale umwandeln. Zumindest der Dehnungskörper 14 liegt in Längsrichtung neben der Auflagefläche 15 der Schwellen 5 und ist nach unten freiliegend angeordnet.
  • An den Endbereichen der beiden Aufnehmerhälften ist jeweils ein Rundbolzen 20 zur Krafteinleitung vorgesehen, der kraftschlüssig mit der jeweiligen Halterung 8, 9 des Aufnehmers 1 verbunden ist. Dabei besteht die Halterung 8, 9 aus einem ab gelängten Rechteckprofilmaterial, das eine Durchgangsbohrung in Aufnehmerlängsrichtung besitzt, die zum Einsatz der Rundbolzen 20 vorgesehen ist. Zur Befestigung der Halterungen 8, 9 sind noch zwei U-förmig nach oben gerichtete Schenkel 11 angebracht, die in die beiden parallel angeordneten Einkerbungen 10 im Schienenkopf 4 eingreifen und an diesen befestigt sind. Bei der Einbaumontage werden die Halterungen 8, 9 soweit auf den Rundbolzen 20 des Kraftaufnehmers 1 aufgesetzt, daß zwischen den beiden Dehnungskörpern 14 und den Stirnflächen der Halterungen 8, 9 ein Spalt 21 von ca. 1 mm verbleibt, durch den eine Axialverschiebung spannungsfrei ausgeglichen werden kann. Insbesondere ist dadurch bei Fertigungsungenauigkeiten und großen Temperaturschwankungen im Schienenstrang ein spannungsfreier Längsausgleich möglich. Dadurch sind gleichzeitig auch geringe Kippbewegungen im Schienenstrang ausgleichbar, so daß hierdurch eine meßwertverfälschende Querkrafteinleitung in den Aufnehmer 1 vermieden wird.
  • Derartige doppelseitige Scherkraftaufnehmer 1 werden auf der Meßstrecke über jeder Schwelle 5 und auf jeder Gleisseite vorgesehen und zur Auswertung einer nicht dargestellten elektronischen Auswertevorrichtung mittels einer Leitung zugeführt. Dazu sind die Scherkraftaufnehmer 1 mit ihren Dehnungsmeßstreifen 22 zu einer Wheatstone'schen Meßbrücke verschaltet. Der Scherkraftaufnehmer 1 kann aber auch nur mit einem Aufnehmersystem wie bei einer Aufnehmerhälfte ausgestattet oder auch als Biegebalken ausgebildet sein. In der nicht dargestellten elektronischen Auswerteeinrichtung werden die Signale jedes einzelnen Aufnehmers 1 vorzugsweise einzeln verstärkt und in einen Digitalwert umgewandelt. Bei entsprechender Verknüpfung der Signale kann dann aus den ermittelten Vertikalkraftanteilen eines überfahrenden oder stehenden Fahrzeugrades bzw. Achse oder Drehgestells das Gewicht, eine Unrundheit, eine Flachstelle oder auch ein Radreifenbruch festgestellt werden. Dabei sind insbesondere Unrundheiten, Flachstellen und Radreifenbrü che bei hohen Überfahrtgeschwindigkeiten durch die starken Vertikalkraftschwankungen auf der Meßstrecke feststellbar, die von einem vorgegebenen Mittelwert abweichen.
  • Vorteilhafterweise können zusätzlich auch Zugidentifizierungsvorrichtungen vorgesehen werden, mit deren Hilfe überfahrende Züge lokalisiert und eventuell wegen einer zu starken Schienenbeanspruchung oder eines Schadensverdachts gestoppt werden. Die Überfahrtbelastung kann aber auch nach besonderen Verschleißbewertungen wie beispielsweise bei starken Flachstellenbelastungen aufsummiert und zu Berechnungs- oder Gleiserhaltungszwecken ausgenutzt werden. Dies ist insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsstrecken vorteilhaft, bei denen bereits wenige Überfahrten mit starken Flachstellen an den Fahrzeugrädern Reparaturmaßnahmen notwendig machen können.
  • Die Scherkraftaufnehmer 1 werden vorzugsweise aus einem legierten speziellen Edelstahlmaterial als Serienteile hergestellt. Zum witterungsunabhängigen Abschluß werden die Bohrungen 18 für die Dehnungsmeßstreifen 22 durch ein Laserschweißverfahren mit dünnen Edelstahlblechen abgedichtet und so dauerhaft vor Beschädigung geschützt. Die Halterungen 8, 9 der Scherkraftaufnehmer 1 sind hingegen auch aus einfacheren Stählen wie z. B. Werkzeugstahl zu fertigen, die lediglich über die notwendigen Festigkeitswerte verfügen müssen und vor Ort schweißbar sind.
  • In 3 und 4 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Schienenbelastung dargestellt, bei der die Kraftaufnehmer 1 quer zur Schienenlängsrichtung in einer Aussparung 2 unterhalb des Schienenkopfes 4 angeordnet sind. Dabei stützt sich der Schienenkopf 4 über den quer eingebauten Kraftaufnehmer 1 ebenfalls auf einer Schwelle 5 des Schienenstrangs ab.
  • Ein derartiges Ausführungsbeispiel wird vorzugsweise zur Gewichtsermittlung von Schienenfahrzeugen eingesetzt, da die Querkräfte über die Kraftaufnehmerlänge vorteilhaft in die Schwellen einleitbar sind. Die Meßstrecke nach 3 der Zeichnung unterscheidet sich von der Ausführung nach 1 der Zeichnung hauptsächlich dadurch, daß die Einbaurichtung der Kraftaufnehmer statt längs jetzt quer zur Schienenlängsrichtung vorgesehen sind. Dabei ist der Kraftaufnehmer 1 im Grunde vergleichbar ausgestaltet, wie der Kraftaufnehmer 1 nach 1 und 2 der Zeichnung. Der Kraftaufnehmer ist ebenfalls als doppelseitiger Scherkraftaufnehmer ausgebildet, der im einzelnen im Schnittbild nach 4 der Zeichnung dargestellt ist. Dabei besteht der Kraftaufnehmer 1 aus einem Längsbalken von ca. 400 mm Länge und etwa 70 mm Höhe und besitzt seitlich einer vertikalen Mittelachse 12 zwei Dehnungskörper 14, die ebenfalls mit an einer Wand 19 angeordneten Scherkraftaufnehmern 22 appliziert sind. Der Kraftaufnehmer 1 stützt sich seitlich mit zwei Abstützplatten 25 auf einer herkömmlichen Eisenbahnschwelle 5 ab und ist vorzugsweise mit dieser befestigt.
  • Im Mittenbereich 15 des Kraftaufnehmers 1 ist eine Querbohrung 26 vorgesehen, durch die ein Rundbolzen 20 formschlüssig geführt ist, der etwa 50 mm über die Querflächen des Längsbalkens hinausragt. Zur Krafteinleitung sind auf diesem Rundbolzen 20 von beiden Seiten je eine Halterung 8, 9 geschoben, die wie die Halterung 8, 9 nach 1 und 2 der Zeichnung ausgebildet sind. Diese Halterungen 8, 9 sind ebenfalls fest mit dem Schienenkopf verbunden und leiten die Schienenbelastung symmetrisch in den quer angeordneten Kraftaufnehmer 1 ein. Diese Schienenbelastung wird dann durch die Scherkraftaufnehmer 22 erfaßt und kann wie zu 1 und 2 beschrieben ausgewertet werden.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zur Messung der Schienenbelastung innerhalb einer vorgegebenen Meßstrecke mit Hilfe von mehreren Kraftaufnehmern (1) zur Ermittlung der auf die Schiene (3) wirkenden Vertikalkräfte, die zwischen den Schienen (3) und ortsfesten Schwellen (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Höhe unter dem Schienenkopf (4) in der Schiene mindestens in dem die Schwellen (5) überspannenden Längsbereich eine Aussparung (2) vorgesehen ist, in der ein längsgerichteter flacher Kraftaufnehmer (1) in Schienenlängs- oder -querrichtung angeordnet ist, der den Schienenkopf (4) auf der Schwellenoberseite abstützt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2) über die gesamte Meßstrecke oder nur über den Schwellen (5) der Meßstrecke vorgesehen ist und in diesem Bereich eine Halbschiene (7) bildet, die nur aus dem Schienenkopf (4) besteht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitenwangen (6) des Schienenkopfs (4) im Bereich der Endpunkte jedes Kraftaufnehmers (1) axial beabstandete Einkerbungen (10) oder zwei seitliche Einkerbungen als Profilierung vorgesehen sind, in denen Schenkel (11) einer Halterung (8, 9) für die Kraftaufnehmer (1) befestigt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kraftaufnehmer (1) als flacher Längsbalken ausgebildet ist, der zwei axial beabstan dete Scherkraftaufnehmerteile (22) aufweist und der symmetrisch zu einer vertikalen Mittenachse (12) ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kraftaufnehmer (1) an seinen Enden oder im Mittenbereich (15) jeweils einen Rundbolzen (20) aufweist, der zur kraftschlüssigen Einpassung in die zugehörige Halterung (8, 9) dient.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kraftaufnehmer (1) im Mittenbereich (15) Querflansche (16) aufweist, die zur Klemmbefestigung (17) an herkömmlichen oder modifizierten Holz- oder Betonschwellen (5) dienen.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kraftaufnehmer (1) an seinen Enden Abstützplatten (25) aufweist, die zur seitlichen Abstützung auf die Schwelle (5) dienen.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung jedes Kraftaufnehmers (1) am Schienenkopf (4) zwei gleichartige Halterungen (8, 9) vorgesehen sind, die ein quaderförmiges Hauptteil aufweisen, das zwei U-förmig abstehende Schenkel (11) besitzt und im Quaderteil (13) eine Durchgangsbohrung zum Einsatz der Rundbolzen (20) aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (8, 9) aus einfachem Stahlmaterial bestehen, die mittels herkömmlicher Schweißverfahren mit dem Schienenkopf (4) verbindbar sind.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke aus zwei gleichartigen parallel angeordneten mindestens 3,5 m langen Schienen (7) mit mindestens jeweils sieben Aussparungen (2) besteht, in denen jeweils ein Kraftaufnehmer (1) angeordnet ist, der den Schienenkopf (4) auf jeweils einer Schwellenseite abstützt.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke in ein Gleisstück eingeschweißt ist und daß die Höhe der Meßstrecke, die sich aus dem Schienenkopf (4) und dem Kraftaufnehmer (1) sowie dessen Halterungen (8, 9) zusammensetzt, der Höhe einer herkömmlichen Schiene (3) entspricht.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke herkömmliche oder modifizierte Holz- oder Betonschwellen aufweist, an dessen Klemmvorrichtungen (17) die Kraftaufnehmer (1) befestigt sind.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmer (1) der Meßstrecke mit einer elektrischen Auswertevorrichtung verbunden sind, die aus den Meßwertsignalen ein Rad-, Achs- oder Fahrzeuggewicht und/oder Flachstellen, Unrundheiten und Raddefekte und/oder eine Gesamtstreckenbelastung ermittelt.
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