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Verfahren zur Aufnahme von Querprofilen langgestreckter Räume, insbesondere
von Eisenbahntunneln, mit reflektierten Schallimpulsen Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Aufnahme von Querprofilen langgestreckter Räume, insbesondere von
Eisenbahntunneln, wobei die Wandabatände durch die Laufzeit von Schallimpulsen nach
dem Echoverfahren gemessen werden.
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Es ist bekannt, in einem Tunnel Wandabstände nach der bi Ultraschallinterferometern
zur Wellenlängenbestimmung üblichen Methode mit Schallwellen zu messen. Mittels
eines auf einem Meßwagen befindlichen, in bestimmter Richtung strahlenden elektroakustiscben
Wandlers werden Schallwellen ausgesandt, deren Frequenz periodisch nach einer Sägezahnkurve
zwischen 170 bis 340 Hz geändert wird, und es wird festgestellt, bei welcher Frequenz
der Abstand zwischen Wandler und Tunnelwand gleich einer halben Wellenlänge (oder
einem Vielfachen davon) des ausgesandten Schalles wird. Mit einer größeren Zahl
von auf einem Meßwaagen angeordneten.
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Schall in verschiedenen Richtungen einer Querebene aussendenden Wandlern
werden in dieser Weise bei in Fahrt befindlichem Meßwagen Gruppen von Ahstandsmeßwertan
erhalten, die alle vorgesehenen Meßrichtungen umfassen. Die Meßwerte einer Gruppe
sind jedoch nicht einem bestimmten Querprofil zugeordnet, da der genaue Zeitpunkt,
in welchem jede einzelne Messung erfolgt. von dem zu meßsenden Ahstand abhängt.
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Bekannt ist ferner ein Schallimpuls-Echolotverfahren zur Aufnahme
desOQuerprofils eines Flußlaufes, bei dem von einem Schiff aus in ein, quer zur
Fahrtrichtung liegenden Ebene mit scharf gerichteten elektroakustischen Wandlern
Lotungen nach verschiedenen Richtungen ausgeführt und die Tiefenanxeigen zu einem
Gesamtbild des Bodenquerpronts zusammengesetzt werden. Dabei können die verschiedenen
Strahlrichtungen durch Schwenken eines gerichtet strahlenden Wandlers eingestellt
werden, oder es können fest eingebaute, verschieden gerichtete Wandler vorgesehen
sein, die wechselweise und nacheinander eingeschaltet werden. Die Ergebnisse der
Lotungen nach verschiedenen Richtungen können statt in Polarkoordinaten auch i,
n verzerrter Form in rechtwinkligen Koordinaten aufgezeichnetwerden.DurchhoheFrequenz
und große Strahlflachen kann eine scharfe Bündelung der Schallstrahlung erzielt
werden.
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Ahnlich wie bei dem bekannten Tunnelmeßverfahren ist bei dem Verfahhren
nach der Erfindung auf einem Meßwagen eine größere Zahl von Sender-Empfängern mit
verschiedenen Strahirichtungen angeordnet, mit denen entsprechend dem zw-eiten d,
er als an-@ Verfahren der Abstand der Tunnelwand durch Aussend. ung scharf gerichteter
Schallimpulse mit einer Frequenz von z. B. 100 kHz gemessen und durch ein Schreibgerät
aufgezeichnet wird. Die Meß-
zeit für einen Abstand von 1 m beträgt nur 6 mslec,
so daß der Einnuß einer Fortbewegung von Sender und Empfänger in Richtung der Tunnelachse
auf das Meßergebnis als vernachlässigbar angesehen werden kann.
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Bei nur wenig verschiedener Strahlrich, tung benachbarter Sender-Empfänger
besteht dtie Gefahr von Feldmessungen durch den Empfang falscher Echos.
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Es ist daher zweckmäßig, die Imputsauseendungen in verschiedenen Richtungen
in an sich bekannter Weise zeitlich zu staffeln. Dies hat den witeren Vorteil, daß
gewisse, für den Betrieb der verschiedenen Sender-Empfänger erforderliche Teile,
wie z. B. ein Impulsgenerator. nur in einfacher Ausführung vorzusehen sind.
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Werden die Sender-Empfänger lvile bei der hekannten Einrichtung in
einer gemeinsamen Querebene auf dem Meßwagen angeordnet, so sind die bei fahrendem
Meßwagen und bei seitlich gestaffelter Impulsaussendung in den verschiedenen Meßrichtungen
erhaltenen Abstandswerte verschiedenen Tunnelquerschnitten zugeordnet, und die Aufzeichnung
eines bestimmten Tunnelquerprofils ist erst nach Interpolieren und Umrechnen der
Meßwerte möglich. Ordnet man jedoch erfindungsgemäß die einzelnen Sender-Empfänger
entsprechend der Reihenfot. ge ihrer Einschaltung in der Längsrichtung des Meßwagens
gegeneinander versetzt an, so läßt es sich erreichen, daß jeweils eine Serie von
nacheinander in verschiedenen Richtungen gemessenen Abständen in einer gemeinsamen
Querebene des Tunnels liegen, so daß sie zur unmittetbaren Aufzeichnung eines Querpronis
benutzt werden können.
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Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Aufnahme von
Querprofilen langgestreckter
Räume, insbesondere von Eisenbahntunneln,
mit Hilfe einer Anzahl in verschiedenen Richtungen angenähert senkrecht auf den
Profilumriß gerichteter Schallimpuls-Echoabstandsmeßgeräte, die an einem in Längsrichtung
des Raumes sich fortbewegenden Meßfahrzeug angebracht sind und zur Aufnahme jedes
Querprofilis nacheinander je einmal in Tätigkeit gesetzt werden, wobei die Echoabstandsmeßgeräte
in der Längsrichtung des Meßfahrzeuges gestaffelt angeordnet sind und jedes der
Echoabstandsmeßgeräte innerhalb einer Lotungsserie jeweils dann in Tätigkeit gesetzt
wird, wenn es sich im Zuge der Fortbewegung des Meßfahrzeuges in dar gerade auszumessenden
Querschnittebene des langgestreckten Raumes befindet.
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Die Erfindung wird durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt im Aufriß einen Meßwagen mit darauf angeordneten Echoabstandsmeßeinrichtungen
zur Aufnahme von Querprofilen eines Eisenbahntunnels; Fig. 2 zeigt dieselbe Anordnung
in Aufsticht.
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In einem von der Wand 1 umschlossenen Tunnel läuft auf Schienen 2
ein Meßwagen 3, auf dem an einemgewölbten Aufbau 4, der mit einem schallabsorhierenden
Stoff 5 überzogenist.beispielsweise,vier Paare zusammengehöriger, magnetostriktiver
Ultraschallsender und-empfänger 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 befestigt sind, deren
zur Tunnelachse senkrechte Hauptstrahlrichtungen verschiedene Neigungen zur Horizontalen
aufweisen, so daß mit jedem Sender-Empfänger-Paar der Abstand eines anderen Abschnittes
eines Querprofils gemessen wi, rd.
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Zwischen dem Sender und dem Empfänger jedes der Sender-Empfänger-Paare
ist ein Schallschirm 14 angeordnet, um die unmittelbare Erregung des Empfängers
durch den Sender bei der Impuls. aussendung zu verhindern.
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Um trotz zeitlich gestafelter Einschaltung der einzelnen Sender-Empfänger-Paare
die Ausmessung einzelner Tunnelquerprofile zu ermöglichen, sind die Paare in der
Reihenfolge ihrer Einschaltung in Längsrichtung des Meßwagens gestaffelt angeordnet.
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Das Gehäuse 15 enthält ein Schreibgerät, einen. Impulsgenerator und
eine Schal'temrichtung für die zeitlich gestaffelte Einschaltung der Sender und
wird entsprechend der Fortbewegung des Meßwagens von einer Radachse aus über ein
Getriebe 18, 19, 20 gesteuert.
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Die Echoempfangsspannungen werden in Verstärkejm 17 verstärkt und
in bekannter Weise von bewegten Sch, reibgriffeln auf elektrisch empfindlichem
Papier
entsprechend der Zeit ihres Eintreffens nach der Impulsaussendung aufgezeichnet.
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Die Lotungen nach verschiedenen Teilen der Wand erfolgen entsprechend
der Fahrtgeschwindigkeit des Meß Wagens und den Abständen der Sender-Empfänger-Paare
auf diesem in Richtung der Tunnelachse in solchen Zeitabständen, daß jeweilseineSerievon.Lotungen
in die verschiedenen Richtungen in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Tunnelachse
erfolgt.
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Jede soche Lotungsserie liefert bei Aufzeichnung der gemessenen Abstände
in Form eines Polardiagramms unmittell) ar das Bild eines Tunnelquerprofils in seiner
natürlichen Form.
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Zur Aufnahme von in kurzen. Abständen aufeinanderfolgenden Querpronlen
kann der Meßwagen in gleichmäßiger Fahrt, z. B. 16 km/Std., den zu vermessenden
Tunnel durchfahren, wobei die einzelnen Lotungen in Zeitabständen von etwa 0, 1
Sekunden oder weniger erfolgen.
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PATENTANSPRUC, HE 1. Verfahren zur Aufnahme von Querprofilen langgestreckter
Räume, insbesondere von Eisenbahntunneln, mit Hilfe einer Anzahl in verschiedenen
Richtungen angenähert senkrecht auf den Profilumirß gerichteter Schallimpuls-Echoabstandsmeßgeräte,
die an einem in Längsrichtung des Raumes sich fortbewegenden Meßfahrzeug angebracht
sind und zur Aufnahme jedes Querprofils nacheinander je einmal in Tätigkeit gesetzt
werde, n, dadurch gekennzeichnet, daß die Echoabstandsmeßgeräte in der Längsrichtung
des Meßfahrzeuges gestaffelt angeordnet sind und jedes der Echoabstandsmeßgeräte
innerhalb einer Lotungsserie jeweils dann in Tätigkeit gesetzt wrid, wenn es sich
im Zuge der Fortbewegung des Meßfahrzeuges in der gerade auszumessenden Querschnittsebene
des langgestreckten Raumes befindet.