DE1213134B

DE1213134B - Gewichtsmessvorrichtung fuer Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE1213134B
Application number: DES67125A
Authority: DE
Inventors: Martyn Booty
Original assignee: SAUNDERS ROE Ltd
Current assignee: SAUNDERS ROE Ltd
Priority date: 1959-09-11
Filing date: 1960-02-16
Publication date: 1966-03-24
Also published as: GB938402A; US3047832A

Description

Gewichtsmeßvorrichtung für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Gewichtsmeßvorrichtung für Schienenfahrzeuge mittels einer an der Schiene angeordneten, durch die Verformung der Schiene den Achsdruck der Fahrzeuge feststellenden Dehnungsmeßstreifenanordnung, derenMeßwert einer Rgistriervorrichtung zuführbar ist.
Bei diesen bekannten Gewichtsmeßvorrichtungen muß die Schiene in dem Schienensteg unter dem Schienenkopf mit einer Ausnehmung zur Unterbringung der Meßvorrichtung versehen werden, was eine Schwächung der Schiene bedeutet. Außerdem muß die Schiene zu diesem Zweck in einer besonderen Werkstatt behandelt werden.
Es ist ferner bekannt, derartige Meßvorrichtungen zwischen zwei Schwellen vorzusehen. Dadurch aber waren besondere Schienenstücke erforderlich, deren Lagerung besondere Schwierigkeiten bereitete und zusätzliche Arbeitsgänge erforderte.
Durch die Erfindung wird nun eine Gewichtsmeßvorrichtung für Schienenfahrzeuge geschaffen, die ohne jede Abänderung des Schienenproffis an dem Schienensteg angeordnet werden kann, so daß dadurch in der Anbringung eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung erfolgt. Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Dehnungsmeßstreifen direkt über der Schienenwelle am senkrechten Schienensteg ohne Veränderung desselben angeordnet sind.
Gemäß Weiterbildung der Erfindung sollen am Schienensteg zusätzliche Dehnungsmeßstreifen angeordnet sein, welche in an sich bekannter Weise von der senkrechten Belastung unbeaufschlagt zur Temperaturkompensation heranziehbar sind. Bei einer Gewichtsmeßvorrichtung mit einer Brückenschaltung, in der die Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind, soll ferner jeder Meßstreifen an der Außenseite des einen Schienensteges mit dem zugeordneten Meßstreifen an der Innenseite des gleichen Schienensteges abgeglichen sein, und die beiden abgeglichenen Meßstreifen einer Schiene sollen paarweise in Reihe in dem gleichen Brückenzweig liegen, während das entsprechende Meßstreifenpaar der anderen Schiene im gegenüberliegenden Brückenzweig angeordnet ist.
Temperaturkompensationsmeßstreifen sind bekannt, so daß die Gegenstände des Anspruches 2 nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch beansprucht werden. Ihnen kommt daher ein selbständiger Schutz nicht zu.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In den Zeichnungen stellt dar F i g. 1 in diagrammatischer Ansicht die Lage von Belastungs- oder Spannungsmeßstreifen an einem Paar von Schienen für eine dynamische Brückenwaage, Fig. 2 eine Brückenschaltung für die Belastungsmeßstreifen, F i g. 3 in einer der F i g. 1 ähnlichen schaubildlichen Ansicht die Lage der Belastungsmeßstreifen für eine statische Brückenwaage, Fig.4 in einer vergrößerten Ansicht die Form eines länglichen Meßstreifenpaares, F i g. 5 ein Schaltschema für einen Transistorverstärker.
Bei der dynamischen Brückenwaage besteht die Meßvorrichtung aus zwei Achsdruckumwandlungseinheiten, eine für jede Schiene, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt sind, sowie einen Transistorverstärker, wie in F i g. 5 dargestellt ist, und eine nicht dargestellte Thyratronrelaiseinheit.
Gemäß den F i g. 1 und 2 enthalten die Achsdruckumwandlungseinheiten zusammen sechzehn folienartige Dehnungsmeßstreifen 11 bis 26, von denen acht 11 bis 18 an der einen Schiene 28 und die anderen acht 19 bis 26 an der anderen Schiene 29 in gleicher Höhe über einer Schwelle 30 angebracht sind. Die Meßstreifen sind an dem senkrechten Schienensteg angebracht, und zwar vier mit den ungeraden Bezugszahlen an der äußeren Seite und die anderen vier mit den geraden Zahlen an der inneren Seite jeder Schiene. Von diesen vier sind zwei, 11, 13; 12, 14; 19, 21; 22, 24, als Dehnung meßstreifen so angeordnet, daß sie auf den senkrechten Schienendruck ansprechen, während die anderen zwei, 15, 17; 16, 18; 23, 25; 24, 26, als Kompensationsmeßstreifen so angeordnet sind, daß sie gegenüber dem senkrechten Druck unempfindlich sind und nur dazu dienen, eine Temperaturkompensation zu ergeben. Die Dehnungsmeßstreifen können jede Form haben, die ein bequemes Anbringen an der Schiene ermöglicht. Sie können beispielsweise als Standardform eine Wirkfläche von einer Höhe von ungefähr 2,5 cm und einer Länge in der Schienenlängsrichtung von ungefähr 0,85 cm im Falle von auf vertikalen Druck ansprechenden Dehnungsmeßstreifen haben. Vorzugsweise sind die Dehnungsstreifen so nah wie möglich an der senkrechten Ebene durch die Mitte einer Schwelle angeordnet, wobei die genaue Lage der Kompensationsmeßstreifen weniger wichtig ist.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, liegen die sechzehn Dehnungsmeßstreifen in den vier Armen einer Brückenschaltung, wobei jeder Arm zwei in Reihe mit dem parallelgeschalteten, zwei in Reihe angeordneten Meßstreifen aufweist. Jeder Meßstreifen an der Außenseite der Schiene bildet mit einem Meßstreifen an der Schieneninnenseite ein abgeglichenes Paar, wobei die beiden Meßstreifen des abgeglichenen Paares in Reihe in dem gleichen Brückenarm liegen. Auf diese Weise liegt zweckmäßig, wie in F i g. 2 dargestellt ist, ein abgeglichenes Meßstreifenpaar einer Schiene in Reihe in einem Arm, während das entsprechend abgeglichene Paar der anderen Schiene in dem entgegengesetzten Arm liegt. Die anderen beiden Arme enthalten entsprechend ein abgeglichenes Paar von Kompensationsmeßstreifen einer Schiene und ein abgeglichenes Paar von Kompensationsmeßstreifen der anderen Schiene. Die vier Arme sind so ausgebildet, daß jeder zwei in Reihe liegende Meßstreifen enthält, die parallel mit vier ähnlichen Armen aus den verbleibenden acht Meßstreifen geschaltet sind.
Ein Paar gegenüberliegender Ecken der Brücke wird von einer konstanten Quelle 31, 32 von beispielsweise 24 Volt Gleichstrom gespeist, der zweckmäßig durch Gleichrichtung von einer Wechselstromquelle erhalten wird. Die anderen beiden entgegengesetzten Ecken sind mit der Eingangsseite 33, 34 eines Transistorverstärkers verbunden.
Bei dem Transistorverstärker handelt es sich zweckmäßig um einen Gegentaktverstärker, wobei der Eingang 33, 34 an der Basis eines ersten Stufenpaares von Transistoren 41, 42 liegt, deren Emitter über einen gemeinsamen Widerstand 43 von 1,8 K an die positive Klemme 31 der Zuführung angeschlossen sind, während ihre Kollektoren mit den Basen eines Paares der zweiten Stufe Transistoren 51 und 52 verbunden sind, die durch Kollektorenwiderstände mit der negativen Speisungsklemme32 verbunden sind. Die Kollektorwiderstäude der ersten Stufe werden zusammen von einem Ausgleichspotentiometer 44 von 2,5 K mit einem Paar von Widerständen 45 und 46 von 4,7 K gebildet, wobei die Anzapfung des Potentiometers an die negative Versorgungsklemme 32 angeschlossen ist.
Die Emitter der Transistoren der zweiten Stufe sind an die positive Zuführungsklemme durch einen gemeinsamen Emitterwiderstand 53 von 470 Ohm angeschlossen. Ihre Kollektoren sind durch Widerstände 54 und 55 von 1 K an die Basen von einem Paar Transistoren 61 und 62 einer dritten Stufe angeschlossen und mit der negativen Speisungsklemme durch Kollektorenwiderstände 56 und 57 von 1K verbunden.
Die Emitter der Transistoren der dritten Stufe sind an die positive Speisequelle über einen veränderlichen Nulleinstellwiderstand 63 von 21/2 K angeschlossen. Ihre Kollektoren sind mit den Basen eines Paares Transistoren 71 und 72 einer vierten Stufe verbunden, wobei die Kollektoren der dritten Stufe über Kollektorwiderstände 64 und 65 von 2,7 K an die negative Speisequelle angeschlossen sind. Die Basen der Transistoren der dritten Stufe sind mit der positiven Speisequelle über Widerstände 66 und 67 von 1,6 K verbunden.
Die Kollektoren der Transistoren der vierten Stufe sind unmittelbar an die negative Speisequelle und ihre Emitter über Emitterwiderstände 73, 74 von 3,9 K an die positive Speiseklemme angeschlossen.
Die Ausgangsklemmen75 und 76 werden von den Emittern der Transistoren der vierten Stufe abgenommen. Für die Transistoren der ersten beiden Stufen wird beispielsweise die TypeOC71 eingesetzt, während für die letzten beiden Stufen die Type OC 72 verwendet wird.
Der Ausgang des Transistorverstärkers steuert zweckmäßigerweise ein Thyratronrelais, welches drei verschiedene Thyratrons enthält, wobei jedes sein eigenes Relais steuert und so eingestellt ist, daß es auf die unterteilte Ausgangsspannung entsprechend den in leicht, mittel und schwer unterteilten Achsbelastungen anspricht.
Eine weitere Ausführungsform ist für eine statische Brückenwaage für Rad-, Achs- oder Waggonbelastungen je nach den Erfordernissen gedacht. In diesem Fall wird die Ausgangsleistung des Transistorverstärkers einem Anzeigemesser zugeführt.
Bei solch einer Anordnung, wie sie in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist, ist jeder Dehnungsmeßstreifen 81, der auf einen senkrechten Schienendruck ansprechend entsprechend angeordnet ist, von länglicher Form mit einer Folienfläche von nahezu 15 cm in der Länge entlang der Schiene und ungefähr 2,5 cm Höhe. Wie in F i g. 4 mit 81 dargestellt ist, hat die Folie die Form eines Zickzackzuges, der aus einer großen Anzahl von senkrechten Streifen von je 190 F Breite, getrennt von der benachbarten durch einen Zwischenraum von 190 ffi besteht, wobei die Foliendicke 10 ffi beträgt. Die Kompensationsmeßstreifen 82, welche nicht auf den vertikalen Druck ansprechen, können jede gewünschte Form haben, die gut an der Schiene untergebracht werden kann.
Zweckmäßig kann jeder Dehnungsmeßstreifen, wie F i g. 4 veranschaulicht, an einem gemeinsamen Träger mit einem zugeordneten Kompensationsmeßstreifen angebracht sein, wobei der Kompensationsmeßstreifen oberhalb des Dehnungsmeßstreifens angebracht ist und aus einer Zickzackbahn besteht, die aus einer Anzahl horizontaler Folienlängen von dem gleichen Querschnitt und getrennt durch den gleichen Zwischenraum wie bei dem Dehnungsmeßstreifen gebildet wird.
Durch Verdoppeln der Meßstreifensätze 81, 82 in einem entsprechenden Abstand entlang der Schiene gemäß F i g. 3 können mit dieser Anordnung Wagenbelastungen vollständig angezeigt werden, vorausgesetzt, der Achsabstand ist bekannt. Darüber hinaus ist es durch Vorsehen von Dehnungsmeßstreifen genügender Länge, die in manchen Fällen mehr als 15 cm betragen kann, möglich, Anderungen in dem Achsabstand zu berücksichtigen. Für verschiedene Wagen arten, beispielsweise vierräderige Fahrzeuge mit verschiedenem Achsabstand oder achträderige Fahrzeuge oder beide, können die notwendigen Meßstreifen montiert und ein Auswahlschalter vorgesehen werden, um die für eine besondere Wagenart erforderlichen Meßstreifen auszuwählen, wobei Anweisungen für den Benutzer hinsichtlich der Lage gegeben werden müssen, in welche jedes Fahrzeug jeder Art vor Abnahme der Anzeige oder Ablesung gebracht werden muß.
An Stelle der dargestellten Ausführungsformen kann ferner beispielsweise eine Brücke genommen werden, der Wechselstrom von 12 Volt und 50 Perioden zugeführt wird, wobei der Verstärker dementsprechend umzubilden ist und die Leistung entsprechend den Forderungen des verwendeten Anzeigers gestaltet werden muß. Darüber hinaus ist es bei der Messung schwerer Lasten zweckmäßig, eine zusätzliche Abstützung unter den Schienen an der Stelle vorzusehen, wo die Messung durchgeführt wird, beispielsweise in Form von Betonverankerungen. Die erläuterte Anordnung ist ferner für die verschiedensten Zwecke, beispielsweise Sicherheitsanwendungen, Rangier- und andere Signalanwendungen, Zugzusammensetzungen, Verschiebung von Fahrzeugbelastungen, beispielsweise zur Vergleichmäßigung der Rad- und Achsbelastungen an Lastwagen, oder das Teilen von Belastungen durch Einstellung der Aufhängefedern an Passagierfahrzeugen anwendbar.
Die beschriebene Einrichtung hat viele Vorteile gegenüber den herkömmlichen Brückenwaagen. So erfordert sie keine Abänderungen der Gleise und die Belastungsmeßstreifen können an geeigneten Stellen der Schienen angebracht werden. Die ganze Einrichtung ist verhältnismäßig billig und spricht dazu ver- hältnismäßig schnell an, während sie eine lineare Beziehung zwischen Belastung und Leistung ergibt.

Claims

Patentansprüche: 1. Gewichtsmeßvorrichtung für Schienenfahrzeuge mittels einer an der Schiene angeordneten, durch die Verformung der Schiene den Achsdruck der Fahrzeuge feststellenden Dehnungsmeßstreifenanordnung, deren Meßwert einer Registriervorrichtung zuführbar ist, d a d u r ch g e -kennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (11 bis 14, 19 bis 22) direkt über der Schienenschwelle (30) am senkrechten Schienensteg ohne Veränderung desselben angeordnet sind.
2. Gewichtsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Schienensteg zusätzliche Dehnungsmeßstreifen (15 bis 18, 23 bis 26) angeordnet sind, welche in an sich bekannter Weise von der senkrechten Belastung unbeaufschlagt zur Temperaturkompensation heranziehbar sind.
3. Gewichtsmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Brückenschaltung, in der die Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßstreifen (11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25) an der Außenseite des einen Schienensteges mit dem zugeordneten Meßstreifen (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) an der Innenseite des gleichen Schienensteges abgeglichen ist und daß die beiden abgeglichenen Meßstreifen einer Schiene (29) paarweise in Reihe in dem gleichen Brückenzweig liegen, während das entsprechende Meßstreifenpaar der anderen Schiene (28) im gegenüberliegenden Brükkenzweig angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 974 974, 1158167; britische Patentschrift Nr. 797161; USA.-Patentschrift Nr. 2779583.