DE19702072C1 - Vorrichtung zum Erfassen von Gleisverzweigungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Er­ fassen der Lage und/oder des Typs von Gleisverzwei­ gungen.

Bei einem herkömmlichen Erfassen von Gleisverzwei­ gungen wie Weichen, Kreuzungen und dergleichen wird deren Lage durch eine von Hand ausgeführte Vermes­ sung in üblicher Vermessungstechnik unter Verwen­ dung von Längenmaßen durchgeführt. Der Typ einer Gleisverzweigung wird dabei durch Inaugenschein­ nahme festgestellt, beispielsweise ob es sich um eine Weiche mit starrer oder beweglicher Herzstück­ spitze, um eine starre Kreuzung oder um eine Kreu­ zungsweiche handelt. Diese Vorgehensweise liefert beispielsweise zum Erstellen von Gleisplänen zwar verhältnismäßig genaue Ergebnisse, allerdings weist sie den Nachteil auf, daß die im wesentlichen manuelle Tätigkeit sehr arbeits- und personalinten­ siv ist.

Aus der EP 0 378 781 A1 sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Deformation und des Verschleißes von Schienen und ein Verfahren zur Messung der Spurweite an Schienen bekannt. Hierbei wird ein Schienenkopf linienartig mit Ausgangsstrahlung eines Strahlungssenders in einem Lichtschnittverfahren beaufschlagt. Ein Strahlungsempfänger mit einem im Hinblick auf eine hohe Auflösung verhältnismäßig engen Gesichtsfeld erfaßt den Verlauf der Schnittlinie der Ausgangs­ strahlung des Strahlungssenders mit der Schienen­ oberfläche. Eine an den Strahlungsempfänger ange­ schlossene Auswerteeinheit dient zur Bestimmung des Schienenprofiles. Eine Spurweite ist dadurch be­ stimmbar, daß der Abstand zwischen zwei erfaßten Schienenköpfen bestimmt wird. Allerdings ist bei dieser Vorrichtung ein Erfassen von Gleisverzwei­ gungen nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen der Lage und/oder des Typs von Gleisverzweigungen wie Weichen oder Kreuzungen zu schaffen, mit der in automatisierter Weise wäh­ rend einer Meßfahrt die passierten Gleisverzweigun­ gen erfaßbar sind.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zum Erfassen der Lage und/oder des Typs von Gleisver­ zweigungen wie Weichen oder Kreuzungen mit einer Meßeinheit, die über wenigstens einen Strahlungs­ sender sowie einen wenigstens zwei Empfangselemente aufweisenden Strahlungsempfänger verfügt und bei der Sendestrahlung des oder jedes Strahlungssenders wenigstens einen Gleisbereich beaufschlagend aus­ richtbar sowie mit dem Strahlungsempfänger aus dem oder jedem Gleisbereich rückgeworfene Sendestrah­ lung als Detektionsstrahlung ortsaufgelöst erfaßbar ist, und mit einer Auswerteeinheit, die aus den ortsaufgelösten Daten der erfaßten Detektionsstrah­ lung die Lage und/oder den Typ von Gleisverzwei­ gungen bestimmt.

Durch das Vorsehen wenigstens einer Meßeinheit mit wenigstens einem Strahlungssender, dessen Sende­ strahlung einen Gleisbereich beaufschlagt, sowie mit wenigstens einem ortsauflösenden Strahlungsemp­ fänger läßt sich die von dem von Sendestrahlung beaufschlagten Gleisbereich rückgeworfene Detek­ tionsstrahlung mit der Auswerteeinheit unter Erfas­ sen der räumlichen Relation von von Gleisober­ flächen stammender Detektionsstrahlung analysieren, so daß eine automatisierte Erfassung der Lage und/oder des Typs von Gleisverzweigungen geschaffen ist.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist vorge­ sehen, daß dem oder jedem Strahlungssender eine unidirektional wirkende Sammeloptik, beispielsweise eine Zylinderoptik, nachgeordnet ist, mit der eine in einer Sendeebene ausgerichtete, von beispiels­ weise einem Laser oder einer lichtemittierenden Diode emittierten Sendestrahlung erzeugbar ist. Da­ durch sind die Gleisbereiche von einer räumlich vorzugsweise quer zur Längsrichtung der Gleise ausgerichteten Strahlungslinie beaufschlagt, die nach Reflexion und/oder Streuung an Gleisober­ flächen mittels einer Detektionsoptik zu schmalen, strichartigen Bildern auf dem Strahlungsempfänger führt. In diesem Zusammenhang ist eine Ausrichtung der Sendeebene schräg zu den Gleisoberflächen sehr vorteilhaft.

Bei in einer Sendeebene ausgerichteter Sendestrah­ lung ist in einer Weiterbildung vorgesehen, daß der Strahlungsempfänger ein Zeilendetektor mit linear angeordneten Empfangselementen ist, die von rückge­ worfener Detektionsstrahlung beaufschlagt sind. Dadurch wird mit relativ wenigen Empfangselementen der Gleisoberflächenabstand zwischen von Sende­ strahlung beaufschlagten Gleisoberflächen durch Rückrechnen bei Kenntnis der optischen Abbildungs­ verhältnisse und des Elementabstandes der strah­ lungsbeaufschlagten Empfangselemente bestimmbar.

In weiteren Ausgestaltungen ist als Strahlungsempfänger eine sogenannte CCD - (charged-coupled-device-) Kamera vorgesehen, die über mehrere einander benachbart flächig angeordnete Emp­ fangselemente verfügt. Dieser Strahlungsempfänger ist insbeson­ dere zur Auswertung zweidimensionaler Muster vorteilhaft einsetz­ bar.

Zum Bestimmen der Lage von Gleisverzweigungen in bezug auf einen Referenzpunkt ist es zweckmäßig, daß die Auswerteeinheit mit einer Takteinheit verbunden ist, mit der einer von einem Re­ ferenzort zurückgelegten Meßstrecke zugeordnete Ausgangs­ signale erzeugbar sind, so daß die Distanz der Gleisverzweigung von dem Referenzort sehr genau bestimmbar ist.

In einer Ausführung der Auswerteeinheit sind die Ausgangssignale des Strahlungsempfängers mittels eines Binärwandlers in zwei Signalpegel umwandelbar, wobei ein Signalpegel Reflexen von Gleisoberflächen zugeordnet ist. Dadurch wird die Datenver­ arbeitung erheblich vereinfacht.

In weiteren Ausführungen ist ein Referenzschienendetektor vor­ gesehen, mit dem aus einer Abfolge von ortsfesten Anteilen der Detektionsstrahlung eine Schiene als Referenzschiene detektierbar ist, die als Referenz für eine Gleisoberflächenabstandsmessung in Querrichtung dient. Weiterhin verfügt die Meßeinheit über einen Innenschienendetektor, mit dem aus einer Abfolge von gegenüber ortsfesten Anteilen der Detektionsstrahlung veränderlichen An­ teilen der Detektionsstrahlung beispielsweise von einer Zungen­ schiene einer Weiche diese Schiene als Innenschiene detektierbar ist. Dabei ist eine Abstandsermittlungseinheit vorgesehen, mit der aus verschiedenen Gleisoberflächen zugeordneten Ausgangs­ signalen in Abstandswerten der Gleisoberflächenabstand zwischen diesen Gleisoberflächen bestimmbar ist, wobei zweck­ mäßigerweise der Abstandsermittlungseinheit nachgeschaltet ein Musterspeicher und ein Musterkomparator vorgesehen sind, mit dem in Speichermittel abgespeicherte erfaßte Abstandswerte zum Typisieren von Gleisverzweigungen mit Vorgabeabstandswerten vergleichbar sind.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine an einem schienengebundenen Meß­ wagen angebrachte Vorrichtung zum Erfassen von Gleisverzweigungen mit einer zwei Meß­ köpfe aufweisenden Meßeinheit,

Fig. 2 einen Strahlungssender mit nachgeordneter Zylinderoptik und einen Zeilendetektor als Strahlungsempfänger eines Meßkopfes ge­ mäß Fig. 1 in ihrer räumlichen Anordnung,

Fig. 3 die Anordnung gemäß Fig. 2 in einer Seiten­ ansicht,

Fig. 4 in einem Blockschaltbild den Empfangsteil eines an eine Takteinheit angeschlossenen Meßkopfes gemäß Fig. 1,

Fig. 5 eine über einen Musterspeicher und einen Musterkomparator verfügende Auswerte­ einheit,

Fig. 6 in Draufsicht die Gleisoberflächen einer Wei­ che mit starrer Herzstückspitze,

Fig. 7 und Fig. 8 im Detail die Gleisoberflächen in einem Zun­ genbereich einer Weiche gemäß Fig. 6 mit zugehörigen binärgewandelten Ausgangs­ signalen eines Zeilendetektors,

Fig. 9 und Fig. 10 den Bereich um einen Radlenker bei einer Weiche gemäß Fig. 6 mit zugehörigen binär­ gewandelten Ausgangssignalen eines Zeilen­ detektors,

Fig. 11 und Fig. 12 die Gleisoberflächen in einem Herzstückbe­ reich bei einer Weiche gemäß Fig. 6 mit zu­ gehörigen binärgewandelten Ausgangssigna­ len eines Zeilendetektors sowie

Fig. 13 und Fig. 14 die Gleisoberflächen im Bereich zweier sich kreuzender Schienen bei einer Kreuzung mit zugehörigen binärgewandelten Ausgangs­ signalen eines Zeilendetektors.

Fig. 1 zeigt in einer Ansicht in Längsrichtung von auf Schwellen 1 angebrachten Schienen 2, 3 eines Gleiskörpers einen Meßwagen 4 mit einem Drehgestell 5, der mit einer Vorrichtung zum Erfassen von Gleisverzweigungen ausgestattet ist. Die Vorrichtung zum Erfassen von Gleisverzweigungen wie Weichen, Kreuzungen und dergleichen verfügt in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 über eine einen ersten Meßkopf 6 und einen zweiten Meßkopf 7 auf­ weisende Meßeinheit. Jeder der Meßköpfe 6, 7 weist wenigstens einen Strahlungssender auf, mit dem in einem ersten Strahlungs­ feld 8 und in einem, zweiten Strahlungsfeld 9 ein jeweils zugeord­ neter erster Gleisbereich 10 und ein zweiter Gleisbereich 11 beaufschlagt ist.

In einer Abwandlung ist eine Meßeinheit mit nur einem Strahlungs­ sender vorgesehen, der in einem Strahlungsfeld den von den Schienen 2, 3 randseitig begrenzten Gleisbereich überdeckt.

Die Meßköpfe 6, 7 sind an eine Auswerteeinheit 12 ange­ schlossen und stehen mit einer Takteinheit 13 in Verbindung. Mit der in Fig. 1 dargestellten Takteinheit 13 ist die Umdrehungs­ geschwindigkeit einer Räder 14, 15 tragenden Achse 16 meßbar. In Abwandlungen ist vorgesehen, daß die Drehgeschwindigkeit der Räder 14, 15 mit einer Takteinheit 13 erfaßbar ist.

Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen beispiels­ weise als Laser oder strahlungsintensive lichtemittierende Diode (LED) ausgebildeten Strahlungssender 17 des ersten Meßkopfes 6 gemäß Fig. 1, dem eine Zylinderoptik 18 nachgeordnet ist. Mit der Zylinderoptik 18 ist ein im wesentlichen paralleler Ausgangsstrahl 19 des Strahlungssenders 17 in eine quer zu einer Schiene 2 ausgerichteten Sendeebene 20 als Sendestrahlung aufweitbar, wobei die Sendeebene 20 schräg zu einer Lauffläche 21 der Schiene 2 ausgerichtet ist. Die in der Sendeebene 20 ausge­ richtete Sendestrahlung beaufschlagt die Lauffläche 21 der Schie­ ne 2 als Gleisoberfläche in einem schmalen, strichartigen Refle­ xionsbereich 22. In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist eine weitere gegenüber der Schiene 2 schräg verlaufende Schiene 23 darge­ stellt, die ebenfalls auf ihrer Lauffläche 24 als Gleisoberfläche in einem Reflexionsbereich 25 von der Sendeebene 20 geschnitten ist.

Weiterhin ist in Fig. 2 ein als Zeilendetektor ausgestalteter Strah­ lungsempfänger 26 gezeigt, der über eine Anzahl von linear angeordneten Empfangselementen 27 verfügt. Dem Strahlungs­ empfänger 26 vorgelagert ist eine Detektionsoptik 28 vorgesehen, mit der in die Sendeebene 20 aufgeweitete Ausgangsstrahlung 19 des Strahlungssenders 17 in ihren aus dem ersten Gleisbereich 10 rückgeworfenen Anteilen als Detektionsstrahlung den Strahlungs­ empfänger 26 beaufschlagend erfaßbar ist. Dabei fällt die in erster Linie aus in den Reflexionsbereichen 22, 25 reflektierter Sende­ strahlung gebildete, aus strichartigen separierten Reflexen zu­ sammengesetzte Detektionsstrahlung in einer Detektionsebene auf eine erste Gruppe 29 und zweite Gruppe 30 von Empfangs­ elementen 27. Die Abbildungseigenschaften der Detektionsoptik 28 sind vorbekannt, so daß aus dem Abstand der Detektionsoptik 28 von den Laufflächen 21, 24 sowie zu dem Strahlungsem­ pfänger 26 und dem Abstand der Gruppen 29, 30 von Empfangs­ elementen 27, die von in den Reflexionsbereichen 22, 25 rückge­ worfener Sendestrahlung beaufschlagt sind, der Gleisoberflächen­ abstand zwischen den Gleisen 2, 23 entlang der Sendeebene 20 bestimmbar ist.

Der zweite Meßkopf 7 ist entsprechend dem in Fig. 6 dargestell­ ten ersten Meßkopf 6 ausgestaltet.

Fig. 3 zeigt in einer Seitenansicht die Anordnung gemäß Fig. 2 in Richtung parallel zu der Sendeebene 20. Die Sendeebene 20 ist gegenüber beispielsweise der Lauffläche 21 der Schiene 2 ge­ neigt, wobei die relative Lage der Lauffläche 21 beispielsweise durch Erschütterungen mit einer Veränderung der Sendeebene 20 zwischen einem oberen Erfassungsniveau 31 und einem unteren Erfassungsniveau 32 unter Beaufschlagen des sich in Quer­ richtung zu der Detektionsstrahlung nur verhältnismäßig wenig erstreckenden Strahlungsempfängers 26 mit in die Detektions­ ebene reflektierter Detektionsstrahlung unter Beaufschlagen des Strahlungsempfängers 26 veränderbar ist. Außerhalb des durch das obere Erfassungsniveau 31 und das untere Erfassungsniveau 32 begrenzten Bereiches rückgeworfene Sendestrahlung beauf­ schlagt nicht den Strahlungsempfänger 26, so daß eine automa­ tische Unterdrückung von derartigen Strahlungsanteilen geschaf­ fen ist.

Fig. 4 zeigt in einem Blockschaltbild den Empfangsteil des ersten Meßkopfes 6 mit der angeschlossenen Takteinheit 13 gemäß Fig. 1. Die Takteinheit 13 verfügt über einen Geschwindigkeitsmesser 33, mit dem die Geschwindigkeit des Meßwagens 4 beispiels­ weise durch Erfassung der Drehgeschwindigkeit der Räder 14, 15 oder der Drehachse 16 bestimmbar ist. Ein zu der Geschwindigkeit proportionales Ausgangssignal des Geschwindigkeitsmessers 33 ist einem Steuereingang eines Taktgebers 34 eingespeist, wobei mit dem Taktgeber 34 in ihrer Frequenz der Geschwindigkeit des Meßwagens 4 proportionale Taktsignale erzeugbar sind, so daß einer bei Änderung der Geschwindigkeit auch veränderlichen Takt­ periode eine bestimmte zurückgelegte Weglänge entspricht. Die Ausgangssignale des Taktgebers 34 sind dem Strahlungsempfän­ ger 26 als Triggersignal zum Einspeisen der Ausgangssignale der einzelnen Empfangselemente 27 des Strahlungsempfängers 26 in einen Binärwandler 35 zugeführt. Mit dem Binärwandler 35 sind die Ausgangssignale der Empfangselemente 27 in zwei Signal­ pegel umwandelbar, wobei einer der Binärsignalpegel, beispiels­ weise der höhere, einer Reflexion an Laufflächen 21, 24 von Schienen 2, 3, 23 oder anderen, zwischen den Erfassungsniveaus 31, 32 gelegenen Gleisoberflächen zugeordnet ist. Die Ausgangs­ signale des Binärwandlers 35 sind einem Referenzschienendetek­ tor 36 einspeisbar, mit dem aus einer in einem Speicherbereich des Referenzschienendetektors 36 abspeicherbaren Abfolge von ortsfesten Anteilen der Detektionsstrahlung eine Schiene 2, 3, 23 oder beide Schienen 2, 3, 23 jeweils Referenzschiene detektierbar ist.

Bei Vorsehen lediglich eines Meßkopfes 6, 7 ist mit dem aus einer in einem Speicherbereich des Referenzschienendetektors 36 abspeicherbaren Abfolge von ortsfesten Anteilen der Detektions­ strahlung eine einzige Schiene 2, 3, 23 als Referenzschiene detektierbar.

Das in seiner Frequenz geschwindigkeitsproportionale Ausgangs­ signal des Taktgebers 34 ist weiterhin einem Zähler 37 einspeis­ bar, dessen Zählerstand bei jedem Taktsignal aus dem Taktgeber 34 um eins erhöhbar ist. Weiterhin sind dem Zähler 37 aus dem Referenzschienendetektor 36 über eine Startsignalleitung 38 ein Startsignal und über eine Rücksetzleitung 39 ein Rücksetzsignal einspeisbar, wobei bei Ausbleiben von einer Referenzschiene zugeordneten Ausgangssignalen des Strahlungsempfängers 26 der Zähler 37 mit dem Startsignal aktivierbar und bei einem Wieder­ auftreten von einer Referenzschiene zugeordneten Ausgangs­ signalen des Strahlungsempfängers 26 mit einem Rücksetzsignal rücksetzbar ist. Der Zählerstand des Zählers 37 ist einem Zähler­ standsprüfglied 40 einspeisbar, dem ebenfalls ein in einem Schwellwertgeber 41 abgespeicherter Maximalzählerstand ein­ speisbar ist. Ist der Zählerstand des Zählers 37 höher als der Maximalzählerstand, ist mittels des Zählerstandsprüfgliedes 40 ein einer Störungsmeldeeinheit 42 einspeisbares Ausgangssignal erzeugbar, wobei die Störungsmeldeeinheit 42 eine Fehlfunktion anzeigt, die beispielsweise durch eine Dejustage oder einen Ausfall des Strahlungssenders 17 und/oder des Strahlungsempfängers 26 ausgelöst ist.

Der Speicherinhalt des Referenzschienendetektors 36 ist an einen Innenschienendetektor 43 weiterleitbar, mit dem aus einer Abfolge von gegenüber ortsfesten Anteilen der Detektionsstrahlung in ihrer räumlichen Relation zu der Referenzschiene veränderlichen Antei­ len der Detektionsstrahlung eine Schiene 2, 3, 23 als Innen­ schiene detektierbar ist.

Die in einem Speicherbereich des Innenschienendetektors 43 abgelegten Binärsignale sind einer Abstandsermittlungseinheit 44 einspeisbar, mit der aus verschiedenen Laufflächen 21, 24 oder anderen innerhalb der Erfassungsniveaus 31, 32 gelegenen Gleis­ oberflächen zugeordneten Ausgangssignalen des Strahlungsemp­ fängers 26 der Gleisoberflächenabstand zwischen diesen Lauf­ flächen 21, 24 beziehungsweise anderen innerhalb der Er­ fassungsniveaus 31, 32 gelegenen Gleisoberflächen bestimmbar und in einem Abstandswertespeicher 45 einspeisbar sind. Die in dem Abstandswertespeicher 45 abgelegten Abstandswerte sind der Auswerteeinheit 12 einspeisbar.

Der zweite in Fig. 1 dargestellte Meßkopf 7 ist entsprechend dem Meßkopf 6 aufgebaut und mit der Takteinheit 13 verschaltet sowie an die Auswerteeinheit 12 angeschlossen.

Fig. 5 zeigt in einem Blockschaltbild die an die Meßköpfe 6, 7 angeschlossene Auswerteeinheit 12. Die Auswerteeinheit 12 verfügt über einen Auswertespeicher 46, in dem die in den Ab­ standswertespeicher 45 des ersten Meßkopfes 6 und des zweiten Meßkopfes 7 enthaltenen Abstandswerte zur Auswertung ableg­ bar sind, wobei an gleichen Meßorten aufgenommene Abstands­ werte beispielsweise zwischen einer Referenzschiene und einer Innenschiene über wenigstens ein gemeinsames beispielsweise aus dem gemeinsamen Triggersignal des Taktgebers 13 gewonne­ nes Steuersignal so miteinander verknüpfbar sind, daß die räum­ liche Relation aller Ausgangssignale der Strahlungsempfänger 26 über beide Strahlungsfelder 8, 9 beziehungsweise Gleisbereichen 10, 11 einer Abstandsskala zuweisbar sind.

Die in den Auswertespeichern 45 der Meßköpfe 6, 7 in Abhängig­ keit der zurückgelegten Wegstrecke abgelegten Abstandswerte sind einem Eingang eines Musterkomparators 47 einspeisbar. Der zweite Eingang des Musterkomparators 47 ist an einen Muster­ speicher 48 angeschlossen, in dem die für verschiedene Typen von Gleisverzweigungen in Abhängigkeit der zurückgelegten Wegstrecke typischen Abstandswerte in ihrer einer Abstandsskala zugewiesenen räumlichen Relation abgespeichert sind. Mit dem Musterkomparator 47 sind nunmehr die in dem Auswertespeicher 46 in Abhängigkeit der zurückgelegten Wegstrecke abgelegten Abstandswerte mit dem Speicherinhalt des Musterspeichers 48 vergleichbar und bei Erkennen von typischen wegstreckenab­ hängigen Abstandswerten in einer an den Musterkomparator 47 angeschlossenen Ausgabeeinheit 49 beispielsweise die Lage relativ zu einem Referenzort und der Typ der Gleisverzweigung anzeigbar.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Ausgangssignale des Musterkomparators 47 einer Gleiserfassungseinheit 50 einge­ speist sind, mit der die aus mehreren Meßfahrten gewonnenen Daten zum Erstellen eines Gleisanlagenplanes abspeicherbar sind.

Fig. 6 zeigt in einer Draufsicht eine Weiche 51 als Beispiel einer Gleisverzweigung. Typischerweise verfügt die Weiche 51 zwi­ schen einer ersten Fahrschiene 52 und einer zweiten Fahrschiene 53 angeordnet über eine erste Zungenschiene 54 und eine zweite Zungenschiene 55. Die erste Zungenschiene 54 verfügt über ein erstes Zungenende 56, und die zweite Zungenschiene 55 weist ein zweites Zungenende 57 auf, wobei die Zungenenden 56, 57 abwechselnd an die erste Fahrschiene 52 beziehungsweise wie in Fig. 6 dargestellt an die zweite Fahrschiene 53 anliegend beweg­ bar sind. In der Darstellung gemäß Fig. 6 ist die erste Fahrschiene 52 gerade und die zweite Fahrschiene 53 von einem parallelen Verlauf zu der ersten Fahrschiene 52 gekrümmt abzweigend ausgestaltet. Die erste Zungenschiene 54 verläuft im wesentlichen gekrümmt parallel in einem dem Radabstand der Räder 14, 15 entsprechenden Gleisabstand zu der zweiten Fahrschiene 53, während die zweite Zungenschiene 55 gerade parallel im Gleis­ abstand zu der ersten Fahrschiene 52 verläuft.

Die erste Zungenschiene 54 endet in einem ersten Flügelschienen­ abschnitt 58 im Bereich eines Herzstückes 59 mit starrer Herz stückspitze, das aus den zusammengefügten und spitz zu laufen­ den Enden einer ersten Herzstückschiene 60 und einer zweiten Herzstückschiene 61 gebildet ist. Dabei verlaufen die erste Herz­ stückschiene 60 parallel zu der ersten Fahrschiene 52 und die zweite Herzstückschiene 61 in dem Gleisabstand parallel zu der zweiten Fahrschiene 53. Entsprechend endet die zweite Zungen­ schiene 55 in einem zweiten Flügelschienenabschnitt 62 im Bereich des Herzstückes 59. Dabei sind der erste Flügelschienen­ abschnitt 58 in einem gegenüber dem Gleisabstand sehr viel kleineren Sicherungsabstand parallel zu der ersten Herzstück­ schiene 60 und der zweite Flügelschienenabschnitt 62 in dem Sicherungsabstand parallel zu der zweiten Herzstückschiene 61 vorgesehen. Weiterhin ist dem Herzstück 59 gegenüberliegend der ersten Fahrschiene 52 benachbart ein erster Radlenker 63 und der zweiten Fahrschiene 53 benachbart ein zweiter Radlenker 64 jeweils im Sicherheitsabstand angeordnet vorgesehen, die zur Stabilisierung der Räder 14, 15 bei Überrollen des Herzstückes 59 dienen. In der in Fig. 6 dargestellten Stellung der Zungenschienen 54, 55 ist die Weiche 51 auf Geradeausrichtung gestellt.

Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt aus der Weiche 51 gemäß Fig. 6 im Bereich des ersten Zungenendes 56 sowie mit gestrichelten Linien dargestellt eine Abfolge von durch Auftrefflinien der Sendeebene 20 auf die erste Fahrschiene 52 und die erste Zungenschiene 54 gebildeten Meßpositionen.

Fig. 8 zeigt eine Abfolge von mittels des Binärwandlers 35 binär gewandelten Ausgangssignalen des Strahlungsempfängers 26 in ihrer räumlichen Relation, wobei in der Darstellung gemäß Fig. 8 auf den Abszissen 65 ein dem Gleisoberflächenabstand von in Reflexionsbereichen 22, 25 reflektierter, in die Sendeebene 20 gelenkter Sendestrahlung entsprechender Wert abgetragen ist. Dabei sind in der Darstellung gemäß Fig. 8 von oben nach unten die Binärsignale an den mit in Fig. 7 gestrichelt angedeuteten Meßpositionen der Weiche 51 gemäß Fig. 6 und Fig. 7 aufge­ nommen.

Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß in auf der Gleisoberfläche der ersten Fahrschiene 52 gelegenen Reflexionsbereichen 22, 25 rückgewor­ fene Sendestrahlung zu einer Abfolge von ortsfesten Anteilen der Detektionsstrahlung führt. Die auf der ersten Zungenschiene 54 als weiterer Anteil der Detektionsstrahlung rückgeworfene Sende­ strahlung weist in ihrer Abfolge beginnend von dem ersten Zun­ genende 56 einen zunehmenden Abstand von den ortsfesten, von der ersten Fahrschiene 52 rückgeworfenen Anteilen auf. Die von der ersten Fahrschiene 52 stammenden ortsfesten, in der Dar­ stellung gemäß Fig. 8 auf den Abszissen 65 auf der rechten Seite dargestellten Binärsignale sind mit dem Referenzschienendetektor 36 aufgrund ihrer ortsfesten Lage und dem Auftreten über eine verhältnismäßig lange Meßstrecke als Referenzschienensignale 66 erkennbar. Die von der ersten Zungenschiene 54 stammenden, in der Darstellung gemäß Fig. 8 an verschiedenen Positionen links der Referenzschienensignale 66 vorliegenden Binärsignale sind mit dem Innenschienendetektor 53 als Innenschienensignale 67 erfaßbar. Der Abstand zwischen an gleicher Position aufgenomme­ nen Referenzschienensignalen 66 und Innenschienensignalen 67 ist mittels der Abstandsermittlungseinheit 44 in Abstandswerten erfaßbar und in Abhängigkeit der Meßposition in dem Abstands­ wertespeicher 45 abspeicherbar, wobei mit dem Musterkom­ parator 47 aus den abgespeicherten Abstandswerten beispiels­ weise der Typ der Weiche 51 bestimmbar ist.

Unter Berücksichtigung der Lage und des Verlaufes der Geisober­ flächen der in Fig. 6 dargestellten Weiche 51 sowie der Fahrt­ richtung bei der Messung ist ergänzend festzustellen, daß ebenso andere Schienen auch paarweise als Referenzschienen dienen können. So sind beispielsweise bei Überfahren der Weiche 51 in Geradeausrichtung neben der ersten Fahrschiene 52 auch die zweite Fahrschiene 53, die zweite Zungenschiene 55 sowie die erste Herzstückschiene 60 in ihrer fahrtrichtungsabhängigen Abfolge als Referenzschienen detektierbar. Bei Durchfahren der Weiche 51 in der durch die zweite Fahrschiene 53 sowie die zweite Herzstückschiene 61 gebildeten Krümmung sind die mit einzelnen Meßköpfen 6, 7 detektierbaren Referenzschienen in Abhängigkeit der Fahrtrichtung aus der zweiten Fahrschiene 53 sowie der Abfolge der ersten Fahrschiene 52, der ersten Zungenschiene 54 sowie der zweiten Herzstückschiene 61 gebildet.

Fig. 9 zeigt einen Ausschnitt der Weiche 51 gemäß Fig. 6 im Bereich des der ersten Fahrschiene 52 benachbarten ersten Radlenkers 63, wobei mit zu der Ausrichtung der ersten Fahr­ schiene 52 beziehungsweise des ersten Radlenkers 63 querver­ laufenden unterbrochenen Linien eine Abfolge von Meßpositionen dargestellt ist.

Fig. 10 zeigt entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 8 eine Abfolge von durch Reflexionen an der ersten Fahrschiene 52 hervorgerufenen Referenzschienensignalen 66 und links neben den Referenzschienensignalen 66 eine Abfolge von Radlenkersignalen 68. Da die Radlenkersignale 68 in dem im wesentlichen gleich­ bleibenden, gegenüber einem Gleisabstand sehr viel kleineren Sicherungsabstand zu den Referenzschienensignalen 66 über eine verhältnismäßig kurze Meßstrecke auftreten, sind diese mittels des Vergleiches in dem Musterkomparator 48 eindeutig von über eine erheblich längere Meßstrecke mit veränderlichem Abstand auftretenden Innenschienensignalen 67 unterscheidbar.

Fig. 11 zeigt die Weiche 51 gemäß Fig. 6 in einem Ausschnitt im Bereich des Herzstückes 59, wobei entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 7 und Fig. 9 an mit gestrichelten Linien dargestellten Meßpositionen über den Strahlungsempfänger 26 in der Detek­ tionsstrahlung enthaltene Reflexe von Laufflächen 21, 24 und anderen Gleisoberflächen aufgenommen sind.

Fig. 12 zeigt entsprechend Fig. 8 und Fig. 10 ein verhältnismäßig komplexes, für eine Weiche 51 gemäß Fig. 6 mit starrer Herz­ stückspitze 69 typisches Muster von Ausgangssignalen des Binärwandlers 35 in ihrer auf Abszissen 65 aufgetragenen räum­ lichen Zuordnung an den mit gestrichelten Linien dargestellten Meßpositionen gemäß Fig. 11, wobei die einzelnen Meßpositionen zugeordneten Abszissen 65 gemäß Fig. 12 auf der Höhe der Meßpositionen gemäß Fig. 11 dargestellt sind.

An den in der Darstellung gemäß Fig. 11 und Fig. 12 drei unteren und oberen Meßpositionen sind die Referenzschienensignale 66 und der Innenschienensignale 67 erkennbar.

Die räumliche Relation der Binärsignale an den in der Darstellung gemäß Fig. 11 und Fig. 12 sieben oberen Meßpositionen läßt mittels des Musterkomparators 48 die Weiche 51 als mit einer starren Herzstückspitze 69 ausgestattet detektieren, wobei hierzu bevorzugt von dem Herzstück 59 rückgeworfene Herzstücksignale 70 von Bedeutung sind. Das Herzstück 59 mit der starren Herz­ stückspitze 69 führt zu einer Abfolge beginnend beziehungsweise endend von in Querrichtung verhältnismäßig ausgedehnten Herz­ stücksignalen 70 mit veränderlicher Quererstreckung, wobei auf einem verhältnismäßig kurzen Abstand zwischen zwei Meßpositio­ nen in einer Signallücke 71 Herzstücksignale 70 verhältnismäßig abrupt ausbleiben, in der jedoch bei einer Weiche mit beweglicher Herzstückspitze weiterhin Herzstücksignale 70 auftreten würden.

Fig. 13 zeigt in einem Ausschnitt eine Kreuzung 72 als weiteres Beispiel einer Gleisverzweigung im Bereich einer Durchgangs­ schiene 73. Die Durchgangsschiene 73 weist einen ersten Durch­ gangsschienenarm 74 und eine dazu gewinkelt ausgerichteten zweiten Durchgangsschienenarm 75 auf. In dem Bereich der Schienenabknickung 76 der Durchgangsschiene 73 sind in einem Abstand zu der Schienenabknickung 76 in Verlängerung des ersten Durchgangsschienenarmes 74 eine erste Endschiene 77 und entsprechend in Verlängerung des zweiten Durchgangsschien­ enarmes 75 eine zweite Endschiene 78 angeordnet. Parallel und in einem Sicherungsabstand zu den Endschienen 77, 78 ist ein gewinkelter Kreuzungsradlenker 79 vorgesehen, wobei jeweils in einem Sicherungsabstand ein erster Kreuzungsradlenkerarm 80 parallel zu der ersten Endschiene 77 und ein zweiter Kreuzungs­ radlenkerarm 81 parallel zu der zweiten Endschiene 78 verlaufen. Der Kreuzungsradlenker 79 ist im Bereich einer Radlenkerab­ knickung 82 der Durchgangsschiene 73 im Bereich der Schie­ nenabknickungen 76 am nächsten benachbart.

Fig. 14 zeigt an in Fig. 13 durch gestrichelte Linien dargestellten Meßpositionen gewonnene binäre Ausgangssignale des Binär­ wandlers 35 in ihrer einen Gleisoberflächenabstand der Reflexions­ bereiche 22, 25 charakterisierenden räumlichen Relation, die jeweils auf einer Abszisse 65 abgetragen sind. Dabei sind mittels des Referenzschienendetektors 36 beispielsweise die durch Refle­ xion an dem ersten Durchgangsschienenarm 74 gewonnenen Binärsignale aufgrund ihrer in dem dargestellten Meßbereich räumlich festen Anordnung als erste Referenzschienensignale 83 bestimmbar. Entsprechend sind die von der ersten Endschiene 77 hervorgerufenen Ausgangssignale als zweite Referenzschienen­ signale 84 bestimmbar.

In bezug auf die Referenzschienensignale 83, 84 räumlich veränderliche Armsignale 85, die von dem zweiten Durchgangs­ schienenarm 75 erzeugt sind, und Endschienensignale 86, die durch Reflexion an der zweiten Endschiene 78 hervorgerufen sind, sind mittels des Musterkomparators 47 als Innenschienensignale erkennbar. Durch Reflexion an dem Kreuzungsradlenker 79 hervor­ gerufene Radlenkersignale 87 sind beispielsweise aufgrund ihres Auftretens über eine verhältnismäßig kurze Meßstrecke in dem kleinen Sicherungsabstand zu den Endschienen 78, 80 mittels des Musterkomparators 48 von über eine sehr viel längere Meß­ strecke in variablen Abständen auftretenden Innenschienensignale diskriminierbar und dem Kreuzungsradlenker 79 zuweisbar.

Selbstverständlich sind bei einem Überfahren der Kreuzung 72 über den zweiten Durchgangsschienenarm 75 sowie die zweite Endschiene 78 deren Binarsignale als Referenzschienensignale und die der ersten Endschiene 77 sowie dem ersten Durchgangs­ schienenarm 74 zugeordneten Binärsignale als Innschienensignale bestimmbar.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Erfassen der Lage und/oder des Typs von Gleisverzweigungen wie Weichen (51) oder Kreuzungen (72) mit einer Meßein­ heit (6, 7), die über wenigstens einen Strah­ lungssender (17) sowie einen wenigstens zwei Empfangselemente (27) aufweisenden Strah­ lungsempfänger (26) verfügt und bei der Sen­ destrahlung (20) des oder jedes Strahlungs­ senders (17) wenigstens einen Gleisbereich (10, 11) beaufschlagend ausrichtbar sowie mit dem Strahlungsempfänger (26) aus dem oder jedem Gleisbereich (10, 11) rückgeworfene Sendestrahlung (20) als Detektionsstrahlung ortsaufgelöst erfaßbar ist, und mit einer Auswerteeinheit (12), die aus den ortsaufge­ lösten Daten der erfaßten Detektionsstrahlung die Lage und/oder den Typ von Gleisverzwei­ gungen (51, 72) bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem oder jedem Strahlungssender (17) eine Zylinder­ optik (18) nachgeordnet ist, mit der eine in einer Sende­ ebene (20) ausgerichtete Sendestrahlung erzeugbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeebene (20) schräg zu Gleisoberflächen (21, 24) ausgerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strahlungsempfänger (26) ein Zeilen­ detektor mit linear angeordneten Empfangselementen (27) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangselemente (27) so angeordnet sind, daß sie von an Gleisoberflächen (21, 24) in eine Detektions­ ebene rückgeworfener Sendestrahlung (20) beaufschlagt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (6, 7) mit einer Takt­ einheit (13) verbunden ist, mit der einer von einem Refe­ renzort zurückgelegten Meßstrecke zugeordnete Aus­ gangssignale erzeugbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Binärwandler (35) vorgesehen ist, mit dem Ausgangssignale des Strahlungsempfängers (26) unterhalb eines vorbestimmten Signalpegels in einen Binärwert und oberhalb des vorbestimmten Signalpegels in den anderen Binärwert umwandelbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzschienendetektor (36) vorgesehen ist, mit dem aus einer Abfolge von ortsfesten Anteilen der Detektionsstrahlung eine Schiene (2, 23, 52, 53, 54, 55, 60, 61, 74, 75, 77, 78) als Referenzschiene detektierbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenschienendetektor (43) vor­ gesehen ist, mit dem aus einer Abfolge von gegenüber ortsfesten Anteilen der Detektionsstrahlung in ihren zu einer Referenzschiene räumlich veränderlichen Anteilen der Detektionsstrahlung eine Schiene (2, 23, 52, 53, 54, 55, 60, 61, 74, 75, 77, 78) als Innenschiene detektierbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstandsermittlungseinheit (44) vorgesehen ist, mit der aus verschiedenen Gleisober­ flächen (21, 24) zugeordneten Ausgangssignalen des Strahlungsempfängers (26) der Gleisoberflächenabstand zwischen diesen Gleisoberflächen (21, 24) bestimmbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Speichermittel (45) zum Abspeichern der Ausgangs­ signale der Abstandsermittlungseinheit (44) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Musterspeicher (48) und ein Musterkomparator (47) vorgesehen sind, mit dem der Inhalt der Speicher­ mittel (45) mit dem Speicherinhalt des Musterspeichers (48) zur Typisierung von Gleisverzweigungen (51, 72) vergleichbar ist.