DE202005015952U1

DE202005015952U1 - Radlastmesseinrichtung

Info

Publication number: DE202005015952U1
Application number: DE200520015952
Authority: DE
Original assignee: Pfister Waagen Bilanciai GmbH
Current assignee: Schenck Process Europe GmbH
Priority date: 2005-10-08
Filing date: 2005-10-08
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2015-10-09

Abstract

Radlastmesseinrichtung (10) für die Messung der Radlast eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, umfassend:
eine erste gewinkelte Trägerplatte (20) mit einem im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Tragschenkel (22) zur Abstützung einer für das Fahrzeug bestimmten Radlauffläche (19) und einem im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Seitenschenkel (24),
eine im Wesentlichen gleich wie die erste Trägerplatte (20) ausgebildete zweite gewinkelte Trägerplatte (30) mit einem im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Stützschenkel (32) zur Abstützung auf einem für die Radlastmesseinrichtung (10) bestimmten Fundament und einem im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Seitenschenkel (34), wobei die Trägerplatten (20, 30) ein kastenartiges Gehäuse (13) der Radlastmesseinrichtung (10) bilden,
zwei Kraftmesszellen (40, 42), die sich jeweils auf dem Stützschenkel (32) abstützen und auf denen der Tragschenkel (22) aufliegt, und
ein Lenkersystem, das an den Seitenschenkeln (24, 34) befestigte Querlenker (50) und mindestens einen an dem Tragschenkel (22) und dem Stützschenkel (32) befestigten Längslenker (60) umfasst, zur Aufnahme der auftretenden...

Description

Die Erfindung betrifft eine Radlastmesseinrichtung für die Messung der Radlast eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs.
Es gibt eine Vielzahl von Radlastmesseinrichtungen, die jedoch technisch aufwendig und somit kostenintensiv in der Herstellung sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig herzustellende Radlastmesseinrichtung zu schaffen, die dennoch die Radkräfte von Fahrzeugen mit hoher Genauigkeit erfassen kann und vielseitig einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Radlastmesseinrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, zwei im Wesentlichen gleich ausgestaltete, gewinkelte Trägerplatten zu verwenden, die zu einem kastenartigen Gehäuse zusammengestellt sind. Dabei stützt sich an jedem Ende der Trägerplatten eine handelsüblich erhältliche und somit kostengünstige Kraftmesszelle auf einem im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Schenkel (nachstehend als Stützschenkel bezeichnet) einer Trägerplatte ab, während der horizontal ausgerichtete Schenkel (nachstehend als Tragschenkel bezeichnet) der anderen Trägerplatte auf den Kraftmesszellen aufliegt. An den im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Schenkeln der Trägerplatten ist ein System aus Parallellenkern befestigt, das die auftretenden Momente, Quer- und Längskräfte aufnimmt. Durch die dadurch erzielte, weitgehende Teilegleichheit der Trägerplatten können bei der Fertigung der Radlastmesseinrichtung Kosteneinsparpotentiale realisiert werden. Die Verwendung von auf dem Markt verfügbaren Kraftmesszellen, die als Druck- oder Scherkraftmesszellen mit unterschiedlichen Nennlasten zur Verfügung stehen, wirkt sich ebenfalls günstig auf die Herstellungskosten aus. Damit können auch in einem Störfall die betroffenen Kraftmesszellen schnell und einfach ersetzt werden. Jeweils zwei dieser Radlastmesseinrichtungen können zu einer Achslastwaage zusammengefasst werden, wobei die Radlastmesseinrichtungen untereinander nicht mechanisch verbunden sind bzw. entkoppelt sind.
Wenn die Trägerplatten im Wesentlichen L-förmig ausgebildet sind, wird eine besonders verformungssteife Konstruktion erzielt, die es gestattet, relativ große Spannweiten bei kleinen Bauteilabmessungen zu erreichen. Für eine Radlastmesseinrichtung werden nur zwei Kraftmesszellen verwendet, die an beiden Enden der Radlastmesseinrichtung jeweils genau unterhalb der Radlauffläche, insbesondere einer Schiene, angebracht sind. Um ein Aufkippen der Radlastmesseinrichtung beim Auffahren eines Rades zu verhindern, ist die Kraftmesszelle genau unterhalb der Verbindungsstelle zwischen der Radlauffläche der Radlastmesseinrichtung und der Radlauffläche außerhalb der Radlastmesseinrichtung positioniert, womit eine Hebelwirkung der Radlastmesseinrichtung vermieden wird. Damit kann in einfacher Weise eine Anpassung an die erforderlichen Radkräfte erfolgen.
Eine besonders stabile und genau zu justierende Ausgestaltung ergibt sich dadurch, wenn eine Fundamentplatte aus Stahl vorgesehen ist, an der der Tragschenkel mittels fixierbaren Stellschrauben befestigt ist und bezüglich seiner Quer- und Längsneigung sowie höheneinstellbar befestigt ist. Die Höheneinstellung kann außerdem in besonders einfacher Weise durch zwei keilförmige Platten vorgenommen werden, die übereinander angeordnet und in horizontaler Richtung gegeneinander verschiebbar sind. Eine besonders einfache Austauschbarkeit wird durch Befestigung des Stützschenkels mittels Schnellverschlüssen an der Fundamentplatte erzielt.
Die Variabilität der erfindungsgemäßen Radlastmesseinrichtung wird noch weiter erhöht, wenn diese als Modul ausgebildet ist, das mit einem weiteren Modul in Überrollrichtung des Fahrzeugs hintereinander verbunden werden kann. Wenn dabei bei dem zweiten Modul nur eine Kraftmesszelle vorgesehen wird und die dem zweiten Modul benachbarte Kraftmesszelle des ersten Moduls für beide Module verwendet wird, ergibt sich hierbei auch eine weitere Kosteneinsparung durch Einsparung einer Kraftmesszelle je Radmessstelle.
Eine besonders einfache und ortsunabhängige Möglichkeit der Kalibrierung ergibt sich durch Vorsehen einer Kalibriereinheit, bei der ein oberhalb der Radlauffläche positionierter Lastträger an der Fundamentplatte lösbar befestigt ist, wobei an dem Lastträger eine in Überrollrichtung des Fahrzeugs verschiebbare Referenzkraftmesszelle angeordnet ist, die mittels eines Kraftstellglieds wie beispielsweise ein Hydraulikzylinder oder eine Spindelhubeinrichtung auf die Radlauffläche abgesenkt und angedrückt werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, jedoch nicht beschränkender Ausführungsformen der Erfindung anhand der schematischen und nicht maßstabsgetreuen Zeichnung. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radlastmesseinrichtung in perspektivischer Darstellung,
2a und 2b eine Darstellung in Vorderansicht bzw. Seitenansicht der ersten Ausführungsform,
3a und 3b eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radlastmesseinrichtung in Vorderansicht bzw. Draufsicht,
4 eine Modifikation der ersten Ausführungsform in vergrößerter Darstellung in Seitenansicht, und
5a und 5b eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Radlastmesseinrichtung in Vorderansicht bzw. Seitenansicht.
Die nachfolgenden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Radlastmesseinrichtung 10 sind in beispielhafter Weise mit einer Eisenbahnschiene als Radlauffläche 19 für ein zu wiegendes Schienenfahrzeug dargestellt. Selbstverständlich kann statt der Schiene eine entsprechende andere Radlauffläche vorgesehen sein, um ein nicht schienengebundenes Fahrzeug wiegen zu können.
Als Gehäuse für die erfindungsgemäße Radlastmesseinrichtung 10 dienen gemäß 1, 2a und 2b eine erste gewinkelte Trägerplatte 20 und eine zweite gewinkelte Trägerplatte 30, die zumindest im Wesentlichen gleich ausgebildet sind und die Form eines L aufweisen. Dabei sind die langen Schenkel der beiden Trägerplatten 20, 30 im Wesentlichen senkrecht angeordnet und bilden entsprechende Seitenschenkel 24 bzw. 34. Der kurze Schenkel der ersten Trägerplatte 20 stellt einen Tragschenkel 22 dar, auf dem die Schiene 19 mit Standardelementen 18 montiert ist. Der kurze Schenkel der zweiten Trägerplatte 30 ist als Stützschenkel 32 ausgebildet, der auf einem Fundament, das hier als stählerne Fundamentplatte 14 ausgebildet ist, aufliegt und mittels Stellschrauben 15 an ihr befestigt ist. Diese Zusammenstellung der beiden L-förmigen Trägerplatten 20 und 30 ergibt somit ein kastenartiges Gehäuse 13. Die erfindungsgemäße Radlastmesseinrichtung 10 ist weitgehend unabhängig vom verwendeten Schienenprofil, da ein vorhandenes Schienenprofil mit den Standardelementen 18 in Form von einfachen Schienenklammern auf dem Tragschenkel 22 befestigt wird. Die Konstruktion ist dabei so ausgebildet, dass unterschiedliche Schienenprofile mit unterschiedlichen Schienenfußbreiten von dem identischen System aufgenommen werden können.
Im Bereich der beiden Längsenden 11 und 12 der Radlastmesseinrichtung 10 ist jeweils eine Kraftmesszelle 40 bzw. 42 vorgesehen, die jeweils auf dem Stützschenkel 32 aufliegen und an diesem befestigt sind. An der Oberseite der Kraftmesszellen 40, 42 ist der Tragschenkel 22 befestigt. Durch diese Anordnung ist die Schiene 19 über die erste gewinkelte Trägerplatte 20 und die Kraftmesszellen 40, 42 schwimmend auf der zweiten Trägerplatte 30 und damit auf der Fundamentplatte 14 gelagert.
Auf Grund der gegebenen Rad- und Schienenkopfprofile wird die Last nicht genau über den theoretischen Kraftachsen der Kraftmesszellen eingeleitet. Dadurch entstehen Momente, die die zueinander gestellten L-Teile um die Lasteinleitungspunkte der Krafteinleitungen in die Kraftmesszellen 40, 42 kippen lassen. Diese auftretenden Momentkräfte werden mit jeweils zwei untereinander liegenden einfachen Parallellenkern (Querlenker 50) aufgefangen, die sich jeweils an den Seitenschenkeln 24, 34 der L-förmigen Trägerplatten 20 bzw. 30 abstützen, wie insbesondere in 2a dargestellt ist. Ein mittels entsprechenden Konsolen 28 und 38 der Trägerplatte 20 bzw. der Trägerplatte 30 in der Längsachse eingebauter Stangenlenker 60 verhindert die Bewegung des Tragschenkels 22 relativ zum Stützschenkel 32 in Schienenlängsrichtung und nimmt dabei die auftretenden Längskräfte durch Anfahren und Bremsen auf der Radlastmesseinrichtung 10 auf. Um Messfehler aus den über die Lenker 50, 60 abgeleiteten Momentkräften zu verhindern, sind die Lenker 50, 60 in einer einfachen Art und Weise über entsprechende Durchbrüche 26 im Seitenschenkel 24 (und/oder im Seitenschenkel 26) in der Höhe justierbar und über Kontermuttern fixierbar. Dies ermöglicht eine genaue horizontale Ausrichtung der Lenkerstangen 60. Die Lenker 50, 60 können verwendet werden, weil heutige Kraftaufnehmer oder Kraftmesszellen praktisch weglos messen. Um Einflüsse aus der Verformung der Träger zu minimieren, sind die Lenker 50, 60 jeweils nahe an den Kraftmesszellen 40, 42 platziert.
Der Tragschenkel 32 ist – wie bereits ausgeführt – mittels Stellschrauben 15 so an der Fundamentplatte 14 befestigt, dass sowohl die Längsneigung als auch die Querneigung sowie die Höhe der Anordnung der Kraftmesszellen 40, 42 einstellbar sind. Die komplette Radlastmesseinrichtung kann somit über die Stellschrauben 15 längs und quer in der Einbauhöhe justiert und verspannt werden. Dies ermöglicht eine exakte Positionierung des Meßsystems in Bezug zur vorhandenen Schienenoberkante und Spurweite des Anschlussgleises.
Eine besonders einfache Art der Höhenverstellbarkeit der Kraftmesszellen 40, 42 ergibt sich gemäß 4 bei einer Modifikation der ersten Ausführungsform dadurch, dass keilförmige Platten 16, 17 übereinander zwischen der Unterseite des Tragschenkels 32 und der Oberseite der Fundamentplatte 14 angeordnet werden. Durch horizontale Verschiebung der Platten 16, 17 relativ zueinander, was durch eine Stellschraube 37 angedeutet ist, kann die Höhe der Basis der Kraftmesszellen 40, 42 variiert werden. Damit lassen sich die Radlastmesseinrichtungen einfach zwischen verschiedenen Einbaustellen umbauen. Die entnommene Radlasteinrichtung wird dann durch ein wechselbares Einsatzteil ohne Messfunktion ersetzt. Der Einbau und Justageaufwand wird mit den Keilplatten 16, 17 minimiert.
Wenn die Befestigung der Radlastmesseinrichtung 10 an der Fundamentplatte 14 mittels Schnellverschlüssen ausgeführt wird, kann eine betreffende Radlastmesseinrichtung 10 gewünschtenfalls schnell ausgebaut und gegen eine andere Radlastmesseinrichtung oder ein nicht messendes Füllteil mit den gleichen Anschlussmaßen ersetzt werden, was die Wartungsfreundlichkeit und die Vielseitigkeit der Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Radlastmesseinrichtung erhöht.
Eine besonders vielseitig einsetzbare Radlastmesseinrichtung 10 ergibt sich gemäß einer in den 3a und 3b dargestellten, zweiten Ausführungsform. Die gemäß der vorstehenden Beschreibung dargestellte Radlastmesseinrichtung 10 wird hierbei als erstes Modul 80 angesehen, das mit einem zweiten Modul 82 durch Hintereinanderschaltung in Überrollrichtung des Fahrzeugs kombiniert ist. Das zweite Modul 82 ist dabei weitgehend gleich ausgebildet wie das erste Modul 80, weist jedoch nur eine einzige Kraftmesszelle 142 auf. Außerdem ist die Kraftmesszelle 42 des ersten Moduls 80 so an der Verbindungsstelle 88 der beiden Module 80 und 82 angeordnet, dass die beiden Tragschenkel 22 und 122 der Module 80 bzw. 82 auf ihr aufliegen. Die Messlänge der Radlastmesseinrichtung 10 ist pro Modul 80, 82 auf ein festes Maß von beispielsweise 1 m fixiert. Die Module 80 und 82 sowie ggf. weitere Module können problemlos hintereinander angeordnet werden, um beispielsweise die Einzelradkräfte eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs oder auch einer Doppelachse eines Straßenfahrzeugs zu ermitteln. Durch einfache Variantenkonstruktionen können auch andere Einbaulängen realisiert werden, ohne das grundsätzliche Konstruktionsprinzip zu verlassen. Durch den beschriebenen modularen Aufbau können somit viele Module 80, 82 hintereinander angeordnet werden, um die Messlänge um ein Vielfaches der Standardlänge zu verlängern. An der Verbindungsstelle von einem Modul zum nächsten wird dabei jeweils eine einzige Kraftmesszelle eingesetzt, die anteilig das jeweilige linke und rechte Modul verbindet.
Gemäß einer in den 5a und 5b dargestellten dritten Ausführungsform ist eine einfache Justierung und Kalibrierung der Radlastmesseinrichtung 10 möglich. Oberhalb der Schiene 19 ist ein Lastträger 70 mittels Zugstangen 78 an den beiden Enden der Radlastmesseinrichtung 10 an der Fundamentplatte 14 befestigt. Dadurch wird ein von der Fundamentbefestigung unabhängiger, geschlossener Lastrahmen geschaffen. An dem Lastträger ist eine in Überrollrichtung des Fahrzeugs verschiebbare Referenzkraftmesszelle 74 angeordnet, die mittels eines Hydraulikzylinders 76 oder eines Spindelgetriebes auf die Schiene 19 und damit die Radlastmesseinrichtung 10 abgesenkt und aufgedrückt werden kann. Über angeschlossene Anzeigegeräte lässt sich damit die Radlastmesseinrichtung 10 bereits als vormontierte Einheit exakt justieren und kalibrieren. Ebenso kann im eingebauten Zustand mit der gleichen Einrichtung jederzeit die Richtigkeit der Messeinrichtung über den gesamten Lastbereich ohne Einsatz von Referenzmassengewichten überprüft, justiert und kalibriert werden. Nach Entfernen der Zugstangen 78 und des Lastträgers 70 ist die Radlastmesseinrichtung 10 dann sofort wieder messbereit. Bei Verwendung des Lastträgers 70 mit der Referenzkraftmesszelle 74 bereits bei der Montage lässt sich somit die erfindungsgemäße Radlastmesseinrichtung 10 als bereits kalibriertes Messsystem liefern und einbauen.
Es ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausführungsformen beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise die Ausgestaltung der L-förmigen Trägerplatten, des Kalibriersystems aus Lastträger und Referenzkraftmesszelle oder die Modularität der Radlastmesseinrichtung, auch bei anderen Ausführungsformen vorhanden sein können, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet.

Claims

Radlastmesseinrichtung (10) für die Messung der Radlast eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, umfassend: eine erste gewinkelte Trägerplatte (20) mit einem im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Tragschenkel (22) zur Abstützung einer für das Fahrzeug bestimmten Radlauffläche (19) und einem im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Seitenschenkel (24), eine im Wesentlichen gleich wie die erste Trägerplatte (20) ausgebildete zweite gewinkelte Trägerplatte (30) mit einem im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Stützschenkel (32) zur Abstützung auf einem für die Radlastmesseinrichtung (10) bestimmten Fundament und einem im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Seitenschenkel (34), wobei die Trägerplatten (20, 30) ein kastenartiges Gehäuse (13) der Radlastmesseinrichtung (10) bilden, zwei Kraftmesszellen (40, 42), die sich jeweils auf dem Stützschenkel (32) abstützen und auf denen der Tragschenkel (22) aufliegt, und ein Lenkersystem, das an den Seitenschenkeln (24, 34) befestigte Querlenker (50) und mindestens einen an dem Tragschenkel (22) und dem Stützschenkel (32) befestigten Längslenker (60) umfasst, zur Aufnahme der auftretenden Momente, Quer- und Längskräfte.
Radlastmesseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatten (20, 30) im Wesentlichen L-förmig ausgebildet sind.
Radlastmesseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesszellen (40, 42) in Überrollrichtung des Fahrzeugs hintereinander jeweils im Bereich eines Längsendes (11, 12) der Radlastmesseinrichtung (10) angeordnet sind.
Radlastmesseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fundamentplatte (14), insbesondere aus Stahl, vorgesehen ist, an der der Stützschenkel (32) mittels fixierbarer Stellschrauben (15) hinsichtlich ihrer Quer- und Längsneigung sowie ihrer Höhe einstellbar befestigt ist.
Radlastmesseinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Fundamentplatte (14) und dem Stützschenkel (32) übereinander angeordnete, in Horizontalrichtung gegeneinander verschiebbare keilförmige Platten (16, 17) vorgesehen sind.
Radlastmesseinrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützschenkel (32) mittels Schnellverschlüssen an der Fundamentplatte (14) befestigt ist.
Radlastmesseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als erstes Modul (80) ausgebildet ist, das mit einem zweiten Modul (82) durch Hintereinanderschaltung kombinierbar ist, wobei das zweite Modul (82) weitestgehend ähnlich ausgebildet ist wie das erste Modul (80), jedoch nur eine Kraftmesszelle (142) aufweist, und die Kraftmesszelle (42) des ersten Moduls (80) an der Verbindungsstelle der beiden Module (80, 82) so positioniert ist, dass sich die Tragschenkel (22, 122) beider Module (80, 82) auf ihr abstützen.
Radlastmesseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Fundamentplatte (14) ein oberhalb der Radlauffläche (19) positionierter Lastträger (70) lösbar befestigt ist, an dem eine in Überrollrichtung des Fahrzeugs verschiebbare Referenzkraftmesszelle (74) angeordnet ist, die mittels eines Kraftstellglieds unter Erzeugung eines Anpressdrucks auf die Radlauffläche (19) absenkbar ist.
Radlastmesseinrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstellglied zur Absenkung der Referenzkraftmesszelle (74) als Hydraulikzylinder (76) oder als Spindelgetriebe ausgebildet ist.
Radlastmesseinrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung des Lastträgers (70) an der Fundamentplatte (14) Zugstangen (78) vorgesehen sind.