DE20210173U1 - Mobile rail vehicle wheel load measurement unit has floating mount with nulling - Google Patents
Mobile rail vehicle wheel load measurement unit has floating mount with nullingInfo
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Abstract
Description
Heitsch PatentanwaltskanzleiHeitsch Patent Attorney's Office
[4.062.02/WH] [21.06.2002][4.062.02/WH] [21.06.2002]
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zum Messen von statischen und/oder dynamischen Radlasten bzw. Radaufstandskräften von Schienenfahrzeugen.The invention relates to a measuring device for measuring static and/or dynamic wheel loads or wheel contact forces of rail vehicles.
Es ist bekannt, Radlasten bzw. Radaufstandskräfte von Schienenfahrzeugen zu erfassen. Diese Prüfarbeitsgänge sind nach genau festgelegten Kriterien in der Fahrzeuginstandhaltung durchzufuhren und in der Lebenslaufakte eines jeden Schienenfahrzeuges zu dokumentieren. Durch diese Prüfungen wird der Nachweis zulässiger Rad- und AchslastdifFerenzen eines Schienenfahrzeuges zur Vermeidung von Entgleisungen und der Verringerung von Schleuderneigungen erbracht.It is known that wheel loads or wheel contact forces of rail vehicles can be recorded. These test procedures must be carried out according to precisely defined criteria in vehicle maintenance and documented in the life cycle file of each rail vehicle. These tests provide evidence of permissible wheel and axle load differences of a rail vehicle in order to avoid derailments and reduce the tendency to skid.
Weiterhin ist bekannt, mit derartigen Prüfeinrichtungen das Gesamt- bzw. das Betriebsgewicht eines Schienenfahrzeuges zu ermitteln, um Überladungen, die zu einer Überbeanspruchung des Schienennetzes fuhren, zu vermeiden. Die bekannten Wäge- bzw. Messsysteme finden stationär und mobil Anwendung.It is also known that such testing equipment can be used to determine the total or operating weight of a rail vehicle in order to avoid overloading, which would lead to excessive strain on the rail network. The known weighing and measuring systems are used in stationary and mobile applications.
Aus der DE 32 10 410 Al ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Wiegen rollender Schienenfahrzeuge bekannt. Ein Wiegeabschnitt gemäß dieser Schrift besteht aus zwei nicht unterstützten Abschnitten von konventionellen Schienen, in dem zwei nebeneinander liegende Schwellen entfernt sind. An der so entstandenen Schienenbrücke werden an deren Unterseite vier Dehnungsmesser, bestehend aus zwei Paaren von äußeren und inneren Messgeräten, in den jeweiligen Brückenhälften montiert. Die Ausgangssignale der vier Dehnungsmesser werden summiert, indem die Ausgangssignale der inneren Messgeräte addiert und die der äußeren Messgeräte subtrahiert werden. Diese Summe stellt einen konstanten Wert dar, der repräsentativ ist für die vom Gleis aufgenommene Last, während sich die Achslast zwischen den beiden inneren Messgeräten bewegt. Ein von einem Rad jeder Achse betätigter Begrenzungsschalter aktiviert einen Computer. Der Computer zählt eine Mehrzahl von Summenmessungen zusammen, während eine. Achse »sich· .zwischen; den ,beidjsn· -inneren Messgeräten bewegt, bildetA device and a method for weighing rolling rail vehicles is known from DE 32 10 410 A1. A weighing section according to this document consists of two unsupported sections of conventional rails in which two adjacent sleepers are removed. On the rail bridge thus created, four strain gauges, consisting of two pairs of outer and inner measuring devices, are mounted on the underside of the respective bridge halves. The output signals of the four strain gauges are summed by adding the output signals of the inner measuring devices and subtracting those of the outer measuring devices. This sum represents a constant value that is representative of the load absorbed by the track while the axle load moves between the two inner measuring devices. A limit switch actuated by a wheel of each axle activates a computer. The computer adds up a plurality of total measurements while an axle moves between the two inner measuring devices, forming
Durchschnittswerte der Summenmessungen, um einen Durchschnittslastwert für jede Wagenachse zu produzieren und wandelt die zusammengezählten Durchschnittswerte in das Gewicht des Wagens um.Averages the total measurements to produce an average load value for each wagon axle and converts the summed average values into the weight of the wagon.
Aus DE 198 34 030 Al ist eine Messschwelle für Gleisfahrzeuge, welche aus Biegestäben besteht, die parralel zu den Gleisen angeordnet sind und über Montageplatten die Auflagekraft der Schienen ermittelt, bekannt. Die Kraft der Schiene wird durch zwei Biegestäbe links und rechts der Schiene eines Schienenpaares ermittelt. Die Biegestäbe sind durch Quertraversen miteinander verbunden, wobei die Quertraversen sich auf den Schienen oder auf einer Platte für die Schienenbefestigung abstützen bzw. verbunden sind.DE 198 34 030 A1 discloses a measuring threshold for rail vehicles, which consists of bending rods that are arranged parallel to the tracks and use mounting plates to determine the bearing force of the rails. The force of the rail is determined by two bending rods to the left and right of the rail of a pair of rails. The bending rods are connected to one another by crossbeams, whereby the crossbeams are supported or connected to the rails or to a plate for fastening the rails.
In der DE 100 31 092 Al wird eine Wägevorrichtung für Schienenfahrzeuge beschrieben, die auf herkömmlichen standardisierten Betonschwellen befestigt ist. Die Betonschwellen tragen eine Kraftmessvorrichtung bzw. Wägezellen, auf denen wiederum die Schienen fest verbunden lagern. Die mit der Kraftmessvorrichtung bzw. den Wägezellen versehenen Betonschwellen sind in ein durch Schotterverklebung stabilisiertes Schotterbett eingeklebt. Mit der beschriebenen Wägevorrichtung ist sowohl das statische als auch das dynamische Gewicht von Schienenfahrzeugen oder -teilen ermittelbar.DE 100 31 092 A1 describes a weighing device for rail vehicles that is attached to conventional, standardized concrete sleepers. The concrete sleepers carry a force measuring device or load cells, on which the rails are firmly attached. The concrete sleepers equipped with the force measuring device or load cells are glued into a ballast bed that is stabilized by bonding ballast. The weighing device described can be used to determine both the static and dynamic weight of rail vehicles or parts.
Die beschriebenen Wäge- und Messvorrichtungen sind zwar demontierbar und insofern auch unter Umständen mobil einsetzbar, sind aber von ihrer Konstruktion und der Art und Weise ihrer Verbindung mit dem Schienenkörper für den stationären Betrieb gedacht und finden auch so ihre Anwendung.Although the weighing and measuring devices described can be dismantled and therefore can also be used mobile under certain circumstances, their design and the way they are connected to the rail body mean that they are intended for stationary operation and are used in this way.
In der WO 01/18505 Al wird eine mobile Radlastmessvorrichtung beschrieben, bei der eine oder mehrere Wägezellen in einem kompakten, länglich trogförmigen, im Schnitt etwa uförmigen und starren Metallkörper verschraubt ist. Jeweils zwei derartige Metallkörper werden mittels zweier Spannstreben in einem durch benachbarte Schwellen gebildeten Gleisfach an die Innenseiten der beiden Schienenstege gepresst, wobei die Spannstreben über Rohrstutzen an den Enden der Metallkörper starr angreifen. Durch fest verschraubte Rampen, die jeweils vor und nach der eigentlichen Messvorrichtung angeordnet sind, wird jeweils ein heranrollendes und zu messendes Rad von der Fahrfläche der Schiene abgehoben und ruht während der Messung mit dem Spurkranz auf der Messvorrichtung. Die Radlast bzw. die Radauf-WO 01/18505 A1 describes a mobile wheel load measuring device in which one or more load cells are screwed into a compact, elongated trough-shaped, roughly U-shaped and rigid metal body. Two such metal bodies are pressed onto the inside of the two rail webs by means of two tensioning struts in a track compartment formed by adjacent sleepers, with the tensioning struts rigidly engaging the ends of the metal bodies via pipe sockets. A wheel that is rolling towards the track and is to be measured is lifted off the running surface of the rail by firmly screwed ramps, which are arranged before and after the actual measuring device, and rests with the flange on the measuring device during the measurement. The wheel load or the wheel
Standskräfte werden über den Spurkranz auf die Messvorrichtung mit innenliegendem Dehnungsmessstreifen übertragen.Static forces are transferred via the wheel flange to the measuring device with internal strain gauge.
Im Gegensatz zu stationären Radlastmessvorrichtungen, deren Aufbau meist mit erheblichen Investitionskosten verbunden ist, stellen mobile Einrichtungen eine wesentlich preisgünstigere Lösung dar. Sie lassen sich nach der Durchführung der Messungen wieder entfernen, so dass ein durch keinerlei Einbauten behinderter Fahrbetrieb gewährleistet ist. Für mobile Einrichtungen spricht auch, dass sie an beliebigen Gleisabschnitten mit einer bestimmten Schienenüberhöhung bzw. Gleiskrümmung eingesetzt werden können, sofern die Notwendigkeit einer Messung der Radlasten unter derartigen Bedingungen gefordert ist.In contrast to stationary wheel load measuring devices, the installation of which usually involves considerable investment costs, mobile devices are a much more cost-effective solution. They can be removed again after the measurements have been carried out, so that driving operations are not hindered by any installations. Another advantage of mobile devices is that they can be used on any track section with a certain rail camber or track curvature, provided that the need to measure wheel loads under such conditions is required.
Als nachteilig hat sich bei der Radlastmessvornchtung nach der WO 01/18505 Al erwiesen, dass sich die Radlastmessvornchtung während der Montage nicht mehr der aktuellen Einbausituation, die auf Grund von Fertigungstoleranzen im Gleisbau und im Herstellungsprozess der Schiene auftreten, anpassen kann. Dadurch kommt es zu Kipp- und Anhebeerscheinungen der Wägebrücken unter Last, was zu Messwertverfälschungen führt. Will man das durch Anwendung erhöhter Spannkraft vermeiden, treten Deformationen des Metallkörpers ein. Auch ist es von Nachteil, dass sich die Radlastmessvorrichtung in Folge ihrer Gestalt nur zwischen zwei benachbarten Gleisklammern anbringen lässt. Das ist aber in dem Fall hinderlich, wenn bei der Messung, beispielsweise an einem mehrachsigen Drehgestell, eine der Achsen über einer Schwelle mit Gleisklammern steht.A disadvantage of the wheel load measuring device according to WO 01/18505 A1 has been that the wheel load measuring device can no longer adapt to the current installation situation during assembly, which occurs due to manufacturing tolerances in track construction and in the rail manufacturing process. This causes the weighing bridges to tip and lift under load, which leads to measurement errors. If you try to avoid this by using increased clamping force, the metal body will deform. Another disadvantage is that the wheel load measuring device can only be attached between two adjacent track clamps due to its design. However, this is a hindrance if one of the axles is above a sleeper with track clamps during the measurement, for example on a multi-axle bogie.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik aufgezeigten Nachteile zu überwinden, eine mobile Vorrichtung vorzuschlagen, um eine schnellere und einfachere Montage und Demontage unter gleichzeitiger Verringerung des Gewichts der Messeinrichtung zu erreichen. Mit der vorzuschlagenden mobilen Vorrichtung sind Verkantungen und Verspannungen der Wäge- bzw. Messzelle und damit einhergehende Messwertfehler, insbesondere in problematischen Einbausituationen, auszuschließen. Die vorzuschlagende Vorrichtung ist in allen Schienenprofilen und Spurweiten und bei geringfügig gekrümmten Gleisabschnitten und bei einer Schräglage des Gleisprofils einsetzbar, wobei die Messeinrichtung so gestaltet ist, dass sie auch dauerhaft im stationären Einbau einsetzbar ist.The invention is based on the object of overcoming the disadvantages identified in the prior art and proposing a mobile device in order to achieve faster and simpler assembly and disassembly while simultaneously reducing the weight of the measuring device. With the proposed mobile device, tilting and distortion of the weighing or measuring cell and the associated measurement errors, particularly in problematic installation situations, can be ruled out. The proposed device can be used in all rail profiles and track widths and in slightly curved track sections and when the track profile is inclined, whereby the measuring device is designed in such a way that it can also be used permanently in stationary installation.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention, the object is achieved by the features mentioned in claim 1. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Messeinrichtung zum Erfassen von Radlasten von Schienenfahrzeugen ist mit mindestens zwei Lastaufnahmeblöcken und innenliegenden Messabschnitten sowie mit Elementen zum Halten und Verspannen der Lastaufnahmeblöcke in einer Gleisanlage ausgestattet, wobei in einem Lastaufnahmeblock kraftumleitende Elemente und mindestens zwei Stützmittel angeordnet sind. Auf den Stützmitteln sind jeweils die Endstücke von einem stabförmigen Messabschnitt gelagert, wobei die Stützmittel streifen- und/oder punktförmige Auflagen zur Arretierung in der Gleisanlage aufweisen. Die Elemente zum Verspannen von zwei Lastaufhahmeblöcken bestehen aus einer einarmigen Verspannvorrichtung.The measuring device according to the invention for detecting wheel loads of rail vehicles is equipped with at least two load-bearing blocks and internal measuring sections as well as with elements for holding and bracing the load-bearing blocks in a track system, with force-diverting elements and at least two support means being arranged in a load-bearing block. The end pieces of a rod-shaped measuring section are each mounted on the support means, with the support means having strip and/or point-shaped supports for locking in the track system. The elements for bracing two load-bearing blocks consist of a one-arm bracing device.
Die Lastaufhahmeblöcke sind jeweils als separate Messblöcke ausgebildet. In einem Messblock ist als ein kraftumleitendes Element eine u-förmige Brücke angeordnet, die in x-Richtung seitlich parallel zu einem Messabschnitt, vorzugsweise einer balken- bzw. stabförmigen Wägebrücke, verläuft und so angeordnet ist, dass die u-förmige Brücke Stützmittel verbindet, welche an Schienen anliegen. Die Brücke besteht aus einem in x-Richtung verlaufenden Schenkel, aus zwei äußeren Schenkeln mit je einem abgewinkelten Flansch, wobei die Flansche wiederum mit den Stützmitteln kraftübertragend verbunden sind. Als weiteres kraftumleitendes Element sind oberhalb und unterhalb der Brücke eine obere Versteifungsplatte und eine untere Versteifungsplatte angeordnet.The load-bearing blocks are each designed as separate measuring blocks. A U-shaped bridge is arranged in a measuring block as a force-diverting element, which runs laterally in the x-direction parallel to a measuring section, preferably a beam or rod-shaped weighing bridge, and is arranged in such a way that the U-shaped bridge connects support means that rest on rails. The bridge consists of a leg running in the x-direction, two outer legs, each with an angled flange, whereby the flanges are in turn connected to the support means in a force-transmitting manner. An upper stiffening plate and a lower stiffening plate are arranged above and below the bridge as a further force-diverting element.
Die am Messblock befindlichen Stützmittel sind als Auflagefuße ausgebildet. Sie sind von klauenfbrmiger Gestalt mit einer inneren Wange und einer äußeren Wange, wobei die innere Wange des Auflagefußes mit der u-förmige Brücke kraftschlüssig verbunden ist und die äußere Wange des Auflagefußes im montierten Zustand über Adapter an der Schiene anliegt. Zwischen der inneren Wange und der äußeren Wange der Stützmittel sind Endstücke der Wägebrücke um Führungszapfen bewegbar in schwimmender Ausführung angeordnet, so dass die Wägebrücke freihängend nur auf ihren Endstücken lagernd zwischen den Stützmitteln angeordnet ist. Oberhalb dieser Endstücke liegen Verschlussstücke als kraftumleitende Elemente auf.The support elements on the measuring block are designed as support feet. They are claw-shaped with an inner cheek and an outer cheek, whereby the inner cheek of the support foot is force-fitted to the U-shaped bridge and the outer cheek of the support foot rests on the rail via adapters when mounted. Between the inner cheek and the outer cheek of the support elements, end pieces of the weighing bridge are arranged in a floating design that can be moved around guide pins, so that the weighing bridge is arranged freely suspended between the support elements, resting only on its end pieces. Above these end pieces are locking pieces that act as force-redirecting elements.
Bei der Wägebrücke handelt es sich um ein wägetechnisches Element, welches bei Verformung in Folge einer äußeren Krafteinwirkung seine Ausgangsspannung proportional zur eingebrachten Kraft verändert. Die Messung von statischen und/oder dynamischen Radlasten bzw. Radaufstandskräften von Schienenfahrzeugen erfolgt gemäß der Erfindung auf einem stabförmigen bzw. balkenförmigen Lastenaufnehmer also freihängend. Während des Wäge-The weighing bridge is a weighing element which, when deformed as a result of an external force, changes its output voltage in proportion to the force applied. According to the invention, the measurement of static and/or dynamic wheel loads or wheel contact forces of rail vehicles is carried out on a rod-shaped or beam-shaped load receptor, i.e. freely suspended. During the weighing
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bzw. Messvorganges verbiegt sich die stabförmige bzw. balkenförmige Wägebrücke über ein speziell behandeltes Biegelager in z-Richtung nach unten. Die Messgrößen oder der Verformungsweg aus einer Radaufstandsmessung werden über Dehnungsmessstreifen, Drucksensoren, Distanzsensoren, optische Sensoren oder andere Messmittel erfasst und ausgewertet. Die linke und rechte Radaufstandskraft wird addiert und ergibt die Achsaufstandskraft.During the measuring process, the rod-shaped or beam-shaped weighing bridge bends downwards in the z-direction via a specially treated bending bearing. The measured values or the deformation path from a wheel contact measurement are recorded and evaluated using strain gauges, pressure sensors, distance sensors, optical sensors or other measuring devices. The left and right wheel contact forces are added together to give the axle contact force.
Rampenplatten, Auffahrflächen, Distanzplatten und Verbindungsbrücken ermöglichen das Auffahren auf und über die Stützmittel und die stabförmige bzw. balkenförmige Wägebrücke. An der u-fbrmigen Brücke sind mittig Kupplungselemente zur Aufnahme einer einarmigen Verspannvorrichtung vorgesehen.Ramp plates, drive-on surfaces, spacer plates and connecting bridges enable the vehicle to drive onto and over the support means and the rod-shaped or beam-shaped weighing bridge. Coupling elements are provided in the middle of the U-shaped bridge to accommodate a single-arm bracing device.
Es liegt im Bereich der Erfindung die Messeinrichtung zu kombinieren, indem mindestens zwei Messeinrichtungen hintereinander in einem Gleisbett angeordnet und durch Verbindungsbrücken miteinander zu einer Mehrfachmesseinrichtung verbunden werden.It is within the scope of the invention to combine the measuring device by arranging at least two measuring devices one behind the other in a track bed and connecting them to one another by connecting bridges to form a multiple measuring device.
Zum Messen mehrerer Achsen gleichzeitig, beispielsweise eines mehrachsigen Drehgestells, werden mehrere Messeinrichtungen hintereinander gekoppelt und in einem Gleisbett zu einer Mehrfachmesseinrichtung angeordnet. Zwischen den einzelnen Messeinrichtungen sind Verbindungsbrücken aufgelegt, die ein unproblematisches Überfahren der Achsen über die einzelnen Messeinrichtungen gewährleisten.To measure several axles at the same time, for example a multi-axle bogie, several measuring devices are coupled one after the other and arranged in a track bed to form a multiple measuring device. Connecting bridges are placed between the individual measuring devices, which ensure that the axles can be moved over the individual measuring devices without any problems.
Die Merkmale der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen schutzfähige Ausfuhrungen darstellen, für die hier Schutz beansprucht wird.The features of the invention emerge not only from the claims but also from the description and the drawing, whereby the individual features, either individually or in combination in the form of sub-combinations, represent protectable embodiments for which protection is claimed here.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. In the accompanying drawing:
Figur 1 Draufsicht mit Teilschnitten der Messeinrichtung im demontierten Zustand,Figure 1 Top view with partial sections of the measuring device in dismantled state,
Figur 2 Seitenansicht mit Teilschnitten der Messeinrichtung im montierten ZustandFigure 2 Side view with partial sections of the measuring device in assembled state
zwischen den Schienen,between the rails,
Figur 3 Draufsicht mit Teilschnitten auf einen Block einer Messeinrichtung mit entfernter oberer Versteifungsplatte,Figure 3 Top view with partial sections of a block of a measuring device with the upper stiffening plate removed,
Figur 4 vereinfachter Schnitt A-A nach Fig. 1,Figure 4 simplified section A-A according to Fig. 1,
Figur 5 Ansicht B-B nach Fig. 3 eines Blockes der Messeinrichtung,Figure 5 View B-B according to Fig. 3 of a block of the measuring device,
Figur 6 Schnitt C-C nach Fig. 3,Figure 6 Section C-C according to Fig. 3,
Figur 7 Schnitt durch eine Verspannhülse.Figure 7 Section through a bracing sleeve.
Figur 8 Draufsicht auf eine kombinierte Messvorrichtung für drei Achsen im montierten Zustand zwischen den Schienen,Figure 8 Top view of a combined measuring device for three axes in the mounted state between the rails,
Figur 9 Schnitt D - D nach Fig. 8.Figure 9 Section D - D according to Fig. 8.
In Figur 1 ist eine Messeinrichtung in Draufsicht im demontierten Zustand dargestellt. Sie besteht aus einem linken und einem rechten Messblock 1 mit innenliegender Wägebrücke 2 (Figur 2) und einer einarmigen Verspannvorrichtung 3. Zur Vorbereitung des Messvorganges werden die beiden Messblöcke 1 außerhalb des Gleisbettes mit der Verspannvorrichtung 3 vormontiert, danach zwischen die Schienen 4 verbracht und durch weiteres Spannen der Verspannvorrichtung 3 zwischen den Schienen 4 fest arretiert (Figur 2).Figure 1 shows a measuring device in a top view in a disassembled state. It consists of a left and a right measuring block 1 with an internal weighing bridge 2 (Figure 2) and a single-arm tensioning device 3. In preparation for the measuring process, the two measuring blocks 1 are pre-assembled outside the track bed with the tensioning device 3, then placed between the rails 4 and firmly locked between the rails 4 by further tightening the tensioning device 3 (Figure 2).
Der Messblock 1 besteht aus einer etwa u-förmigen Brücke 5 (Fig. 3), die in x-Richtung seitlich parallel zur Wägebrücke 2 angeordnet ist und zwei Auflagefüße 8 des Messblockes 1 verbindet. Die Brücke 5 besteht aus einem parallel zu den Schienen 4 verlaufenden Schenkel 15, an dessen Enden sich anschließend und in y- Richtung etwa rechtwinklig abgebogen jeweils ein äußerer Schenkel 6 angeordnet ist, an welchem sich wiederum etwa rechtwinklig abgebogen, jeweils ein Flansch 7 sich anschließt, der die Verbindung zu je einem Auflagefüß 8 herstellt.The measuring block 1 consists of an approximately U-shaped bridge 5 (Fig. 3) which is arranged laterally parallel to the weighing bridge 2 in the x-direction and connects two support feet 8 of the measuring block 1. The bridge 5 consists of a leg 15 running parallel to the rails 4, at the ends of which an outer leg 6 is arranged, bent approximately at a right angle in the y-direction, to which a flange 7 is connected, bent approximately at a right angle, which creates the connection to a support foot 8.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, weist der Auflagefuß 8 eine etwa klauenförmige Gestalt mit einer inneren Wange 38 und einer äußeren Wange 39 auf, wobei in dem Freiraum zwischen den Wangen 38; 39 die Wägebrücke 2 mit ihren Endstücken lagert. Oberhalb der in dem Freiraum der Klaue angeordneten Endstück der Wägebrücke 2 ist ein kraftumleitendes Verschlussstück 34 zwischen den Wangen 38; 39 eingelegt.As can be seen from Fig. 2, the support foot 8 has an approximately claw-shaped configuration with an inner cheek 38 and an outer cheek 39, with the weighing bridge 2 and its end pieces resting in the free space between the cheeks 38; 39. Above the end piece of the weighing bridge 2 arranged in the free space of the claw, a force-redirecting closure piece 34 is inserted between the cheeks 38; 39.
An dem Auflagefuß 8 sind mindestens zwei Auflageadapter 9 angeordnet, die eine Anpassung an die aktuelle Einbausituation am Schienensteg 10 und am Schienenfuß 11 gewährleisten. Eine solche Anpassung ist erforderlich, um herstellungsbedingte Unebenheiten an den Schienen 4 auszugleichen und um simulierte Extrembeanspruchungen zu messen. Alternativ können die Auflageadapter 9 mehrteilig oder punktförmig angeordnet werden.At least two support adapters 9 are arranged on the support foot 8, which ensure adaptation to the current installation situation on the rail web 10 and on the rail foot 11. Such adaptation is necessary in order to compensate for unevenness on the rails 4 caused by production and to measure simulated extreme stresses. Alternatively, the support adapters 9 can be arranged in several parts or at points.
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Der Messblock 1, der wie ausgeführt zwei Auflagefuße 8 enthält, nimmt in x-Richtung, also horizontal längs zur Schiene 4, zwischen den beiden Wangen 38; 39 der Auflagefuße 8 die Endstücke der Wägebrücke 2 auf. Die Wägebrücke 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein stabfbrmiger bzw. balkenförmiger Lastenaufnehmer, der zwischen zwei Stützmitteln, hier zwei Auflagefüße 8 mit Auflageadaptern 9, eingehangen ist. Wie aus den Figuren 4 und 6 ersichtlich, ist die Wägebrücke 2 in schwimmender Ausführung angeordnet, in dem sie nicht fest verschraubt, sondern um Führungszapfen 24 mit Nullringen 25 beweglich gelagert ist. Die schwimmende Lagerung des stabförmigen bzw. balkenförmigen Lastenaufnehmers erfolgt über dem Bereich a - a (Fig. 6) zwischen den beiden Wangen 38; 39 der Auflagefuße 8. Die Führungszapfen 24 in den Auflagefüßen 8 gestatten der Wägebrücke 2 ein präzises Erreichen der Nulllage im nicht belasteten Zustand.The measuring block 1, which as stated contains two support feet 8, receives the end pieces of the weighing bridge 2 in the x-direction, i.e. horizontally along the rail 4, between the two cheeks 38; 39 of the support feet 8. The weighing bridge 2 in this embodiment is a rod-shaped or beam-shaped load receptor which is suspended between two support means, here two support feet 8 with support adapters 9. As can be seen from Figures 4 and 6, the weighing bridge 2 is arranged in a floating design in that it is not firmly screwed but is movably mounted around guide pins 24 with zero rings 25. The floating mounting of the rod-shaped or beam-shaped load receptor takes place over the area a - a (Fig. 6) between the two cheeks 38; 39 of the support feet 8. The guide pins 24 in the support feet 8 allow the weighing bridge 2 to reach the zero position precisely when not under load.
Bei den Wägebrücken 2 handelt es sich um wägetechnische Elemente, welche bei Verformung infolge einer äußeren Krafteinwirkung ihre Ausgangsspannung proportional zur eingebrachten Kraft verändern. Die Messung von statischen und/oder dynamischen Radlasten bzw. Radaufstandskräften von Schienenfahrzeugen erfolgt gemäß der Erfindung auf dem stabförmigen bzw. balkenförmigen Lastenaufnehmer also freihängend. Während des Wäge- bzw. Messvorganges verbiegt sich die stabförmige bzw. balkenförmige Wägebrücke 2 über ein speziell behandeltes Biegelager 35 in z-Richtung nach unten. Die Messgrößen oder der Verformungsweg aus einer Radaufstandsmessung werden über Dehnungsmessstreifen, Drucksensoren, Distanzsensoren, optische Sensoren oder andere Messmittel erfasst und ausgewertet. Die linke und rechte Radaufstandskraft werden addiert und ergeben die Achsaufstandskraft.The weighing bridges 2 are weighing elements which, when deformed as a result of an external force, change their output voltage in proportion to the force applied. According to the invention, the measurement of static and/or dynamic wheel loads or wheel contact forces of rail vehicles is carried out on the rod-shaped or beam-shaped load receiver, i.e. freely suspended. During the weighing or measuring process, the rod-shaped or beam-shaped weighing bridge 2 bends downwards in the z direction via a specially treated bending bearing 35. The measured variables or the deformation path from a wheel contact measurement are recorded and evaluated via strain gauges, pressure sensors, distance sensors, optical sensors or other measuring devices. The left and right wheel contact forces are added together to give the axle contact force.
Oberhalb der Wägebrücke 2 ist eine Auffahrfläche 12 angeordnet. Längs auf der Auffahrfläche 12 befindet sich eine wulstförmige Aufbordung 30. Diese dient der Stabilität der Auffahrfläche 12 und deren Kraftaufnahmevermögen sowie der exakten Führung des Spurkranzes 31 (Fig. 4). Unter die plattenförmige Auffahrfläche 12 oder auf diese werden für die unterschiedlichen Anwendungsbereiche der Messeinrichtung Distanzplatten gelegt, so dass ein auf die Auffahrfläche 12 mit dem Spurkranz 31 aufgefahrenes Rad eines Schienenfahrzeuges gegenüber der Fahrfläche der Schiene 4 größer beabstandet ist. Es kann somit dem Abnutzungsgrad der Lauffläche der Räder eines Schienenfahrzeuges und der damit einher gehenden Vergrößerung des Abstandes zwischen Lauffläche der Räder und Spurkranzkuppe entsprochen werden.A drive-on surface 12 is arranged above the weighing bridge 2. A bead-shaped edging 30 is arranged lengthwise on the drive-on surface 12. This serves to ensure the stability of the drive-on surface 12 and its force absorption capacity as well as to precisely guide the wheel flange 31 (Fig. 4). Spacer plates are placed under or on the plate-shaped drive-on surface 12 for the different areas of application of the measuring device, so that a wheel of a rail vehicle driven onto the drive-on surface 12 with the wheel flange 31 is spaced further apart from the running surface of the rail 4. This makes it possible to accommodate the degree of wear on the running surface of the wheels of a rail vehicle and the associated increase in the distance between the running surface of the wheels and the wheel flange crest.
In x-Richtung sind der AuflFahrfläche 12 je eine Rampenplatte 13 vor- bzw. nachgelagert. Diese sind auf dem Verschlussstück 34 des Auflagefußes 8 auswechselbar aufgesteckt. In x-Richtung verläuft eine Rampenplatte 13 schräg aufwärts zur Höhe der Auffahrfläche 12 und eine Rampenplatte 13 schräg von der Höhe der Auffahrfläche 12 abwärts. Die Rampenplatten 13 sind in Auf- und Abfahrtrichtung angefast. Auch auf oder unter die Rampenplatten 13 können je nach Bedarf Distanzplatten aufgelegt werden, um einen entsprechenden Höhenausgleich für das Auflegen von zusätzlichen Distanzplatten im Bereich der AuflFahrfläche 12 zu erhalten.In the x-direction, one ramp plate 13 is positioned in front of and one behind the drive-on surface 12. These are interchangeably attached to the closure piece 34 of the support foot 8. In the x-direction, one ramp plate 13 runs diagonally upwards to the height of the drive-on surface 12 and one ramp plate 13 runs diagonally downwards from the height of the drive-on surface 12. The ramp plates 13 are chamfered in the ascent and descent directions. Spacer plates can also be placed on or under the ramp plates 13 as required in order to obtain an appropriate height compensation for the placement of additional spacer plates in the area of the drive-on surface 12.
Es liegt im Bereich der Erfindung, die Auffahrflächen 12 so zu gestalten, dass sie in der jeweiligen Auf- und Abfahrtrichtung angefast sind und somit die Rampenplatten 13 entfallen können. Zur Arretierung der Auffahrflächen 12 und der Rampenplatten 13 an ihren jeweiligen Unterlagen werden diese vorzugsweise an ihren Unterseiten mit entsprechend starken Zylinderstiften versehen, die wiederum zum Halten in zylindrischen Öffnungen der balkenförmigen Wägebrücke 2 bzw. in dem Verschlussstück 34 der Auflagefüße 8 eingreifen.It is within the scope of the invention to design the drive-on surfaces 12 in such a way that they are chamfered in the respective ascent and descent directions and thus the ramp plates 13 can be omitted. In order to lock the drive-on surfaces 12 and the ramp plates 13 to their respective supports, these are preferably provided with correspondingly strong cylindrical pins on their undersides, which in turn engage in cylindrical openings in the beam-shaped weighing bridge 2 or in the closure piece 34 of the support feet 8 for holding.
Zwischen der Brücke 5 und der unter der Auffahrfläche 12 angeordneten Wägebrücke 2 ist ein Kabelschutz 33 zur Aufnahme der Verbindungskabel der Wägebrücke 2 angeordnet.A cable protection 33 for accommodating the connecting cables of the weighing bridge 2 is arranged between the bridge 5 and the weighing bridge 2 arranged below the drive-on surface 12.
Die u-förmige Brücke 5 ist, wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, jeweils mit einer oberen Versteifungsplatte 26 und einer unteren Versteifungsplatte 27 abgedeckt, so dass die u-förmige Brücke 5 wie ein kompakter geschlossener Körper wirkt. Die Versteifungsplatten 26; 27 dienen dem Versteifen der Gesamtkonstruktion und verhindern Torsionen. Außerdem sind im Bereich der äußeren Schenkel 6 der u-förmigen Brücke 5 des Messblockes 1, wie in der Fig. 3 zu sehen, Versteifungen 14 zur Verhinderung von Torsionen angeordnet. In der oberen und unteren Versteifungsplatte 26; 27 sind rechteckige Öffnungen 29 eingelassen, in welche bei der Demontage erforderlichenfalls Keile - in den Figuren nicht dargestellt - eingeschlagen werden, um die einarmige Verspannvorrichtung 3 am konischen Führungsstück 18 zu lösen.As can be seen from Fig. 1 and 3, the U-shaped bridge 5 is covered with an upper stiffening plate 26 and a lower stiffening plate 27, so that the U-shaped bridge 5 acts like a compact, closed body. The stiffening plates 26; 27 serve to stiffen the overall construction and prevent torsion. In addition, stiffeners 14 to prevent torsion are arranged in the area of the outer legs 6 of the U-shaped bridge 5 of the measuring block 1, as can be seen in Fig. 3. Rectangular openings 29 are let into the upper and lower stiffening plates 26; 27, into which wedges - not shown in the figures - are driven if necessary during disassembly in order to release the one-armed bracing device 3 on the conical guide piece 18.
Auf dem in x-Richtung verlaufenden Schenkel 15 der Brücke 5 ist mittig ein Aufnahmeelement 16 angeordnet, welches mit dem jeweiligen Kupplungsteil der einarmigen Verspannvorrichtung 3 im montierten Zustand korrespondiert. In diesem Aufnahmeelement 16 ist in y-Richtung zur Brücke 5 hin eine Aussparung von der Form einer Kugelzone als Einstecköffnung 32 vorgesehen, die wiederum nach innen in eine konische Vertiefung 17 übergeht, wo-A receiving element 16 is arranged centrally on the leg 15 of the bridge 5 running in the x-direction, which corresponds to the respective coupling part of the one-armed clamping device 3 in the assembled state. In this receiving element 16, a recess in the form of a spherical zone is provided in the y-direction towards the bridge 5 as an insertion opening 32, which in turn merges inwards into a conical recess 17, where-
bei diese mittig den Schenkel 15 der Brücke 5 durchbricht. In das Aufhahmeelement 16 mit der Einstecköffhung 32 und der sich anschließenden konischen Vertiefung 17 wird ein Kupplungsteil der Verspannvorrichtung 3 eingeführt. Die konische Vertiefung 17 dient im Wesentlichen der sicheren Einführung des Kupplungsteiles der Verspannvorrichtung 3, während die Einstecköffnung 32 von der Form einer Kugelzone als abstützende und kraftübertragende Vorrichtung vorgesehen ist und durch ihre bombierte Ausführung in der Lage ist, etwaige Toleranzen bei der optimalen Anpassung an die aktuelle Einbausituation auszugleichen. Dementsprechend ist das konische Führungsstück 18 der Verspannvorrichtung 3 nicht passgerecht zur konischen Vertiefung 17 gefertigt.where it breaks through the leg 15 of the bridge 5 in the middle. A coupling part of the clamping device 3 is inserted into the receiving element 16 with the insertion opening 32 and the adjoining conical recess 17. The conical recess 17 essentially serves to securely insert the coupling part of the clamping device 3, while the insertion opening 32 in the form of a spherical zone is intended as a supporting and force-transmitting device and, due to its cambered design, is able to compensate for any tolerances during optimal adaptation to the current installation situation. Accordingly, the conical guide piece 18 of the clamping device 3 is not manufactured to fit the conical recess 17.
Wie in den Fig. 1, 2 und 7 dargestellt ist, bilden zwei Verspannhülsen 19, die im Inneren ein gegenläufiges Gewinde aufweisen, in welches jeweils eine Schraubverspannung 20, versehen mit Kontermuttern, eingeschraubt ist, eine einarmige Verspannvorrichtung 3. Der Begriff einarmige Verspannvorrichtung 3 wurde hier zur Abgrenzung gegenüber dem Stand der Technik gewählt, weil, wie bereits ausgeführt, bekannte Messeinrichtungen mit zwei Elementen zum Verspannen (zweiarmig), zum Verklemmen und Verkanten der Messzellen führen. An den beiden den Schienen 4 zugewandten Enden gehen die beiden Verspannhülsen 19 in bombierte Verjüngungen in Form einer Kugelzone 21 über. Auf der Kugelzone 21 ist jeweils ein bereits erwähntes konisches Führungsstück 18 aufgesetzt, wobei das konische Führungsstück 18 mit einer Gewindebohrung (Fig. 7) versehen ist. Während der Montage der Messeinrichtung, also der Verbindung der beiden Messblöcke 1 mit der einarmigen Verspannvorrichtung 3, wird eine Verriegelung 22 mit einem Gewindezapfen 23 in das konische Führungsstück 18 eingeschraubt. Dies ist notwendig, um die Verspannvorrichtung 3 während der Montage an den Messblöcken 1 zu arretieren. Für diese Montagehilfe ist in z-Richtung durch die obere Versteifungsplatte 26 und die u-förmige Brücke 5 eine Bohrung vorgesehen, durch welche die Verriegelung 22 hindurchgeführt und mit dem konischen Führungsstück 18 der Verspannvorrichtung 3 verschraubt wird. Diese Arretierung erfolgt lediglich zur Halterung der Verspannvorrichtung 3 während der Montage bzw. Demontage. Demzufolge ist die Bohrung in der Brücke 5 und der oberen Versteifungsplatte 26 entsprechend groß dimensioniert, vorzugsweise als Langloch 28 ausgebildet, damit es während der Montage beim Verspannen der beiden Messblöcke 1 nicht zu einem Abscheren des Gewindezapfens 23 kommt.As shown in Fig. 1, 2 and 7, two clamping sleeves 19, which have an opposing thread on the inside, into which a screw clamp 20, provided with lock nuts, is screwed, form a one-armed clamping device 3. The term one-armed clamping device 3 was chosen here to distinguish it from the prior art because, as already explained, known measuring devices with two elements for clamping (two-armed) lead to jamming and tilting of the measuring cells. At the two ends facing the rails 4, the two clamping sleeves 19 merge into cambered tapers in the form of a spherical zone 21. A conical guide piece 18, as already mentioned, is placed on the spherical zone 21, the conical guide piece 18 being provided with a threaded hole (Fig. 7). During assembly of the measuring device, i.e. the connection of the two measuring blocks 1 with the one-armed clamping device 3, a lock 22 with a threaded pin 23 is screwed into the conical guide piece 18. This is necessary in order to lock the clamping device 3 during assembly to the measuring blocks 1. For this assembly aid, a hole is provided in the z direction through the upper stiffening plate 26 and the U-shaped bridge 5, through which the lock 22 is guided and screwed to the conical guide piece 18 of the clamping device 3. This locking is only used to hold the clamping device 3 during assembly or disassembly. Accordingly, the hole in the bridge 5 and the upper stiffening plate 26 is dimensioned accordingly large, preferably designed as an elongated hole 28, so that the threaded pin 23 does not shear off during assembly when clamping the two measuring blocks 1.
Die von der Verspannvorrichtung 3 ausgehende Kraft wird über das mittig am Schenkel 15 angeordnete Aufnahmeelement 16 und die Einstecköffnung 32 auf den Schenkel 15, die bei-The force exerted by the bracing device 3 is transmitted via the receiving element 16 arranged centrally on the leg 15 and the insertion opening 32 to the leg 15, the two
den äußeren Schenkel 6 und die beiden Flansche 7 und somit auf die Auflagefuße 8 und die Auflageadapter 9 an die jeweilige Schiene 4 übertragen. Erwähnt wurde bereits die klauenförmige Gestalt des Auflagefußes 8, in dessen Freiraum zwischen der inneren Wange 38 und der äußeren Wange 39 ein Endstück der Wägebrücke 2 lagert und oberhalb des Endstückes ein kraftumleitendes Verschlussstück 34 eingelegt ist. Dieses Verschlussstück 34 leitet gleichermaßen Kraft weiter wie die unter dem Endstück der Wägebrücke 2 konstruktive Ausgestaltung des Auflagefüßes 8, so dass eine gleichmäßige Kraftübertragung oberhalb und unterhalb um das Endstück der Wägebrücke 2 erfolgt. Es ist damit ein Verklemmen oder eine sonstige negative Beeinflussung eines stabförmigen bzw. balkenförmigen Lastenaufhehmers als Wäge- bzw. Messzelle vollständig ausgeschlossen. Die obere und untere Versteifungsplatte 26; 27 zur Abdeckung der u-förmigen Brücke 5 übernehmen eine zusätzliche gleichmäßige Übertragung der Verspannkräfte.the outer leg 6 and the two flanges 7 and thus to the support feet 8 and the support adapter 9 on the respective rail 4. The claw-shaped shape of the support foot 8 has already been mentioned, in the free space between the inner cheek 38 and the outer cheek 39 an end piece of the weighing bridge 2 is mounted and above the end piece a force-diverting closure piece 34 is inserted. This closure piece 34 transmits force in the same way as the structural design of the support foot 8 below the end piece of the weighing bridge 2, so that an even force transmission takes place above and below the end piece of the weighing bridge 2. Jamming or any other negative influence on a rod-shaped or beam-shaped load receiver as a weighing or measuring cell is therefore completely ruled out. The upper and lower stiffening plate 26; 27 for covering the U-shaped bridge 5 provide additional uniform transmission of the bracing forces.
Um den Mess- bzw. Wägeprozess von Schienenfahrzeugen mit mehreren unmittelbar nebeneinander liegenden Achsen zu beschleunigen, wird gemäß der Erfindung eine Mehrfachmesseinrichtung 36 vorgeschlagen. An Hand einer Mehrfachmesseinrichtung 36 wird die Messung von Radaufstandkräften für ein dreiachsiges Drehgestell erläutert. In Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine Mehrfachmesseinrichtung 36 im montierten Zustand im Gleisbett dargestellt. Die Mehrfachmesseinrichtung 36 besteht aus drei Messeinrichtungen, wie sie oben näher beschrieben sind. Die Auswertung der Messergebnisse erfolgt durch Addition der Radlasten einer Achse und wiederum Addition von drei Achsen zum Gewicht des Drehgestells.In order to speed up the measuring or weighing process of rail vehicles with several axles located directly next to each other, a multiple measuring device 36 is proposed according to the invention. The measurement of wheel contact forces for a three-axle bogie is explained using a multiple measuring device 36. Fig. 8 shows a top view of a multiple measuring device 36 in the mounted state in the track bed. The multiple measuring device 36 consists of three measuring devices, as described in more detail above. The evaluation of the measurement results is carried out by adding the wheel loads of one axle and again adding three axles to the weight of the bogie.
Um ein Überfahren über die drei einzelnen Messeinrichtungen zu gewährleisten, sind zwischen den einzelnen Messeinrichtungen Verbindungsbrücken 37 aufgelegt. Diese Verbindungsbrücken 37 liegen wiederum auf jeweils zwei Verschlussstücken 34 auf, wobei die Verschlussstücke 34, wie oben beschrieben, auf den Endstücken einer Wägebrücke 2 aufliegen.In order to ensure that the three individual measuring devices can be moved over, connecting bridges 37 are placed between the individual measuring devices. These connecting bridges 37 in turn rest on two closure pieces 34, whereby the closure pieces 34, as described above, rest on the end pieces of a weighing bridge 2.
In der Fig. 9 ist ein Schnitt D-D nach Fig. 8 dargestellt. Die Fig. 9 zeigt, wie die Auflagefüße 8 und somit die Wägebrücken 2 von zwei benachbarten Messeinrichtungen unmittelbar aneinander stoßen. Es liegt im Bereich der Erfindung, zwischen zwei benachbarten Messeinrichtungen einen Abstand zu lassen, um unterschiedlichen Achsabständen verschiedenster Drehgestelle zu entsprechen. Aus der Beabstandung von zwei benachbarten Messeinrichtungen ergibt sich eine Verlängerung der zwischenliegenden Verbindungsbrücke 37.Fig. 9 shows a section D-D according to Fig. 8. Fig. 9 shows how the support feet 8 and thus the weighing bridges 2 of two adjacent measuring devices directly abut one another. It is within the scope of the invention to leave a gap between two adjacent measuring devices in order to correspond to different axle distances of a wide variety of bogies. The spacing of two adjacent measuring devices results in an extension of the connecting bridge 37 between them.
Die Montage und Demontage der kompletten Mehrfachmesseinrichtung 36 erfolgt für jede Messeinrichtung einzeln, wobei lediglich an Stelle von Rampenplatten 13 zwischen benachbarte Mehrfachmesseinrichtungen 36 die erwähnten Verbindungsbrücken 37 eingelegt werden. Es versteht sich dabei von selbst, dass an der ersten bzw. letzten Messeinrichtung zum Auf- bzw. Abfahren Rampenplatten 13 auf den jeweiligen Verschlussstücken 34 angeordnet sind.The assembly and disassembly of the complete multiple measuring device 36 is carried out individually for each measuring device, with the aforementioned connecting bridges 37 simply being inserted between adjacent multiple measuring devices 36 instead of ramp plates 13. It goes without saying that ramp plates 13 are arranged on the respective closure pieces 34 on the first and last measuring devices for moving up and down.
Durch die Gesamtkonstruktion der Messblöcke 1, insbesondere durch die kraftumleitenden Elemente und die am Schienensteg 10 und Schienenfuß 11 anliegenden Auflageadaptern 9 sowie der Kupplungskonstruktion, mit Aufhahmeelement 16 am Messblock 1 und Kugelzone 21 mit Führungsstück 18 an der einarmige Verspannvorrichtung 3, wird ein internes Verkanten der Gesamtkonstruktion im Montage- und Demontageprozess und vor allem während des Messvorganges ausgeschlossen. Durch die bombierte Ausführung der Kugelzone 21 an den beiden Endstücken der einarmigen Verspannvorrichtung 3 kann eine optimale Anpassung an die aktuelle Einbausituation gewährleistet werden, so dass Kipp- und Anhebeerscheinungen der gesamten Messeinrichtung unter Last ausgeschlossen sind.The overall design of the measuring blocks 1, in particular the force-redirecting elements and the support adapters 9 on the rail web 10 and rail foot 11, as well as the coupling construction with the receiving element 16 on the measuring block 1 and the ball zone 21 with guide piece 18 on the one-armed clamping device 3, prevent the overall construction from tilting internally during assembly and disassembly and, above all, during the measuring process. The cambered design of the ball zone 21 on the two end pieces of the one-armed clamping device 3 ensures optimal adaptation to the current installation situation, so that the entire measuring device cannot tip or lift under load.
Die beschriebene Erfindung kann unabhängig von dem hier näher ausgeführten Beispiel mit alternativen Abwandlungen auch verwendet werden zur Gewichtsmessung bei anderen Fahrzeugen. So ist es denkbar, die Messvorrichtung in eine definierte Spur einzubringen und zu verspannen und an Stelle der lasttragenden Auffahrflächen 12 muldenförmige, den Fahrzeugrädern entsprechend angepasste Elemente, aufzulegen.The invention described can also be used for weight measurement in other vehicles, independently of the example described here, with alternative modifications. It is conceivable to place the measuring device in a defined track and brace it and to place trough-shaped elements adapted to the vehicle wheels in place of the load-bearing ramps 12.
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2002
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