DE2043580C3

DE2043580C3 - Vorrichtung zum Überwachen einer Gleislage oder Fahrbahnlage der Seite oder der Hohe nach

Info

Publication number: DE2043580C3
Application number: DE2043580A
Authority: DE
Inventors: Helmuth Rolf Erich von Columbia S.C. Beckmann
Original assignee: Ivacan Inc
Current assignee: Ivacan Inc
Priority date: 1969-09-05
Filing date: 1970-09-02
Publication date: 1981-12-10
Also published as: JPS511138B1; US3675233A; ZA705907B; DE2043580B2; CA950989A; FR2060993A5; ES383383A1; GB1322785A; CS189568B2; AT317964B; CH519056A; DE2043580A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen einer Gleislage oder Fahrbahnlage der Seite oder der Höhe nach gemäß dem Oberbegriff von Anspruch I. Eine solche Vermessungsvorrichtung ist aus der DE-OS 14 59 605 bekannt. Es wird mit einem möglichst vng gebündelten Strahlenbündel gearbeitet das bei zurückgezogener Abschattblende voll auf den photoelektrischen Wandler des Empfängers trifft Wird die Abschattblende seitlich in das Strahlenbündel bewegt so nimmt das Ausgangssignal des Wandlers bzw. des an ihn angeschlossenen Verstärkers vom Maximalwert auf einen Minimalwert ab. Bei einem Wert, der normalerweise etwa im Mittel zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert liegt, wird die Bezugslinie des Strahlen-

bündeis als erreicht definiert Wird der mittlere Signalwert in der Steuerschaltung des Empfängers festgestellt so wird der Blendenantrieb abgeschaltet. Bei Über- oder Unterschreiten dieses Wertes wird ein Bewegen der Blende auf das Strahlenbündel zu oder von diesem weg eingeleitet. Die Änderung des Ausgangssignals des Wandlers ist umso ausgeprägter, d. h. die Kennlinie ist umso steiler, je enger gebündelt das Strahlenbündel ist bzw. je kleiner scheinbar die Strahlenquelle, also beispielsweise die Lichtquelle des

Senders ist. Die Kennlinie ist ferner umso steiler, je heller die Lichtquelle im Vergleich zum Umgebungslicht ist. Je steiler die Kennlinie ist, desto genauer läßt sich der Signalmittelwert ermitteln und zum Steuern des Blendenantriebs verwenden. Bei flacher Kennlinie ist die Schwankungsbreite, innerhalb de< er ein die Bezugslinie definierendes Stoppsignal ausgelöst wird, größer und damit die Genauigkeit der Feststellung der Bezugslinie und die der Überwachung der Gleislage erniedrigt.

Die Kennlinie des Ausgangssignals des Wandlers wird nun bei widrigen Witterungsverhältnissen dadurch flacher, daß sich Nebel oder Staub im Strahlengang befindet. Dies bewirkt wegen der damit einhergehenden Streuung eine scheinbare Vergrößerung der Lichtquelle

und eine Abnahme der maximal am Empfänger feststellbaren Intensität des Senders, die über das konstruktionsbedingte vorgegebene Maß nicht gesteige^rt werden kann. Auf Nebel und Staub zurückgehendes Streulicht vermindert also die Genauigkeit der Überwegs chiingsvorrich'ung, und zwar auch dann, wenn die Blende näher am Empfänger als am Sender, wie dies bekannt ist, angeordnet ist. Der Verminderung der Genauigkeit unterliegt auch eine Ausführungsform einer bekannten Überwachungsvorrichtung, bei wel-

w eher die Abschattblende, die eine einzige wirksame Abschattkante hat, mit zwei Hrnpfüngern, jedoch nacheinander zusammenwirken kann. Bezüglich der Überwachungsfunktion arbeitel mil der Blende jeweils nur ein Empfänger in bestimmter Richtung zusammen.

M Die geschilderte Beeinflussung der Genauigkeit der Meßvorrichtiing durch Nebel und Staub tritt auch bei der aus der US 32 70 690 bekannten Überwachungsvorrichtung auf, deren Empfänger mehrere übereinander

angeordnete photoelektrische Wandler hat, die in zwei Gruppen parallelgeschalteter Wandler unterteilt sind, welche in einer Meßbruekensehaltung elektrisch miteinander verbunden sind. Diese bekannte Meßvorrichtung arbeitet mit einer Schlitzblende, also einer Blende mit zwei wirksamen Abschattkanten in kleinem Abstand. Dies hat zur Folge, daß der Blendenschlitz die Lichtquelle darstellt, die das Licht auf den Empfänger richtet. Je nach Stellung trifft der von dieser Blende ausgehende Lichtstrahl auf die mittleren Wandler oder die weiter zur Seite liegenden. Wegen der Anordnung der beiden Wandlergruppen in einer Brückenmeßschaltung führt die Beleuchtung der einen oder anderen Gruppe zu einer Verstimmung der Meßbrücke, die zur Erzeugung eines Steuersignals für den Blendenantrieb verwendet wird. Diese Meßschaltung ist empfindlich gegenüber Lichtstreuung aufgrund von Nebel oder Staub im Strahlengang zwischen Blende und Empfänger, weit auch in diesem Falle die Größe der als Lichtquelle fungierenden Blende scheinbar zunimmt und die von ihr ausgehende Lichtintensität abnimmt mit der Foigc einer Verminderung der Steigung der Meßkennlinie und der damit einhergehenden Verminderung der Meßgenauigkeit

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß der Lichtstreuung bei widrigen Wetterverhältnissen und Lichtbedingungen, insbesondere durch Nebel- und Staubpartikel, im Strahlengang auf die Meßgenauigkeit zu mindern.

Eine diese Aufgabe lösende Vorrichtung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Lösungsgedanke der Erfindung besteht darin, daß neben dem bekannten einen Wandler ein weiterer angeordnet ist, der eine gegenüber dem anderen Wandler notwendigerweise unterschiedliche Strahlungsmenge empfängt und auf dessen Ausgangssignal das Signal des anderen Wandlers in einer an beide Wandler bzw. deren Verstärker angeschlossenen Summier- und Vergleichsschaltung bezogen wird. Da bei Auftreten von Staub und Nebel Bezugswert und Meßwert sich in gleichem Verhältnis ändern, bleibt die Steigung der Kennlinie erhalten und der Einfluß der Lichtstreuung wird auf einfache Weise eliminiert.

Die Genauigkeit der Überwachungsvorrichtung ist so hoch, daß Abweichungen der Gleislage von einer Sollage von nur 0,4 mm feststellbar und zur Auslösung der Triggerschaltung und damit einer Korrektur der Gleislage durch entsprechende Werkzeuge führen. Sollen die Korrekturwerkzeuge ersl bei größeren Abweichungen wirksam werden, weil sich die Korrektur von Abweichungen in der Größenordnung von 0,4 mm nicht lohnt, dann ist eine Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung zweckmäßig, mit der ein Unempfindlichkeitsband, insbesondere einstellbarer Breite, erzeugt werden kann, so daß Abweichungen von der Soll-Gleislage, die in dieses Unempfindlichkeitsband fallen, nicht zu einer Korrektur dir Gleislage führen. Eine solche Ausgestaltung der Vorrichtung ist in den A nsprüchen 3 bis 5 angegeben.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an= hand der Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

Fig. I eine erste Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung und

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform, die sich von der ersten durch Zusatzeinrichtungen zur Erzeugung einer einstellbaren Unempfindlichkeitsbanclbreiie auszeichnet.

Die in der Zeichnung dargestellten Vorrichtungen sind zum Überwachen einer Gleislage insoweit bekannt, als ein am Gleis geführter Sender 10 ein Strahlenbündel 11 in Gleislängsrichtung auf einen in Abstand davon vorgesehenen Empfänger 12 aussendet und durch eine zwischen ihnen angeordnete Blende 13 mit einer einzigen Abschattkante unterbrochen werden kann. Der Sender 10 ist im allgemeinen auf einem Vorwagen oder Satellitenwagen angeordnet, während die Blende 13 und

ίο der Empfänger 12 auf oder bei einer Gleiskorrekturmaschine vorgesehen sind. Diese Vorrichtung kann sowohl zum Überwachen der Gleislage der Seite nach, wie es bei Gleisrichtarbeiten erforderlich ist, als auch zum Überwachen der Gleislage der Höhe nach, wie es zum

Gleisheben erforderlich ist, eingesetzt werden. Die in

den F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen sind zum

Überwachen der Gleislage der Sei'c nach beim Gleisrichten ausgebildet Der Empfänger 12 der Vorrichtung nach F i g. I hat

zwei lichtempfindliche Wandler 14 und 15 in Form von Photozellen, um ein vom Sende^r iO ausgestrahltes Infraroi-Lichtstrühienbündei in ein atßviertbares elektrisches Signal umzuwandeln. Die Wandler 14 und 15 sind im Empfänger in Bewegungsrichtung der Blende örtlich dicht nebeneinander, im vorliegenden Fall also quer zum Gleis, angeordnet. Das Ausgangssignal der beiden Wandler wird durch Verstärker 16 und 17 auf einen gut weiterverarbeitbaren Wert, sofern dies erforderlich ist, verstärkt. Gegebenenfalls können die Verstärker abstimmbar sein, wenn di*s Lichtstrahlenbündel moduliert ist und ein frequenzmoduliertes Empfangssignal in einen Gleichstrom umwandeln. Das Verstärkungsverhältnis der Verstärker 16 und 17 ist ferner einstellbar.

Die Ausgangssignale der Verstärker 16 und 17 gelangen an den Eingang einer Summier- und Vergleichsschaltung 18, die ein Stellsignal an eine nachgeschaltete Triggerschaltung 19 zu deren Auslösung abgibt, wenn die Stärke des Ausgangssigruls des Verstärkers 17 des Wandlers 15 zu der Stärke des Ausgangssignals des Verstärkers 16 des Wandlers 14 ein voi bestimmtes Verhältnis, insbesondere 2 :1, hat. Von den beiden Wandlern ist der der Abschattkante der Blende 13 in Bewegungsrichtung der Blende zugewand-

4'> te mit 14 und der ihr abgewandte mit 15 bezeichnet. Wenn sich die Abschattkante der Blende au der Bezugslinie des Strahlenbündels befindet, empfängt der Wandler 15 mehr Licht als der Wandler 14. Die Triggerschaltung 19 ist derart ausgebildet, daß sie auf die Summe der Summier- und Vergleichsschaltung 18 anspricht und ein Steuersignal erzeugt, wie es bei der Anwendung des Empfängers 12 im Rahmen dpr Gleislagekorrektur gewünscht oder erforderlich ist. Bei d^;est- Ausführungsform steuert die Triggerschaltung (9 ein Relais, das die Querbewegung der Blende in das Strahlenbündel Ii hinein abstoppt, wenn diese die in F i g. 1 gezeigte Stellung an der Bezugshnie aufweist, in welcher Bezugssiellung die Blende den Wandler 14 so weit abschattet, daß er nur die Hälfte der Lichtmenge

m> empfängt, die vom Wandler 15 empfangen wird, weil dieser sich immer nach auswärts, also entfernt von der Abschaltkante der Blende 13 befindet. Beim Nivellieren wird durch das Relais die Aufwärtsbewegung der Blende selbst gestoppt, während beim Richten bzw.

Überwachen der Sei'e nach das Relais eine Richtpresse einschaltet, die das Gleis — mit der auf ihr gelagerten Blende — zum Strahlenbündel hin rückt.

Wie bereits aneeeeben. eibl es Anwendungen hoim

Überwachen der Gleislagc, insbesondere beim Gleisrichten, bei denen ein Richtvorgang nur ausgelöst werden soll, wenn die Abweichungen der Gleislage von der Sollage einen vorbestimmten Wert überschreiten. Gegenüber kleineren Abweichungen soll die Vorrich- > tung unempfindlich sein. Der Bereich von Abweichungen der Gleislage von der Sollage oder einer Bezugslage, auf den die Vorrichtung nicht ansprechen soll, wird daher Unempfindlichkeitsbandbreite genannt.

Das Vorsehen eines Unempfindlichkeitsbandes ist κι gerade für eine Vorrichtung nach der Erfindung zweckmäßig, da bereits die kleinste Bewegung der Blende von der ßezugslinie weg das Verhältnis der auf dip beiden Wandler antreffenden Licht mengen <■<> stark ändert, el a B die I riggerschaltung und damn eine (ileiskiiueklui ausgelöst wml. Die I :nempfindlichkeits handbreite (oder Ungenaiiigkeit) ist kleiner als 0.4 nun.

Bei der Vorrichtung gemäß I' i g. 2 ist daher zusätzlich zu ilen Wandlern 14 und Ii fin .'in 1 liirninfiniilichkriK-band er/eugender. dem Sender ebenfalls zugewandter > weiterer Wandler 10 in I urin einer Photo/eile örtlich nahe und in Richtung der Blendenbewegung neben den beiden Wandlern 14 und Ii auf Jt;r Seile der Blende, wenn diese sich an der B'Viigslinie befindet.' orgcsehen. Dem Wandler 20 ist ein eigener Verstärker 21 nachgeschaltel. der den \ erstarkern If) und 17 gleich!. Das durch den Verstarker 21 ν erstarkte Ausgangssignal ilos Wandlers 20 gelang! auf eine /weite Summier und Vergleichsschaltung 22. die cnstellb.r ist In diese Schaltung 22 wird auch das Ausgangssignal des Verstärkers 16 des dem Wandler 20 benachbarten

Wandlers 14 eingespeist.

Die Blende 13 muß aus dem Strahlenbündel 11 ausreichend weit zurückgezogen worden sein, um ein vorbestimmtes Verhältnis der Signalstärke vom Wandler 14 zu der des Wandlers 20 zu bewirken, bevor die Summier- und Vergleichsschaltung 22 eine dieser nachgeschaltete Triggerschaltung 23 (zum Start der Korrektur) und dadurch eine Gleislagekorrektur durch Bewegen der Blende wieder in das Strahlenbündel hinein auslöst. Hierdurch ist sichergestellt, daß eine festgestellte Gleislage-Abweichung genügend groß sein muli, um eine Korrektur /u rechtfertigen, bevor diese eingeleitet wird.

Die Summier- und Vergleichsschaltung 22 ist durch ein Potentiometer einstellbar, um verschiedene Uneinp findlichkoitsbandbreiten einzustellen. Andererseits können auch die Wandler Mund 15 oder die Wandler 14, Ii und 20 derart angebracht sein, daß sich ihr örtlicher Ahu.iiiii in WirhliiiiLT ricr llU>nH(_*nh*'u.'i_»tTiinii ^!HS!*⁷¹!!";' laßt, um so die gewünschten Signalstarkeverhältnisse tesi/ulegen. Selbstverständlich wird ein Steuersignal, aufgrund dessen in üblicher Weise das f'ileis mit der Blende aus dem I ichtstrahlenhündel herausbewegl w ird. dann erzeugt, w enn der Cileislagefehler derart ist. daß tlie Blende beide Wandler 14 und 15 abschattet.

Seitlich vom f.mpfänger 12 ist noch ein zweiter l.mpfidiger I2.(. der mit einer Alarmeinrichtung 25 verhuni'vi ist. vorgesehen, der dann ein Alarmsignal auslost, wenn eine Bedienungsperson unbeabsichtigt den 1 ichtstiahl unterbrich! und damit den Tmpfänger 12 voll'i: abschattet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Überwachen einer Gletslage oder Fahrbahnlage der Seite oder der Höhe nach mit einem am Gleis oder an der Fahrbahn geführten Sender für ein Strahlenbünde! elektromagnetischer Wellen, insbesondere Infrarotlicht, einem Empfänger sowie dazwischen einer quer zur Längsrichtung des Gleises oder der Fahrbahn mittels eines Antriebs beweglichen Abschattblende mit einer einzigen in das Strahlenbündel hineinbewegbaren Abschattkante, mit der das Strahlenbündel wenigstens teilweise unterbrochen werden kann, wobei der Empfänger einen dem Sender zugewandten strahlungsempfindlichen, insbesondere lichtempfindlichen. Wandler und eine dessen Ausgangssignal verarbeitende Antriebs-Steuereinrichtung für den Blendenantrieb mit einem Verstärker für das Ausgangssignal und mit einer Triggerschaltung aufweist, die den Blendenantrieb für die Querbewegung der Blende zu einer Bezugiüiie im Strahlenbündel hin einschaltet, wenn das Ausgangssigna! einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet, und die den Blendenantrieb abschaltet, wenn die Abschattkante der Blende an die Bezugslinie im Strahlenbündel heranbewegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (12) in Bewegungsrichtung der Blende (13) örtlich dicht neben dem Wandler (14) mindestens einen zweiten Wandler (15) aufweist, dessen Ausgangssignal von einem zweiten Verstärker (16, 17) und die Triggerschaltung (19) eine Summier- und Vergleichsschaltung (18) geschaltet ist, die ein Signal an die Triggerschaltung (19) zum Abschalten des Blendenantriebs abgibt, wenn die Stärke des Ausgangssignals des zweiten Verstärkers (17) zur Stärke des Ausgangssignals des -.rsten Verstärkers (16) ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen 8 :1 und 8:7, insbes. 2:1, erreicht hat

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Ausgangssignalstärken der beiden Verstärker (16,17) veränderbar ist.

3. Vorrichtung nacli Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (12) einen dritten strahlungsempfindlichen Wandler (20) aufweist, der bezüglich des vom Sender (10) ausgestrahlten Strahlenbündels auf derselben Seite wie die Blende (13) sowie in Richtung der Blendenbewegung in geringem Abstand von den beiden anderen Wandlern (14,15) angeordnet und über einen dritten Verstärker (21) mit einer zweiten Summier- und Vergleichsschaltung (22) verbunden ist, an die über den ersten Verstärker (16) auch der dem dritten Wandler (20) benachbarte ersre Wandler (14) angeschlossen ist, und daß der /.weiten Summier- und Vergleichsschaltung (22) eine zweite Triggerschaltung (23) nachgeordnet ist, die bei durch Lichteinfall auf beide zugeordnete Wandler (14, 20) bedingtem Unterschreiten eines vorgegebenen Vergleichs-Grenzwertes den Blendenantrieb zur Bewegung der Blende (13) in Richtung auf das Strahlenbündel hin einschaltet und daß die erste Summier- und Vergleichsschaltung (18) bei Erreichen des vorbestimmten Ausgangssignalverhältnisses ein Signa! an die Triggerschaltung (19) zum Abschalten des ßlendcnantriebs abgibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweilc Summier- und Vergleichsschaltung (22) hinsichtlich des Vergleichs-Grenzwertes auf verschiedene Unempfindlicbkeits-Bandbreiten einstellbar ist

5, Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Summier- und Vergleichsschaltung (22) mittels eines Potentiometers einstellbar ist