DE2130416A1 - Fahrbare Einrichtung zur Ermittlung verschiedener Gleisparameter,wie Pfeilhoehe,Stosslage,Verwindung,Spurweite od.dgl. - Google Patents
Fahrbare Einrichtung zur Ermittlung verschiedener Gleisparameter,wie Pfeilhoehe,Stosslage,Verwindung,Spurweite od.dgl.Info
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Description
Patenfanwol»
Dipi. phys. Gerhard Liedl
München 22, Steinsdor/sfr. 21-22 A 5958/7o
FRANZ PLASSER IN WIEN
Fahrbare Einrichtung zur Ermittlung verschiedener Gleisparameter, wie Pfeilhöhe, Stoßlage, Verwindung,
Spurweite od.dgl.
Die Erfindung betrifft eine fahrbare Einrichtung zur Ermittlung verschiedener Gleisparameter, wie Pfeilhöhe,
Stoßlage, Verwindung, Spurweite od. dgl., mit relativ zu einem Fahrgestellrahmen bzw. relativ zueinander bewegbaren
Tastorganen, wie Spurkranzrädern, Fahrwerken, Abnahmeachsen od. dgl. zur Abnahme der jeweiligen Schienenlage,
einer Gebervorrichtung zur Umwandlung der Relativbewegungen der Tastorgane in proportionale elektrische Meßgrößen,
sowie einer Anzeige- und/oder Registriervorrichtung.
Es sind bereits Einrichtungen zur Ermittlung der Pfeilhöhen, der Stoßlage, der Verwindung oder der Spurweite
i./AT ■ ■ 1 0 9 8 8 3 / Π 3 6 copy
bekanntgeworden, bei denen die Tastorgane über mechanische Verbindungsorgane mit den z.B.im Inneren eines: Gleismeßfahrzeuges
angeordneten Anzeige-bzw.Registriervorrichtungen verbunden sind. Neben konstruktiven Schwierigkeiten
bei der' Ausführung einer solchen Übertragung war bei derartigen Einrichtungen naturgemäß auch die Meßgenauig—
keit nicht sehr groß, weil im Verlauf der langen Übertragungswege bei den mechanischen Umlenkorganen od.dgl.zahlreiche
Spiele auftreten konnten. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten und Nachteile hat man daher vereinzelt
auch bereits versucht, die Übertragung der Relativbewegungen der Tastorgane ins Innere des Meßfahrzeuges auf
elektrischem Wege zu bewerkstelligen. Die dabei verwendeten Gebervorrichtungen zur Umwandlung der Relativbewegungen
der Tastorgane in proportionale elektrische Meßgrößen waren jedoch verhältnismäßig kompliziert in ihrem Aufbau
und damit teuer und störanfällig. Da solche Gebervorrich— tungen meist an der Unterseite des Fahrgestellrahmens angeordnet
werden müssen, um die mechanischen Übertragungs— wege zwischen den Tastorganen und der Gebervorrichtung möglichst
kurz zu halten, waren sie auch besonders stark der Verschmutzung bzw.Witterungseinflüssen ausgesetzt, was
beim rauhen Bahnbetrieb immer wieder zu Störungen führte.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen,
die aufgrund ihrer besonderen Einfachheit nicht nur billig in der Herstellung sondern auch äußerst unempfindlich gegen
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schädliche Einflüsse aller Art ist, wie sie beim Bahnbetrieb auftreten können. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch
erreicht, daß die Gebervorrichtung von Ohmschen Meßwertaufnehmern,
Z.B.Dehnungsmeßstreifen gebildet ist, die auf einem durch die Relativbewegungen der Tastorgane elastisch
verformbaren Stab angebracht, z.B.aufgeklebt sind.
Die Dehnungsmeßstreifen ermöglichen trotz ihrer Einfachheit
und Betriebssicherheit äußerst genaue Meßergebnisse,
wobei das Meßprinzip auf der Dehnung bzw.Stauchung der in
die Dehnungsmeßstreifen eingebetteten Meßdrähte und damit deren Widerstandsänderung beruht.
Der elastisch verformbare Stab kann dabei entweder als Biegestab,
z.B. als Blattfeder, oder als Torsionsstab ausgebildet sein, dessen Enden mit jeweils einem Tastorgan in Verbindung
stehen.
Die einzelnen Dehnungsmeßstreifen selbst stehen über eine
Brückenschaltung und gegebenenfalls einen Verstärker mit der Anzeige-bzw.Registriervorrichtung in Verbindung.
Bei einer Einrichtung zur Ermittlung der Pfeilhöhe mit in
Gleislängsrichtung im Abstand voneinander an Bezugsendpunk— ten und iai Bereich einer dazwischenliegenden Meßstelle angeordneten Abnahmeachsen, die quer zur Gleislängsrichtung
relativ zu einem auf dem Gleis fahrbarere Fahrgestellrahmen;
verschiebbar gelagert und zur Abnahme der- Schienenlage gegen,
jeweils einen Schienenstrang andrückbar sind, kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung di& Anordnung ier
Τ09883/Π3 6
Cöpy
Dehnungsmeßstreifen so getroffen werden, daß die Relativ7
bewegungen der äußeren Abnahmeachsen über Verbindungsorgane, insbesondere Bowdenzüge unabhängig voneinander auf die
freien Enden von zwei, vorzugsweise senkrecht zu den Abnah— meachsen verlaufenden, mit Dehnungsmeßstreifen versehenen
Biegestäben übertragbar sind, wobei die Biegestabenden zusätzlich durch die Relativbewegung der mittleren Abnahmeachse
quer zu den Biegestäben bewegbar sind. Dabei können . die beiden Biegestäbe entweder am Fahrgestellrahmen eingespannt
und beide Verbindungsorgane durch die mittlere Abnahmeachse
in bezug auf die freien Enden der Biegestäbe quer zu diesem bewegbar sein, um diese zusätzlich zu verformen,
oder die Biegestäbe können an der mittleren Abnahmeachse oder einem mit dieser verbundenen Teil eingespannt
und mit ihren freien Enden an die zu den äußeren Abnahmeachsen führenden Verbindungsorgane angeschlossen sein.
Bei einer Einrichtung zur Ermittlung der Stoßlage bzw.zur
fc Feststellung des Gleiszustandes, mit mehreren relativ zu
einem Fahrgestellrahmen höhenbeweglichen Abnahmeachsen bzw. . Laufrädern zur Abnahme der jeweiligen Schienenlage, sind
die Dehnungsmeßstreifen vorteilhafterweise an einem zwischen zwei am Fahrgestellrahmen gelagerten, vertikal zur
Gleisebene verschwenkbaren Winkelhebeln angeordneten und durch diese verformbaren Biegestab angebracht, wobei ein
Hebelarm jedes Winkelhebels mit dem Biegestab in Verbindung steht bzw.von diesem gebildet ist, während der zweite Hebelarm
des einen Winkelhebels mittelbar oder unmittelbar
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an einer den Fahrgestellrahmen tragenden Hauptachse und der zweite Hebelarm des anderen Winkelhebels an einer im
wesentlichen unbelasteten Meßachse od.dgl.angelenkt ist.
Soll die Erfindung bei einer Einrichtung zur Ermittlung der Spurweite mit zwei an je einen Schienenstrang andrückbaren,
hintereinander angeordneten Abnahmeachsen zur Abnahme der jeweiligen Schienenlage angewendet werden, ist
es vorteilhaft, wenn die beiden Abnahmeachsen über einen sich im wesentlichen parallel zur Gleislängsrichtung erstreckenden,
mit Dehnungsmeßstrexfen versehenen Biegestab miteinander verbunden sind, der an der einen Achse eingespannt
ist und mit der anderen Achse über einen Gabelkopf od.dgl.in gelenkiger Verbindung steht.
Eine Einrichtung zur Ermittlung de*» Verwindung, mit zwei
im Abstand hintereinander angeordneten Abnahmeachsen zur Abnahme der jeweiligen Schienenlage wird zweckmäßigerweise
so ausgebildet, daß ein mit Dehnungsmeßstrexfen versehener quer zur Gleislängsachse verlaufender Biegestab mit
einem seiner Enden an der einen Abnahmeachse bzw.einem mit dieser starr verbundenen Teil eingespannt ist und mit
seinem freien Ende mit der anderen Abnahmeachse bzw.einem mit dieser starr verbundenen Teil in Verbindung steht,z.B.
über einen Gabelkopf. Eine solche Verwindungsmeßeinrichtung kann aber gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
auch so ausgebildet werden, daß die beiden Abnahmeachsen über einen mit Dehnungsmeßstreifen versehenen, im wesentlichen
parallel zur Gleislängsachse verlaufenden Torsionsstab
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miteinander verbunden sind.
Bei Verwendung von Biegestäben sind die Dehnungsmeßstreifen
zweckmäßigerweise im Bereich der größten Verformung, also im Bereich ihrer Einspannstelle angeordnet. Dabei
können an jeder Seite jedes Biegestabes zwei parallel zueinander angeordnete Dehnungsmeßstreifen angebracht sein.
Wird jedoch ein Torsionsstab als Trägerorgan für die Deh- * nungsmeßstreifen verwendet ist es zweckmäßig, diese in
der Längsmitte des Torsionsstabes anzuordnen, wobei sie vorzugsweise unter 45 zur Längsachse des Torsionsstabes,
also in den Hauptspannungsrichtungen desselben verlaufen. Dabei können mehrere, z.B.vier Dehnungsmeßstreifen kreuzförmig
auf dem Torsionsstab angebracht sein. Es ist dabei zweckmäßig, den Torsionsstab mit rechteckigem Querschnitt
auszubilden, wobei die Dehnungsmeßstreifen auf einer der Breitseiten des Torsionsstabes angebracht sind.
|» Der Fahrgestellrahmen der Einrichtung nach der Erfindung
kann entweder vom Wagenrahmen eines Gleismeßfahrzeuges oder vom Maschinenrahmen einer Maschine zur Korrektur der
Schienenlage, z.B.einer Gleisricht-Nivellierstopfmaschine,
gebildet sein. Im letztgenannten Fall ist es vorteilhaft, wenn die Dehnungsmeßstreifen bzw.deren Brückenschaltung
über Verstärker und Steuervorrichtungen, z.B.Magnetventile, mit dem Antrieb der Arbeitswerkzeuge der Maschine, zwecks
automatischer.Steuerung derselben, in Verbindung stehen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungs-
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gegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigt: Fig.l einen
mit Einrichtungen zur Ermittlung verschiedener Gleisparameter versehenen Gleismeßwagen, die Fig.2 und 3 einen mit
Dehnungsmeßstreifen versehenen Biegestab entsprechend einem Schnitt entlang der Linie II-II in Fig.3 bzw.einer Ansicht
gemäß dem Pfeil III in Fig.2, Fig.4 eine Draufsicht auf einen mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Torsionsstab, Fig.5
einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie V-V in Fig,45
Fig.6 eine Ansicht eines Dehnungsmeßstreifens, Fig.7 ein
Schaltschema für eine von Dehnungsmeßstreifen gebildete 'Gebervorrichtung, die Fig.8 bis 10 verschiedene Anordnungsmöglichkeiten von Dehnungsmeßstreifen auf einem Torsionsstab,
die Fig.11 bis 14 vereinfachte schaubildliche Darstellungen von Ausführungsformen von Einrichtungen zur Ermittlung
verschiedener Parameter, und Fig.15 eine teilweise Seitenansicht einer Gleisricht-Nivellierstopfmaschine.
Der in Fig.l allgemein dargestellte Gleismeßwagen weist zwei auf den Schienen 1 laufende Hauptfahrachsen 2,2* auf,
die einen Fahrgestellrahmen 3 mit einem Wagenaufbau 4 tragen. Die eine Hauptfahrachse 2 kann als Antriebsachse ausgebildet
sein, die mit einem schematisch angedeuteten Antriebsmotor 5 in Verbindung steht, so daß der Gleismeßwagen
selbstfahrend betrieben werden kann. Zwischen den Hauptachsen 2,2» sowie in den Endbereichen des Gleismeßwagens
sind doppelachsige Meßfahrwerke 6,6»,6" angeordnet, die
über Längslenker 7 mit dem Fahrgestellrahmen 3 verbunden
sind und durch Hydraulikzylinder 8 bei Überstellungsfa&artem
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des Gleismeßwagens von den Schienen 1 abgehoben werden können. Die Zylinder 8 dienen gleichzeitig zum Andrücken
der einzelnen Abnahmeachsen 9a,9b jedes Meßfahrwerkes gegen
die Schienen 1, u.zw.wird jeweils eine Abnahmeachse 9a gegen die linke und eine Abnahmeachse 9b gegen die rechte
Schiene angedrückt. Zur Abnahme der seitlichen Abweichungen jeder Schiene werden alle drei Meßfahrwerke 6,6* und 6"
verwendet, wobei die Relativbewegungen der einzelnen Achsen 9a bzw.9b quer zum Fahrgestellrahmen 3 über an diesem
schwenkbar gelagerte Hebel 10 und Verbindungsorgane auf eine Meßvorrichtung übertragen werden, von der sie über
je eine Gebervorrichtung lla bzw.lib für die linke bzw.
rechte Schiene als elektrische gegebenenfalls verstärkte Meßgrößen einer Anzeigevorrichtung 12 bzw.einer Registriervorrichtung
13 zugeführt werden. Der gezeigte Gleismeßwagen
weist außerdem eine Einrichtung 14 zur Stoßlagenmessung,
weiters eine Einrichtung 15 zur VerWindungsmessung,
sowie eine Einrichtung 16 zur Spurweitenmessung auf, wel-"
ehe Einrichtungen ebenfalls über Gebervorrichtungen 11 in
elektrischer Verbindung mit der Anzeige-und Registriervorrichtung 12 bzw.13 stehen.Xm Gleismeßwagen können außerdem
verschiedene Recheneinrichtungen If (Computer) zur Auswertung
der Meßergebnisse vorgesehen sein.
Die Gebervorrichtungen 11 bestehen bei den einzelnen,noch
zu erläuternden Einrichtungen zur Ermittlung der verschiedenen Parameter aus Dehnungsmeßstreifen, die auf einem
durch die Relativbewegungen der Abnahmeachsen 9a und 9b
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bzw.2» elastisch verformbaren Stab angebracht, z.B.aufgeklebt
sind.
Gemäß den Fig.2 und 3 ist dieser elastisch verformbare
Stab als Biegestab 18 ausgebildet, der beispielsweise aus gehärtetem Federstahl bestehen kann. Dieser Biegestab 18
ist mit einem Ende in einer Klemme 19 eingespannt, die auf der einen Abnahmeachse 9a bzw.9b oder einem mit dieser
in Verbindung stehenden Teil vorgesehen ist. Im vorliegenden EaII ist die Klemme 19 auf einem Winkelhebel 20
zur Stoßlagenmessung angeordnet, der mittels eines Gelenklagers 21 auf einem am Fahrgestellrahmen 3 (nicht dargestellt)
befestigten Schwenkzapfen 22 gelagert ist. Die Gesamtanordnung
dieses Winkelhebels bzw.die Einrichtung zur Stoßlagenmessung wird später noch erläutert werden. Am
freien Ende des Biegestabes 18 ist ein Gabelkopf 23 festgeklemmt, der mit einem von einer anderen Abnahmeachse 9a
bzw.9b oder von einem mit dieser in Verbindung stehenden
Teil, z.B.einem weiteren Winkelhebel 24>
vorragenden Zapfen 25 in Eingriff steht. Zur spielfreien Übertragung der Bewegungen zwischen dem Zapfen 25 und dem Gabelkopf 23 stehen
diese beiden Teile über ein Gelenklager 26 in Verbindung. Die Dehnungsmeßstreifen 27 sind im Bereich der Einspannstelle
des Biegestabes 18, also im Bereich der größten Verformung angeordnet, wobei an jeder Seite des Biegestabes
18 zwei parallel zueinander verlaufende Dehnungsmeßstreifen 27 vorgesehen sind.
In Fig.4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der
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elastisch verformbare Stab von einem rohrförmigen Torsionsstab
28 gebildet ist, der einerseits mit der einen Abnah— meachse 2' drehsteif verbunden ist, und anderseits über
ein drehsteifes Verbindungsrohr 29 niit der zweiten nicht gezeigten Abnahmeachse in Verbindung steht. Im Bereich der
Verbindungsstelle zwischen dem Rohr 29 und dem Torsionsstab 28 ist ein Lagerzapfen 30 angeordnet, der in einem
über Lenker 31 mit dem nicht dargestellten Fahrgestellrahmen
3 verbundenen Gelenklager 32 gelagert ist. Das Verbindungsrohr 29 ist sowohl mit dem Lagerzapfen 30 als auch mit
der zweiten nicht dargestellten Abnahmeachse gelenkig, jedoch drehsteif verbunden, z.B.über Tellerfedern 33. Die Gesamtanordnung
dieser Ausführungsform mit Torsionsstab wird später noch im Zusammenhang mit der Verwindungsmessung erläutert
werden. An der Oberseite des Torsionsstabes 28 sind vier Dehnungsmeßstreifen 27 unter einem Winkel von 45° zur
Längsachse, also in den bei Torsionsbeanspruchung vorliegenden Hauptspannungsrichtungen des Torsionsstabes kreuzförmig
™ angeordnet, u.zw.in der Längsmitte des Stabes.
Aus Fig.5 geht deutlich hervor, daß der Torsionsstab 28
rohrförmig und mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist, wobei an den Schmalseiten des Torsionsstabes Versteifungsstreifen 34 aus Blech angebracht sind, während sich die Dehnungsmeßstreifen
27 auf der einen Breitseite befinden.
Der in Fig.6 dargestellte Dehnungsmeßstreifen 27 besteht im
wesentlichen aus einem in ein Trägermaterial 35* z.B.Epoxydharz
oder Acrylharz, eingebetteten schlangenförmig gewunde-
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nen Metalldraht 36, ζ.B.einem Konstantandraht. Die beim .
Biegen des die Dehnungsmeßstreifen 27 tragenden Biegestabes 18 bzw.beim Verwinden des mit den Dehnungsmeßstreifen
27 versehenen Torsionsstabes 28 auftretenden, aus Zug- und Druckspannungen zusammengesetzten Biege-bzw.Torsionsspannungen
bewirken eine entsprechende meßbare Dehnung bzw. Stauchung des in den Dehnungsmeßstreifen 27 eingebetteten
Drahtes 36. Dabei wird eine Änderung des elektrischen Widerstandes des Drahtes 36 verursacht, mit der in einer
Brückenschaltung ein proportionaler Strom erzeugt werden kann, der einen Aufschluß über die Verformung (Biegung bzw.
Torsion) des Biegestabes 18 bzw.Torsionsstabes 28 und damit der auf ihn einwirkenden Relativbewegungen zwischen den Ab—
nahmeachsen 9a,9b bzw.2* gibt. Die Dehnungsmeßstreifen 27
können selbstverständlich noch mit einem zusätzlichen Schutz gegen Witterungseinfltisse und mechanische Beschädigungen
umgeben sein.
Die oben erwähnte Brückenschaltung ist in Fig.7 schematisch
dargestellt, wobei diese Schaltung sowohl bei der Ausführungsform mit Biegestab als auch bei der Ausfuhrungsform
mit Torsionsstab anwendbar ist. Die die Dehnungsmeßstreifen
27 enthaltende Meßbrücke ist einerseits an einen Betriebsspannungsstabilisator
37 und anderseits über einen Trägerfrequenz-Meßverstärker 38, der ebenfalls über den
Spannungsstabilisator 37 mit Strom versorgt wird, und einen Gleichrichter sowie gegebenenfalls zusätzliche Einrichtungen
39, wie Vorverstärker, Filter od.dgl., an die Anzeige-
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vorrichtung 12 bzw.die als Meßschreiber ausgebildete Registriervorrichtung
13 oder die Recheneinrichtung 17 angeschlossen. Bei feh].er fr eiern Gleis ist die Meßbrücke auf
null abgeglichen, so daß jede Abweichung von der Soll-Lage
des Gleises eine Verstimmung der Meßbrücke und damit einen dieser Abweichung entsprechenden Stromimpuls an die
Anzeige-bzvi-Rcgistriervorrichtung 12 bzw.13 verursacht.
In den Fig.8 bis 10 sind verschiedene Anordnungsmöglichkeiten
der Dehnungsmeßstreifen 27 auf dem Torsionsstab 28 schematisch in Seitenansicht, Draufsicht und Stirnansicht
dargestellt, wobei Fig.8 der Anordnung nach Fig.4 entspricht
und daher nicht mehr näher erläutert zu werden braucht. Gemäß Fig.9 sind die vier Dehnungsmeßstreifen 27 so angeordnet
^ daß sowohl an der Oberseite des Torsionsstabes 28 als auch an der diametral gegenüberliegenden Unterseite jeweils
zwei Dehnungsmeßstreifen nebeneinander angebracht sind. Auch diese Dehnungsmeßstreifen verlaufen unter einem Winkel
P von 45 zur Längsachse des Torsionsstabes 28, wobei die
jeweils diametral gegenüberliegenden Dehnungsmeßstreifen 27
in gleicher Richtung verlaufen. Gemäß Fig. 10 sind die viel1 Dehnungsmeßstreifen im gleichen Querschnittsbereich über
den Umfang des Torsionsstabes 28 um 90 versetzt eingeordnet, wobei die Schräglage der Dehnungsmeßstreifen zur Längsrichtung
des Stabes wieder einem Winke] von 45 entspricht. Dabei verlaufen auch hier wieder zwei in Umfangsrichtimg aufeinanderfolgende
Dehnimgsineß.strei f en in vei\schiedenen Ri chtungnn
zueinander.
BAD ORIGINAL 1 0 9 8 8 3 / 11 :<
G
Aufgrund der schrägen Anordnung von vier Dehnungsmeßstreifen
27 unter 45° zur Längsachse des Torsionsstabes 28 in dessen Längsmitte, wobei jeweils zwei Dehnungsmeßstreifen
in die gleiche Richtung verlaufen, werden sämtliche schädlichen
auf den Torsionsstab einwirkenden Zug-,Druck-und Biegespannungen (Schwingungen) sowie Temperatureinflüsse
ausgeglichen und können daher das Meßergebnis nicht verfälschen. Wird nämlich der Torsionsstab 28 bei abgeglichener
Meßbrücke auf Zug beansprucht, so wird die Dehnung gleichmäßig
auf alle Dehnungsmeßstreifen 27 übertragen und deren
Ohmscher Widerstand erhöht. Da nun der Widerstand in beiden Brückenzweigen um den gleichen Betrag steigt } bleibt die
Meßbrücke in abgeglichenem Zustand. Wird der Torsionsstab bei abgeglichener Meßbrücke auf Druck beansprucht, so wirkt
sich die Stauchung auf alle Dehnungsmeßstreifen 27 gleichmäßig aus und der Ohmsche Widerstand der Dehnungsmeßstreifen
wird in beiden Brückenzweigen um den gleichen Betrag herabgesetzt, so daß die Meßbrücke auch in diesem Falle abgeglichen
bleibt.
Bei einer Durchbiegung des Torsionsstabes 28 von oben nach unten treten an der Oberseite des Torsionsstabes Druckspannungen
und an der Unterseite Zugspannungen aufj die bei der
Anordnung nach Fig.8 auf die im Zusammenhang mit Druckspannung
on bereits erwähnte Art ausgeglichen worden. Bei den Anordnungen nach Fig.9 und 10 wird in der sich jeweils oberhalb
der Biogelinie befindlichen Dehriungsstrei f eneinheit der
Ohmsche Widerstand fallen (Druck) und in der sich jeweils
109883/1136
BAD ORIGINAL
unterhalb der Biegelinie befindlichen Dehnungsmeßsteifeneinheit
der Ohmsche Widerstand um den gleichen Betrag steigen (Zug). Durch geeignete Schaltungsanordnung wird
dieser Zustand kompensiert und die Meßbrücke bleibt abgeglichen. Bei seitlichen Biegespannungen (Biegung nach
rechts oder nach links) ergeben sich die gleichen Kriterien, wie bei der Zug-und Druckbeanspruchung.
In Fig.11 ist das Prinzip einer mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung versehenen Meßanordnung zur Ermittlung der Pfeilhöhen (seitliche Abweichungen von einer Soll-Lage)des
Gleises dargestellt. Dabei sind zur getrennten Ermittlung der Pfeilhöhen der beiden Schienen der linken Schiene 1
die Abnahmeachsen 9a und der rechten Schiene die Abnahmeachsen
9b jedes Meßfahrwerkes 6,6',6" zugeordnet, wobei
diese Achsen 9a bzw.9b durch die Hydraulikzylinder 8 gegen
die jeweilige Schiene 1 andrückbar sind. Jede Abnahmeachse 9a,9b der äußeren Meßfahrwerke 6,6" ist über Drei-"
eckslenker 40 gelenkig mit dem unteren Ende des zugehörigen
Schwenkhebels 10 verbunden, an dessen oberem Ende die Seele 41 eines Bowdenzuges 41>42 befestigt ist, dessen Hülle
42 einerseits am Fahrgestellrahmen 3 und anderseits am oberen Ende des der jeweiligen mittleren Abnahmeachse 9a bzw.
9b zugeordneten, ebenfalls an einem Dreieckslenker 40 gelagerten
Schwenkhebels 10 befestigt ist. Das zweite Ende der Seele 41 ist jeweils am freien Ende eines mit Dehnungsmeßstreifen
27 versehenen Biegestabes 18 befestigt, der am Fahrgestellrahmen 3 eingespannt ist. Auf diese Weise wird
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die Relativbewegung der jeweils äußeren Abnahmeachsen 9a' bzw.9b gegenüber dem auf den Hauptachsen 2,2' fahrbaren
Fahrgestellrahmen 3 unabhängig von etwaigen Seitenbewegungen desselben mit der Relativbewegung der mittleren Abnahmeachse
9a bzw.9b überlagert, d.h.die mittlere Relativbewegung
der äußeren Achsen in einer Kurve wird zur Relativbewegung der mittleren Achse hinzugezählt, wobei der Summenwert
der tatsächlichen Pfeilhöhe zwischen den jeweils äußeren Abnahmeachsen entspricht und aufgrund der durch
diese Bewegung verursachten Biegung des Biegestabes 18 auf die Dehnungsmeßstreifen 27 übertragen und von diesen in
proportionale elektrische Meßgrößen umgewandelt wird.
Bei der Ausführungsvariante nach Fig.11a sind die Biegestäbe
18 direkt am oberen Ende des Schwenkhebels 10 eingespannt , wobei die Hüllen 42 mit ihren beiden Enden am Fahrgestellrahmen
3 befestigt sind. Auf diese Weise wird die gleiche Wirkung erhalten wie bei der Ausführungsform nach
Eig.ll.
Zur Erläuterung der Stoßlagenmessung ist in Fig.12 eine mit
der erfindungsgemäßen Einrichtung versehene Meßanordnung
dargestellt, bei der das hintere Meßfahrwerk 6" im Bereich
jeder Schiene 1 über einen in seinem Schwenkpunkt 22 am Fahrgestellrahmen 3 schwcnWiar gelagerten Winkelhebel 20 mit
dem den zweiten Hebelarm des Winkelhebols bildenden Biegest
ab 18 in Verbindung steht. Das freie Knde des Biegostal.iK-,
1 fs .steht ii!i;i- den Gabelkopf 23 mit f.inoin weiteren ebeni
ι Jl.; η i;i I· ,-ill ?"■/;>. - tr>J 11 ahmen ? σ<\ η/ie,H en W.iiil. elhobel 24 in
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Verbindung, der über einen Lenker 43 mit der Hauptachse 2f
• -■ verbunden ist, die den Fahrgestellrahmen 3 federnd trägt.
Die auf den Biegestäben 18 angebrachten Dehnungsmeßstreifen 27 setzen die Relativbewegungen zwischen den beiden
Winkelhebeln in elektrische Meßgrößen um, die der jeweiligen Höhendifferenz zwischen dem Meßfahrwerk 6" und der
Hauptachse 2' entsprechen. Vertikalbewegungen des Fahrgestellrahmen
3 werden hingegen aufgrund des gleichen Hebelarmverhältnisses der beiden Winkelhebel vollständig ausgeglichen,
so daß keine Relativbewegung zwischen den Winkelhebeln 20, 24 auftritt .
Während der Fortbewegung des Fahrgestellrahmens 3 von der
in Fig.12 rechten Seite zur linken Seite bewegt sich zuerst die Hauptachse 2T über eine fehlerhafte Stelle, wobei die
Absenkung der Hauptachse und somit des Fahrgestellrahmens gegenüber dem Meßfahrwerk 6" eine entsprechende Relativbewegung
zwischen dem Tauchanker 20 und dem.Gehäuse 19 des k Induktivwegaufnehmers zur Folge hat. Aufgrund der Belastung
der Hauptachse 2f wird von dieser nicht nur die geometrische
Lage der Schiene 1, sondern auch die zusätzliche elastische Verformung unter der Belastung aufgenommen, während
das sich anschließend über die.Meßstelle bewegende Meßfahrwerk 6" nur eine der geometrischen Lage der Schiene entsprechende
Relativbewegung zwischen den beiden Winkelhebeln 20,24 bewirkt. Aus der Differenz der von der belasteten
Hauptachse 2f und dem im wesentlichen unbelasteten Meßfahrwerk
6" aufgenommenen Meßwerte kann somit auch der Gleis-
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zustand bewertet werden, d.h.ob die durch die Last der
Hauptachse 2T verursachte elastische Verformung der Schiene
1 innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt oder ob z.B.eine Verdichtung des Schotterbettes notwendig erscheint.
Selbstverständlich kann die Auswertung der Meßergebnisse bzw.die Bewertung des Gleiszustandes mittels der bereits
erwähnten Recheneinrichtung 17 auf elektronischem Wege erfolgen.
Pig.13 zeigt eine mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung
versehene Meßanordnung zur Verwindungsmessung. Dabei ist lediglich die eine Hauptachse 2' sowie das mittlere Meßfahrwerk
6' und das eine äußere Meßfahrwerk 6" der zur Pfeilhöhenmessung am Gleismeßwagen 3,4 vorgesehenen Fahrwerke
dargestellt, wobei nur das mittlere Meßfahrwerk 6' und die Hauptachse 21 zur Ermittlung der Verwindung des
Gleises dienen.Zu diesem Zweck ist das mittlere Meßfahrwerk 6» in Gleismitte über das bereits erwähnte drehsteife
Verbindungsrohr 29 und den in seiner Längsmitte mit vier
Dehnungsmeßstreifen 27 versehenen Torsionsstab 28 mit der
Hauptachse 2* des Meßwagens 3»4 verbunden, wobei das Verbindungsrohr
29 sowohl mit dem Torsionsstab 28 als auch mit dem Meßfahrwerk 6f gelenkig, jedoch drehsteif verbunden ist,
z.B.über die Tellerfedern 33.
Im Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Rohr 29 und dem mit der Hauptachse 2' drehsteif verbundenen Torsionsstab
28 ist der Lagerzapfen 22 angeordnet, der in dem über die Lenker 31 mit dem Fahrgestellrahmen.3 verbundenen Ge-
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lenklager 32 gelagert ist. D_ie beiden Achsen 9a, 9b des im
vorliegenden Fall zweiachsigen Meßfahrwerkes 6f sind über
einen Gelenkstab 44 ebenfalls höhenbeweglich und drehsteif miteinander verbunden.
In Fig.13a ist eine Ausfiihrungsform dargestellt, bei der
anstelle des Torsionsstabes 28 ein ebenfalls mit Dehnungsmeßstreifen 27 versehener Biegestab 18 vorgesehen ist.Dieser
ist einerseits an einem mit einer Meßachse 9 starr verbundenen Arm 45 eingespannt und steht anderseits über einen
das freie Ende des Biegestabes 18 gelenkig umgreifenden Gabelkopf 46 mit einem winkelförmigen Arm 47 in Verbindung,
der seinerseits mit einer zweiten Meßachse 9f starr verbunden
ist. Es isb also bei dieser Ausführungsform überdies
die Möglichkeit angedeutet, das doppelachsige Meßfahrwerk 6' sowie die Hauptachse 2' durch jeweils eine einzelne Meßachse
9 bzw.9f zu ersetzen.
^ Zur Ermittlung der Spurweite kann die Meßanordnung gemäß
Fig.14 dienen, bei der lediglich das eine äußere Meßfahrwerk 6" des Gleismeßwagens J,4 verwendet wird. Zu diesem
Zweck sind die beiden durch die Hydraulikzylinder 8 gegen jeweils einen Schienenstrang 1 andrückbaren Abnahmeachsen
9asund 9b über einen mit Dehnungsmeßstreifen 27 versehenen
Biegestab 18 miteinander verbunden, der durch die Relativbewegungen zwischen den beiden Abnahmeachsen 9a, 9b verformbar
ist.Auch hier ist der Biegestab 18 an der einen Achse 9a fest eingespannt, während er mit der anderen Achse 9b über
einen Gabelkopf 47 in gelenkiger Verbindung steht. Auch
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hier resultiert die durch die Relativbewegungen .der Abnalimeaehsen
9a., 9k verursachte Biegung des Stabes 18 und ■
damit die Dehnung bzw.Stauchung der Dehnungsmeßstreifen
27 wieder in einem elektrischen Impuls an die Anzeige-bzw. Registriervorrichtung 3 2 bzw. 13., der diesen Relativbewegungen
entspricht.
Tn Fig.15 ist der Vorderteil einer Gleisricht-Nivellierstopfmaschiim
schematisch dargestellt, wobei angedeutet ist, daß die an deren Fahrgestellrahmen 3 angebrachten,
nicht dargestellten Einrichtungen zur Ermittlung der verschiedenen
Gleisparameter direkt zur automatischen Steuerung der Arbeitswerkzeuge der Maschine herangezogen werden
können. Zu diesem Zweck sind die auf die oben beschriebene Weise ausgebildeten Parametermeßeinrichtungen anstatt
mit der Anzeige-bzw.Registriervorrichtung 12 bzw.13 über
Leitungen 48 mit den Steuerorganen, z.B. Magnetventilen 49>
für die Hydraulikzylinder 50,51 bzw.für den·Antrieb 52
der Stopfwerkzeuge 53 verbunden. Der Hydraulikzylinder 50
bewirkt dabei die Hebung und der Hydraulikzylinder 51 das
Seitenrichten des Gleises 1, u.zw.über die als Rollenrichthebeaggregat
54 ausgebildeten Werkzeuge.
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Claims (8)
1. Fahrbare Einrichtung zur Ermittlung verschiedener
Gleisparameter, wie Pfeilhöhe, FtoßXage, Verwindung,Spurweite
od.dgl., mit relativ zu einem Fahrgestellrahmen bzw.
relativ zueinander bewegbaren Tastorganen, wie Spurkranzrädern^
Fahrwerken, Abnahmeachsen od.dgl. zur Abnahme der jeweiligen Schienenlage, einer Gebervorrichtung zur Um-
f !Handlung der Relativbewegungen der Tastorgano in proportionale
elektrische Meßgrößen, .sowie einer Anzeige-und/
oder Registriervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebervorrichtung von Obinschen Meßwertaufuehmern,z.B.
Dehnungsmeßstreifen (27) gebildet dst, die auf einem durch
die Relativbewegiuiireii der Tastorgane (Oa, 9b, 2') elastisch
verformbaren Stab (18,28) angebracht,z.B.aufgeklebt, sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der elastisch verformbare Stab als Piegestab (18),z.B.
" als Blattfeder, oder als Torsioii.sstab (28) ausgebildet ist,
dessen Enden mit jeweils einem Tastorgan (9a,9b,2f) in
Verbindung stehen.
3. Einrichtung nach AnRj)I1UOh T odor 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pehnurigsmoßstrc-i f en (27) über eine Brücken
schaltung und gegebenenfalls einen Verstärker (38 bzw.30)
mit der Anzeige-bzw.Registriervorriehtung (32 bzw.13) verbunden
sind (Fig.7 bis 10).
4 c Einrichtung nach ei nein der Ansprüche 1 bis 3 zur Er-
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mittluiig der Pfeilhöhe mit in Gleislängsrichtung im Abstand
voneinander an Bezugsendpunkten und im Bereich einer
dazwischenliegenden Meßstelle angeordneten Abnahmeachsen, die quer zur Gleislängsrichtung relativ zu einem auf dem
Gleis fahrbaren Fahrgestellrahmen verschiebbar gelagert und zur Abnahme der Schienenlage gegen jeweils einen
Schienenstrang andrückbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Relativbewegungen der äußeren Abnahmeachsen(9a bzw,9b) über Verbindungsorgane, insbesondere Bowdenzüge
(41,42) unabhängig voneinander auf die freien Enden von zwei, vorzugsweise senkrecht: zu den Abnahmeachsen(9a; 9b)
verlaufenden, mit Dehnungsmeßstreifen (27) versehenen Biegestäben
(18) übertragbar sind, wobei die Biegesfcabenden zusätzlich durch die Relativbewegung der mittleren Abnahmeachse
(9a;9b) quer zu den Biegestäben (18) bewegbar sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Biegestäbe (18) am Fahrgestellrahmen (3) eingespannt, sind und beide Verbindungsorgane (41^42) durch
die mittlere Abnahmeachse (9a,9b) in bezug auf die freien Enden der Biegestäbe (18) quer zu diesen bewegbar sind,um
diese zusätzlich zu verformen (Fig.11).
6. Einrichtung nach Anspruch 45 dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Biegestäbe (l8) an der mittleren Abnahmeachse
(9a) oder einem mit dieser verbundenen Teil (lO)eingespannt
und mit ihren freien Enden an die zu den äußeren Abnahmeachsen (9a;9b) führenden Verbindungsorgane (41,42)
angeschlossen sind (Fig.Ha).
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7 ο Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur
Ermittlung der Stoßlage bzw.zur Feststellung des Gleiszustandes, mit mehreren relativ zu einem Fahrgestellrahmen
höhenbeweglichen Abnahmeachsen bzw.Laufrädern zur Abnahme
der jeweiligen Schienenlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (27) an einem zwischen zwei am
Fahrgestellrahmen (3) gelagerten, vertikal zur Gleisebene verschwenkbaren Winkelhebeln (20,24) angeordneten und durch
diese verformbaren Biegestab (18) angebracht sind, wobei ein Hebelarm jedes Winkelhebels (20,24) mit dem Biegestab
(18) in Verbindung steht bzw.von diesem gebildet ist, während der zweite Hebelarm des einen Winkelhebels (24) mittelbar
oder unmittelbar an einer den Fahrgestellrahmen(3) tragenden Hauptachse (2·) und der zweite Hebelarm des anderen
Winkelhebels (20) an einer im wesentlichen unbelasteten Meßachse (9a,9b) od.dgl.angelenkt ist (Fig.12).
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Er~
ψ mittlung der Spurweite mit zwei an je einen Schienenstrang
andrückbaren, hintereinander angeordneten Abriahmeachsen zur Abnahme der jeweiligen .Schienenlage, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Abnahmeachsen (9a,9b) über einen sich
im wesentlichen parallel zur Gleislängsrichtung erstreckenden, mit Dehnungsmeßstreifen (27) versehenen Biegestab (l8)
miteinander verbunden sind, der an der einen Achse (9a) eingespannt ist und mit der anderen Achse (9b) über einen
Gabelkopf (47) od.dgl.in gelenkiger Verbindung steht (Fig.14)
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Er-
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mittlimg der Verwindung, mit zwei im Abstand hintereinander
angeordneten Abnahmeachsen zur Abnahme der jeweiligen
Scha rneiilage, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Dehnungsmeßstreifen
(27) versehener quer zur Gleislängsachse verlaufender Biegestab (18) mit einem seiner Enden an der einen
Mmahmeaehse (9) bzw.einem mit dieser starr verbundenen
Teil (45) eingespannt ist und mit seinem freien Ende mit der
anderen Abnahmeachse (9') bzw.einem mit dieser starr verbundenen
Teil (47) in Verbindung steht, z.B.über einen Gabelkopf
(46) (Fig.33a).
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Ernittlung
der Verwindung, mit zwei im Abstand hintereinander angeordneten Abnahmeachsen zur Abnahme der jeweiligen
Schi enen3 age, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abnah —
nioachson (9a,9b,2') über einen mit Dehnungsmeßstreifen (27)
versehenen, im wesentlichen parallel zur Gleislängsachse verlaufenden Torsionsstab(28) miteinander verbunden sind(Fig.4
und 13).
3.1. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9j dadurch
gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (27) im Bereich
der Einspann.stell e jedes Biegestabes (l8) angeordnet sind.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite jedes Biege.stabes
(18) zwei parallel zueinander angeordnete Dehnungsmeßstreifen
(27) angebracht sind.
3 3. Einrichtung nach Anspruch 3 0,dadurch gekennzeichnet,
daß die Dehnungsmeßstreifen (27) in der Längsmitte des Torsionsstabes
(28) angeordnet .sind.
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3 4. Einrichtung nach Anspruch 3 0 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dohnungsmeßstrei ί en (28) miter 45
zur Längsachse dos Torsionsst-ahos (2<0 angeordnet sind,
15. Einrichtung nach ei nein de·1 Ansprüche 30 oder 13 und
14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, jö.Hovier Dehnungsmeßstreifen
(27) krcuzfömur auf dem Torsionsstab (?>') angeordnet
sind.
16. Einrichtung nach einen' der Ansprüche 10 eder 13 bis
15} dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstilb (28)
rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Dehnungsmeßstreifen
(27) auf einei dei Broitseit cn des Toi .-.i onsstabes
(28) angebracht sind (Fig.5).
17. Einrichtung nach einen der A.ujprüeho 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet;, daß der Fahr;*<\·,! eili ahmen (3) vom
Wagenrahmen eine« flleismeßfahrzc .uge.-s (.3.4) gebildet ist,
wobei die Tastorgane (6, 6 ' . ü" , 2 T) unterhalb dieses Wagenrahmens
angeordnet sind (i-'ig.!)«
1.8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 3.6, dadurch
gekennzeichnet, daß der I"ahrge.ste! 3 rahmen (3) vom
Maschinenrahmen einer Maschine- zu»· Korrektur der Schienenlage,
z.Ii. einer Gloifiricht-Niv(.:13 i er-ptopfmascihine, gebildet
ist, wobei gegebenenfalls di ο Dt^hnungsmeßstrei fen (27)
bzw . deren Brüokonsohnltung über Verstärker und Steuervoi·—
richtungen, z.B„Magnetvoiitile (49), mit dem Antrieb (50,
51,52) der Arbeitswerkzeuge (r>3,54) der Maschine, zwecks
automatischer Steuerung derselben, in \rerbindung stehen(l-'.i<v· 1 5)
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