DE2133125B2 - Verfahren und Einrichtung zur Kontrolle und Regelung der Temperatur von Schienensträngen - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Kontrolle und Regelung der Temperatur von SchienensträngenInfo
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Description
Soll-Länge und der nach dem Erwärmen gemessenen
Länge des ersten Abschnittes errechenbar ist. Um also einen Fehler in der Gesamtlänge der Schiene zu
vermeiden, werden die Fehler jeweils vo/angegangener Meßabschnitte in dem gerade zu erwärmenden
Abschnitt berücksichtigt Die Länge der einzelnen Meßabschnitte wird selbstverständlich möglichst kurz
gewählt werden, weil dann die jeweiligen Abweichungen vom Soll-Maß geringer sind und dementsprechend
auch die Wärmezufuhr im nächstfolgenden Abschnitt nicht so stark variiert werden muß. Dies bedeutet also,
daß die Erwärmung (oder Kühlung) der Schienen um so gleichmäßiger (stufenloser) wird, je kleiner die Meßabschnitte
sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich mit besonderem Vorteil für ein kontinuierliches Schienenverlegeverfahren,
z. B. im Verband einer Einrichtung zum Verlegen bzw. Auswechseln der Schienen.
Die mit einer Vorrichtung zur Längenmessung der markierten Schienenabschnitte und einer Heiz- und/
oder Kühlvorrichtung zum Erwärmen bzw. Kühlen der Schienenstränge versehene Einrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Messen der Länge
von im voraus markierten Schienenabschnitten des Schienenstranges, eine Vorrichtung zur Ermittlung der
Differenz zwischen der gemessenen Ist-Länge und der der Soll-Temperatur des Schienenstranges entsprechenden
Soll-Länge sowie einer Vorrichtung zur Steuerung der Heiz- bzw. Kühlvorrichtung in Abhängigkeil
vom ermittelten Differenzwert.
Dabei kann die Vorrichtung zum Messen der Länge der Schienenabschnitte wenigstens einen durch die
Markierungen des Schienenstranges betätigbaren impulsgeber aufweisen, der einen mit einem Meßrad in
Verbindung stehenden Wegstreckenzähler in Betriebsbereitschaft versetzt. Der Impulsgeber arbeitet zweckmäßigerweise
auf photoelektronischer Basis und die Markierungen auf dem Schienenstrang sind lichtreflektierend,
vorzugsweise als selbsthaftende Metallfolien ausgebildet.
Als Vorrichtung zur Ermittlung des Differenzwertes zwischen der gemessenen Ist-Länge und der Soll-Länge
dient vorteilhafterweise ein Rechner, der mit dem Wegstreckenzähler sowie einer Sollwerteinstellvorrichtung
verbunden ist. Dieser Rechner kann außerdem direkt mit der zur Steuerung der Heiz- bzw.
Kühlvorrichtung vorgesehenen Vorrichtung, z. B. Magnetventilen, in Verbindung stehen. Auf diese Weise ist
es möglich, den Temperaturregelungsvorgang für den Schienenstrang vollautomatisch zu steuern.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Längenänderungen
eines Schienenstranges,
F i g. 2 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Einrichtung und F i g. 3 ein Schaltschema zu dieser Einrichtung.
Die in Fig. 1 unter A dargestellte Länge des
Schienenstranges 1 entspricht einer Ist-Temperatur, die der Schienenstrang beim Markieren der einzelnen
Schienenabschnitte a, au a? aufweist. Die Markierungen
I, II, Ml und IV sind zweckmäßigerweise lichtreflektierend, vorzugsweise als selbsthaftende Metallfolien
ausgebildet, um mit einer später noch zu erläuternden Einrichtung zusammenzuarbeiten.
Nach dem Markieren der Schienenabschnitte wird die Temperatur des ersten markierten Abschnittes a durch
Zuführen (Erwärmen) oder Abführen (Kühlen) einer auf Erfahrungswerten beruhenden Wärmemenge, die von
der beim Markieren der Schienen vorhandenen Temperatur und der Soll-Verlegetemperatur abhängt,
auf eine der Soll-Temperatur zumindest annähernd entsprechende Temperatur gebracht. Der Einfachheit
halber sei im Folgenden angenommen, daß die Temperatur beim Markieren unterhalb der Soll-Verlegetemperatur
liegt und somit die Temperatur nach dem
ίο Markieren der Schienen erhöht weiden muß, um
annähernd die Soll-Verlegetemperatur zu erreichen. Dabei dehnt sich der Schienenabschnitt a um ein der
zugeführten Wärmemenge entsprechendes Ausmaß aus, so daß der Meßabschnitt b, wie unter B gezeigt,
ι ■-, nunmehr länger ist als die Meßabschnitte a. a\ und ai vor
der Wärmezufuhr. Im Idealfalle stimmt die Länge des Meßabschnittes b mit der unter C dargestellten, der
Soll-Veriegetemperatur entsprechenden Soll-Länge c
der einzelnen Abschnitte überein. In diesem Fall wird auch für die Erwärmung des nächsten Schienenabschnittes
a\ der gleiche Erfahrungswert zugrundegelegt wie für den ersten Abschnitt a, d. h. die Wärmezufuhr wird
konstant gehalten. In der Regel wird jedoch dieser Fall äußerst selten eintreten und es wird vielmehr zwischen
2", der gemessenen Länge b und der Soll-Länge c eine
Differenz bestehen. Dieser Differenzwert kann entweder negativ oder positiv sein, d. h. der Abschnitt b kann
kurzer oder länger als die Soll-Länge c sein. Der Differenzwert wird nun der Wärmezufuhr im nächsten
in Schienenabschnitt a\ zugrundegelegt. Sollte dieser
Differenzwert wie im vorliegenden Fall negativ sein, d. h. die gemessene Länge ist kürzer als die Soll-Lange,
dann wird im nächsten Schienenabschnitt a\ nicht nur
die dem oben erwähnten Erfahrungswert entsprechen-
in de Wärmemenge zugeführt, sondern darüber hinaus
noch eine zusätzliche Wärmemenge, die dem Differenzwert Δ V entspricht. Im umgekehrten Fall, d.h. bei
positivem Differenzwert, wird im nächsten Schienenabschnitt eine diesem Wert entsprechende, geringere
4(i Wärmemenge als der genannte Erfahrungswert zugeführt.
Auf diese Weise ist es möglich, den im Abschnitt a entstandenen Längenfehler im nächsten Abschnitt a\
(b\) auszugleichen. Sollte auch im zweiten Meßabschnitt noch ein Fehlerdifferenzwert Δ \" zwischen der
3 Soll-Länge Ci und der gemessenen Ist-Länge festgestellt
werden, kann auch dieser Wert im nächsten Abschnitt ai
(kt) ausgeglichen werden, so daß schließlich über
mehrere Meßabschnitte gesehen, beispielsweise bei der Markierung IV, die Soll-Länge und damit die Soll-Temperatur
exakt erreicht wird.
Die in Fig.2 dargestellte Einrichtung zur Durchführung
des oben erläuterten Verfahrens weist einen auf dem bereits verlegten, aus den beiden Schienensträngen
1, den Querschwellen 2 und der Schotterbettung 3
,-, bestehenden Gleis fahrbaren Fahrgestellrahmen 4 auf, der in seinem vorderen Bereich mit einer Vorrichtung
zum Messen der Länge der von den Markierungen I, II, III begrenzten Schienenabschnitte versehen ist. Diese
Vorrichtung besteht aus einem durch die Markierungen
ho des Schienenstranges 1 betätigbaren Impulsgeber 5
sowie einem Meßrad 6. Dieses Meßrad arbeitet seinerseits mit einem weiteren Impulsgeber 6a zusammen,
der pro zurückgelegter Wegeinheit, z. B. 1 mm, einen Impuls an einen Wegstreckenzähler 7 abgibt. Das
ivi Meßrad 6 bzw. der Impulsgeber 6a stehen mit dem
Markierungsimpulsgeber 5 so in Verbindung, daß erst durch einen von einer Markierung des Schienenstranges
ausgelösten Anfangsimpuls des Gebers 5 das Meßrad 6
bzw. der zugeordnete Impulsgeber 6a in Betriebsbereitschaft
versetzt werden. Sobald der Markierungsimpulsgeber 5 die nächste Schienenmarkierung erreicht, wird
das Meßrad 6 bzw. der Impulsgeber 6a wieder außer Tätigkeit gesetzt, so daß der auf dem Wegstreckenzählcr
7 aufscheinende Wert dem zwischen den jeweiligen Markierungen zurückgelegten Weg entspricht. Dem
Wegstreckenzähler 7 ist ein mit einer Sollwerteinstellung versehener Rechner 8 zugeordnet, der die
Differenz zwischen dem eingestellten Sollwert und dem vom Wegstreckenzähler 7 eingespeisten tatsächlichen
Meßwert bildet und auf einer Differenzanzeigevorrichtung anzeigt. Dieser Differenzwert kann nun für die
notwendige Wärmezufuhr bzw. -abfuhr im nächsten Schienenabschnitt zugrundegelegt werden.
In Arbeitsrichtung (Pfeil) vor dem Fahrgestellrahmen 4 ist eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung 9 angeordnet,
die auf einem eigenen, nicht dargestellten Fahrwerk bzw. Fahrgestellrahmen oder an einem vorkragenden
Ausleger des Fahrgestellrahmens 4 angebracht sein kann. Die Art der Heizung oder Kühlung kann beliebig
gewählt werden, z. B. eine elektrische Widerstandsheizung, eine Gasheizung bzw. eine Kühlung mit
Kohlensäureschnee. Obwohl es an sich auch möglich wäre, die Steuereinrichtungen für diese Heiz- bzw.
Kühlvorrichtung 9 aufgrund des angezeigten Differenzwertes händisch zu betätigen, wird jedoch in der Regel
eine automatische Steuerung vorzuziehen sein, bei der eine Regelvorrichtung 10, z. B. ein Magnetventil oder
Relais, direkt mit dem Rechner 8 verbunden ist und durch die von diesem abgegebenen, dem errechneten
Differenzwert entsprechenden Signale gesteuert wird.
Selbstverständlich können zur Rückstellung des Wegstreckenzählers 7 und der Differenzanzeigevorrichtung
auf den Nullwert bzw. zur Inbetriebsetzung des Meßrades 6 bzw. des Impulsgebers 6a jeweils eigene
Markierungsimpulsgeber für den Anfang und für das Ende des jeweiligen Schienenabschnittes vorgesehen
sein, wodurch ein einwandfreies kontinuierliches Arbeiten der Einrichtung sichergestellt wird. Das Schaltschema
einer solchen, mit mehreren Markierungsimpulsgebern versehenen Einrichtung ist in F i g. 3 dargestellt.
Dabei gibt ein Impulsgeber 5a am Anfang des jeweiligen Schienenabschnittes ein Signal ab, welches den auf Null
stehenden Wegstreckenzähler 7 in Bereitschaft setzt.
Bei der Fortbewegung der Einrichtung werden vom Meßrad 6 bzw. Impulsgeber 6a laufend Impulse (z. B.
pro mm 1 Impuls) an den Wegstreckenzähler 7 abgegebeil und von diesem addiert. Auch ein Zurückfah-
-) ren der Einrichtung ist ohne Entstehung von Fehlern
möglich, weil der Zähler 7 in diesem Fall subtrahiert. Der Zählvorgang wird so lange fortgesetzt, bis vom
Markierungsimpulsgeber 5 ein Signal an den Rechner 8 abgegeben wird. Der Rechner 8 subtrahiert nun den
ίο über eine Einstelleinrichtung 11 in den Rechner
eingespeisten Sollwert S von dem vom Wegstreckenzähler 7 aufgenommenen und vom Meßrad 6 gemessenen
Wert M und zeigt die Differenz auf einer Differenzanzeigevorrichtung 12 an. Dies kann ein
π Minus- oder Pluswert sein. Gleichzeitig stellt ein
weiterer Markierungsimpulsgeber 5b am Ende des gemessenen Schienenabschnittes die Differenzanzeigevorrichtung
12 wieder auf Null zurück, wobei auch der Wegstreckenzähler 7 zurückgestellt wird, u. zw. auf den
2(i vorher auf der Differenzanzeige aufscheinenden Differenzwert
(Fehlerwert). Dadurch wird erreicht, daß der Fehler des ersten Schienenabschnittes im zweiten
mitgerechnet und in diesem zweiten Abschnitt durch entsprechende Über- bzw. Untertemperatur gegenüber
>r> der Solltemperatur ausgeglichen wird. Dieses Mitzählen
der Fehler in den einzelnen Schienenabschnitten hat zur Folge, daß die tatsächliche Soll-Länge eines Schienenstranges
in kleinen, d. h. erlaubten Toleranzen erreicht wird.
jo Um jedoch ein allmähliches Auftreten und Fortpflanzen
von Fehlern, die durch Schlupf (Rutschen des Meßrades 6), Reibungen od. dgl. auftreten können, zu
vermeiden, wird der Wegstreckenzähler 7 und die Differenzanzeigevorrichtung 12 nach jeden. Schienen-
3") abschnitt durch den Markierungsimpulsgeber 5b in der
bereits erwähnten Weise zurückgestellt.
Der jeweils auf der Differenzanzeigevorrichtung 12 sichtbare Wert kann, wie bereits erwähnt, verschieden
ausgewertet werden. Da der Differenzwert für die Wärmemengenzufuhr bzw. -abfuhr im nächsten Schienenabschnitt
ausschlaggebend ist. kann ein diesem Wert entsprechendes Signal über eine Steuerleitung 13 direkt
der Regelvorrichtung 10 auf die Heiz- bzw. Kühlvorrichtung 9 zugeführt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Kontrolle und Regelung der Temperatur von Schienensträngen, insbesondere
von verschweißten Schienensträngen, während des Verlegevorganges, wobei die Schienenstränge zunächst
in bestimmten Abständen markiert werden und die der Temperaturdifferenz zwischen Ist- und
Soll-Temperatur entsprechende Längenänderung der markierten Abschnitte gemessen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß zunächst die Temperatur eines ersten markierten Schienenabschnittes
durch Zu- oder Abführung einer empirisch ermittelten, von der beim Markieren vorhandenen
Ist-Temperatur und der Soll-Temperatur abhängigen Wärmemenge auf eine der Soll-Temperatur
zumindest annähernd entsprechende Temperatur gebracht wird und die Längenänderung zwischen
den Markierungen des ersten Schienenabschnittes gemessen wird, und schließlich die Fehlerdifferenz
zwischen dieser tatsächlich gemessenen Länge und der der Soli-Temperatur entsprechenden Soll-Länge
für die Wärmezu- oder -abführung im jeweils nächsten markierten Schienenabschnitt zugrundegelegt
wird, um diese Differenz in den nächsten Schienenabschnitten auszugleichen.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Vorrichtung zur
Längenmessung der markierten Schienenabschnitte und einer Heiz- und/oder Kühlvorrichtung zum
Erwärmen bzw. Kühlen der Schienenstränge, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (5, 6) zum
Messen der Länge von im voraus markierten Schienenabschnitten (a, au 32, ■ ■ ■) des Schienenstranges
(1), eine Vorrichtung (8) zur Ermittlung der Differenz zwischen der gemessenen Ist-Länge (b, b\,
bi..) und der der Solltemperatur des Schienenstranges
entsprechenden Soll-Länge (c, c\, ο ···) sowie einer Vorrichtung (10) zur Steuerung der Heiz- bzw.
Kühlvorrichtung (9) in Abhängigkeit vom ermittelten Differenzwert.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (5,6) zum Messen der
Länge der Schienenabschnitte (a, a\, ai ...) wenigstens
einen durch die Markierungen (I, II, III,...) des Schienenstranges (I) betätigbaren Impulsgeber (5)
aufweist, der einen mit einem Meßrad (6) in Verbindung stehenden Wegstreckenzähler (7) in
Betriebsbereitschaft versetzt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (5) auf photoelektronischer
Basis arbeitet und die Markierungen (I, II, III, ...) auf dem Schienenstrang (1) lichtreflektierend,
vorzugsweise als selbsthaftende Metallfolien, ausgebildet sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8) zur
Ermittlung des Differenzwertes zwischen der gemessenen Ist-Länge (b, b\, h, ...) und der
Soll-Länge (c, Cu C2,...) als Rechner ausgebildet ist, ι
der mit dem Wegstreckenzähler (7) sowie einer Sollwerteinstellvorrichtung (11) verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (8) direkt mit der zur
Steuerung der Heiz- bzw. Kühlvorrichtung (9) < vorgesehenen Vorrichtung (10), z. B. Magnetventilen,
in Verbindung steht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle und Regelung der Temperatur von Schienensträngen,
insbesondere von verschweißten Schienensträngen, während des Verlegevorganges, wobei die Schienenstränge
zunächst in bestimmten Abständen markiert werden und die der Temperaturdifferenz zwischen Ist-
und Soll-Temperatur entsprechende Längenänderung der markierten Schienenabschnitte gemessen wird,
sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bekanntlich muß beim Verlegen von lückenlos verschweißten Schienensträngen stets darauf geachtet
werden, daß die Verschweißung bzw. Verlegung bei einer Temperatur erfolgt, deren Höhe etwa dem
Mittelwert zwischen den durch langjährige Erfahrung feststellbaren Temperatur-Grenzwerten entspricht.
Diese Maßnahme ist deshalb notwendig, weil sonst die durch spätere Temperaturschwankungen auftretenden
Formänderungen in Längsrichtung des Schienenstranges zu solch übermäßigen inneren Spannungen führen
könnten, daß daraus ein Druck bzw. ein Ausknicken des Schienenstranges folgt.
Bei einem Verfahren und einer Einrichtung der eingangs genannten Art, welche aus der DE-AS
10 27 706 bekannt sind, werden die zu erwärmenden oder abzukühlenden langen Schienen im ganzen
erwärmt oder gekühlt, indem man vom losen Ende der Langschiene in Richtung zum befestigten Ende hin die
Heiz- bzw. Kühlvorrichtung bewegt. Dabei ist es nicht möglich, fortlaufend während des Verlegens des
Schienenstranges eine Temperaturmessung und einen unmittelbar darauffolgenden Ausgleich der Differenz
zwischen Ist- und Soll-Temperatur durchzuführen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kontrolle und
Regelung der Temperatur von kontinuierlich zu verlegenden Schienensträngen zu schaffen, bei dem
bzw. bei der eine Temperaturmessung während des Verlegens fortlaufend entlang des Schienenstranges und
ein unmittelbar darauffolgender Ausgleich der Differenz zwischen Ist- und Soll-Temperatur mit einfachen
Mitteln und dennoch einer sehr hohen Meßgenauigkeit möglich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zunächst die Temperatur eines ersten
markierten Schienenabschnittes durch Zu- oder Abführung einer empirisch ermittelten, von der beim
Markieren vorhandenen Ist-Temperatur und der Soll-Temperatur abhängigen Wärmemenge auf eine der
Soll-Temperatur zumindest annähernd entsprechende Temperatur gebracht wird, und die Längenänderung
zwischen den Markierungen des ersten Schienenabschnittes gemessen wird, und schließlich die Fehlerdifferenz
zwischen dieser tatsächlich gemessenen Länge und der der Soll-Temperatur entsprechenden Soll-Länge für
die Wärmezu- oder -abführung im jeweils nächsten markierten Schienenabschnitt zugrundegelegt wird, um
diese Differenz in den nächsten Schienenabschnitten auszugleichen.
Die Längenmessung bzw. die Messung der Ausdehnung der Schiene läßt sich wesentlich einfacher und
genauer durchführen als dies bisher möglich war. Wenn beispielsweise die Schienen im ersten Abschnitt zu
wenig erwärmt wurden, kann der entstandene Fehler bereits im nächsten Abschnitt durch eine erhöhte
Wärmezufuhr wieder ausgeglichen werden, wobei die erforderliche zusätzliche Wärmemenge für den nächsten
Abschnitt einfach aus der Differenz zwischen der
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