DE2133125C3 - 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
91
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 vorangegangener
Meßabschnitte in dem gerade zu erwärmenden Abschnitt berücksichtigt Dip 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 D-,rchfünrung
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 Abhängigkeit
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 3ί
Verbindung stehenden Wegstreckenzähler in Betriebsbereitschaft versetzt. Der Impulsgeber arbeitet zweckmäßigerweise
auf photoelektronischer Basis und die Markierungen auf dem Schienenstrang sind lichtreflektierend,
vorz gsweise 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 SoIIwerteinstellvorrichtung
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 Temperai jrregelungsvorgang für den
Schienenstrang vollautomatisch zu steuern.
Die Erfinc'yng 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 F i g. I unter A dargestellte Länge des Schienenstranges I entspricht einer Ist-Temperatur, die ho
der Schienenstrang beim Markieren der einzelnen Schienenabschnitte a, a\fai aufweist Die Markierungen
I, II, III und IV sind zweckmäßigerweise lichtreflektie^
rend, Vorzugsweise als selbsthafteride Metallfolien ausgebildet, um mit giner später noch zu erläuternden
Einrichtung zusammenzuarbeiten.
Nachdem Markieren dcV'Schienenabschnitte wird die
Temperatur des ersten markierten Abschnittes a durch Zuführen (Envärmen) oder Abführen (Kühlen) einer auf
Erfahrungswerten beruhenden Wärmemenge, die voa 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 Markieren der Schienen erhöht werden 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,
nunmehr länger ist als die Meßabschnitte a, a\ und aj vor
der Wärmezufuhr. Im Idealfalle stimmt die Länge des Meßabschnittes b mit der unter C dargestellten, der
Soll-Verlegetemperatur entsprechenden Soll-Länge c der einzelnen Abschnitte überein. In diesem Fall wird
auch für die Erwärmung des nächsten ^hienenabschnittes
a< der gleiche F.rfahnmgswert 7U{,'nindegelegt 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
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 kürzer oder langer als die Soll-Länge c sein. Der
Differenzwert wird nun der Wärmezufuhr im nächsten Schienenabschnitt a\ zugrundegelegt. Sollte dieser
Differenzwert wie im vorliegenden Fall negativ sein,
d. h. die gemessene Länge ist kürzer als die Soll-Länge,
dann wird im nächsten Schienenabschnitt at nicht nur
die dem oben erwähnten Erfahrungswert entsprechende Wärmemenge zugeführt, sondern darüber hinaus
noch eine zusätzliche Wärmemenge, die dem Differenzwert Δ Υ entspricht. Im umgekehrten Fall, d.h. bei
positivem Differenzwert, wird im nächsten Schien°nabschnitt eine diesem Wert entsprechende, geringere
Wärmemenge als der genannte Erfahrungswert zugeführ* Auf diese Weise ist es möglich, den im Abschnitt a
entstandenen Längenfehler im nächsten Abschnitt at
(b\) auszugleichen. Sollte auch im zweiten Meßabschnitt noch ein Fehlerdifferenzwert Δ \" zwischen der
Soli-Länge C\ und der gemessenen Ist-Läi.ge festgestellt
werden, kann auch dieser Wert im nächsten Abschnitt a:
(fa) ausgeglichen werden, so daß schließlich über mehrere Meßabschnitte gesehen, beispielsweise bei der
Markierung IV. die Soll lange und damit die Soll-Temperatur exakt erreicht v. ird.
Die in F i g 2 dargestellte Einrichtung /ur Durchfüh
rung des oben erläuterten Verfahrens weist einen auf dem bereits verlegten, aus den beiden Schienenstränger,
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 Mark erungen I. II.
III begrenzten Schienenabschnitte versehen ist. Diese Vorrichtung besteh aus einem durch die Markierungen
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 Meßrad 6 bzw. der /impulsgeber 6a stehen mit dem
Markierungsimpulsgeber 5 so irt 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 Markierüngsimpulsgeber 5 die nächste Schienenmarkierung erreicht, wird
das Meßfäd 6 bzw. der Impulsgeber 6ä wieder außer
1 ätigkeit gesetzt, so daß der auf dem Wegstreckenzäh- i
ler 7 aufscheinende Wert dem zwischen den jeweiligen Markierungen zurückgelegten Weg entspricht. Dem
Wegstreckenzähler 7 ist ein mit einer SoHwerleinstel·
lung versehener Rechner 8 zugeordnet, der die Differenz zwischen dem eingestellten Sollwert und dem
vom Wegstreckenzähler 7 eingespeisten talsächlichen Meßwert bildet und auf einer Differenzanzeigevorrichtung
anzeigt. Dieser Differenzwert kann nun für die notwendige Wärmezufuhr bzw. -abfuhr im nächsten
Schienenabschnitt zugrundegelegt werden. f
In Arbeitsrichtung (Pfeil) vordem 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 Inbetriebsetzi ng 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 Schaltscherna
einer solchen, mit mehreren Markierungsimpulsgebern versehenen Einrichtung ist in Fig.3 dargestellt.
DaDei 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 abgegeben und von diesem addiert. Auch ein Zurückfahren
der Einrichtung ist ohne Entstehung Von Fehlern möglich, weil der Zähler 7 in diesem Fall subtrahiert.
Der Zählvörgäng wird so lange fortgesetzt, bis vom
Markicrungsimpulsgebcr5 ein Signal an den Rechner 8
abgegeben wird. Der Rechner 8 subtrahiert nun den über eine Einstelleinrichtung 11 in den Rechner
eingespeisten Sollwert S von dem vom Wegstreckenzähler 7 aufgenommenen und vom MeDrad 6 gemessenen
Wert M und zeigt die Differenz auf einer Differenzanzeigevorrichtung 12 an. Dies kann ein
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 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
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.
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 jedem Schienenabschnitt 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
_i-_ r» 1. . :_i_. in e j:_ ii_:_ ι w.-.li
UVl iWgCl TUl 1 lVlllUllg 11/ OUt UlV 1 IVl/.- UZ.Tr. iVUllIVUl*
richtung 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 Schienenabschniites
gemessen vv.:-d, 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.
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 b7w. Kühlen der Schienenstränge, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (5, 6) zum
Messen der Länge von im voraus markierten Schienenabschnitten (a. a\. a: ) des Schienenstranges
(1). eine Vorrichtung (8) ι r Ermittlung der H Differenz zwischen der gemessenen Ist-Länge (b, b\,
bj ■ . ) und der der Solltemperatur des Schienenstranges
entsprechenden Soll-Länge (c. C\, cj ...) sowie
einer Vorrichtung (10) zur Steuerung der Heiz- bzw. Kühlvorrichtung (9) in Abhängigkeit vom ermittel- <·ο
ten Differenzwert.
3. Hinrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (5, 6) zum Messen der Länge der Schienenabschnitte (a. n\. ai ...) wenigstens
einen durch die Markierungen (I. II. Ill ) des i~>
Schienenstranges (1) betätigbaren Impulsgeber (5) aufweist, der einen mit einem Meßrad (6) in
Verbindung stehenden Wegstreckenzähler (7) in Betriebsbereite hafl verset/l
4. Einrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekenn- w
zeichnet, daß der Impulsgeber (5) auf photuelektro nischer Basis arbeitet und die Markierungen (I. II. III.
. .) auf dem Schienenstrang (I) lichtreflektierend, vorzugsweise als selbsthaltende Metallfolicn. ausgebildet
sind. ΊΊ
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8) zur
Ermittlung des Differenzwertes zwischen der gemessenen Ist Lange (h. b\, bj, . ) und der
Soll Lange (.; 1;. o. . ) als Rechner ausgebildet ist. Mi
der mit dem Wegsireckenzähler (7) sowie einer
Söllwerleinstellvörrichtürig (11) verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rechner (8) direkt mit der zur
Steuerung der MeIz* bzw, Kühlvorrichtung (9) M
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 !stund
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 geküh· ·, 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 zuni ist 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 Markie.ungen des ersten Schienenab schnittes 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 Schienenabschmtten auszugleichen.
Die Längenmessung bzw. die Messung der Ausdeh nung der Schiene läßt sich wesentlich einfacher und
genauer durchführen als dies bisher1 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
erförderliche zusätzliche Wärmemenge für den nächsten Abschnitt einfach aus der Differenz zwischen der
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