DE2322633C2 - Fahrbare Einrichtung zur Feststellung der Höhenlage bzw. des Zustandes eines Gleises - Google Patents

Description

dung entweder als induktiver Wegaufnehmer, ζ. Β. als Drehankergerät oder mit Potentiometer, wobei das Zylindergehäuse mit dem die Meßbasis bildenden Teil, z. B. mit dem Ende des einen Winkelhebelarmes und der Kolben, z. B. als Fühlergabel, Tauchanker usw, mit dem Ende des anderen Winkelhebelarmes verbunden wird.

Die Gebervorrichtung kann aber auch vorzugsweise an einem der beiden nach ohen ragenden einander zugewendeten Arme eines der Winkelhebel angeordnet und vorzugsweise als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet sein, wobei dieser Arm als Biegestab ausgebildet ist, sodaß zusätzlich die Vorteile einer feinfühligen spielfreien Übertragung — da sehr geringe Masse der Übertragungselemente — hinzukommen und durch direkte Umwandlung der Fehlerwerte eine exakte Anzeige derselben erreichbar ist Mit dieser Ausführung können Messungen, insbesondere auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten, einwandfrei durchgeführt werden.

Es können beispielsweise hierbei die ermittelten Daten während der Durchfahrt eines Gleismeßwagens auf Lochkarten gespeichert werden und diese dann jeweils, wenn erforderlich, einer Gleisnivelliermaschine, ζ. Β. einer Stoßhebemaschine, eingegeben werden, deren Hebewerkzeuge nach diesen Daten die entsprechenden Gleiskorrekturen vornehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Dabei zeigt

F i g. 1 einen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung sowie weiteren Einrichtungen zur Ermittlung anderer Gleisparameter ausgestatteten Gleismeßwagen;

Fig.2 eine vereinfachte schaubildliche Darstellung einer in einer Kurve arbeitenden Einrichtung nach Fig.l;

F i g. 3 die Seitenansicht der in F i g. 2 gezeigten Einrichtung;

F i g. 4 und 5 Seitenansichten von zwei weiteren Ausführungsformen der Erfindung;

F i g. 6 ein Schaltschema für eine von Dehnungsmeßstreifen gebildete Gebervorrichtung und

F i g. 6a ein teilweises Schaltschema für eine von induktiven Wegaufnehmern gebildete Gebervorrichtung.

Der in F i g. 1 allgemein dargestellte Gleismeßwagen weist zwei auf den Schienen 1 laufende Hauptfahrwerke 2 und 2a auf, die über in der Zeichnung schematisch angedeutete Federmittel einen Fahrgestellrahmen 3 mit einem Wagenaufbau 4 federnd tragen. Eines der Hauptfahrwerke kann als Antriebsfahrwerk ausgebildet sein, das mit einem schematisch angedeuteten Antriebsmotor 5 in Verbindung steht, so daß der Gleismeßwagen selbstfahrend betrieben werden kann. Als Tastorgane dienen hierbei das Hauptfahrwerk 2 sowie je ein vor und hinter dem Hauptfahrwerk 2 angeordnetes zweiachsiges Meßfahrwerk 6 und 7. Die Meßfahrwerke 6 und 7 können bei Überstellungsfahrten des Gleismeßwagens durch Hydraulikzylinder 8 von den Schienen 1 abgehoben werden. Diese Hydraulikzylinder können gleichzeitig zum Andrücken der einzelnen Abnahmeachsen jedes Meßfahrwerkes gegen die Schienen 1 verwendet werden. Die Meßfahrwerke sind dadurch auch zur Abnahme der seitlichen Abweichungen jeder Schiene brauchbar, jedoch ist dies nicht Gegenstand der Erfindung und soll daher auch nicht näher beschrieben werden. Der gezeigte Gleismeßwagen weist außerdem eine Einrichtung 9 zur Yerwindungsmessung sowie eine Einrichtung 10 zur Spurveitenmessung auf; diese Einrichtungen stehen über Gebervorrichtungen in elektrischer Verbindung mit einer Anzeige- und Registriervorrichtung 11 und 11a. Im Gleismeßwagen können außerdem verschiedene Recheneinrichtungen und Speicherelemente 12, wie z. B. Band-, Platten- oder Lochkartenspeicher, zur Auswertung und Speicherung der Meßergebnisse vorgesehen sein.

Wie insbesondere aus der Fig.2 ersichtlich ist, ist sowohl das Meßfahrwerk 6 als auch das Meßfahrwerk 7 vom Gewicht des Fahrgestellrahmens unbelastet und

ίο mit dem Hauptfahrwerk 2 über als Winkelhebel 13 bzw. 14 ausgebildete Verbindungselemente verbunden. Die Winkelhebel 14 umfassen nach oben weisende starre Arme 15 und die nach oben weisenden Arme der Winkelhebel 13 sind als Biegestäbe 16 ausgebildet. Diese Biegestäbe sind mit Dehnungsmeßstreifen 17 versehen. Die beiden einer Schiene zugeordneten Winkelhebel 13, 14 sind jeweils auf einem waagebalkenähnlichen Mittelhebel 18, z. B. einer Achsbrücke des Hauptfshrwerkes 2, wie durch Pfsile angedeutet, allseits schwenkbar gelagert. Der waagebalkenähnliche Mittelhebel 18 selbst ist mit dem Rahmen 3 über eine Drehivomentstütze 19 verbunden. Die freien Enden des einer Schiene zugeordneten, durch den Biegestab 16 gebildeten Armes und des Armes 15 sind dagegen mittels einer Zug- und Druckstange 20 miteinander verbunden.

Die Dehnungsmeßstreifen 17 können elektrisch mit der Anzeige- und/oder Registriervorrichtung 11 bzw. 11a verbunden sein, wie noch näher an Hand der Fig. 6 erläutert werden wird. Jedenfalls wird bei einer Biegung eines Biegestabes 16 ein Impuls gegeben. Eine solche Biegung tritt dann ein, wenn eines der Räder der Tastorgane in eine andere Höhenlage als die anderen Räder kommt, wie beispielsweise bei einem Rad des Hauptfahrwerkes 2 in F i g. 2 ersichtlich. Dabei wird die Höhenlage des am Hauptfahrwerk 2 gelagerten und im Bereich der fehlerhaften Schiene befindlichen Mittelhebels 18 ebenfalls verändert und die beiden am Mittelhebel gelagerten, derselben Schiene zugeordneten, Winkelhebel 13, 14 werden dadurch um ihre GelenkstcHen im Bereich der beiden Meßfahrwerke 6,7 verschwenkt. Die beiden nach oben ragenden Arme der Winkelhebel

13 uncf 14 bewegen sich daher zueinander und bewirken auf Grund des durch den Mittelhebel 18, die Zug- und Druckstange 20, den Arm 15 und den Biegestsb 16 gebildeten Gelenkvierecks eine den Relaiivbewegungen der beiden Arme entsprechende Auslenkung des Biegestabes, die über die Dehnungsmeßstreifen auf den Anzeige- und Registriervorrichtungen sichtbar gemacht werden kann.

Es tritt keine Biegung irgend eines der beiden Biegestäbe ein, wenn der Fahrgestellrahmen 3 federt. Eine solche durch die Federung bewirkte Stellung des Fahrgestellrahmens ist in F i g. 3 in vollen Linien dargestellt. Hierbei wird über die, z. B. durch einen Hebel gebildete Drehmomentenstütze 19, der Mittelhebel 18 um die Fahrwerksachse verscnwenkt. Die beiden nach üben ragenden Arme der am Mittelhebel 18 gelagerten Winkelhebel 13 und 14 werden in diesem Fall gleichsinnig (entgegen dem Uhrzeigersinn) um die Gelenkpunkte auf den Meßfahrwerken 6 und 7 verdreht, so daß das Gelenkviereck nun sin Gelenkparallelogramm bildet Da die nach oben ragenden Arme der WinkelhebeJ \3 und

14 durch die gleichsinnige Drehung keine Relativbewegung zueinander ausführen, wird der Biegestab 16 nicht verbogen und es wird "on den Dehnungsmeßstreifen 17 keinerlei Impuls an die Anzeigevorrichtung 11 weitergegeben, wodurch kein Ausschlag der Anzeigevorrichtung erfolgt.

Wenn der Fahrgestellrahmen die durch die Federung hervorgerufene und in vollen Linien dargestellte Stellung einnimmt und das Hauptfahrwerk 2 sich gleichzeitig im Bereich des strichliert dargestellten elastischen Fehlers (beim Meßfahrwerk 7) befindet, wurden die Winkelhebel 13 und 14 eine Stellung, wie sie in strichzwei-punktierten Linien dargestellt ist, einnehmen. Auf die Zusammenhänge zwischen belasteten und unbelasteten Meßfahrwerken und auf die unterschiedliche Anzeige der Fehler wird im Anschluß an die Beschreibung der F i g. 5 noch näher eingegangen.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig.4 sind die vor und hinter dem Hauptfahrwerk 2 angeordneten Tastorgane als einachsige Meßfahrwerke 21a, 21 6 und die Verbindungselemente der Meßfahrwerke 21a und 21 6 mit dem Hauptfahrwerk als gerade Stangen 22a, 226 ausgebildet. Die Stangen 22a, 22b sind jeweils bei 22c auf der Fahrwerksachse des Hauptfahrwerkes 2 allseits beweglich und drehbai gelagert. Auf der Stange 22s ist ferner das Gehäuse eines die Gebervorrichtung bildenden induktiven Wegaufnehmers 23 gelagert. Ein beweglicher Fühlerhebel 24 des induktiven Wegaufnehmers 23 greift an der Stange 22b an. Je einer Schiene ist demnach ein induktiver Wegaufnehmer zugeordnet, von welchem eine Steuerleitung zu einem Verstärker 25 und von dort zu der Anzeigevorrichtung 11 führt. Als induktive Wegaufnehmer kommen Drehankergeräte irgendwelcher Art bzw. Potentiometer u. dgl. in Frage. Zur leichteren Anpassung der Einrichtung an verschiedene Bezugslängen, ist zur Längseinstellung der Stangen 22a, 22Zs weiter je eine Einstellvorrichtung vorgesehen. Diese Einstellvorrichtung besteht aus einem Führungsteil 26a bzw. 266, z. B. einem Rohr od. dgl. Die beiden Stangenteile der Stangen 22a bzw. 22b können jeweils teleskopartig in diesen Führungsteil 26a bzw. 26b eingeschoben bzw. aus diesem herausgezogen werden. Die Stangenteüe der Stangen 22a bzw. 22b können dann in ihrer jeweiligen Stellung mittels Klemmittel 27, z. B. Schrauben od. dgL, fixiert werden.

Wie weiter aus der F i g. 4 — strichlierte Darstellung — zu entnehmen ist. wird bei dieser Ausführungsform ein Gleisfehler χ anhand des Verschwenkwinkels bzw. der Winkel-Relativbewegung a_x der Stangen 22b bzw. 22a ermittelt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 sind die Verbindungselemente wieder als Winkelhebel 28a, 286 ausgebildet und im Bereich des Hauptfahrwerkes 2 auf einem Mittelhebel 32 gelagert. Der Einfachheit halber wurde die Verbindung dieses Mittelhebels mit dem Fahrgestellrahmen 3 in F i g. 5 nicht dargestellt Sie kann entsprechend den Darstellungen nach F i g. 2 und 3 über einen Hebel od. dgl. erfolgen. Im Gegensatz zur Ausführungsform nach den Fig.2 und 3 sind sämtliche nach oben weisende Arme 29a, 296 dieser Winkelhebel 28a, 286 starr ausgebildet

Am Gehäuse 30a, z. B. einem Zylinderelement, eines z.B. als Tauchankergerät ausgebildeten induktiven Wegaufnehmers 30 greift dabei über eine Stange 31a der Arm 29a des einachsigen Meßfahrwerkes 21a an, wogegen das einachsige Meßfahrwerk 2\b über seinen Arm 296 und eine Stange 316 mit dem beweglichen Teil 306, z. B. einem Kolbenelement, des induktiven Wegaufnehmers verbunden ist Bei einer gegenseitigen Verschwenkung der Winkelhebel 28a, 286 wird daher das Gehäuse 30a und der Tei! 306 des induktiven Wegaufnehmers gegeneinander bewegt und die dem Fehler χ auf Grund der Hebelverhältnisse der Übertragungsvorrichtung entsprechende Größe x'wird durch die Anzeigevorrichtung 11 angezeigt.

Mit 33 ist weiter ein Doppelpfeil bezeichnet, der anzeigt, daß die Einrichtung ohne irgendwelche zusätzlichen Vorrichtungen und mit den gleichen Vorteilen zur Feststellung der Längshöhe in beiden Fahrtrichtungen gleichermaßen verwendet werden kann. Dieser Vorteil wird aber selbstverständlich nicht nur mit der Vorrichtung nach Fig.5, sondern auch mit den Vorrichtungen nach den F i g. 2,3 und 4 erreicht.

ίο Bei allen drei Ausführungsformen können somit die elastischen Höhenfehler des Gleises zufolge hohl liegender Schwellen mit dem belasteten Hauptfahrwerk 2 und bleibende Verformungen mit den unbelasteten Meßfahrwerken 6, 7, 21a, 216 ermittelt werden. So wird der strichliert dargestellte Fehler in F i g. 3, da ein elastischer Fehler, durch das vordere unbelastete Meßfahrwerk 7 nicht festgestellt, wogegen er durch das belastete Hauptfahrwerk 2 nach F i g. 5 festgestellt wird. Wäre OST Fchlsr χ durch sine bleibende Verfo^rm|*^nc7 hprvr»rgerufen, dann würde dieser Fehler, wie in F i g. 4 strichliert angedeutet, auch durch das Meßfahrwerk 216 registriert und auf der Anzeigevorrichtung 11 angezeigt werden. Eine Differenzierung der einzelnen Fehler ist dadurch möglich, daß bei einer Verschwenkung der Meßfahrwerke von den Gebervorrichtungen nur halb so große Bewegungen registriert werden (F i g. 4 strichlierte Darstellung) als bei einer Verschwenkung des Hauptfak !werkes (F i g. 5).
In F i g. 6 ist ein Schaltschema für die Dehnungsmeßstreifen 17 dargestellt, wobei die die Dehnungsmeßstreifen enthaltende Meßbrücke einerseits an eine Spannungsquelle 34 und andererseits über einen Verstärker 35, der ebenfalls von der Spannungsquelle 34 mit Strom versorgt wird, und zusätzliche Einstellmittel, wie Vorverstärker. Filter od. dgl., an die Anzeige- und Registriervorrichtung 11 bzw. 11a oder die Recheneinrichtung und Speicherelemente 12 angeschlossen ist. Die Meßwertdiagramme 36 der Registriervorrichtung 11a zeigen jeweils die Verkleinerung einer im Maßstab 1 :1 aufgezeichneten relativen Längshöhenlage der beiden Schienen eines Gleises. An den mit Pfeilen 37 bezeichneten Stellen sind dabei sehr deutlich die Fehler im Bereich von Schienenstößen ersichtlich.
In Fig.6a ist ein Schaltbild, wie es bei Verwendung von induktiven Wegaufnehmern 30 Anwendung findet, schematisch dargestellt. Zwei Meßspulen 38 sind zu einer induktiven Halbbrücke zusammengeschaltet, die durch zwei nicht dargestellte Präzisionswiderstände über eine Leitung 39 zu einer Vollbrücke ergänzt wird.

Eine von den Meßspulen 38 kommende Leitung 40 und die Leitung 39 werden an den Verstärker 35 unu die Zuleitungen 41 werden an die Spannungsquelle 34 nach F i g. 6 angeschlossen. Die Spannungsquelle 34 und der Verstärker 35 sowie die daran angeschlossenen Einrichtungen wurden in F i g. 6a der Einfachheit halber weggelassen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fahrgestellrahmen 3 vom Wagenrahmen eines Gleismeßfahrzeuges oder vom Maschinenrahmen einer Gleisnivelliermaschine, z. B. einer Stoßhebemaschine, gebildet ist, wobei gegebenenfalls die Gebervorrichtung mit dem Antrieb der Hebewerkzeuge in wirksamer Verbindung steht Insbesondere ist es bei einer solchen Stoßhebemaschine dann von Vorteil, wenn die Gebervorrichtung zur automatisehen Steuerung der Hebewerkzeuge mit deren Antrieb in Verbindung steht, so daß das Einleiten und Beenden der Hebebewegung selbsttätig und ohne Kontrolle durch die Bedienungsperson erfolgt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 gungen des Fahrgestellrahmens der Einrichtung und da- Patentansprüche: mit Vermeidung von nachteiligen Einflüssen dieser Schwingungen auf das Meßergebnis — jeder Achse ei-

1. Fahrbare Einrichtung zur Feststellung der rela- nes dreiachsigen Fahrgestells eine Gebervorrichtung tiven Höhenlage, z. B. der Längshöhen bzw. des Zu- 5 zugeordnet ist Diese Gebervorrichtungen sind dabei so Standes eines Gleises, insbesondere zur Ermittlung geschaltet, daß die beiden äußeren Achsen eine Meßbavon Unebenheiten einer Schiene in vertikaler Rich- sis darstellen, in bezug auf welche die Auslenkungen der tung, z. B. bei Schienenstößen, mit einem Fahrge- mittleren Achse, also der eigentlichen Meßachse, angestellrahmen und entsprechenden Hauptfahrwerken, zeigt bzw. registriert werden. Diese Anordnung ist jesowie drei je Schiene in Gleislängsrichtung hinter- io doch insbesondere im Hinblick auf die große Anzahl einander angeordneten höhenbeweglichen Tastor- von Gebervorrichtungen sehr aufwendig und kompliganen, wie Spurkranzrädern, Fahrwerken od. dgl., ziert.

zur Abnahme der jeweiligen Lage mindestens einer Andere bekannte Einrichtungen verwenden minde-Schiene des Gleises mit mindestens einer Gebervor- stens teilweise mechanische Elemente zur Übertragung richtung zur Umwandlung der gegenseitigen ReIa- 15 der Meßwerte. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß bei tivbewegungen dieser Tastorgane in proportionale üer Weiterleitung der Meßwerte von den Tastorganen elektrische Meßgrößen, wobei die Gebervorrich- auf den gefederten Fahrgestellrahmen die Bewegungen tung mit einer Anzeige- und/oder Registriervorrich- dieses Rahmens das Meßergebnis meist ungünstig betung in Verbindung steht, dadurch gekenn- einflussen.

zeichnet, daß mit dem mittleren Tastorgan das 20 Zur Lösung dieses Problems werden bei einer bevon einem den Fahrgestellrahmen (federnd) tragen- kannten Ausführung nach der DE-OS 21 30 328 der Anden Hauptfahrwerk (2) gebildet wird, an jeder Seite melderin zwei Tastorgane, und zwar ein Hauptfahrwerk ein waagebalkenähnlicher Mittelhebel (18, 32) ver- und eine Meßachse, verwendet und über Winkelhebel bunden ist, an deren Enden jeweils mit dem vorde- sowie mit Dehnungsmeßstreifen versehene Biegestäbe ren bzw. hinteren Tastorgan und dem Mittelhebel 25 die Gleissenkung unter dem Hauptfahrwerk gegenüber allseits gelenkig verbundene und sich im wesentli- der Meßachse gemessen. Diese Anordnung ermöglicht chen in Gleislängsrichtung erstreckende Winkelhe- auch eine Unterscheidung nach elastischen Tiefpunkten, bei (13,14,28a, 28b) gelagert sind, die spiegelsymme- also ungenügend gestopften Schwellen, und bleibend trisch zueinander angeordnet und mit gleichem He- verformten Schienen. Diese bekannte Anordnung hat belverhältnis ausgebildet sind, sowie über die zur 30 sich zwar sehr bewährt, es hat sich jedoch gezeigt, daß Messung ihrer Relativbewegungen bzw. Umwand- die Feststellung der Längshöhe an nur zwei Punkten lung derselbe«, in proportionale elektrische Meßgrö- nicht allen Wünschen einiger Eisenbahnverwaltungen Ben jeweils vorgesehen: Gebe-rvorrichtung (17, 30) gerecht wird,
miteinander in Verbinduns stehen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine fahrbare Einrich-

2. Einrichtung nach Anspruch", dadurch gekenn- 35 tung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die zeichnet, daß die als Dehnungsmeßstreifen ausgebil- Messung der Längshöhen an mindestens drei Punkten dete Gebervorrichtung (17) an einem der beiden der Schiene erfolgt, die jedoch einen einfacheren Aufnach oben ragenden einander zugewendeten Arme bau als die bekannten, mit drei Meßachsen ausgestatteeines der Winkelhebel (13,14, 28a, 28b) angeordnet ten Einrichtungen aufweist

ist, der als Biegestab ausgebildet ist (F i g. 3). 40 Erreicht wird das erfindungsgemätfe Ziel dadurch,

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- daß mit dem mittleren Tastorgan, das von einem den zeichnet, daß die Gebervorrichtung (30) zwischen Fahrgestellrahmen (federnd) tragenden Hauptfahrwerk den Enden der beiden nach oben ragenden einander gebildet wird, an jeder Seite ein waagebalkenähnlicher zugewendeten Arme der beiden Winkelhebel (28a, Mittelhebel (18, 32) verbunden ist, an deren Enden je-29a, 286, Tab), z. B. in Form einer gegeneinander 45 weils mit dem vorderen bzw. hinteren Tastorgan und beweglichen Kolben-Zylinder-Anordnung vorgese- dem Mittelhebel allseits gelenkig verbundene und sich hen ist (F i g. 5). im wesentlichen in Gleislängsrichtung erstreckende

Winkelhebel (13,14,28a, 2%b) gelagert sind, die spiegel-

symmetrisch zueinander angeordnet und mit gleichem

50 Hebelyerhältnis ausgebildet sind, sowie über die zur

Die Erfindung betrifft eine fahrbare Einrichtung zur Messung ihrer Relativbewegungen bzw. Umwandlung Feststellung der relativen Höhenlage, z. B. der Längshö- derselben in proportionale elektrische Meßgrößen jenen bzw. des Zustandes eines Gleises, insbesondere zur weils vorgesehene Gebervorrichtung (17,30) miteinan-Ermittlung von Unebenheiten einer Schiene in vertika- der in Verbindung stehen.

ler Richtung, z. B. bei Schienenstößen, mit einem Fahr- 55 Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird nicht geste'lrahmen und entsprechenden Hauptfahrwerken, nur ein einfacher und funktionssicherer Aufbau einer sowie drei je Schiene in Gleislängsrichtung hintereinan- die Längshöhen an drei Punkten abnehmenden Einrichder angeordneten höhenbeweglichen Tastorganen, wie tung erreicht. Die allseits gelenkige Verbindung der Spurkranzrädern, Fahrwerken od. dgl., zur Abnahme Tastorgane mit dem ungefederten Hauptfahrwerk erder jeweiligen Lage mindestens einer Schiene des Glei- 60 möglicht auch die Messung der Längshöhe in Kurven, ses mit mindestens einer Gebervorrichtung zur Um- ohne daß eine Verfälschung des Meßergebnisses erwandlung der gegenseitigen Relativbewegungen dieser folgt, wie bei den bekannten Einrichtungen.
Tastorgane in proportionale elektrische Meßgrößen, Die Gebervorrichtung ist nach einem weiteren Auswobei die Gebervorrichtung mit einer Anzeige- und/ führungsbeispiel zwischen den Enden der beiden nach oder Registriervorrichtung in Verbindung steht. 65 oben ragenden einander zugewendeten Arme der bei-Es sind bereits Einrichtungen zur Feststellung der den Winkelhebsl, z. B. in Form einer gegeneinander begeometrischen Höhenlage bzw. Stoßlage eines Gleises weglichen Kolben-Zylinder-Anordnung, vorgesehen, bekannt, bei denen — zwecks Ausgleichs von Schwin- Diese Anordnung ist besonders geeignet zur Ausbil-