DE2407851A1

DE2407851A1 - DEVICE FOR CONTACTLESS MEASURING OF THE GAUGE OF RAILWAY TRACKS

Info

Publication number: DE2407851A1
Application number: DE19742407851
Authority: DE
Inventors: John Barratt; Raymond Brian Lewis
Original assignee: British Railways Board
Current assignee: British Railways Board
Priority date: 1973-02-22
Filing date: 1974-02-19
Publication date: 1974-09-12
Also published as: ATA475173A; CH583823A5; FR2219046A1; DE2407851B2; AT328489B; GB1413176A; FR2219046B1

Description

Vorrichtung zum berührungslosen Messen der Spurweite von EisenbahngleisenDevice for non-contact measurement of the track width of railroad tracks

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Messen der Spurweite oder anderer Kennwerte von Eisenbahngleisen odglo mittels abgestrahlter und nach Reflexion an den Schienenköpfen der Eisenbahngleise wieder empfangener Energie unter Verwendung einer längs der Eisenbahngleise verfahrbaren Meßanordnung aus Abtastvorrichtungen mit je einem den gegenüberliegenden Schienenkopf erfassenden Punktstrahler und Empfangswandler, wobei jeder Punktstrahler eine Lichtquelle und jeder Empfangswandler ein das reflektierte Licht in elektrische Signale entsprechender Intensität umsetzender opto-elektrischer Wandler, in Verbindung mit Fokussiermitteln (Linsenanordnung) und einem die Lichtreflexionen am zugeordneten Schienenkopf an einander benachbarten Punkten quer über diesen hinweg periodisch nacheinander erfassenden Abtaster, ist und wobei das Ausgangssignal jeder Abtastvorrichtung auf eine die gesuchte Kenngröße liefernde Vergleichsvorrichtung geschaltet ist, nach Patentanmeldung P 22 44 274.6.The invention relates to a device for contactless measurement of the track width or other characteristic values of railway tracks odglo by means of emitted and received again after reflection on the rail heads of the railway tracks Energy using a measuring arrangement of scanning devices which can be moved along the railroad tracks, each with one opposite rail head capturing point emitters and receiving transducers, each point emitter being a light source and each receiving transducer converts the reflected light into electrical signals of corresponding intensity opto-electrical converter, in connection with focusing means (Lens arrangement) and the light reflections on the associated rail head at adjacent points across this sampler periodically one after the other, and wherein the output signal of each sampling device is set to one the comparison device delivering the required parameter is switched is, according to patent application P 22 44 274.6.

409837/0286409837/0286

2A078512A07851

Bei der Vorrichtung nach der Hauptanmeldung, erfolgt die Auswertung der Meßwerte, also die Ermittlung der momentanen Spurweite, in einem elektronischen Vergleicher, auf den die beiden zeitabhängigen Ausgangssignale der Abtastvorrichtungen gleichzeitig aufgeschaltet sind; die Spurweiteninformation wird dabei aus dem zeitlichen Auftreten des Maximum jedes dieser Ausgangssignale abgeleitet, das die Position des Schienenkopfes (nachfolgend einfach Schienenposition genannt) kennzeichnet.In the device according to the main application, the Evaluation of the measured values, i.e. the determination of the current track width, in an electronic comparator the two time-dependent output signals of the scanning devices are switched on simultaneously; the track width information is derived from the temporal occurrence of the maximum of each of these output signals, the identifies the position of the rail head (hereinafter referred to simply as the rail position).

Nachteilig bei der Auswertung zeitabhängiger Analogsignale im allgemeinen und des Maximum-Durchlaufes eines Analogsignales im besonderen ist vor allem deren Störanfälligkeit. Denn neben dem zeitanhängigen Nutzsignal können eine Vielzahl an Störsignalen auftreten, die unregelmäßig erscheinen und oft nur sehr kurz sind, aber eine ausgeprägte, hohe Amplitude aufweisen. Diese kurzen hohen Störamplituden können aber leicht zur Verfälschung eines auf Maximumdurchlauf des Nutzsignales basierenden Meßergebnisses führen.Disadvantageous when evaluating time-dependent analog signals in general and the maximum passage of an analog signal in particular, their susceptibility to failure is above all. Because in addition to the time-dependent useful signal, a large number of occur in interfering signals that appear irregular and are often only very short, but have a pronounced, high amplitude exhibit. However, these short, high interference amplitudes can easily lead to falsification of a measurement result based on the maximum throughput of the useful signal.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung nach der Hauptanmeldung die Abtast- und die Vergleichsvorrichtung dahingehend weiter auszugestalten, daß einerseits ihre Handhabung einfacher und ihr Einsatz betriebssicherer sowie andererseits eine größere Meßgenauigkeit auch bei automatischen Reihenmessungen erzielt wird, unabhängig von einer momentanen Schwankung der Spurweite und auch bei Einsatz dieser Vorrichtung unter ungünstigen, störintensiven Umgebungsbedingungen. Im Interesse genauer Messungen soll die Meßempfindlichkeit erhöhbar sein, ohne daß sich unvermeidliche Störsignale entsprechend stärker auswirken und das Meßergebnis beeinträchtigen, so daß sich bei genaueren Meßergebnissen eine vielseitigere Verwendbarkeit der Meßvorrichtung erzielen läßt.The object of the present invention is, in a device according to the main application, the scanning and the comparison device to be further developed to the effect that on the one hand their handling is easier and their use more reliable and on the other hand, a greater measurement accuracy is achieved even with automatic series measurements, independently from a momentary fluctuation in the track width and even when using this device under unfavorable, disruptive conditions Environmental conditions. In the interest of precise measurements, the measurement sensitivity should be able to be increased without it becoming unavoidable Interfering signals have a correspondingly stronger effect and impair the measurement result, so that with more precise measurement results a Can achieve more versatile usability of the measuring device.

Diese Aufgabe wird bei einer Meßvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungegemäß im wesentlichen dadurch gelöst,In the case of a measuring device, this task becomes the one mentioned at the beginning Art according to the invention essentially solved by

409837/0286409837/0286

daß eine in Abhängigkeit vom Meßwert über die Jeweilige Schienenposition in der vorangegangenen Abtastperiode wirkende Ausblendanordnung vorgesehen ist, die nur solche aus den Reflexionen am Jeweiligen Schienenkopf abgeleitete Ausgangssignale zur Verarbeitung in der Vergleichsvorrichtung freigibt, die innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches (Breite eines Zeit-Fensters) auftreten«,that one depending on the measured value over the respective rail position in the previous sampling period acting masking arrangement is provided that only those derived from the reflections on the respective rail head Output signals for processing in the comparison device releases that are within a predetermined tolerance range (Width of a time window) occur «,

Es wird also ein relativ schmales Zeit-Penster vorgegeben, dessen Lage in Abhängigkeit von der Veränderung des jeweils gültigen letzten Meßwertes für die Schienenposition verschoben wird; nur innerhalb dieses Zeit-Fensters auftretende Informationen werden als mögliche, gültige Meßinformationen zur Weiterverarbeitung in der Vergleichsvorrichtung freigegeben. Zufällig auftretende Signale außerhalb dieses vorge-A relatively narrow time penster is given, the position of which depends on the change in the respective valid last measured value for the rail position is shifted; only occurring within this time window Information is released as possible, valid measurement information for further processing in the comparison device. Randomly occurring signals outside of this

also gebenen Toleranzbereiches werden/garnicht erst ausgewertet und führen somit auch zu keiner Verfälschung des Meßergebnisses. Eine sdehe Einschränkung ist zulässig, da die Vorrichtung dem.Vermessen bereits verlegter Gleise udgl. dient, deren Schienen natürlich bereits ein betriebstechnisch erforderliches Mindestmaß an gegenseitiger Fluchtungaufweisen, so daß ein mit groben Sprüngen schwankendes Meßergebnis auf jeden Fall als Fehlmessung betrachtet und von vornherein ausgeschieden werden darf; die tatsächlichen Schwankungen der Spurweite der Gleise treten dagegen nicht abrupt auf, und sie liegen innerhalb eines definierbaren Tolerenzbereiches, der folglich auch der Auswertung der Ausgangssignale in der Meßvorrichtung zugrundegelegt werden kann. So ist nach der erfindungsgemäßen Weiterbildung der eingangs genannten Meßvorrichtung sichergestellt, daß die Vergleichsvorrichtung jeweils nur Informationen von der gerade in Betracht gezogenen Schiene verarbeitet, nicht dagegen zeitlich früher oder später in die Empfangswandler einstreuende (SBSr-) Signale.the given tolerance range are / are not evaluated at all and thus do not lead to any falsification of the measurement result. Such restriction is permissible as the device measuring of already laid tracks and the like. serves, the rails of which are of course already an operationally required one Have a minimum of mutual alignment, so that a measurement result that fluctuates with rough jumps each case can be viewed as a faulty measurement and can be eliminated from the outset; the actual fluctuations the gauge of the tracks, on the other hand, do not appear abruptly, and they are within a definable tolerance range, which consequently can also be used as a basis for evaluating the output signals in the measuring device. So is according to the inventive development of the measuring device mentioned at the outset ensures that the comparison device only receives information from the currently in The rail under consideration is processed, but not earlier or later in the receiving transducer (SBSr) signals.

_ 4 _ 409837/0288_ 4 _ 409837/0288

Vorzugsweise ist eine Verschiebbarkeit des vorgegebenen Toleranzbereiches in Abhängigkeit vom letztermittelten gültigen Meßwert vorgesehen, so daß dieses Zeit-Fenster stets an die jeweilige Schiene "gefesselt" bleibt, auch wenn einmal keine Meßwerte ermittelt werden können.Preferably, the predefined tolerance range can be displaced as a function of the last-determined tolerance range valid measured value provided so that this time window always remains "tied" to the respective rail, too if once no measured values can be determined.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung wird das vom jeweiligen Abtaster gelieferte Ausgangssignal über wenigstens ein integrierend und danach differenzierend wirkendes Markierfilter vorverarbeitet. Das Integrieren glättet diskret auftretende Signalspitzen und -eiribrüche, wie sie etwa aufgrund der Funktion des Empfangswandlers in Form der perio-disch abgefragten Multielement-Photodioden-Anordnung herrühren. Das Differenzieren betont danach, durch Vorzeichenwechsel, denjenigen Signal-Teilverlauf, der sich schnell ändert; auf diese Weise kann der Intensitätsübergang von dem hellen Schienenkopf zu den dunklen Schatten auf dem Schotter sicherer ermittelt werden.According to an expedient development, the output signal supplied by the respective scanner is at least an integrating and then differentiating marking filter is preprocessed. The integration smooths out discreetly occurring Signal peaks and breaks, such as those due to derive from the function of the receiving transducer in the form of the periodically interrogated multi-element photodiode arrangement. The differentiation then emphasizes, by changing the sign, that partial signal course that changes rapidly; on In this way, the intensity transition from the light rail head to the dark shadows on the gravel can be determined more reliably will.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist neben der Linsenanordnung, die als Fokuaslermittel für den opto-elektrischen Wandler dient, ein weiteres Linsensystem vorgesehen, welches bevorzugt zylindrisch ausgebildet und zwischen den erstgenannten Fokussiermitteln und dem Empfangswandler angeordnet ist. Das empfangene und hinsichtlich seiner Intensität ausgewertete, an dem jeweiligen Schienenkopf reflektierte Licht stammt dann nicht mehr von einem ganz eng begrenzten Bereich des Schienenkopfes, sondern von einer etwas längeren Schienenstrecke, was den Vorteil hat, daß eine größere Energie vom opto-elektrischen Empfangswandler aufgenommen und für die Abfrage dem Abtaster zur Verfügung gestellt und dadurch die Empfindlichkeit der Meßanordnung insgesamt spürbar erhöht wird; zugleich werden durch diesen Übergang von einer sehr eng begrenzten, punktförmigen Reflexionsstelle auf ein länger ausgestrecktes Reflexionsgebiet Schwankungen der ReflexionsfähigkeitAccording to a further feature of the invention, in addition to the lens arrangement, which acts as a focus means for the opto-electrical Converter is used, a further lens system is provided, which is preferably cylindrical and between the the first-mentioned focusing means and the receiving transducer is arranged. The received and in terms of its intensity The light that is evaluated and reflected at the respective rail head then no longer comes from a very narrow one Area of the rail head, but from a slightly longer rail section, which has the advantage that a greater amount of energy recorded by the opto-electrical receiving transducer and made available to the scanner for the query and thereby the Overall sensitivity of the measuring arrangement is noticeably increased; at the same time, this transition from a very narrowly limited, punctiform reflection point on a longer stretched one Reflection area Fluctuations in reflectivity

- 5 409837/0286 - 5 409837/0286

längs des jeweiligen Schienenkopfes ausgemittelt und dadurch störende Pegelschwankungen des .Ausgangssignales hinter dem Abtaster vermieden, was eine zusätzliche Reduzierung von Fehlereinflüssen und damit genauere Meßwerte erbringt.averaged along the respective rail head and this avoids disturbing level fluctuations in the output signal behind the scanner, which is an additional reduction of error influences and thus more accurate measured values.

Die erfindungsgemäße, gegen zahlreiche typische Störeinflüsse weitgehend immune Meßvorrichtung ist aufgrund ihrer genauen Arbeitsweise besonders dafür geeignet, in Verbindung mit einer relativ raschen Verschiebung der Meßanordnung längs des Gleises eingesetzt zu werden, damit großer Wahrscheinlichkeit störfreie Meßergebnisse erzielt werden und folglich ein zügiger Vorschub zulässig ist. Die Möglichkeit, die Messung der Spurweite und gegebenenfalls weitere Kennwerte der Schienen zügig, also kontinuierlich und mit schnellem Vorschub, vornehmen zu können, macht es erstrebenswert, eine automatische Korrektur dabei auftretender Fehlereinflüsse sicherzustellen, die insbesondere durch Relativbewegungen zwischen dem die Meßvorrichtung tragenden Eisenbahnfahrzeug (Meßfahrzeug) und den Schienen des befahrenen fileises hervorgerufen werden. Nach einem weiteren vorteilhaften Markmal der Erfindung wird deshalb die bezüglich des Gleises erfolgende Bewegung der Meßvorrichtung dadurch berücksichtigt, daß in die Vergleichsvorrichtung nicht nur die Ausgangssignale der Abtaster sondern auch Korrektursignale eingespeist werden, die insbesondere die durch Neigung und/oder seitliche Bewegung des Meßfahrzeuges hervorgerufenen FehlereinfIUsse kompensieren.The inventive, against numerous typical interfering influences largely immune measuring device is due to their precise mode of operation particularly suitable for this in connection with a relatively rapid displacement of the measuring arrangement To be used along the track, so that there is a high probability of interference-free measurement results being achieved and consequently a rapid advance is permissible. The possibility of measuring the gauge and, if necessary, other parameters To be able to make the rails quickly, i.e. continuously and with rapid advance, makes it desirable to have a to ensure automatic correction of error influences that occur, in particular due to relative movements between the railway vehicle carrying the measuring device (measuring vehicle) and the rails of the traversed fileises will. According to a further advantageous feature of the invention, therefore, that which takes place with respect to the track Movement of the measuring device taken into account that in the comparison device not only the output signals Scanners but also correction signals are fed in, in particular those caused by inclination and / or lateral movement of the measuring vehicle caused errors compensate.

Zur weiteren Automatisierung der Anwendung der erfindungsgemäßen Meßanordnung wird diese, nach einem zusätzlichen Merkmal, zweckmäßigerweise noch mit einem Geber zur Berücksichtigung auch der relativen Verschiebung der Meßvorrichtung aufgrund Veränderung der relativen Bewegung zwischen dem Fahrzeugkasten und den Rädern oder Drehgestellen des Meßfahr-To further automate the application of the measuring arrangement according to the invention, this is, after an additional Feature, expediently with a transmitter to also take into account the relative displacement of the measuring device due to changes in the relative movement between the vehicle body and the wheels or bogies of the measuring vehicle

409837/0286409837/0286

240785t240785t

zeuges ausgestattet. Auch ist vorteilhaft noch ein .Weggeber zur Berücksichtigung eines laufenden Ortsparameters bei der automatischen Registrierung der Meßwerte vorgesehen. -equipped. A travel sensor for taking into account a running location parameter is also advantageous provided for the automatic registration of the measured values. -

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Uhteransprüchen in Verbindung mit nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt: Further advantages and features of the invention emerge from the dependent claims in conjunction with the following Description of the exemplary embodiments shown in the drawing. It shows:

Pig· 1 in schematisierter Darstellung eine erfindungsgemäße Meß-Vorrichtung, gesehen auf die Front eines Meßfahrzeuges mit Punktstrahlern und Empfangswandlern im Bereich des zu überprüfenden Gleises und, darunter eingezeichnet, je einen dem jeweiligen Schienenkopf zugeordneten Zeitverlauf des Ausgangssignales hinter den Abtastern;Pig 1 shows a schematic representation of one according to the invention Measuring device, seen on the front of a measuring vehicle with point sources and receiving transducers in the Area of the track to be checked and, drawn below, one each for the respective rail head associated time course of the output signal behind the samplers;

Fig. 2 eine DrauöLcht auf ein Meßfahrzeug gemäß Fig. 1;FIG. 2 shows a DrauöLicht on a measuring vehicle according to FIG. 1;

Fig. 3 nach Art eines Blockschaltbildes die Verarbeitung der Ausgangssignale der Abtaster unter Berücksichtigung von für die Meßwertverarbeitung interessierenden Parametern und Störgrößen;3 shows the processing of the Output signals of the scanner taking into account parameters that are of interest for the processing of the measured values and disturbance variables;

Fig. 4a - 4e Zeitdiagramme für Signalverläufe in einer Schaltung gemäß Fig. 3 bzw. Fig, 5J4a-4e timing diagrams for signal profiles in a circuit according to FIG. 3 and FIG. 5J

Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Ermittlung der Schienenposition unter Berücksichtigung eines Zeit-Fensters als Ausblendanordnung gegen Störsignale;5 shows a block diagram for determining the rail position taking into account a time window as a masking arrangement against interfering signals;

Fig. 6 ein Blockschaltbild über die Gewinnung eines Meßwertes für die Schienenposition im Anschluß an die Funktion des Blockschaltbildes nach Fig. 556 shows a block diagram of the acquisition of a measured value for the rail position following the function of the block diagram according to FIG. 55

- 7 -409837/0288- 7 -409837/0288

Fig. 7 ein Blockschaltbild über das Zusammenfassen zweier Meßwerte über Schienenpositionen zu einem Meßwert über die Spurweite;7 shows a block diagram of the combination of two measured values via rail positions to form one measured value about the gauge;

Fig. 8 im Blockschalt,·-hi.Id ein gegenüber der Schaltung nach Fig. 5 und Fig. 6 abgewandeltes Ausführungsbeispiel zur Ermittlung und Speicherung eines Meßwertes über eine Schienenposition.Fig. 8 in block diagram, · -hi.Id a compared to the circuit 5 and 6 modified embodiment for determining and storing a measured value via a rail position.

In Fig. 1 sind zwei Vorrichtungen zum berührungdbsen, nämlich opto-elektrischen Messen von Schienenpositionen oder anderen Kennwerten von Eisenbahngleisen, nachfolgend Abtastvorriehtungen Ho genannt, in Frontdarstellung oberhalb eines Meßfahrzeuges skizziert. Die Abtastvorrichtungen Ho sind in ein Eisenbahnfahrzeug 1 als Meßfahrzeug eingebaut, deasen Wagenkasten-Umriß strichpunktiert angedeutet ist. Jede Abtastvorrichtung Ho enthält einen Punktstrahler 2 zum auf den jeweils gegenüberliegenden Schienenkopf 4 ausgerichteten Abstrahlen von optischer Energie; die Punktstrahler 2 sind deshalb unterhalb des Eisenbahnfahrzeuges 1 und so angebracht, daß Jeder von ihnen einen Lichtstrahl j5 ^f· " "· auf den gegenüberliegendenSchienenkopf 4 wirft. Die Lichtstrahlen J sind dabei so ausgerichtet, daß nur die Schienenköpfe 4 angeleuchtet werden, während der Fuß 5 der jeweiligen Schiene und der Schotter 6 des Gleises im Vergleich zur Ausleuchtung des Schienenkopfes 4 im Dunklen liegen.In Fig. 1, two devices for contact, namely opto-electrical measurement of rail positions or other characteristic values of railway tracks, hereinafter referred to as scanning devices Ho, are sketched in a front view above a measuring vehicle. The scanning devices Ho are installed in a railway vehicle 1 as a measuring vehicle, the outline of the car body being indicated by dash-dotted lines. Each scanning device Ho contains a point source 2 for emitting optical energy directed at the respective opposite rail head 4; the spotlights 2 are therefore arranged below the railway vehicle 1 and in such a way that each of them ^{throws a light beam j5 f} · "" · onto the opposite rail head 4. The light beams J are aligned so that only the rail heads 4 are illuminated, while the foot 5 of the respective rail and the ballast 6 of the track are in the dark compared to the illumination of the rail head 4.

Die Reflexion der Lichtstrahlen 5 vom jeweiligen Schienenkopf 4 wird mittels einer als Fokussiermittel dienenden Linsenanordnung 7 gebündelt und auf einen, von einem Abtaster 116 abgefragten, opto-elektrischen Wandler in Form einer Multielement-Photodioden-Anordnung 8 gelenkt. Zwiechen dem opto-elektrischen Wandler und der Linsenanordnung 7 ist ein weiteres, nämlich zylinderisches Linsensystem, z.B.The reflection of the light rays 5 from the respective rail head 4 is bundled by means of a lens arrangement 7 serving as a focusing means and onto one by a scanner 116 interrogated, opto-electrical converter in the form of a multi-element photodiode arrangement 8 steered. In between the opto-electrical converter and the lens arrangement 7 is a further, namely cylindrical lens system, e.g.

- 8 409837/0288 - 8 409837/0288

in Form einer Zylinderlinse "Jb., angeordnet. Der optoelektrische Wandler besteht in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus 256 lichtempfindlichen Elementen der Multielement-Photodioden-Anordnung 8, die nacheinander in schneller Folge abgefragt werden. Jedes Element liefert bei der Abfrage ein elektrisches Signal von einer seiner Anstrahlung entsprechenden Intensität, und diese einzelnen Signale,über der Zeit gemäß dem Abfragevorgang aneinandergereiht ergeben den quasi-kontinuierlichen Zeitverlauf eines Ausgangssignales 11, das in Fig. 1 unten jeweils unter dem zugeordneten Schienenkopf 4 bzw. unter der zugeordneten Linsenanordnung 7 dargestellt ist. Die jeweilige Amplitude des Ausgangssignales 11 repräsentiert also Beleuchtungsgrad und Reflexionsintensität des zugeordneten Punktes quer zur LängserStreckung des Schienenkopfes 4·, Punkt für Punkt nacheinander abgefragt vom Abtaster II6. Dieses zeitabhängige Ausgangssignal 11 kann daher auch als "Video-Signal" des zugeordneten Schienenkopfes H- bezeichnet werden. Jeweils während eines Abtastzyklus wird von den beiden Abtastern die gesamte relative Helligkeitsverteilung quer über jeden der beiden Schienenköpfe 4 erfaßt und zum Ausgangssignal 11 umgesetzt.in the form of a cylindrical lens "Jb.". In a preferred embodiment, the optoelectrical converter consists of 256 light-sensitive elements of the multi-element photodiode array 8, which are interrogated one after the other in rapid succession. When interrogated, each element supplies an electrical signal from one of its own Illumination corresponding intensity, and these individual signals, lined up over time according to the interrogation process, result in the quasi-continuous time curve of an output signal 11, which is shown in FIG The amplitude of the output signal 11 thus represents the degree of illumination and the reflection intensity of the assigned point transversely to the longitudinal extension of the rail head 4 ·, interrogated point by point one after the other by the scanner II6. This time-dependent output signal 11 can therefore also be used as a "video signal" of the assigned rail nkopfes H- are designated. During a scanning cycle, the entire relative brightness distribution across each of the two rail heads 4 is detected by the two scanners and converted to the output signal 11.

Aus der in Fig. 2 dargestellten Draufsicht auf ein als Meßfahrzeug dienendes Eisenbahnfahrzeug 1 mit zwei Drehgestellen sind nicht nur die beiden in Fig. 1 dargestellten Abtastvorrichtungen Ho, sondern auch noch eine dritte Abtastvorrichtung Ho ersichtlich. Zwei dieser Abtastvorrichtungen Ho sind dicht bei einem der Drehgestelle oberhalb je einer Schiene, einander gegenüberliegend an den Seiten des Eisenbahnfahrzeuges 1, angeordnet, während die dritte Abtastvorrichtung Ho nahe beim anderen Drehgestellt des Eisenbahnfahrzeuges 1, längs Fahrtrichtung in einer Fluchtlinie mit einer der beiden zuvor genannten Abtastvorrichtungen Ho, angeordnet ist. Die beiden erstgenannten, einander gegenüberliegend bei einem Drehgestell angeordneten Abtastvorrichtungeri Ho sind mit ihreit] vom jeweiligen Abtaster 116 ge-From the top view shown in Fig. 2 of a measuring vehicle Serving railway vehicle 1 with two bogies are not only the two scanning devices shown in FIG. 1 Ho, but also a third scanning device Ho can be seen. Two of these scanners Ho are close to one of the bogies above each rail, opposite one another on the sides of the railway vehicle 1, arranged, while the third scanning device Ho close to the other bogie of the railway vehicle 1, along the direction of travel in alignment with one of the two aforementioned scanning devices Ho, is arranged. The two first-mentioned scanning devices arranged opposite one another on a bogie Ho are with their] from the respective scanner 116

409837/0286409837/0286

an, eineon, one

lief ertea Ausgangssignal 11 (vgl. Fig. 1) ''Vergleichsvorrichtung angeschlossen, die einen Meßwert für die momentane Spurweite des Gleises liefert. Die dritte, zusätzlich vorgesehene Abtastvorrichtung Ho, die in Längsrichtung des Eisenbahnfahrzeuges 1 von den beiden erstgenannten entfernt angeordnet ist, dient dazu, in schaltungstechnisch prinzipiell gleicher Weise in horizontaler Ebene die Fluchtabweichung bzw. Krümmung der zugeordneten Schjfeie zu messen. In Verbindung mit der jeweiligen, momentanen Spurweite läßt sich mit diesem Ergebnis auD h die Krümmung bzw. Fluchtabweichung der zweiten Schinne des untersuchten Gleises bestimmen.delivered an output signal 11 (see. Fig. 1) '' comparison device connected, which provides a measured value for the current gauge of the track. The third, in addition provided scanning device Ho, in the longitudinal direction of the railway vehicle 1 of the first two is arranged remotely, is used in circuitry in principle the same way in horizontal Plane the misalignment or curvature of the assigned Measure Schjfeie. In connection with the respective, momentary With this result, the track width can also be determined Determine the curvature or misalignment of the second channel of the track being examined.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist jeder der drei Abtastvorrichtungen Ho am zugeordneten Drehgestell ein Geber 111 zum Messen der momentanen relativen Ablage zwischen dem Fahrzeugaufbau (Wagenkasten) und den Drehgestellen zugeordnet. Ferner sind Instrumentensätze 112· vorgesehen» Sie enthalten (vgl. Fig. 3) insbesondere Kreisel 113 für eine vertikale Referenz zum Messen des Stampf- und des Rolloder Querneigungswinkels θρ und Qv, ferner eine Voraus-Referenz zum Messen der Änderung des Vorauswinkels (Gierwinkels) &h sowie einen querempfindlichen Beschleunigungsmesser 115 zum Bestimmen der seitlichen Schwankungsbewegung des als Meßfahrzeug ausgerüsteten Eisenbahnfahrzeuges 1.As shown in FIG. 2, each of the three scanning devices Ho on the assigned bogie is assigned a sensor 111 for measuring the current relative position between the vehicle body (car body) and the bogies. Further instrument sets 112 · are provided to "contain (see. Fig. 3), in particular centrifugal 113 θρ for a vertical reference for measuring the pitch and the roll or bank angle and Qv, further comprising a pre-reference for measuring the change of advance angle (yaw angle) & h as well as a cross-sensitive accelerometer 115 for determining the lateral fluctuation movement of the railway vehicle 1 equipped as a measuring vehicle.

Die zuletzt erwähnte, seitliche Bewegungskomponente wird durch doppelte Integration des Ausgangssignales des Beschleunigungsmessers 115* in zwei elektronischen Integratoren Il4, gewonnen. Vor diesen Integrationen wird die momentane Zentripetalbeschleunigung und die Neigung des Eisenbahnfahrzeuges 1 austariert. Für die Neigungskorrektur wird in einem Korrekturglied 113a das Produkt g -cosöpör gebildet, dessen Winkelwerte den Kreiseln 113 entnommen sind.The last mentioned, lateral movement component is achieved by double integration of the accelerometer output signal 115 * in two electronic integrators Il4, won. Before these integrations, the current Centripetal acceleration and the inclination of the railway vehicle 1 are balanced. To correct the inclination, the product g -cosöpör is formed in a correction element 113a, the angle values of which are taken from the gyroscopes 113.

- Io -- Io -

409837/0286409837/0286

-Io -·-Io - ·

In entsprechender Weise erfolgt eine Zentripetalbeschleunigungs-Korrektur über das Produkt aus der momentanen Vorwärt sgeschwindigkeit, geliefert von einem Geschwindigkeitsmesser 117, und dem Gierwinkel 0h bzw. dessen Änderungsmaß, gemessen gegenüber der Vorausreferenz der Kreisel 113, mittels eines Multiplizierers 117a. Diese Korrekturgrößen werden vor dem ersten Integrator 114 eingespeist.Correspondingly, a centripetal acceleration correction takes place via the product of the instantaneous forward speed, supplied by a speedometer 117, and the yaw angle 0h or its amount of change, measured with respect to the advance reference of the gyroscope 113, by means of a multiplier 117a. These correction variables are fed in before the first integrator 114.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist es zweckmäßig, den Kreiseln 1Γ3 ferner noch eine Korrekturgröße gemäß der momentanenen Rollbewegung des Eisenbahnfahrzeuges 1 zu entnehmen und diese als gegen die vertikale Referenz gemessenen Faktor in das Ausgangssignal 11 des jeweiligen Abtasters Il6 einzuspeisen. Nachdem ferner der durch doppelte Integration gewonnene Korrekturfaktor mit den AusgangsSignalen 11 verknüpft wurde, wird jedes der beiden Ausgangssignale 11 auf ein zunächst integrierend und dann differenzierend wirkendes MarWerungsfilter 118 geschaltet, um die Meßwertauflösung zu verbessern und ein stabiles Meßergebnis zu erzielen.As shown in Fig. 3, it is useful to the gyroscopes 1Γ3 furthermore a correction variable according to the current rolling movement of the railway vehicle 1 and this as a factor measured against the vertical reference in the output signal 11 of the respective scanner Il6 to be fed. After furthermore the gained by double integration Correction factor has been linked to output signals 11, is each of the two output signals 11 to a first integrating and then differentiating weighting filter 118 is switched in order to improve the measured value resolution and to achieve a stable measurement result.

Die in Fig. 4a bis Fig. 4e schematisiert angegebenen Zeitdiagramme zeigen den Verlauf verschiedener Signale, die mit einer Meßvorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. J5 gewonnen werden. Die äquidistanten Synchronisierimpulse 119 gemäß Fig. 4a kennzeichnen jeweils den Beginn eines Abtastzyklus des die Multielement-Fotodiodenanordnung 8 abfragenden Abtasters Il6. Fig. 4b gibt den zeitabhängigen Verlauf des Videoader Ausgangssignales 11 hinter einem Abtaster 116 und damit die HelligkeitsVerteilung quer über einen Sdhienenkopf 4 (vergl. Fig. 1) wieder. Dieses zunächst nur quasi-stetige, aufgrund der aus vielen Elementen punktförmig zusammengesetzten Fotodiodenanordnung 8 im kleinen noch diskontinuierliche und stufenförmige Ausgangssignal 11 wird durchThe time diagrams indicated schematically in FIGS. 4a to 4e show the course of various signals that are obtained with a measuring device according to FIG. 1 and FIG. J5. The equidistant synchronizing pulses 119 according to FIG. 4a each characterize the beginning of a sampling cycle of the Multi-element photodiode array 8 interrogating scanner Il6. Fig. 4b shows the time-dependent course of the video wire Output signal 11 behind a scanner 116 and thus the brightness distribution across a Sdhienenkopf 4 (see Fig. 1) again. This initially only quasi-continuous, due to the fact that it is composed of many elements in punctiform fashion Photodiode array 8 in the small yet discontinuous and stepped output signal 11 is through

- 11 -- 11 -

409837/0286409837/0286

Integration und Differentiation im Markierungsfilter (Fig. 3) zu einem stetigen Amplitudenverlauf verschliffen, und zugleich wird der Übergang vom hellen Scäaienenkopf 4 zum dunklen Schotter 6 (Pig. I) (Vorzeichenumkehr beim Differentionalquienten des Intensitätsverlaufes) markiert, vergl. den Nulldurchgang in Fig. 4c. Über eine Pegelauswertung wird aus diesem Signalverlauf (Fig. 4c) ein kurzer Identifizierimpuls 126 (Fig. 4e) gewonnen, dessen zeitliche Lage bezüglich des die jeweilige Abtastperiode einleitenden Synchronisierimpulses 119 die für die effektive Spurweite des Gleises typische Stelle des Schienenkopfes 4 angibt. Diese kurzen, def-'inierten Indentifizierimpulse 126 sind also eine eindeutige Information über die momentane Position der betrachteten Schiene (bzw. des für die Spurweite maßgeblichen Teiles des Schienenkopfes), und durch Verknüpfung in der Vergleichsvorrichtung mit der entsprechenden Information über die Positionier gegenüberliegenden Schiene ergibt sich die momentane Spurweite des überwachten Gleises. Durch die erfindungsgemäße Signalgewinnung und -verarbeitung wird also eine definierte, reproduzierbare und stabile Messung der Spurweite von Eisenbahngleisen ermöglicht.Integration and differentiation in the marking filter (Fig. 3) smoothed into a steady amplitude curve, and at the same time the transition from the light Scäaienenkopf 4 to the dark gravel 6 (Pig. I) (sign reversal in the differential quient of the intensity curve), see the zero crossing in FIG. 4c. Above a level evaluation is obtained from this signal course (Fig. 4c), a short identification pulse 126 (Fig. 4e), whose time position with respect to the synchronization pulse 119 initiating the respective sampling period is the for the effective track width of the track indicates the typical location of the rail head 4. These short, defined Identification pulses 126 are therefore unambiguous information via the current position of the rail under consideration (or the part relevant for the track width of the rail head), and by linking in the comparison device with the corresponding information The track width of the track being monitored is obtained from the rail on the opposite side. Through the Signal acquisition and processing according to the invention thus becomes a defined, reproducible and stable measurement the gauge of railroad tracks.

Bei Kreuzungen, Abzweigungen und sonstigen Stellen des Eisenbahngleises, an denen mehr als nur eine Schiene im Auffaßbereich des optischen Systems einer Abtastvorrichtung Ho erecheint bzw. neben der Schiene andere markante und in ähnlicher Weise reflektierende oder Störsignale aussendende Gegenstände erfaßt werden (z.B. infolge LichtSpiegelungen), treten allerdings Schwierigkeiten auf. Denn- innerhalb eines Abtastzyklus können zwei Kurvenverläufe gemäß Fig. 4b ineinander übergehen und nach Aufarbeitung im Markierungsfilter 118 zu zweiAt crossings, junctions and other points on the railroad track where more than one rail is in the Auffaßbereich the optical system of a scanning device Ho ere appears or other distinctive next to the rail and objects that reflect or emit interfering signals are detected in a similar manner (e.g. as a result of light reflections), however, difficulties arise. Because within of a scanning cycle, two curves according to FIG. 4b can merge and after processing in Mark filter 118 to two

- 12 409837/0286- 12 409837/0286

überlappten Kurvenverläufen gemäß Fig. 4c führen, mit der Folge, daß z.B. innerhalb eines Abtastzyklus zwei Identifizierimpulse 126 dicht nacheinander erscheinen können; aus deren bloßen Erscheinen ist aber nicht ohne weiteres erkennbar, welcher von ihnen die tatsächliche Schienenposition angibt und welcher einem Störsignal entspringt. Die Lage fehlerhafter, von Fremdkörpern nahe der Schienen hervorgerufener Identifizierimpulse kann sich sprunghaft ändern, so daß nicht immer ohne weiteres festzustellen ist, welcher der Identifizierimpulse 126 einen Spurweitenfehler und welcher eine an sich unbeachtliche Störgröße darstellt. Erfindungsgemäß ist daher in der Vergleichsvorrichtung eine Ausblendanordnung vorgesehen, mittels derer nur ein bestimmter Erwartungsbereich (ein sogenanntes Zeitfenster) für die Auswertung vorgegeben wird; nur innerhalb dieses Erwartungsbereiches auftretende Identifizierimpulse 126 werden nun zur Ermittlung der Spurweite in Betracht gezogen, während außerhalb dieses Erwartungsbereiches liegende als Störgrößen von vornherein bei der weiteren Auswertung außer Betracht bleiben. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß in der Praxis starke oder gar sprunghafte Veränderungen der Schienenpositionen nicht auftreten, sondern daß es genügt, den Erwartungsbereich in der Umgebung der zu erwartenden Schdaienposition und damit z.B. des jeweils jüngsten gültigen Meßwertes vorzugeben und dann innerhalb dieses Toleranzbereiches (also um den gültigen Meßwert herum) nach dem neuen gültigen Meßwert (Identifizierimpuls 126) zu suchen.lead overlapped curves according to Fig. 4c, with the result that, for example, two identification pulses within one scanning cycle 126 can appear close together; from their mere appearance, however, is not straightforward It can be seen which of them indicates the actual rail position and which originates from an interfering signal. the The position of incorrect identification impulses caused by foreign bodies near the rails can change abruptly, so that it is not always easy to determine which of the identification pulses 126 has a track width error and which in itself represents an insignificant disturbance variable. According to the invention is therefore in the comparison device a masking arrangement is provided, by means of which only a certain expected range (a so-called time window) is specified for the evaluation; identification impulses occurring only within this expectation range 126 are now considered for determining the track width while outside this expectation range lying as disturbance variables are disregarded from the outset in the further evaluation. It will started from the knowledge that in practice strong or even sudden changes in the rail positions do not occur, but that it is sufficient to define the area of expectation in the vicinity of the position to be expected and thus, for example, to specify the most recent valid measured value and then within this tolerance range (i.e. around the valid measured value) to search for the new valid measured value (identification pulse 126).

409837/0286409837/0286

Die Lage solcher dynamischer, d.h. vorschiebbarer Zeit-Fenster ist in Fig. 4d eingetragen.The position of such dynamic, i.e., advance, time windows is entered in Fig. 4d.

Außerhalb dieses schmalen dynamischen und während des vorangegangenen Abtastzyklus, also vom letzten Identifizierimpuls 126 positionierten Zeit-Fensters erscheinende Impulse werden als Störsignale ausgeblendet, also nicht berücksichtigt.Outside of this narrow dynamic and during the previous scanning cycle, i.e. from the last identification pulse Pulses appearing in a positioned time window are masked out as interfering signals, i.e. not considered.

Eine besonders einfache aber für die genannte Meßaufgabe bereits hinreichende Schaltung für die Erzeugung und Verschiebung eines solchen Zeit-Fensters im Prinzip-Blockschaltbild ist in Fig. 5 dargestellt.A particularly simple but already sufficient circuit for the generation and shifting for the measurement task mentioned such a time window in the principle block diagram is shown in FIG.

Zum Ermitteln der Schienenposition wird das aus der Multielement-Fotodiodenanordnung 8 über den Abtaster 116 (siehe Fig. 1) gewonnene Video- oder Ausgangssignal 11 - gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Korrekturgrößen gemäß Fig. 3 - auf das Markierungsfilter 118 geschaltet, hinter dem ein Signalverlauf gemäß Fig. 4c in jedem Abtastzyklus erscheint. Zur Idensitätsauswertung, also zum Erzeugen eines Identifizierimpulses 126, schließt sich in einem Zweige ein Vergleicher 120a mit hohem Referenzpotential Va und in einem parallelen Zweige ein Vergleicher 120b mit niedrigem Referenzpotential Vb an. Jedem Vergleicher 120a, 120b ist eine monostabile Kippstufe 124a, 124b nachgeschaltet. DieThe multi-element photodiode array is used to determine the rail position 8 via the scanner 116 (see Fig. 1) obtained video or output signal 11 - if necessary taking into account the correction variables according to FIG. 3 - switched to the marking filter 118, behind which a waveform according to FIG. 4c appears in each sampling cycle. To evaluate the identity, i.e. to generate a Identification pulse 126, a comparator 120a with high reference potential Va and closes in a branch a comparator 120b with a low reference potential Vb is connected in a parallel branch. Each comparator 120a, 120b a monostable multivibrator 124a, 124b is connected downstream. the

-W--W-

409837/0286409837/0286

-H--H-

beiden Referenzpotentiale Va und Vb für das Ansprechen des jeweiligen Vergleichers 120a, 120b sind in Fig. 4c eingezeichnet. Zu Beginn eines jeden Abtastzyklus, wenn noch ke.in Video- oder Ausgangssignal 11 erscheint, wird mittels des Synchronisierimpulses 119 über einen Umschalter 121 eine elektronische Weiche 123 in Vorbereitungsstellung gesetzt, in der sie den Zweig zur Auswertung hohen? Pegels mit dem Signaleingang eines Gatters 122 verbindet. Ein Zeitglied zum Verschieben des Zeit-Fensters ist bis jetzt noch nicht in Funktion gesetzt. Sobald - nach Beginn des betrachteten Abtastzyklus - ein Ausgangssignal 11 erscheint und das Signal hinter dem Markierungsfilter 118 das Referenzpotential Va des Vergleichers 120a überschreitet, wird die monostabile Kippstufe 124a angestoßen; ihr Ausgangsimpuls verläuft über die Weiche 123 und durch das> über ein Ausgangssignal eines ODER-Gatters 121a freigegebene,Gatter 122 und startet das Zei&glied 125.two reference potentials Va and Vb for the response of the respective comparators 120a, 120b are shown in FIG. 4c. At the beginning of each sampling cycle, if nothing appears in the video or output signal 11, the Synchronization pulse 119 set an electronic switch 123 in the preparation position via a changeover switch 121, in which they high the branch for evaluation? Level connects to the signal input of a gate 122. A timing element to move the time window has not yet been activated. As soon as - after the start of the viewed Sampling cycle - an output signal 11 appears and the signal behind the marking filter 118 the reference potential Va of the comparator exceeds 120a, the monostable multivibrator 124a is triggered; their output pulse runs over the switch 123 and through the> via an output signal of a OR gate 121a enabled, gate 122 and starts that Point 125.

Sobald das Zeitglied 125 gestartet ist, wird der Umschalter zurückgesetzt. Dadurch schaltet das Oder-Gatter 121a wieder ab, d.h., das Gatter 122 wird gesperrt. Außerdem wird dadurch die Weiche 123 umgeschaltet, also der Signaleingang des Gatters 122 mit dem Zweig mit niedrigem Referenzpotential Vh verbunden.As soon as the timer 125 has started, the switch is reset. As a result, the OR gate 121a switches again off, i.e., gate 122 is disabled. This also switches the switch 123, i.e. the signal input of the gate 122 is connected to the low reference potential branch Vh.

Nach einer vorgegebenen Zeitspanne ab Starten des Zeitgliedes 125 wird die monostabile Kippstufe 124c angestoßen. Für die Dauer ihres Ausgangsimpulses, der die zeitliche Länge des Zeit-Fensters definiert, wird das Oder-Gatter 121a erneut durchgeschaltet und damit das Gatter 122 erneut freigegeben. Das dynamische Zeit-Fenster ist also für die Dauer der Rückkippzeit der monostabilen Kippstufe 124c geöffnet, wobei der Beginn dieser Öffnungszeit von der durch den Ablauf des Zeitgliedes 125 vorgegebenen Zeitspanne definiert wird. Wenn während dieser Öffnungszeit der Pegel am AusgangAfter a predetermined period of time from the start of the timer 125, the monostable multivibrator 124c is triggered. For the duration of their output pulse, which is the length of time of the time window is defined, the OR gate 121a is switched through again and thus the gate 122 is enabled again. The dynamic time window is therefore open for the duration of the tilt back time of the monostable multivibrator 124c, the beginning of this opening time being defined by the time period specified by the expiry of the timer 125 will. If during this opening time the level at the output

409837/0286409837/0286

- 15 -- 15 -

des Markierungsfilters 118 noch über dem Referenzpotential Vb liegt wird die dem Vergleicher 120b nachgeschaltete monostabile Kippstufe 124b angestoßen, und an ihrem Ausgang erscheint ein Identifizier-Impuls 126. Über die Weiche 123 und den Signaleingang des Gatters 122 gelangt dieser an den Ausgang dieses Gatters 122; Dadurch wird das Zeitglied 125 erneut, für den nächsten Abtastzyklus gestartet. Nach der vom Zeitglied 125 vorgegebenen Zeitspanne ab Erscheinen des letzten Identifizierimpulses 126 hinter dem Gatter 122 wird die monostabile Kippstufe 124c erneut angestoßen und damit erneut das Zeit-Fenster geöffnet. Das bedeutet also, daß - sofern im voranggegangenen Abtastzyklus nur überhaupt on ausgewerteter Identifizierimpuls 126 erschien - die Lage des nächstfolgenden Zeit-Fensters von der Lage dieses zuletzt ermittelten gültigen Identifizierimpulses 126 abhängt, folglich dynamisch mit dessen Variation verschoben wird.of the marking filter 118 is still above the reference potential Vb, the monostable multivibrator 124b connected downstream of the comparator 120b is triggered, and an identification pulse 126 appears at its output . As a result, the timer 125 is started again for the next sampling cycle. After the period of time specified by the timer 125 from the appearance of the last identification pulse 126 after the gate 122, the monostable multivibrator 124c is triggered again and the time window is thus opened again. This means that - if only one evaluated identification pulse 126 appeared in the previous sampling cycle - the position of the next following time window depends on the position of this last valid identification pulse 126 and is consequently shifted dynamically with its variation.

Wenn in einem Abtastzyklus einmal kein Synchronisierimpuls während der Öffnungszeit des Zeit-Fensters (also während der Rückkippzeit der monostabilen Kippstufe 124c) erscheint, dann wird auch das Zeitglied 125 nicht gestartet und folglich auch die monostabile Kippstufe 124c nicht, angestoßen. In diesem Falle läuft der Vorgang wieder wie zu Betriebsbeginn ab, d.h., der nächstauftretende Synchronisierimpuls 119 setzt den Umschalter 121 erneut, und diese Stellung wird beibehalten, bis ein das hohe Referenzpotential Va übersteigendes Signal am Ausgang des Markierungsfilters 118 erscheint und den über das Zeitglied 125 ablaufenden Zyklus erneut startet.If there is no synchronization pulse once in a sampling cycle then appears during the opening time of the time window (i.e. during the tilt-back time of the monostable multivibrator 124c) the timer 125 is also not started and consequently the monostable multivibrator 124c is not triggered either. In this In the event of this, the process continues as at the start of operation, i.e. the next synchronization pulse 119 sets the switch 121 again, and this position is maintained until a signal am exceeding the high reference potential Va The output of the marking filter 118 appears and the cycle running via the timer 125 starts again.

Unter bestimmten Voraussetzungen kann es vorkommen, daß ein Identifizierimpuls 126 außerhalb des schmalen Zeit-Fensters erscheint, so etwa, wenn eine diagonalverlaufende Schienenkreuzung überfahren wird. Unter diesen Umständen sind zwei erweiterte Betriebsarten möglich: Entweder wird nun die BreiteUnder certain conditions it can happen that an identification pulse 126 is outside the narrow time window appears, for example, when a diagonal rail crossing is crossed. Under these circumstances there are two Extended operating modes possible: Either the width is now

- 16 ΑΠ9837/0286 - 16 ΑΠ9837 / 0286

- 16 - 24Ü7851- 16 - 24Ü7851

des Zeit-Fensters progressiv erweitert, bis ein neuer Identifizierimpuls 126 innerhalb des Zeit-Fensters liegt; oder eine gegen hohes Bezugspotential arbeitende Triggerstufe wird eingeschaltet, um aus dem Signalverlauf hinter dem Markierungsfilter das markanteste Signal herauszusuchen und als Identifizierimpuls 126 zu behandeln. Nach einer Weiterbildung kann es auch zweckmäßig sein, diese beiden Betriebsarten miteinander kombiniert anzuwenden. Auf jeden Fall wird aber das zuletzt erhaltene Ergebnis über die Schienenposition als die bestmögliche Annäherung an den tatsächlich gesuchten Wert beibehalten, und dadurch verhindert, daß Störsignale abseits des zu erwartenden Identifizierimpulses 126 unter solchen außergewöhnlichen Umständen zu falschen Meßergebnissen führen.the time window expands progressively until a new identification pulse 126 is within the time window; or a trigger stage working against a high reference potential is switched on, to look for the most distinctive signal from the signal curve behind the marking filter and use it as an identification pulse 126 treat. According to a further development, it can also be expedient to combine these two operating modes with one another apply. In any case, the last result obtained about the rail position is considered to be the best possible approximation maintained at the actually sought value, and thereby prevents interference signals away from the expected identification pulse 126 lead to incorrect measurement results under such exceptional circumstances.

Die Auswertung im Sinne einer Umwandlung des innerhalb eines Abtastzyklus erscheinenden Identifizierimpulses 126 zu einem Meßwert über die Schienenpositfon erfolgt vorzugsweise durch eine in Fig. 6 dargestellte Schaltungsanordnung. Die Umwandlung in einen Spannungswert, der der Zeitspanne zwischen Beginn eines Abtastzyklus (Erscheinen des Synchronisierimpulses 119) und Erscheinen des Identifizierimpulses 126 proportional ist, erfolgt in einem Sägezahngenerator 128, der in bekannter Weise z.B. als analoges Integrierglied oder als Zähler aufgebaut ist. Der Anstieg, gespeist durch einen Zeittakt f, beginnt mit Erscheinen des Synchronisierimpulses 119, der über einen Umschalter 129 ein Tor 127 öffnet. Das Erscheinen eines Identifizierimpulses 126 schaltet den Umschalter 129 zurück und sperrt somit das Tor 127. Der am Ausgang des Sägezahnspannungsgenerators 128 jetzt erreichte Signalwert ist unmittelbar das Maß für den zeitlichen Abstand zwischen Beginn eines Abtastzyklus und Auftreten des Identifizierimpulses 126, also der Meßwert A (bzw. ä¹) für die jeweils erfaßte Schienenposition. Mit Eintreffen des nächsten Synchronisierimpulses 119 wird der Sägezahnspannungsgenerator 128 über eine Kippstufe 130 auf seinen Anfangswert zurückgesetzt und zugleich über den Umschalter 129 das Tor 127 erneut freigegeben.The evaluation in the sense of converting the identification pulse 126 appearing within a scanning cycle to a measured value via the rail position phone is preferably carried out by a circuit arrangement shown in FIG. The conversion into a voltage value, which is proportional to the time between the beginning of a sampling cycle (appearance of the synchronization pulse 119) and the appearance of the identification pulse 126, takes place in a sawtooth generator 128, which is constructed in a known manner, e.g. as an analog integrator or as a counter. The increase, fed by a time cycle f, begins when the synchronization pulse 119 appears, which opens a gate 127 via a changeover switch 129. The appearance of an identification pulse 126 switches the switch 129 back and thus blocks the gate 127. The signal value now reached at the output of the sawtooth voltage generator 128 is directly the measure of the time interval between the start of a sampling cycle and the occurrence of the identification pulse 126, i.e. the measured value A (or . ä ¹ ) for the track position recorded in each case. When the next synchronization pulse 119 arrives, the sawtooth voltage generator 128 is reset to its initial value via a flip-flop 130 and, at the same time, the gate 127 is released again via the changeover switch 129.

Die Schaltanordnung gemäß Fig. 6 ist je einmal für beide Schienen des überwachten Gleises, also für beide Abtastvorrichtungen 110 (Fig. 1) vorhanden. Zur Bestimmung der Spurweite desThe switching arrangement according to FIG. 6 is one each for both rails of the monitored track, that is for both scanning devices 110 (Fig. 1) is present. To determine the track width of the

£09837/0286£ 09837/0286

24Ü785124Ü7851

Gleises werden die Positions-Meßwerte A und A¹ sowie die HiIsSteuerausgänge B bzw. B¹ für die beiden Schienen in einer zweckmäßig angepaßten Vergleichsanordnung zusammengefaßt, wie sie in Fig.. 7 skizziert ist. Die tatsächlich interessierende Spurweite wird hierin aus einer Überlagerung der beiden Meßwerte A, A¹ für die Schienenpositionen gewonnen. Letztere (A, A¹) werden dazu auf die beiden Eingänge eines Addierers 132 geschaltet, dem ein Ergebnisspeicher 135 nachgeschaltet ist. Dieser Ergebnisspeicher wird immer dann von einer Triggerstufe 13^ zur Übernahme eines Additionsergebnisses freigegeben, wenn an den Eingängen eines Und-Gatters 133 beide Übergabesignale B bzw. B^! anstehen, weil mit Erscheinen je eines Identifizierimpulses 126 in den beiden Schaltungen gemäß Pig. 6 die den beiden Schienen zugeordneten Sägezahngeneratoren 128 beide stillgesetzt sind, an deren Ausgängen also der endgültige Meßwert A bzw. A¹ über die jeweilige momentane Schienenposition ansteht. Der Ergebnisspeicher 135 übernimmt also solange kein neues Spurweite-Ergebnis, solange wenigstens eines der Ausgangssignale 11 der beiden Abtastvorrichtungen Ho noch nicht zur Gewinnung eines Identifizierimpulses geführt hat. In diesem Falle wird der letztgültige Meßwert über die Spurweite im Ergebnisspeicher 135 weiterhin zur Verfügung gehalten.On the track, the measured position values A and A ¹ and the HiIs control outputs B and B ¹ for the two rails are combined in an appropriately adapted comparison arrangement, as is sketched in FIG. The track width that is actually of interest is obtained here from a superposition of the two measured values A, A ¹ for the rail positions. For this purpose, the latter (A, A ¹ ) are switched to the two inputs of an adder 132, which is followed by a results memory 135. This result memory is always released by a trigger stage 13 ^ to accept an addition result when both transfer signals B and B ^! pending because with the appearance of an identification pulse 126 in each of the two circuits according to Pig. 6, the sawtooth generators 128 assigned to the two rails are both shut down, at whose outputs the final measured value A or A ¹ for the respective current rail position is available. The results memory 135 does not accept a new track width result as long as at least one of the output signals 11 of the two scanning devices Ho has not yet led to the generation of an identification pulse. In this case, the last valid measured value over the track width is kept available in the result memory 135.

Bei der in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellten Schaltanordnung für die Auswertung der von den Abtastvorrichtungen Ho gewonnenen Informationen wird bei Ausfall wenigstens eines Meßwertes A oder A' über eine Schienenposition also lediglich das jüngste komplette Ergebnis über die Spurweite gespeichert. Während bis zu diesem Ausfall jeweils der jüngste Identifizierimpuls 126 die Lage des Zeit-FenstersIn the switching arrangement shown in FIG. 5 and FIG. 6 for evaluating the data from the scanning devices Ho The information obtained is only used if at least one measured value A or A 'about a rail position fails the most recent complete result is saved on the track gauge. While up to this failure in each case the Most recent identification pulse 126 shows the position of the time window

- 18-409837/0286 - 18- 409837/0286

innerhalb eines Abtastzyklus bestimmte, das Zeit-Fenster also dynamisch nach Maßgabe des Auftretens eines gültigen Wertes über die Schienenposition verschoben wurde,.muß, bei Nichterscheinen eines Identifizierimpulses 126 innerhalb des Zeit-Fensters, letzteres Position erneut unter Zuhilfenahme des nächsten Synchronisierimpulses 119 aufgebaut werden. Das bedeutet aber, daß wenigstens über einen Abtastzyklus das Zeit-Fenster gesperrt bleibt und kein Meßwert A, A¹ über Schienenpositionen gewonnen wird.determined within a scanning cycle, i.e. the time window was shifted dynamically according to the occurrence of a valid value over the rail position, if an identification pulse 126 does not appear within the time window, the latter position must be built up again with the aid of the next synchronizing pulse 119. However, this means that the time window remains blocked for at least one scanning cycle and no measured value A, A ^{1 is obtained} from rail positions.

Dieser Nachteil wird bei einer Weiterbildung der Erfindung gegenüber Fig. 5 und Fig. 6 überwunden, die in Fig. 8 als Blockschaltbild für eine Schiene, also eine Abtastvorrichtung Ho skizziert ist; zum Ermitteln der Spurweite des überwachten Gleises bedarf es wJ9der der Kombination dieser Schaltungsanordnung mit, einer entsprechenden für eine zweite Abtastvorrichtung Ho (vgl. Fig. 1 bzw. Fig. 7).This disadvantage is overcome in a further development of the invention compared to FIG. 5 and FIG. 6, which is sketched in FIG. 8 as a block diagram for a rail, that is to say a scanning device Ho; To determine the track width of the monitored track, it is necessary to combine this circuit arrangement with a corresponding one for a second scanning device Ho (cf. FIG. 1 or FIG. 7).

In Fig. 8 oben ist im Prinzip d'ie gleiche -Schaltungsanordnung wiedergegeben, wie sie bezüglich Fig. 5 erläutert wurde, ergänzt um einen Testunschalter 136 zum Einspeisen einer Testinformation für die Funktionsprüfung der Schaltanordnung. Der Schaltungsteil links unten in Fig. entspricht demjenigen aus Fig. 6 wobei nun als Sägezahngenerator 128 ein Zähler vorgesehen ist, der von einem Zeitreferenztakt f angesteuert wird, sobald mit Erscheinen eines Synchronisierimpulses II9 ein Abtastzyklus beginnt.In Fig. 8 above, in principle, the circuit arrangement is the same reproduced as it was explained with reference to FIG. 5, supplemented by a test switch 136 for feeding test information for the functional test of the switching arrangement. The circuit part at the bottom left in Fig. corresponds to that from FIG Time reference clock f is activated as soon as a sampling cycle begins with the appearance of a synchronization pulse II9.

Um bei Ausfall eines Identifizierimpulses 126 den Meßwert A für die letztermittelte Schienenposition nicht zu verlieren und die Position des dynamischen, also verschieb-In order not to lose the measured value A for the last average rail position if an identification pulse 126 fails and the position of the dynamic, i.e. displaceable

409837/0288409837/0288

baren Zeit-Fensters weiterhin an jenem ausrichten zu können, ist eine Anzahl von Ergänzungen gegenüber der Schaltungsanordnung in Fig. 5/Fig. 6 vorgenommen.To be able to continue aligning the time window with that is a number of additions to the Circuit arrangement in Fig. 5 / Fig. 6 made.

Der Umschalter 121 in Fig. 8 hat im Zusammenwirken mit dem Oder-Gatter 121a, der Weiche 123, dem Gatter 122, dem (in diesem Beispiel digital arbeitenden) Zeitglied 125 und der monostabilen Kippstufe 124c die gleiche Bedeutung und Funktion, wie bei Fig. 5 t Zu Beginn der Messung, für den Abtastzyklus nach Erscheinen des ersten Synohronisierimpulses 119 und bei Erscheinen des Signales hinter dem Markierungsfilter -118 wird die erstmalige Positionierung des Zeit-Fensters vorgenommen. Zu Beginn eines jeden Abtastzyklus wird vom Synchronisierimpuls 119 eier Sägezahngenerator 128 gestartet, der in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Impulszähler ist. Bei Erscheinen eines Identifizierimpulses 126 innerhalb des Zeit-Fensters, nachdem also das Zeitglied 125 abgelaufen und über einen Umschalter I38 ein Gatter 139 geöffnet wurde, wird das Zählergebnis des Sägezahngenerators 128 sowohl auf einen Vergleichsspeicher l4o als auch auf einen Ausgangsspeieher l4l übertragen. An beiden steht damit der letztgültige Meßwert A für die Schienenposition an. Wird während des nächsten Abtastzyklus vom zählenden Sägezahngenerator 128 dieser Meßwert erreicht, dann schaltet ein Vergleicher 142 durch und stößt eine monostabile Kippstufe 124d an. Der dadurch erzeugte Steuerimpuls startet über (vom Umschalter 138 bzw. 121) freigegebene Gatter 143 und 144 sowie über ein Oder-Glied 145 den nächsten Ablauf des Zeitgliedes und danach über Inbetriebsetzen der monostabilen Kippstufe 124c die öffnung des Zeit-Fensters. Bei Auftreten des Identifizierimpulses 126 dieses Abtastzyklus wird dasThe changeover switch 121 in Fig. 8, in cooperation with the OR gate 121a, the switch 123, the gate 122, the timing element 125 (which operates digitally in this example) and the monostable multivibrator 124c are the same Meaning and function, as in Fig. 5 t At the beginning of the measurement, for the scanning cycle after the first one appears Synchronization pulse 119 and when the signal appears behind the marking filter -118, the first Positioning of the time window made. At the beginning of each sampling cycle, the synchronization pulse 119 eier sawtooth generator 128 is started, which in this preferred embodiment is a pulse counter is. When an identification pulse 126 appears within the time window, i.e. after the timer 125 expired and a gate via a switch I38 139 was opened, the counting result of the sawtooth generator 128 are transferred both to a comparison memory l4o and to an output memory l4l. The last valid measured value A for the rail position is therefore available at both. Will be used during the next scan cycle When this measured value is reached by the counting sawtooth generator 128, a comparator 142 switches through and triggers a monostable multivibrator 124d. The resulting control pulse starts over (from the switch 138 or 121) enabled gates 143 and 144 as well as the next expiry of the timer via an OR element 145 and then the opening of the time window by activating the monostable multivibrator 124c. When occurring of the identification pulse 126 of this sampling cycle becomes the

- 2o-409837/0286 - 2o-409837/0286

neue Zählergebnis des Sägezahngenerators 128 als neuer Meßv.'ert A für die Schienenposition in den Ausgangsspeicher l4l und den Vergleichsspeicher l4o übernommen; der neue Meßwert A steht also für den nächsten Abtastzyklus (neues Hochzählen des Sägezahngenerators 128) zur Positionierung des Zeit-Pensters zur Verfügung. Sollte kein neuer Meßwert A erzielt werden, weil in dem neuen Abtastzyklus kein Identifizierimpuls 126 während des Zeit-Pensters erscheint, dann bleibt der bisherige Meßwert A beibehalten und folglich die Lage des Zeit-Fensters auf diesen bezogen. Ein Umschalter 146 dient, entsprechend der Punktion der Schaltanordnung in Fig. 6, für ein Zusammenfassen zweier Schienenposition-Meßwerte A, A' zu einem Spurweitemeßergebnis, der Bereitstellung eines Übergabesignales B.new counting result of the sawtooth generator 128 as a new measurement value A for the rail position in the output memory l4l and the comparison memory l4o accepted; the new measured value A therefore stands for the next sampling cycle (new counting up of the sawtooth generator 128) for positioning the time penster. Should no new measured value A can be obtained because in the new sampling cycle there is no identification pulse 126 during the time window appears, the previous measured value A is retained and, consequently, the position of the time window related to this. A changeover switch 146 is used, corresponding to the puncture of the switching arrangement in FIG. 6, for a Combining two rail position measured values A, A 'to a track width measurement result, the provision of a Transfer signal B.

Sollte in einem Abtastzyklus der interessierende Identifizierimpuls 126 nicht innerhalb des vorgegebenen Zeit-Pensters erscheinen, dann tritt über eine monostabile Kippstufe 124e und einen Umschalter 148 eine Suchschaltung 147 in Punktion, die im wesentlichen aus einem Zähler mit einstellbarem Dekodierer zum Rückstellen des Zählers besteht und eine Suchweite aufweist, die etwa dem 1,5-fachen der Fensterbreite entspricht. Außerdem ist in dem Blockschaltbild gemäß Fig. 8 die Möglichkeit, für die Meßwertauswertung Ortsparameter über Tachoimpulse einzuspeisen, symbolisch berücksichtigt, wie unten noch näher erläutert wird.Should be the identification pulse of interest in one scan cycle 126 does not appear within the given time penster, then a monostable occurs Flip-flop 124e and a switch 148 a search circuit 147 in puncture, which essentially consists of a counter with an adjustable decoder to reset the counter and has a search range that is approximately corresponds to 1.5 times the window width. In addition, in the block diagram according to FIG. 8, the possibility is For the evaluation of measured values, place parameters via tachometer pulses, taken into account symbolically, as described below is explained in more detail.

Die Schaltanordnung gemäß Pig. 8 stellt also eine besonders zweckmäßige Weiterbildung zur grundlegenden Lösung gemäß der Erfindung dar, indem die jeweilige Position des Zeit-Fensters innerhalb des Abtastzyklus über eineThe switching arrangement according to Pig. 8 thus represents a particularly expedient further development for the basic solution according to the invention by the respective position of the time window within the sampling cycle via a

409837/0286409837/0286

öi^eberie Zeitspanne oder Wegstrecke gespeichert und dadurch die Gefahr des Auffassens einer falschen Schiene an Kreuzungen oder Abzweigungen ganz wesentlich reduziert wird.Öi ^ eberie time span or distance stored and thereby the risk of catching the wrong rail at crossings or junctions is very substantial is reduced.

Das Blockschaltbild in Pig. 8 gibt nur eine prinzipielle Lösungsmöglichkeit in dieser Hinsicht wieder. Sie läßt sich dahingehend ausweiten, daß Schatten- oder Hilfsimpulse über eine oder mehrere Abtastzyklen eingespeist werden, die beispielsweise vom Tachogenerator abgeleitet sind, also eine fahrtabhängige Überbrückung eines Meßwertausfalles.gewährleisten. Sobald wieder ein tatsächlicher Identifizierimpuls 126 innerhalb des Zeit-Fensters erscheint, wird von nun an die Verstellung des Zeit-Pensters wieder gemäß den tatsächlichen Meßwerten vorgenommen. Sollte über eine vorgegebene Anzahl von Abtastzyklen oder über eine vorgegebene Fahrtstrecke hinaus kein Identifizierimpuls 126 mehr innerhalb des Zeit-Fensters aufgefaßt worden sein, dann schaltet die gesamte Auswertung in den Anfangszustand zurück, d. h., die Weiche 123 wird auf den Vergleicher-Zweig für hohes Bezugspotential zurückgeschaltet und der Aufbau der Position für ein Zeit-Fenster von vorne begonnen, wie zu Beginn der Messung. Mittels des hohen Bezugspotentials wird dann also erneut nach einer Schienenposition als Ausgangswert für die Positionierung des Zeit-Fensters gesucht.The block diagram in Pig. 8 shows only one possible solution in principle in this regard. She lets expand to the effect that shadow or auxiliary impulses can be fed in via one or more sampling cycles derived, for example, from the tachometer generator are, i.e. a trip-dependent bridging of a measured value failure. As soon as an actual one again Identifying pulse 126 appears within the time window, the adjustment of the Time pensters made again according to the actual measured values. Should have a predetermined number of scan cycles or no more identification pulse 126 within the Time window, then the entire evaluation switches back to the initial state, d. That is, the switch 123 is on the comparator branch switched back for high reference potential and the setting up of the position for a time window started from the beginning, as at the beginning of the measurement. By means of the high reference potential, a rail position is then checked again searched as a starting value for the positioning of the time window.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, nicht für beide Schienen völlig unabhängig voneinander den Meßwert A bzw. A¹ über die Schienenposition zu ermitteln, sondern stets beide Schienenpositionen zueinander, im Hinblick auf die daraus sich ergebenden Sp ur-Expedient developments of the invention consist in not determining the measured value A or A ¹ via the rail position completely independently of one another for both rails, but always determining both rail positions relative to one another, with regard to the resulting track.

-22 409837/0286 -22 409837/0286

we ie, ins Verhältnis zu setzen und eine Anzeige bzw.
ijnü.'jhaltung vorzunehmen, wenn sich aus vermeintlich
je für sich korrekten Schienenpositionen insgesamt
ein Spurweiten-Ergebnis ergibt, das als nicht möglich bezeichnet werden muß. Auf diese Weise sind beispielsweise solche Fehler eliminierbar, wenn eine Abtastvorrichtung Ho zwei dicht nebeneinander verlegte Schienen erfaßt.w e, to put in relation and an advertisement resp.
ijnü.'jhaltung to make when it is supposed to be
each having the correct rail positions overall
gives a track width result that must be said not to be possible. In this way, for example, such errors can be eliminated when a scanning device Ho detects two rails laid close to one another.

Die Erfindung ist so-mit nicht auf die dargestellten
und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt,
sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.The invention is thus not limited to the ones shown
and described embodiments are limited,
it also includes all professional modifications as well as partial and sub-combinations of the features and measures described and / or illustrated.

- Ansprüche -- Expectations -

409837/0286409837/0286

Claims

2U O '<';-·; 2U O '<'; - ·;

l _# ) Provision for contactless measurement of the track width or other characteristic values of railway tracks or the like by means of emitted energy which is received again after reflection at the rail heads of the railroad tracks using a measuring arrangement of scanning devices that can be moved along the railroad tracks, each with a point radiator and point that detects the opposite rail head Receiving transducer, each point source being a light source and each receiving transducer being an opto-electrical transducer which converts the reflected light into electrical signals corresponding to the intensity, in connection with old focussing means (lens arrangement) and a rail head assigned to the light reflection at adjacent points across these perio is, according to patent application P 22 44 274.6, there characterized in that a function of the measured value (A or A *) over the respective rail position in the previous sampling period is provided, which only those output signals derived from the reflections on the respective rail head (11) for processing in the Releases comparison device that occur within a specified tolerance range (width of a tent window).

2 ·) Measuring device according to claim 1, characterized in that the position of each rail head (4) is detected by a scanning device (110).

■ »

J5 ·) Measuring device according to claim 2, characterized in that the output of each scanning device (110) is cyclically polling the associated receiving transducer (multi-element photodiode array 8).

- 2 4G9837 / 028S

ORIGINAL INSPECTED

is formed which the output signal (11) over the helicity distribution transversely to the longitudinal extent of the rail nenkopfes (4) releases.

4.) Measuring device according to claim 3, characterized in that the output signal (11) of the scanning device (110) is switched to an initially integrating and then differentiatingly acting marking filter (118).

5.) Measuring device according to one or more of the preceding claims, characterized in that a cylindrical lens system (cylinder lens 7a) is arranged between the lens arrangement (7) and the multi-element photodiode arrangement (8).

6.) Measuring device according to one or more of the preceding claims, characterized in that they each once on the two opposite sides of a bogie of a railway vehicle (1) and once on the second bogie of the railway vehicle (1), namely along its direction of movement in an alignment with one of the first two, is arranged.

7.) Measuring device according to claim 6, characterized in that correction variables due to relative movements between the railway vehicle (l) and the track in the output signal (11) of each scanning device (110) are fed.

8.) Measuring device according to claim 7 * characterized in that the correction variables are derived from the inclination and / or the longitudinal movement of the railway vehicle (1) with respect to the track.

9) A measuring device according to claim 7 or 8, characterized in that a timer (111) is provided for determining the relative displacement between the body and the bogies of the rail vehicle (1).

- 3 409837/0286

lo. Measuring device according to one or more of Claims 6 to 9, characterized in that an instrument set (H2) is provided, the gyroscope (Ilj5) for a vertical reference for measuring the pitching and rolling movement and for a forward reference for measuring the change in the forward direction of the railway vehicle (1) and a laterally aligned accelerometer (115) for determining the lateral movement of the railway vehicle (1).

11.) Measuring device according to one or more of the preceding claims, characterized in that if a reflection is not received by the scanning device (llo) from the predetermined area within a predetermined time span, the size of the time window is progressively increased until a reflection is recorded will.

409837/0288409837/0288

Blank page