DE2407851B2

DE2407851B2 - Device for non-contact measurement of the gauge or other characteristic values of railway tracks

Info

Publication number: DE2407851B2
Application number: DE19742407851
Authority: DE
Inventors: John Barratt; Raymond Brian Lewis
Original assignee: BRITISH RAILWAYS BOARD LONDON
Current assignee: BRITISH RAILWAYS BOARD LONDON
Priority date: 1973-02-22
Filing date: 1974-02-19
Publication date: 1976-01-08
Also published as: FR2219046B1; FR2219046A1; ATA475173A; GB1413176A; CH583823A5; AT328489B; DE2407851A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum berührungslosen Messen der Spurweite oder anderer Kennwerte von Eisenbahngleisen miuels 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 darstellt und jeder Empfangswandler aus einem das reflektierte Licht in elektrische Signale entsprechender Intensität umsetzenden opto-elektrischen Wandler besteht, der als eine Anordnung nacheinander abfragender Fotodioden ausgebildet ist, der in Verbindung mit Fokussiermitteln (Linsenanordnung) die Reflexionen am zugeordneten Schienenkopf an einander benachbarten Punkten quer über diesen hinweg periodisch nacheinander abtastet und wobei das Ausgangssignal der Abtastvorrichtung auf eine die gesuchte Kenngröße liefernde Vergleichsvorrichtung geschaltet ist, nach Patentanmeldung P 22 44 274.6.The invention relates to a device for non-contact measuring of the track width or other Characteristic values of railway tracks with emitted radiation and after reflection on the rail heads of the railway tracks Re-received energy using a movable along the railroad tracks Measuring arrangement made up of scanning devices, each with one detecting the opposite rail head Point source and receiving transducer, each point source representing a light source and each receiving transducer from one that converts the reflected light into electrical signals of corresponding intensity There is an opto-electrical converter, which is designed as an arrangement of sequentially interrogating photodiodes is, which in connection with focusing means (lens arrangement) the reflections on the associated rail head periodically one after the other at adjacent points across them and wherein the output signal of the scanning device is sent to a comparison device which supplies the characteristic quantity sought is switched, according to patent application P 22 44 274.6.

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 Abtastvorrichtung gleichzeitig aufgeschaltet sind; die Spurweiteninformation wird dabei aus dem zeitlichen Auftreten des Maximums jedes dieser Ausgangssignale abgeleitet, das die Position des Schienenkopfes (nachfolgend einfach Schienenposition genannt) kennzeichnet.In the device according to the main application, the measured values are evaluated, that is to say the determination the current track width, in an electronic comparator, to which the two time-dependent Output signals of the scanning device are switched on at the same time; the track width information is thereby derived from the temporal occurrence of the maximum of each of these output signals, which is the position of the The rail head (hereinafter simply referred to as the rail position).

Nachteilig bei der Auswertung zeitabhängiger Analogsignale im allgemeinen und des Maximum-Durchlaufs eines Analogsignals im besonderen ist vor allem deren Störanfälligkeit. Denn neben dem zeitabhängigen Nutzsignal können eine Vielzahl an Störsignalen auftreten, die unregelmäßig erscheinen und oft sehr kurz sind, aber eine ausgeprägte, hohe Amplitude aufweisen. Diese kurzen hohen Störamplituden können aber leicht zur Verfälschung eines auf Maximumdurchlauf des Nutzsignals basierenden Meßergebnisses führen. Disadvantageous when evaluating time-dependent analog signals in general and the maximum cycle of an analog signal in particular is its susceptibility to interference. Because next to the time-dependent A large number of interfering signals can occur, which appear irregular and often very are short but have a pronounced, high amplitude. These short high interference amplitudes can but easily lead to falsification of a measurement result based on the maximum passage of the useful signal.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung nach der Hauptanmeldung die Abiiast- und die Vergleichsvorrichtung dahingehend weiter»auszugestalten, daß ihr Einsatz betriebssicherer sowie eineThe object of the invention is, in a device according to the main application, the discharge device and the comparison device further »to the extent that their use is more reliable and a

deßgenauigkeit auch bei automatischen Reihenmesiungen erzieh wird, auch bei Einsatz dieser Vorrich- ;ung unter ungünstigen, störintensiv^n Umgebungsbeiingungen. measurement accuracy even with automatic serial measurements The child is educated, even when using this device, under unfavorable, disruptive environmental conditions.

Diese Aufgabe wird bei einer Meßvorrichtung der iingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine in Abhängigkeit von dem Meßwert über die jeweilige Schienenposition in der vorangegangenen Abtastrwiode 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.In a measuring device of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that that one as a function of the measured value about the respective rail position in the previous one Scanning arrangement is provided which acts only from the reflections at the respective Releases the output signals derived from the rail head for processing in the comparison device, which occur within a specified tolerance range (width of a time window).

Es wird also ein relativ schmales Zeit-Fenster 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 vorgegebenen Toleranzbereiches werden also gar nicht erst ausgewertet und führen somit auch zu keiner Verfälschung des Meßergebnisses. Eine solche Einschränkung ist zulässig, da die Vorrichtung dem Vermessen bereits verlegter Gleise dient, deren Schienen natürlich bereits ein betriebstechnisch erforderliches Mindestmaß an gegenseitiger Fluchtung aufweisen, 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 ToIeranzbereirhes, der folglich auch der Auswertung der Ausgangssignale in der Meßvorrichtung zugrunde gelegt 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 (Stör-) Signale.A relatively narrow time window is given, its position as a function of the change in the respectively valid last measured value for the Rail position is shifted; Information only occurring within this time window is recorded as a possible, valid measurement information released for further processing in the comparison device. Coincidentally Signals that occur outside of this specified tolerance range are therefore not evaluated in the first place and thus do not lead to any falsification of the measurement result. Such a restriction is permissible since the device is used to measure tracks that have already been laid, the rails of which are of course already on Have operationally required minimum of mutual alignment, so that one with coarse Jumps fluctuating measurement result is definitely regarded as an incorrect measurement and eliminated from the start may be; the actual fluctuations in the track gauge, on the other hand, are not abrupt and they are within a definable tolerance range, which consequently also forms the basis for the evaluation of the output signals in the measuring device can be. Thus, according to the further development according to the invention, the measuring device mentioned at the beginning ensures that the comparison device only provides information from the one under consideration Rail processed, but not earlier or later in the receiving transducer (Interfering) signals.

Vorzugsweise ist eine Verschiebbarkeit des vorgegebenen To'eranzbereiches 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 is always "tied" to the respective rail remains, even if no measured values can be determined.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung wird das vom jeweiligen Abtaster gelieferte Ausgangssignal über ein zunächst integrierend und danach differenzierend wirkendes Miarkierfilier vorverarbeitet. Das Integrieren glättet diskret auftretende Signalspitzen und -einbrüche, wie sie: etwa auf Grund der Funktion des Empfangswandlers in Form der periodisch 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 preprocessed via an initially integrating and then differentiating effect Miarkierfilier. Integrating smooths discreet signal peaks and dips, such as: due to the function of the Receiving transducer originate in the form of the periodically interrogated multi-element photodiode arrangement. That Differentiating then emphasizes that part of the signal that changes rapidly by changing the sign; In this way, the intensity transition from the light rail head to the dark shadow the gravel can be determined more safely.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist neben der Linsenanordnung, die als Fokussiermittel für den opto-elektrischen Wandler dient, ein weiteres Linsensystem vorgesehen, welches zylindrisch ausgebildet und zwischen den erstgenannten Fokussiermitteln und der Photodiodenanordnung 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 Schienenköpfes, 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 Verfugung 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 Reflexionsfähigkeit längs des jeweiligen Schienenkopfes ausgemittelt und dadurch störende Pegelschwankungen des Ausgangssignals hinter dem Abtaster vermieden, was eine zusätzliche Reduzierung von Fehlereinflüssen und damit genauere Meßwerte erbringt.According to a further embodiment of the invention, in addition to the lens arrangement, which is used as a focusing means for the opto-electrical converter is used, another lens system provided, which is cylindrical and between the first-mentioned focusing means and the photodiode array is arranged. The received and evaluated in terms of its intensity, Light reflected at the respective rail head then no longer originates from a very narrow one Area of the rail head, but from a something longer rail track, which has the advantage that a greater amount of energy from the opto-electrical receiving transducer recorded and made available for querying the scanner and thereby the sensitivity the measuring arrangement is noticeably increased overall; at the same time through this transition from a very narrow, punctiform reflection point on a longer extended reflection area Fluctuations in reflectivity are averaged out along the respective rail head and are therefore disruptive Level fluctuations in the output signal behind the scanner are avoided, which is an additional reduction of error influences and thus more accurate measured values.

Die erfindungsgemäße, gegen zahlreiche typische Störeinflüsse weitgehend immune Meßvorrichtung ist auf Grund ihrer genauen Arbeitsweise besonders dafür geeignet, in Verbindung mit einer relativ raschen Verschiebung der Meßanordnung längs des Gleises eingesetzt zu werden, da mit 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 Gleises hervorgerufen werden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung 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 Fehlereinflüsse kompensieren.The measuring device according to the invention, which is largely immune to numerous typical interfering influences, is Due to its precise way of working, it is particularly suitable for this in connection with a relatively rapid shift the measuring arrangement along the track to be used, as with great probability Interference-free measurement results can be achieved and consequently a rapid advance is permissible. The possibility of the Measurement of the track width and, if necessary, other characteristic values of the rails quickly, i.e. continuously and being able to make it at a fast rate makes it desirable to have an automatic correction in the process to ensure occurring error influences, in particular by relative movements between the Measuring device carrying railway vehicle (measuring vehicle) and the rails of the track used be evoked. According to a further advantageous embodiment of the invention, therefore, with respect to of the track taking place movement of the measuring device is taken into account that not only the output signals of the scanner in the comparison device but also correction signals are fed in, in particular those caused by inclination and / or lateral movement Compensate for the error influences caused by the measuring vehicle.

Nach einer weiteren Ausgestaltung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung noch mit einem Geber zur Berücksichtigung auch der relativen Verschiebung zwischen dem Fahrzeugkasten und den Drehgestellen des Meßfahrzeuges ausgestattet.According to a further embodiment, the device according to the invention is also used with a transmitter Also taking into account the relative displacement between the vehicle body and the bogies of the Equipped measuring vehicle.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing and will be described in more detail below explained. It shows

F i g. 1 eine Vorrichtung in schematisierter Darstellung, 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 Ausgangssignals hinter den Abtaststern, F i g. 2 eine Draufsicht auf ein Meßfahrzeug gemäßF i g. 1 shows a device in a schematic representation, seen on the front of a measuring vehicle Point sources and receiving transducers in the area of the track to be checked and, drawn below, a time curve of the output signal behind the scanning star assigned to the respective rail head, F i g. 2 shows a plan view of a measuring vehicle according to FIG

Fig. 1,Fig. 1,

F i g. 3 nach Art eines Blockschaltbildes die Verarbeitung der Ausgangssignale der Abtaster unter Berücksichtigung von für die Meßwertverarbeitung interessierenden Parametern und Störgrößen,F i g. 3 in the manner of a block diagram, the processing of the output signals of the scanner, taking into account of parameters and disturbance variables that are of interest for measured value processing,

F i g. 4a bis 4e Zeitdiagramme für Signalverläufe in einer Schaltung gemäß F i g. 3 bzw. 5,F i g. 4a to 4e timing diagrams for signal curves in a circuit according to FIG. 3 or 5,

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

F i g. 6 ein Blockschaltbild über die Gewinnung eines Meßwertes für die Schienenposition im Anschluß an die Funktion des Blockschaltbildes nach F i g. 5,F i g. 6 is a block diagram showing how to obtain a Measured value for the rail position following the function of the block diagram according to FIG. 5,

F i g. 7 ein Blockschaltbild über das Zusammenfassen zweier Meßwerte über Schienenpositionen zu einem Meßwert über die Spurweite,F i g. 7 is a block diagram showing the combination of two measured values about rail positions into one Measured value over the track width,

F i g. 8 im Blockschaltbild ein gegenüber der Schaltung nach F i g. 5 und 6 abgewandeltes Ausführungsbei spiel zur Ermittlung und Speicherung eines Meßwertes über eine Schienenposition.F i g. 8 in the block diagram shows a comparison with the circuit according to FIG. 5 and 6 modified version game for determining and storing a measured value over a rail position.

In Fig. 1 sind zwei Vorrichtungen zum berührungslosen, nämlich opto-elektrischen Messen von Schienenpositionen oder anderen Kennwerten von Eisenbahngleisen, nachfolgend Abtastvorrichtungen 110 genannt, in Frontdarstellung oberhalb eines Meßfahrzeuges skizziert. Die Abtastvorrichtungen 110 sind in ein Eisenbahnfahrzeug 1 als Meßfahrzeug eingebaut, dessen Wagenkasten-Umriß strichpunktiert angedeutet ist. ]ede Abtastvorrichtung 110 enthält einen Punktstrahler 2 zum auf den jeweils gegenüberliegenden Schienen kopf 4 ausgerichteten Abstrahlen von optischer Energie; die Punktstrahler 2 sind deshalb unterhalb des Eisenbahnfahrzeuges 1 und so angebracht, daß jeder von ihnen einen Lichtstrahl 3 auf den gegenüberliegenden Schienenkopf 4 wirft. Die Lichtstrahlen 3 sind da- 2;; bei 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 dunkeln liegen. In Fig. 1, two devices for contactless, namely opto-electrical measurement of rail positions or other characteristic values of railroad tracks, hereinafter referred to as scanning devices 110 , are sketched in a front view above a measuring vehicle. The scanning devices 110 are installed in a railway vehicle 1 as a measuring vehicle, the car body outline of which is indicated by dash-dotted lines. Each scanning device 110 contains a point source 2 for emitting optical energy aligned on the respective opposite rail head 4; the spotlights 2 are therefore mounted below the railway vehicle 1 and in such a way that each of them throws a light beam 3 onto the opposite rail head 4. The light rays 3 are there- 2 ;; when aligned so that only the rail heads 4 are illuminated, while the foot 5 of the respective rail and the gravel 6 of the track are in the dark compared to the illumination of the rail head 4.

Die Reflexion der Lichtstrahlen 3 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 Photodioden-Anordnung 8 ge- 3:5 lenkt. Zwischen dem opto-elektrischen Wandler und der Linsenanordnung 7 ist ein weiteres, nämlich zylindrisches Linsensystem, z. B. in Form einer Zylinderlinse 7a, angeordnet. Der opto elektrische Wandler besteht in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus 256 lichtempfindlichen Elementen der 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 Ausgangssignals 11, das in Fig. 1 unten jeweils unter dem zugeordneten Schienenkopf 4 bzw. unter der zugeordneten Linsenanordnung 7 dargestellt ist. Die jeweüige Amplitude des Ausgangssignals 11 repräsentiert also Beleuchtungsgrad und Reflexionsintensität des zugeordneten Punktes quer zur Längserstreckung des Schienenkopfes 4, Punkt für Punkt nacheinander abgefragt vom Abtaster 116. Dieses zeitabhängige Aus gangssignal 11 kann daher auch als »Video-Signal« des zugeordneten Schienenkopfes 4 bezeichnet werden. Jeweils während eines Abtastzyklus wird von den beiden Abtastern tl6 die gesamte relative Helligkeitsverteilung quer über jeden der beiden Schienenköpfe 4 erfaßt und zum Ausgangssignal 11 umgesetzt.The reflection of the light rays 3 from the respective rail head 4 is bundled by means of a lens arrangement 7 serving as a focusing means and directed 3: 5 to an opto-electrical converter in the form of a photodiode arrangement 8, which is queried by a scanner 116. Between the opto-electrical converter and the lens arrangement 7 is another, namely cylindrical lens system, for. B. in the form of a cylindrical lens 7a arranged. In a preferred exemplary embodiment, the opto-electrical converter consists of 256 light-sensitive elements of the photodiode array 8, which are interrogated one after the other in rapid succession. When interrogated, each element delivers an electrical signal of an intensity corresponding to its illumination, and these individual signals, strung together over time according to the interrogation process, result in the quasi-continuous time curve of an output signal 11, which is shown in Fig. 1 below in each case under the assigned rail head 4 or is shown under the associated lens arrangement 7. The respective amplitude of the output signal 11 thus represents the degree of illumination and reflection intensity of the assigned point transversely to the longitudinal extent of the rail head 4, interrogated point by point one after the other by the scanner 116. This time-dependent output signal 11 can therefore also be referred to as the "video signal" of the assigned rail head 4 . During each scanning cycle, the two scanners t16 record the entire relative brightness distribution across each of the two rail heads 4 and convert it to the output signal 11.

Aus der in F i g. 2 dargestellten Draufsicht auf ein als Meßfahrzeug dienendes Eisenbahnfahrzeug 1 mit zwei Drehgestellen sind nicht nur die beiden in F i g. 1 dargestellten Abtastvorrichtungen 110, sondern auch noch eine dritte Abtastvorrichtung 110 ersichtlich. Zwei dieser Abtastvorrichtungen UO sind dicht bei einem der Drehgestelle oberhalb je einer Schiene, einander gegenüberliegend an den Seiten des Eisenbahnfahrzeuges I, angeordnet, während die dritte Abtastvorrichtung 110 nahe beim anderen Drehgestell des Eisenbahnfahrzeugs 1, liings Fahrtrichtung in einer Fluchtlinie mit einer der beiden zuvor genannten Abtastvorrichtungen IiIO, angeordnet ist. Die beiden erstgenannten, einander gegenüberliegend bei einem Drehgestell angeordneten Abtastvorrichtungen UO sind mit ihrem vom jeweiligen Abtaster 116 gelieferten Ausgangssignal 11 (vgl. Fig. 1) an eine Vergleichsvorrichtung angeschlossen, die einen Meßwert für die momentane Spurweite des Gleises liefert. Die dritte, zusätzlich vorgesehene Abtastvorrichtung 110, 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 Schiene zu messen. In Verbindung mit der jeweiligen, momentanen Spurweite läßt sich mit diesem Ergebnis auch die Krümmung bzw. Fluchtabweichung der zweiten Schiene des untersuchten Gleises bestimmen.From the in F i g. The plan view shown in FIG. 2 of a railway vehicle 1 with two bogies serving as a measuring vehicle is not only the two in FIG. 1 scanning devices 110 shown, but also a third scanning device 110 can be seen. Two of these scanning devices UO are arranged close to one of the bogies above each rail, opposite one another on the sides of the railroad vehicle I, while the third scanning device 110 is close to the other bogie of the railroad vehicle 1, in the direction of travel in alignment with one of the two aforementioned Scanning devices IiIO, is arranged. The first two scanning devices UO, arranged opposite one another on a bogie, are connected with their output signal 11 (cf. FIG. 1) supplied by the respective scanner 116 to a comparison device which supplies a measured value for the current track width of the track. The third, additionally provided scanning device 110, which is located in the longitudinal direction of the railway vehicle 1 away from the first two, is used to measure the deviation or curvature of the associated rail in the same way in terms of circuitry in principle in the horizontal plane. In connection with the respective current track width, this result can also be used to determine the curvature or misalignment of the second rail of the track being examined.

Wie in F i g. 2 dargestellt, ist jeder der drei Abtastvorrichtungen 110 am zugeordneten Drehgestell ein Geber Ul zum Messen der momentanen relativen Ablage zwischen dem Fahrzeugaufbau (Wagenkasten) und den Drehgestellen zugeordnet. Ferner sind Instrumentensätze 112 vorgesehen. Sie enthalten (vgl. F i g. 3) insbesondere Kreisel 113 für eine vertikale Referenz zum Messen des Stampf- und des Roll- oder Querneigungswinkels Qp und 6r, ferner eine Richtungsreferenz (z. B. Nord-Richtungsanzeige), gegenüber der eine ständige Messung der momentanen Fahrtrichtung und damit auch der momentanen Fahrtrichtungsschwankungen (also des Gierwinkels ΘΛ) erfolgt, sowie einen querempfindlichen Beschleunigungsmesser 115 zum Bestimmen der seitlichen Schwankungsbewegung des als Meßfahrzeug ausgerüsteten Eisenbahnfahrzeuges 1.As in Fig. 2, each of the three scanning devices 110 on the assigned bogie is assigned an encoder U1 for measuring the current relative position between the vehicle body (car body) and the bogies. Instrument sets 112 are also provided. They contain (see FIG. 3) in particular gyroscope 113 for a vertical reference for measuring pitch and roll or bank angles Qp and 6r, as well as a direction reference (e.g. north direction indicator), compared to which a permanent reference Measurement of the current direction of travel and thus also the current fluctuations in the direction of travel (i.e. the yaw angle ΘΛ) takes place, 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 Ausgangssignals des Beschleunigungsmessers 115, in zwei elektronischen Integratoren 114, gewonnen. Vor diesen Integrationen wird die momentane Zentripetalbeschleunigung und die Neigung des Eisenbahnfahrzeuges 1 austariert. Für die Neiguncskorrektur wird in einem Korrekturglied 113a das Produkt g · α«θρ · sinÖr gebildet, dessen Winkelwerte den Kreiseln 113 entnommen sind.The last mentioned, lateral movement component is obtained by double integration of the output signal of the accelerometer 115 in two electronic integrators 114 . Before these integrations, the instantaneous centripetal acceleration and the inclination of the railway vehicle 1 are balanced. For the inclination correction, the product g · α «θρ · sinÖr, the angle values of which are taken from the gyroscopes 113, is formed in a correction element 113a.

In entsprechender Weise erfolgt eine Zentrierpetalbeschleunigungs-Korrektur über das Produkt aus der momentanen Vorwärtsgeschwindigkeit, geliefert an einem Geschwindigkeitsmesser 117, und dem Gierwinkel θ/ΐ bzw. dessen Änderungsmaß, gemessen gegenüber der Vorausreferenz der Kreisel 113, mittels eines Multiplizierers 117a. Diese Korrekturgrößen werden vor dem ersten Integrator 114 eingespeistIn a corresponding manner, a centering pedal acceleration correction takes place via the product of the current forward speed, supplied to a speedometer 117, and the yaw angle θ / ΐ 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 F i g. 3 dargestellt, ist es zweckmäßig, den Kreiseln 113 ferner noch eine Korrekturgröße gemäß der momentanen Rollbewegung des Eisenbahnfahrzeugs 1 zu entnehmen und diese als gegen die vertikale Referenz gemessenen Faktor in das Ausgangssignal 11 des jeweiligen Abtasters 116 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 Markierungsfilter 118 geschaltet, um die Meßwertauflösung zu verbessern und ein stabiles Meßergebnis zu erzielen.As in Fig. 3, it is expedient to also take a correction variable from the gyroscopes 113 in accordance with the current rolling movement of the railway vehicle 1 and to feed this into the output signal 11 of the respective scanner 116 as a factor measured against the vertical reference. After the correction factor obtained by double integration has also been linked with the output signals 11, each of the two output signals 11 is switched to an initially integrating and then differentiating marking filter 118 in order to improve the measured value resolution and achieve a stable measurement result.

Λ QQS Λ QQS

uv οο ιuv οο ι

Die in Fig.4a bis 4e schematisiert angegebenen Zeildiagramme zeigen den Verlauf verschiedener Signale, die mit einer Meßvorrichtung gemäß F i g. 1 und 3 gewonnen werden. Die äquidistanten Synchronisierimpulse 119 gemäß F i g. 4a kennzeichnen jeweils den Beginn eines Abtastzyklus des die Fotodiodenanordnung 8 abfragenden Abtasters 116. Fig.4b gibt den zeitabhängigen Verlauf des Video- oder Ausgangssignals 11 hinter einem Abtaster 116 und damit die HeI-ligkeitsverleilung quer über einen Schienenkopf 4 (vgl. Fig. 1) wieder. Dieses zunächst nur quasi-stetige, auf Grund der aus vielen Elementen punktförmig zusammengesetzten Fotodiodenanordnung 8 im kleinen noch diskontinuierliche und stufenförmige Ausgangssignal 11 wird durch Integration und Differentiation im Markierungsfilter 118(Fi g. 3) zu einem stetigen Ampliludenverlauf verschliffen (s. F i g. 4c) und über eine Pegelauswertung wird aus diesem Signalverlauf ein kurzer Identifizierimpuls 126 (F i g. 4e) gewonnen, dessen zeitliche Lage bezüglich des die jeweilige Abtastperiode einleitenden Synchronisierimpulses 119 die Lage des Schienenkopfes 4 angibt. Diese kurzen Identifizierimpulse 126 sind also eine eindeutige Information über die momentane Position der betrachteten Schiene (bzw. des für die Spurweite maßgeblichen Teils des Schienenkopfes), und durch Verknüpfung in der Vergleichsvorrichtung mit der entsprechenden Information über die Position der gegenüberliegenden Schiene ergibt sich die momentane Spurweite des überwachten Gleises.The schematically indicated in Fig.4a to 4e Line diagrams show the course of various signals that are generated with a measuring device according to FIG. 1 and 3 can be won. The equidistant synchronization pulses 119 according to FIG. 4a each identify the Beginning of a scanning cycle of the scanner 116 interrogating the photodiode array 8 time-dependent course of the video or output signal 11 behind a scanner 116 and thus the brightness distribution across a rail head 4 (see. Fig. 1) again. This only quasi-steady at first The reason for the photodiode array 8, which is composed of many elements in a punctiform manner, is still small discontinuous and stepped output signal 11 becomes a continuous amplitude curve through integration and differentiation in the marking filter 118 (FIG. 3) smoothed (see Fig. 4c) and a level evaluation turns this signal profile into a short identification pulse 126 (FIG. 4e), its time position in relation to the one which precedes the respective sampling period Synchronization pulse 119 indicates the position of the rail head 4. These short identification pulses 126 are therefore clear information about the current position of the rail (or the part of the rail head relevant for the track width), and by linking in the comparison device with the corresponding information about the position of the opposite rail, the result is the current track width of the monitored track.

Bei Kreuzungen, Abzweigungen und sonstigen Stellen des Eisenbahngleises, an denen mehr als nur eine Schiene im Auffaßbereich des optischen Systems einer Abtastvorrichtung 110 erscheint 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 F i g. 4b ineinander übergehen und nach Aufarbeitung im Markierungsfilter 118 zu zwei überlappten Kurvenverläufen gemäß F i g. 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. Es 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 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 Schienenposition 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 (Idenlifizierimpuls 126) zu suchen.At crossings, junctions and other points on the railroad track where more than one Rail appears in the pick-up area of the optical system of a scanning device 110 or next to the rail other distinctive and similarly reflecting objects or objects emitting interference signals are detected However, difficulties arise (e.g. as a result of light reflections). Because within one sampling cycle two curves according to FIG. 4b merge and after processing in the marking filter 118 to two overlapping curves according to FIG. 4c lead, with the result that z. B. within two identification pulses 126 can appear closely one after the other in one scan cycle; from their bare However, it is not immediately apparent which of them is the actual rail position indicates and which originates from an interfering signal. The location of faulty, foreign objects near the rails evoked identification impulses can change abruptly, so that not always without further ado is to be determined. which of the identification pulses 126 a track width error and which represents an inherently insignificant disturbance variable. It 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; only within this expectation range Occurring identification pulses 126 are now taken into account for determining the track width, while disturbance variables lying outside this expectation range from the outset in the further evaluation be disregarded. It is based on the knowledge that in practice strong or even sudden changes in the rail positions do not occur, but that it is sufficient to limit the expected range in the vicinity of the expected rail position and thus z. B. of each, youngest valid measured value and then within this tolerance range (i.e. around the valid measured value around) according to the new valid measured value (identification pulse 126) to look for.

Die Lage solcher dynamischer, d. h. verschiebbarer Zeit-Fenster ist in F i g. 4d eingetragen.
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.The position of such dynamic, that is to say shiftable, time windows is shown in FIG. 4d registered.
Outside this narrow dynamic time window that appears during the previous sampling cycle, that is, the time window positioned by the last identification pulse 126, is masked out as interference signals, that is, not taken into account.

ίο 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 F i g. 5 dargestellt.
Zum Ermitteln der Schienenposition wird das aus der Fotodiodenanordnung 8 über den Abtaster 116 (s. F i g. 1) gewonnene Video- oder Ausgangssignal 11 — gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Korrekturgrößen gemäß F i g. 3 — auf das Markierungsfilter 118 geschaltet, hinter dem ein Signalverlauf gemäß F i g.4c in jedem Abtastzyklus erscheint. Zur Intensitätsauswertung, also zum Erzeugen eines Identifizierimpulses 126, schließt sich in einem Zweig ein Vergleicher 120a mit hohem Referenzpotential Va und in einem parallelen Zweig ein Vergleicher 1206 mit niedrigem Referenzpotential Vb an. Jedem Vergleicher 120a. 120b ist eine monostabile Kippstufe 124a, 1246 nachgeschaltet. Die beiden Referenzpotentiale Va und Vb für das Ansprechen des jeweiligen Vergleichers 120a, 120fc sind in F i g. 4c eingezeichnet. Zu Beginn eines jeden Abtastzyklus, wenn noch kein 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 125 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 läuft über die Weiche 123 und durch das, über ein Ausgangssignal eines ODER-Gatters 121a freigegebene Gatter 122 und startet das Zeitglied 125.A particularly simple but already sufficient circuit for the generation and displacement of such a time window in the principle block diagram is shown in FIG. 5 shown.
To determine the rail position, the video or output signal 11 obtained from the photodiode arrangement 8 via the scanner 116 (see FIG. 1) is used - possibly taking into account the correction variables according to FIG. 3 - switched to the marking filter 118, behind which a signal curve according to FIG. 4c appears in each sampling cycle. For intensity evaluation, that is to say for generating an identification pulse 126, a comparator 120a with high reference potential Va is connected in one branch and a comparator 1206 with low reference potential Vb is connected in a parallel branch. Each comparator 120a. 120b is followed by a monostable multivibrator 124a, 1246. The two reference potentials Va and Vb for the response of the respective comparator 120a, 120fc are shown in FIG. 4c is shown. At the beginning of each sampling cycle, if no video or output signal 11 appears yet, an electronic switch 123 is set to the preparation position by means of the synchronization pulse 119 via a switch 121, in which it connects the high level evaluation branch to the signal input of a gate 122. A timer 125 for moving the time window has not yet been activated. As soon as - after the start of the sampling cycle under consideration - an output signal 11 appears and the signal behind the marking filter 118 exceeds the reference potential Va of the comparator 120a, the monostable multivibrator 124a is triggered; Its output pulse runs over the switch 123 and through the gate 122, which is enabled via an output signal of an OR gate 121a, and starts the timer 125.

Sobald das Zeitglied 125 gestartet ist, wird der Umschalter 121 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 Vb verbunden. As soon as the timer 125 has started, the changeover switch 121 is reset. As a result, the OR gate 121a switches off again, i. h "the gate 122 is blocked. In addition, the switch 123 is switched over, that is, the signal input of the gate 122 is connected to the branch with the low reference potential Vb .

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 RQckkippzeit de) monostabilen Kippstufe 124c geöffnet, wobei der Be ginn dieser Öffnungszeit von der durch den Ablauf de: Zeitgliedes 125 vorgegebenen Zeitspanne definier wird. Wenn während dieser Öffnungszeit der Pegel an Ausgang des Markierungsfilters 118 noch über den Referenzpotential Vb liegt, wird die dem Vergleiche 1206 nachgeschaltete monostabile Kippstufe 1246 an gestoßen, und an ihrem Ausgang erscheint ein Identifi zier-Impuls 126. Über die Weiche 123 und den SignalAfter a predetermined period of time from the start of the timer 125, the monostable multivibrator 124c is triggered. For the duration of its output pulse, which defines the length of the time window, the OR gate 121a is switched through again and the gate 122 is thus enabled again. The dynamic time window is therefore open for the duration of the reversing time of the monostable flip-flop 124c, the beginning of this opening time being defined by the period of time given by the sequence of the timer 125. If during this opening time the level at the output of the marking filter 118 is still above the reference potential Vb , the monostable trigger stage 1246 connected downstream of the comparison 1206 is triggered and an identification pulse 126 appears at its output. Via the switch 123 and the signal

509582/1;509582/1;

QQ*QQ *

eingang de* Gauen 122 gelangt dieser an den Ausgang die-un, Gaturn 122. Dadurch wird das Zeitglied 125 erneut für den nächuen Abtauzyklus gestartet- Nach der vom Zeitglied 125 vorgegebenen Zeitspanne ah Erscheinen des. letzten IdentifizierimpuJses 126 hinter dem Gatter 122 wird die monostabile Kippstufe 124c erneut angeuoßen und damit erneut das Zeit-Fenster geöffnet. Das bedeutet also, daß — sofern im vorangegangenen Abtastzyklus nur überhaupt ein ausgewerteter Idenlifizierimpuls 126 erschien — die Lage de» nächstfolgenden Zeit-Fensters von der Lage dieses zuletzt ermittelten gültigen Identifizierimpulses 126 abhängt, folglich dynamisch mit dessen Variation vervchoben wirdinput de * Gauen 122, this arrives at the output die-un, Gaturn 122. As a result, the timer 125 is restarted for the next defrosting cycle Trigger 124c is triggered again and the time window is 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 126 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 in a sampling cycle no synchronization pulse 126 appears during the opening time of the time window (i.e. during the tilt back time of the monostable flip-flop 124c), then the timer 125 is not started and consequently the monostable flip-flop 124c is not triggered either. In this case, the process continues as at the start of operation, i. The next synchronization pulse 119 sets the changeover switch 121 again, and this position is maintained until a signal exceeding the high reference potential Va appears at the output of the marking filter 118 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 Breite 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 118 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 Faii 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.Under certain conditions it can happen that an identification pulse 126 appears outside the narrow time window, for example when a diagonal crossing of rails is crossed. Under these circumstances, two expanded modes of operation are possible: either the width of the time window is now progressively expanded until a new identification pulse 126 lies within the time window; or a trigger stage working against a high reference potential is switched on in order to look for the most distinctive signal from the signal profile behind the marking filter 118 and to treat it as an identification pulse 126. According to a further development, it can also be expedient to use these two operating modes in combination with one another. In any event, however, the last result obtained about the rail position is retained as the closest possible approximation to the value actually sought, and this prevents interference signals apart from the expected identification pulse 126 from leading 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 Schienenposition erfolgt vorzugsweise durch eine in F i g. 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. A) für die jeweils erfaßte Schienenposmon. Mi Eintreffen des nächsten Synchronisierimpulses 119 win der Sägezahnspannungsgeneraiior 128 über eine Kipp stufe 130 auf seinen Anfangsweirt zurückgesetzt und zu gleich über den Umschalter 129 das Tor 127 erneu freigegeben.The evaluation in the sense of converting the identification pulse 126 appearing within a scanning cycle into a measured value about the rail position is preferably carried out by a method shown in FIG. 6 shown circuit arrangement. The conversion into a voltage value which is proportional to the time span between the beginning of a sampling cycle (appearance of the synchronizing pulse 119) and appearance of the identification pulse 126 takes place in a sawtooth generator 128, which in a known manner z. B. is constructed as an analog integrator or a counter the increase, f supplied by a timing begins with appearance of the synchronizing pulse 119 which opens a gate 127 via a changeover switch 129th The appearance of a Identifizierimpulses 126 switches the switch 129 back and thus blocks the gate 127. The signal value at the output of now reached Sägezahnspannungsgenerators 128 is directly a measure of the time interval between the start of a sampling cycle and the occurrence of the Identifizierimpulses 126. Thus, the measured value of A (or . A) for the track posmon recorded in each case. Wed arrival of the next synchronization pulse 119 win the sawtooth voltage generator 128 via a flip-flop 130 reset to its initial value and at the same time the gate 127 is released again via the switch 129.

Die Schaltanordnung gemäß F ί g. 6 ist je einmal fü beide Schienen des überwachten Gleises, also für beidi Abtasivorrichtungen 110 (Fig. 1) vorhanden. Zur BeThe switching arrangement according to F ί g. 6 is available once for both rails of the monitored track, that is for both scanning devices 110 (FIG. 1). To Be

ίο Stimmung der Spurweite des Gleises werden die Posi tions-Meßwerte A und A' sowie die Hilfssteuerausgän ge ßbzw. ff für die beiden Schienen in einer zweckmä ßig angepaßten Vergleichsanordnung zusammengefaßt wie sie in F i g. 7 skizziert ist. Die tatsächlich interessieίο mood of the track gauge, the position measured values A and A ' as well as the auxiliary control outputs ge ßbzw. ff summarized for the two rails in an appropriately adapted comparison arrangement as shown in FIG. 7 is sketched. The actual interest

ι« rende Spurweite wird hierin aus einer Überlagerung der beiden Meßwerte A. A' für die Schienenpositioner gewonnen. Letztere (A. A) werden dazu auf die beider Eingänge eines Addierers 132 geschaltet, dem ein Er gebnisspeicher 135 nachgeschaftet ist Dieser Ergebnisspeicher 135 wird immer dann von einer Triggerstufe 134 zur Übernahme eines Additionsergebnisses freigegeben, wenn an den Eingängen eines Und-Gatters 133 beide Übergabesignale B bzw. ff anstehen, weil mit Erscheinen je eines Identifizierimpulses 126 in den beiden Schaltungen gemäß F i g. 6 die den beiden Schienen zugeordneten Sägezahngeneratoren 128 beide stillgesetzt sind, an deren Ausgängen also der endgültige Meßwert A bzw. A' 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 110 noch nicht zur Gewinnung eines Identifizierimpulses 126 geführt hat. In diesem Falle wird der letztgültige Meßwert über die Spurweite im Ergebnisspeicher 135 weiterhin zur Verfügung gehalten. The current track width is obtained here from a superposition of the two measured values A. A ' for the rail positioners. The latter (A. A) are switched to the two inputs of an adder 132, which is followed by a result memory 135. This result memory 135 is always released by a trigger stage 134 to accept an addition result if both at the inputs of an AND gate 133 Transfer signals B and ff are pending, because each time an identification pulse 126 appears in the two circuits according to FIG. 6 the sawtooth generators 128 assigned to the two rails are both shut down, at the outputs of which the final measured value A or A 'is available for the respective current rail position. 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 110 has not yet led to an identification pulse 126 being obtained. In this case, the last valid measured value over the track width is kept available in the result memory 135.

Bei der in F i g. 5 und 6 dargestellten Schaltanordnung für die Auswertung der von den Abtastvorrichlungen 110 gewonnenen Informationen wird bei Ausfall wenigstens eines Meßwertes A oder A' über eine Schienonposition also lediglich das jüngste komplette Ergebnis über die Spurweite gespeichert. Während bis zu diesem Ausfall jeweils der jüngste Identifizierimpuls 126 die Lage des Zeit-Fensters 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, letztere 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. A' über Schienenpositionen gewonnen wird.In the case of the in FIG. 5 and 6 for the evaluation of the information obtained by the scanning devices 110 , if at least one measured value A or A ' fails over a rail position, only the most recent complete result over the track width is stored. While up to this failure the most recent identification pulse 126 determined the position of the time window 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 it must be within the time Window, the latter position can be built up again with the aid of the next synchronization pulse 119 . However, this means that the time window remains blocked for at least one scanning cycle and no measured value A. A 'is obtained for rail positions.

Dieser Nachteil wird bei einer Weiterbildung gegenüber F i g. 5 und 6 überwunden, die in F i g. 8 als Blockschaltbild für eine Schiene, also eine Abtastvorrichtung 110 skizziert ist; zum Ermitteln der Spurweite des überwachten Gleises bedarf es wieder der KombinationThis disadvantage is in a further development compared to FIG. 5 and 6 overcome, which in F i g. 8 is sketched as a block diagram for a rail, that is to say a scanning device 110; To determine the gauge of the monitored track, the combination is required again

&> dieser Schaltungsanordnung mit einer entsprechenden für eine zweite Abtastvorrichtung 110 (vgl. F i g. 1 bzw.&> this circuit arrangement with a corresponding for a second scanning device 110 (see FIG. 1 or

In F i g. 8 oben ist im Prinzip die gleiche Schaltungsanordnung wiedergegeben, wie sie bezüglich F i g. 5 erläutert wurde, ergänzt um einen Testumschalter zum Einspeisen einer Testinformation für die Funktionsprüfung der Schaltanordnung. Der Schaltungsteil links unten in F i g. 8 entspricht demjenigen aus F i g. 6,In Fig. 8 above, the same circuit arrangement is shown in principle as is shown with regard to FIG. 5 explained was supplemented by a test switch for feeding in test information for the functional test the switching arrangement. The circuit part at the bottom left in FIG. 8 corresponds to that from FIG. 6,

4 QQ*4 QQ *

wobei nun als Sägezahngenerator 128 ein Zähler vorgesehen ist, der von einem Zeitreferenztakt f angesteuert wird, sobald mit Erscheinen eines Synchronisierimpulses 119 ein Abtastzyklus beginnt.a counter is now provided as a sawtooth generator 128 which is controlled by a time reference clock f as soon as a sampling cycle begins with the appearance of a synchronization pulse 119.

Um bei Ausfall eines Identifizierimpulses 126 den Meßwert A für die letztermitteltc Schienenposition nicht zu verlieren und die Position des dynamischen, also verschiebbaren Zeit-Fensters weiterhin an jedem ausrichten zu können, ist eine Anzahl von Ergänzungen gegenüber der Schaltungsanordnung in F i g. 5 und 6 vorgenommen. In order not to lose the measured value A for the last average rail position in the event of an identification pulse 126 failure and to be able to continue to align the position of the dynamic, that is to say shiftable, time window to each, a number of additions to the circuit arrangement in FIG. 5 and 6 made.

Der Umschalter 121 in F i g. 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 F i g. 5: Zu Beginn der Messung, für den Abtastzyklus nach Erscheinen des ersten Synchronisierimpulses 119 und bei Erscheinen des Signals hinter dem Markierungsfilter 118 wird die erstmalige Positionierung des Zeit-Fensters vorgenommen. Zu Beginn eines jeden Abtastzyklus wird vom Synchronisierimpuls 119 der 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 138 ein Gatter 139 geöffnet wurde, wird das Zählergebnis des Sägezahngenerators 128 sowohl auf einen Vergleich^peicher 140 als auch auf einen Ausgangsspeicher 141 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 dadu cn 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 125 und danach über Inbetriebsetzen der monostabilen Kippstufe 124c die Öffnung des Zeit-Fensters. Bei Auftreten des Identifizierimpulses 126 dieses Abtastzyklius wird das neue Zählergebnis des Sägezahngenerators 128 als neuer Meßwert A für die Schienenposition in den Ausgangsspeicher 141 und den Vergleichsspeicher 140 übernommen; der neue Meßwert A steht also für den nächsten Abtastzyklus (neues Hochzählen des Sägezahngenerators 128) zur Positionierung des Zeit-Fensters zur Verfugung. Sollte kein neuer Meßwert A erzielt werden, weil in dem neuen Abtastzyklus kein !dentifizierimpuls 126 während des Zeit-Fensters erscheint, dann bleibt der bisherige Meßwert A beibehalten und folglich die Lage des Zeit-Fensters auf diesen bezogen. Ein Umschalter 146 dient, entsprechend der Funktion der Schaltanordnung in F i g. 6, für ein Zusammenfassen zweier Schienenpositionen-Meßwerte A, A' zu einem Spurweitemeßergebnis der Bereitstellung eines Übergabesignals ß.The switch 121 in FIG. 8 has the same meaning and function as in FIG. 8 in cooperation with the OR gate 121a, the switch 123, the gate 122, the timer 125 (which works digitally in this example) and the monostable multivibrator 124c. 5: At the beginning of the measurement, for the sampling cycle after the appearance of the first synchronization pulse 119 and when the signal appears after the marking filter 118 , the time window is positioned for the first time. At the beginning of each sampling cycle, the synchronizing pulse 119 starts the sawtooth generator 128 , which in this preferred exemplary embodiment is a pulse counter. When an identification pulse 126 appears within the time window, i.e. after the timer 125 has expired and a gate 139 has been opened via a changeover switch 138 , the counting result of the sawtooth generator 128 is transferred both to a comparison memory 140 and to an output memory 141 . The last valid measured value A for the rail position is therefore available at both. If this measured value is reached by the counting sawtooth generator 128 during the next sampling cycle, a comparator 142 switches through and triggers a monostable multivibrator 124d. The control pulse generated thereby starts via gates 143 and 144 enabled (by switch 138 or 121) as well as via an OR element 145 the next sequence of the timer 125 and then the opening of the time window by activating the monostable multivibrator 124c. Upon the occurrence of this Identifizierimpulses 126 Abtastzyklius the new counting result of the sawtooth generator 128 as a new measured value A for the track position in the output memory 141 and the comparison memory 140 is taken; the new measured value A is therefore available for the next sampling cycle (new counting up of the sawtooth generator 128) for positioning the time window. If no new measured value A is obtained because no identification pulse 126 appears during the time window in the new scanning cycle, then the previous measured value A is retained and consequently the position of the time window is related to it. A changeover switch 146 is used, corresponding to the function of the switching arrangement in FIG. 6, for combining two rail position measured values A, A ' to form a track width measurement result for the provision of a transfer signal β.

Sollte in einem Abtasizyklus der interessierende Identifizierimpuls 126 nicht innerhalb des vorgegebenen Zeit-Fensters erscheinen, dann tritt über eine monostabile Kippstufe 124c und einen Umschalter 148 eine Suchschaltung 147 in Funktion, die im wesentlichen aus einem Zähler mit einstellbarem Dekodierer zum Rückstellen des Zählers besteht und eine Suchweite aufweist, die etwa dem l,5fachen der Fensterbreite entspricht. Außerdem ist in dem Blockschaltbild gemäßIf the identification pulse 126 of interest does not appear within the specified time window in a sampling cycle, then a search circuit 147 comes into function via a monostable multivibrator 124c and a changeover switch 148 , which essentially consists of a counter with an adjustable decoder for resetting the counter and a Has search width, which corresponds approximately to 1.5 times the window width. In addition, according to the block diagram

ίο F i g. 8 die Möglichkeit, für die Meßwertauswertung Ortsparameter über Tachoimpulse einzuspeisen, symbolisch berücksichtigt, wie unten noch näher erläutert wird.ίο F i g. 8 the possibility of evaluating the measured values Feed in location parameters via speedometer pulses, symbolically taken into account, as explained in more detail below will.

Die Schaltanordnung gemäß F i g. 8 stellt also eine besonders zweckmäßige Weiterbildung dar, indem die jeweilige Position des Zeit-Fensters innerhalb des Abtastzyklus über eine vorgegebene Zeitspanne oder Wegstrecke gespeichert und dadurch die Gefahr des Auffassens einer falschen Schiene an Kreuzungen oder Abzweigungen ganz wesentlich reduziert wird.The switching arrangement according to FIG. 8 thus represents a particularly expedient development in that the respective position of the time window within the sampling cycle over a predetermined period of time or Distance saved and thereby the risk of catching the wrong rail at intersections or Branches is reduced quite significantly.

Das Blockschaltbild in F i g. 8 gibt nur eine prinzipielle Lösungsmöglichkeit in dieser Hinsicht wieder. Sie läßt sich dahingehend ausweiten, daß Schattenoder Hilfsimpulse über eine oder mehrere Abtastzyklen eingespeist werden, die beispielsweise vom Tachogenerator abgeleitet sind, also eine fahrtabhängige Überbrückung eines Meßwertausfalls gewährleisteten. Sobald wieder ein talsächlicher Identifizierimpuls 126 innerhalb des Zeit Fensters erscheint, wird von nun an die Verstellung des Zeit-Fensters 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.
Zweckmäßige Weiterbildungen bestehen darin, nicht für beide Schienen völlig unabhängig voneinander den Meßwert A bzw. A' über die Schienenposition zu ermitteln, sondern stets beide Schienenpositionen zueinander, im Hinblick auf die daraus sich ergebende Spurweite, ins Verhältnis zu setzen und eine Anzeige bzw. Umschaltung 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 Abtastvor richtung 110 zwei dicht nebeneinander verlegte Schic nen erfaßt.The block diagram in FIG. 8 gives only one possible solution in principle in this regard. It can be expanded in such a way that shadow or auxiliary pulses are fed in over one or more scanning cycles, which are derived, for example, from the tachometer generator, thus ensuring a trip-dependent bridging of a measured value failure. As soon as a specific identification pulse 126 appears again within the time window, the adjustment of the time window is carried out again from now on according to the actual measured values. If no identification pulse 126 has been detected within the time window for a specified number of scanning cycles or a specified distance traveled, the entire evaluation switches back to the initial state, ie the switch 123 is switched to the comparator branch for high reference potential switched back and the construction of the position for a time window started from the beginning, as at the beginning of the measurement. Using the high reference potential, a rail position is then searched again as the starting value for positioning the time window.
Expedient developments consist in not determining the measured value A or A ' for both rails completely independently of one another via the rail position, but always putting both rail positions in relation to one another, with regard to the resulting track width, and displaying or switching to be carried out if a total track width result results from supposedly correct rail positions, which must be described as not possible. In this way, such errors can be eliminated, for example, when a scanning device 110 detects two layers laid close together.

Hierzu 7 Blatt ZeichnungenIn addition 7 sheets of drawings

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Claims

Patent claims:

j. Apparatus for berühnmgslosen knife, the track width or other characteristics of railway tracks by means of radiated and after reflection at the rail heads of railway tracks again received energy using a along the railway track movable measuring arrangement of sampling devices each having a the opposite rail head detecting spotlights and receiving transducers, where each point source a Represents the light source and each receiving transducer consists of an opto-electrical transducer which converts the reflected light into electrical signals of corresponding intensity, which is formed from an arrangement of photodiodes that can be interrogated one after the other, which in connection with focusing means (lens arrangement) transversely the light reflections on the assigned rail head at adjacent points periodically one after the other scanned over this and wherein the output signal of the scanning device to a comparing device delivering the characteristic variable g is switched, according to patent application P 22 44 274.6, characterized in that a masking arrangement is provided which acts as a function of the measured value (A or A ') over the respective rail position in the previous sampling period and which only derived those from the reflections at the respective rail head Releases output signals (11) for processing in the comparison device, which occur within a predetermined tolerance range (width of a time window).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the output signal (11) of the scanning device (110) on a marking filter that initially has an integrating and then a differentiating effect (118) is switched.

3. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that that between the lens arrangement (7) and the Photodiodeanor - ^ ung (8) a cylindrical Lens system (cylinder lens 7a) is arranged.

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

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that correction variables based on relative movements between the railway vehicle (1) and the track in the output signal (II) each Scanning device (110) are fed.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the correction variables from the inclination and / or the lateral movement of the monorail ■ vehicle (1) with respect to the track are derived.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that a transmitter (111) for determining the relative displacement between the car body and the bogies of the railway vehicle (I) is provided.

8. Device according to one or more of the

Claims 4 to 7, characterized in that an instrument set (112) is provided, the gyroscope (113) for a vertical reference for measuring pitch and roll movement and for a horizontal reference Reference for measuring the change in the direction of travel of the railway vehicle (1) and one on the side aligned accelerometer (115) for determining lateral movement of the railroad vehicle (1) contains

9. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that that in the absence of reception of a reflection by the scanning device (110) from the predetermined area within a predetermined period of time the size of the time window progressively enlarges until a reflection is recorded.