DE2547057A1

DE2547057A1 - Verfahren zum messen der ausrichtung von eisenbahngleisen und schaltanordnung zum ausueben des verfahrens

Info

Publication number: DE2547057A1
Application number: DE19752547057
Authority: DE
Inventors: Ronald James Forsyth; Raymond Brian Lewis
Original assignee: British Railways Board
Current assignee: British Railways Board
Priority date: 1974-10-23
Filing date: 1975-10-21
Publication date: 1976-05-06
Also published as: FR2289383A1; FR2289383B1; AT352166B; GB1517513A; CH597430A5; DE2547057C2; ATA785975A

Description

British Railways Board, 222, Marylebone Road, London, N.W.l,

England

Verfahren zum Messen der Ausrichtung von Eisenbahngleisen und Schaltanordnung zum Ausüben des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Ausrichtung von Eisenbahngleisen von einem Messfahrzeug aus, das auf den Gleisen fährt und sowohl mit Vorrichtungen zum Aufnehmen von Schienen- und Fahrzeugparametern ausgestattet ist, die in Signale für die momentanen Werte jener Parameter umgewandelt werden, als auch mit Vorrichtungen zum Verarbeiten dieser Signale zu einer Ausgangsinformation über die jeweilige Ausrichtung des Gleises, sowie Schaltanordnungen zum Ausüben dieses Verfahrens.

Unter der zu messenden Ausrichtung der Eisenbahngleise im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die horizontale Position der Schienen des Gleises zu verstehen, bzw. eine eventuelle seitliche Abweichung des Schienenpaares von einer bestimmten Richtung, im Interesse schnellen Erfassens auch langer Gleisstrecken soll diese Ausmessung von einem auf dem Gleis selbst fahrenden Messfahrzeug aus erfolgen, um kontinuierlich oder wenigstens quasikontinuierlich Messwerte für die seitlichen Abweichungen des Gleisverlaufes von den gewünschten Lage zu erhalten.

609819/0333

FOr da« AuftragtvarhSltnls gilt dl· Gebührenordnung dar DauUchen Patentanwalttkammer. - Gerl*1«tand für Leittung und Zahlung: Nürnberg.

Pur solche Aufgaben sind bereits verschiedene Arten von Messfahrzeugen bekannt. Deren Arbeitsweise läßt sich normalerweise einer der folgenden zwei grundsätzlichen Betriebsarten zuordnen: nämlich (a) Sehnen-Messverfahren und (b) Messverfahren unter Verwendung von Trägheitsmeßsystemen.

Auf der Ermittlung von Sehnen-Abweichungen basierende Messverfahren werden in der Weise realisiert, daß vom Messfahrzeug eine Sehne zwischen zwei Punkten des Gleises aufgespannt wird. Es erfolgt dann eine Bestimmung des Abstandes von einem vorgegebenen Punkt auf dieser Sehne (gewöhnlich von deren Mittelpunkt) zu einem gleisgebundenen Referenzpunkt, und die Länge dieses Abstandes wird als rohes Maß für die Ausrichtung des Gleises ausgewertet. Beim Durchfahren von Kurven tritt naturgemäß ein großer Abstand zwischen dem Bezugspunkt auf der Sehne und dem gleisbezogenen Referenzpunkt auf, der angenähert der Kurvenkrümmung proportional ist.

Bei Trägheitsmeßverfahren wird ein Beschleunigungsmesser benutzt, um die seitliche Beschleunigung entweder des Fahrgestells (Drehschemels) oder des Wagenkastens des Messfahrzeuges zu erfassen. Mittels elektronischer Integratoren und Filter wird das Beschleunigungsmesser-Ausgangssignal derart verarbeitet, daß sich als Ausgangsinformation ein Messwert über die Verschiebung des Fahrgestells bzw* des Wagenkastens ergibt, wobei entsprechende Korrekturgrößen für Schlingerbewegungen des Fahrzeuges aus einem Kreiselsystem für eine vertikale Referenz abgeleitet und in die Signalverarbeitung eingeführt werden. Die Messung der relativen Position der Schiene bezüglich des Drehschemels bzw. des Wagenkastens kann dann über Fühler oder Sonden oder auch optisch mittels optischer Abtaster erfolgen, und zusammen mit der Integrator-Ausgangsinformation bestimmt sich daraus die momentane Ausrichtung des Gleises.

609819/0333

Derartige Meßverfahren, und Schaltanordnungen zum Durchführen solcher Meßverfahren, sind bekannt. Allerdings treten beim Durchfahren von Kurven aufgrund der Zentripetalbeschleunigung erhebliche Fehlereinflüsse auf.

Es wurde schon versucht, die eigentlich interessierende Ausgangsinformation über die momentane Ausrichtung des Gleises von der dieser überlagerten Störinformation zu trennen, die aus dem Kurvenverlauf des Gleises herrührt, wozu eine Hochpaß-Filterung vorgenommen wurde. Diese Abhilfe gegen jene .
Fehlereinflüsse erweist sich aber als ungenügend, insbesondere im Hinblick auf Übergangserscheinungen beim Eingang in und beim Ausgang aus Kurven, da die hier auftretenden Krümmungsänderungen von den Filtern übertragen werden.

Ausgehend von dieser Erkenntnis, daß die einfache Anwendung von Hochpaßfiltern die störenden Fehlereinflüsse nicht mit hinreichender Sicherheit unterdrückt, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Meßverfahren derart weiterzuentwickeln, daß eine unmittelbare Bestimmung der Gleisqualität (nämlich der Gleisausriohtung) derart ermöglicht wird, daß für jeden der Messung zugrunde liegenden Gleisparameter nur eine einzige Variable gewonnen wird, deren Größe unmittelbar zur gesuchten Ausgangsinformation in Beziehung steht. Zwar muß diese Abhängigkeit nicht notwendigerweise linear sein,, aber es ist wesentlich, daß sie reproduzierbar ist, so daß zu jeder Zeit, unabhängig von den momentanen Gegebenheiten des befahrenen Eisenbahngleises bzw. des benutzten Meßfahrzeuges bezüglich der gewonnen Ausgangsinformation Über die momentane Gleisausrichtung ein Kontroll- oder Sicherheitspegel vorgegeben werden kann, der dann im Zuge der Messungen als Vergleichsmarke dafür dient, ob der jeweils ermittelte Gleiszu-

- 4 -809819/0333

stand unzulässig ist, und der darüberhinaus auch als Bezugsmarke für statistische Auswertungen dient, um z. B. Standardabweichungen zu erfassen, die unmittelbar repräsentativ für den Gleiszustand sind. Diese Aufgaben sind mit herkömmlichen Meßverfahren und herkömmlichen Schaltanordnungen zu deren Durchführung Jedenfalls bei Auftreten des Einflusses von Gleiskrümmungen nicht lösbar.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Tatsache aus, daß Gleise in Kurven, damit die Fahrzeuge sie sicher und bei minimaler Beeinträchtigung des Fahrkomforts für die Wageninsassen passieren können, überhöht oder abgeschrägt angelegt sind, nämlich derart, daß bei einer bestimmten Geschwindigkeit, die als Gleichgewichtsgeschwindigkeit bezeichnet wird, die Vektorsumme der Beschleunigungen aufgrund Erdanziehung und der Zentripetalbeschleunigung senkrecht zur Gleisebene verbleibt. An GleiskrUmmungsübergängen sind die Überhöhung einerseits und die Kurvenkrümmung andererseits einander angepasst, um diese Abhängigkeit bezüglich der Vektorsumme beizubehalten. Das bedeutet, daß ein am Fahrzeug angebrachter Beschleunigungsmesser, dessen Empfindlichkeitsachse seitlich (also quer zur Fahrtrichtung) ausgerichtet ist, unter der Annahme, daß keine Rollbewegung des Fahrzeugaufbaues auftritt, kein Ausgangssignal liefert, wenn das Fahrzeug durch eine Kurve sowie über die Kurvenübergänge fährt, wenn nur die Fahrzeug-Fahrtgeschwindigkeit der Gleichgewichtsgeschwindigkeit für die Anlage dieser Kurve entspricht. Die jeweilige Gleichgewichtsgeschwindigkeit ist für eine bestimmte Gleisstrecke oder Fahrtroute mit hinreichender Genauigkeit bekannt, und gewöhnlich bleibt diese Gliichgewichtsgeschwindigkeit während der Kurvenfahrt konstant, abgesehen von den seltenen Fällen, daß Geschwindigkeitsbeschränkungen gegeben sind.

Basierend auf diesen Überlegungen wird die erfindungsgemäße

- 5 609819/0333

Aufgabe im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Einfluß der Krümmung von Gleisbögen auf die Ausgangsinformation kompensiert wird, indem als krümmungsabhängige Korrekturgröße die jeweilige Gleichgewiehtsgeschwindigkeit in die Meßwertverarbeitungsvorrichtung eingeführt wird.

Für die praktische Anwendung der Erfindung ist es zweckmäßig, die den jeweiligen zu untersuchenden Gleisabschnitten zugeordnete Gleichgewichtsgeschwindigkeit in der Messwertverarbeitungsvorrichtung des Messfahrzeuges zu speichern und bei Erreichen der jeweiligen Streckenabschnitte zum Durchführen dieser Korrektur abzufragen. Zwar kann nicht ausgeschlossen werden, daß aus verschiedenen Gründen die theoretisch vorgegebene Gleichgewichtsgeschwindigkeit, die in die Meßwertverarbeitung eingeführt wird, tatsächlich nicht korrekt ist; z.B. kann aufgrund fehlerhafter Ausführung der Gleiskrümmung und/oder der Gleisüberhöhung nicht genau der vorgesehene Radius und/oder die vorgesehene Überhöhung eingehalten sein, für die die Gleichgewichtsgeschwindigkeit bestimmt wurde. Es hat sich aber bei Sersuchsanwendungen der Erfindung herausgestellt, daß der resultierende, in die Messung der Gleisausrichtung eingeführte Fehler, bei ausreichend großer Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeuges in der Kurve, nicht bedeutend ist, selbst dann nicht, wenn die Größe der in die Messung zwecks Korrektur eingeführten Gleichgewi^chtsgeschwindigkeit um + 20$ von der wahren Gleichgewichtsgeschwindigkeit abweicht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Meßfahraeug über einem Gleis mit Kurvenüberhöhung in Prinzip-

- 6 -609819/0333

darstellung zur Definition der verschiedenen bei der Messung erfassten Parameter,

Fig. 2 eine gerätetechnisch orientierte Prinzipdarstellung zu Fig. 1,

Fig. ;5 eine Schaltanordnung zur Messung der Gleisausrichtung unter Berücksichtigung der Korrektur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Die Prinzipdarstellung nach Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch ein Eisenbahngleis dar, das um einen Winkel 0 gegen die Horizontale überhöht ist. Wenn ein Fahrzeug eine Gleiskurve mit derartiger Überhöhung durchfährt, dann treten folgende Beschleunigungen, Verschiebungen und Winkel auf, die in Fig. 1 eingezeichnet sind:

F - Querbeschleunigung bezüglich der Fahrzeugachsen]

F-, - Vertikalbeschleunigung (links) bezüglich der Fahrzeugachsen;

F_„ - Vertikalbeschleunigung (rechts) bezüglich der Fahrzeugachsen;

a - gegenseitiger Abstand von Beschleunigungsmessern für vertikale Beschleunigung und Abtaster für das Erfassen der Schienen des Gleises;

θ - Winkel zwischen Fahrzeug und örtlicher Horizontaler;

U, - Höhe der linken Seite des Fahrzeuges (Fahrzeugaufbaues) über der linken Schiene des Gleises;

U - Höhe der rechten Seite des Fahrzeugs (Fahrzeugaufbaues) über der rechten Schiene des Gleises;

h - mittlere Fahrzeug-Höhe;

- Winkelabweichung (links) der Gleis-Spur von eisern Mittelwert;

- 7 -609819/03 33

.Ύ~ - Winkelabweiohung (rechts) der Gleis-Spur von einem

Mittelwert;
Y - mittlere Gleisausrichtung bezüglich einer vorgegebenen

Lage
0 - Gleisüberhöhung bezüglich einer örtlichen Horizontalen,

und
&0 - Überhöhungs-Abweichung von der vorgesehenen überhöhung.

Die Beschleunigung, die vom seitwärts (quer zur Fahrtrichtung) wirkeaden Beschleunigungsmesser erfasst wird, setzt sich zusammen aus der Querbeschleunigung des Fahrzeugwaufbaues (Wagenkasten) zuzüglich der Zentripetalbeschleunigung in Kurvenübergängen zuzüglich eines Neigungsfehlers der Größe g . sinö, wobei g die Gravitationsbeschleunigung ist. Die beiden letztgenannten Beschleunigungsanteile sind Ursache für erhebliche und nicht hinnehmbare Fehlereinflüsse, und diese müssen bei der Ermittlung der Ausgangsinformation über die Gleisausrichtung ausgeschaltet werden. Dazu wird nach der Erfindung davon ausgegangen, daß die Bewegung des Fahrzeugaufbaues gegeben ist durch den Ausdruck:- „

Jf (^Fy ⁺ F" " ^{g θ) dt dt} worin V = gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit

R = Radius der Gleiskurve und

g =-Gravitationsbeschleunigung ist und

wobei berücksichtigt ist, daß für kleine

Winkel gilt:
θ ^ sin Θ.

In dem Doppelintegral ist von der Querbeschleunigung F der

■yH y

Ausdruck (g θ - —) abgezogen, um diesen Anteil auszuscheiden, der aus den obengenannten Gründen bereits im Meßwert für die Querbeschleunigung F enthalten ist.

Die relative Lage der Gleismittellinie kann durch die Winkel

609819/0333

Ύ", und Ψ" und die Abstände U₁ und U ausgedrückt werden: U₁ (y^ - Θ) + U_r {ifr_v - Θ). Das Einsetzen dieses Ausdruckes 2~ 2~

in das oben angegebene Doppelintegral führt zu folgender Beziehung für die Gleisausrichtung:

^Ym ⁼ Jf ^(Fy + l! - g Θ) dt dt + U₁ (T₁ - Θ) + U_r for - θ) (1)

Diese Gleichung ist lösbar, wenn die Gleiskrümmung bestimmbar istj was jedoch schwierig, wenn nicht gar in der Praxis unmöglich ausführbar ist, nämlich dann, wenn die Krümmung sich rasch ändert, wie etwa an Kurvenübergängen.

Die Krümmung kann jedoch in Abhängigkeit vom Winkel 0 der Gleisüberhöhung und der zugeordneten Gleichgewichtsgeschwindig-

keit V beschrieben werden, nämlich durch die Beziehung V „ = e 6

g.JZf.R.. Es kann für die praktischen Belange davon ausgegangen werden, daß die Gleichgewichtsgeschwindigkeit V beim Durchfahren der Gleiskurve einschließlich der Kurvenübergänge am Beginn und am Ende der Kurve annähernd konstant bleibt. Die dargestellte Abhängigkeit läßt sich also schaltungsmäßig realisieren, wenn für den Korrektureingriff in die Ermittlung der Ausgangsinformation für die Gleisausrichtung anstelle des Krümmungsradius R die Gleichgewichtsgeschwindigkeit ν eingeführt wird.

Wenn in der oben angegebenen Gleichung (1) also der Krümmungsradius R der Bleiskurve ersetzt wird durch V\Vg.0, dann wird

aus Vf der.Ausdruck V g 0.
R _V2

e
Ferner gilt aufgrund der in Fig. 1 eingetragenen geometrischen Zusammenhänge θ = (U₁- U_r)/a + 0.

Damit wird der in Gleichung (1) vorkommende Ausdruck V - g 0 zu

- 9 609819/0333

- s 0 (ι - yj?) - s (U₁ \ u_r)

Somit ergibt sich folgende Abhängigkeit: (Py -.g.0.'(l - Vf) - £ (U₁ - U_r)) dt dt +U₁ (γ^ - Θ) tt2 a ^

2
Der Ausdruck U-, (y^ - Θ) + U (y -θ) kann angenähert werden

2" 2~
durch den Ausdruck h ((^J*+^,) - 2 Θ) und da dfg = ( F_zl - P_zr)/a

² d?

kann weiterhin geschrieben werden

woraus sich unter der Annahme, daß die mittlere Höhe h angenähert konstant ist, folgende Beziehung ergibt

₇ - S 0 ( 1 - it - I (U₁ - U_r) - h (F_zl - F _zr)l ν a a j

e -^

dt dt + h (f] + f) (3)

₂ i. r

Aus dieser Gleichung (3) wird unter der Voraussetzung,daß das Fahrzeug mit seiner Gleichgewichtsgeschwindigkeit V die Gleiskurve durchfährt, daß also gilt V = V_, ^Ym ⁼JJ 4^FY * S (U₁ - U_r) - h (F_zl - F_zrK dt dt + h {γ-_λ +γ~) (3a)

\ ^{a a} J ² '

Die in dieser Gleichung (3a) angegebene Abhängigkeit kann normalerweise durch meßtechnische Verfahren ohne weiteres realisiert werden, indem entsprechende Meßwertwandler unter Verwendung als solcher bekannter Schaltungsbechnik zusammengeschaltet werden.

Um einen flexibleren Einsatz des erfindungsgemäß ausgestatteten

- 10 609819/0333

- Io -

Meßfahrzeuges zu ermöglichen, insbesondere das Meßfahrzeug mit anderen Geschwindigkeiten als mit der Gleichgewichtsgeschwindigkeit V fahren lassen zu können, ist es zweckmäßig, den jeweiligen momentanen Wert des Winkels θ zwischen dem Fahrzeugaufbau und der örtlichen Horizontalen mittels eines Kreiselsystems zu bestimmen. Aufgrund der Abhängigkeit 0 = 9 - (U, - U )/a können in der Gleichung (3) bzw. (3a) die Ausdrücke g (U₁ -U)+g0(l- V) ersetzt werden durch den zusammen^a V²

gefaßten Ausdruck g / θ (1 - V²) + V² (U₁ -U)^, so daß sich

L "ο O —- — ι

folgende Abhängigkeit ergibt:V^ ^Vo ^a

y ~z 2i zr ϊ α ρ L r λ

V V a ^J e e

+ h ("ic +If ) (4)

₂ τλ. tv

Bei Schaltanordungen, die gemäß diesen Abhängigkeiten arbeiten, ergibt sich stets der systematische Fehler zu V g CC&0 dt dt.

Dieser hauptsächlich auftretende Fehlereinfluß ist, wie sich zeigen läßt, bei Wellenlängen (Periodizitäten) unterhalb 50 Metern klein.

Da in der Vermessung der Ausrichtung von Eisenbahngleisen eine Ausgangsinformation für Wellenlängen oberhalb 50 Metern normalerweise nicht benötigit wird und deshalb auch bei herkömmlichen Schaltanordnungen für das Messen der Ausrichtung von Eisenbahngleisen eine Signalfilterung zum Vermeiden der Einflüsse großer Wellenlängen erfolgt, ist das Auftreten dieses Fehlers hinnehmbar. :- ■ ,V

Als Beispiel für die Realisierung einer erfindungsgemäßen Ein-

- 11 -

609819/0333

richtung und Schaltanordnung zum Ausüben des erfindungege-r mäßen Verfahrens wird auf die Prinzipdarstellung in Fig. 2 und Fig. 3 Bezug genommen, die sich auf ein gemäß Gleichung (4) wirkendes Verfahren beziehen. In Fig. 2 sind die Anordnungen der Meßaufnehmer und Meßwandler zum Erfassen verschiedener Beschleunigungsparameter, Verschiebungen und Winkel und deren Umsetzen in elektrische Signale gezeigt. Fig. ^ zeigt die elektrische Verschaltung dieser Bauelemente zum Gewinnen der Ausgangsinformation über die Ausrichtung des mit dem Meßfahrzeug .befahrenen Eisenbahngleises.

Die Beschleunigungsmesser 1, 2 und 5 liefern die seitliche Beschleunigung F und die vertikalen Beschleunigungswerte F-,, F_„. Das Kreiselsystem 4 liefert den Fahrzeug-Neigungswinkel Θ.

Die Fahrzeughöhe U-, bzw. U , links bzw. rechts über der entsprechenden Schiene des Gleises wird, von Wegaufnehmern 5, 6 geliefert. Zur Ermittlung der seitlichen Verschiebung des linken bzw. rechten Schienenkopfes bezüglich eines Mittenbezuges (also der WinkelTp"·,, ψ"_ν,) dienen optische Abtaster 7 bzw. 8.

Wegen der komplexen Aufhängungs- und Federungsmaßnahmen bei Eisenbahn- und insbesondere Meßfahrzeugen kann es in der Praxis notwendig sein, die in der Zeichnung schematisch dargestellten Messungen, insbesondere die Messungen für die Höhen-Abstände U₁ und U , in verschiedenen Stufen meßtechnisch zu erfassen, wozu beispielsweise Potentiometer und unmittelbar messende Vorrichtungen wie etwa Luftkondensatoren benutzt werden können. Solche Techniken sind bekannt, und auf sie erstreckt sich die Erfindung nicht.

Vorteilhaft anzuwendende optische Abtaster sind in den

- 12 609819/0333

- 12 -

DT-OSen 22 44 274 und 24 o7 851 beschrieben; die Winkel ψ^ und

ψ" können aber auch durch andere Aufnehmer bestimmt werden, so mittels mechanischer Fühler und Sonden als solcher bekannter Art. Um den Ausdruck V/V_ zu ermitteln, ist es notwendig, ein

ti

die Vorwärts- oder Fahrtgeschwindigkeit des Meßfahrzeuges repräsentierendes Signal zur Verfügung zu stellen. Hierfür kann jede herkömmliche Technik zur Ermittlung einer Fahrgeschwindigkeit benutzt werden, beispielsweise ein an das Achslager gekoppelter Zahnscheiben-Impulsgeber oder eine Doppler-Radar-Geschwindigkeitsmeßeinrichtung. Für die Berücksichtigung der Gleichgewichtsgeschwindigkeit V bei der erfindungsgemäßen Korrektur der Ausgangsinformation über die Ausrichtung von Eisenbahngleisen müssen die Gleisdaten in als solcher beliebig geeigneter Art gespeichert zur Verfügung gestellt werden, wozu z. B. ein kleiner Rechnerspeicher angewandt wird. Eine herkömmliche Einrichtung zur Bestimmung der momentanen Position des Meßfahrzeugs des Eisenbahngleises steuert dann den Abruf des jeweils benötigten Wertes der GIeL chgewichtsgeschwindigkeit V . Für diese Positionsbestimmung kann beispielsweise in herkömmlicher Weise ein Auszählen vom Impulsgeber geschwindigkeitsabhängig abgegebener Impulse erfol-

p ρ
gen. Der Ausdruck V /V kann in beliebiger bekannter Art gebildet werden; die Einrichtung herkömmlicher moderner Meßfahrzeuge bietet es an, einen vorgesehenen elektronischen Rechner zur Bestimmung dieses Quotienten heranzuziehen und daraufhin

P P ΛΤ

die Ausdrücke g V / a Vr und g θ ( 1 - ^ ) zu berechnen.

e yCi

Für die praktische Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es unzweckmäßig, eine einfache direkte Integration der von den Meßaufnehmern und -wandlern, etwa den Beschleunigungsmessern, gelieferten Signale direkt vorzunehmen, nämlich wegen der Drift- und Restsignaleffekte. Um eine hinreichende Stabilität einer Schaltanordnung nach der Erfindung zu erhalten, ist es

609819/0333

dagegen notwendig, die Schaltanordnung mit solchen Mitteln zu realisieren, die nur hochfrequente Eingangssignale aufintegrieren. Wird ein Integrator (mit der Übertragungsfunktion l/P) mit einem Hochpaßfilter (Übertragungsfunktion P/(p + W)) zusammengeschaltet, ergibt sich ein System mit der Übertragungsfunktion l/(p + W₀), wobei in diesen Ausdrücken die Übertragungsfunktion ρ der Laplace-Operator ist. Auf diese Weise ist eine Schaltung erzielt, die bei Eingangssignalen mit Kreisfrequenzen oberhalb W integriert, aber eine konstante Übertragungsfunktion 1/W_O bei Kreisfrequenzen unterhalb W aufweist, Die Kreisfrequenz W ist bei derartigen Systemen als Grenzfrequenz bekannt. Da bei der Messung nach der Erfindung die abhängige Variable eine Strecke ist, ist die Dimension dieser Kreisfrequenz rad/m.

Auch Systeme mit Übertragungsfunktionen höherer Ordnung wie etwa p/(p + 2pW + W) können bei der Realisierung einer Schaltanordnung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens Anwendung finden, wenn sie nur das Erfordernis erfüllen, daß die Ordnung des Zählers um eins geringer ist als die Ordnung des höchsten Nenner-Bestandteiles.

Entsprechende Übertragungssysteme sind leicht zu realisieren, indem Integratoren mit Rückführungen nach Art der Punktionsgruppen in Analogrechnern beschaltet werden.

Besonders zweckmäßig is^es,zum Realisieren des erfindungsgemäßen Verfahrens einen sogenannten Digital-Analog-Rechner zu verwenden. In einer typischen Ausführungsform weist er eine Wortlänge in der Größenordnung von vierundzwanzig bits auf, die ausreichend ist für eine doppelte Integration über einen hinreichend breiten Frequenzbereich.

- IH- -

6098Ί9/0333

In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild für eine derartige Realisierung einer Schaltungsanordnung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Die Gesamt-Übertragungsfunktion, die damit erzielt wird, weist die folgende Form auf:

P⁵/(P + W₀)³, (p² + pW_o + W²).

Bei der praktischen Anwendung hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, die Grenzfrequenz W entsprechend einem Wert von 0,92 Schwingungen je Meter, d. h. auf eine Wellenlänge von 50 Metern einzustellen. Die entsprechende Fahrzeuggeschwindigkeit liegt dann oberhalb 15 km/h.

Wie in Fig. 3 dargestellt erfolgt die Verknüpfung der einzelnen Übertragungsstrecken mittels Addierern (Kreise mit +-Zeichen) und Multiplizierern (Quadrate mit X-Zeichen), an die die entsprechend beschalteten Integratoren entsprechend den oben abgeleiteten Zusammenhängen angeschaltet sind. Die räumliche Grenzfrequenz kann mit einer solchen Schaltanordnung konstant gehalten werden. Die Zusammenstellung entsprechender Übertragungsfunktionen, wie sie in Fig. 3 angegeben sind, gehört zum Stande der Technik bei der Programmierung von Analogrechnern; sie gewährleisten das notwendige Integrieren und Filtern der Meßaufnehmer-Ausgangsl^-gnale, um über die oben dargestellten Zusammenhänge den gesuchten Wert für die mittlere Gleisausrichtung Y_m bei Winkel-Frequenzen zu gewinnen, die oberhalb der durch die Grenzfrequenz W bestimmten Frequenz liegen.

Die Übertragungsfunktion fünfter Ordnung P⁵/(p + W₀) ³ (p² + pW₀ + W²)

stellt nichts besonderes dar. Es können auch einfachere Übertragungsfunktionen wie etwa PV(p + ^₀) benutzt werden, die eine geringere Unterdrückung langer Wellenlängen bewirken, oder

-■ 15 609819/0333

Übertragungsfunktionen höherer Ordnung, die zu einer stärkeren Unterdrückung führen. Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung hat sich aber als ein optimal anwendbarer Kompromiß erwiesen.

Zur Vervollständigung sind in Pig. J die Ausgangssignale der Meßaufnehmer und deren Verarbeitung zu Ausgangsgrößen über das sog. linke bzw. rechte vertikale Profil Z-, bzw. Z eingetragen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen sowie Teil- und Unterkorabinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

- Ansprüche -

6 09819/0333

Claims

A_n_sj3_r_ü_c_h_e

/Ij Verfahren zum Messen der Ausrichtung von Eisenbahngleisen von einem Meßfahrzeug aus, das auf den Gleisen fährt und sowohl mit Vorrichtungen zum Aufnehmen von Schienen- und Fahrzeugparametern ausgestattet ist, die in Signale für die momentanen Werte jener Parameter umgewandelt werden, als auch mit Vorrichtungen zum Verarbeiten dieser Signale zu einer Ausgangsinformation über die jeweilige Ausrichtung des Gleises, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß der Krümmung von Gleisbögen auf die Ausgangsinformation kompensiert wird, indem als krümmungsabhängige Korrekturgröße die jeweilige Gleichgewichtsgeschwindigkeit in die Meßwertverarbeitungsvorrichtung eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte zu einer Ausgangsinformation über die Ausrichtung des Gleises gemäß der Abhängigkeit

SS

+1 Cr₁ +r_r)

verarbeitet werden, worin

g die Gravitationsbeschleunigung,

V die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit,

V_e die Gleichgewichtsgeschwindigkeit bei Kurvenfahrt

Y die mittlere Gleisausrichtung

F die Querbeschleunigung des Fahrzeugs «y

die Vertikalbeschleunigung (links bzw. rechts) auf das Fahrzeug

a der Abstand der Beschleunigungsmesser am Fahrzeug h die mittlere Fahrzeughöhe über den Gleis

l/r die Höhe des Fahrzeugs (links bzw. rechts) über der jeweiligen Schiene des Gleises ist.

- 2 609819/0333
3. Schaltanordnung zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßfahrzeug Meßaufnehmer für auf das Meßfahrzeug einwirkende Beschleunigungen und vom Meßfahrzeug aus-geführte Verschiebungen bezüglich des Gleises sowohl mit Integratoren und Hochpaßfiltern als auch mit einer Geschwindigkeitsmeßvorrichtung und einem Speicher für ortsabhängig abgegebene Gleichgewiehtsgeschwindigkeiten zusammengeschaltet sind, so daß nur Signale mit einer Frequenz oberhalb einer vorgegebenen Grenzfrequenz zur krümmungsabhängig korrigierten Ausgangsinformation über die Ausrichtung des Gleises verarbeitet werden.

609819/0 33a

■it-

Leerseite