DE2818312A1

DE2818312A1 - Vorrichtung zur messung von fluchtungs- oder geraderichtungsfehlern einer spur oder bahn

Info

Publication number: DE2818312A1
Application number: DE19782818312
Authority: DE
Inventors: Jean Fourcade
Original assignee: SNCF Mobilites
Current assignee: SNCF Mobilites
Priority date: 1977-05-23
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1978-12-07
Also published as: CH622303A5; GB1599791A; BE866427A; NL7804808A; IT1094684B; IT7823685A0; LU79563A1; AT361530B; ES469226A1; FR2392169B1; ATA291578A; FR2392169A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf die Feststellung oder Messung von Geraderichtungs- oder Fluchtungsfehlern von langgestreckten Gegenständen, wie beispielsweise Schienen, Profilen, langgestreckten Bauteilen, wie beispielsweise Eisenbahnschienen. Die Erfindung soll insbesondere bei ihrer Anwendung auf Eisenbahnschienen beschrieben werden.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, bestimmte charakteristische Parameter der Nivellierung und der Geradeausrichtung von Eisenbahngleisen .zu messen, um so die Eigenschaften und die Qualität dieser Gleise zu überprüfen.

Auf diesem Gebiet verwenden die Eisenbahnverwaltungen Meßvorrichtungen, die als Funktion der Krümmungsabszisse des Gleises kontinuierliche Informationen bezüglich der Nivellierung sfehler und der Geradeausrichtungsfehler abgeben. Die Meßvorrichtungen, die Informationen bezüglich der Nivellierungsvorrichtungen abgeben, unterscheiden sich von denen, die dazu dienen, Ausrichtungsfehler festzustellen.

Gemäß einem allgemeinen.Gesichtspunkt liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Vorrichtungen zu verbessern, die dazu dienen, Nivellierungsfehler und/oder Ausrichtungsfehler von Schienen von Eisenbahngleisen festzustellen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, bei der man mit ein und demselben Gerät gleichzeitig Parameter messen kann, die für die Nivellierung und Geradeausrichtung von Eisenbahnschienen charakteristisch sind.

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Ganz allgemein wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Messung der Nivellierung und/oder der Ausrichtung eines langgestreckten Bauteiles geschaffen. Diese Vorrichtung weist zwei Arme oder Ansatzstücke auf, die miteinander durch ein Gelenk verbunden sind. Jeder Arm weist ein Fühllager auf/ welches in einem Abstand vom Gelenk angeordnet ist, wobei wenigstens ein zusätzliches Fühllager das Gelenk abstützt. Die drei Fühllager sind derart ausgebildet, daß sie in Kontakt mit einer Oberfläche des zu vermessenden Bauteiles bleiben. Die Vorrichtung weist ferner Einrichtungen auf, mit denen die Fühllager gleichzeitig längs der besagten Oberfläche bewegt werden, sowie Einrichtungen, um wenigstens einen Parameter als Funktion der relativen Lage der beiden Arme oder Ansatzstücke während der Verschiebung zu messen, wobei ferner, falls erforderlich, Vorrichtungen vorgesehen sind, die automatisch die Strecke messen, welche bei jeder Messung dieser Parameter durchlaufen wurde.

Bei einer speziellen Anwendung bei Eisenbahnschienen wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgesehen, um die Nivellierung und/oder die Ausrichtung der Schiene zu messen, wobei diese Vorrichtung wenigstens ein Gerät aufweist, das auf dem Gleis verschoben werden kann, und wenigstens zwei Auflagerpunkte auf diesem Gleis hat, die eine Bezugsbasis bilden und wenigstens einen Meßfühler, der gegenüber dieser Bezugsbasis mißt. Die Vorrichtung weist ein Fahrgestell auf, welches diese Bezugsbasis zwischen einem ersten und einem zweiten Auflager bestimmt, und welches ein Gelenk mit wenigstens einer Achse senkrecht zum ersten Auflager aufweist. Weiterhin ist ein Fühlarm vorgesehen, der sich zwischen einem Fühlauflager und dem Gelenk erstreckt. Jeder Gelenkachse ist eine Gabel zugeordnet, die sich entgegengesetzt zum zweiten Auflager erstreckt und die zu beiden Seiten des

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Fühlarmes ein Festpunktpaar in einer Ebene senkrecht um diese Achse bestimmt. Zwei Verschiebungsaufnehmer sind zwischen diesen Festpunkten und dem Fühlarm angeordnet. Vorzugsweise ist eine Vorrichtung vorgesehen, um automatisch die von der Meßvorrichtung durchfahrene Strecke zu messen und um diese Messung mit den von den Aufnehmern aufgenommenen Werten zu korrelieren.

Bei einer derartigen Vorrichtung, die wenigstens drei Fühlaufnehmer vorsieht, dienen zwei im Betrieb dazu, die Bezugsbasis zu bilden und das dritte Fühlauflager dient als Meßfühler.

Viele Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Messung der Nivellierung und der Geradeausrichtung eines Gleises und

Fig. 2 bis 4 schematische Darstellungen von abgeänderten Ausführungsformen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei identische oder äquivalente Elemente die gleichen Bezugszeichen in allen Figuren aufweisen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weist die in perspektivischer Darstellung gezeigte Meßvorrichtung zwei Ansatzstücke N und M auf, die miteinander mittels eines Kardangelenkes C verbunden sind.

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Das Ansatzstück N, welches ein Fahrgestell bildet, weist einen Holm f auf, der senkrecht über der Schiene R des Gleises liegt und der sich an einen seiner Enden auf dieser Schiene mittels eines Fußes p1 abstützt. Am anderen Ende des Holmes f ist starr ein Element B befestigt, welches senkrecht zur Richtung des Gleises, d. h. in Richtung der horizontalen Achse y-y ein U-Profil mit einem senkrechten Steg und horizontalen Schenkeln aufweist, wobei die Schenkel und Holm f zu beiden Seiten des senkrechten Steges angeordnet sind.

Zwei im rechten Winkel abgebogene Stäbe a und c, die an den Außenseiten der beiden Schenkel des U-Profils befestigt sind, bilden zusammen einen Bügel oder eine Gabel mit zwei horizontalen Armen, die in einer gemeinsamen senkrechten Ebene übereinander angeordnet sind und die paralle zum Gleis in der gleichen Richtung ausgerichtet sind wie die Schenkel des Elementes B.

Zwei ähnliche Stäbe b und d, die rechtwinklig abgebogen sind, sind an den Kanten des senkrechten Steges des Elementes B befestigt und bilden zusammen einen Bügel oder eine Gabel mit zwei horizontalen Armen, die nebeneinander in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen und die in der gleichen Richtung weisen wie die beiden Arme a und c.

Vier geometrische Punkte T, U, V und W, die in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zum Gleis verläuft, angeordnet sind, sind als Festpunkte an den entsprechenden Enden der vier Arme a, c, b, d dargestellt.

Am Arm c ist eine Stütze befestigt, die sich mittels eines Fußes p2 auf der Schiene R abstützt, der zusammen mit dem Fuß p1 das Ansatzstück N auf der Schiene trägt.

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Das Kardangelenk C mit zwei Achsen, von denen die eine im wesentlichen senkrecht und die andere im wesentlichen horizontal verläuft, bestimmt durch seine geometrischen Achsen z-z und y-y eine aufrechtstehende Achse und eine Querachse. Die aufrechtstehende oder senkrechte Achse ist drehbar an den Enden der beiden Schenkel des Profils B montiert.

Das zweite Ansatzstück M der Meßvorrichtung, welcheseinen Fühlarm bildet, weist einen Holm k auf, der parallel zum Gleis verläuft und der an einem seiner Enden mit einem Fuß p3 verbunden ist, der eine Fühlstütze auf der Schiene R bildet. Am anderen Ende ist dieser Holm mit einem Gelenkband A verbunden, welches gelenkig mit der horizontalen Welle des Kardangelenkes C verbunden ist.

Der geometrische Punkt P, der in der Zeichnung dargestellt ist, ist der Schnittpunkt der neutralen Achse des Holmes k mit der gemeinsamen senkrechten Ebene der Punkte T, U, V und W.

Eine horizontale Traverse g, die sich quer zum Gleis erstreckt, ist mit einem ihrer Enden am Arm c befestigt und stützt sich mit ihrem anderen Ende unter Zwischenschaltung eines Fußes p4 auf der Schiene R¹ ab.

Jeder der Füße p1 bis p4 hat die Form eines Winkeleisens, die es ermöglicht, daß sich der Fuß auf der Schiene abstützen kann, und zwar derart, daß dieser Fuß gegen die Oberseits des Schienenkopfes, sowie gegen die Innenseite anliegen kann. Falls erforderlich, können nicht dargestellte Einrichtungen vorgesehen oder Vorkehrungen getroffen sein, beispielsweise eine unter Federspannung stehende teleskopische Ausbildung der Traverse g, welche einen wichtigen Kontakt der Füße mit den Innenseiten der Schienenköpfe sicherstellt.

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— q _

Vier Verschiebungsaufnehmer, die schematisch dargestellt sind, sind zwischen dem Punkt P und den entsprechenden Punkten T, U, V und W montiert, um die Abstände P T, P U, P V_f PW zu messen, die durch d1, d2, d3 und d4 dargestellt sind, und um deren Änderungen festzustellen. Man kann beispielsweise als Verschiebungsaufnehmer Differentialtransformatoren mit Tauchkolben verwenden. Vorrichtungen, die schematisch in der Zeichnung als eine Verkabelung dargestellt sind, dienen zur elektrischen Speisung dieser Aufnehmer über eine nicht dargestellte Zugmaschine, die dazu dient, die Meßvorrichtungen längs des Gleises zu bewegen, wobei diese Verkabelung auch dazu dient, dieser Zugmaschine die aufgenommenen Informationen zu übermitteln.

Ein nicht dargestelltes Meßrad dient in bekannter Weise dazu, die Strecke zu ermitteln, die die Meßvorrichtung durchlaufen hat und deren Geschwindigkeit. Die Informationen, die sich auf diese beiden Parameter beziehen, werden von der Zugmaschine synchron zu denjenigen Informationen aufgenommen, die sich auf die Abstände d1, d2, d3 und d4 beziehen.

Die Kontaktpunkte des Fußes p1 mit der Oberseite und der Seitenfläche des Schienenkopfes sind bei 1 und 1 ' dargestellt,und die entsprechenden Kontaktpunkte der Füße p2 und p3 sind mit 2, 2¹ und 3, 3¹ gekennzeichnet.

Wenn die Punkte 1,2 und 3 genau miteinander fluchten, so erhält man d1 = d2.

Wenn die Punkte I¹, 2¹ und 3¹ genau miteinander fluchten, so erhält man d3 = d4.

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Im Betrieb wird die Meßvorrichtung längs der Schiene R verschoben, und die Füße p1 bis p4 werden in Kontakt mit den entsprechenden Oberflächen und Seitenflächen des Schienenkopfes gehalten,und die Achse z-z wird durch die Traverse g in ihrer senkrechten Ausrichtung gehalten.

Wenn die Schiene R Nivellierungsfehler aufweist, so erzeugt sie eine relative Bewegung der Ansatzstücke M und N, die sich um die horizontale Achse des Kardangelenkes C verschwenken,und die senkrechten Abstände d1 und d3 verändern sich. Ein Fehler in der Geradeausrichtung erzeugt in analoger Weise eine relative Bewegung der Ansatzstücke M und N, die sich dann um die senkrechte Achse des Kardangelenkes C verschwenken, und dies hat eine Veränderung der horizontalen Abstände d2 und d4 zur Folge.

Fig. 1 weist als Bezugsbehelf die drei Raumkoordinatenachsen auf, und zwar die horizontale Achse OX parallel zum Gleis, die horizontale Achse OY senkrecht zu OX und die senkrechte Achse OZ.

Durch die Messung der Abstände d1 und d2 stellt man die Lage des Punktes 3 der Schiene in der senkrechten OZ-Achse gegenüber einer Ebene fest, die durch die Gerade 1-2 und eine Gerade parallel zur Achse OY gegeben wird. Es handelt sich hierbei um die Messung eines Parameters, der für die Nivellierung charakteristisch ist.

In analoger Weise wird durch die Messung der Abstände d3 und d4 die Position des Punktes 3' der Schiene längs der Achse OY gegenüber einer Ebene ermittelt, welche durch die Gerade 1'-2' und eine Gerade parallel zur Achse OZ bestimmt wird. Es handelt sich hierbei um die Messung eines Parameters, der charakteristisch für die Geradeausrichtung ist.

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Bei einer Anwendung der Erfindung erfolgt die Auswertung der Meßwertpaare (d1, d2) und (d3, d4) nach einem Differentialverfahren, welches im folgenden beschrieben werden soll. Wenn sich der Punkt P in Richtung z-z verschiebt, so weisen die Abstände d1 und d2 Änderungen mit umgekehrten Vorzeichen auf. Ein Abstand nimmt zu, der andere Abstand nimmt ab.

Wenn d die Änderung der Länge von d1 oder d2 ist, so erhält man

|Adl| = )Ad2| = |d|

(ΔάΊ und Δ d2 sind die Änderungen der Länge von d1 und d2)

Es wird eine bekannte elektronische Schaltung verwendet, die die folgende logische Operation durchführt:

A d1 - Δ d2 = 2 d

Wenn sich der Punkt P längs der Achse y-y verschiebt, so erhält man

Δ d1 = Δ d2 und
A d1 -Δ d2 = ο

Die differentielle Auswertung der Meßwertpaare (d1, d2) und (d3, d4) ermöglicht die Unabhängigkeit der Messungen.

Der zu beseitigende Fehler wird durch eine Korrelation zwischen der von der Meßvorrichtung durchlaufenden Strecke und den durch die Aufnehmer aufgenommenen Veränderungen bestimmt.

Die schematische Darstellung in Fig. 2 zeigt den allgemeinen in Fig. 1 dargestellten Aufbau, wobei bestimmte Ausrüstungen vorgesehen sind, die gegebenenfalls verwendet

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werden können. Das Ansatzstück N bildet den Holm des Fahrgestells und weist einen teleskopischen Aufbau auf und hat zwei Teile N1 und N2, wodurch die Länge der Bezugsbasis einstellbar wird.

Das Ende 10 dieses Ansatzstückes ist an einen Zwischenarm 11 angelenkt, der sich auf der Schiene über zwei Füße p11 und p12 abstützt, die an den Enden dieses Zwischenarmes angeordnet sind. Die Lage der Meßbasis im Bereich des Endes 10 wird durch die beiden Aufstützstellen der Füße p11 und p12 bestimmt, die, wie in der Zeichnung dargestellt, ungleiche Abstände von der Anlenkungssteile 10 haben können.

Das Ansatzstück M ist ebenfalls teleskopisch ausgebildet und weist zwei Teile M1 und M2 auf, und dessen Ende 30 ist ebenfalls an einem Zwischenarm 31 angelenkt, der sich auf die beiden Abstutζstellen oder Füße p31 und p32 abstützt. Man kann auf diese Weise innerhalb bestimmter Grenzen die Länge des Meßarmes verändern, sowie die Lage der Stützstellen, welche die Lage des Meßpunktes bestimmt.

Die Traverse g¹ weist eine teleskopische Ausbildung mit Federbeaufschlagung auf,und diese Ausbildung stellt sicher, daß die Füße ρ fest gegen die Innenseits der Schienenköpfe anliegen.

Fig. 3 zeigt eine Zwillingsanordnung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, wobei diese Zwillingsanordnung eine gemeinsame teleskopisch ausgebildete Traverse g aufweist. Diese Zwillingsanordnung ist auf die beiden Schienen R und R¹ aufgesetzt. Die Messungen der Geradeausrichtung und der Nivellierung der beiden Schienen ermöglicht, falls dies gewünscht ist, Abstandsfehler dieser Schiene und Schräglagenfehler festzustellen.

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Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung, die sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch unterscheidet, daß diese ein Ansatzstück N mit zwei Holmen f, f' aufweist, die mit zwei entsprechenden Ansatzstücken M und M¹ über die Kardangelenke C und C verbunden sind. Ausgehend von der gleichen Bezugsbasis, die durch das Ansatzstück N bestimmt wird, das sich auf den Füßen p1 und p2 abstützt, können zwei Fühlarme M und M¹ gleichzeitig die Fehler an Meßstellen feststellen, die durch die Füße p3 und p3' bestimmt werden, die unterschiedliche Abstände von der Bezugsbasis haben.

Die Erfindung ist nicht auf die schematisch dargestellten Ausführungsformen beschränkt und auch nicht auf die dargestellte Anwendung, die lediglich ein Beispiel für die Anwendung der Meßvorrichtung zeigt. Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann auch für andere Zwecke als zur Oberwachung der Eigenschaften von Gleisen verwendet werden, und zwar auf allen Gebieten dort, wo gegenüber einer relativen Basis gemessen wird, beispielsweisebei der überwachung der Geradeausrichtung von langgestreckten Stahlprodukten, Profilen, von Schienen bei der Herstellung usw.

Es können Abänderungen bei der dargestellten Meßvorrichtung durchgeführt werden, die im Rahmen der Erfindung liegen. Beispielsweise können die Achsen z-z und y-y des Kardangelenkes schief oder schräg zueinander verlaufen.

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Claims

MÜLLER-BORE DEUI¹EL · SCHÖN - HERTEL

PATEUTAIfWlLXE

i - APR. 1978

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORfe (PATENTANWAUTVON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN, DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, D1PL.-PHYS.

Hl/Gei.-S 3137

Jean FOURCADE, Drancy (Seine St-Denis), Frankreich

und

SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER FRANCAIS, Paris/Frankreich

Vorrichtung zur Messung von Fluchtungsoder Geraderichtungsfehlern einer Spur oder Bahn

Patentansprüche

Vorrichtung zur Messung von Fluchtungs- oder Geraderichtungsfehlern einer Spur oder Bahn, insbesondere eines Gleises mit wenigstens einer Einrichtung, die sich längs der Bahn verfahren läßt und wenigstens zwei Stützpunkte aufweist, die sich auf dieser Spur oder Bahn abstützen und die eine Bezugsbasis bilden, und mit wenigstens einem Meßfühler, zur Messung gegenüber dieser Basis, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fahrgestell vorgesehen ist, welches diese Bezugsbasis zwischen einem ersten Auflager und einem zweiten Auflager bildet und ein Gelenk mit wenigstens einer Achse senkrecht 2um ersten Auflager aufweist, ein Fühlarm,

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MttNOHEN 80 · SIEBEH.TSTH. i · POSTFACH 800720 · KABEL: 5ITTEBOPAT · TEl. (080) -174:008 · TELEX 5-2-1285

ORIGINAL INSPECTED

der zwischen einem Fühlauflager und dem Gelenk sich erstreckt, daß jeder Gelenkachse ein Bügel oder eine Gabel zugeordnet ist, die sich entgegengesetzt zum zweiten Auflager erstreckt und zu beiden Seiten des Fühlarmes ein Fixpunktpaar in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse bestimmt und daß zwei Verschiebungsaufnehmer zwischen diesen Fixpunkten und dem Fühlarm angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk ein Kardangelenk ist, dessen eine Achse transversal und dessen andere Achse aufrecht verläuft, so daß die Vorrichtung gleichzeitig die Nivellierung und die Geradeausrichtung der Bahn oder des Gleises messen kann.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fühlarme unterschiedlicher Länge vorgesehen sind und daß am Fahrgestell für jeden dieser Arme ein Gelenk vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Überprüfung eines Eisenbahngleises, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Gerät aufweist, das auf jeder der Schienen des Gleises verschoben werden kann, wobei die beiden Geräte sich gegenseitig abstützen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler einen Arm aufweist, der sich auf zwei Auflagern abstützt, die längs der Schiene einen vorbestimmten Abstand voneinander haben.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Auflager des Fahrgestells zwei Stützpunkte aufweist, die längs der Schiene einen vorbestimmten Abstand haben.

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7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein teleskopisch ausgebildeter Fühlarm vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrgestell zwischen dem ersten und zweiten Auflager einen teleskopisch ausgebildeten Holm aufweist.

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