DE2818531C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich fahrbare Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer derartigen aus der DE-AS 10 32 558 bekannten Einrich­ tung werden Schallimpuls-Echoabstand-Meßgeräte eingesetzt, von denen mehrere in Längsrichtung des Meßfahrzeuges gestaffelt angeordnet sind, die außerdem über einen Winkelbereich angeord­ net sind, der etwa der Tunnelwand entspricht. Beim kontinuier­ lichen Vorfahren dieses Meßfahrzeuges werden die in Längsrich­ tung gestaffelt hintereinander angeordneten Meßgeräte nacheinander betätigt. Ihre Bestätigung ist so mit der Vorfahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges abgestimmt, daß alle hintereinander angeordneten Meßgeräte denselben Querschnittsbereich des Tunnels messen, so daß immer eine Serie von Messungen ein Bild des entsprechenden Querschnittsprofils ergibt. Um dies zu gewährleisten, wird der entsprechende Betätigungsschalter eines zentralen Steuergeräts für die Meßgeräte durch eine entsprechende mechanische Kupplung direkt von einem Rad des Fahrzeugs betätigt. Auch wenn die Vorfahrt des Fahrzeugs kontinuierlich ist, so wird doch das Profil des Tunnels diskontinuierlich aufgenommen.

Die DE-OS 25 10 537 offenbart eine kontinuierlich fahrbare Einrichtung zur Vermessung von Eisenbahntunneln, die auf einem selbstfahrenden Tunnelmeßwagen installiert wird, der während der Messung den Tunnel durchfährt. Hierbei rotiert das Meßge­ rät um eine zur Tunnelachse parallele Drehachse. Ein Kopplung zwischen der Verfahrgeschwindigkeit und der Winkelgeschwin­ digkeit des Meßgerätes ist nicht vorgesehen.

Aus der DE-OS 24 40 321 ist eine starr an einem Fahrzeug angeord­ nete Einrichtung zur Ermittlung des Profils von Tunnelröhren bekannt. Sie umfaßt mehrere in einer Normalebene zur Tunnel­ achse strahlende Laser-Kanonen. Weiterhin ist ein von den Laser-Kanonen distanziertes optisches Aufnahmesystem vorgesehen, auf dem sich der durch den Laserstrahl an der Tunnelwand hervorge­ rufene Lichtpunkt abbildet. Ein wesentlicher Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß für eine umfassende Vermessung eines Tunnelprofils eine Vielzahl von Laserkanonen notwendig ist und für jede eine eigene Meßeinrichtung vorgesehen werden muß. Hieraus ergibt sich ein hoher Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fahrbare Einrich­ tung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welche eine besonders genaue kontinuierliche Vermessung und Aufzeichnung des Lichtraum­ profiles bei relativ rascher Vorwärtsfahrt eines Trägerfahrzeugs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kenn­ zeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Einrichtung liefert erstmals in kontinuierlicher Meßwertfolge ein unmittelbar auswertbares Meßergebnis, welches sowohl über den Quer- als auch den Längsverlauf des vermessenen Lichtraum­ profiles eindeutig Aufschluß gibt. Die Tunnelwandung wird dabei von dem Entfernungsmeßgerät entlang einer schraubenlinien­ förmigen Bahn abgetastet, deren Steigung bzw. Ganghöhe durch das Übersetzungsverhältnis des Drehantriebes des Entfernungs­ meßgerätes zum Fahrantrieb des Trägerfahrzeuges festgelegt und somit von der Fahrgeschwindigkeit unabhängig ist. Durch geeignete Wahl dieses Übersetzungsverhältnisses kann die Anzahl der Umlaufe des Entfernungsmeßgerätes je Längeneinheit des Gleises und damit die Zuverlässigkeit und Präzision des Meßergeb­ nisses den jeweiligen Erfordernissen weitgehend angepaßt werden. Die fortlaufende Meßwertaufnahme in Verbindung mit dem fahr­ streckensynchronen Drehantrieb des Meßgerätes ermöglicht die Aufzeichnung des Tunnel-Ist-Profiles mit eindeutigem Bezug zur tatsächlichen Gleislage und mit exakter örtlicher Zuordnung der Meßwerte zum Gleislängsverlauf in Form einer fortlaufenden Diagrammschrift, z. B. auf einem schrittweise oder kontinuierlich vorwärtsbewegten Papierstreifen oder sonstigen bandförmigen Informationsträger. Der einfache Aufbau und die verhältnismäßig geringen Abmessungen dieser Meßeinrichtung eröffnen die Möglich­ keit, bei den Bahnverwaltungen vorhandene, anderweitigen Zwecke dienende Sonderfahrzeuge, wie Oberbau-Meßtriebwagen, Oberlei­ tungs-Instandhaltungsfahrzeuge, aber auch fahrbare Gleisbaumaschi­ nen mit relativ geringem Kosten- und Montageaufwand nachträg­ lich mit einer solchen Einrichtung auszustatten.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Entfernungsmeßgerät als Laser- oder Radar-Sender-Empfängeran­ ordnung ausgebildet. Das praktisch trägheitslose Meßprinzip dieser Geräte ermöglicht es, die aus der kontinuierlichen Vermessung resultie­ renden Vorteile voll auszuschöpfen und auch bei relativ hohen Drehzahlen der Meßanordnung einwandfreie Profildiagramme aufzuneh­ men. Beide Arten von Meßeinrichtungen sind in der Lage, in dem in Betracht kommenden Entfernungsbereich auf Zentimeter genau zu mes­ sen. Außerdem liefert die Entfernungsmessung mit diesen Geräten eine analoge Spannung, welche der gemessenen Entfernung entspricht. Man kann daher diese Entfernung als Funktion der Vorwärtsbewegung, die mit der Rotation des Meßgerätes durch das Übersetzungsverhält­ nis in fester Beziehung steht, aufzeichnen.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn nach einem weiteren Erfin­ dungsmerkmal das Entfernungsmeßgerät über die Stirnseite des Trä­ gerfahrzeuges bzw. -fahrgestells vorkragend angeordnet ist. Das jeweilige Profil wird somit über seinen gesamten Umfang, also un­ ter Miteinbeziehung des Gleiskörpers und der Bettung vermessen, so daß in dem aufgenommenen Diagramm auch die Schienenköpfe bei­ der Schienenstränge als für die Auswertung maßgebliche, markante Bezugsstellen aufscheinen. Darüberhinaus kommt die vorkragende Anordnung dem Wunsch nach einer problemlosen und einfachen Mon­ tagemöglichkeit der Meßeinrichtung an einem vorhandenen Fahrzeug entgegen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Drehachse des Entfernungsmeßgerätes etwa durch den Mittel­ punkt eines dem Profil des Trägerfahrzeuges umschriebenen, vor­ zugsweise auch die beiden Schienenköpfe des Gleises einschlies­ senden Kreises hindurchgeht. Bei dieser Anordnung wird zweckmäs­ sigerweise der Meßschreiber mit einem, der Differenz zwischen der gemessenen Entfernung und dem Radius des dem Fahrzeugprofil umschriebenen Kreises entsprechenden Meßwert beaufschlagt. Dieser Meßwert unterschreitet an den Stellen der Schienenköpfe die Null- Marke des Diagramms, so daß diese markanten Stellen des Meß­ schriebes deutlich erkennbar hervortreten.

Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Dreh­ achse des Entfernungsmeßgerätes mit einer Radachse bzw. mit dem Fahrantrieb des Trägerfahrzeuges über ein Getriebe mit vorzugs­ weise veränderbarem Übersetzungsverhältnis antriebsverbunden ist. Diese Ausführung, bei welcher ein gesonderter Drehantrieb für das Entfernungsmeßgerät entfällt, ist vor allem in jenen Fällen zweckmäßig, bei welchen die Profilmeßeinrichtung zur Standardaus­ rüstung des betreffenden Trägerfahrzeuges bzw. -fahrgestells ge­ hört. Auch im Falle eines nachträglichen Einbaues der Meßeinrich­ tung kann mit relativ einfachen Mitteln, z. B. mit Hilfe einer flexiblen Welle, die erforderliche Antriebsverbindung mit einer Radachse oder dem Fahrantrieb des Trägerfahrzeuges hergestellt werden. Bei Verwendung eines Getriebes mit veränderbarem Über­ setzungsverhältnis kann, wie bereits erwähnt, die Genauigkeit und Detaillierung bei der Vermessung des Lichtraumprofiles beliebig variiert werden.

Bei Ausführung der Einrichtung mit als Meßschreiber ausgebildeter Registriervorrichtung ist es nach einem weiteren Erfindungsmerk­ mal zweckmäßig, wenn zur Kennzeichnung der Winkellage des Entfer­ nungsmeßgerätes bezüglich der Vertikalen am Trägerfahrzeug ein mit dem Meßschreiber verbundenes, in einer Normalebene zur Gleis- bzw. Tunnelachse verschwenkbares Pendel od. dgl. vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Winkellage des Entfernungsmeßgerätes gegenüber der Vertikalen durch Vergleich mit der Lage des Pendels festgestellt werden. Somit besteht auch die Möglichkeit, durch Ab­ gabe jeweils eines Impulses in der Deckungslage der Achse des Entfernungsmeßgerätes mit der durch das Pendel bestimmten Vertika­ len in den Meßschrieb Bezugsmarken einzublenden, die eine von der Querneigung des Gleises unabhängige Darstellungsweise und Auswertung des Diagrammes ermöglichen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Einrich­ tung als an der Stirnseite des Trägerfahrzeuges, insbesondere eines Meßwagens, montierbare separate Baueinheit ausgebildet, deren Drehantrieb über eine elektrische Synchronschaltung, z. B. eine Drehfeldgeber-Motoranordnung, mit dem Fahrantrieb oder einer Radachse des Trägerfahrzeuges verbunden ist. Eine solche Bauein­ heit kann praktisch an jedem Schienenfahrzeug ohne nennenswerte bauliche Veränderungen desselben, gegebenenfalls auch nur vorüber­ gehend, angebracht werden. Die ausschließlich elektrischen Verbin­ dungen zum Trägerfahrzeug können als leicht lösbare Steckverbin­ dungen ausgeführt werden, wodurch die Montagearbeiten noch weiter vereinfacht werden. Den Bahnverwaltungen eröffnet sich die vor­ teilhafte Möglichkeit, die als transportable Baueinheit ausführ­ bare Meßeinrichtung je nach Bedarf an verschiedenen, mit den er­ forderlichen Zusatzeinrichtungen versehenen Trägerfahrzeugen an verschiedenen Streckenabschnitten einzusetzen, um so die Arbeits­ kapazität des Gerätes in wirtschaftlicher Weise auszunützen und zugleich Überstellfahrten der Meßfahrzeuge über weite Strecken weitgehend zu vermeiden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Meßfahrzeuges mit einer Einrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Meßfahrzeuges nach Fig. 1 beim Einsatz auf einer Tunnelstrecke und

Fig. 3 ein mit der erfindungsgemäßen Einrichtung aufgenommenes Tunnelprofil-Diagramm.

Das dargestellte Meßfahrzeug 1, welches auf dem aus Schienen 2 und Schwellen 3 gebildeten Gleis 4 gegebenenfalls mit Eigenan­ trieb verfahrbar ist, ist mit einer Einrichtung zur Vermessung und bzw. oder Anzeige bzw. Registrierung und gegebenenfalls Speicherung des Profilverlaufes von Tunnelröhren, Bahndurchläs­ sen u. dgl. Engstellen, insbesondere des Regellichtraumprofiles von Eisenbahngleisen, ausgestattet. Der Meßteil 5 dieser Ein­ richtung, welcher an der bezüglich der Fahrtrichtung 6 vorderen Stirnseite des Meßfahrzeuges 1 vorkragend angeordnet ist, weist eine Konsole 7 auf, an welcher ein Entfernungsmeßgerät 8 an einer zur Gleisachse 9 zur Fahrzeuglängsachse parallelen Drehachse 10 gelagert ist. Diese Drehachse 10 liegt etwa im Mittelpunkt eines dem Profil des Meßfahrzeuges 1 umschriebenen Kreises 11 mit dem Radius R, welcher auch die beiden Schienen­ köpfe 12 der Schienen 2 miteinschließt. Diese optische Achse bzw. Strahlrichtung 13 des vorzugsweise als Laser- oder Radar- Sender-Empfänger-Anordnung ausgebildeten Entfernungsmeßgerätes 8 verläuft senkrecht zur Drehachse 10 und liegt somit in jeder Win­ kelstellung in einer Normalebene zur Gleisachse 9. Auf der Dreh­ achse 10 ist weiter ein Pendel 14 frei drehbar gelagert, wel­ ches sich, unabhängig von einer Querneigung des Gleises 4, nach der Vertikalen 15 einstellt.

Die Drehachse 10 ist über eine Kupplung 16, ein mittels Steuer­ hebels 17 schaltbares Getriebe 18 und ein Zahnradpaar 19 mit der vorderen Radachse 20 des Meßfahrzeuges 1 antriebsverbunden. Im Inneren des Meßfahrzeuges 1 befindet sich eine Anzeige- und Registriervorrichtung 21 mit einem Meßschreiber 22 zur Aufzeich­ nung der vom Entfernungsmeßgerät 8 über eine Verbindungsleitung 23 übermittelten Meßwerte. Über eine weitere Leitung 24 ist auch das Pendel 14 mit der Anzeige- und Registriervorrichtung 21 ver­ bunden.

Infolge der Antriebsverbindung mit der Radachse 20 wird das Ent­ fernungsmeßgerät 8 mit einer zur Fahrgeschwindigkeit des Meß­ fahrzeuges 1 proportionalen Drehzahl rotierend angetrieben. In­ folgedessen beschreibt der vom Entfernungsmeßgerät 8 ausgehende Strahl 13 eine schraubenlinienförmige Bahn, deren durch das Über­ setzungsverhältnis des Getriebes 18 festgelegte Ganghöhe der je Umlauf der Drehachse 10 vom Meßfahrzeug 1 zurückgelegten Wegstrecke entspricht. Für ein repräsentatives Meßergebnis mit detaillierter Wiedergabe des gemessenen Lichtraumprofiles ist eine Ganghöhe in der Größenordnung von etwa 10 bis 20 cm ausreichend. Bei der Meß­ fahrt wird die Tunnelwand 25 von dem rotierenden Strahl 13 des Entfernungsmeßgerätes 8 abgetastet und die jeweilige Entfernung E fortlaufend gemessen und in Form einer analogen elektrischen Meß­ größe an die Anzeige- und Registriervorrichtung 21 weitergegeben. Der Meßschreiber 22 zeichnet daher die Entfernung E als Funktion des auf die Vertikale 15 bezogenen Drehwinkels α bzw. des vom Meßfahrzeug 1 zurückgelegten Weges auf einem kontinuierlich oder schrittweise vorwärtsbewegten Papierstreifen oder sonstigen In­ formationsträger auf. Zur besseren Auflösung des Signales ist es vorteilhaft, von der gemessenen Entfernung E den Radius R des Kreises 11 in Abzug zu bringen und den Differenzwert E minus R in dem aufgenommenen Diagramm, wie aus Fig. 3 ersichtlich, als Funktion des Drehwinkels α darzustellen. Da der Kreis 11 die Schienenköpfe 12 beider Schienen 2 unterschneidet, unterschrei­ tet der Meßwert im Bereich der Schienenköpfe 12 die Null-Linie des Diagrammes, so daß diese für die Gleislage charakteristischen Stellen im Diagramm deutlich hervortreten. Somit ist ein eindeu­ tiger Bezug der Meßaufzeichnung zum Gleis 4 bzw. zur Gleisachse 9 gegeben.

Durch Übertragung der normalen Fahrzeugumgrenzungslinie 26 in eine der Meßaufzeichnung entsprechende Form kann eine Schablone hergestellt werden, die auf das Diagramm aufgelegt wird und an Hand welcher sofort beurteilt werden kann, ob alle Teile der Fahrzeugumgrenzung 26 einen ausreichenden Abstand 27 von der Tunnelwand 25 aufweisen.

Zur Beurteilung der Möglichkeit einer Lademaßüberschreitung wird in derselben Art und Weise vorgegangen. Dabei wird die Umgren­ zungslinie des das Lademaß überschreitenden Fahrzeuges durch Auf­ tragung der Polarkoordinaten von der Drehachse 10 aus in eine Schablone übertragen und durch Auflegen dieser Schablone in die Meßaufzeichnung festgestellt, ob der beabsichtigte Transport auf dem betreffenden Streckenabschnitt durchführbar ist.

Im Rahmen der Erfindung besteht selbstverständlich auch die Mög­ lichkeit, die Auswertung der Profilvermessung und insbesondere die Beurteilung der Durchführbarkeit von Lademaßüberschreitungen selbsttätig mittels datenverarbeitender Geräte durchzuführen. In diesem Falle müßte die Meßaufzeichnung digitalisiert werden, das heißt, die Winkellage und die Entfernungsmessung wären auf den jeweiligen Standort des Meßfahrzeuges zu beziehen und vom je­ weiligen Entfernungsmeßwert wäre die der Fahrzeugumgrenzung ent­ sprechende Entfernung abzuziehen. Falls die Differenz dieser Werte ein vorzugebendes Toleranzmaß unterschreitet, müßte die Datenverarbeitungsanlage den genauen Ort dieser Unterschreitung angeben.

Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung, anstelle der dargestell­ ten und beschriebenen mechanischen Antriebsverbindung der Drehachse 10 mit der Radachse 20 des jeweiligen Fahrzeuges, z. B. einen elektrischen Synchronantrieb in Form einer Drehfeldgeber-Motoran­ ordnung od. dgl. vorzusehen. Mit einer solchen Antriebseinrichtung kann praktisch jedes Schienenfahrzeug, z. B. eine Gleisbaumaschine, ohne großen Aufwand nachträglich ausgestattet werden.

Claims (7)

1. Kontinuierlich fahrbare Einrichtung zur Vermessung des Profil­ verlaufes von Eisenbahn-Tunnelröhren, Bahndurchlässen u. dgl. Engstellen, insbesondere des Regellichtraumprofiles von Eisen­ bahngleisen und zur Anzeige und Registrierung der erhaltenen Meßwerte, mit wenigstens einem am Gleis verfahrbaren, den jeweiligen Abstand zur Tunnelwand erfassenden, mit einer Anzeige- und Registriervorrichtung verbundenen, in Abhängigkeit von der Vorfahrbewegung betätigten Entfernungsmeßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernungsmeßgerät (8) zur kontinuier­ lichen Meßwertaufnahme um eine zur Gleis- (9) bzw. Tunnelachse parallele Drehachse (10) gelagert und mit einem fahrstrecken­ synchronen Drehantrieb (18, 19) versehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernungsmeßgerät (8) als Laser- oder Radar-Sender- Empfänger-Anordnung ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Entfernungsmeßgerät (8) über die Stirnseite des Trägerfahrzeuges (1) bzw. -fahrgestells vorkragend angeord­ net ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (10) des Entfernungsmeßgerätes (8) etwa durch den Mittelpunkt eines dem Profil des Trägerfahrzeu­ ges (1) umschriebenen, vorzugsweise auch die beiden Schienen­ köpfe (12) des Gleises (4) einschließenden Kreises (11) hindurch­ geht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (10) des Entfernungsmeßgerätes (8) mit einer Radachse (20) bzw. mit dem Fahrantrieb des Träger­ fahrzeuges (1) über ein Getriebe (18) mit vorzugsweise veränder­ barem Übersetzungsverhältnis antriebsverbunden ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit als Meßschreiber ausgebildeter Registriervorrichtung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Kennzeichnung der Winkellage (α) des Entfer­ nungsmeßgerätes (8) bezüglich der Vertikalen (15) am Trägerfahr­ zeug (1) ein mit dem Meßschreiber (22) verbundenes, in einer Nor­ malebene zur Gleis- (9) bzw. Tunnelachse verschwenkbares Pendel (14) od. dgl. vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als an der Stirnseite des Trägerfahrzeu­ ges (1), insbesondere eines Meßwagens, montierbare separate Bau­ einheit ausgebildet ist, deren Drehantrieb über eine elektrische Synchronschaltung, z. B. eine Drehfeldgeber-Motoranordnung, mit dem Fahrantrieb oder einer Radachse des Trägerfahrzeuges (1) verbun­ den ist.