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Titel: Verfahren und Vorrichtung zum
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Verringern von Gleislagefehlern.
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Beschreibung Verfahren und Vorrichtung zum Verringern -von Gleislagefehlern
Die Erfindung betrifft das Richten von Eisenbahngleisen und bezieht sich insbesondere
auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verringern von Gleislagefehlern mit Hilfe
eines sogenannten Sehnensystems, mit dem Gleispositionsfehler erhalten und die Gleislage
korrigiert werden kann.
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Es ist bereits in der russischen Patentschrift 471 413 vorgeschlagen
worden, einen zwischen einer vorderen und einer hinteren Stelle einer Gleisrichtvorrichtung
gestreckten Draht als Sehne eines gekrümmten Gleisabschnitts, längs dem die Richtvorrichtung
fährt, zu benutzen, um dadurch eine Bezugslinie zu erhalten. Mit dem Draht wirkt
eine ziemlich nahe der vorderen Stelle angeordnete, erste Meß vorrichtung so zusammen,
daß der Abstand des Gleises von der Bezugslinie an aufeinanderfolgenden Punkten
gemessen wird.
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Auf diese Weise wird eine vorherbestimmte Anzahl Messungen vorgenommen
und aus diesen Meßwerten ein Durchschnittswert gebildet. Eine verhältnismäßig nahe
der hinteren Stelle angeordnete zweite Meßvorrichtung wirkt mit dem Draht so zusammen,
daß sie nacheinander den Abstand des Gleises von der Bezugslinie an einem Punkt
unmittelbar vor dem bereits korrigierten Gleisabschnitt mißt. Der erhaltene tatsächliche
Wert wird mit dem von der ersten Meßvorrichtung gelieferten Durchschnittswert verglichen
und ein Fehlersignal erzeugt, wenn ein Unterschied besteht. Das Fehlersignal bewirkt,
daß eine Richtvorrichtung das Gleis um so viel nach links oder rechts verschiebt,
daß der Fehler beseitigt oder verringert wird.
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Dies bekannte System hat den Nachteil, daß die Länge der Sehne durch
praktische Probleme im Abstützen des Drahtes an Schienenfahrzeugen körperlich begrenzt
ist. Hierdurch wird der Genauigkeit der Messungen eine praktische Grenze auferlegt,
denn Je länger die Sehne ist, umso exakter sind die Messungen.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Systems wird durch die Anordnung
der ersten Meßvorrichtung in der Nähe des vorderen Endes des Drahtes hervorgerufen.
Wenn sich nämlich das vordere Ende des Drahtes über einem stark abweichenden Punkt
des Gleises befindet, enthält die entsprechende Meß anzeige eine große Abweichung
gegenüber einer "echten"
Verschiebung gegenüber der Bezugslinie.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile der bekannten
Anordnung zu vermeiden und ein zuverlässigeres System zu schaffen.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Sehnen, und zwar
eine führende bzw. vordere und eine nachlaufende oder hintere Sehne vorgesehen sind
und daß die erste Meßvorrichtung geeignet ist, ihre Messungen anhand der vorderen
Sehne vorzunehmen, während die zweite Meßvorrichtung mit Bezug auf die hintere Sehne
mißt0 Im wesentlichen sind also zwei unabhängige Meßsysteme mit getrennten Meßvorrichtungen
und Bezugs sehnen vorgesehen.
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Wegen der Anordnung der beiden unabhängigen Meß systeme und insbesondere
der Anordnung von zwei getrennten Sehnen, die im Verhältnis zu der einzigen Sehne
gemäß dem Stand der Technik jeweils verhältnismäßig kurz sein können, ist hinsichtlich
der physikalischen Begrenzungen der Sehnen länge eine praktischere Ausführungsform
erreichbar.
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Da ferner die erste Meßvorrichtung von den Enden der Sehne entfernt
angeordnet sein kann, wird keine unnötige starke Abweichung gemessen, selbst wenn
das eine oder andere Ende der Sehne sich über einem stark fehlerhaften Punkt des
Gleises befindet.
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Außerdem können die Sehnen einander überlappen, wodurch die Gesamtlänge
der Vorrichtung verringert wird.
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Eine Gleisrichtvorrichtung zum Überwachen der Krümmung eines Gleises
und zum nacheinander durchgeführten Richten des Gleises zur Korrektur der Krümmung
umfaßt also zwei straffe Drähte die an einem oder mehreren,auf dem Gleis
verfahrbaren
Wagen angebracht sind und die jeweils eine Sehne bilden, welche sich jeweils zwischen
zwei im Abstand voneinander auf der Gleismittellinie angeordneten Punkten erstreckt.
Die Sehnen überlappen einander vorzugsweise. Jede Sehne wirkt als Bezugslinie, mit
der eine entsprechende Meßvorrichtung zusammenwirkt0 Eine näher am hinteren Punkt
der ersten Sehne angeordnete erste Meßvorrichtung leitet eine Spannung ab, die in
gleichmäßigen Abständen von beispielsweise 2 Metern beim Entlangbewegen der Richtvorrichtung
längs des Gleises abgefragt wird. Diese Spannungen werden elektrisch summiert1 und
es wird aus ihnen elektrisch ein Durchschnittswert gebildet und dadurch eine Spannung
erhalten, die der durchschnittlichen Verlagerung des Gleises gegenüber der ersten
Sehne entspricht.
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Die zweite Meßvorrichtung ist mehr in der Nähe des hinteren Punktes
der zweiten Sehne angeordnet und leitet eine Spannung ab, die der tatsächlichen
Verlagerung gegenüber der zweiten Sehne an dieser Stelle des Gleises entspricht.
Diese Spannung wird elektrisch mit der Durchschnittsspannung verglichen und eine
Fehlerspannung abgeleitet, die als Signal zur Betätigung einer mit Servovorrichtung
arbeitenden Richtvorrichtung benutzt wird, damit das Gleis je nach Bedarf nach links
oder rechts ausgerichtet wird. Bei einem bevorzugten Ausführungs beispiel kann mit
der Vorrichtung auch die Überhöhung des Gleises ausgerichtet werden, um dem nötigen
Wert zu entsprechen, der auf der Basis der Gleiskrümmung und der Sollgeschwindigkeit
für Züge errechnet wird.
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Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten
anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt ein Schema eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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In der Zeichnung ist eine Vorri-chtung 1 zum Berechnen des Gleislagefehlers
und zum Ausrichten des Eisenbahngleises
dargestellt. Zu einem ersten
Meßsystem gehört ein vorderer und ein hinterer Punkt 2, 3, die zweckmäßig auf mit
der Schiene in Eingriff stehenden Drehgestellen angeordnet sind, die einen Rahmen
20 bilden, sowie eine Einrichtung zum Bewegen des Rahmens und der Drehgestelle längs
des Gleises.
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Die beiden Punkte 2, 3 liegen auf der Gleismittellinie und zwischen
ihnen ist eine Sehne 4 gebildet, die zweckmäßiger~ weise einfach aus einem 20 Meter
langen, zwischen den beiden Punkten straff gespannten Draht besteht. An vorherbestimmter
Stelle zwischen den beiden Punkten 2, 3 ist eine Meßvorrichtung 5 von beliebiger
bekannter Bauart angeordnet, mit der der Abstand der Sehne vom Gleis an der vorherbestimmten
Stelle gemessen wird. Zweckmäßigerweise besteht die Meßvor richtung aus einer Gabel,
die mit dem Draht in Eingriff steht und gegenüber einer am Rahmen angebrachten Anzeigevorrichtung
nach rechts oder links schwenkt und dadurch das Ausmaß der Abweichung zwischen Gleis
und Sehne angibt. Als am Rahmen angebrachte Anzeigevorrichtung eignet sich ein Dreh-Differentialübertrager,
der eine von der Abweichung abhängige analoge Spannung ableitet. Die Meßvorrichtung
5 wird zusammen mit einer schematisch dargestellten Entfernungsmeßvorrichtung 15
so betätigt, daß in geeigneten Abständen, beispielsweise alle 2 Meter ein Kontakt
geschlossen wird, um die analoge Spannung am Differentialübertrager abzufragen.
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Die abgefragten analogen Spannungen werden in eine Mittelwertbestimmungsvorrichtung
12 eingegeben, die so ausgelegt ist, daß sie die an zehn aufeinanderfolgenden Punkten
abgefragten analogen Spannungen aufnimmt, summiert und aus ihnen einen durchschnittlichen
Gleispositionswert über die zurückgelegte 20 Meter lange Distanz liefert. Zweckmäßiger
weise umfaßt die Mittelwertbestimmungsvorrichtung 12 einen Analog-Digital-Wandler,
dessen digitale Werte anschließend summiert und durch die Anzahl abgefragter Werte
dividiert werden. Es sei noch erwähnt, daß beim Befahren des Gleises
mit
der Vorrichtung immer der erste der zehn abgefragten Werte fallengelassen und ein
neuer abgefragter Wert den verbliebenen neun Werten hinzugefügt wird, so daß auf
diese Weise alle 2Meter ein laufender Durchschnitt erhalten wird.
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-An gleichfalls mit der Schiene in Eingriff stehenden Fahrgestellen,
die einen zweiten Rahmen bilden, ist ein zweites Meßsystem angeordnet, welches ebenfalls
einen vorauflaufenden und einen nachfolgenden bzw. einen vorderen und einen hinteren
Punkt 9, 10 aufweist, die gleichfalls zweckmäßigerweise auf der Gleismittellinie
liegen. Dem zweiten Rahmen ist ein zweiter, 20 Meter langer straffer Draht zugeordnet,
der zwischen den Punkten 9, 10 gestreckt ist und eine zweite Bezugslinie bzw. Sehne
8 bildet. Der Gleisabstand von der Sehne 8 wird an aufeinanderfolgenden Punkten
mit einer zweiten Meßvorrichtung 14 gemessen, die ebenso arbeitet wie die Meßvorrichtung
5.
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Der von der Mittelwertbestimmungsvorrichtung 12 errechnete durchschnittliche
Gleisabstand und der von der zweiten Meßvorrichtung 14 gelieferte Gleisabstand "y"
dienen als zwei Eingaben in eine allgemein bekannte Vergleichsschaltung 6. Die Größe
der von der Vergleichsschaltung 6 abgegebenen Spannung hängt vom Unterschied zwischen
der durchschnittlichen Gleisentfernung und der Gleisentfernung "y" ab.
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Die als Fehlersignal von der Vergleichsschaltung 6 abgegebene Spannung
wird an eine Gleiskorrektureinrichtung 7 angelegt, die in Form einer beliebigen
bekannten Vorrichtung zum Seitenrichten des Gleises vorgesehen sein kann, beispielsweise
als Servoventil 7a, welches einen hydraulischen Arbeitszylinder 7B steuert. Die
Gleiskorrektureinrichtung 7 richtet also das Gleis entsprechend der Größe und dem
Vorzeichen des von der Vergleichsschaltung 6 abgegebenen Fehlersignals so aus, daß
der Fehler reduziert oder beseitigt wird.
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In einer Anordnung, die sich als außerordentlich zufriedenstellend
erwiesen hat, betrug der Abstand der Meßvorrichtungen 5 und 14 von den hinteren
Punkten 3 bzw. 9 der entsprechenden Sehnen 4 Meter, und die Sehnen waren so weit
überlappt, daß der Punkt 3 der ersten Sehne sich in der Nähe des Mittelpunktes der
zweiten Sehne und der Punkt 10 der zweiten Sehne sich in der Nähe des Mittelpunktes
der ersten Sehne befand. Durch das Uberlappen der Sehnen wird eine zweckmäßige Verringerung
der Gesamtlänge der Vorrichtung erreicht. Allerdings beste.; eine Grenze für das
Ausmaß der Uberlappung, denn eine zu starke Uberlappung brächte die Gefahr mit sich,
daß die Genauigkeit der Ergebnisse verschlechtert würde. Das liegt daran, daß die
mit der ersten Meßvorrichtung abgelesenen zehn Meßwerte normalerweise über diejenigen
10 Meter hinweg erhalten werden, die unmittelbar vor und über diejenigen 10 Meter,
die unmittelbar hinter der Stelle liegen, die gerade von der Meßvorrichtung 14 gemessen
wird, so daß die Hälfte der Ablesewerte, auf deren Basis der Durchschnittswert errechnet
wird, aus einem Streckenabschnitt stammen, der danach korrigiert wurde. Der Abstand
zwischen den Meldvorrichtungen 5 und 14 bestimmt also die maximale Entfernung, über
die hinweg Werte abgelesen bzw. abgefragt werden können.
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Wegen der uberlappten Anordnung der Sehnen ist es möglich, ein Rückkopplungs-
bzw. Rückführungsmerkmal für die Mittelwertbestimmungsvorrichtung 12 vorzusehen.
sas geschieht dadurch, daij die lVlebvorrichtung 14 und die Gleiskorrektur einrichtung
7 am Punkt 3, d.h. am hinteren Ende der ersten Sehne angeordnet werden. Dadurch
wird der hintere Punkt 3 der Sehne 4 kontinuierlich zu einer korrigierten Stelle
des Gleises bewegt, wenn die Gleiskorrektureinrichtung 7 in Betrieb ist. Da der
korrigierte Punkt 3 einen genaueren Bezugspunkt darstellt als ein unkorrigierter
Punkt 3, ist jeder von der Meßvorrichtung 5 gemessene Wert, wenn die Sehne 4
am
korrigierten Punkt 3 endet, offenkundig genauer. Das System läßt sich also so anordnen,
daß Messungen von der Meßvorrichtung 5 abgeleitet werden, während sich der Punkt
3 auf dem korrigierten Streckenabschnitt befindet, d. h. unmittelbar nach Betätigung
der Gleiskorrektureinrichtung.
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Dies sind dann die Werte, die gespeichert und abgefragt werden.
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Als zusätzliches Merkmal der Erfindung kann eine Vorrichtung zum
Messen der ueberhöhung des Gleises mit eingeschlossen sein. Entsprechend der Norm
der Amerikanischen Eisenbahngesellschaften (A.R.A.-standard) wird die Uberhöhung
eines Eisenbahngleises "x" durch die Gleichung "E = .0007 V2D" ausgedrückt, in der
E = Uberhöhung in Zoll, V = vorgesehene Zuggeschwindigkeit in Meilen pro Stunde
und D = Krümmung des Gleises in Grad gemessen als von den Radien einer 100 Fuß Sehne
eingeschlossener Winkel.
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Zu dieser Vorrichtung gehört eine Vergleichsschaltung 11, an der
der Ausgang der Mittelwertbestimmungsvorrichtung 12 anliegt, der natürlich in Beziehung
steht zur Gleiskrümmung D.
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Der zweite Eingang der Vergleichsschaltung 11 kommt von einer Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
18 für das Befahren des Gleises. Wenn z.B. die vorgeschlagene Zuggeschwindigkeit
V 60 Meilen pro Stunde beträgt, wird dieser Wert einfach an der Geschwindigkeitseinstellvorrichtung
18 eingestellt und gelangt dadurch in die Vergleichsschaltung 11.
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Ein dritter Eingang der Vergleichsschaltung 11 wird von einem Pendelfühler
13 abgeleitet, den die Vorrichtung auf der Gleismittellinie in der Nähe der Meßvorrichtung
14 trägt.
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Der Pendelfühler 13 ist allgemein bekannt und leitet eine analoge
Spannung ab, deren Größe und Vorzeichen davon abhängt,
um wieviel
die Erhöhung der äußeren Schiene der Kurve von der inneren Schiene abweicht.
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In der Vergleichs schaltung 11 wird diese Uberhöhung mit der genannten
Gleichung " .0007 V2D" verglichen, und das daraufhin abgegebene Signal gibt die
Größe des Fehlers in der Gleisüberhöhung an.
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Mit diesem Signal wird ein Servoventil 16a gesteuert, welches einen
hydraulischen Arbeitszylinder 16b bzw. 16c betätigt, je nachdem welche Schiene angehoben
werden muß.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß die an die ersten beiden Eingänge
der Vergleichsschaltung gelangenden Spannungen elaunasmit der vom/PenJel erzeugten
Spannung abgestimmt sein müssen, und folglich Konstanten auf der Basis der Parameter
des Pendels zum Weiterverarbeiten der Spannungen an den ersten beiden Eingängen
benutzt werden müssen. Das geschieht vorzugsweise in der Vergleichsschaltung.