DE3046611A1

DE3046611A1 - Messfahrzeug und verfahren zum messen des tunnelroehren-laengs-profilverlaufes

Info

Publication number: DE3046611A1
Application number: DE19803046611
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Dr. Wien Rießberger; Josef Ing. Theurer
Original assignee: Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Current assignee: Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Priority date: 1980-02-13
Filing date: 1980-12-11
Publication date: 1981-09-10
Also published as: AU539931B2; ES8206019A1; CS274586B2; HU183301B; DD160127A5; ES499366A0; ATA77280A; GB2070880A; CA1138636A; FR2475721A1; AT370879B; GB2070880B; RO87948B; RO87948A; FR2475721B1; PL128340B1; BR8100544A; AU6586380A; DE3046611C2; AR224569A1

Description

PATENTANWALT DIPL4NQ. DR. MANFRED RAU

D-8500 NÜRNBERG 91 POSTFACH 9104 80 LANGE ZEILE 30 TELEFON 0911/37U7 TELEX 06/239ί5

Nürnberg, 1o.12.198o

Franz Plasser Bahnbaumaschinen-Industriegesellschaft m.b.H., Johannesgasse 3, Wien I/Österreich

Meßfahrzeug und Verfahren zum Messen des Tunnelröhren- Längs-Profilverlaufes

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Die Erfindung betrifft ein gleisverfahrbares Meßfahrzeug mit einer Einrichtung zur im wesentlichen kontinuierlichen, berührungslosen Vermessung des Längs-ProfilVerlaufes von Tunnel röhren, Bahndurchlässen und dgl. Engstellen mit wenigstens einem, auf einem, mit kontinuierlicher (non stop) Vorschubbewegung, insbesondere mit eigenem Fahrantrieb verfahrbaren Fahrgestell angeordneten und - aus Laser-Sender und -Empfänger gebildeten - Entfernungsmeßgerät und mit diesem verbundenen Vorrichtungen zur Anzeige bzw. Registrierung und gegebenenfalls Speicherung der Profil-Meßdaten, sowie mit einer mit diesen verbundenen Wegmeßeinrichtung.

Es ist - gemäß EE-OS 28 18 531der gleichen Anmelderin - bereits ein gleisverfahrbares Meßfahrzeug bekannt, welches zur berührungslosen Vermessung des Q u er -Profil Verlaufes von Tunnel röhren od.dgl. ein um eine zur Gleisachse parallele Drehachse gelagertes, fahrstreckensynchron rotierbares Laser-Entfernungsmeßgerät aufweist, welches die Tunnelwand mit dem einer schraubenlinienförmigen Bahn folgenden Laserstrahl abtastet. Die Vermessung liefert eine Vielzahl unmittelbar aufeinanderfolgender, jeweils über den gesamten Profi!umfang sich erstreckender Einzel-Querprofilaufzeichnungen, die analog und bzw. oder digital von einem geeigneten Informationsträger registriert bzw. gespeichert werden. Die Auswertung der Meßdaten gibt Aufschluß über den Querprofi!verlauf über die gesamte Meßstrecke, die relative Gleislage gegenüber der Tunnelachse sowie örtliche Deformationen bzw. Verengungen des Tunnelprofils.

Weiters ist - gemäß DE-PS 24 4o 321 - ein gleisverfahrbares Tunnel-Meßfahrzeug bekannt, welches zur Ermittlung des Längs -Profi !Verlaufes mit einem oder mehreren Laser-Entfernungsmeßgeräten ausgestattet ist, welche die Tunnelwand jeweils längs einer Mantellinie abtasten. Jedes dieser Entfernungsmeßgeräte besteht aus einem Laser-Sender mit fix eingestellter, senkrecht zur Tunnel achse verlaufender Strahl richtung und aus einem, im Längsabstand von diesem

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angeordneten BiIdauswerter, welcher eine von einem Elektromotor mit hoher Drehzahl angetriebene Schlitzscheibe, ein optisches System zur Abbildung des vom Laser-Sender an der Tunnelwand erzeugten Lichtfleckes auf der Schlitzscheibe sowie den Schlitzen zugeordnete, als Fotovervielfacher ausgebildete Empfängerelemente und einen von diesen gesteuerten Zähler umfaßt. Abgesehen von dem erheblichen konstruktiven sowie kostenmäßigen Aufwand für jedes einzelne dieser Entfernungsmeßgeräte, ergeben sich durch die vom Laser-Sender distanzierte Anordnung des Bildauswerters und die damit verbundene Divergenz der optischen Achsen des Laser-Senders und des Bildauswerters sowie im Hinblick auf das angewandte Meßprinzip erhebliche Meßunsicherheiten bzw. Fehlerquellen, die eine genaue Profi!vermessung mit der von den BahnVerwaltungen vorgeschriebenen, hohen Präzision nicht zulassen. Diese Ungenauigkeiten ergeben sich durch die indirekte Entfernungsmessung durch Abtasten des eine endliche Flächenausdehnung aufweisenden Laser-Lichtfleckes durch einen im spitzen Winkel zu dieser Fläche verlaufenden Empfänger-Strahl.

Fernerhin ist - gemäß CH-PS 522 2o4 - ein weiteres gleisverfahrbares Tunnel profil-Meßfahrzeug bekannt, welches eine auf dem Fahrzeug der Seite nach verstellbar angeordnete Meßeinrichtung aufweist, welche eine Laser-Sender-Anordnung zur Erzeugung zweier, zur Tunnelwand hin konvergierender Laserstrahlen umfaßt. Durch entsprechende Seitenverstellung der Meßeinrichtung kann der Schnittpunkt der beiden Laserstrahlen auf die Tunnelwandfläche eingestellt werden, so daß dort ein einziger Laser-Lichtfleck entsteht. Zur Vermessung einer Langsprofi!linie während kontinuierlicher Fahrbewegung des Meßfahrzeuges in Gleislängsrichtung muß entweder die Entfernung der Meßeinrichtung von der Tunnelwand durch ständige Korrektur ihrer Seiteneinstellung gegenüber dem Fahrzeug konstant gehalten oder aber der sich ständig ändernde Abstand zwischen den beiden, nun nicht mehr deckungsgleichen Laser-Lichtflecken laufend gemessen bzw. registriert werden. Abgesehen von den erheblichen bedienungsmäßigen bzw. steuerungstechnischen Problemen, die sich insbesondere in Zusammenhang mit der letztgenannten Verfahrensweise ergeben, liefert auch diese Art der Längsprofil vermessung auf Grund

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der dem Meßprinzip anhaftenden Fehlerquellen nur ein unzulängliches Ergebnis, dessen Fehlerstreuung zweifellos außerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine wesentlich genauere, schnellere sowie auf die praktischen Erfordernisse besonders abgestimmte Längsprofi!vermessung ermöglicht und welches sich durch besondere Einfachheit und Betriebssicherheit auszeichnet. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das für die Längsprofi!messung vorgesehene Entfernungsmeßgerät durch eine gemeinsame Anordnung des Laser-Senders und -Empfängers mit übereinstimmender, in einer zur Gleis- bzw. Tunnelachse senkrechten Ebene verlaufenden optischen Achse gebildet ist und - zur kontinuierlichen und schrittweisen oder ununterbrochen fortlaufenden Längs-Messung - mit der Wegmeßeinrichtung über ein Steuerglied in Verbindung steht, sowie - zur wahlweisen Vermessung verschiedener Längs-Profile innerhalb wenigstens eines Teilbereiches des Querprofilumfanges - lageeinstell- und fixierbar ausgebildet ist.

Durch die Erfindung wird erstmals die außergewöhnliche Präzision von Laser-Entfernungsmeßgeräten mit übereinstimmender optischer Achse von Laser-Sender und -Empfänger für eine direkte, im wesentlichen kontinuierliche Längsprofi !vermessung von Tunnel röhren od. dgl. in überraschend vorteilhafter Weise nutzbar gemacht., Neben der erhöhten Genauigkeit liefert diese Art der Längsprofi!vermessung bequem und vielfältig auswertbare und dank der Fixeinstellung des Entfernungsmeßgerätes jederzeit reproduzierbare Meßdaten, welche im Zuge späterer Vergleichsmessungen über jedwede Veränderung des Längsprofi!Verlaufes bzw. der relativen Lage des Gleises zur Tunnel achse exakt Aufschluß geben. Da für jede Einsteüage des Entfernungsmeßgerätes durch die wegabhängige Steuerung bzw. Auslösung des Gerätes eine genaue Zuordnung jeder Meßstelle zu einer bestimmten Gleisstelle gegeben ist, bietet sich die weitere vorteilhafte Möglichkeit, Einzel-Meßfahrten auch in größeren Zeitintervall en vorzunehmen, ohne daß die Genauigkeit des Gesamtergebnisses sämtlicher, zur Erfüllung des Meßprogrammes erforderlicher

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Meßfahrten beeinträchtigt wird. Es können daher, insbesondere auf stark frequentierten Hauptstrecken, Meßfahrten mit jeweils veränderter Einstellung des Entfernungsmeßgerätes lediglich während der Zugspausen durchgeführt werden, so daß sich Gleissperren erübrigen, zumindest aber beträchtlich abgekürzt werden können.

Die Erfindung ermöglicht darüberhinaus eine sehr rationelle Arbeitsweise, weil sich die Längsprofi!vermessung auf gewisse Teilbereiche des Querprofilumfariges beschränken kann, die im jeweiligen Fall von Interesse sind, so daß überflüssige Meßarbeit vermieden und der Zeitaufwand für die Abwicklung des gesamten Meßprogrammes erheblich reduziert werden kann. So genügt es im Falle, daß lediglich die Möglichkeit einer Lariemaßüberschreitung, d.h. des Transportes von Gütern mit über da ^ellichtraumprofil hinausragenden Konturen zu überprüfen ist, die Längsprofi!vermessung auf jene Teilbereiche des Querprofilumfanges zu beschränken, deren Abstand vom Umriß des Transportgutes durch dip Lademaßüberschreitung gegenüber dem RegellichtramprofΠ ν .ieinert wird. In der Mehrzahl der Fälle sind fiievon nur H oberen seitlichen Bereiche der Tunnel wölbung betroffen.

In jedem Fall ergibt sich die Möglichkeit, aus einer Anzahl Längsprofi Imessungen an praktisch jeder Stelle des Gleislängsverlaufes auch den Querprofi!verlauf über den betreffenden Teilbereich bzw. den gesamten Bereich des Querprofilumfanges zu ermitteln.

Weitere Vorteile der Erfindung resultieren aus dem sehr einfachen Aufbau der Einrichtung und der Verwendung bereits vielfach bewährter Lasergeräte. Schließlich bietet AC. i.;.;h die Möglichkeit, bereits vorhandene Gleisfahrzeuge, irr'· ..■,·-:,;■■■ 2 auch Oberbaumaschinen, nachträglich mit einer Einrichtu·;. j^ruß der Erfindung auszustatten.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Entfernungsmeßgerät um eine zur Gleisachse parallele Achse drehverstellbar gelagert und mit einem in wählbaren Winkelstellungen blockierbaren Ei ns teil glied, z.B. einer nach einer Winkel skala

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einstellbaren Scheibe od.dgl., verbunden bzw. versehen. Diese Anordnung, die auch eine manuelle Einstellung des Neigungswinkels der optischen Achse des Entfernungsmeßgerätes mit der erforderlichen Genauigkeit zuläßt, zeichnet sich nicht nur durch ihre konstruktive Einfachheit, sondern auch dadurch aus, daß bei zentraler, im wesentlichen mit der Tunnel achse zusammenfallender Anordnung der Drehachse des Entfernungsmeßgerätes nahezu für jede Einstell age dieselben günstigen Meßbedingungen, nämlich eine im wesentlichen senkrecht zur Tunnelwand verlaufende Ausrichtung der optischen Achse von Laser-Sender und -Empfänger sowie im wesentlichen übereinstimmende Distanzen zwischen Tunnelwand und Entfernungsmeßgerät, vorliegen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Entfernungsmeßgerät höhen- und bzw. oder seitenverstellbar gelagert und mit wenigstens einem in wählbaren Höhen- bzw. Seitenstellungen blockierbaren Einstellglied verbunden bzw. versehen werden. Eine solche Anordnung, die sich gegebenenfalls auch mit einer drehverstellbaren Lagerung des Entfernungsmeßgerätes kombinieren läßt, bietet beispielsweise bei der Längsprofi!vermessung im Bereich von Bahndurchlässen oder anderweitigen, von im wesentlichen ebenen Flächen begrenzten Objekten ebenso vorteilhafte Meßbedingungen.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist es von Vorteil, wenn das Einstellglied eine Lochscheibe bzw. -platte mit vorzugsweise in gleichmäßigen Winkel- bzw. Längsabständen angeordneten Löchern und wenigstens einen am Fahrgestell gelagerten und in die Lochscheibe einrastbaren Rastbolzen od.dgl. umfaßt. Dadurch wird nicht nur die zu Beginn jeder Meßfahrt vorzunehmende Ein- bzw. Verstellung des Entfernungsmeßgerätes auf definierte fixe Einstellagen vereinfacht, sondern es ergibt sich auch eine zuverlässige Grundlage für Vergleichsmessungen mit demselben oder einem gleichartig ausgestatteten Meßfahrzeug. Um unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich Meßgenauigkeit bzw. -dichte zu entsprechen, können auf der Lochscheibe bzw. -platte mehrere Lochreihen mit unterschiedlicher Teilung oder aber eine austauschbare Anordnung derartiger Lochscheiben bzw. -platten vorgesehen werden.

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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Entfernungsmeßgerät mit einem Antrieb zur blockierbaren Lageeinstellung bzw. schrittweisen oder kontinuierlichen, vorzugsweise selbsttätigen Lageverstellung des Entfernungsmeßgerätes, insbesondere zu Beginn bzw. am Ende jeder Meßfahrt, ausgestattet bzw. verbunden ist. Diese Anordnung ermöglicht eine Fernbetätigung der Einstellvorrichtung von einem zentralen Bedienungsstand aus bzw. einen selbsttätigen Ablauf des Verstell Vorganges vor der Vermessung eines weiteren Längsprofils.

Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung ist der Ein- bzw. Verstell antrieb des Entfernungsmeßgerätes als z.B. elektromagnetisch betätigbares Schrittschaltwerk ausgebildet. Hiezu können mit Vorteil selbstblockierende Zahnklinkengesperre od.dgl. verwendet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die, das Entfernungsmeßgerät auslösbare Wegmeßeinrichtung als, insbesondere von Gleisbauteilen, z.B. Schienenbefestigungsmitteln, beeinfluß- bzw. auslösbarer, Impulsgeber ausgebildet ist. Man erhält dadurch bei Einzelauslösung des Entfernungsmeßgerätes eine Direktbeziehung zwischen den einzelnen Entfernungsmeßwerten und materiellen Bezugspunkten am Gleiskörper selbst. Dabei besteht die Möglichkeit, durch mehrmalige Impulsabgabe im Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Auslösestellen die Anzahl der Einzelmessungen je Längeneinheit der Meßstrecke zu vervielfachen und dadurch die Meßdichte zu erhöhen.

Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur insbesondere kontinuierlichen Vermessung des Längs-ProfilVerlaufes von Tunnel röhren, Bahndurchlässen od.dgl. Engstellen, mit wenigstens einem, auf einem, mit kontinuierlicher (non stop) Vorschubbewegung, insbesondere mit eigenem Fahrantrieb verfahrbaren Fahrgestell angeordneten und aus Laser-Sender und -Empfänger gebildeten - Entfernungsmeßgerät und mit diesem verbundenen Vorrichtungen zur Anzeige bzw. Registrierung und gegebenenfalls Speicherung der Profil-Meßdaten, sowie mit einer mit diesen verbundenen Wegmeßeinrichtung. Erfindungsgemäß be-

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steht dieses Verfahren darin, daß während der kontinuierlichen Bewegung des Meßfahrzeuges in Gleislängsrichtung die Entfernung zwischen dem Entfernungsmeßgerät bzw. seiner Drehachse und der Tunnelwand bzw. dem die Engstelle bildenden Objekt bei konstanter Einstellung der optischen Achse des Entfernungsmeßgerätes fortlaufend gemessen, registriert und gegebenenfalls gespeichert, sodann eine neuerliche weitere Längs-Meßfahrt mit jeweils veränderter Einstellung der optischen Achse durchgeführt wird, bis die vermessenen Längsprofile für einen wählbaren Teilbereich bzw. für den gesamten Querprofi!umfang vorliegen. Dabei besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Meßstrecke zur aufeinanderfolgenden Vermessung jeweils eines Längsprofils mit veränderter Einstellung des Entfernungsmeßgerätes alternierend in entgegengesetzter Richtung zu befahren und damit die Gesamtdauer des Meßprogramms auf die Hälfte zu reduzieren. Das Meßergebnis bleibt dabei durch den Fahrtrichtungswechsel unbeeinflußt, weil die Lagebeziehung der Meßstellen zum Gleislängsverlauf unverändert bleibt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig.! eine Ausführungsform eines Meßfahrzeuges nach der Erfindung in axonometrischer Darstellung,

Fig.2 eine Einzelheit eines erfindungsgemäßen Meßfahrzeuges in einer gegenüber der Fig.1 abweichenden Ausführungsform, gleichfalls in axonometriseher Darstellung und

Fig.3 eine schematische Darstellung eines bandförmigen Informationsträgers für die Aufzeichnung des Längsprofi!Verlaufes.

Aus Fig.1 ist die Längsprofil vermessung eines Eisenbahntunnels mittels eines, schematisch vereinfacht dargestellten, gleisverfahrbaren Meßfahrzeuges 1 gemäß der Erfindung ersichtlich. Das Meßfahrzeug 1 ist mit einer, vorzugsweise über Hydraulik-Zylinder-Kolben-Antrieb beaufschlagbaren Spreiz- und Blockiervorrichtung 2

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ausgestattet, mittels welcher das Fahrgestell 3 des Meßfahrzeuges 1 mit seinen vier Spurkranzrädern 4 auf dem aus Schienen 5 und Schwellen 6 bestehenden Gleis in ständiger spielfreier Anlage der Spurkränze mit der linken und bzw. oder rechten Schiene 5 gehalten und in Richtung der Gleisachse 7 verfahrbar ist. Derartige Vorrichtungen 2 zur spielfreien Führung entlang einem Leitschienenstrang, z.B. der Außenschiene in Gleisbögen, bzw. längs der Gleismitte sind an Meßfahrzeugen und auch bei Gleisbaumaschinen - zur Erzielung genauer Meßdaten - üblich und vorteilhaft.

Das Meßfahrzeug 1 ist im Falle des Ausführungsbeispieles mit einem eigenen, am Fahrgestell 3 angeordneten, reversierbaren Fahrantrieb 8 ausgestattet. Anstelle eines eigenen Fahrantriebes kann auch eine Verbindung mit einem anderen selbstverfahrbaren Gleisfahrzeug, insbesondere einer Gleisbaumschine, z.B. über angelenkte Zug- und Druckstangen, vorgesehen werden. Wesentlich ist, daß das Meßfahrzeug 1 den zu vermessenden Streckenabschnitt in beiden Fahrtrichtungen mit vorgegebener, insbesondere kontinuierlicher Geschwindigkeit befahren kann.

Das Meßfahrzeug 1 weist eine Wegmeßeinrichtung 9 auf, die im dargestellten Falle als von den Schienenbefestigungsmitteln lo, insbesondere den Schwell enschrauben, induktiv beeinfluß- bzw. auslösbarer Impulsgeber 11 ausgebildet ist. Der Impulsgeber Π steht über eine Leitung 12 mit einem, am Fahrgestell 3 angeordneten Steuerglied 13 in Verbindung, welches seinerseits mit einer Vorrichtung 14 zur Anzeige bzw. Registrierung und gegebenenfalls Speicherung der Profil-Meßdaten verbunden ist.

An einem, mit dem Fahrgestell 3 über Stützen 15 verbundenen Lagerteil 16 ist ein Entfernungsmeßgerät 17 um eine, zur Gleisachse 7 parallele Achse 18 drehverstell bar gelagert. Dieses Entfernungsmeßgerät 17 besteht aus einem Laser-Sender 19 und einem Laser-Empfänger 2o mit praktisch übereinstimmender, senkrecht zur Drehachse 18 ausgerichteter optischer Achse 21. Unter "übereinstimmend" ist dabei außer einer exakt koaxialen Anordnung von Sender- und Empfängerachse auch die, technisch leichter realisierbare Anordnung von

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Sender 19 und Empfänger 2o mit engstmöglichem Abstand ihrer optischen Achsen zu verstehen. Das Entfernungsmeßgerät 17 ist mit einem, in wählbaren Winkel Stellungen blockierbaren Einstellglied 22 verbunden, welches im Falle der Fig.! als nach einer feststehenden Winkelskala 23 einstellbare Scheibe ausgebildet ist. Zur fernbetätigbaren Ein- bzw. Verstellung des Entfernungsmeßgerätes 17 steht dieses mit einem, über Stützen 15 mit dem Fahrgestell 3 verbundenen, als elektromagnetisch betätigbares Schrittschaltwerk od.dgl. ausgebildeten Antrieb 24 i'n Verbindung. Dieser Antrieb 24 sowie das Entfernungsmeßgerät 17 sind mit dem Steuerglied 13 jeweils über eine Leitung 25 bzw. 26 verbunden.

Unter der Annahme, daß sich die Längsprofil vermessung des Tunnels auf einen vorgegebenen Teilbereich 27 des Querprofilumfanges 28 erstrecken soll, ist folgende Vorgangsweise für die Abwicklung des Meßprogramms vorteilhaft:

Vor Beginn der ersten Meßfahrt wird das Entfernungsmeßgerät 17 mittels des Einstellgliedes .22 - entweder manuell oder über den Antrieb 24 - um die Drehachse 18 verstellt, bis die optische Achse 21 mit einer vorbestimmten, zur Drehachse 18 senkrechten Bezugsrichtung, z.B. der Horizontalen 29, einen vorbestimmten Erhebungswinkel et ο einschließt, welcher der oberen Grenze des zu vermessenden Teilbereiches 27 des Querprofi lumfanges 28 entspricht. Sodann werden die Wegmeßeinrichtung 9, das Steuerglied 13, die Vorrichtung 14 sowie das Entfernungsmeßgerät 17 in Betriebsbereitschaft versetzt und das Meßfahrzeug 1 mittels des Fahrantriebes 8 in Richtung des Pfeiles 3o (Vorwärtsfahrt) in kontinuierliche Fahrbewegung versetzt. Beim Oberfahren der ersten Schwelle 6, deren Lage in Gleislängsrichtung im Meßprotokoll angegeben bzw. zu vermerken ist, und die zweckmäßigerweise zuvor dauerhaft zu markieren ist, wird der Impulsgeber 11 durch induktive Beeinflussung durch das entsprechende Schienenbefestigungsmittel Io dieser Schwelle 6 ausgelöst. Der vom Impulsgeber 11 dabei erzeugte Steuerimpuls wird über die Leitung 12 und das Steuerglied 13 der Vorrichtung 14 zwecks Anzeige bzw. Registrierung einer Ortsmarke zugeleitet. Mit dem Impuls wird gleichzeitig über die Leitung 26 das Entfernungsmeßgerät 17 angesteuert, wobei folgende Alternativen für die Art der Steuerung vorgesehen sind:

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Wenn eine ununterbrochen fortlaufende, kontinuierliche Längsvermessung des Tunnels über die gesamte Meßstrecke hinweg erfolgen soll, wird das Entfernungsmeßgerät 17 durch den ersten Wegimpuls auf kontinuierlichen Meßbetrieb geschaltet und die Meßdaten werden von der Vorrichtung 14 fortlaufend angezeigt bzw. registriert und bzw. oder gespeichert. Erst am Ende der Meßstrecke wird das Entfernungsmeßgerät 17 - manuell oder automatisch beim Anhalten des Meßfahrzeuges 1 - abgeschaltet. Für eine kontinuierliche schrittweise bzw. punktweise Vermessung des Tunnel-LängsprofiIs wird hingegen je Wegimpuls eine Einzelmessung des Entfernungsmeßgerätes und bzw. oder eine Anzeige bzw. Registrierung des örtlichen Entfernungsmeßwertes durch die Vorrichtung 14 ausgelöst. In beiden Fällen wird die Tunnelwand bei fix eingestelltem Erhebungswinkel oCo entlang einer Mantellinie 32 abgetastet und die jeweilige Entfernung zwischen Tunnelwand und Drehachse 18 von der Vorrichtung 14 erfaßt.

Am Ende der Meßstrecke wird das in seiner bisherigen Einstellage blockierte Entfernungsmeßgerät 17 durch Verdrehen um die Achse 18 um einen vorbestimmten Winkelbetrag verstellt und in der neuen Einstellage blockiert. Seine optische Achse 21 schließt nunmehr mit der Horizontalen 29 den Winkel cc 1 ein. Hierauf wird der Fahrantrieb 8 auf Rückwärtsfahrt geschaltet und das Meßfahrzeug 1 in Richtung des gestrichelten Pfeiles 31 in kontinuierliche Fahrbewegung versetzt. Dabei erfolgt automatisch eine Bewegungsumkehr der jeweiligen Aufzeichnungsorgane, z.B. Magnetband oder Registrierstreifen, der Vorrichtung 14. Die Tunnelwand wird dabei längs einer weiteren Mantel!inie 33 kontinuierlich vom Entfernungsmeßgerät 17 abgetastet, bis das Meßfahrzeug 1 den Ausgangspunkt der ersten Meßfahrt bzw. die zuvor markierte Schwelle 6 erreicht hat. Im Zuge weiterer Meßfahrten mit jeweils entgegengesetzter Fahrtrichtung und veränderter Einstellung des Entfernungsmeßgerätes 17 wird die Tunnel wand längs weiterer Mantel linien 34 bis 37 abgetastet, bis die vermessenen Längsprofile für den gesamten zu vermessenden Teilbereich 27 des Querprofilumfanges 28 vorliegen. Dabei ergibt sich bei den drei letzten Meßfahrten, entsprechend dem Verlauf der Mantel!inien 35,36 und 37 im Bereich der Tunnelnisehe 38 eine sprunghafte Veränderung des Entfernungs-Meßwertes.

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Aus den von der Vorrichtung 14 insgesamt gespeicherten Meßdaten kann nicht nur der Längsprofi!verlauf des Tunnels über den Teilbereich 27, sondern auch der Querschnittsverlauf des Tunnel profil s über diesen Teilbereich dadurch ermittelt werden, daß für die betreffende Gleissteile die verschiedenen Erhebungswinkel und die diesen jeweils zugeordneten Entfernungswerte von der Achse 18 aus strahlenförmig aufgetragen und die Endpunkte dieser Strahlen miteinander zu einer Querprofil linie, entsprechend den Linien 39,4o in Fig.1, verbunden werden. Diese Auswertung kann selbstverständlich auch mit elektronischen Mitteln erfolgen.

Es kann daher in vorteilhafter Weise nach der Erfindung ein besonders bevorzugtes Verfahren mittels der beschriebenen Einrichtung zur Anwendung gelangen, welches darin besteht, daß während der kontinuierlichen Bewegung des Meßfahrzeuges 1 in Gleislängsrichtung die Entfernung zwischen dem Entfernungsmeßgerät 17 bzw. seiner Drehachse 18 und der Tunnelwand bzw. dem die Engstelle bildenden Objekt bei konstanter Einstellung der optischen Achse 21 des Entfernungsmeßgerätes 17 fortlaufend gemessen, registriert und gegebenenfalls gespeichert, sodann eine neuerliche weitere Längs-Meßfahrt mit jeweils veränderter Einstellung der optischen Achse 21 durchgeführt wird, bis die vermessenen Längsprofile für einen wählbaren Teilbereich 27 bzw. für den gesamten Querprofilumfang 28 vorliegen.

Wesentlich für die Genauigkeit der ermittelten Meßdaten ist der, für jede blockierte Einstellung des Entfernungsmeßgerätes 17 gegebene Verlauf der optischen Achse 21 in einer Normal ebene 41 zur Drehachse 18 bzw. zur Gleisachse 7.

Gemäß Fig.2 ist das Einstellglied 22 für die blockierbare Verstellung der optischen Achse 21 innerhalb der Normal ebene 41 als mit dem Entfernungsmeßgerät 17 drehfest verbundene Lochscheibe 42 ausgebildet, welche in gleichmäßigen Umfangsabständen angeordnete Löcher 43 aufweist, in die ein am Lagerteil 16 axial verschiebbar gelagerter Rastbolzen 44 einrastbar ist. Dieser Rastbolzen 44 kann beispielsweise von einer, in einem Federgehäuse 45 angeordneten

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Schraubenfeder od.dgl. in Richtung zur Lochscheibe 42 hin mit axialer Vorspannkraft beaufschlagt sein. Abweichend von der dargestellten Ausführungsform, kann auch eine Lochscheibe mit mehreren, konzentrisch zueinander angeordneten Lochreihen mit jeweils unterschiedlicher Umfangsteilung vorgesehen werden, um die Umfangsabstände der Mantellinien voneinander den jeweiligen Genauigkeitsanforderungen anpassen zu können. Für einen vollautomatischen Ablauf des Meßprogramms kann zweckmäßigerweise eine z.B. elektromagnetische Fernbetätigung des Rastbolzens 44 über den Verstell antrieb 24 bzw. das Steuerglied 13 zu Beginn bzw. am Ende jeder Meßfahrt vorgesehen werden.

In Fig.3 ist als einfachste Ausführungsform eines Informationsträgers für eine kontinuierliche Aufzeichnung der Längsprofil-Meßdaten der Registrierstreifen 46 eines Meßschreibers dargestellt, aus welchem das Meßergebnis über den der Fig.1 entsprechenden Tunnelwandbereich ersichtlich ist. Der Pfeil 47 bezeichnet die Bewegungsrichtung des Registrierstreifens 46 für die Aufzeichnung eines Längsprofils bei Vorwärtsfahrt des Meßfahrzeuges 1 und der Pfeil 48 die entsprechende Bewegungsrichtung bei Rückwärtsfahrt. Für die örtliche Zuordnung der Meßdaten zum Gleislängsverlauf sind die vom Impulsgeber 11 der Wegmeßeinrichtung 9 beim überfahren jeder Schwelle 6 abgegebenen Steuerimpulse in Form aufeinanderfolgender Ortsmarken 49 eingezeichnet. Zwecks gesonderter, nicht deckender Darstellung der einzelnen Längsprofile ist für jede Einstellage des Entfernungsmeßgerätes 17 bzw. Erhebungswinkel der optischen Achse 21 eine gesonderte, der Drehachse 18 entsprechende Basislinie 5o vorgesehen, von welcher aus die jeweils gemessenen Abstände 51 zwischen Tunnelwand und Drehachse 18 in entsprechend verkleinertem Abbildungsmaßstab quer zur Vorschubrichtung des Registrierstreifens 46 aufgetragen sind. Für das der Mantel!inie 32 entsprechende Längsprofil sind in Fig.3 beide Varianten der Entfernungsmessung bzw. -registrierung eingezeichnet. Der durchgehende voll eingezeichnete Linienzug entspricht einer kontinuierlichen, ununterbrochen fortlaufenden Entfernungsmessung, wogegen die aufeinanderfolgenden Meßpunkte 52 einzelnen Entfernungsmessungen bei jeder Ortsmarke 49 entsprechen. Im Falle der kontinuierlich fortlaufenden

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Entfernungsmessung kann für jede beliebige Gleisstelle aus den örtlichen Entfernungsmeßdaten und den jeweiligen Erhebungswinkeln der Querprofi!verlauf an dieser Stelle ermittelt werden. Bei punktweiser Vermessung kann der Querprofi!verlauf an jeder beliebigen, durch eine Ortsmarke 49 gekennzeichneten Stelle ebenfalls ermittelt werden. Zwei derartige Gleisstellen, aus welchen z.B. die Querprofillinien 39,4o gemäß Fig.! ermittelt werden können, sind in Fig.3 durch die Linien 53,54 veranschaulicht.

Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Längsprofil-Meßdaten in Digital form zu registrieren bzw. zu speichern, weiters an Hand vorgegebener Grenzwerte für diese Meßdaten bereits während der Meßfahrt außerhalb der Toleranzgrenzen gelegene Entfernungsmeßwerte und deren Lage festzustellen und gesondert zu registrieren. Insbesondere kann durch Vorgabe entsprechender^Profildaten die Möglichkeit einer Lademaßüberschreitung durch unmittelbaren Vergleich mit den vom Entfernungsmeßgerät vermittelten Meßdaten überprüft werden.

In konstruktiver Hinsicht sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche, von den dargestellten und beschriebenen Anordnungen abweichende Ausführungen, insbesondere hinsichtlich der verstellbaren Anordnung des Entfernungsmeßgerätes sowie der Gestaltung der verschiedenen Hilfsvorrichtungen, wie des Einstellgliedes, des Verstellantriebes, der Wegmeßeinrichtung und der Vorrichtungen zur Aufzeichnung, Registrierung bzw. Speicherung der Meßdaten möglich. So kann z.B. anstelle der Drehverstell barkeit eine höhen- und bzw. oder seitenversteil bare sowie blockierbare Lagerung des Entfernungsmeßgerätes vorgesehen werden. Weiters kann beispielsweise das Einstellglied als blockierbare Zahnklinkenanordnung und der Verstell antrieb als z.B. elektromotorisch angetriebenes, selbsthemmendes Schneckengetriebe ausgebildet sein. Schließlich kann auch die Wegmeßeinrichtung für eine dichtere Impulsfolge, z.B. für eine mehrmalige Impulsabgabe über den Bereich einer Schwellenteilung, ausgelegt werden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

λ.) Gleisverfahrbares Meßfahrzeug mit einer Einrichtung

zur im wesentlichen kontinuierlichen, berührungslosen Vermessung des Längs-ProfilVerlaufes von Tunnel röhren, Bahndurchlässen und dgl. Engstellen mit wenigstens einem, auf einem, mit kontinuierlicher (non stop) Vorschubbewegung, insbesondere mit eigenem Fahrantrieb verfahrbaren Fahrgestell angeordneten und - aus Laser-Sender und -Empfänger gebildeten - Entfernungsmeßgerät und mit diesem verbundenen Vorrichtungen zur Anzeige bzw. Registrierung und gegebenenfalls Speicherung der Profil-Meßdaten, sowie mit einer mit diesen verbundenen Wegmeßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß das für die Längsprofilmessung vorgesehene Entfernungsmeßgerät (17) durch eine gemeinsame Anordnung des Laser-Senders und -Empfängers (19,2o) mit übereinstimmender, in einer zur Gleis- bzw. Tunnelachse (7) senkrechten Ebene (41) verlaufenden optischen Achse (21) gebildet ist und - zur kontinuierlichen und schrittweisen oder ununterbrochen fortlaufenden Längs-Messung - mit der Wegmeßeinrichtung (9) über ein Steuerglied (13) in Verbindung steht, sowie - zur wahlweisen Vermessung verschiedener Längs-Profile (32-37) innerhalb wenigstens eines Teilbereiches (27) des Querprofilumfanges (28) - lageeinstell- und fixierbar ausgebildet ist.
2. Meßfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernungsmeßgerät (17) um eine zur Gleisachse (7) parallele Achse (18) drehverstellbar gelagert und mit einem in wählbaren Winkel Stellungen blockierbaren Einstellglied (22), z.B. einer nach einer Winkelskala (23) einstellbaren Scheibe od.dgl., verbunden bzw. versehen ist.
3. Meßfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernungsmeßgerät (17) höhen- und bzw. oder seitenverstellbar gelagert und mit wenigstens einem in wählbaren Höhen- bzw. Sei tensteilungen blockierbaren Einstellglied verbunden bzw. versehen ist.

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4. Meßfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied (22) eine Lochscheibe (42) bzw. -platte mit vorzugsweise in gleichmäßigen Winkel- bzw. Längsabständen angeordneten Löchern (43) und wenigstens einen am Fahrgestell gelagerten und in die Lochscheibe einrastbaren Rastbolzen (44) od.dgl, umfaßt.
5. Meßfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernungsmeßgerät (17) mit einem Antrieb (24) zur blockierbaren Lageeinstellung bzw. schrittweisen oder kontinuierlichen, vorzugsweise selbsttätigen Lageverstellung des Entfernungsmeßgerätes (17), insbesondere zu Beginn bzw. am Ende jeder Meßfahrt, ausgestattet bzw. verbunden ist.
6. Meßfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- bzw. Verstell antrieb (24) des Entfernungsmeßgerätes (17) als z.B. elektromagnetisch betätigbares Schrittschaltwerk ausgebildet ist.
7. Meßfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die, das Entfernungsmeßgerät (17) auslösDare Wegmeßeinrichtung (9) als, insbesondere von Gleisbauteilen, z.B. Schienenbefestigungsmitteln (lo), beeinfluß- bzw. auslösbarer, Impulsgeber (11) ausgebildet ist.
8. Verfahren zur insbesondere kontinuierlichen Vermessung des Längs-ProfilVerlaufes von Tunnel röhren, Bahndurchlässen od.dgl. Engstellen, mit wenigstens einem, auf einem, mit kontinuierlicher (non stop) Vorschubbewegung, insbesondere mit eigenem Fahrantrieb verfahrbaren Fahrgestell angeordneten und - aus Laser-Sender und -Empfänger gebildeten - Entfernungsmeßgerät und mit diesem verbundenen Vorrichtungen zur Anzeige bzw. Registrierung und gegebenenfalls Speicherung der Profil-Meßdaten, sowie mit einer mit diesen verbundenen Wegmeßeinrichtung, insbesondere mittels eines Meßfahrzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß während der kontinuierlichen Bewegung des Meßfahrzeuges in Gleislängsrichtung die Entfernung

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zwischen dem Entfernungsmeßgerät bzw. seiner Drehachse und der Tunnelwand bzw. dem die Engstelle bildenden Objekt bei konstanter Einstellung der optischen Achse des Entfernungsmeßgerätes fortlaufend gemessen, registriert und gegebenenfalls gespeichert, sodann eine neuerliche weitere Längs-Meßfahrt mit jeweils veränderter Einstellung der optischen Achse durchgeführt wird, bis die vermessenen Längsprofile für einen wählbaren Teilbereich bzw. für den gesamten Querprofi!umfang vorliegen.

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