DE3114499A1

DE3114499A1 - Messradsatz fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE3114499A1
Application number: DE19813114499
Authority: DE
Inventors: Hermann 4901 Hiddenhausen Berg
Original assignee: Deutsche Bundesbank
Current assignee: Deutsche Bundesbank
Priority date: 1981-04-10
Filing date: 1981-04-10
Publication date: 1982-12-02

Description

Meßradsatz für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen Meßradsatz mit auf der Welle an verschiedenen Meßquerschnitten angeordneten Meßfühlern, insbesondere Dehnungsmeßstreifen, zur Erfassung der im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte.
Um die Kräfte zwischen Rad und Schiene bestimmen zu können, wurden Meßradsätze und Meßräder entwickelt. Bei dem sogenannten Radsatzwellenverfahren (Glasers Annalen 96 Nr. 12 (1972)) werden an vier Meßquerschnitten mittels je acht Meßfühlern die Biegedehnungen bzw. Biegespannungen gemessen. Da diese Biegespannungen und die auftretenden Kräfte zueinander in Beziehung stehen, können aufgrund der Meßwerte auch die Kräfte bestimmt werden. Als Nachteil bei diesem Verfahren wird angegeben, daß die gemessenen Führungskräfte an Rad und Schiene mit einem Fehler behaftet sein können, der im wesentlichen darauf zurückzuführen ist, daß der sich laufend ändernde Radaufstandspunkt (Sinuslauf) nicht bekannt ist.
Zur Ermittlung der vertikalen Kräfte an Rad und Schiene unabhängig vom Radaufstandspunkt wurde ein Meßrad entwickelt (DE-PS 26 47 505). Bei diesem Meßrad sind die Meßfühler in Ausnehmungen am Radkranz angeordnet.
Mit beiden Meßmethoden ist es nicht möglich, die horizontalen Kräfte an Rad und Schiene im Fahrbetrieb genau zu bestimmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Meßradsatz so auszurüsten, daß die horizontalen Kräfte an Rad und Schiene ohne Einfluß des Radaufstandspunktes bestimmt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß je Meßquerschnitt acht Meßfühler angeordnet sind, wobei vier Meßfühler in Achsrichtung und vier Meßfühler quer zur Achsrichtung liegen. Vorzugsweise sind je zwei der vier in Achsrichtung liegenden Meßfühler als auch der vier quer zur Achsrichtung liegenden Meßfühler um 1800 versetzt angeordnet.
Für die Messung ist es notwendig, daß jeweils die beiden gegenüberliegenden Meßfühler einen Zweig einer an sich bekannten Wheatstoneschen Meßbrücke bilden.
Der Vorteil eines erfindungsgemäß ausgerüsteten Meßradsatzes liegt darin, daß nun die Möglichkeit besteht, die horizontalen Kräfte ohne Einfluß des Radaufstandspunktes zu messen, um hinsichtlich Entgleisungssicherheit und Gleisrostbeanspruchung eindeutige Angaben machen zu können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines auf einer Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen Meßradsatz, Fig. 2 die Anordnung der Meßfühler an einem Meßquerschnitt, Fig. 3 die Schaltung der Meßfühler als Brückenschaltung und Fig. 4 die Kompensationsschaltung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellen Meßradsatz werden an den Meßquerschnitten I, II und III acht Fühler R1 bis R8 angeordent. Die Anordnung der einzelnen Fühler zueinander ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die Fühler R2, R3, R6 und R7 liegen in Achsenrichtung und die Fühler R1, R4, R5 und R8 liegen quer zur Achsenrichtung. Die Lage der Fühler in der Brückenschaltung B1 zeigt Fig. 3. Die zwischen den Meßpunkten M1 und M2 gemessene Spannung ist ein Maß für die im betreffenden Meßquerschnitt auftretende Zug- bzw. Druckspannung. An den beiden Radaufstandspunkten greifen im Fahrbetrieb die horizontalen Kräfte Y1 und Y2 und an den Achsschenkeln die Achslagerkräfte Fy1 und Fy2 an. Die Abstände bl und b2 der Radaufstandspunkte von der Mitte sind nicht konstant, sondern ändern sich aufgrund des Sinuslaufes im Fahrbetrieb um + d bl bzw. + a b2.
Für die aufgrund der Kräfte erzeugten Zug- und Druckspannungen @6 in den drei Meßquerschnitten AI AII und AIII gilt: Aus den vorstehenden Gleichungen sind dann folgende Beziehungen ableitbar: Diese Beziehungen zeigen, daß die Radaufstandspuntke nicht mit eingehen.
Zur Kompensation von Resteinflüssen werden je Meßquerschnitt vier weitere Fühler zur Messung überlagerter Biegespannungen angeordnet und in einer gesonderten Brückenschaltung B2 zusammengeschaltet. Die beiden Brückenschaltungen B1 und B2 wirken in bekannter Weise zusammen (Fig. 4).
Werden mit dem erfindungsgemäßen Meßradsatz gleichzeitig auch Messungen nach dem Radsatzwellenverfahren gemacht, so kann anhand der Differenz d Y der beiden gemessenen horizontalen Kräfte YR (Radsatzwellenverfahren) und YE (erfindungsgemäßer Meßradsatz) die jeweilige Abweichung ß b des Radaufstandpunktes bestimmt werden.
Der Einfluß des Radaufstandspunktes auf die horizontalen Kräfte ist beim Radsatzwellenverfahren in Verbindung mit dem Radius r des Rades sowie der Radaufstandskraft Q wie folgt definiert: Daraus ergibt sich dann: Insbesondere bei der Überprüfung theoretischer Radsatzlaufmodelle durch Messungen und bei der genauen Gleislagebestimmung ist die Kenntnis über die Lage des Radaufstandspunktes von großer Wichtigkeit.

Claims

Meßradsatz für Schienenfahrzeuge Patentansprüche: ( 1.} Meßradsatz für Schienenfahrzeuge mit auf der Welle an verschiedenen Meßquerschnitten angeordneten Meßfühlern, insbesondere Dehnungsmeßstreifen, zur Erfassung der im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte, dadurch gekennzeichnet, daß je Meßquerschnitt acht Meßfühler angeordnet sind, wobei vier Meßfühler in Achsrichtung und vier Meßfühler quer zur Achsrichtung liegen.
2. Meßradsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei der vier in Achsrichtung als auch der vier quer zur Achsrichtung liegenden Meßfühler um 1800 versetzt angeordnet sind.
3. Meßradsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die beiden gegenüberliegenden Meßfühler einen Zweig einer an sich bekannten Wheatstoneschen Meßbrücke bilden.
4. Meßradsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der überlagerten Biegespannungen zusätzlich zu den acht Meßfühlern noch weitere vier Meßfühler, die eine gesonderte Brückenschaltung bilden, angeordnet sind und daß zur Kompensation von Resteinflüssen beide Brückenschaltungen in bekannter Weise zusammengeschaltet sind.
5. Meßradsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Meßquerschnitte vorhanden sind, wobei je ein Meßquerschnitt zwischen jedem Achslager und der zugehörigen Radscheibe und ein Meßquerschnitt zwischen den Radscheiben liegt.
6. Meßradsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Radaufstandspunktes in vier weiteren Meßquerschnitten je acht Meßfühler für die bekannte Meßmethode "Radsatz ^-ellenverfahren" angeordnet sind.