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Wägeeinrichtung, insbesondere Straßenwaage
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Die Erfindung betrifft eine Wägeeinrichtung zum dynamischen Wiegen
von sich bewegenden Fahrzeugen, insbesondere von Straßenfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Das Wiegen von Straßenfahrzeugen, beispielsweise Lastkraftwagen, wird
heutzutage größtenteils statisch mit Hilfe von großflächigen Brückenwaagen durchgeführt,
was jedoch wegen der Größe derartiger Geräte einen erheblichen apparativen Aufwand
erforderlich macht und zudem aufgrund der relativ lang andauernden Einschwingvorgänge
mit einem hohen Zeitaufwand verbunden ist. Der nachträgliche Einbau derartiger Brückenwaagen
in den Unterbau bereits vorhandener Straßen erweist sich fernerhin als relativ kompliziert.
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Es sind bereits Wägeeinrichtungen bekannt (DE-OS 3 100 949), bei denen
der gesamte Wiegevorgang dynamisch durchgeführt wird, indem die zu wiegenden Straßenfahrzeuge
langsam über die Wägestelle hinweggefahren werden. Die verwendete Wägestelle besteht
in diesem Fall aus zwei relativ kleinflächigen Meßplattformen, aufdnen während des
Überrollens des zu wiegenden Fahrzeugs jeweils kurzzeitig die einer Achse des Fahrzeugs
zugeordneten Räder zum Aufliegen gelangen. Das zu ermittelnde Gesamtgewicht wird
dabei durch Aufsummierung der einzeln ermittelten Radlasten bestimmt. Wegen der
Kleinheit der in diesem Fall zur Verwendung gelangenden Meßplattformen ergibt sich
dabei ein erheblich reduzierter apparativer Aufwand und gleichzeitig eine sehr viel
einfachere nachträgliche Einbaumöglichkeit in den Unterbau bereits bestehender fahrbarer
Flächen. Die zur Ermittlung des Gesamtgewichts von Fahrzeugen erforderliche Zeit
kann fernerhin erheblich reduziert werden, weil während des gesamten Wiegevorgangs
kein
Anhalten notwendig ist.
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Um bei Verwendung einer derartigen Wägeeinrichtung den Wiegevorgang
dynamisch, d.h. im bewegten Zustand der zu wiegenden Fahrzeuge, durchführen zu können,
müssen die Wiegewege der Wägeeinrichtung äußerst klein gehalten werden, wobei zudem
eine sehr rasche Ansprechcharakteristik der Wägeeinrichtung erforderlich ist. Dies
läßt sichrelativ leicht mit Hilfe von Kraftmeßgliedern erreichen, die mit entsprechenden
Dehnungsmeßstreifen versehen sind, die zu einer Wheatstone'schen Brücke zusammengeschaltet
sind. Bei den bekannten hybriden Wägeeinrichtungen zum statischen Wiegen von Fahrzeugen
ist zu diesem Zweck pro Meßplattform jeweils ein Kraftmeßglied vorgesehen, das über
ein entsprechendes Gestänge derart mit der jeweiligen Meßplattform verbunden ist,
daß die auf der jeweiligen Meßplattform aufliegende Last im wesentlichen positionsunabhängig
in ihrer Gesamtheit auf das darunter angeordnete Kraftmeßglied übertragen wird.
Aufgrund derartiger Gestänge ergeben sich jedoch zwangsläufig zusätzliche Meßfehler,
die zum Teil durch thermische Ausdehnungen und betriebsbedingt zunehmende, wartungsabhängige
Reibungsverluste in den Lagern/ u schneiden bzw. durch die relativ niedrige Eigenfrequenz
bedingt sind. Dies hat zur Folge, daß derartige mit Kraftmeßgliedern versehene Wägeeinrichtungen
relativ hohe Meßfehler aufweisen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Wägeeinrichtung
der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der geschilderten Nachteile derart auszubilden,
daß eine erheblich verbesserte Meßgenauigkeit, auch bei sich bewegenden Fahrzeugen,
möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Aufgrund der Verwendung von vier im Bereich der vier Eckenverlängerungen
der jeweiligen Meßplattform angeordneten Kraftmeßgliedern wird erfindungsgemäß eine
unmittelbare Wägung der auf der jeweiligen Meßplattform aufliegenden Belastung durchgeführt,
wobei während des gesamten Überrollens der Plattform alle Aufnehmer eine Druckbelastung
erfahren. Dabei kann auf ein zwischengeschaltetes Gestänge verzichtet werden, so
daß die ansonsten hierdurch bedingten Meßfehler beseitigt werden und somit eine
Erhöhung der Meßgenauigkeit erreicht wird. Aufgrund des Vorhandenseins von jeweils
vier getrennten Kraftmeßgliedern ergibt sich fernerhin die Möglichkeit, mehrere
getrennte elektrische Einzel- oder Gruppensignale abzuleiten, die, in Fahrtrichtung
des zu wiegenden Fahrzeugs gesehen, positionsabhängig von der jeweiligen Belastung
der Meßplattform sind. Dies wiederum schafft die Möglichkeit, auf elektrische Weise
die Fahrtrichtung zu erkennen und den optimalen Wägezeitpunkt zu bestimmen, bei
dem das die Wägeplattform überrolende Rad sich z.B. genau in der Mitte derselben
befindet, ohne daß dabei ein zusätzliches Positionsmeßglied notwendig wäre. Aufgrund
der mittigen Belastung der Meßplattform während des eigentlichen Wiegevorgangs ergibt
sich eine weitere Reduzierung vorhandener Wägungsfehler, so daß die erfindungsgemäße
Wägeeinrichtung die gewünschte hohe Meßgenauigkeit besitzt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird im folgenden in Form eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Unterbau der Wägeeinrichtung
in Draufsicht und Fig. 2 im Schnitt quer zur Fahrtrichtung;
Fig.
3 eine vergrößerte Ansicht eines vollmetallisch gekapselten Kraftmeßgliedes; Fig.
4 eine Draufsicht auf eine der beiden Meßplattformen, wie sie in den Unterbau gemäß
Fig. 1 und 2 einsetzbar sind, ohne Abdeckblech; Fig. 5 und 6 Schnitte in Längs-
und Querrichtung der in Fig. 4 dargestellten Meßplattform, und Fig. 7 und 8 Schnittansichten
entlang der Linien VII-VII bzw. VIII-VIII von Fig. 1, wobei jedoch die in den Fig.
4 bis 6 dargestellte Meßplattform bereits eingesetzt ist.
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Gemäß Fig. 1 und 2 weist die ägeeinrichtung einen starren Unterbau
1 auf, der im wesentlichen aus einem metallischen Rahmen 2 besteht, der quer zur
Fahrtrichtung -in die Fahrbahn einbetoniert ist. Dieser metallische Rahmen 2 ist
entlang seiner oberen Kanten mit Einfassungswinkeln 3 versehen, deren nach außen
ragende Schenkel in der Höhe der Fahrbahn zu liegen gelangen. Auf der Innenseite
ist der metallische Rahmen 2 mit vier in Fahrtrichtung angeordneten Versteifungsträgern
4 versehen, die als Doppel-T-Träger ausgebildet sind. Im Bereich der Enden dieser
vier Versteifungsträger 4 sind Kraftmeßglieder 5 befestigt, deren Aufbau noch erläutert
wird. Neben diesen Versteifungsträgern 4 sind entlang der Mittellinie des metallischen
Rahmens 2 vertikal nach oben ragende Standrohre 6 vorgesehen. Beidseits der mittig
angeordneten Standrohre 6 sind zusätzlich an den Versteifungsträgern 4 befestigte
Laschen 7 vorgesehen. Im mittleren Bereich weist der metallische Rahmen 2 in Fahrtrichtung
sich erstreckende Spreizstützen 8 auf, die einen Armaturkasten 9 begrenzen, in dem
der Analogteil der Auswertschaltung angeordnet ist.
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Zwischen den Versteifungsträgern 4 sind an beiden Längsseiten in Höhe
der Überfahrtstrecke Vierkantrohre 10 angebracht, die, verbunden mit. den Stützrohren
11, sich auf dem Fundament abstützen und die, damit ein Umkippen nicht eintreten
kann, so mit dem metallischen Rahmen 2 verbunden sind, daß die Oberkanten der Vierkantrohre
10 niveaugleich mit dem liegenden Schenkel der Einfassungswinkel 3 und der Fahrbahnoberkante
sind.
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Gemäß Fig. 3 weisen die einzelnen Kraftmeßglieder 5 einen mit Dehnungsmeßstreifen
versehenen zylindrischen Stauchkörper auf, der nach außen hin mit einer wasserdichten
metallischen Abkapselung versehen ist, die aus einem Oberteil 12, einem mittig angeordneten
Faltenbalg 13 und einem verbreiterten Unterteil 14 besteht. Das Unterteil 14 weist
mehrere exzentrische Bohrungen 15 für die Befestigung der betreffenden Kraftmeßglieder
5 an den Versteifungsträgern 4 des metallischen Rahmens 2 auf. Das Unterteil 14
ist fernerhin mit einer nicht dargestellten Radialbohrung versehen, durch die das
Anschlußkabel 1d des jeweiligen Kraftmeßgliedes 5 verrohrt ist. Die Dehnungsmeßstreifen
der Kraftmeßglieder 5 sind über diese Anschlußkabe] 16 zu einer Wheatstone'schen
Brücke zusammengeschaltet, wobei die Dehnungsmeßstreifen von jeweils zwei Kraftmeßgliedern
5, die in bezug auf eine gegebene Meßplattform und in bezug auf die Auf- oder Abfahrtseite
zusammengehören, zu einer Vollbrücke zusammengeschaltet sind.
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Fig. 4 bis 6 zeigen die konstruktive Ausgestaltung einer der beiden
Meßplattformen, so wie sie in den metallischen Rahmen 2 gemäß Fig. 1 und 2 einsetzbar
sind. Jede Meßplattform 17 besitzt einen äußeren Rahmen, der aus kastenförmigen
Längs- und Querträgern 18 bzw. 19 aufgebaut ist. In den aus den Längs-und Querträgern
18, 19 gebildeten äußeren Rahmen sind Ouerrippen 20 eingesetzt, welche die kastenförmigen
Längsträger miteinander verbinden. Um der aus den Längs- und Querträgern18
sowie
aus den Querrippen 20 bestehenden Anordnung größere Durchbiegefestigkeit zu verleihen,
sind auf den kastenförmigen Längs- und Querträgern 18, 19 Ober- und Untergurte 21
bzw. 22 festgeschweißt. Auf den betreffenden Obergurten 21 ist ein geriffeltes Abdeckblech
23 befestigt, das die obere Außenfläche der jeweiligen Meßplattform 17 bildet.
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Die Meßplattformen 17 sind im Bereich ihrer Ecken mit Ansätzen 24
versehen, an denen prallel zu den kastenförmigen Querträgern 18, 19 verlaufende
Halterungsstangen 25 befestigt sind, die im mittleren Bereich an den bereits erwähnten
Standrohren 6 des Unterbaus 1 festlegbar sind. Etwas nach innen versetzt sind an
den kastenförmigen Querträgern 19 Laschen 26 befestigt, die in Verbindung mit den
Laschen 7 des Unterbaus 1 eine Transportsicherung ermöglichen.
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Fig. 7 und 8 zeigen Schnittansichten der Wägeeinrichtung, bei der
die beiden Meßplattformen 17 bereits in den metallischen Rahmen 2 eingesetzt sind.
Hierbei ist der metallische Rahmen 2 erkennbar, in den in vorgegebenen Abständen
Versteifungsträger 4 eingesetzt sind, die als Doppel-T-Träger aufgebaut sind.
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An vorgegebenen Stellen dieser Versteifungsträger 4 sind die Kraftmeßglieder
5 befestigt, auf denen die beiden Meßplattformen 17 au fliegen. Diese Meßplattformen
17 sind aus den kastenförmigen Längs- und Querträgern 18 bzw. 19, den darauf befestigten
Ober- und Untergurten 21, 22 sowie dem geriffelten Abdeckblech 23 aufgebaut.
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Gemäß Fig. 7 sind die nicht von den Abdeckblechen 23 der Meßplattformen
17 abgedeckten Bereiche-des metallischen Rahmens 2 mit Hilfe von weiteren Abdeckblechen
32 abgedeckt, die als ausgeschäumte Sandwichplatte ausgebildet sind. Diese Sandwichabdeckungen
32 bestehen aus je einem Oberblech 33 und einem Unterblech 34, die über längsseitig
verlaufende Stege 35 verbunden sind, wobei, abgesehen von den Randstegen, die mittleren
Stege
35 an dem Unterblech voll festgeschweißt und am Oberblech vom Rand herein soweit
wie möglich verschweißt sind. Die Randstege 35 sind, wie auch die querabschließenden
Flachbandteile 36, sowohl an Ober- wie auch an Unterblech voll verschweißt. Der
hierdurch gebildete Hohlraum in der Konstruktion ist durch zeichnerisch nicht dargestellten
Kunststoffschaum, vorzugsweise Polyurethanschaum, ausgefüllt.
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Diese Sandwichabdeckbleche sind, wie aus Fig. 7 und 8 ersichtlich,
unter Verwendung der Beilagen 37 mit den nach außen ragendenSchenkeln der Einfaßwinkel
3 des Rahmens lösbar verbunden, so daß sie zu Kontrollzwecken entfernt werden können.
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Das zwischen den beiden Meßplattformen 17 liegende Abdeckblech 32
hat eine nicht dargestellte Kontrollöffnung, die mit einem Deckel verschlossen ist,
um zu Kontrolizwecken den Armaturkasten 9 schnell erreichen zu können. Die Abdeckbleche
32 überragen die Abdeckbleche 23 so weit, daß die Kraftmeßglieder 5 vom Fahrzeug
nicht direkt überfahren werden können.
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Aus Fig. 7 ist ferner erkennbar, daß an den jeweiligen Enden der kastenförmigen
Querträger 19 vorgesehene Ansätze 24 in Form von Laschen ausgebildet sind, die im
oberen Bereich der Querträger 19 an denselben befestigt sind. An diesen in Form
von Laschen ausgebildeten Ansätzen 24 sind die als Flachprofil ausgebildeten Halterungsstangen
25 befestigt, die zur Mitte hin jeweils an einem am oberen Ende der Standrohre 6
befestigten ferner Auflageklotz 27 fixiert sind. Fig. 7 zeigt/die im Bereich des
oberen Endes der Versteifungsträger 4 fixierten Laschen 7 und die im Bereich der
Untergurte 22 fixierten Laschen 26, die im Bereich ihrer freien Enden mit fluchtenden
Öffnungen versehen sind, durch die ein als Transportsicherung dienender, mit einer
entsprechenden Mutter versehener Bolzen hindurchführbar ist. Der metallische Rahmen
2 ist englang seiner kurzen Außenflächen durch gekantete Bleche 28 abgeschlossen,
die durch zusätzliche Versteifungswinkel 29 stabilisiert sind.
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Fig. 7 wie auch Fig. 8 zeigen die nach außen biegbaren Befestigungsschlaudern
30,
die das Einbetonieren des metallischen Rahmens 2 in den Fahrbahnunterbau erleichtern
und gleichzeitig eine gute Verbindung des metallischen Rahmens 2 mit dem umgebenden
Beton herstellen.
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Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist der metallische Rahmen 2 entlang seiner
Längsflächen auf der Außenseite mit einem u-förmigen Verbindungsträger 30 versehen,
mit dem einerseits die mechanische Steifigkeit des Rahmens 2 erhöht und andererseits
auf diese Weise eine verbesserte mechanische Verbindung zwischen dem metallischen
Rahmen 2 und dem umgebenden Beton erreicht wird. Die im Bereich der Einfassungswinkel
3 vorgesehenen Befestigungsschlaudern 30 dienen ebenfalls diesem Zweck.
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Die Außenfläche des Abdeckbleches 23 der beiden Meßplattformen 17
liegt im zusammengebauten Zustand der Wägeeinrichtung geringfügig höher als die
Außenflächen der nach außen ragenden Schenkel der Erfassungswinkel 3 des metallischen
Rahmens 2. Durch diese Anordnung soll erreicht werden, daß eine Lastübertragung
auf die jeweilige Meßplattform 17, auch bei unvorschriftsmäßigem Reifendruck, möglichst
frühzeitig zustandekommt.
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Deutlich ist in Fig. 8 zu erkennen, daß durch die Vierkantrohre 10
die Auffahrtkante um die Rohrbreite nach innen verschoben ist, so daß beim Auffahren
auf die Meßplattform 17 die Kraftmeßglieder 5 bereits passiert wurden und ein Aufkippen
der Meßplattform nicht erfolgen kann.
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Um die Wägeeinrichtung gegenüber Wasser und Schmutz zu schützen, ist
der metallische Rahmen 2 wasserdicht in Beton vergossen, wobei im Bedarfsfall zusätzlich
ein Drainagerohr vorgesehen sein kann. Nach oben hin erfolgt die Abdichtung mit
Hilfe von Silikonmasse, die in den Spalt zwischen der Meßplattform 17 und dem metallischen
Trog 2 im Bereich der Abdeckbleche 23 und der Einfassungswinkel 3 sowie den Sandwichabdeckungen
32 eingeführt und dort ausvulkanisiert wird.