DE3401699A1

DE3401699A1 - Device for measuring the wheel loads of rapidly moving rail vehicles

Info

Publication number: DE3401699A1
Application number: DE19843401699
Authority: DE
Inventors: Otmar Prof. Dr. Krettek; Udo Dipl.-Ing. 5100 Aachen Pietzsch; Wolfram 5102 Würselen Schwab
Original assignee: Messmetallurgie 5810 Witten GmbH; MESSMETALLURGIE GmbH
Current assignee: Gftt Gesellschaft fur Transputertechnik Mbh 4600
Priority date: 1984-01-19
Filing date: 1984-01-19
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DE3401699C2

Abstract

The invention relates to an arrangement for measuring the wheel loads of rapidly moving rail vehicles, having a plurality of measurement points provided at a spacing from one another along the rails of a track, each measurement point having at least one strain gauge mounted directly on the web of the rail at the level of the neutral fibre and orthogonal thereto, and measuring amplifiers being assigned to the strain gauges. In order to reduce the outlay on technical apparatus and thus the number of sources of error, the measurement points of the two rails are to be arranged offset with respect to one another in the direction of the track, and the strain gauges of in each case two measurement points of the track which follow one another in the direction of the track are to be connected to the same measuring amplifier. <IMAGE>

Description

Anordnung zum Messen der Radlasten schnei 1 fahrender Schienenfahrzeuge Arrangement for measuring the wheel loads of snow 1 moving rail vehicles

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der Radlasten schnellfahrender Schienenfahrzeuge, - mit mehreren längs der Schienen eines Gleises im Abstand voneinander angebrachten Meßstellen, wobei jede Meßstelle wenigstens einen direkt am Steg der Schiene in Höhe der neutralen Faser und orthogonal dazu befestigten Dehnungsmeßstreifen aufweist sowie den Dehnungsmeßstreifen Meßverstärker zugeordnet s i η d .The invention relates to an arrangement for measuring the wheel loads of high-speed rail vehicles, - with several attached along the rails of a track at a distance from each other Measuring points, each measuring point at least one directly on the web of the rail at the level of the neutral fiber and strain gauges attached orthogonally thereto as well as the strain gauges assigned to the measuring amplifier s i η d.

Bei einer vorgeschlagenen Anordnung dieser Gattung (deutsche Patentanmeldung P 32 26 740.1) werden Dehnungen des Schienen· Stegs gemessen, die nicht aus Biegungen oder Schubspannungen resultieren, sondern aus Stauchungen des Schienenstegs unter der Wirkung des überlaufenden Rades. Diese Stauchungen entsprechen den gesuchten und zu ermittelnden Radlasten unmittelbar. Deswegen können die Radlasten auf direktem Wege bestimmt werden. Die Bestimmung ist auch genauer, weil die Breite einer Meßstelle praktisch nur durch die Breite eines Dehnungsmeßstreifens bestimmt ist, der auf den Schienensteg mit seiner Hauptwirkungsrichtung vertikal orientiert aufgeklebt ist. Die dem Meßsignal überlagerten hochfrequenten regellosen Störungen lassen sich durch geeignete Verarbeitung bzw. Filterung des Meßsignals eliminieren. Bei einem fahrenden Schienenfahrzeug sind den statischen Radlasten aber nicht nur hochfrequente regellose Störungen überlagert, sondern auch niederfrequente Störungen, die unter dem Begriff "Sinuslauf" zusammengefaßt werden. Spektralanalysen haben gezeigt, daß im Geschwindigkeitsbereich von 20 bis km/h die wichtigsten Schwingungen Wellenlängen zwischen 9 und 16 m besitzen. Deswegen werden längs des Gleises mehrere Meßstellen hintereinander angeordnet und zu einer Meßstrecke zusammengefaßt. Eine Meßstrecke kann bis zu 15 Meßstellen aufweisen, - und zwar an jeder Schiene. Das bedeutet einen erheblichen gerätetechnischen Aufwand, wenn je-With a proposed arrangement of this genus (German Patent application P 32 26 740.1), elongations of the rails Web measured, which do not result from bending or shear stresses, but from compression of the rail web under the effect of the overrunning wheel. These compressions correspond the wheel loads sought and to be determined immediately. Therefore, the wheel loads can be determined directly will. The determination is also more precise, because the width of a measuring point is practically only determined by the width of a Strain gauge is determined on the rail web glued on with its main direction of action oriented vertically is. The high-frequency irregular ones superimposed on the measurement signal Interference can be eliminated by suitable processing or filtering of the measurement signal. With a driving one Rail vehicles are not only superimposed on the static wheel loads by high-frequency random disturbances, but also low-frequency interference, which is covered by the term "Sinus run" can be summarized. Spectral analysis have shown that in the speed range from 20 to km / h the most important vibrations are wavelengths between 9 and 16 m. Therefore, several measuring points are arranged one behind the other along the track and form a measuring section summarized. A measuring section can have up to 15 measuring points - on every rail. This means a considerable amount of technical equipment if each

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der Meßstelle ein eigener Meßverstärker zugeordnet wird. Die Vielzahl der Meßstellen und der zugeordneten Geräte bedingt auch eine entsprechend große Anzahl von Fehlerquellen.the measuring point is assigned its own measuring amplifier. The large number of measuring points and the associated devices are necessary also a correspondingly large number of sources of error.

Aufgabe der Erfindung ist es, den gerätetechnischen Aufwand und damit die Anzahl der Fehlerquellen zu verringern.The object of the invention is to reduce the complexity of the equipment and thus to reduce the number of sources of error.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Meßstellen der beiden Schienen in Gleisrichtung versetzt zueinander angeordnet sind und daß die Dehnungsmeßstreifen jeweils zweier in Gleisrichtung aufeinanderfolgender Meßstellen des Gleises an den gleichen Meßverstärker angeschlossen sind.This object is achieved in that the measuring points of the two rails are arranged offset from one another in the track direction are and that the strain gauges of two measuring points of the track following one another in the track direction are connected to the same measuring amplifier.

Es hat sich gezeigt, daß ein Meßverstärker bzw. eine nachgeschaltete EDV-Anlage ohne weiteres in der Lage ist, die Meßsignale zweier in Gleisrichtung aufeinanderfolgender Meßstellen zu identifizieren und zu verarbeiten, - wenn nur dafür Sorge getragen wird, daß der Abstand dieser beiden aufeinanderfolgenden Meßsignale kleiner ist als der kleinste in der Praxis vorkommende Achsabstand von Schienenfahrzeugen. Man kann deswegen die für eine Meßstrecke erforderliche Anzahl von Meßverstärkern auf die Hälfte reduzieren. Damit wird auch die Anzahl der Fehlerquellen verringert.It has been shown that a measuring amplifier or a downstream EDP system is readily able to receive the measurement signals from two measuring points following one another in the direction of the track to identify and process - if only care is taken that the distance between these two successive measurement signals is smaller than the smallest Axial spacing of rail vehicles that occurs in practice. One can therefore use the one required for a measuring section Reduce the number of measuring amplifiers by half. This also reduces the number of sources of error.

Besonders günstig werden die Verhältnisse dann, wenn die an den gleichen Meßverstärker angeschlossenen Dehnungsmeßstreifen zu einer Wheatstone-Brücke geschaltet sind. Dann liegt nämlich das Meßsignal der einen Meßstelle im positiven und das der anderen Meßstelle im negativen Bereich, wodurch eine Identifizierung und Auswertung der Meßsignale verbessert wird.The conditions are particularly favorable when the strain gauges are connected to the same measuring amplifier are connected to a Wheatstone bridge. then is the measuring signal of one measuring point in the positive and that of the other measuring point in the negative range, whereby an identification and evaluation of the measurement signals is improved.

Jede Meßstelle kann wenigstens zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Stegs der Schiene befestigte Dehnungsmeßstreifen aufweisen, die so geschaltet sind, daß sie sich gegenseitig kompensieren.Each measuring point can have at least two on opposite sides Strain gauges attached to the sides of the web of the rail have, which are connected so that they compensate each other.

Es ist zweckmäßig, wenn die Meßstellen zwischen den Schwellen des Gleises angeordnet sind. Der Abstand der Meßstellen einer Schiene sollte ca. 1,20 m betragen, - das entspricht etwa demdoppelten Schwellenabstand. Der Abstand zweier zu einer Doppelmeßstel1e zusammengefaßter Mesßstellen ist kleiner als der kleinste in der Praxis vorkommende Achsabstand von Schienenfahrzeugen.It is useful if the measuring points are arranged between the sleepers of the track. The distance between the measuring points a rail should be about 1.20 m, - this corresponds to about twice the threshold distance. The distance between two to is a double measuring point of combined measuring points smaller than the smallest axle distance of rail vehicles that occurs in practice.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigen:In the following an embodiment shown in the drawing is shown the invention explained; show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf einen Teil einer Meßstrecke zum Messen der Radlasten schnellfahrender Schienenfahrzeuge,Fig. 1 is a schematic representation of a plan view part of a measuring section for measuring the wheel loads of high-speed rail vehicles,

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Zusammenschaltung zweier in Gleislängsrichtung aufeinanderfolgender Meßstellen zu einer Wheatstone-Brücke,2 shows the interconnection in a schematic representation two consecutive in the longitudinal direction of the track Measuring points to a Wheatstone bridge,

Fig. 3 schematisch das Meßsignal zweier zusammengeschalteter Meßstellen.Fig. 3 schematically shows the measurement signal of two interconnected Measuring points.

Zu dem in Figur 1 dargestellten Gleis gehören zwei Schienen 1, 2, die auf Schwellen 3 verlegt sind. An der Schiene 1 befinden sich Meßstellen 4, 5 und an der Schiene 2 Meßstellen 6, 7 zum Messen der Radlasten von die Schienen 1, 2 überlaufenden Rädern eines Schienenfahrzeuges. An jeder Schiene 1 bzw. 2 sind lediglich zwei Meßstellen 4, 5 bzw. 6, 7 dargestellt. Die Meßstrecke umfaßt jedoch bis zu 15 Meßstellen an jeder Schiene 1, 2.The track shown in Figure 1 includes two rails 1, 2, which are laid on sleepers 3. There are measuring points 4, 5 on rail 1 and 2 on rail Measuring points 6, 7 for measuring the wheel loads of the rails 1, 2 overrunning wheels of a rail vehicle. At every Rail 1 and 2, only two measuring points 4, 5 and 6, 7 are shown. However, the measuring section includes up to 15 measuring points on each rail 1, 2.

Die Meßstellen 4-7 sind jeweils im Bereich zwischen den Schwellen 3 angeordnet. Der Abstand der Meßstellen 4, 5 bzw. 6, 7 untereinander ist im wesentlichen gleich, er entspricht im wesentlichen dem doppelten Schwellenabstand.The measuring points 4-7 are each arranged in the area between the thresholds 3. The distance between the measuring points 4, 5 or 6, 7 is essentially the same, it essentially corresponds to twice the threshold distance.

Wie dargestellt, sind die Meßstellen 4, 5 der Schiene 1 gegenüber den Meßstellen 6, 7 der Schiene 2 in Gleisrichtung zueinander versetzt, so daß jedes Feld zwischen zwei benach-As shown, the measuring points 4, 5 of the rail 1 are opposite the measuring points 6, 7 of the rail 2 in the track direction offset from each other so that each field is between two adjacent

barten Schwellen eine Meßstelle entweder an der Schiene 1 oder an der Schiene 2 aufweist.exposed sleepers have a measuring point either on rail 1 or on rail 2.

Zu jeder Meßsteile 4, 5 gehören Dehnungsmeßstreifen 8, 9, die beidseits am Steg der Schiene 1 in Höhe der neutralen Faser der Schiene so befestigt sind, daß sich ihre Hauptwirkungsrichtung senkrecht zur neutralen Faser, d.h. vertikal, erstreckt. Entsprechendes gilt für die Meßstellen 6, 7 der Schiene 2, zu denen jeweils Dehnungsmeßstreifen 10, 11 gehören.Each measuring part 4, 5 includes strain gauges 8, 9, which are attached on both sides to the web of the rail 1 at the level of the neutral fiber of the rail so that their main direction of action perpendicular to the neutral fiber, i.e. vertically. The same applies to the measuring points 6, 7 of the rail 2, each of which has strain gauges 10, 11 belong.

Die Dehnungsmeßstreifen 8, 9 der Meßstelle 4 sind mit den Dehnungsmeßstreifen 10, 11 der Meßstelle 6 an einem gemeinsamen Meßverstärk.er 12 angeschlossen. Die Dehnungsmeßstreifen 8, 9 der Meßstelle 5 sind zusammen mit den Dehnungsmeßstreifen 10, 11 der Meßstelle 7 ebenfalls an einen gemeinsamen Meßverstärker 13 angeschlossen. Entsprechendes gilt auch für die einander gegenüberliegenden Meßstellen der Schienen 1, 2 der weiteren Meßstrecke.The strain gauges 8, 9 of the measuring point 4 are with the Strain gauges 10, 11 of the measuring point 6 at a common Measuring amplifier 12 connected. The strain gauges 8, 9 of the measuring point 5 are together with the strain gauges 10, 11 of the measuring point 7 also at a common Measuring amplifier 13 connected. The same applies to the opposite measuring points of the Rails 1, 2 of the further measuring section.

Figur 2 zeigt die Zusammenschaltung der Dehnoingsmeßstreifen 8 - 11 zu einer Wheatstone-Brücke im jeweiligen Meßverstärker 12 bzw. 13. Mit dieser Schaltung ergibt sich das in Figur 3 dargestellte Meßsignal beim Überlauf einer Achse über die zusammengeschalteten Meßstellen 4, 6 bzw. 5, 7 sowie weiterer zusammengeschalteter Meßstellen der Meßstrekke. Figure 2 shows the interconnection of the strain gauges 8 - 11 to a Wheatstone bridge in the respective measuring amplifier 12 or 13. This results in this connection The measurement signal shown in FIG. 3 when an axis overflows over the interconnected measurement points 4, 6 or 5, 7 as well as other interconnected measuring points of the measuring section.

Claims

Arrangement for measuring the wheel loads of fast moving rail vehicles, - with several measuring points attached along the rails of a track at a distance from one another, each measuring point at least one strain gauge attached directly to the web of the rail at the level of the neutral fiber and orthogonally to it and measuring amplifiers are assigned to the strain gauges, characterized in that that the measuring points (4, 5; 6, 7) of the two rails (1; 2) are arranged offset to one another in the track direction and that the Strain gauges (8, 9; 10, Π) two each in the direction of the track successive measuring points (4, 6; 5, 7) of the track are connected to the same measuring amplifier (12; 13).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the to the same measuring amplifier (12; 13) connected strain gauges (8, 9; 10, 11) to one Bridge are connected.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that each measuring point (4-7) has at least two strain gauges (8, 9; 10, 11) fastened on opposite sides of the web of the rail (1, Z).

4. Arrangement according to one of claims 1 -3, characterized in that the measuring points (4-7) between the sleepers (3) of the track are arranged.

5. Arrangement according to one of claims 1-4, d a d u r.c h characterized in that the distance between the measuring points (4, 5; 6, 7) of a rail (1; 2) is approx. 1.20 m.