DE3537420C1 - Device for measuring forces acting in railway rails or similar loaded beams - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von in Eisenbahnschienen oder ähnlichen belasteten Balken in Vertikalrichtung wirkenden Kräften gemäß den Oberbe­ griffen der Patentansprüche 1 bzw. 2.

Derartige Vorrichtungen können beispielsweise als Radlast­ waagen oder Flachstellenortungsanlagen Verwendung finden.

Bei der Formulierung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist ein Stand der Technik als bekannt vorausgesetzt, wie er beispielsweise aus der DE-OS 33 09 908 oder der EU-OS 0 0 99 001 bekannt ist.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird die Radaufstands­ kraft über die Dehnungen bestimmt, die von ihr in der Schiene verursacht werden. Hierzu sind gemäß dem Stand der Technik Dehnungsmeßstreifen am Steg der Schiene etwa in Höhe der neutralen Faser befestigt. Zur Eliminierung des Einflusses von Biegungen des Schienenprofils um die Längs­ achse ist es darüber hinaus bei den bekannten Vorrichtungen die Regel, daß an beiden Seiten des Stegs Dehnungsmeß­ streifen befestigt sind. Ferner ist es - wie in der DE-OS 33 09 908 gezeigt worden ist, von Vorteil, innerhalb eines Schwellenfaches zwei Meßstellen jeweils auf beiden Seiten der Schiene vorzusehen. Da jede Meßstelle aus ein bis zwei Dehnungsmeßstreifen besteht, ist bei den bekannten Vor­ richtungen eine verhältnismäßig große Zahl von Dehnungs­ meßstreifen und damit ein großer Aufwand für die Auswerte­ elektronik erforderlich.

Dies bedeutet, daß nach dem bekannten Stand der Technik zum Aufbau einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mindestens 4 Dehnungsmeßstreifen (Paare) erforderlich sind, die auf beiden Seiten des Stegs der Eisenbahnschiene anzubringen und so zu einer Meßbrücke zu verschalten sind, daß die durch den "Sinuslauf" des Zuges am Schienenkopf angreifenden Seitenkräfte des Rades elimi­ niert werden.

Diese Dehnungsmeßstreifen werden bislang entweder an der Schiene direkt angeklebt oder auf eine Metall-Trägerplatte aufgebracht, die dann an der Schiene angeschweißt wird. Ferner ist es auch noch bekannt, die Dehnungsmeßstreifen mittels einer Spannvorrichtung anzupressen.

Die beiden erstgenannten Befestigungsmethoden haben den Nachteil, daß die Dehnungsmeßstreifen, die in einer genau definierten Lage zur Schiene angebracht werden müssen, nachträglich nicht mehr nachjustiert werden können. Darü­ ber hinaus ist ein Austausch bzw. ein Entfernen der Deh­ nungsmeßstreifen nicht möglich. Das Anpressen mittels einer Spannvorrichtung erfordert andererseits einen ver­ hältnismäßig großen Aufwand, der insbesondere bei Anlagen mit vielen Meßstellen aus Kostengründen oft nicht möglich ist.

Ferner ist es aus der GB-PS 15 18 359 bekannt, in einer Eisenbahnschiene eine Durchgangsbohrung vorzusehen, in die eine Hülse mit Dehnungsmeßaufnehmern eingesetzt ist. Die Dehnungsmeßaufnehmer messen die Verformung der Hülse, die durch Anlage an der belasteten Schiene entsteht.

Nachteilig bei diesem, bei der Formulierung des Oberbe­ griffs des Patentanspruchs 2 vorausgesetzten Standes der Technik ist jedoch, daß die Krafteinleitung auf die Hülse nicht definiert erfolgt, da die Hülse nicht nur im Bereich der neutralen Faser, sondern an willkürlichen Stellen der Durchgangsbohrung mehr oder weniger flächig anliegt. Damit werden mit dieser bekannten Vorrichtung mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit nicht die in der neutralen Faser wir­ kenden Kräfte gemessen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zum Messen von in Eisenbahnschienen oder ähnlichen belasteten Balken in Vertikalrichtung wirkenden Kräften anzugeben, die bei einfachem Aufbau eine genaue Messung der in der vertikalen neutralen Faser auftretenden Kräfte erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den kenn­ zeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 bzw. 2 angegebe­ nen Merkmale gelöst. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß es möglich ist, eine Vorrichtung zum Messen der in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte in eine Ausnehmung in der Eisenbahnschiene bzw. in dem Balken, die so klein ist, daß sie die Stabilität der Schiene bzw. des Balkens nicht beeinträchtigt, derart einzubringen bzw. zu gestalten, daß sie nur die in der neutralen vertikalen Faser wirkenden Kräfte mißt. Trotzdem muß die Ausnehmung nur einen Durch­ messer von etwa 15 bis 30 mm haben. Beispielsweise erlaubt die Deutsche Bundesbahn Bohrungen in der neutralen Faser von Eisenbahnschienen mit einem Durchmesser von bis zu 33 mm.

Dieser erfindungsgemäße Grundgedanke läßt sich sowohl in der im Anspruch 1 als auch in der im Anspruch 2 beanspruchten Weise realisieren:

Gemäß Anspruch 1 werden der oder die Dehnungsaufnehmer auf dem Boden eines Sacklochs aufgebracht, das in der Schiene vorgesehen ist. Der Boden des Sacklochs stimmt dabei mit der vertikalen neutralen Faser überein. Natürlich ist hierbei die Verschiebung der neutralen Faser durch das eingebrachte Sackloch zu berücksichtigen.

Die Anordnung zeichnet sich durch geringstmöglichen mechanischen Aufwand aus. Der oder die Dehnungsaufnehmer können am Boden des Sacklochs angeklebt oder mittels einer Metall-Trägerplatte angeschweißt werden; die Aufnehmer sind dann jedoch in der Praxis nicht mehr zerstörungsfrei zu entfernen. Die erfindungsgemäße Lösung, die Aufnehmer auf dem Boden eines Sacklochs vorzusehen, d. h. an den Boden eines Sacklochs anzupressen, erlaubt es jedoch, den Aufbau beispielsweise einer Schraubhalterung wesentlich gegenüber dem Stand der Technik zu vereinfachen, bei dem die Aufnehmer an der Oberfläche der Schiene, d. h. einer glatten Fläche angepreßt werden müssen. Damit wird auch bei vielen Meßstellen der Einsatz von lösbaren Verbindungen wirtschaftlich möglich.

Das Einbringen eines Sacklochs ist zwar auch bereits aus der DE-OS 29 34 414 bekannt. Dieser Druckschrift ist jedoch nicht der Gedanke zu entnehmen, Dehnungsaufnehmer am Boden des Sacklochs anzupressen.

Einen einfachen Ein- und Ausbau der Dehnungsaufnehmer gewährleistet in jedem Falle auch die im Anspruch 2 ge­ kennzeichnete Lösung:

Es ist eine Hülse aus einem elastisch ver­ formbaren Material vorgesehen, die in die Ausnehmung einsetzbar ist. In die Hülse sind der oder die Dehnungs­ aufnehmer so eingesetzt, daß sie die Verformung diametral gegenüberliegender Bereiche der Hülse erfassen. Die Anordnung des oder der Dehnungsaufnehmer in einer Hülse hat den Vorteil, daß die Dehnungsaufnehmer leicht nachträglich an der Schiene angebracht und darüber hinaus auch nachträg­ lich justiert werden können.

Überraschenderweise ist der mechanische Aufwand für die Hülse wesentlich geringer als der für die bekannten Spann­ vorrichtungen für außen an der Schiene angebrachte Deh­ nungsmeßstreifen, da die Hülse in eine Ausnehmung in der Schiene eingesetzt und dort nur "eingespannt" werden muß.

Weiterhin sind die Dehnungsaufnehmer durch die Anordnung in einer Hülse, die sich wiederum in einer Ausnehmung befindet, besonders gut gegen mechanische Einflüsse aller Art geschützt.

Übereinstimmend haben die erfindungsgemäßen Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bzw. 2 den Vorteil, daß der oder die Dehnungsaufnehmer direkt die Verformung in der vertikalen neutralen Faser messen; damit kann die Zahl der erforderlichen Dehnungsaufnehmer gegenüber dem Stand der Technik gemäß der DE-OS 33 09 908 bzw. EU-OS 00 99 001 halbiert werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß Anspruch 1 bzw. 2 ist, daß die Meßgenauigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtungen wesentlich größer als beim Stand der Technik ist, da die tatsächlichen im Inneren der Schiene auftretenden Kräfte direkt gemessen werden können und nicht durch eine Substraktion der auf der Innen- und Außenseite der Schiene gemessene Kräfte ermittelt werden müssen. Hierdurch und durch die Halbierung der Zahl der benötigten Dehnungsaufnehmer wird ferner der für die Auswerteeinheit erforderliche Aufwand gegenüber bekannten Vorrichtungen wesentlich herabgesetzt. Diese Vorteile überwiegen den Aufwand, der durch das Einbringen einer Ausnehmung einer Schiene entsteht, bei weitem.

Gegenüber dem Stand der Technik gemäß der GB-PS 15 18 359 ergibt sich der Vorteil, daß durch die linienförmige Anlage im Bereich der neutralen Faser bzw. die Anpressung an den Boden des Sacklochs tatsächlich nur die in der neutralen Faser wirkenden Kräfte erfaßt werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben:

Sorgt man gemäß Anspruch 3 dafür, daß die Hülse im unbe­ lasteten Zustand des Balkens bzw. der Schiene nicht nur an der Wand der Ausnehmung anliegt, sondern an dieser ange­ preßt ist, so kann man Dehnungen beiderlei Vorzeichens erfassen.

Selbstverständlich ist es möglich, die gemäß Anspruch 2 vorgesehene Hülse beispielsweise in eine als Sackloch ausgebildete Ausnehmung einzusetzen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn gemäß Anspruch 4 die Ausnehmung in der Schiene eine Durchgangsbohrung ist, da dann die durch die Ausnehmung verursachte "Störung" der in der Schiene wir­ kenden Kräfte symmetrisch zur Schienen-Längsachse ist, so daß die Lage der vertikalen neutralen Faser erhalten bleibt.

Zur Bestimmung der in der Eisenbahnschiene bzw. dem belas­ teten Balken in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte durch Messung von Verformungen der Schiene können im Prinzip die bekannten Anordnungen von Dehnungsaufnehmern verwendet werden, wie sie von außen an der Schiene angebrachten Aufnehmern bekannt sind:

Beispielsweise ist es möglich, mit einem vertikal angeord­ neten Aufnehmer zu messen. Besonders vorteilhaft ist jedoch die in Anspruch 5 gekennzeichnete Anordnung, da durch sie die durch Biegungen der Schiene verursachten Verfälschungen des Meßergebnisses eliminiert werden kön­ nen.

Als Dehnungsaufnehmer können die verschiedensten bekannten Aufnehmer zum Einsatz kommen, beispielsweise gemäß An­ spruch 6 piezoelektrische Elemente oder gemäß Anspruch 8 Lichtwellenleiter, deren Verformung interferometrisch gemessen wird.

Eine besonders kostengünstige Ausführung ergibt sich, wenn gemäß Anspruch 7 als Dehnungsaufnehmer Dehungsmeßstreifen verwendet werden. Der bzw. die Dehnungsmeßstreifen sind hierzu auf einem Steg aufgebracht, der in der Hülse im Bereich der vertikalen neutralen Faser vorgesehen ist. Der Steg ist dabei so bemessen, daß er sich durch die Verfor­ mung der Hülse ebenfalls nur zusammenzieht bzw. dehnt ohne dabei zu "knicken".

Die Verwendung einer Hülse hat nicht nur den Vorteil, daß die Dehnungsaufnehmer leicht ausgewechselt werden können, sie hat darüber hinaus den Vorteil, daß die Dehnungsaufneh­ mer leicht justiert werden können.

Der gemäß Anspruch 9 vorgesehene Anschlag an der Hülse stellt sicher, daß bei in die Schienen eingesetzter Hülse die Dehnungsaufnehmer in der Ebene der vertikalen neutra­ len Faser angeordnet sind. Zur Justierung der Dehnungsauf­ nehmer in der Ebene der neutralen Faser kann die Hülse gemäß Anspruch 10 eine Markierung aufweisen, die die Lage des bzw. der Dehnungsaufnehmer relativ zur Horizontal- bzw. Vertikalrichtung angibt. Bevorzugt ist die Markierung gemäß Anspruch 11 so ausgebildet, daß in sie eine Montage­ lehre für die Hülse eingreifen kann. Durch eine derartige Montagelehre wird die Justierung der Aufnehmer in der Ebene der vertikalen neutralen Faser weiter vereinfacht.

In den Ansprüchen 12 und 13 sind einfache Ausgestaltungen der Hülse angegeben, die sicherstellen, daß die in der Schiene bzw. dem Balken wirkenden Kräfte ohne Verfälschung auf die Dehnungsaufnehmer übertragen werden, und die Hülse ohne Beschädigung wieder ausgebaut werden kann.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausnehmung in der Eisen­ bahnschiene bzw. dem Balken ist so zu bemessen, daß die Dehnungsaufnehmer in die Ebene der vertikalen neutralen Faser zu liegen kommen. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Ausnehmung symmetrisch zur horizontalen neutralen Faser angeordnet ist, die Ausnehmung kann auch einen Abstand von dieser haben. Ein derartiger Abstand ist dann entsprechend von der Auswerteeinheit bei der Berechnung der in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte zu berücksichti­ gen.

Ferner ist es natürlich auch möglich - wie in Anspruch 15 angegeben - innerhalb eines Schwellenfaches, d. h. zwischen zwei Schwellen, zwei Meßstellen, d. h. zwei Ausnehmungen vorzusehen, und die Signale der Meßwertaufnehmer in der in der DE-OS 33 09 908 beschriebenen Weise zueinander in bezug zu setzen. Bezüglich der hiermit erzielten Vorteile wird auf den Inhalt der DE-OS 33 09 908 verwiesen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung,

Fig. 2-4 weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung, die sich von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Aufbringung der Vorspannung der Anlagefläche unterscheiden und,

Fig. 5 eine Montagelehre für den Einbau der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung. Eine nur teilweise dargestellte Schiene 1, in der die in ihr wirkenden Kräfte gemessen werden sollen, weist eine Ausnehmung 2 auf. Bei dem darge­ stellt Ausführungsbeispiel ist die Ausnehmung 2 eine Durchgangsbohrung mit einer Mittelachse 3. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung beträgt beispielsweise 20 mm (die Figur ist in etwa maßstäblich).

In die Ausnehmung 2 ist eine Hülse, die pauschal mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet ist, eingesetzt. Die Hülse 4 weist an ihrem einen Ende einen Tiefenanschlag 5 auf, ferner sind ein Krafteinleitungsring 6 und ein Klemmring 7 vorgesehen. Der Krafteinleitungsring 6 weist eine Erhöhung 6 a auf, während der Klemmring 7 keilförmig ausgebildet ist. Die Außenkonturen des Krafteinleitungsrings 6 und des Klemmrings 7 sind so bemessen, daß durch den Eingriff des Klemmrings 7 in den zwischen dem Krafteinleitungsring 6 und der Hülse 4 vorhandenen Spalt die Erhöhung 6 a des Krafteinleitungsrings 6 so gegen die Schiene 1 gedrückt wird, daß sie an der Schiene 1 im Bereich deren neutraler vertikaler Faser 8 angenähert linienhaft anliegt.

Die Erhöhung 6 a des Krafteinleitungsrings 6 kann sich über den gesamten Umfang erstrecken; sie kann aber auch nur in der Verlängerung der Achsen von Dehnungsaufnehmern vorge­ sehen sein.

Der Krafteinleitungsring 6 kann "geschlitzt" sein, so daß er durch die Verschiebung des Klemmrings 7 leichter nach außen gespreizt werden kann; er kann aber auch einstückig ausgeführt sein.

Ferner weist die Hülse 4 auf ihrem dem Tiefenanschlag 5 gegenüberliegenden Ende ein Außengewinde 10 auf, auf das eine (Spann-)Mutter 11 aufgeschraubt ist. Auf dem Klemm­ ring 7 ist ein weiteres Außengewinde 13 vorgesehen, auf das eine (Löse-)Mutter 14 aufgeschraubt ist. In der Hülse 4 befindet sich ein Steg 15 auf dem nur schematisch darge­ stellte Dehnungsmeßstreifen 16 befestigt sind, die als Dehnungsaufnehmer verwendet werden.

Weiterhin sind in der Hülse 4 eine Kabelaustrittsöffnung 17 für die Aufnehmeranschlüsse und eine Ausnehmung 18 vorgesehen, in die eine beispielsweise in Fig. 5 darge­ stellte Montagelehre eingesetzt werden kann. Eine Ab­ deckung 19, die auf einen Wulst 20 der Hülse 4 aufgerastet ist, deckt insbesondere die elektrischen Leitungen etc. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ab.

Zum Einbau der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird wie folgt vorgegangen: Die Vorrichtung wird zunächst so in die Ausnehmung 2 in der Schiene 1 eingesetzt, daß der Tiefenanschlag 5 an der Flanke der Schiene 1 anliegt. Hierdurch ist gewährleistet, daß sich der Steg 15 bzw. die auf ihm angebrachten Dehnungsmeßstreifen 16 in der Ebene der vertikalen neutralen Faser 8 der Schiene 1 befinden. Durch Verdrehen der Spann-Mutter 11 wird der Klemmring 7 in Richtung eines Pfeils 9 verschoben, so daß die Erhöhung 6 a des Krafteinleitungsrings 6 in Anlage an der Schiene 1 im Bereich deren neutraler Faser 8 kommt. Um Dehnungen sowohl mit positivem als auch negativem Vorzeichen messen zu können, wird die Spann-Mutter 11 soweit ver­ dreht, daß eine gewisse Vorspannung der Hülse 4 und damit des Stegs 15 erzeugt wird.

Die Dicke des Stegs 15 ist dabei so bemessen, daß der Steg durch die auf ihn wirkenden Kräfte nur in der Ebene der neutralen Faser 8 verformt, jedoch nicht senkrecht zu dieser Ebene, d. h. in Richtung der Achse 3 geknickt wird.

Durch den Tiefenanschlag 5 ist sichergestellt, daß sich der Steg 15 bzw. die Dehnungsmeßstreifen 16 in der Ebene der vertikalen neutralen Faser 8 befinden. Die Orientie­ rung des oder der Dehnungsmeßstreifen in der Ebene der neutralen Faser 8 kann beispielsweise dadurch sicherge­ stellt werden, daß beim Einbau die in Fig. 5 gezeigte Montagelehre verwendet wird. Diese Montagelehre weist zwei Führungszapfen 30 auf, die in die Ausnehmungen 18 zweier erfindungsgemäßer Vorrichtungen eingesetzt werden, die zu einer Meßstelle gehören. Damit ist sichergestellt, daß die einzelnen Vorrichtungen nicht "verdreht" eingebaut werden können, so daß der oder die Dehnungsaufnehmer genau die gewünschte Orientierung in der Ebene der neutralen Faser 8 haben. Gleichzeitig fixiert die Spannschraube 31 der Montagelehre die Vorrichtungen in Richtung der Mittelachse 3, bevor sie durch Spannen der Schraube 11 in der Ausneh­ mung 2 "festgeklemmt" werden.

Die Dehnungsmeßstreifen 16 können in gleicher Weise auf dem Steg 15 angebracht werden, wie dies von Vorrichtungen bekannt ist, bei denen die Dehnungsmeßstreifen auf der Oberfläche der Schiene angebracht werden. Beispielsweise können bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Deh­ nungsmeßstreifen verwendet werden, deren Achsen einen 90° Winkel zueinander und einen 45° Winkel zur Vertikalrich­ tung einschließen. Deshalb muß auf die Ausbildung und Anordnung der Dehnungsmeßstreifen genausowenig wie auf die der nachgeschalteten Auswerteelektronik näher eingegangen werden.

Wenn jeweils zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen, die innerhalb eines Schwellenfaches (Schwellenabstand) ange­ ordnet sind, jeweils eine Meßstelle bilden, kann die Abdeckung 19 einstückig für beide Vorrichtungen ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich ein besonders wirkungsvoller Schutz für die Kabelführung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur einfach einzubauen, sondern auch einfach wieder zerstörungsfrei auszubauen: Hierzu wird die Spann-Mutter 11 gelöst und die Löse-Mutter 14 verdreht. Durch die Anlage der Löse-Mutter 14 an der Flanke der Schiene 1 wird der Klemmring 7 in Richtung eines Pfeiles 12 zurückgezogen, so daß er außer Eingriff mit dem Krafteinleitungsring 6 kommt. Hierdurch ist die Vorrichtung in der Ausnehmung 2 der Schiene 1 nicht mehr "festgeklemmt", so daß sie ohne weiteres aus der Ausnehmung 2 entnommen werden kann. Die Demontage kann dadurch erleichtert werden, daß beim Einbau der Hülse 4 die Hohlräume mit einem hitzebeständigen Fett ausgefüllt werden.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen Modifikationen des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels. Dabei sind gleiche Teile mit den selben Bezugszeichen versehen, so daß auf ihre erneute Beschreibung verzichtet werden kann.

Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbei­ spielen ist der Klemmring mit einem Innengewinde 21 verse­ hen, das auf ein Außengewinde 22 auf der Hülse 4 auf­ schraubbar ist. Um das Spannen und Lösen der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung zu vereinfachen, ist das äußere Ende des Klemmrings 7 als Kronenmutter 23 ausgebildet. Die beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich dadurch, daß bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Schraubeingriff etwa in der Ebene der neutralen Faser 8 erfolgt, während er bei dem in Fig. 3 dargestellten Aus­ führungsbeispiel außerhalb der Ebene der vertikalen neu­ tralen Faser 8 erfolgt.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Klemmring 7 mit mehreren Schrauben 24, von denen in Fig. 4 nur eine dargestellt ist, gespannt.

Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsge­ dankens beschrieben worden, innerhalb dessen die verschie­ densten Modifikationen möglich sind:

Beispielsweise können die Dehnungsmeßstreifen durch Piezo­ elemente oder andere Dehnungsaufnehmer ersetzt werden. Auch ist es möglich, anstelle einer Durchgangsbohrung wie in den Ausführungsbeispielen eine andere Ausnehmung, beispiels­ weise ein Sackloch, zu verwenden. In jedem Falle erhält man durch die Verwendung einer Ausnehmung, aufgrund derer die Verformungen in der neutralen Faser gemessen werden können, eine Vorrichtung, die trotz einfacherem Aufbau genauere Ergebnisse als bekannte Vorrichtungen liefert.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Messen von in Eisenbahnschienen oder ähnlichen belasteten Balken wirkenden Kräften mit Deh­ nungsaufnehmern, aus deren Ausgangssignal eine Auswerte­ einheit die in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte berech­ net, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schiene ein Sackloch eingebracht ist, dessen Boden sich in der Ebene der verti­ kalen neutralen Faser befindet, und auf dem der oder die Dehnungsaufnehmer aufgebracht sind.

2. Vorrichtung zum Messen von in Eisenbahnschienen oder ähnlichen belasteten Balken wirkenden Kräften mit einer Hülse (4) aus einem elastisch verformbaren Material, die in eine Ausnehmung (2) in der Schiene (1) einsetzbar ist und deren Außenabmessungen kleiner als die der Ausnehmung sind, und mit mindestens einem in die Hülse eingesetzten Dehnungsaufnehmer, der die Verformung der Hülse erfaßt, und aus dessen Ausgangssignal eine Auswerteeinheit die in Vertikalrichtung wirkenden Kräfte berechnet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Krafteinleitung von der Schiene (1) auf die Hülse (4) mindestens ein ver­ schiebbares prismen- oder keilförmiges Element (7) vorge­ sehen ist, das eine linienförmige Anlage im Bereich der senkrechten neutralen Faser (8) zwischen Schiene und Hülse herstellt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) an die Schiene (1) linienförmig angepreßt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung in der Schiene (1) eine Durchgangsbohrung (2) ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dehnungsaufnehmer (16) vorgesehen sind, deren Achsen einen 90° Winkel zueinander und einen 45° Winkel zur Vertikalrichtung einschließen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Dehnungsaufnehmer piezoelektrische Elemente sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Dehnungsaufnehmer Dehnungsmeßstreifen (16) sind, die auf einen Steg in der Hülse aufgebracht sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Dehnungsaufnehmer Lichtwellenleiter sind, deren Verformung interferometrisch gemessen wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) einen Tiefenan­ schlag (5) aufweist, mit dem sie an der Schiene (1) an­ liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) eine Markierung (18) aufweist, die die Orientierung des oder der Dehnungs­ aufnehmer (16) in der Ebene der vertikalen neutralen Faser (8) angibt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung eine Ausneh­ mung (18) ist, in die eine Montagelehre (s. Fig. 5) für die Hülse einsetzbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) im Bereich der senkrechten neutralen Faser (8) der Schiene (1) einen Krafteinleitungsring (6) aufweist, der mit einer eine linienförmige Anlage ergebenden Erhöhung (6 a) versehen ist, und der von dem keil- bzw. prismenförmigen Element (7) nach außen drückbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das keil- bzw. prismenförmige Element (7) durch Verdrehen eines oder mehrerer Gewinde­ eingriffe (10, 11, 13, 14; 21, 22; 24) zu spannen und zu lösen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (2) in der Schiene (1) nicht symmetrisch zu der horizontalen neutra­ len Faser vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Schwellenfachs in der Schiene (1) zwei Ausnehmungen (2) vorgesehen sind, in die zu einer Meßstelle verschaltete Vorrichtungen eingesetzt sind.