DE3873901T3

DE3873901T3 - Vorrichtung zur Messung des Gewichts.

Info

Publication number: DE3873901T3
Application number: DE3873901T
Authority: DE
Inventors: George Barry Bolland
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-15
Filing date: 1988-01-15
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2008-01-16
Also published as: GB8619923D0; DE3873901D1; DE3873901T4; IN170636B; GB2194065B; GR3022076T3; ES2034177T3; ES2034177T5; GB2194065A; GR3006020T3; EP0324218B1; EP0324218B2; ATE79674T1; EP0324218A1; DE3873901T2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen eines Gewichts.
Die US-A-3 734 216 offenbart eine Gewichtsmeßvorrichtung mit ersten und zweiten Stützmitteln, einem auf den ersten und zweiten Stützmitteln abgestützen Lasttragelement, einem Meßabschnitt des Lasttragelement, der zwischen den Stützmitteln und wenigstens einem weiteren Abschnitt des Lasttragelements, das sich von dem Meßabschnitt weg über ein benachbartes der ersten und zweiten Stützmittel hinaus erstreckt, einem an dem Meßabschnitt angeordneten Lastaufnahmeteil, und an dem Meßabschnitt positionierten ersten und zweiten Dehnungsmeßeinrichtungen zur Messung der Dehnung in dem Element zur Schaffung eines Signals, das sich aus der auf den Lastaufnahmeteil aufgebrachte Last ergibt.
In der US-A-3 734 216 wird festgestellt, daß Dehnungsmeßeinrichtungen genau an dem Biegungspunkt positioniert sein müssen und daß dies in der Praxis schwierig ist, da der Ort des Biegungspunkts sich mit den auf die Schiene wirkenden Endbewegungen ändert. Die US- Druckschrift schafft eine besonderen Wiegeschiene, die von dem Rest des Schienensystems isoliert ist, um dies Problem zu lösen.
Die Vorsehung einer besonderen Schiene ist unbequem. Sie erfordert das Aufbrechen der bestehenden Schiene und das Legen eines besonderen Wiegeschienenabschnitts mit besonderer Gründung und Verstärkung.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Gewichtsmeßvorrichtung zum Messen eines Gewichts zu schaffen, die zum Messen eines schienengeführten Fahrzeugs geeignet ist und die keine besondere Wiegeschiene erfordert und genau ist und keine präzise Positionierung der Last verlangt.
Dieses Ziel wir durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht.
Es ist in der Theorie anerkannt, daß zur Messung der Spannung in einem Balken unter Verwendung eines Dehnungsmeßstreifens dieser weiter weg als mit einem Abstand von d max von der aufgebrachten Last und von den Stützmitteln anzuordnen ist, da die Spannung näher an der Last oder näher an den Stützmitteln über den Balken nicht symmetrisch verteilt ist, so daß Fehlablesungen auftreten können. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in der Praxis eine Gewichtsmeßvorrichtung eine Dehnungsmeßeinrichtung verwendet kann mit einem Abstand von den Stützmitteln oder der Last, der d max oder weniger beträgt, da wenigstens in der Mitte der Dicke des Balkens die Dehnung auch in Abständen von den Stützmitteln oder der aufgebrachten Last konstant ist, die kleiner als der Abstand d max ist, obwohl die Dehnung ansonsten nicht symmetrisch über den Balken verteilt ist.
Für eine größte Genauigkeit wird die Dehnungsmeßeinrichtung zwischen der Oberseite und dem Boden der Schiene angeordnet, vorzugsweise etwa in der Mitte, die Last wird auf die Oberseite der Schiene aufgebracht.
Die erste und die zweite Dehnungsmeßeinrichtung können zwei zueinander geneigte Dehnungsmeßelemente aufweisen, die Spannungen in der Schiene in verschiedenen Richtungen, die quer zu der Längsrichtung der Schiene und quer zu der Richtung, in der die Last verläuft, erkennen.
Die Dehnungsmeßeinrichtung oder jede der Dehnungsmeßeinrichtungen können eine sogenannte Dehnungsmeßrose aufweisen, die mit wenigstens zwei Dehnungsmeßelementen versehen sind, die zum Erkennen von Scherkräften oder anderen Spannungen in dem Element in zueinander quer verlaufenden Richtungen angeordnet sind. Die Schiene kann einen einen über seine Länge gleichbleibenden oder einen im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt haben, wobei die erste und die zweite Dehnungsmeßeinrichtung auf der einen Seite und zwei weitere Dehnungsmeßeinrichtungen auf der anderen Seite der Schiene an Positionen angeordnet sind, die mit der ersten und der zweiten Dehnungsmeßeinrichtung ausgerichtet sind. Die Dehnungsmeßeinrichtungen weisen dabei zwei Dehnungsmeßelemente auf, die zueinander geneigt und dazu geeignet angeordnet sind, um Spannungen in der Schiene in unterschiedlichen Richtungen, die quer zu der Längsachse des Elements und quer zur Richtung der aufgebrachten Last verlaufen, zu messen.
Jedes der Dehnungsmeßelemente kann in einer elektrischen Brückenschaltung verbunden sein, die die Änderungen des Widerstands in den Dehnungsmeßelementen bei Aufbringen einer Last auf das Element erkennt.
Die Erfindung ist insbesondere geeignet für eine Vorrichtung zum Messen einer Radlast eines Schienenfahrzeugs wie einem Zug.
Insbesondere bei Eisenbahnen werden die Schienen in Längsrichtung von vielen Schwellen getragen und weisen erste und zweite Stützmittel auf.
Damit das Gleis das Gewicht eines Zuges tragen kann, haben schwellen gewöhnlich einen Abstand von nicht mehr als 600 mm, die Schienen sind typischerweise etwa 150 mm dick (tief).
Um ein Paar von Dehnungsmeßeinrichtungen in üblicher Weise zu verwenden, wäre es erforderlich, sicherzustellen, daß die Radlast genau auf halbem Weg zwischen den Schwellen aufgebracht wird, so daß jede Dehnungsmeßeinrichtung mehr als 150 mm (d max) von der aufgebrachten Last und von den Schwellen entfernt ist. Es versteht sich, daß es schwierig ist, ein Rad eines Zuges so genau so positionieren. Dehnungsmeßeinrichtungen wurden aus diesem Grund bisher nicht zur Messung des Gewichts von schienengeführten Fahrzeugen eingesetzt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung schlage ich ein Verfahren zum Messen nach Anspruch 6 vor.
Es versteht sich, daß die Position des Rades, dessen Gewicht zwischen den Schwellen gemessen werden soll, nicht so kritisch ist, wie bei der üblichen Verwendung von Dehnungsmeßeinrichtungen oder Meßeinrichtungen, weil bei dem Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung die Dehnungsmeßeinrichtung oder die Meßeinrichtung näher an den Schwellen angeordnet sein kann, als dies bisher der Fall war.
Durch eine geeignete Kalibration der Gewichtsmeßvorrichtung kann die Erfindung verwendet werden, um aktuell die statische oder die sich bewegende Radlast zu bestimmen. Durch Verwendung einer geeigneten Logik und durch elektrische Hilfssteuermittel kann das Verfahren auch verwendet werden, um beispielsweise die Geschwindigkeit eines schienengeführten Fahrzeugs, die Richtung, in der das Fahrzeug sich bewegt oder schlicht das Vorhandensein eines Fahrzeugs zu bestimmen. Weiter kann der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Achsen bestimmt werden zur Ermittlung des Typs des die Gewichtsmeßvorrichtung passierenden Fahrzeugs.
Um eine Verwendung des Systems für all diese Operationen zu ermöglichen, hat vorzugsweise auch eine zweite Schiene des Gleises ein oder mehrere, vorzugsweise zwei, Dehnungsmeßeinrichtungen, die wiederum in Übereinstimmung mit dem Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung positioniert sind.
Die jeweiligen Dehnungsmeßeinrichtungen der beiden Schienen können miteinander ausgerichtet sein, vorzugsweise sind sie jedoch in Längsrichtung der Schienen gegeneinander versetzt.
Der elektrische Schaltkreis, mit dem alle Dehnungsmeßeinrichtungen oder Dehnungsmeßelemente verbunden sind, kann einen Analog/Digital-Wandler aufweisen, so daß der Ausgang von den verschiedenen Dehnungsmeßeinrichtungen oder Dehnungsmeßelementen der Vorrichtung direkt in einen Computer eingegeben werden können.
Die Erfindung wird jetzt anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Balkens mit einer auf diesen aufgebrachten Last;
Fig. 2a einen Graph, der verdeutlicht, wie sich die Scherspannung über die Tiefe eines Balkens ändert gemessen durch eine entfernt von der Last angeordnete Dehnungsmeßeinrichtung;
Fig. 2b einen dem von Fig. 2a ähnlichen Graph, der verdeutlicht, wie sich die Scherspannung über die Tiefe eines Balkens ändert gemessen durch eine nahe von der Last angeordnete Dehnungsmeßeinrichtung;
Fig. 3 ein Diagramm einer Gewichtsmeßvorrichtung in Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der Erfindung,
Fig. 4 einen Graph, der zeigt, wie die Scherspannung über die Tiefe des Balkens der Vorrichtung nach Fig. 3 verteilt ist, wobei die Last in zwei unterscheidlichen Positionen ist;
Fig. 5 eine Darstellung eines typischen elektrischen Schaltkreises zur Verbindung mit den Dehnungsmeßeinrichtungen in der Vorrichtung nach Fig. 3; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Eisenbahngleises nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein Balken 10 gezeigt, auf den eine Last L einwirkt. Der Balken 10 ist von einem ersten Stützmittel S1 und einem zweiten Stützmittel S2 gestützt, die Last wirkt zwischen den Stützmitteln S1 und S2.
Durch Verwendung eines oder mehrerer Dehnungsmeßeinrichtungen an verschiedenen Positionen der Tiefe des Balkens zur Bestimmung der Verteilung der von der aufgebrachten Last verursachten Scherspannung über den Balken 10 kann ein Graph erzeugt werden, wie dieser in Fig. 2a dargestellt ist, vorausgesetzt, daß die Dehnungsmeßeinrichtung immer entfernt von der Last L und von den Stützmitteln S1 und S2 angeordnet ist.
Es ist in der Theorie anerkannt, daß unter der Voraussetzung einer Positionierung der Dehnungsmeßeinrichtung längs des Balkens nicht näher zu der Last L oder einem der Stützmittel S1, S2 als einem Abstand d kleiner als die Tiefe oder größte Tiefe des Balkens 10, sich die Scherspannung symmetrisch über den Balken verteilen wird, wie dies in dem Graph von Fig. 2 wiedergegeben ist.
Wenn eine Dehnungsmeßeinrichtung dagegen längs des Balkens näher zu der Last L oder einem der Stützmittel S1, S2 als einem Abstand d angeordnet ist, ergibt sich die Last als nicht symmetrisch über den Balken 10 verteilt. Es wird der in Fig. 2b dargestellte Graph erzeugt.
In den Fig. 3 und 6 ist ein Abschnitt eines Eisenbahngleises gezeigt, daß ein Paar von Schienen aufweist, die jeweils mit einer oberen Fläche 21, auf denen die Räder eines scheinengeführten Fahrzeugs laufen, und einer Bodenfläche 22 versehen sind. Die Schiene 20, bei der es sich um einen Abschnitt einer verschweißten Schiene oder aber um eine in üblicher Weise, etwa durch Laschen, verbundene Schienenstränge handeln kann, ist durch eine Reihe von Schwellen S gestützt. Ein Abschnitt der Schiene zwischen einer ersten Schwelle 23, die ein erstes Stützmittel bildet, und einer zweiten Schwelle 24, die ein zweites Stützmittel bildet, stellt einen Meßabschnitt P dar. Der verbleibende Abschnitt der Schiene bildet Endabschnitt F, die sich über die benachbarten Schwellen 23, 24 hinaus weg von dem Meßabschnitt erstrecken.
Die Schiene 20 hat typischerweise eine Dicke d von etwa 150 mm, der Abstand zwischen den Schwellen 23, 24 beträgt ungefähr 60 mm.
Um eine ausreichende Stütze für ein sich über das Gleis bewegendes Fahrzeug zu haben, ist es nicht möglich, ohne Vergrößerung der Tiefe d der Schiene 20 den Abstand zwischen den Schwellen erheblich zu vergrößern.
Um das Gewicht eines Rades w auf der Schiene zu messen, ist ein Paar von Dehnungsmeßeinrichtungen 25, 26 an dem Meßabschnitt P vorgesehen. Jede der Dehnungsmeßeinrichtungen 25 und 26 weist eine Dehnungsmeßrose mit zwei Dehnungsmeßelementen auf.
Die Dehnungsmeßrose 25 hat zwei Dehnungsmeßelemente G2 und G8, die quer zueinander quer zu der Längsachse A der Schiene und auch quer zu der Richtung, in der die Last L aufgebracht wird, angeordnet sind.
In ähnlicher Weise hat die Dehnungsmeßrose 26 zwei Dehnungsmeßelemente G7 und G1, die wiederum quer zueinander, quer zu der Achse A und quer zu der Richtung der aufgebrachten Last L angeordnet sind.
Die Dehnungsmeßelemente sind G2, G8, G1 und G7 sind damit so angeordnet, daß sie die Scherkräfte messen, die in der Schiene 20 aufgrund der aufgebrachten Last L auftreten.
In Übereinstimmung mit der Erfindung ist die Dehnungsmeßeinrichtung 25 von der Schwelle 23 mit einem Abstand angeordnet, der nicht größer ist als der Abstand d max, der der Tiefe d der Schiene entspricht. Weiter ist die Dehnungsmeßeinrichtung nicht näher als ein Abstand d min an der Schwelle 23 angeordnet, wobei d min 0,35 d max entspricht.
Bei einer solchen Dimensionierung kann der Bereich, in dem die Dehnungsmeßeinrichtung 25 entlang der Schiene so positioniert werden, daß der Abstand von einer Schwelle 23 nicht größer als d max und nicht kleiner als d min ist, wie dies durch die Linien B und C angegeben ist, wobei die Linie B ungefähr 52, 5 mm von der Linie A, die den Rand der Schwelle 23 angibt liegt, und die Linie D einen Abstand von etwa 150 mm von der Linie A hat.
Entsprechend kann die Dehnungsmeßeinrichtung 26 in einem durch die Linien F und G angebenen Bereich liegen, wobei F 150 mm von der Linie H entfernt ist, die den Rand der Schwelle 24 angibt und die Linie G etwa 52, 5 mm von der Linie H entfernt ist.
Wenn die Dehnungemeßeinrichtungen 25 und 26 innerhalb dieser Bereiche positioniert sind, kann die Last selbst irgendwo in einem Lastaufnahmebereich positioniert sein, solange die Last L nicht näher zu einem der Dehnungsmeßeinrichtungen 25 und 26 aufgebracht ist, der geringer als d min, also 52,5 mm, aufgebracht wird.
Die Linien D und E in Fig. 3 Zeigen den Lastaufnahmeabschnitt, d. h. den erlaubten Bereich, in dem die Last aufgebracht werden darf, wenn die beiden Dehnungsmeßeinrichtungen 25 und 26 an den äußersten Grenzen von ihren jeweiligen Schwellen 23, 24, d. h. entlang der Linien C bzw. F positioniert sind. In diesem Beispiel kann die Last irgendwo über einen Bereich von 200 mm aufgebracht werden.
Natürlich können die Dehnungsmeßeinrichtungen näher an die jeweiligen Schwellen 23 und 24 bewegt werden, was den Bereich, über den die Last L aufgebracht werden kann, vergrößern würde.
In der gezeigten Anordnung sind die Dehnungsmeßeinrichtungen ungefähr 400 mm beabstandet, so daß die Linie x, die die Längsposition der Dehnungsmeßeinrichtung 25 zeigt, ungefähr 100 mm von der Schwelle 23 entfernt ist, während die Linie y, die die Längsposition der Dehnungsmeßeinrichtung 26 zeigt, ungefähr 100 mm von der Schwelle 24 entfernt ist.
Die Last kann daher irgendwo zwischen den Linien L' und L'', die ungefähr 152,5 mm von den jeweiligen Schwellen 23 und 24 angeordnet sind, aufgebracht werden.
Es versteht sich, daß eine solche Anordnung die Positionierung eines Rades w zwischen zwei Schwellen 23 und 24 unter Verwendung von Dehnungsmeßeinrichtungen beispielsweise zum Messen der statischen Radlast erheblich vereinfacht wird.
Eine solche Anordnung ist möglich, da erkannt wurde, daß die Dehnungsmeßeinrichtungen 25 und 26 näher an den Schwellen 23, 24 und damit die aufgebrachte Last positioniert werden können, als bisher angenommen worden ist.
In Fig. 4 Ist die Verteilung der Scherkraft über die Tiefe der Schiene 20 gezeigt bei zwei verschiedenen Positionen der Aufbringung der Last L.
In einer ersten extremen Position ist die Scherkraft symmetrisch über die Schiene verteilt, wenn die Dehnungsmeßeinrichtungen 25 und 26 wenigstens 150 mm von der aufgebrachten Last und jeweils wenigstens 150 mm von den jeweiligen Schwellen 23 und 24 entfernt sind, d.h., daß die die Last L in der gezeigten Position L aufgebracht werden muß und die Dehnungsmeßeinrichtungen entlang der Linien c; F positioniert sind. Dies wird durch die gepunkte Linie 28 in ähnlicher Weise wie in Fig. 2a angegeben.
Wenn die Dehnungsmeßeinrichtungen 25 und 26 näher als 150 mm, beispielsweise 52, 5 mm an den jeweiligen Schwellen 23 und 24 angeordnet sind, d. h. entlang der Linien B bzw. G, die etwa die Grenzen des Bereichs, innerhalb derer die Dehnungsmeßeinrichtungen 25 und 26 plaziert werden können angeben, und die Last zwischen den den Dehnungsmeßeinrichtungen 25 und 26 mit einem Abstand von wenigstens 52,5 mm von diesen aufgebracht wird, wird der durch die Linie 29 angegebene Graph erzeugt.
Es kann jedoch gezeigt werden, daß an einer Mittelposition der Schiene, d. h. entlang der Achse A, die beiden Graphe 28 und 29 durch einen gemeinsamen Punkt P verlaufen und entsprechend die Spannung an einem Punkt P im wesentlichen gleichbleibend ist für die Dehnungsmeßeinrichtungen 25 und 26 und die Last L, die innerhalb der beschriebenen Bereiche positioniert und aufgebracht ist. Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung schafft einen praktischen Gewichtssensor unter Verwendung von Dehnungsmeßeinrichtungen für eine Schiene eines Gleises für ein schienengeführtes Fahrzeug. Die tatsächliche Position des gemeinsamen Punkts P hängt von der Form des Schienenquerschnitts ab und muß nicht immer mit dem Punkt der maximalen Scherkraft, wie dies in der Figur gezeigt ist, zusammenfallen.
Es wird jetzt auf Fig. 5 Bezug genommen. Ein typischer Brückenschaltkreis 31 ist gezeigt, mit dem die Dehnungsmeßelemente G2, G8, G1 und G7 verbunden werden können. In Fig. 3 ist das Äußere einer Schiene 20 gezeigt. Um die Genauigkeit der Vorrichtung zu erhöhen, beispielsweise um Fehlern zu begegnen, die durch eine Verdrehung der Schiene oder andere Einwirkungen verursacht werden, ist auch das Innere der Schiene mit Dehnungsmeßrosen versehen, die mit den Dehnungsmeßrosen 25 und 26 ausgerichtet sind und ebenfalls zwei Dehnungsmeßelemente aufweisen. Das Dehnungsmeßelement G3 ist mit dem Element G7 ausgerichtet, ein Dehnungsmeßelement G5 ist mit G1 ausgerichtet, ein Dehnungsmeßelement G4 ist mit G8 ausgerichtet und ein Dehnungsmeßelement G6 ist mit G2 ausgerichtet.
Die Dehnungsmeßelemente G3, G4, G7 und G8 werden so jede Dehnung, die in der Schiene 20 auftritt, messen, während die Dehnungsmeßelemente G1, G2, G5 und G6 jede Kompression in der Schiene 20 erfassen.
Durch eine Anordnung der Elemente in einer Brückenschaltung 31, wie in Fig. 5 gezeigt, wird, wenn eine Spannung V auf die Brücke aufgebracht wird, jede Änderung der Spannung in der Schiene 20 durch ein Kontrollmittel 30 erkannt werden. Das Kontrollmittel kann beispielsweise einen Analog/Digital-Wandler aufweisen, so daß die erzeugten Signale direkt in einen geeignet programmierten Rechner eingegeben werden können. Vorzugsweise werden die Widerstände der verschiedenen Schenkel der Brücke so justiert, daß die Brücke ausgeglichen ist, wenn keine Last auf die Schiene 20 aufgebracht wird. Bei Aufbringen einer Last wird bei einer Anordnung der Brückenelemente G1 bis G8 in einer Brückenschaltung, wie in Fig. 5 gezeigt, nur die in der vertikalen Richtung aufgebrachte Last erkannt werden, die durch die Linien L, L' und L'' in Fig. 3 angegeben ist.
Durch eine geeignete Kalibration der Steuermittel 30 und der Brücke 31 kann die jeweilige Radlast eines Rades w, das die Meßvorrichtung passiert, bestimmt werden.
Durch eine geeignete Anpassung der Steuermittel 30 kann die Gewichtsmeßvorrichtung zur Erfüllung anderer Funktionen verwendet werden. Insbesondere sind vorzugsweise die beiden Schienen eines Gleises mit vier Dehnungsmeßrosen versehen, wie dies für die Schiene 20 beschrieben ist, wobei die Dehnungsmeßrosen der Schienen relativ zueinander versetzt sind. Durch Schaffung eines geeigneten logischen Operators zwischen einer Brückenschaltung für die Schiene 20 und eine Brückenschaltung für die andere Schiene kann das System zur Erfüllung der folgenden Funktionen verwendet werden:
1. Einer Anzeige der Richtung, in der das Schienenfahrzeug sich bewegt.
Dies wird möglich, weil die Steuermittel 30 angeordnet sein können zum Messen des Gradienten der Last, wenn ein einzelnes Rad eines Fahrzeugs über die Schienensektion 20 fährt. Für einen Zug, der aus einer Richtung kommt, wird ein positiver Gradient erreicht, während bei einem Zug, der aus der anderen Richtung kommt, ein negativer Gradient gemessen wird.
2. Die Geschwindigkeit des Zuges kann gemessen und ein Maß für den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Achsen kann gewonnen werden.
Um dies zu erreichen, wird die Zeit gemessen, die von dem Zeitpunkt, zu dem die Radlast einen vorgegebenen Wert erreicht und den Zeitpunkt, auf den sie auf einen vorgegebenen Wert abfällt. Diese Anordnung funktioniert, wenn nur an einer Schiene Dehnungsmeßeinrichtungen angeordnet sind.
Wenn Dehnungsmeßeinrichtungen an beiden Schienen versetzt zueinander angeordnet sind, kann die Durchschnittsgeschwindigkeit bestimmt werden. Der Abstand J zwischen aufeinanderfolgenden Achsen ergibt sich aus J = Va * T, wobei Va die Durchschnittsgeschwindigkeit ist, die von der Meßvorrichtung an den beiden Schienen erkannt worden ist, und T das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Achsen angibt, die den Meßabschnitt auf einer Schiene und dann der anderen Schiene entspricht.
Durch Kenntnis des Abstandes zwischen den Achsen kann der Typ des Schienenfahrzeugs, das den Schienenabschnitt 20 passiert, bestimmt werden, da bei einem Drehgestell mit vier Achsen diese viel dichter zusammen sind, als bei einem Drehgestell mit zwei Achsen.
Verschiedene Abwandlungen können gegeben sein ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die Dehnungsmeßeinrichtungen vom Widerstandstyp sein, die eine Drahtlänge aufweisen, der gezogen und zusammengedrückt wird in Antwort auf eine Dehnung, andere Typen von Dehnungsmeßeinrichtungen verwendet werden, um die Scherspannung in dem Schienenabschnitt in Antwort auf eine aufgebrachte Last zu erkennen.
Falls erforderlich, kann ein Kontrollmittel vorgesehen sein einschließlich eines Analog/Digital-Wandlers, so daß die verschiedenen Signale von den Dehnungsmeßelementen direkt zu einem Computer geführt werden können zu einer Bearbeitung durch die Software des Computers für eine gewünschte Ausgabe.
Obwohl in dem obigen Beispiel der Fall eines schienengeführten Fahrzeugs beschrieben ist, das auf einer Eisenbahnschiene läuft, bei der es sich um in bekannter Weise verschweißte Gleise handelt oder aber um relativ lange einzelne Schienen, kann die Erfindung auch angewandt werden auf Gleise, die aus kürzeren Schienen bestehen, beispielsweise herab bis auf Schienen, die sich über vier Schwellen erstrecken. Dabei können zwei aufeinanderfolgende Schwellen eine erste und eine zweite Stütze bilden, zwischen denen sich der Meßabschnitt der Schiene erstreckt und die mit Dehnungsmeßelementen versehen sind, die in Beziehung zu den ersten und zweiten Stützmitteln angeordnet sind, wie dies oben beschrieben worden ist. Weiterere Teile der Schienen erstrecken sich weg von dem Meßabschnitt an beiden Enden.
Die Erfindung kann verwendet zur Schaffung einer Gewichtsmeßvorrichtung zum Messen des Gewichts eines schienengeführten Fahrzeugs.

Claims

1. Eine Gewichtsmeßvorrichtung mit einer Schiene eines Gleises (20) für ein schienengeführtes Fahrzeug, die sich kontinuierlich über wenigstens vier aufeinanderfolgende Stützelemente (S) erstreckt und von diesen getragen wird, einem Meßabschnitt (P) der Schiene (20), der mittig zwischen dem ersten und dem zweiten Stützelement (23, 24) angeordnet ist, wobei sich weitere Abschnitte (F) der Schiene weg von dem Meßabschnitt (P) über einen benachbarten des ersten und des zweiten Stützmittels (23, 24) erstreckt und durch wenigstens ein weiteres Stützmittel (S) getragen wird, wobei die Schiene (20) über seine Länge eine konstante oder aber im wesentlichen konstante Dicke (d max.) hat, mit einem Lastaufnahmeabschnitt (D-E), der an dem Meßabschnitt (P) vorgesehen ist, und ersten und zweiten Dehnungsmeßeinrichtungen (25, 26), die an dem Meßabschnitt (P) positioniert sind, um die Spannung in der Schiene zu messen, wobei der erste Dehnungsmeßstreifen (25) zwischen dem ersten Stützmittel (23) und dem zweiten Stützmittel (24) unter einem Abstand von dem ersten Stützmittel (23) angeordnet ist, der nicht größer als ein Abstand d.max und nicht geringer als 0,35 d.max ist, und die zweite Dehnungsmeßeinrichtung (26) zwischen dem ersten Stützmittel (23) und dem zweiten Stützmittel (24) mit einem Abstand von dem zweiten Stützmittel (24) positioniert ist, der nicht größer als d.max und nicht geringer als 0,35 d.max ist, wobei der die Last aufnehmende Teil einen länglichen Lastaufnahmebereich (D-E) hat, der sich zwischen der ersten Position erstreckt, die von der ersten Dehnungsmeßeinrichtung (25) einen Abstand hat, der nicht größer als d.max und nicht geringer als 0,35 d.max ist, und einer zweiten Position, die von der zweiten Dehnungsmeßeinrichtung (26) einen Abstand hat, der nicht größer als d.max und nicht geringer als 0,35 d.max ist, wobei d.max die maximale Dicke des Elements zwischen dem ersten und dem zweiten Stützelement in der Richtung, in der die Last aufgebracht wird, ist, und die Dehnungsmeßeinrichtungen zwischen der Oberseite und der Unterseite auf einer Tiefe, bei der die Scherspannung im wesentlichen konstant ist, angeordnet ist, um die Scherspannung in der Schiene zu messen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Dehnungsmeßeinrichtung (25, 26) zwei zueinander geneigt angeordnete Dehnungsmeßelemente (G2, G8, G1, G7) aufweist, die angeordnet sind, um Spannungen in der Schiene (20) in unterschiedlichen Richtungen zu messen, die quer zu der Längsachse der Schiene (20) und quer zu der Richtung, in der die Last aufzubringen ist, verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schiene über ihre Länge einen konstanten oder einen im wesentlichen konstanten Querschnitt hat und die erste und die zweite Dehnungsmeßeinrichtung (25, 26) auf einer Seite der Schiene (20) sind, und weiter zwei Dehnungsmeßeinrichtungen auf der anderen Seite der Schiene (20) an Positionen angeordnet sind, die mit der ersten und der zweiten Dehnungsmeßeinrichtung ausgerichtet sind, wobei jede der Dehnungsmeßeinrichtungen zwei Dehnungsmeßelemente (G1-G8) aufweisen, die zueinander geneigt und zum Messen der Spannung in der Schiene (20) in unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind, wobei die Richtungen quer zu der Längsachse der Schiene (20) und quer zu der Richtung, in der die Last aufgebracht wird, verlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei jedes der Dehnungsmeßelemente (G1-G8) in einer elektrischen Brückenschaltung (31) verbunden ist, um Änderungen in dem Widerstand der Dehnungsmeßelemente zu erkennen, wenn eine Last auf den sich erstreckenden Lastaufnahmebereich (D-E) aufgebracht wird, wodurch das Gewicht der Last bestimmt werden kann.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf einem zweiten, parallelen Schienenstrang zwei Dehnungsmeßeinrichtungen positioniert sind und wobei die jeweiligen Dehnungsmeßeinrichtungen der beiden Schienen relativ zueinander in Längsrichtung der Schienen angeordnet sind.

6. Ein Verfahren zum Messen des Gewichts, das von einem schienengeführten Fahrzeug auf eine Schiene eines Gleises (20) für schienengeführte Fahrzeuge aufgebracht wird, wobei sich die Schiene kontinuierlich zwischen wenigstens vier aufeinander folgende Stützmittel (S) erstreckt und von diesen getragen wird, wobei ein Meßabschnitt (25) der Schiene (20) mittig zwischen dem ersten und dem zweiten Stützmittel (23, 24) angeordnet ist und sich weitere Abschnitte (F) der Schiene weg von dem Meßabschnitt (P) über ein benachbartes der ersten und zweiten Stützmittel (23, 24) erstrecken und durch wenigstens ein weiteres Stützmittel (S) getragen werden, wobei die Schiene (20) über ihre Länge von gleichbleibender oder im wesentlichen gleichbleibender Dicke (d.max) ist und ein die Last aufnehmender Teil (D-E), der an dem Meßabschnitt (P) vorgesehen ist, und erste und zweite Dehnungsmeßeinrichtungen (25, 26) an dem Meßabschnitt (P) angeordnet sind, um die Spannung in der Schiene zu messen, mit den Schritten des Bestimmens der maximalen Dicke d.max in der Richtung, in der die Last auf die Schiene (20) zwischen den Stützelementen (23, 24) aufgebracht wird, Messen eines Abstands des ersten Stützmittels (23), der nicht größer als der Abstand d.max und nicht geringer als 0,35 d.max ist, und Positionieren der ersten Dehnungsmeßeinrichtung (25) der Schiene (20) an dem gemessenen Abstand, während die Schiene (20) an Ort und Stelle bleibt, Messen eines Abstands von dem zweiten Stützmittel (24), der nicht größer als der Abstand d.max und nicht geringer als 0,35 d.max ist, und Positionieren der zweiten Dehnungsmeßeinrichtung (26) auf der Schiene (20) unter dem gemessenen Abstand, während die Schiene (20) an Ort und Stelle bleibt, wobei der die Last aufnehmende Teil einen länglichen Lastaufnahmebereich aufweist, der sich zwischen einer Position erstreckt, die einen Abstand hat, der nicht größer als der Abstand d.max und nicht kleiner als 0,35 d.max von dem ersten Dehnungsmeßstreifen (25) und einer Position, die einen Abstand hat, der nicht größer als der Abstand d.max und nicht kleiner als 0,35 d.max von der zweiten Dehnungsmeßeinrichtung (26) ist, hat, wobei die Dehnungsmeßeinrichtungen zwischen der Oberseite und der Unterseite der Schiene auf einer Tiefe angeordnet sind, an der die Scherspannung im wesentlichen konstant ist und so angeordnet sind, um die Scherspannung in der Schiene zu messen und unter Bereitstellung von Mitteln zum Verbinden der Dehnungsmeßeinrichtungen (25, 26) in einer elektrischen Schaltung (31), wodurch bei Verwendung das Gewicht der Last, die auf den länglichen Lastaufnahmebereich (D-E) aufgebracht wird, gemessen werden kann.

7. Ein Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste und die zweite Dehnungsmeßeinrichtung (25, 26) zwei zueinander geneigte Dehnungsmeßelemente (G2, G8, G1, G7) aufweist, die angeordnet sind, um Spannungen in der Schiene (20) in unterschiedlichen Richtungen zu messen, die quer zu der Längsachse der Schiene (20) und quer zu der Richtung, in der die Last aufzubringen ist, verlaufen.

8. Ein Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Schiene über ihre Länge einen konstanten oder einen im wesentlichen konstanten Querschnitt hat und die erste und die zweite Dehnungsmeßeinrichtung (25, 26) auf einer Seite der Schiene (20) sind, und weiter zwei Dehnungsmeßeinrichtungen auf der anderen Seite der Schiene (20) an Positionen angeordnet sind, die mit der ersten und der zweiten Dehnungsmeßeinrichtung ausgerichtet sind, wobei jede der Dehnungsmeßeinrichtungen zwei Dehnungsmeßelemente (G1-G8) aufweist, die zueinander geneigt und zum Messen der Spannung in der Schiene (20) in unterschiedlichen Richtungen angeordnet sind, wobei die Richtungen quer zu der Längsachse der Schiene (20) und quer zu der Richtung, in der die Last aufgebracht wird, verlaufen.

9. Ein Verfahren nach Anspruch 8, wobei jedes der Dehnungsmeßelemente (G1-G8) in einer elektrischen Brückenschaltung (31) verbunden ist, um Änderungen in dem Widerstand der Dehnungsmeßelemente zu erkennen, wenn eine Last auf den sich erstreckenden Lastaufnahmebereich (D-E) aufgebracht wird, wodurch das Gewicht der Last bestimmt werden kann.

10. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei auf einem zweiten, parallelen Schienenstrang zwei Dehnungsmeßeinrichtungen positioniert sind und wobei die jeweiligen Dehnungsmeßeinrichtungen der beiden Schienen relativ zueinander in Längsrichtung der Schienen angeordnet sind.