DE4318771A1

DE4318771A1 - Method for obtaining kink-free track joints and positionally accurate trackway supports, in particular for magnetic levitation railways

Info

Publication number: DE4318771A1
Application number: DE19934318771
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Rampelmann; Christian Dipl Ing Rosin
Original assignee: Magnetbahn GmbH
Current assignee: Magnetbahn GmbH
Priority date: 1993-06-05
Filing date: 1993-06-05
Publication date: 1994-12-08

Abstract

In a method for obtaining kink-free track joints and positionally accurate trackway supports, especially for magnetic levitation railways, starting from the support geometry, from the construction and location and the static characteristic values, the deformations due to delta-T temperature gradients and due to the live load for the case of a laden and empty vehicle and at the relevant load position are determined, and then from these values the optimal pre-deformation due to the live load in the most frequent operating instance is established, while taking account of the rigidities of adjacent supports and the permissible manufacturing tolerance. The set values for the manufacturing equipment are determined on the basis of the optimal pre-deformation, while taking account of the pre-deformation due to support dead weight and the manufacturing parameters from the previous series, and acceptance measurements of the supports are carried out after manufacture and equipping, while taking account of the optimal pre-deformations of the determined deformation due to the support weight, the permissible manufacturing tolerances and the support nominal geometry. Lastly, after the acceptance measurements of the relevant support and adjacent supports, a positional optimisation is carried out by coordinate transformation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzie lung knickfreier Fahrbahnübergänge und lagegenauer Fahrweg träger, insbesondere für Magnetschwebebahnsysteme. Bei Magnetschwebebahnsystemen wirken Magnete auf den Fahrzeugen mit entlang des Fahrwegs verlegten Statoren zum Antreiben und zumindest teilweise Tragen zusammen. Zur Abstandhaltung und Spurführung zwischen den Fahrzeugmagneten und der in den Fahrbahnen verlegten Statoren dienen auf dem Fahrzeug verti kale und horizontale Führungsrollen, die durch Führungsele mente auf und unterhalb des Fahrwegs geführt werden. Schon geringe Veränderungen des Luftspaltes zwischen den Statoren und den Magneten auf dem Fahrzeug wirken sich auf die Kinema tik des Fahrzeugs wesentlich aus, so daß für einen komfortab len, verschleißarmen Fahrbetrieb enge Toleranzen auch für die Fahrbahnübergänge zwischen zwei Fahrwegträgern erforderlich sind. Bisher werden die erforderlichen Toleranzen nur unter großem Aufwand erreicht, z. T. müssen die Fahrwegträger wäh rend oder nach dem Einbau noch nachbearbeitet werden.The present invention relates to a method for educating the knee-free lane crossings and the precise route carrier, in particular for magnetic levitation railway systems. At Magnetic levitation systems act as magnets on the vehicles with stators for driving and at least partially wearing them together. For spacing and Tracking between the vehicle magnets and those in the Stators laid on roadways serve verti on the vehicle kale and horizontal guide rollers, which are guided by guide elements elements on and below the driveway. Nice slight changes in the air gap between the stators and the magnets on the vehicle affect the Kinema Tics of the vehicle so that for a comfortable len, low-wear driving close tolerances also for the Lane crossings between two guideways required are. So far, the required tolerances are only under achieved great effort, e.g. T. have to select the guideway girders rend or after installation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren an zugeben, mit dem die Fahrwegträger relativ einfach herge stellt und ohne Nachbearbeitung eingebaut werden können. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnen den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus und/oder Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprü chen zu entnehmen. The object of the present invention is therefore to provide a method admit, with which the guideway supports are relatively easy and can be installed without post-processing. This task is characterized by a procedure with the solved the features of claim 1. Favorable off and / or further developments of the invention are the dependent claims Chen to take.

Zunächst werden erfindungsgemäß die Parameter für die opti male Fertigungs-Voreinstellung ausgewählt. Dazu werden zuerst ausgehend von der Nenn-Geometrie der Träger aus der Konstruk tion und der Trassierung und der Nennwerte aus der Statik die Verformungen der Träger aus der Temperaturgradiente und aus der Verkehrslast bei beladenem und unbeladenem Fahrzeug und der relevanten Laststellung ermittelt und unter Einbeziehung der Steifigkeiten der benachbarten Träger die optimale Vor verformung aus der Verkehrslast beim häufigsten Betriebsfall unter Berücksichtigung der zulässigen Fertigungstoleranz festgelegt. Aus den Werten für die optimale Vorverformung werden unter Einbeziehung der ermittelten Fertigungsparameter aus der Vorserie die Einstellwerte für die Vorrichtung zur Fertigung der Fahrwegträger ermittelt und die Träger herge stellt. Die Träger, deren Herstellungsvorrichtung und deren Herstellung werden in der DE OS 41 32 960 der Anmelderin aus führlich beschrieben. Nach der Fertigung werden die Abnahme messungen durchgeführt. Hierzu werden die optimale Vorverfor mung beim häufigsten Betriebsfall, die zuvor ermittelten Ver formungen aus dem Trägereigengewicht, die zulässige Ferti gungstoleranz und die Träger-Nenngeometrie berücksichtigt. Dann wird der Träger mit dem Langstator ausgerüstet, wobei durch die Optimierung des Statorverlaufes weitere Imperfek tionen des Trägers ausgeschaltet werden können. Anschließend werden die Träger erneut vermessen. Schließlich wird ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt und unter Berücksichtigung der Abnahmemessung benachbarter Träger eine Lageoptimierung durch Koordinaten-Transformation erreicht. Diese Koordinaten- Transformation vergleicht die optimalen Kurvenwerte eines gedachten idealen Trägers mit den Kurvenwerten des real her gestellten und ausgerüsteten Trägers und dessen Nachbarträ gern, um gegebenenfalls durch einen etwas versetzten Einbau des Trägers der idealen Kurvenform des Trägers möglichst nahezukommen. According to the invention, the parameters for the opti Male manufacturing preset selected. To do this first based on the nominal geometry of the beams from the construct tion and the alignment and the nominal values from the statics Deformation of the beams from the temperature gradient and from the traffic load when the vehicle is laden and unladen, and the relevant load position determined and including the stiffness of the neighboring beams the optimal pre Deformation from the traffic load in the most frequent operation taking into account the permissible manufacturing tolerance fixed. From the values for the optimal pre-deformation are taking into account the determined manufacturing parameters from the pre-series the setting values for the device for Manufacture of the guideway girders determined and the girders poses. The carriers, their manufacturing device and their Manufacture are in DE OS 41 32 960 from the applicant described in detail. After manufacturing, the acceptance measurements carried out. For this, the optimal pre-form in the most frequent operating case, the previously determined ver Formations from the carrier's own weight, the permissible ferti tolerance and the nominal beam geometry are taken into account. Then the carrier is equipped with the long stator, whereby by optimizing the stator course further imperfec tion of the wearer can be switched off. Subsequently the beams are measured again. Eventually a Target-actual comparison carried out and taking into account the location of the acceptance measurement of neighboring beams achieved by coordinate transformation. This coordinate Transformation compares the optimal curve values of a imagined ideal vehicle with the curve values of the real provided and equipped carrier and its neighboring carrier gladly, if necessary through a slightly offset installation of the wearer the ideal curve shape of the wearer if possible come close.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben.The invention will be explained in more detail below with reference to the figures described.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 is a flow diagram of the method according to the invention,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für die bevorzugte Ausrüstung erfindungsgemäß hergestellter Fahrwegträger mit Langstatoren, Fig. 2 is a flow diagram for the preferred equipment according to the invention produced guideway carrier with long stators,

Fig. 3 die Ansicht einer besonders bevorzugten Meßlehre in dem zu vermessenden Querschnitt (Meßquerschnitt) eines aus der oben zitierten DE OS bekannten Fahrweg trägers, Figure 3 shows the view of a particularly preferred gauge carrier in the to be measured cross-section (measuring cross-section) of from the above-cited DE OS known infrastructure.,

Fig. 4 die Aufsicht auf eine Meßlehre aus Fig. 1, Fig. 4 shows the top view of a gauge of FIG. 1,

Fig. 5 die Seitenansicht eines Fahrwegträger-Meßstandes, Fig. 5 is a side view of a guideway carrier Meßstandes,

Fig. 6 ein Datenflußdiagramm für besonders bevorzugte Abnah memessungen mit der besonders bevorzugten Meßlehre Fig. 6 is a data flow diagram for particularly preferred acceptance measurements with the particularly preferred gauge

In Fig. 1 bedeuten:In Fig. 1 where:

20 nominal beam geometry from construction and routing
21 Static characteristics
22 Values production sequence
23 determination of deformations from delta T temperature graph was used
24 Determining deformations from traffic loads
- FZ full / empty
- relevant load position
25 Determination of deformations from the carrier's own weight
26 Determination of production parameters from pre-series (welding delay)
27 Determining the optimal pre-deformation from the traffic load in the most frequent operation
28 allowable manufacturing tolerance
29 stiffnesses of the neighboring beams
30 Determination of the setting values for the device (production)
31 acceptance measurements

- manufacturing

- Equipment
32 Results of the acceptance measurement of neighboring carriers
33 Target-actual comparison and position optimization using coordinate transformation

Ausgehend von der Träger-Nenngeometrie aus Konstruktion und Trassierung 20 und den Kennwerten aus der Statik 21 werden die Verformungen aus delta T Temperaturgradiente 23, die Ver formungen aus der Verkehrslast bei vollem und leerem Fahrzeug und der relevanten Laststellung 24 unter Berücksichtigung der Steifigkeiten benachbarter Träger 29 und der zulässigen Fer tigungstoleranz 28 ermittelt und daraus die optimale Vorver formung aus der Verkehrslast beim häufigsten Betriebsfall 27 festgelegt. Ausgehend von den Kennwerten aus der Statik 21 werden aus der Träger-Nenngeometrie aus Konstruktion und Trassierung 20 und aus den Werten der Fertigungsfolge 22 die Fertigungsparameter aus der Vorserie 26 ermittelt. Die zulässige Fertigungstoleranz 28 wird aus der Träger- Nenngeometrie aus Konstruktion und Trassierung 20 bestimmt. Aus der Festlegung der optimalen Vorverformung aus Verkehrslast beim häufigsten Betriebsfall 27 und den ermittelten Verformungen aus dem Trägereigengewicht 25 erfolgt die Ermittlung der Einstellwerte für die aus der DE OS 41 32 960 bekannten Vorrichtung 30 unter Berücksichti gung der ermittelten Fertigungsparameter aus Vorserie 26.Based on the nominal beam geometry from the construction and routing 20 and the characteristic values from the statics 21 , the deformations from delta T temperature gradients 23 , the deformations from the traffic load when the vehicle is full and empty and the relevant load position 24 taking into account the stiffnesses of adjacent beams 29 and the permissible production tolerance 28 determined and from this the optimal pre-deformation from the traffic load in the most frequent operating case 27 determined. Based on the characteristic values from the statics 21 , the production parameters from the pre-series 26 are determined from the nominal carrier geometry from the construction and routing 20 and from the values of the production sequence 22 . The permissible manufacturing tolerance 28 is determined from the nominal carrier geometry from construction and alignment 20 . The setting values for the device 30 known from DE OS 41 32 960 are determined from the determination of the optimal pre-deformation from the traffic load in the most frequent operating case 27 and the determined deformations from the carrier's own weight 25 , taking into account the determined production parameters from pre-series 26 .

Die Abnahmemessungen 31 erfolgen unter Berücksichtigung der Träger-Nenngeometrie aus Konstruktion und Trassierung 20, aus den ermittelten Verformungen aus Trägereigengewicht, der festgelegten optimalen Vorverformung aus Verkehrslast bei häufigem Betriebsfall 27 und der zulässigen Fertigungstole ranz 28. Die Abnahmemessungen 31 werden sowohl nach der Her stellung jedes einzelnen Trägers als auch nach dessen Aus rüstung mit den Langstatoren vorgenommen. Zusammen mit den Abnahmemessungen benachbarter Träger 32 wird ein Soll-Istver gleich und Lageoptimierung mittels Koordinatentransformation 33 durchgeführt.The acceptance measurements 31 take into account the nominal girder geometry from the design and routing 20 , the determined deformations from the girder's own weight, the defined optimal pre-deformation from the traffic load in the case of frequent operation 27 and the permissible manufacturing tolerance 28 . The acceptance measurements 31 are carried out both after the manufacture of each individual carrier and after it has been equipped with the long stators. Together with the acceptance measurements of adjacent beams 32 , a target-actual comparison and position optimization by means of coordinate transformation 33 are carried out.

Fig. 2 zeigt den Ablauf der Ausrüstung der erfindungsgemäß hergestellten Träger mit Langstatoren im integrierten Daten fluß. Fig. 2 shows the flow of equipment of the carrier manufactured according to the invention with long stators in the integrated data flow.

Ausgehend von den Trassierungs-Geometriedaten 40 erfolgt die Ermittelung der Pollagen und einzusetzenden Statortypen 41 und der Träger-Nenngeometriedaten 42. Aus den Schritten 41 und 42 erfolgt die Bestimmung des Bohrbildes für die Aus rüstung 43. Mit den Werten aus der Abnahmemessung des Fahr wegs 44 und der Schritte 42, 43 werden die erforderlichen Werte für Bohr- und Senk- bzw. Futterarbeiten 45 ermittelt und entsprechend ausgeführt.Starting from the alignment geometry data 40 , the pole positions and stator types 41 to be used and the nominal carrier geometry data 42 are determined . Steps 41 and 42 are used to determine the drilling pattern for equipment 43 . With the values from the acceptance measurement of the travel path 44 and the steps 42, 43 , the values required for drilling and lowering or chucking work 45 are determined and carried out accordingly.

Die besonders bevorzugte Meßlehre ML weist einen Rahmen 1 auf, der in der Aufsicht die Form eines rechtwinkligen Drei ecks besitzt. Die Meßlehre ML liegt mit drei Laufrädern 2 auf den Oberkanten der Obergurte A, B des Fahrwegträgers FT auf. Zwei Laufräder 3 rollen auf der Seitenführungsschiene a des Obergurtes A und ein Laufrad 4 auf der Seitenführungsschiene b des Obergurtes B ab. Für ein allzeitiges Anliegen der Lauf räder 3, 4 an den Seitenführunsschienen a, b sorgt eine Spann vorrichtung 5, die das Laufrad 4 gegen die Seitenführungs schienen b drückt. Der Rahmen 1 weist in einer Ebene quer zur Fahrtrichtung der Meßlehre und senkrecht zu den Obergurten A, B dreh- bzw. steckbare Zielzeichen 6 und Wegmeßsysteme 7, 8, 9 und 10 auf. Die Relativmessung zwischen den Zielzeichen 6 und Wegmeßsystemen 7, 8, 9 und 10 ergibt die exakte Raumlage der Einzelpunkte. Die Wegmeß-Systeme 7 messen die Abstände der Meßlehre zu den Oberkanten der Obergurte A, B, die Wegmeß systeme 8 die Abstände zu den inneren seitlichen Kanten der Obergurte A, B, die Wegmeß-Systeme 9 die Abstände zu den Sei tenführungsschienen a, b und die Wegmeß-Systeme die Abstände von der Meßlehre zu den Langstatoren LS. Vor dem eigentlichen Meßvorgang werden die Nullpunkt-Werte der 12 Wegmeßsysteme 7, 8, 9 und 10 auf dem Meßstand MS aus Fig. 3 kalibriert und in einem PC gespeichert 61. Der zu vermessende Fahrwegträger FT wird auf den Lagern L gelagert. Dann wird die Meßlehre ML auf den zu messenden Fahrwegträger FT 62 aufgesetzt und die Totalstation TS horizontiert und kalibriert 63. Der interne Zähler des PC wird anschließend auf i = 1 gesetzt. Dann werden die Meßdaten der Wegmeßsysteme 7, 8, 9 und 10 für einen Meßquerschnitt i gespeichert 64 und die räumliche Lage der Meßlehre ML mit der Totalstation TS über die auf der Meß lehre ML angebrachten Zielzeichen 6 koordinatenmäßig erfaßt und ebenfalls gespeichert 65. Diese Arbeiten werden für die Meßquerschnitte i+1 bis i+k m wiederholt. Zum Messen des letzten Meßquerschnittes, der wegen der dreieckförmigen Kon struktion der Meßlehre ML nicht gemessen werden kann, wird die Meßlehre ML gewendet 66, so daß das Laufrad 4 an der Führungsschiene a und die Laufräder 3 an der Führungsschiene b anliegen. Dann können die noch fehlenden Messungen ausgeführt werden 67. Daraufhin werden die Daten aus der Totalstation TS in den PC übernommen 68, die Messungen im PC ausgewertet 69 und die Ergebnisse in das Trägerkoordinatensystem transformiert 70.The particularly preferred gauge ML has a frame 1 , which has the shape of a right-angled triangle when viewed from above. The measuring gauge ML rests with three wheels 2 on the upper edges of the upper chords A, B of the guideway beam FT. Two wheels 3 roll on the side guide rail a of the upper belt A and one wheel 4 on the side guide rail b of the upper belt B. For an ever-present concern of the running wheels 3, 4 on the side guide rails a, b ensures a clamping device 5 , which presses the wheel 4 against the side guide rails b. The frame 1 has, in a plane transverse to the direction of travel of the measuring gauge and perpendicular to the upper chords A, B, rotatable or plug-in target symbols 6 and measuring systems 7, 8, 9 and 10 . The relative measurement between the target characters 6 and position measuring systems 7 , 8 , 9 and 10 gives the exact spatial position of the individual points. The distance measuring systems 7 measure the distances of the measuring gauge to the upper edges of the upper chords A, B, the measuring systems 8 the distances to the inner lateral edges of the upper chords A, B, the measuring systems 9 the distances to the side guide rails a, b and the distance measuring systems the distances from the measuring gauge to the long stators LS. Before the actual measuring process, the zero point values of the 12 position measuring systems 7, 8, 9 and 10 are calibrated on the measuring stand MS from FIG. 3 and stored 61 in a PC. The guideway girder FT to be measured is stored on the bearings L. Then the measuring gauge ML is placed on the track carrier FT 62 to be measured and the total station TS is leveled and calibrated 63 . The internal counter of the PC is then set to i = 1. Then the measurement data of the path measuring systems 7 , 8 , 9 and 10 for a measuring cross section i are stored 64 and the spatial position of the measuring gauge ML with the total station TS is recorded in terms of coordinates via the target characters 6 attached to the measuring gauge ML and also stored 65 . This work is repeated for the measurement cross sections i + 1 to i + km. To measure the last measuring cross-section, which can not be measured because of the triangular con construction of the measuring gauge ML, the measuring gauge ML is turned 66 so that the impeller 4 abuts the guide rail a and the impellers 3 on the guide rail b. Then the measurements that are still missing can be carried out 67 . The data from the total station TS are then transferred 68 to the PC, the measurements are evaluated 69 in the PC and the results are transformed 70 into the carrier coordinate system.

Schließlich folgt die Toleranzbetrachtung nach den Vorgaben der Spezifikation der Toleranzen für die Fahrwegträger 71 und der Ausdruck der Ergebnisse 72.Finally, the tolerance analysis follows in accordance with the specifications of the specification of the tolerances for the guideway carriers 71 and the printout of the results 72 .

Claims

1. A method for achieving kink-free roadway transitions and precise track supports (FT), in particular for magnetic levitation trains, characterized in that
that on the basis of the carrier geometry from the construction and routing and the characteristic values of the statics, the deformations from delta T temperature graph are used and from the traffic load when the vehicle is loaded and empty and at the relevant load position and then from these values taking into account the stiffness of neighboring ones Beam and the permissible manufacturing tolerance, the optimal pre-deformation is determined from the traffic load in the most common operating case,
that the setting values for the production device are determined on the basis of the specified optimal pre-deformation in the most frequent operating case, taking into account the pre-deformation from the carrier's own weight and the determined production parameters from the pre-series, that acceptance measurements of the carrier (FT) are carried out after production and after the equipment taking into account the specified optimal pre-deformations of the determined deformation from the intrinsic weight of the beam, the permissible manufacturing tolerances and the nominal geometry of the beam from construction and routing,
that, taking into account the acceptance measurements of the carrier concerned and the acceptance measurements of neighboring carriers, a target-actual comparison is carried out and, if necessary, a position optimization is carried out by means of coordinate transformation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the guideway beams (FT) are measured with a measuring gauge (ML) on a calibration stand, the measuring gauge (ML) n displacement transducers ( 7 , 8 , 9 , 10 ) for measuring the for Magnetic levitation train drive relevant part of the beam cross section and the measurements are repeated at m points along the beam length.

3. The method according to claim 2, characterized in that the measuring gauge (ML) has several rotatable or pluggable Zielzei chen ( 6 ), and the absolute position of the measuring points by superimposing the measured values of the displacement sensors ( 7 , 8 , 9 , 10 ) and the position of the measuring gauge (ML) to the total station (TS) is determined.

4. Gauge (ML) for performing the method according to one of the preceding claims, characterized in that the gauge (ML) has a frame ( 1 ) in which the target characters ( 6 ) and position measuring systems ( 7 , 8 , 9 , 10 ) are arranged so that they lie in a plane that spans perpendicular to the surface of the upper chords (A, B) and transversely to the direction of travel of the gauge (ML).

5. Gauge ML according to claim 4, characterized in that it has a frame ( 1 ) which, when viewed from above, forms a right-angled triangle, one catheter of the triangle lying transversely to the direction of travel and the other catheter lying parallel to the direction of travel,
that the measuring gauge (ML) rests at the tips of the triangle with an impeller ( 2 ) on the surface of the upper belts (A, B),
that the measuring gauge (ML) with two wheels ( 3 ) on the side guide rail (a) and an impeller ( 4 ) on the side guide rail (b) of the travel carrier to be measured (FT) is guided, the one wheel ( 4 ) with a clamping device ( 5 ) is pressed against the Scheibenfüh guiding rail (b) in such a way that the running wheels ( 3 ) on the side guide rail (a) are firmly attached.