DE4401484C2

DE4401484C2 - Zerstörungsfreies Prüfungsverfahren von Verbundstromschienen

Info

Publication number: DE4401484C2
Application number: DE19944401484
Authority: DE
Inventors: David Julian Hartland
Original assignee: Brecknell Willis and Co Ltd
Current assignee: Brecknell Willis and Co Ltd
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1994-01-20
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2014-01-21
Also published as: GB2274712A; DE4401484A1; GB2274712B; GB9301214D0

Description

Die Erfindung betrifft ein zerstörungsfreies Prüfverfahren von Verbundstromschienen.

Verbundstromschienen, die in elektrischen Eisenbahnschienen- und anderen Transportsystemen verwendet werden, bestehen in der Regel aus einem Grundkörper aus Aluminium und einer verschleißfesten Beschichtung aus nichtrostendem Stahl, die mit dem Grundkörper verbunden oder anderweitig daran befestigt ist. Es sind eine Reihe von Herstellungsverfahren für Verbundstromschienen entwickelt worden, von denen eines in GB-PS 2.231.544 beschrieben ist, auf welches in dieser Beschreibung bezug genommen wird.

Die Beschichtung aus nichtrostendem Stahl ist mit dem Grundkörper wirksam zu verbinden und die Wirksamkeit dieser Verbindung ist als ein Teil der Standardqualitätskontrollverfahren zu prüfen.

Bei den traditionellen Prüfverfahren wurde vom Ende einer Verbundstromschiene ein Teil abgeschnitten, mit dem dann eine Zerstörungsprüfung durchgeführt wurde. Es ist offensichtlich, daß derartige Methoden beschränkt sind und keinen Aufschluß über mögliche Abweichungen der Wirksamkeit der Verbindung über die gesamte Länge der Verbundstromschiene geben können.

Es ist demzufolge ein spezielles Anliegen dieser Erfindung, ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Verbundstromschienen vorzustellen, mit dem die Wirksamkeit der Verbindung zwischen der Beschichtung und dem Grundkörper an mehreren Stellen über die gesamte Länge der Verbundstromschiene geprüft werden kann.

Weiterhin ist es Gegenstand dieser Erfindung, ein Prüfverfahren zum Prüfen der Wirksamkeit der Verbindung zwischen Beschichtung und Grundkörper zu entwickeln, das im Vergleich zu den bisherigen Prüfverfahren kostengünstiger ist.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein zerstörungsfreies Prüfverfahren von Verbundstromschienen, die aus zwei unterschiedlichen längsverbundenen Komponenten bestehen, vorgestellt, das aus folgenden Schritten besteht:

a) eine erste Meßfühlereinheit wird mit einer der Komponenten in Kontakt gebracht,
b) eine zweite Meßfühlereinheit wird mit der anderen Komponente im wesentlichen an derselben Stelle entlang der Verbundstromschiene in Kontakt gebracht,
c) man erhält einen Meßwert, der sich auf den elektrischen Widerstand des Verbundstromschienenabschnittes zwischen den Meßfühlereinheiten bezieht,
d) Vergleich dieses Meßwertes mit bekannten Daten, um Aufschluß über die Wirksamkeit der Verbindung zwischen den beiden Komponenten an dieser Stelle zu erhalten und
e) Wiederholung der Verfahrensschritte a) bis d) an mehreren Stellen über die gesamte Länge der Verbundstromschiene.

Es können Meßfühlereinheiten, von denen jede ein Meßfühlerpaar enthält, verwendet werden. Die einzelnen Meßfühlerpaare können sehr dicht nebeneinander plaziert werden, z. B. einige Millimeter voneinander entfernt sein. Das erste Meßfühlerpaar wird mit der ersten Komponente in Kontakt gebracht und das zweite mit der zweiten Komponente. Die Meßfühlereinheiten sind vorzugsweise an einen Prozessor mit numerischer Anzeige der zugeführten Spannung dividiert durch den Strom, der durch die Schiene fließt, anzuschließen. Der Zahlenwert ist somit proportional zum Widerstand zwischen den Meßfühlereinheiten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand Fig. 1 bis 3 erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Verbundstromschiene mit Kontaktstellen der Meßfühler an der Verbundstromschiene

Fig. 2: Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Verbundstromschiene mit Kontaktstellen der Meßfühler an der Verbundstromschiene

Fig. 3: Blockschaltbild des Prüfverfahrens.

Die Erfindung wird an einer bevorzugten Ausführungsform der Verbundstromschiene (Fig. 1 und 2) erläutert. Die gezeigten Verbundstromschienen bestehen aus einem Grundkörper 10 aus Aluminium und einer Beschichtung 11 aus nichtrostendem Stahl. Die Beschichtung 11 der in Fig. 1 gezeigten Verbundstromschiene wird gemäß GB-PS 2.231.544, auf die hier bezug genommen werden soll, durch Verschweißen mit zwei Längsstreifen aus Stahl erzeugt. Eine andere Methode wird bei der Herstellung der Verbundstromschiene nach Fig. 2 angewendet.

Jede Verbundstromschiene hat einen geringen Längswiderstand, der von der Querschnittskonfiguration des Grundkörpers 10 abhängig ist. Typische Verbundstromschienen haben einen Längswiderstand in einem Bereich zwischen 4 . . . 20 Milliohm/km.

In der Praxis kommt nämlich der Stromabnehmer des Schienenfahrzeuges mit der Beschichtung 11 in Kontakt und deshalb ist es so wichtig, daß zwischen Grundkörper 10 und Beschichtung 11 ein geringer elektrischer Widerstand vorhanden ist. Der Widerstand ist dann niedrig, wenn die Beschichtung 11 fest mit dem Grundkörper 10 verbunden und zwischen Beschichtung 11 und Grundkörper 10 kein Spalt ist oder sich keine nichtleitenden Einschlüsse zwischen ihnen befinden. Der Widerstand hängt auch von der Stelle hinsichtlich der Gesamtlänge der Verbundstromschiene ab, bei der die Widerstandsmessung vorgenommen wird. Bei gleichmäßiger Bindung ist der größte Widerstand an den Enden der Verbundstromschiene.

Die Meßausrüstung zum Messen des elektrischen Widerstandes beinhaltet einen Wagen mit Rädern, die auf der zugewandten Fläche des Grundkörpers 10 laufen, so daß der Wagen leicht über die gesamte Länge der Verbundstromschiene läuft. Auf dem Wagen ist ein gelenkig angebrachter Arm mit einem Paar von Meßfühlern 12 und 13 installiert. Jede Meßfühlereinheit 12, 13 besteht aus zwei Meßfühlern, die nur einen geringen Abstand zueinander haben (ca. 5 mm)

Die Meßfühler sind auf dem Arm mit Federhalterungen befestigt, wodurch die eine Meßfühlereinheit 12 beweglich mit der Beschichtung in Position A auf der Mittellinie der Verbundstromschiene angeklemmt ist, wie es in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Die andere Meßfühlereinheit 13 ist entweder in Position B beweglich an der Seitenfläche der Verbundstromschiene an dem Grundkörper 10 angeklemmt oder in Position C auf der nach oben weisenden Seite der Verbundstromschiene.

Die Meßfühlereinheiten sind an die elektrische Prüfausrüstung, die auf dem Wagen aufgebaut ist, angeschlossen. Die Prüfausrüstung hat einen Prozessor mit Anzeige des elektrischen Widerstandes der Verbundstromschiene an der Stelle, an der die Messung durchgeführt wird. Ein Meßfühler jeder Meßfühlereinheit 12, 13 wird an den Prüfstromkreis 14, mit dem der Spannungsabfall zwischen den beiden Meßfühlern gemessen werden kann, angeschlossen. Der andere Meßfühler aus der Meßfühlereinheit 12, 13 wird an die Stromversorgung 15 angeschlossen, die einen Impuls mit einer vorgegebenen Amplitude erzeugt, der durch die Verbundstromschiene kommen muß.

Nachdem die Meßfühlereinheiten 12, 13 in Kontakt mit der Verbundstromschiene gebracht worden sind, erzeugt die Prüfausrüstung einen kurzen elektrischen Impuls, der durch die Verbundstromschiene gelangen muß, und es wird eine Grobberechnung durchgeführt. In der Prüfausrüstung befindet sich ein Meßgerät, das abhängig von den Ergebnissen dieser Grobberechnung eingestellt wird, so daß dadurch die Empfindlichkeit der Prüfausrüstung erhöht wird.

Fünf Einzelimpulse gleicher Größe mit 25 Ampere werden dann durch die Verbundstromschiene gesandt. Für jeden Impuls wird der Spannungsabfall berechnet. Die Prüfausrüstung berechnet die fünf Widerstände und prüft, ob sie nicht mehr als 3% voneinander abweichen. Das durch Mittelung der fünf Ergebnisse gewonnene Ergebnis wird angezeigt. Der Wert wird auf einem Zähler angezeigt und dann vom Bediener der Ausrüstung mit den bekannten Daten verglichen. Somit kann eine Beurteilung durchgeführt werden, ob die Beschichtung 11 wirksam mit dem Grundkörper 10 verbunden ist oder nicht. Wie bereits oben erwähnt gelten im Vergleich zu den Messungen, die längs der Verbundstromschiene durchgeführt worden sind, andere Daten als bei den Enden der Verbundstromschiene.

Es ist hervorzuheben, daß dank dieses Prüfverfahrens Qualitätskontrollen besser und kostengünstiger erfolgen können, da dieses Verfahren vollkommen zerstörungsfrei arbeitet und die Meßwerte an verschiedenen Stellen über die gesamte Länge der Verbundstromschiene schnell gewonnen werden könnne.

Weiterhin ist hervorzuheben, daß die Prüfung von Verbundstromschienen nicht nur als Teil des Herstellungsprozesses durchgeführt werden kann, sondern auch dann, wenn die Verbundstromschienen bereits im Einsatz sind. So kann die Verbindung zwischen Beschichtung 11 und Grundkörper 10 im Laufe der zu erwartenden Lebensdauer von Verbundstromschienen von vierzig Jahren in regelmäßigen Abständen überprüft werden. Damit ist das Prüfungsverfahren als Teil eines Wartungs- und Austauschprogramms für Verbundstromschienen prädestiniert.

Claims

1. Zerstörungsfreies Prüfverfahren von Verbundstromschienen, die aus zwei unterschiedlichen längsverbundenen Komponenten bestehen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) eine erste Meßfühlereinheit (12) wird mit einer der Komponenten (11) in Kontakt gebracht,
b) eine zweite Meßfühlereinheit (13) wird mit der anderen Komponente (10) im wesentlichen an derselben Stelle entlang der Verbundstromschiene in Kontakt gebracht,
c) man erhält einen Meßwert, der sich auf den elektrischen Widerstand des Verbundstromschienenabschnittes zwischen den Meßfühlereinheiten (12) und (13) bezieht,
d) Vergleich dieses Meßwertes mit bekannten Daten, um Aufschluß über die Wirksamkeit der Verbindung zwischen den beiden Komponenten an dieser Stelle zu erhalten und
e) Wiederholung der Verfahrensschritte a) bis d) an mehreren Stellen über die gesamte Länge der Verbundstromschiene.

2. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß jede der Meßfühlereinheiten (12, 13) aus einem Paar Meßfühler besteht, die dicht nebeneinander angeordnet sind, wobei das erste Paar mit der ersten Komponente (11) und das zweite Paar mit der zweiten Komponente (10) in Kontakt gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühlereinheiten (12, 13) an einem Prozessor mit numerischer Anzeige zum Ablesen der zugeführten Spannung geteilt durch den zwischen den Meßfühlereinheiten (12, 13) fließenden Strom angeschlossen werden, wobei der Zahlenwert proportional zum Widerstand zwischen den Meßfühlern ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1. zum Prüfen einer Verbundstromschiene, die aus einem Grundkörper (10) aus Aluminium und einer nichtrostenden Beschichtung (11) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühlereinheiten (12, 13) auf einen Wagen mit Rädern montiert sind, der auf der Schiene leicht bewegt werden kann, so daß an verschiedenen Stellen entlang der gesamten Länge der Schiene Meßwerte abgenommen werden können.

5. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Messung am Ende der Verbundstromschiene gewonnener Wert mit einem Satz von Meßdaten verglichen wird, die bei Messungen im mittleren Teil der Verbundstromschiene gewonnen wurden.