DE602005003571T2

DE602005003571T2 - Verfahren zur bestimmung der mengencharakteristik eines sich bewegenden objekts und vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: DE602005003571T2
Application number: DE602005003571T
Authority: DE
Inventors: Ettore Casagrande
Original assignee: Tecnogamma SpA
Current assignee: Tecnogamma SpA
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: EP1753650A1; DE602005003571D1; ITVE20040026A1; WO2005120923A1; EP1753650B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Mengencharakteristik eines beweglichen Objektes und eine Vorrichtung zum Implementieren des Verfahrens.
Sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung sind von allgemeinem Nutzen, auch wenn sich eine besondere Anwendung auf das Gebiet der Eisenbahnen bezieht. In dieser Hinsicht fordert auf diesem Gebiet die ständige Zunahme im Verkehr und der Durchfahrtsgeschwindigkeit von Zügen zusammen mit stets steigenden Sicherheits- und Qualitätsstandards ein ständiges und präzises Überwachen einer Vielzahl von Risikofaktoren.
Die wichtigsten dieser Faktoren beziehen sich auf das Außenmaß von Eisenbahnwagen und im Falle von Güterwagen die durch sie transportierten Güter, ihr Gewicht und die Temperatur ihrer speziellen Teile.
Hinsichtlich des Außenmaßes von Eisenbahnwagen, speziell im Fall von Güterwagen, können die Ladungen eine Verlagerung von ihrer Ausgangsposition durchmachen und über die Umrissbegrenzungen hinausragen und somit eine Kollision mit Strukturen an der Seite der Fahrbahn (Leitungsmasten, Signale, überhängende Dächer, Tunnelwände) riskieren.
Im Hinblick auf die Temperatur können während der Zugbewegung bestimmte mechanische Teile und speziell die Bremsen, die Achslager oder die Stromabnehmerwagen ungewöhnlich stark heißlaufen. Ferner können die von den Wagen beförderten Güter in bestimmten Fällen Feuer auslösen. Im Fall des Transports von der Straße auf die Schiene bilden Lastwagen und Anhänger, die von Eisenbahnwagen befördert werden, zusammen mit ihrer Ladung einen weiteren Risikofaktor, besonders wenn sie mit Kraftstoff beladen sind und während der Fahrt keiner Kontrolle unterliegen.
Im Hinblick auf das Gewicht der Eisenbahnwagen ist bekannt, dass jegliches Übergewicht zusätzlich zum Anstieg der Schienenabnutzung auch das Risiko der Verformung oder des Brechens der Wagenachsen oder der Schienenverbindungen erhöht. Des Weiteren kann ein Belastungsungleichgewicht zu ernsthaften Sicherheitsproblemen führen. Folglich erscheint die ständige Überwachung der statischen und dynamischen Belastung der Schienen äußerst praktisch, um sowohl die Wartungsarbeiten zu optimieren als auch die Kosten zu reduzieren.
Hinsichtlich des Radsatzes von Eisenbahnwagen ist aus dem US-Patent 5,368,260 bekannt, dass der Anstellwinkel während der Bewegung des Fahrzeugs überwacht wird.
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bestimmen der Mengencharakteristik eines Eisenbahnwagens vorzuschlagen sowie eine Vorrichtung zum Implementieren des Verfahrens, jedoch sollte beachtet werden, dass das Verfahren und die Vorrichtung generell verwendet werden können, um die Mengencharakteristik eines beliebigen beweglichen Objektes zu bestimmen.
Dieses und andere Ziele, die aus der folgenden Beschreibungen deutlich werden, werden durch ein Verfahren zum Bestimmen der Mengencharakteristik eines beweglichen Objektes erreicht, wie in Anspruch 1 beschrieben.
Zum Implementieren des Verfahrens der Erfindung wird eine Vorrichtung, wie in Anspruch 20 beschrieben, bereitgestellt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend als nicht-begrenzendes Beispiel mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben, in denen:
1 eine schematische Vorderansicht eines Portals ist, dass ausgerüstet ist, um den Umriss eines Eisenbahnzuges zu bestimmen,
2 das Funktionsprinzip der Vorrichtung zum Bestimmen des Umrisses schematisch darstellt,
3 eine schematische Vorderansicht des Portals von 1 ist, dass ebenfalls ausgerüstet ist, um das Wärmeprofil des Zuges zu bestimmen,
4 ein schematischer Querschnitt ist, der das Prinzip zum Bestimmen der statischen Belastung des Zuges darstellt,
5 eine Draufsicht eines Gleisabschnittes ist, der ausgerüstet ist, um die dynamische Belastung des Zuges zu bestimmen,
6 eine schematische perspektivische Ansicht ist, welche die Zugnähe und den Geschwindigkeitssensor darstellt,
7 eine allgemeine schematische Ansicht eines Portals ist, das die verschiedenen Einheiten, die mit den Verarbeitungs- und Steuereinheiten verbunden sind, enthält, und
8 eine perspektivische Ansicht einer Variante eines Gerätes zum Messen der statischen und dynamischen Belastung ist.
Wie aus den Zeichnungen deutlich wird, umfasst die Vorrichtung zum Implementieren des Verfahrens der Erfindung in ihrer vollständigsten Form ein integrales Portal aus zwei Ständern 2, die an den zwei Seiten einer Gleisanlage 4 an einem beliebigen Punkt der Anlage positioniert sind, zum Beispiel vor dem Eingang in einen besonders kritischen Tunnel, oder stromaufwärts von einem beliebigen Abschnitt der zu überwachenden Gleisanlage.
An jedem Stander ist ein Lasertelemeter 6, das über dem Gesamtumriss des Zuges 8 positioniert ist, mindestens eine herkömmliche Videokamera 12 und eine Wärmebildkamera 10 zum Messen des Wärmeprofils des Zuges installiert.
An dem Gleisabschnitt 4 neben dem Portal ist in Verbindung mit jeder Gleisschwelle 14 ein Sensor 16 positioniert, der in Verbindung mit anderen ähnlichen Sensoren ermöglicht, dass die statische und dynamische Belastung des Zuges 8 auf der Gleisanlage 4 bestimmt werden kann.
Schließlich sind stromaufwärts des Portals in Bezug auf die Fahrtrichtung des Zuges 8, Sensoren aus photoelektrischen Zellen 18 bereitgestellt, um die Durchfahrt und die Geschwindigkeit des Zuges 8 zu bestimmen.
Das an jedem Ständer 2 installierte Lasertelemeter 6 umfasst eine Laserquelle 20, um ein amplitudenmoduliertes Lasersignal 22 einer vorbestimmten Frequenz auf einen rotierenden Spiegel zu übertragen, der mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit rotiert, um z. B. das aus einem Laserstrahl bestehende Signal 22 in eine vertikale Fläche senkrecht zur Fahrtrichtung 8 mit einem ringförmigen Schwung abzulenken, der den Zug abtasten kann.
In der vorliegenden Beschreibung meint der Begriff amplitudenmoduliertes Lasersignal ein impulsmoduliertes Lasersignal (gepulstes Lasersignal) oder eines, das mit einer bekannten Wellenform moduliert ist, die keine Impulsform ist (moduliertes Lasersignal).
Neben dem Lasersignal ist ein Sensor 26 bereitgestellt, der aus einer Vervielfacherröhre besteht, welche die von der Oberfläche des Zuges 8 reflektierten Laserimpulse empfangen kann, um seinen Umriss zu rekonstruieren. Vor dem Sensor 26 ist ein spezieller Schmalbandfilter 28 bereitgestellt, der auf die Laserwellenlänge eingestellt ist, um das System gegen jegliche Interferenz von dem externen Licht zu immunisieren und es somit zu befähigen, bei allen Lichtbedingungen zu arbeiten.
Die Röhre wird von einer elektronischen Einheit 30 (unter Verwendung eines Zeit-zu-digital-Umwandlers) gesteuert, der den Abstand zwischen jedem der Punkte an dem Zug 8, auf die der gepulste Laserstrahl 22 auftrifft, und dem Sensor 26 berechnen kann.
Das Gerät zum Messen des Wärmeprofils des Zuges, das an jedem Ständer 2 installiert ist, umfasst ein Paar Wärmebildkameras 10, die an jedem der zwei Enden des Ständers 2 positioniert und so angeordnet sind, dass ihre optischen Achsen konvergieren, um den durchfahrenden Zug 8 vollständig zu umrahmen.
Sie reagieren empfindlich auf die von den unterschiedlichen Teilen des Zuges 8 ausgegebenen Infrarotwellen und können sein Wärmebild rekonstruieren. Im Besonderen ist die an dem unteren Ende des Ständers 2 positionierte Wärmebildkamera nach oben ausgerichtet, um die Temperatur der Bremsen und der beweglichen Teile des Zuges zu bestimmen, während die an dem oberen Ende des Ständers 2 positionierte Wärmebildkamera 10 nach unten ausgerichtet ist, um die Temperatur der Belastungen, der Außenflächen und des Stromabnehmerwagens zu bestimmen.
Die Videokameras 10 werden von der örtlichen Verarbeitungseinheit 30 gesteuert, die neben dem Synchronisieren ihres Betriebs in der Lage ist, Daten für die örtliche Verarbeitung zu sammeln, zusätzlich zum Speichern der Daten und Aktivieren der Verbindung mit einem entfernten Computer 32. Die Wärmebildkameras 10 sind durch optische Fasern, die eine hohe Rauschunempfindlichkeit bieten, mit der örtlichen Verarbeitungseinheit 30 verbunden.
Das Gerät zum Messen der statischen und dynamischen Belastung des Zuges ist ein Hochpräzisionssystem zum Überwachen der vom Zug 8 auf die Gleise 4 ausgeübten Beanspruchung. Sein Funktionsprinzip basiert auf der Bestimmung der elastischen Verformungen, welche bei der Durchfahrt des Zuges 8 auf jeder Schiene 42 induziert werden, und noch genauer auf der Bestimmung der Verformungen, die die elastische Schicht 44 involviert, die zwischen jeder Schiene 42 und der darunterliegenden Gleisschwelle vorhanden ist.
Dieses Gerät besteht im Wesentlichen aus einem gut konfigurierten Sensor 16, der an einer widerstandsfühigen Halterung angebracht und an der Gleisschwelle 14 direkt unter dem Fuß der Schiene 42 befestigt ist. Zu diesem Sensor gehört ein eine Drahtwindung bildendes Teil einer LC-Schaltung, die mit einer elektronischen Steuerschaltung 43 verbunden ist.
Wie nachstehend deutlich werden wird, bewirkt die Durchfahrt des Zuges eine vorübergehende Kompression der elastischen Schicht 44 und einen konsequente Zunahme des Abstandes zwischen dem Sensor 16 und der Oberseite des Fußes der Schiene 42. Das Messen der Resonanzfrequenz der LC-Schaltung macht es möglich, dass der Abstand und somit das Maß der elastischen Belastung aufgrund der Durchfahrt des Zuges 8 berechnet werden kann.
Für eine vollständigere Bestimmung der Zugcharakteristiken und im Besonderen aller Aspekte der Räder 46 aufgrund des Bremsens, des Rutschens oder des Belastungsungleichgewichts sind mehrere Sensorpaare 16 bereitgestellt, die an jeder Gleisschwelle 14 in Verbindung mit beiden Schienen 42 installiert sind und bei einer Anzahl einer Länge der Gleise 4 entsprechenden Gleisschwellen, die mindestens dem Umfang der Räder 46 des Zuges 8 entspricht.
Auch in diesem Fall ist der Sensor 16 über faseroptische Verbindungen mit der örtlichen Verarbeitungseinheit 30 verbunden, die eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit für die relevanten Daten gewährleisten.
Wie erwähnt, umfasst das Gerät der Erfindung ebenfalls eine Einheit zum Bestimmen der Durchfahrt des Zuges 8 und zum Berechnen seiner Geschwindigkeit. Sein Zweck ist die Aktivierung der zuvor beschriebenen Geräte nur dann, wenn sich der Zug 8 nähert, so dass sie nur bei Bedarf arbeiten, um ihre Wartung auf ein Minimum zu reduzieren.
Zu diesem Zweck sind in einem vorbestimmten Abstand von und stromaufwärts des Messportals die Geräte aus photoelektrischen Zellen 18 installiert, um die Durchfahrt des Zuges 8 und seine Geschwindigkeit zu erfassen, wobei letztere aus dem gemessen Abstand und der gemessen Zeit zu dem zuvor durchgefahrenen Zug berechnet wird.
Darüber hinaus werden gemäß dieser Erfindung zusätzlich zu der Einheit zum Bestimmen der Zugdurchfahrt und dem Berechnen seiner Geschwindigkeit in dem Gleisabschnitt zwischen dieser Einheit und den einzelnen Ständern 2 des Portals andere Sensoren (nicht dargestellt) bereitgestellt, die zusätzlich zum Überwachen der Zuggeschwindigkeit auch in der Lage sind, seine Beschleunigung oder Verlangsamung zu berechnen.
Zwei herkömmliche Videokameras 12, die empfindlich auf das sichtbare Spektrum reagieren, sind zwischen den Messeinheiten an den Ständern installiert und mit den anderen Geräten synchronisiert. Die von diesen Videokameras aufgenommenen Bilder werden in besonderen Situationen verwendet, um einem entfernten Bediener die Bilder des Zuges anzuzeigen, der an dem anzugebenden Ereignis beteiligt war.
Schließlich umfasst die Vorrichtung der Erfindung eine Fernsteuereinheit, in die die gemessenen von den verschiedenen örtlichen Einheiten verarbeiteten Daten eingegeben werden, um ein vollständiges Bild der Charakteristiken jedes vor die Vorrichtung fahrenden Zuges liefern und jede mögliche Alarmsituation aufgrund von Unterschieden zwischen den gemessenen Parametern und den Standardparametern jenseits bestimmter fester Schwellenwerte aufzuzeigen.
Die Funktionsweise der Vorrichtung der Erfindung wird nun in Bezug auf die einzelnen Messgeräte beschrieben.
Bestimmung des Umrisses des Zuges
Bei der Durchfahrt des Zuges 8 wird ein gepulster Laserstrahl 22 auf den rotierenden Spiegel 24 gerichtet, um den Zug abzutasten. Jeder Laserimpuls, der von dem rotierenden Spiegel 24 auf die Oberfläche des Zuges 8 abgelenkt wurde, wird davon reflektiert und von der Vervielfacherröhre 26 erfasst, die innerhalb der Vorrichtung auf der Seite der Laserquelle 20 positioniert ist.
Jeder Puls entspricht der Bestimmung eines Punktes des zu bestimmenden Umrisses, so dass bei Beendung der Abtastung eine bestimmte Anzahl Punkte erhalten wurde, die durch anschließende Interpolation die Definierung des kontinuierlichen Umrisses des untersuchten Zuges ermöglicht. Das Messsystem kann aufgrund der Fähigkeit, die Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels 24 zu verändern, an die Zuggeschwindigkeit angepasst werden. Das ermöglicht das Erreichen eines feineren Schwellenwertes zum Analysieren des Umrisses im Falle von Güterzügen (langsamer), die leichter Überstände jenseits ihres Umrisses aufweisen. In solch einem Fall, der zum Beispiel Probleme erzeugen kann, wenn der Zug 8 in einen Tunnel einführt, ist das System in der Lage, ein entsprechendes Alarmsignal auszugeben und, wenn nötig, zu veranlassen, dass der Zug hält, bevor er den unter Kontrolle stehenden Gleisabschnitt befährt.
Messung des Wärmeprofils
Die Wärmebildkameras 10 reagieren empfindlich auf die Infrarotstrahlung, die von den Teilen des Zuges 8 ausgegeben wird, die von den Videokameras umrahmt werden.
Die Intensität der Infrarotstrahlung, die von einer Oberflächeneinheit ausgegeben wird, bezieht sich auf die Temperatur dieser Einheit, somit kann durch Messen dieser Strahlung an verschiedenen Punkten das Wärmebild des fahrenden Zuges konstruiert werden.
Wie erwähnt, wird die Oberfläche des Eisenbahnzuges insgesamt durch die Verwendung von vier Videokameras 10 gemessen, zwei für jede Seite des Zuges 8, von denen eine für den unteren Teil (zum Analysieren des Heißlaufens der Bremsen und der beweglichen Teile) und die andere für den oberen Teil (zum Analysieren der Belastungen, der Außenfläche und des Stromabnehmerwagens) ist.
Der erste Verarbeitungsschritt findet direkt an Bord der Videokameraanordnung statt, durch die mit ihr verbundene Verarbeitungskarte. Eine Steuerkarte synchronisiert die verschiedenen Videokameras 10 und sammelt die Daten. Die finale Verarbeitung der aufgenommenen Bilder erfolgt durch die örtliche Datenverarbeitungseinheit 30, die auch für die Speicherung sorgt und die Verbindung zu dem entfernten Überwachungsrechner 32 aktiviert.
Gemäß der Erfindung ist das Verarbeitungssystem in der Lage, das von den Videokameras 10 bestimmte Wärmebild zu analysieren. Diese Analyse umfasst in einem ständigen Kreislauf das Verifizieren der Temperatur an jedem Punkt und das Vergleichen dieser mit vorbestimmten Schwellenwerten, um, wenn diese Werte überschritten werden, unmittelbar einen Alarmvorgang aktivieren zu können. Dieser Alarmvorgang umfasst eine automatische Warnung an das Eisenbahnnetz und eine gleichzeitige Übertragung an das zentrale Überwachungssystem aller Informationen, die erforderlich sind, um das Ereignis, das den Alarm ausgelöst hat, genau zu identifizieren und insbesondere:

– die Art des erzeugten Alarms,
– die Kennzahl des involvierten Wagens,
– das digitale Bild des heißgelaufenen Bereichs mit dem darüberliegenden Wärmebild,
– das erreichte Temperaturniveau,
– die Größe des heißgelaufenen Bereichs, der den Alarm erzeugt hat.

Somit kann durch das Überwachen der Zugoberflächentemperatur Folgendes identifiziert werden:

– Feuergefahr in den Wagen, in Güterzügen und Loks,
– Heißlaufen beweglicher Teile (Räder, Bremsen, Radachsen),
– Heißlaufen von Wagen,
– Heißlaufen des Stromabnehmerwagens.

Messung der statischen und dynamischen Belastung
Wie erwähnt, werden die Belastungen und Beanspruchungen der Gleise 4 durch Messen der elastischen Verformungen berechnet, die bei Durchfahrt des Zuges 8 in den Gleisen induziert werden.
Das Funktionsprinzip basiert auf dem kontaktfreien induktiven Sensor 16, der in der Nähe des Fußes der Schiene 42 installiert ist. An dem Sensor 16 ist eine Drahtwindung angeordnet, die, wenn Strom durch sie durchfließt, an dem vorwärtsgerichteten Schienenfuß ein Magnetfeld erzeugt, das selbst Induktionsströme (Wirbelströme) darin erzeugt, die ein magnetisches Gegenfeld in der ursprünglichen Drahtwindung induzieren, von einer Intensität, die auf den Abstand zwischen der Drahtwindung und dem Schienenfuß bezogen ist. Dieser Abstand kann durch einen Algorithmus bestimmt werden, indem die Resonanzfrequenz der LC-Schaltung gemessen wird, die die Drahtwindung umfasst.
Ein Paar Sensoren 16, die an derselben Gleisschwelle 14 in Verbindung mit den zwei Schienen 42 positioniert sind, erlaubt die Bestimmung des Gewichtes, das von jeder Zugradachse getragen wird, und ermöglicht die Identifizierung jeglichen Belastungsungleichgewichts.
Die Verwendung mehrerer Sensorpaare 16, die einen Gleisabschnitt 4 abdecken und mindestens dem Radumfang entsprechen, ermöglicht die Erfassung jeglicher Radaspekte. Solche Aspekte bestimmen eine Ungleichmäßigkeit des Gewichtes, das von den aufeinanderfolgenden Sensorpaaren 16 gemessen wurde.
Die von den Sensoren 16 erhaltenen Daten werden durch die optische Faserverbindung an das örtliche Verarbeitungssystem übertragen, das in einem ständigen Kreislauf die von dem Sensor gemessenen Belastungen verifiziert, sie in seinen internen Speicher speichert, sie mit dem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht und sie analysiert, um das Ungleichgewicht oder die dynamische Beanspruchung zu bestimmen.
In einer anderen Ausführungsform, die in 8 dargestellt ist, besteht das Gerät zum Messen der statischen und dynamischen Belastung des Zuges aus einer festen Stange 17, die drei Sensoren des Typs, der bereits beschrieben wurde, unterstützt. Die feste Stange 17 ist an ihren Enden an zwei benachbarten Gleisschwellen befestigt und in der Lage, durch einen Vergleich der drei Antwortsignale der drei Sensoren bei Durchfahrt des Zuges, die Verformungen der Schienen 42 zu erfassen und zu messen.
Wie erwähnt, befindet sich an jedem Ständer 2 eine herkömmliche Videokamera 12; diese sind mit den anderen Geräten synchronisiert und ihre Funktion ist es, das Bild des in der Lasermessung befindlichen Zuges aufzunehmen, um dem Zugführer, der vom Messpunkt entfernt ist, jegliche Unnormalitäten anzuzeigen.
Das Aufnahmesystem ist durch Reflektoren integriert, die nur während der Aufnahme arbeiten und in der Lage sind, auf übliche Art und Weise die aufgenommene Bildfläche gleichmäßig zu beleuchten.
Für mehr Klarheit wird nun eine konkrete Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung dargestellt.
Es wird angenommen, dass die maximale Geschwindigkeit, die von dem Zug erreicht werden kann, bei 200 km/h liegt.
Zum Bestimmen des Zugumrisses wurde ein gepulster Laserstrahl mit einer Frequenz von 1 MHz für jeden Sensor verwendet, der auf den achteckigen Spiegel 24 gerichtet wurde, welcher mit einer Geschwindigkeit von 3750 U/min rotiert, um somit bei einer Frequenz von 30.000 Abtastungen pro Sekunde eine Abtastung durch den Laserstrahl über einen Winkel von ungefähr 80° zu erhalten. Die erhaltene Genauigkeit der Profilmessung lag bei ±1 cm bei einer horizontalen Auflösung von 5 cm und einer vertikalen Auflösung bei 200 km/h (Personenzug) von 10 cm und einer vertikalen Auflösung bei 80 km/h (Güterzug) von 3 cm.
Zum Bestimmen des Wärmeprofils des Zuges wurden vier Videokameras verwendet, die in der Lage sind, Wärmebilder mit einer Frequenz von 20 Hz aufzunehmen, d. h. 20 Bilder/Sekunde mit einer Auflösung von 1 cm/Pixel. Die von dem Messsystem verwendeten Videokameras wurden konstruiert unter Verwendung von Matrizen von Sensoren basierend auf der Ga-As(Galliumarsenid)-Technologie, durch die eine sehr hohe Empfindlichkeit, Rauscharmut und ausgezeichnete Wärmeauflösung erhalten werden kann. Diese Sensorart ist besonders schnell und weist daher ein sehr breites Aufnahmeband auf (bis zu 20 GHz in 8–12 μ Frequenzspektrum). Das Standardmatrixformat der Pixel, die die Bildfläche des Sensors bilden, beträgt 600×400. Eine Messgenauigkeit von 2°C wurde erhalten.
Die Öffnungszeit für den Verschluss des Gehäuses jeder Videokamera liegt bei ungefähr 2 Sekunden.
Zum Bestimmen der statischen und dynamischen Belastung des Zuges wurden Sensoren mit einem Messfeld von ungefähr 10 mm und einer maximalen Empfindlichkeit für Veränderungen von ungeführ mehreren 10 Mikrometern verwendet. Die minimale Zeit, die notwendig war, um eine Messung zu erhalten, liegt bei ungefähr 10 ms, somit kann eine Aufnahmefrequenz von ungefähr 100 Hertz erhalten werden. Eine Messgenauigkeit von ±20 kg wurde erhalten.

Claims

Verfahren zum Bestimmen der Mengencharakteristik eines beweglichen Objektes, insbesondere des Umrisses eines Eisenbahnzuges, gekennzeichnet durch: – Abtasten mit mindestens einem Lasertelemeter, dessen Lasersignal amplitudenmoduliert ist, durch Rotieren um eine Achse parallel zu der Bewegungsrichtung des Objektes, – Messen des Abstandes zwischen dem Telemeter und dem entsprechenden Punkt, der vom Laserstrahl getroffen wird, nach dem Etablieren eines Verhältnisses zwischen dem vom Laserstrahl im Moment der Messung angenommenen Abtastwinkel und dem Wert des entsprechenden gemessenen Abstands, – anschließendes Verarbeiten der bestimmten Daten, um somit die Punkte des Umrisses des Objekts zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abtasten mit einem gepulsten Lasersignal.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Bestimmen der entsprechenden Punkte des vom dem Laserstrahl getroffenen Objekts durch die Messungen die übrigen Punkte durch Interpolation bestimmt werden, um den vollständigen Umriss des Objekts zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Regulieren der Rotationsgeschwindigkeit des Lasertelemeterstrahls auf der Basis der Geschwindigkeit der Bewegung des Objekts.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei Lasertelemetern, die auf beiden Seiten des beweglichen Objekts positioniert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer festen Laserquelle für jeden Telemeter, welche in Richtung eines rotierenden Spiegels ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines gepulsten Lasersignals bei einer Frequenz von ungefähr 1 MHz.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Zwischenschalten eines optischen Schmalbandinterferenzfilters, der auf die Laserwellenlänge eingestellt ist, innerhalb des Weges des gepulsten Laserstrahls.
Verfahren nach Anspruch 1 zum Bestimmen des Umrisses eines Eisenbahnzuges, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Bestimmen des Umrisses dieses Zuges seine Belastung später durch die Bestimmung elastischer Verformungen gemessen wird, welche bei der Durchfahrt des Zuges auf den Gleisen induziert werden.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Bestimmen der elastischen Verformungen durch Messen der Abweichungen in dem Abstand zwischen einem Sensor, der an der Gleisschwelle fixiert ist, und der Schiene, die auf einer elastischen auf der Schwelle liegenden Schicht liegt.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Bestimmen der elastischen Verformungen durch Messen der Abweichungen in dem Abstand zwischen mindestens drei Sensoren, die an einer festen Stange montiert sind, welche an ihren Enden an zwei Schwellen fixiert ist und leicht über der Schiene gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch Bestimmen der Abstandsabweichung zwischen der Schiene und dem Sensor durch Erzeugen eines Magnetfeldes auf einer Schiene mit einer LC-Schaltung, die in dem Sensor bereitgestellt ist, und anschließendem Messen der Abweichung in der Resonanzfrequenz der LC-Schaltung bei Durchfahrt des Zuges.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Ausführen der Belastungsmessung auf den beiden Schienen in Übereinstimmung mit derselben schrägen Fläche, um durch das Vergleichen der zwei Messungen ein Belastungsungleichgewicht zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Ausführen der Belastungsmessungen auf einem Gleisabschnitt der Länge von mindestens der Umfangsfläche der Zugräder, und Vergleichen der Messwerte, um eine Radfläche zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1 zum Bestimmen des Umrisses eines Eisenbahnzuges, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Bestimmen des Umrisses dieses Zuges das Wärmeprofil seiner verschiedenen Teile später unter Verwendung von mindestens einer befestigten Wärmebildkamera bestimmt wird, welche empfindlich auf die von den unterschiedlichen Teilen des Zuges ausgegebene Infrarotstrahlung reagiert.
Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Verwendung einer unteren Videokamera auf jeder Seite des Zuges, die ausgerichtet ist, um die Temperatur der Bremsen und der beweglichen Teile zu messen, und einer oberen Videokamera, die ausgerichtet ist, um die Temperatur der Belastungen, der Außenflächen und des Stromabnehmerwagens des Zuges zu messen.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Vergleichen der von den Videokameras erhaltenen Temperaturdaten mit dem normalen Temperaturniveau der verschiedenen Teile des Eisenbahnzuges, und anschließendem Aktivieren eines Alarmsignals im Falle eines Unterschieds zwischen den Mess- und den Normalwerten.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bestimmen des Bildes des Zugteils, der in die späteren Messungen eingebunden ist, mit mindestens einer Videokamera.
Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch Illuminieren des von der Videokamera aufgenommenen Zugteiles während der Erfassung.
Vorrichtung zum Implementieren des Verfahrens nach einem oder mehreren Ansprüchen von 1 bis 19, umfassend: – eine feste Struktur (2), die in der Nähe des Weges des Objektes positioniert ist, dessen Mengencharakteristiken zu bestimmen sind, – mindestens ein Lasertelemeter (6), das an der festen Struktur (2) befestigt ist und bei Durchfahrt des Objektes ein amplitudenmoduliertes Lasersignal aussenden kann, – Mittel (24) zum Rotieren des Lasertelemeters, so dass sich der ausgesendete Strahl dabei in die Ebene bewegt, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Objektes befindet, – Mittel (28) zum Messen des Abstandes zwischen dem Telemeter und dem Punkt, der von dem rotierenden Laserstrahl getroffen wird, – Mittel zum Korrelieren des vom Laserstrahl zum Zeitpunkt der Messung angenommenen Abtastwinkels mit dem von dem Messmittel bestimmten Abstandswert, – Mittel (30) zum Verarbeiten der bestimmten Messdaten und zum Bilden des Umrisses des Objektes durch Punkte.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasertelemeter eine Laserquelle (20) umfasst, die das Lasersignal auf einen rotierenden Spiegel (24) übertragen kann, der mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit rotiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass verbunden mit der Laserquelle ein Sensor (26) bereitgestellt ist, der von dem Objekt reflektierte Laserimpulse empfangen kann, um den Umriss des Objektes zu rekonstruieren.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Struktur aus einem Portal besteht, dessen Ständer (2) auf beiden Seiten einer Gleisanlage (4) positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Ständer ein Gerät (10) angebracht ist, um das Wärmeprofil des auf der Gleisanlage fahrenden Zuges zu messen.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät ein Paar Wärmebildkameras umfasst, die so angeordnet sind, dass ihre optischen Achsen konvergieren, um den durchfahrenden Zug vollständig zu umrahmen.
Vorrichtung nach Anspruch 20 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Videokameras von dem Prozessormittel gesteuert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gerät (16) zum Messen der statischen und dynamischen Belastung des Zuges umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät aus einem Sensor besteht, der die Verformungen der elastischen Schicht (44) zwischen der Schiene (42) und der darunter befindlichen Schwelle (14) messen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einheit zum Abtasten der Durchfahrt des Zuges und zur Berechnung seiner Geschwindigkeit umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die herkömmlichen Videokameras (12), die empfindlich auf das sichtbare Spektrum reagieren, zwischen den Messeinheiten auf den Ständern installiert und mit den anderen Geräten synchronisiert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät zum Messen der statischen und dynamischen Belastung eine feste Stange (17) ist, die mindestens drei Sensoren unterstützt.