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Verfahren und Einrichtung zum Wiegen rollender Schienenfahrzeuge Es
gibt bereits eine Reihe von Verfahren, die das Verwiegen in Fahrt befindlicher Schienenfahrzeuge
ermöglichen. Zum Teil benutzen diese Verfahren ähnliche mechanische Einrichtungen
oder Einzelteile, wie solche in den bekannten Vorrichtungen für das Verwiegen eines
stillstehenden Fahrzeugs üblich sind, z. B. die Wiegeplattform, das schwere übertragungsgestänge
zwischen dieser und der Anzeigevorrichtung, Gegengewichte u. dgl.
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Diese großen Massen beeinflussen bereits das Verwiegen ruhender Fährzeuge
insofern ungünstig, als es längere Zeit in Anspruch nimmt. Die Trägheit der Massen
und das langsame Einschwingen in die Gleichgewichtslage bewirken Zeitverluste beim
Wiegen. Der gleiche Nachteil ist auch bei hydraulischen `'Wiegevorrichtungen vorhanden.
Solange der Zeitverlust keine Rolle spielt, genügen diese Vorrichtungen für das
Wiegen in Ruhe befindlicher Fahrzeuge und ergeben eine gute Genauigkeit. Dagegen
können solche Einrichtungen für das Wiegen fahrender Fahrzeuge nur dann benutzt
werden, wenn man sich mit einer geringeren Empfindlichkeit begnügt bzw. auf die
Genauigkeit der Wägung keinen Wert legt. Das gleiche gilt für solche Wiegeeinrichtungen,
bei denen die Anzeige auf elektrischem Wege, aber unter Zwischenschaltung der üblichen
mechanischen Übertragungsteile erfolgt.
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Es sind ferner schon zum Verwiegen in Fahrt befindlicher Wagen dienende
Einrichtungen bekannt, die als rein elektrische Wiegeeinrichtungen, z. B. als elektrische
Kondensatoren, in Schwingungs- und Verstärkerkreisen ausgebildet sind und nur eine
sehr geringe Massenträgheit besitzen. Diese Einrichtungen gestatten das Bestimmen
des Raddruckes der einzelnen Räder des Fahrzeuges in einem kurzen, von der übrigen
Fahrbahn getrennten Meßschienenstück,dessen elastische Durchbiegung zur Messung
dient.
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Daß aber auch mit diesen Wiegevorrichtungen noch keine genügend genauen
Wägungen möglich sind, liegt daran, daß der senkrechte Druck, den das Rad oder die
Achse eines in Fahrt befindlichen Fahrzeugs auf die Fahrbahn ausübt, nicht ohne
weiteres identisch ist mit dem Gewicht, das auf die betreffende Achse oder das Rad
entfällt. Auf die Fahrbahn oder das Meßschienenstück werden Kräfte in allen drei
Achsen des Raumes ausgeübt, deren Zusammensetzung und Größe nicht nur vom Gewicht,
sondern auch noch von der Fahrgeschwindigkeit abhängt, d. h. bei verschiedenen Geschwindigkeiten
des
gleichen Fahrzeugs werden auch verschiedene- senlcrechte' Drücke der gleichen Räder
oder Achsen -festgestellt. Die Abweichung dieser Drücke von den betreffenden Gewichten
ist zwar, besonders bei kleinen Geschwindigkeiten, nicht groß, genügt aber, die
Genauigkeit der Wägung unter das gewünschte Maß herabzusetzen.
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Um dies zu vermeiden, werden gemäß der Erfindung ein Verfahren und
eine Vorrichtung vorgeschlagen, die selbsttätig den Rad-oder Achsdruck und die Geschwindigkeit
feststellen und beide Messungen selbsttätig zum Gewicht zusammensetzen. Ist die
Abhängigkeit beider Werte nicht eindeutig bekannt, so wird sie durch Eichung bestimmt.
Die einzelnen Rad- oder Achsgewichte eines Fahrzeugs können weiterhin erfindungsgemäß
durch eine besondere Einrichtung zum Gesamtgewicht des Fahrzeugs selbsttätig addiert
werden. -Demgemäß besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß der die Anzeigevorrichtung
betätigende elektrische Strom zwecks Berücksichtigung der -Geschwindigkeit der Fahrzeuge
durch die Einschaltung eines Widerstandes beeinflußt wird, dessen Größe von der
Laufzeit einer die Widerstandsschaltung .bewirkenden Antriebsvorrichtung abhängt,
die vom Fahrzeug durch Überfahren zweier in dem Gleis hintereinanderliegender Kontakte
ein- bzw. wieder ausgeschaltet wird. Der die Anzeigevorrichtung betätigende Strom
ist zweckmäßig von dem Stromkreise der elektrischen Meßgeräte elektrisch-- getrennt
und beispielsweise lediglich durch einen Flüssigkeitseintauchwiderstand verbunden,
der als Verlängerung des Ankers einer Spule des Stromkreises- der Druckmeßgeräte
ausgebildet ist.
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An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, sölf
die Erfindung näher erläutert werden.
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Das Gleis i, über das das Fahrzeug, z. B. ein Waggon, läuft, ist an
einer Stelle durch ein kurzes Meßstück 2 unterbrochen. Dieses unterbrochene Meßstück
2 erhält ein besonderes Fundament, mit dem es derart verbunden ist, daß es sich
in waagerechter Richtung nicht verschieben kann und außerdem unabhängig ist von
den Kräften, die auf das Gleis i wirken. In der Mitte des Meßstückes 2 ist ein elektrischer
Kondensator 3 angebracht, der bei Durchbiegung des Meßstückes 2 seine Kapazität
ändert. Das mit ihm verbundene Gerät 4 stellt den Hochfrequenzsender dar und enthält
außerdem einen Verstärker, z. B. Glühkathodenröhren. Die beim Befahren des Meßstückes
2 durch die Kapazitätsänderung des Kondensators 3 verursachten Strom- oder Spannungsschwankungen
wirken auf die eigentliche Wiegevorrichtung 5. Letztere Einrichtung muß so sein,
daß sie auf den Meßstrom möglichst schnell reagiert, also wenig Massenträgheit besitzt,
und ihre Eigenschwingungen dürfen auf keinen Fall mit denen des senkrechten Achsdruckes
in Resonanz geraten. Der Meßstrom darf ferner nicht selbst durch Widerstände o.
dgl. geschwächt werden, er darf also nicht unmittelbar auf die Anzeigevorrichtung
wirken. Die Wiegevorrichtung 5 besteht daher im wesentlichen aus einem in einer
spezifisch schweren Flüssigkeit schwimmenden Anker, so daß Meßstrom und Anzeigestrom
vollständig voneinander getrennt sind und außerdem eine beliebige Verstärkung erreicht
wird. Der Anzeigestrom muß weiterhin so durch den schwimmenden- Anker geführt und
in seiner Größe so beeinflußt werden, daß das Spiel dieses Ankers durch keinerlei
Kontakte oder sonstige Reibungen beeinträchtigt wird. Durch , die gezeigte Wiegevorrichtung
5 werden die erwähnten erforderlichen Voraussetzungen' erzielt. Der verstärkte Meßstrom
durchfließt die Spule 6, die den Weicheisenanker 7 in senkrechter Richtung bewegt
und ihn. mehr oder weniger anhebt. Das Gewicht des Ankers 7 wird zweckmäßig nicht,
obgleich dies auch möglich ist, in der üblichen Weise durch Federn oder Gegengewichte
ausgeglichen, sondern durch eine besondere und neuartige Einrichtung, die darin
besteht, daß der Anker 7 einen mit ihm fest verbundenen Stab 8 -aus Material von
spezifisch hohem Widerstand aufweist, mit dem er in ein Oucksilberbad 9 eintaucht.
Anker 7 und Stall 8- schwimmen also im Quecksilber und werden durch Hebel
io, die in Schneiden eines Körpers i i und des Ankers 7 eingreifen, in senkrechter
Stellung gehalten. Das -Quecksilberbad 9 steht über die Leitung 12 mit einer Gleichstromquelle
in Verbindung, deren Strom den Stab 8 durchfließt und über die Leitung 13 zur Anzeigevorrichtung
geführt wird. Letztere besteht aus der Spule 14, deren Anker 15 über eine
kleine Zahnstange 16 auf das Zahnrad 17 wirkt, das auf der Achse 18 des Typenrades
i9 sitzt. Nach Einstellung des Typenrades i9 wird ein Papierstreifen-2o oder auch
eine Wiegekarte so gegen das Typenrad i9 gedrückt, daß -es den entsprechenden Aufdruck
erhält.
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In die Leitung 13 ist eine Widerstandsreihe 21 so eingeschaltet, daß
der durch den Kondensator 3 gemessene senkrechte- Raddruck unter Beachtung der Fahrzeuggesch-,vindigkeit
in die Leitung 22 und in die Anzeigevorrichtung einen Strom sendet, der dem wirklich
senkrechter! Raddruck (Ruhegewicht) entspricht. Die Einrichtung ist so
getroffen,
daß das Rad des Fahrzeuges, bevor es das Meßstück z erreicht, über zwei Schienenkontakte
23 und 24 rollt, die zur Feststellung der Fahrgeschwindigkeit dienen. Zwei weitere
auf der entgegengesetzten Seite angeordnete Kontakte 25 und 26 dienen ebenfalls
zur Feststellung der Fahrgeschwindig keit, wenn das Fahrzeug aus entgegengesetzter
Richtung anrollt. Schließt z. B. ein anrollendes Rad den Kontakt 23, so fließt Strom
über die Leitung 27 in die Spule 28, deren Anker 29 als Arretierung der Schaltvorrichtung
für die Widerstandsreihe 21 dient. Die Schaltvorrichtung wird nach Aufheben der
Arretierung durch ein Uhrwerk 30 verdreht. Läuft das Rad dann über den nächsten
Kontakt 24, so fließt Strom über die Leitung 31 und die Spule 32, deren Anker 33
die durch das Uhrwerk 3o hervorgerufena Bewegung- der Schaltvorrichtung sofort zum
Stillstand bringt. In der Zeit zwischen dem Überfahren der Kontakte 23 und 24 hat
also der Gleitkontakt 34 der Schaltvorrichtung eine Strecke zurückgelegt, die umgekehrt
proportional der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist und hat durch diesen Vorgang
so viel von dem Widerstand 2i ein- bzw. ausgeschaltet, daß im Anzeigestromkreis
die gewünschte Korrektur des Meßstromes eingetreten ist. Der in .den Leitungen 27
und 31 liegende Umschalter 35 gestattet die wahlweise Benutzung der Kontakte 23
und 24 bzw. 25 und 26, je nachdem von welcher Richtung das Fahrzeug kommt.
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Es ist eine weitere Vorrichtung vorgesehen, die die in der erwähnten
Weise festgestellten Einzelgewichte zum Gesamtgewicht des Fahrzeuges addiert und
diese Gewichtssumme zur Anzeige bringt bzw. nur diese auf einer Gewichtskarte wiedergibt.
Diese Einrichtung besteht darin, daß neben dem Kondensator 3 ein weiterer Schienenkontakt
36 vorgesehen ist, der bei jedem Überfahren einen Stromstoß über .die Leitung 37
in eine Spule 38 sendet. Der Anker 39 dieser Spule 38 dreht hierbei ein Schaltkreuz4o
jeweils um einen Arm weiter, wobei die Arme über Kontaktstücke schleifen, die wahlweise
durch einen Umschalter 41 mit der Spule 42 der Druckvorrichtung verbunden werden
können. Die Arbeitsweise dieses Schaltkreuzes 4o ist wie folgt: Über die Leitung
43 und die bewegliche Zuleitung 44 erhält der Arm 45 des Schaltkreuzes 4o Strom.
Dieser-Arm 45, der von dem übrigen Schaltkreuz elektrisch isoliert ist, steht also
dauernd unter Spannung. Bewegt der Anker 39 beim Überfahren des Kontaktes 36 das
Schaltkreuz 40, so schleift der Arm 45 zunächst über das erste feste Kontaktstückdl.
Beim zweiten Schaltvorgang, d. h. bei der Berührung des Kontaktes 36 durch die zweite
Achse des Fahrzeuges, erreicht der Arm 45 das Kontaktstück d2. Hat das. Fahrzeug
vier Achsen, so steht am Schluß der Arm 45 auf dem Kontaktstück d4. Diese Kontakte
d1 bis d4 stehen über die Leitungen 46, 47, 48 und 49 mit den einzelnen Kontakten
I, II, III und IV des. Achszahlwählers 41 in Verbindung. Soll ein vierachsiges Fahrzeug
gewogen werden, so wird der Achszahlwähler 4r auf den Kontakt IV eingestellt. Beim
Berühren des Schienenkontaktes 36 durch die drei ersten Achsen des Fahrzeuges wird
nur das Schaltkreuz 4o regelmäßig um einen Kontakt weitergeschaltet. Gleichzeitig
verdreht auch die Zahnstange 16 des Ankers 15 der Spule 14 die Achse 18 des Typenrades
19 in einer Richtung, und der Anker i 5 mit Zahnstange 16 wird nach jeder Drehung
durch eine Feder So in seine Anfangslage zurückgeführt, ohne daß auch bei dieser
Rückbewegung das Typenrad 19 mitgenommen wird. Auf diese `@7,eise addieren sich
den Bewegungen des Typenxades ig entsprechend die Einzelgewichte der drei ersten
Achsen, aber es tritt noch kein Aufdrücken des Gewichtes auf den Streifen 2o ein.
Erst beim Überfahren des Kontaktes 36 durch die vierte Achse ist der Stromkreis
von Leitung 43 über Leitung 44, Arm 45 des Schaltkreuzes 4o, Schleifkontakt d4,
Leitung 49 und Achszahlwähler 41 über die Leitung 51 zur Spule 42 der Druckvorrichtung
und zurück über die Leitungen 52 geschlossen, und erst jetzt findet ein Aufdrucken
des Gesamtgewichtes statt.
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Der Widerstandsschalter 34, das Schaltkreuz 40 und das Typenrad i9
werden durch Gegengewichte oder Federn nach erfolgter Wägung in die Nullage zurückgeführt.
Auf ihren Achsen sitzen elektromagnetische Kupplungen 53, die bei Betätigung des
Schalters 54 'bei Stromdurchfluß die Achsen mit dem jeweiligen Feststellmechanismus
und bei geöffnetem Stromkreis mit der Rückführvorrichtung verbinden.
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Der Wiegevorgang gestaltet sich kurz wie folgt: Bevor das Fahrzeug
den äußersten Schienenkontakt 23 bzw. 25 erreicht, wird durch. die Bedienung der
Schalter 54 eingeschaltet, wodurch alle Schienenkontakte mit der Stromquelle verbunden
und die Kupplungen 53 vorn Strom durchflossen werden. Gleichzeitig wird am Umschalter
35 die Fahrtrichtung und am Achszahlwähler 41 die Anzahl der Achsei des Fahrzeuges
eingestellt. Nach Überfahren der zweiten Schienenkontakte 24 bzw. 26 hat der Widerstandsschalter
34 den der Geschwindigkeit entsprechenden Widerstand eingeschaltet, und zwar wird
der Geschwindigkeitswiderstand
für jedes Fahrzeug nur einmal durch
die erste Achse eingestellt und bleibt dann bis zum Ende des' Wiegens bestehen.
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Erreicht die Achse des Fahrzeuges deal Anfang des Meßstückes 2, so
tritt am Kondensator 3 eine Belastung auf, die über die beschriebene Vorrichtung
zu einer allmählich wachsenden Verstellung des Typenrades ig führt. Diese Verstellung
erreicht ihren Höhepunkt, sobald die Achse des Fahrzeuges den in der Mitte der Meßschiene
2 angeordneten Kondensator 3 überfährt. Hat die letzte Achse des Fahrzeuges die
Meßschiene 2 erreicht, so veranlaßt das Schaltkreuz 14 den `Aufdruck des an dem
Typenrad ig eingestellten Gesamtgewichtes der vier Achsen auf den Streifen 2o oder
auf eine Wiegekarte, und die Wägung ist beendet. Die Bedienung stellt nunmehr den
Schalter 54 atif »Aus«, wodurch die Kupplungen 53 des Widerstandsschalters 34 Schaltkreuzes
4o und Typenrades ig stromlos werden, und die sie beeinflussenden mechanischen Zwischenglieder,
wie Gegengewichte, Federn o. dgl., schnellen letztere in ihre- Anfangsstellung zurück.
Die Einrichtung kann nunmehr für die Wägung des nächsten Fahrzeuges durch Einschalten
des Schalters 54 wieder eingeschaltet werden.
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Da die Betätigung des Bedienungsmannes immerhin einige Aufmerksamkeit
verlangt, so kann die Ein- und Ausschaltung auch ganz automatisch erfolgen, und
zwar brauchen in diesem Falle die Fahrzeuge nur mit einer einfachen zweckentsprechenden
Vorrichtung versehen zu werden, die an Stelle des Bedienungsmannes den Schalter
54 zur gegebenen Zeit ein -und ausschaltet, vorausgesetzt, daß die Fahrzeuge von
gleicher Richtung anrollen und alle gleichachsig sind, so. daß die Schalter
35 und 41 nicht jeweils umgestellt zu werden brauchen.
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Unter Umständen ist es für genaue Wägungen erforderlich, daß auch.
besondere Umstände beachtet*werden müssen, die das beschriebene Verfahren zunächst
nicht berücksichtigt. So können z. B. durch unrunde Radreifen oder Achslagerfehler
besondere Stöße auftreten, 'die zu einer falschen Gewichtsangabe führen. In diesem
Falle kann außer dem Kondensator 3 für die Messung der senkrechten Achskräfte noch
ein weiterer in der Zeichnung nicht dargestellter Kondensator angeordnet werden,
der in .gleicher Weise die waagerechten Kräfte im Meßstück 2 feststellt. Das Ergebnis
dieser Messung wird dann mit dem der Messung der senkrechten Kräfte nach Berücksichtigung
der Abhängigkeit beider Größen voneinander zum eigentlichen Gewicht selbsttätig
zusammengesetzt, oder man vereinigt diese beiden Feststellungen mit der dritten,
d. h. mit der Feststellung der Fahrtgeschwindigkeit, zum gewünschten Endergebnis.
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Eine Eichung ist ebenso leicht durchzuführen wie bei den bisherigen
Waagen. Durch entsprechendes Umschalten ermöglicht die Einrichtung die Bedienung
mehrerer Wiegestellen, auch solcher auf verschiedenen Gleisen, von einem Apparatestand
aus, wodurch das sonst meist notwendige Rangieren und Zurückfahren vermieden - und
so an Anlagekosten gespart wird.