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Meßeinrichtung zur Feststellung des Gewichtes von Eisenbahnfahrzeugen
Zusatz zum Patent 822019 In dem Patent 822 019 ilst lein Verfahren beschieben zur,
Feststellung des Gewichtes von Eisenbahnfahrzeugen, im besonderen für Zwecke der
Gleisbremsung bei Ablaufanlagen. Hierfür sind gewöhnliche Waggonwaagen nicht brauchbar,
da das Wiegen der einzelnen Wagen außerordentlich zeitraubend und damit kostspielig
sein würde.
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Zweckmäßig ist es daher, eine Möglichkeit zu schaffen, das Achsgewicht
während der Fahrt der Wagen festzustellen, was nach der Erfindung des Hauptpatentes
dadurch geschieht, daß man die Schienendurchbiegung für die Feststellung des Achsgewichtes
ausnutzt. Zwei Beispiele hierfür sind in dem Hauptpatent erwähnt, nämlich die Verdrängung
der Luft aus einem Druckkörper bei Durchbiegung der Schiene sowie die Änderung der
elektrischen Verhältnisse an einem durch Druck beeinflußten pieoelektrischen Körper.
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Die Erfindung bringt eine weitere Ausführungsmöglichkeit, die praktisch
wesentlich günstiger ist und sich den vorliegenden Verhältnissen besser anpaßt.
Gemäß der Erfindung wird die Feststellung der Achslast dadurch herbeigeführt, daß
in Verbindung mit der Schiene ein magnetisch-induktiver Impulsgeber angeordnet wird,
derart, daß bei Durchbiegung der Schiene der magnetische Fluß verändert wird und
hierdurch in irgendeiner Form, z. B. über eine Impubricklung das Maß der Schienendurchbiegung
$entsprechende Stromveränderungen herbeiführt. Derartige Impulsgeber
erzeugen
bei der Befahrung einer Energie, die zur Betätigung von Relais ausreicht. Daher
kann die an sie angeschlossene Empfangseinnichtung einfach sein und, falls erforderlich
auch in einfacher Weise zur gewichtsabhängigen Steuerung weiterer Einrichtungen
z. B. der Gleisbremsen in Ablaufanlagen, verwendet werden.
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Die magnetisc-induktiven Impulsgeber enthalten eine magnetische Energiequelle,
z. B. einen permanenten magneten, und einen Anker, der von der sich durchbiegenden
Schiene bewegt wird und hierbei in einer oder mehreren Impulsquellen eine Änderung
des magnetischen Induktionsflusses hervorruft; wodurch eine Spannung induziert wilrd,
durch die en Relais betätig werden kann. In einem derartigen Impulsgeber ist der
Fluß # in den Impulsspulen eine Funktion dr Schienedurchbiegung s, d. h. es ist
# = f (s). die Spannung, die an den Impulsspulen bei der Befahrung der Schiene auftritt
und zur Betätigung der Empfangseinrichtung benutzt werden kann, ist: df(s) U=c1
# d#/dt = c1 # , worin c1 einen konstande ten Faktor darstellt. Hieraus folgt, daß
die Spannung nicht nur von der Schienendurchbiegung an sich, sondern auch von dem
zeitlichen Verlauf der Schienendurchbiegung, d. h. von der Geschwindigkeit abhängt,
mit der die Waage befahren wird.
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Da diese Geschwindigkeit nicht beeinflußt werden, sondern bei jeder
Wägung einen anderen, rein zufälligen Wert haben kann, mag es zunächst so scheinen,
als ob die mgnetisch-induktiven Schienenimpulsgeber zur Messung der Schienendurchbiegung
und damit zur Feststellung des Fahrzeuggewichtes ungeeignet sind. Die Abhängigkeit
der Anzeige von der Fahrgeschwindigkeit läßt sich aber erfindungsgemäß. dadurch
beseitigen, daß man der Empfangseinrichtung eine Impedanz bzw.
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Impedanzkombination vor oder parallel schaltet.
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Legt man z. B. mit der Empfangseinrichtung die Induktivität L in Reihe,
so gilt : U=#1 d#/dt = ldi/@@ + i R, wenn R der Wirkwiderstand des ganzen Stromkreises
is.t Wählt man nun L so groß, daß bei den praktisch vorkommenden Fahrgedi schwindigkeiten
i R gegenuber Lde vernachlassigt werden kann, so wird aus der obigen Gleichung:
c1 d#/dt = L di/dt, oder c, f d # = l f di, mithin c1 # = c1 f (s) = Li. Hieraus
folgt, daß der Zusammenhang zwischen dem Strom i in der Empfangseinrichtung und
der Schienedurchbiegung s lediglich durch die Bemessung der Einrichtung gegeben
und von der Fahrgeschwindigkeit unabhängig ist. Gestaltet man insbesondere den Impulsgeber
so, daß # proportional zu s, also c1 c2 # = c2 s ist, so folgt: c1 c2s = Li, oder
i = - s; L d. h. der in der Empfangseinrichtung fließende Strom ist in jedem Augenblick
propontional zu der gerade vorhandenen Schienendurchbegung s. Der Größtwert von
i ist also ein Maß für die maximale Schienendurchbiegung und somit auch für die
zu c1 c2 messende Achslast. Der Faktor oder, falls L im Impulsgeber keine Proportionalität
zwischen # c1 # f(s) und s besteht, die Funkon kann in die L Empfangseinrichtung
eingeeicht werden.
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Besitzen Impulsgeber oder Empfangseinrichtung selbst eine merkliche
Induktivität, so ist unter dem Wert L in der obigen Überlegung die Induktivität
des gesamten Stromkreises zu verstehen. Die Einfügung einer besonderen Impedanz
oder Impedanzkombination in den Schaltungszusammenhang ist nicht notwendig, wenn
Impulsgeber und Empfangseinrichtung zusammen schoii genügend Induktivität besitzen.
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In der Figur ist ein Beispiel der ltrfindung näher erläutert. Auf
den leiden Holzschwellen I liegt die Fahrschiene 2, auf deren Fuß vermittels der
Tragarme 3 der magnetisch-induktive Impulsgeber 4 befestigt ist, dessen Nlagnetsystem
nur rein schematisch eingezeichnet ist. Biegt sich die Schiene unter der Last der
darüberrollenden Achsen durch, so wird der am Impulsgeber l>efindliche Stößel
5, der am Schietienfuß anliegt, nach unten verschoben und dadurch in an sich bekannter
Weise in den Impulsspulen des IMpulsgebers 4 eine Spannung induziert. An die Klemmen
des Impulsgebers 4 sind die Drossel 6 und als Empfangseinrichtung die Wicklungen
70, 80 und 90 der Relais A, B und C angeschlosse. die Drossel 6 und die Relails
A, B, C können an einem entfernten ort, z. B. in einem Stellwerk, aufgestellt werden.
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Von den Kontakten der Relais A, B und C werden die Lampen 10, 11 und
12 geschaltet. Die Lampe 10 erleuchtet ein Transparent mit der aufschrift 5 t (Tonnen),
die Lampe 11 ein Transparent mit der Aufischrift 10 t und die Lampe 12 ein solches
mit der Aufschrift 15 t.
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Nach den oben gemachten Ausführungen ist die Drossel 6 so dimensioniert,
daß bei der Fahrgeschwindigkeit, oberhalb welcher eine Wägung erfolgen soll, das
Produkt ihrer Induktivität L mit dem Differentialquotienten di/dt groß ist gegen
das produkt des Stromes mit dem Wirkwidrstand von Impulsgeber 4, Drossel 6 und Relaiswicklungen
70, 80 und 90 einschließlich dr Zuleitungen vom Impulsgeber zum Stellwerk. Der Größtwert
des Stromes, der bei der Befahrung in de Relaiswicklungen 70, 80 und 90 fließt,
ist dann eine Funktion der größten dabei auftretenden Schienendurchbiegung und somit
der Achslast. Das Relais A möge so eingestellt sein, daß es bereits bei einem Strom
anspricht, wie ihn eine Achse mit der kleinsten vorkommenden Achslast erzeugt. Die
Empfindlichkeit des Relais B sei so gewählt, daß es nur von einem Strom entsprechend
eienr Achslast von mehr als 7,5 t zum Ansprechen gebracht werden kann. Beim Relais
C möge die Ansprechempfindlichkeit einer Achslast von 12,5 t entsprechen. Rollt
nun eine Achse mit weniger als 7,5 t
über die Schiene 2, so spricht
nur ds Relais A an und es fließt Strom über die Kontakte 7I und 8r zur Lampe 10.
welche das Transparent 5 t erleuchtet. Damit wird angezeigt, daß z. Z. eine Achse
mit etwa 5t Achslast den Impulsgeber passiert. Liegt die Achslast zwischen 7,5 und
12,5 t, so sprechen die Realis A und B an und es gelangt Strom iil>er die Kontakte
7I, 82 und 91 auf die Lampe 11, welche das Transparent lot erleuchtet.
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Bei einer größeren Achslast als 12,5 t ziehen alle derei Relais A,
B und C ihre Anker an und geben Strom einer 71, 82 und 92 auf die Lampe 12, Es wird
somit eine Achslast von 15 t angezeigt.
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Ist eine Gewichtsabstufung von 5 zu 5 t zu grol>, so kanit die
Zahl cter Relais vermehrt und damit die anzeige ftinstuhger gestaltet werden. Statt
der voll (leil Relaiskontakten gesteuerten Lampen können elektromagnetische oder
andere Einrichtungen in gleit Schaltungszusammenhang eingefügt werden, mit deuten
z. B. die Bremskraft einer Gleisbremse eingestellt oder auch eine l)ruck'einrichtung
zur Registrierung der Achslasten auf einem Papierstreifen Betätigt werden kann.
Statt der Relais A, B, C können auch andere stromempfindliiche Einrichtungen als
Empfangseinrichtung verwendet werden.
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I>ie Erfindung ist nicht nur von Bedeutung in Ablaufanlagen, sondern
kann überal dann angewendet werden, wenn das Gewicht von Eisehbahnfahrzeugen festgestellt
werden soll. Der Umstand, daß die Fahrzeuge bei der Wägung eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit
haben müssen, kann nicht als nachteil der Einrichtung angesehen werden, da ja auch
anderen Waagen die Fahrzeuge durch eine Lok oder eine andere Einrichtung zugeführt
werden müssen.
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In den meisten Fällen genügt ene anzeige, wie in dem Beispiel angegeben,
bei welcher ein Unterschied zwischen 5 t, 10 t und 15 t Achslast angezeigt wird.
Für andere Zwecke kann man jedoch die Anordnung auch so treffen, daß z. B. an einem
Zeigerinstrument die Veränderung der Zeigerstellung stetig entsprechend der Größe
des Gewichts erfolgt. IAie Steuerung der Gieisbremsen kann auch selbsttätig von
der Stromänderung in dem gezeigten Stromkreis abhängig gemacht werden.
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Es könnte z. B. an Stelle der Relais A, B, C ein Solenoid in dem Stromkreis
angeordnet sein, der je nach der Stromänderung den Eisenkern mehr oder weniger weit
in die Wicklung hineinzieht, wobei dieser Eisenkertt seinerseits auf irgendeinem
Wege die Stärke der eingeschalteten Bremskraft steuert.