EP3555365A1 - Messvorrichtung und verfahren zum erfassen einer gleisgeometrie - Google Patents

Messvorrichtung und verfahren zum erfassen einer gleisgeometrie

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EP3555365A1
EP3555365A1 EP17816552.8A EP17816552A EP3555365A1 EP 3555365 A1 EP3555365 A1 EP 3555365A1 EP 17816552 A EP17816552 A EP 17816552A EP 3555365 A1 EP3555365 A1 EP 3555365A1
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EP
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measuring device
measuring
wheel
rail
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Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
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    • E01B35/00—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes
    • E01B35/06—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes for measuring irregularities in longitudinal direction

Definitions

  • the invention relates to a measuring device for detecting a
  • Wheel axles for driving on the track, connecting elements for attachment to the track construction machine and a data interface for data exchange with the track construction machine comprises.
  • the invention relates to a
  • Completion of the work the driving by means of a measuring vehicle, in order to capture the track geometry of the processed track section. It is also known to drive a track section processed by means of a track construction machine a second time after completion of the track construction work for a final measurement.
  • EP 0 952 254 A1 discloses a track tamping machine with a trailer to which such a measuring device is mounted. This measuring device comprises three measuring carriages. Between the outside
  • Measuring devices is detected at the middle measuring carriage. This allows the track geometry to be measured by means of a walking-wave measuring principle (three-point measurement) remeasure.
  • track inclination can be measured with inclinometers (pendulums) attached to the measuring carriages.
  • the invention is based on the object of a measuring device of
  • the measuring device comprises a device frame on which an inertial measuring unit is arranged, wherein a front wheel axle and a rear wheel axle are rotatably mounted to one another about a rotation axis orthogonal to the wheel axles rotatable on the device frame.
  • a compact measuring device can be fastened in a simple manner to an existing track-laying machine in order to carry out an efficient remeasuring of the lateral, longitudinal and vertical position of the track immediately after track processing.
  • the need for a trailer is eliminated. Due to the rotatability of the wheel axles relative to each other, it is ensured that the device frame with the interposition unit follows the track course exactly.
  • Device frame is divided over a pivotally articulated in a front frame part and in a rear frame part.
  • Such a design is robust against vibrations and ensures a very precise measurement with a backlash-free version of the swivel joint.
  • connection elements comprise a first watt-type linkage for guiding the device frame in the lateral direction. If the measuring device is attached to a track construction machine, the position of the measuring device relative to the track construction machine in the longitudinal direction remains constant and it can be a simple assignment of
  • the measuring device advantageously comprises a support bracket for each rail for coupling with a linkage of a leveling chord.
  • Tendon tensioning device for clamping a directional tendon comprises.
  • the measuring device fulfills a dual function.
  • the measuring device fulfills a dual function.
  • the measuring device serves as a measuring system component for controlling a track processing.
  • the tendon tensioning device is connected to a second watt linkage for connection to the track construction machine via a handlebar mounted centrally on the device frame.
  • Position determination of the device frame with respect to each rail at least one non-contact position measuring device is arranged. This establishes a relationship between the space curves recorded by means of an inertial measurement unit and the rail progressions, resulting in a separate room curve for each rail.
  • each wheel axle as
  • Telescopic axis formed are arranged on the measuring wheels with cylindrical treads.
  • the position of the inertial measuring unit attached to the device frame is determined relative to a rail in order to detect the course of this rail as a space curve.
  • At least one telescopic axis is a measuring sensor for
  • the course of the other rail can also be derived from the space curve acquired by means of an inertial measurement unit.
  • each measuring wheel is associated with a guide sword for guidance along a Radlenker.
  • the respective guide blade pulls the associated measuring wheel inwards as soon as it is guided along a wheel guide. In this way it is prevented that a measuring wheel is pressed by means of telescopic axis in a rail gap.
  • Displacement measuring device designed to assign the detected with the inertial measurement position changes the distance traveled on the track.
  • each measuring wheel comprises an impeller and a flange, which are rotatably mounted to each other on a shaft.
  • the contact line between the impeller and the rail and the contact line between the wheel flange and rail have different arc lengths. Due to the division of the measuring wheel in the impeller and wheel flange there is no friction.
  • the inventive method for detecting a track geometry by means of the measuring device provides that immediately after driving on the track by means of a rail chassis of the tamping machine for
  • the wheel axles of the measuring device After measurement of the track geometry, the wheel axles of the measuring device are pressed from above onto the rails and that the position of the
  • Device frame is detected by the inertial measuring unit.
  • the track geometry is detected after a processing of the track, wherein the rail chassis of the track tamping machine causes stabilization of the track immediately before the measurement.
  • Evaluation of a detected by the inertial measurement unit space curve and a detected track for each rail determines its own space curve.
  • Tendon tensioning device for positioning against a rail against one of the two stops is pressed. That's the way it is
  • Straightening measuring system can be applied to one of the rails of the track.
  • Fig. 1 track tamping machine with measuring device according to the prior
  • Fig. 2 measuring device attached to a tamping machine
  • Tamping machine shown. This comprises a machine frame 2, which is movable by rail trolleys 3 on rails 4 of a track 5. As working units a tamping unit 6 and a lifting / straightening unit 7 are arranged. In a known manner include a
  • Measuring systems is a control of the lifting-straightening unit 7 at
  • the final measurement is improved if, instead of a trailer 1 1 equipped with further measuring carriages 8, a measuring device 13 with an inertial measuring unit 14 is used (FIG. 2).
  • Measuring device 13 is connected by means of several connection elements 15 at the Track construction machine 1 fastened and movable by means of axles 16 on the track 5.
  • the measuring device 13 additionally serves as a measuring carriage of the direction measuring system and the level measuring system.
  • Non-contact position measuring devices 17 e.g., laser line scanners.
  • each rail 4 are two spaced apart
  • Position measuring devices 17 directed to determine the position of the inertial measuring unit 14 relative to the rails 4 exactly. In this way, the curves of the two rails 4 can be derived from a space curve detected by means of an inertial measuring unit 14.
  • FIGS. 3 to 5 illustrate an embodiment of the measuring device 13 with wheel axles 16 designed as telescopic axes 18, 19.
  • wheel axles 16 designed as telescopic axes 18, 19.
  • measuring wheels 20 are arranged with cylindrical running surfaces.
  • the telescopic axes 18, 19 are rotatably mounted to each other about an orthogonal axis of rotation 21.
  • a device frame 22 via a backlash-free pivot 23 in a front frame member 24 and a rear
  • Frame part 25 divided.
  • a plurality of mutually tensioned tapered roller bearings are arranged in the rotary joint 23.
  • the inertial measuring unit 14 is arranged centrally on the front frame part 24.
  • Device frame 22 with the measuring wheels 20 is applied laterally.
  • each vertical cylinder 27 may be associated with a length measuring sensor. This makes it possible to determine the position of the measuring device 13 relative to the track-laying machine 1. In this way, the measuring device 13 can be remotely switched on or derailed and pressed during a measuring operation with a constant pressure from above on the rails 4.
  • remote-locking locking elements 29 are provided for fixing in the transport position. These are, for example, hooks which are pivotable by means of their own drives and can be hooked onto shaft ends 30 of the telescopic axles 18, 19.
  • Movement level causes a lateral guidance of the measuring device 13 relative to the track construction machine 1. It includes two equal length
  • Lever rods 31, which are each articulated with one end to the track construction machine 1 and to the terminal brackets 26. The other ends are connected to each other via a coupling element 32.
  • Coupling element 32 is mounted symmetrically about a guide axis of rotation 33 in the middle of the measuring device 13.
  • Each telescopic axis 18, 19 is a pneumatic horizontal cylinder 34
  • the measuring wheels 20 can be pulled inward before lifting the measuring device 13. Specifically, in each telescopic axis 18, 19 a measuring wheel 20 relative to the device frame 22 laterally displaceable. The respective non-displaceable measuring wheel 20 is connected to the
  • each telescope axis 18, 19 is associated with a measuring sensor 35 which constantly records the variable length of the respective telescopic axis 18, 19. From the space curve of a rail 4 detected by the inertial measurement unit 14, a space curve of the second is obtained via the track width Rail 4 determined. In this way, an exact re-measurement of both rail tracks is possible.
  • Each measuring wheel 20 is associated with a guide blade 36 to ensure safe passage through turnouts and intersections.
  • the guide blade 36 assigned to the respective measuring wheel 20 is located on the other side of the measuring device 13 and pulls the measuring wheel 20 inwards upon contact with a wheel link. Via a connection 37 shown in broken lines, the respectively displaceable measuring wheel 20 is coupled to the associated guide blade 36, so that measuring wheel 20 and guide blade 36 are displaceable together.
  • each measuring wheel 20 is executed split.
  • an impeller 38 and a flange 39 are mounted separately on a shaft 40.
  • Curve passage, the impeller 38 and the flange 39 can rotate at different speeds of rotation and compensate in this way different arc lengths of the lines of contact with the rail 4.
  • the measuring device 13 comprises a data interface 41 for data exchange with the track construction machine 1.
  • a bus system of the track tree rail 1 is used to transmit measurement data and control data. The unchanging longitudinal positioning of the measuring device 13 with respect to the
  • Track construction machine 1 facilitates the data comparison with others
  • a measuring wheel 20 as an element
  • Displacement measuring device 42 is formed. This achieves an improved assignment of the measurement results to the track 5's chaining.
  • the respective displacement measuring device 42 is arranged, for example, with a torque support on an outer side of the associated measuring wheel 20.
  • Fig. 5 is a measuring device 13 as a rear measuring carriage of a
  • the measuring device 13 comprises a
  • Tendon tensioning device 43 with a transverse bar 44, in which a carriage 45 is guided.
  • a carriage 45 In the carriage 45 is a rear end of a directional tendon. 9 clamped.
  • cornering the carriage 45 by means of a
  • a second Watt linkage 46 is arranged by means of a centrally mounted handlebar 47 can be coupled to the track construction machine 1.
  • the position of the handlebar 47 thus remains aligned during cornering always orthogonal to the track machine longitudinal axis.
  • the crossbar 44 is laterally guided between two stops 49, 50, wherein only one stop 49 a rigid
  • the second stop 50 is coupled to the transversely displaceable measuring wheel 20 and the associated guide blade 36.
  • the other rail 4 serves as a reference for the straightening measuring system. In this way, in a curve always the inner rail can be selected as a reference base for the direction measuring system.
  • two support brackets 51 are arranged on this measuring device 13 on the device frame 22 to a height position of the measuring device 13 to transmit via linkages on leveling chords 10 of the level measuring system.
  • Tendon tensioning device 43 Instead, a console for the attachment of a camera is arranged on the measuring device 13, for example.
  • An evaluation device 52 is arranged in the measuring device 13 itself or in the track tamping machine 1 in order to evaluate the data of the inertial measuring unit 14, the position measuring devices 19 or the measuring sensors 35 for detecting the track width and to create a space curve for each rail 4.

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  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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Abstract

Messvorrichtung (13) zum Erfassen einer Gleisgeometrie eines Gleises (5) unmittelbar nach einer Bearbeitung des Gleises (5) mittels einer Gleisbaumaschine (1), wobei die Messvorrichtung Radachsen (16) zum Befahren des Gleises (5), Anschlusselemente (15) zur Befestigung an der Gleisbaumaschine (1) und eine Datenschnittstelle (41) zum Datenaustausch mit der Gleisbaumaschine (1) umfasst. Des Weiteren umfasst die Messvorrichtung (13) einen Vorrichtungsrahmen (22), an dem eine Inertialmesseinheit (14) angeordnet ist, wobei eine vordere Radachse (16) und eine hintere Radachse (16) zueinander um eine orthogonal zu den Radachsen (16) verlaufende Drehachse (21) drehbar am Vorrichtungsrahmen (22) gelagert sind.

Description

Beschreibung
Messvorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Gleisgeometrie Gebiet der Technik
[01] Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Erfassen einer
Gleisgeometrie eines Gleises unmittelbar nach einer Bearbeitung des Gleises mittels einer Gleisbaumaschine, wobei die Messvorrichtung
Radachsen zum Befahren des Gleises, Anschlusselemente zur Befestigung an der Gleisbaumaschine und eine Datenschnittstelle zum Datenaustausch mit der Gleisbaumaschine umfasst. Zudem betrifft die Erfindung ein
Verfahren zum Erfassen einer Gleisgeometrie mittels der Messvorrichtung.
Stand der Technik
[02] Bei Gleisbauarbeiten besteht oft die Notwendigkeit einer Abnahmemessung, um den Einhalt von Normen und sonstigen Vorgaben nachzuweisen. Dafür kommen bei kurzen Bauabschnitten oftmals Handmessgeräte zum Einsatz. Bei umfangreichen Bau- bzw. Instandhaltungstätigkeiten erfolgt nach
Beendigung der Arbeiten die Befahrung mittels eines Messfahrzeugs, um die Gleisgeometrie des bearbeiten Gleisabschnitts zu erfassen. Es ist auch bekannt, einen mittels einer Gleisbaumaschine bearbeiteten Gleisabschnitt nach Abschluss der Gleisbauarbeiten ein zweites Mal für eine Nachmessung zu befahren.
[03] Bekannt sind auch Messvorrichtungen, die an einer Gleisbaumaschine
befestigbar sind und eine Nachmessung des Gleises unmittelbar nach einer mit der Gleisbaumaschine durchgeführten Bearbeitung ermöglichen.
Beispielsweise offenbart die EP 0 952 254 A1 eine Gleisstopfmaschine mit einem Anhänger, an dem eine solche Messvorrichtung montiert ist. Diese Messvorrichtung umfasst drei Messwägen. Zwischen den äußeren
Messwägen ist eine Messsehne gespannt, deren Abstand zu
Messeinrichtungen am mittleren Messwagen erfasst wird. Damit lässt sich die Gleisgeometrie mittels Wandersehenen-Messprinzip (Dreipunktmessung) nachmessen. Mit an den Messwägen angebrachten Neigungsmessern (Pendeln) ist zudem eine Gleisüberhöhung messbar.
Zusammenfassung der Erfindung
[04] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung der
eingangs genannten Art gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern. Zudem soll ein mittels der Messvorrichtung durchgeführtes Verfahren angegeben werden.
[05] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
[06] Dabei umfasst die Messvorrichtung einen Vorrichtungsrahmen, an dem eine Inertialmesseinheit angeordnet ist, wobei eine vordere Radachse und eine hintere Radachse zueinander um eine orthogonal zu den Radachsen verlaufende Drehachse drehbar am Vorrichtungsrahmen gelagert sind. Eine solche kompakte Messvorrichtung ist auf einfache Weise an einer bestehenden Gleisbaumaschine befestigbar, um unmittelbar nach einer Gleisbearbeitung ein effizientes Nachmessen der Lateral-, Longitudinal und Vertikallage des Gleises durchzuführen. Die Notwendigkeit eines Anhängers entfällt. Durch die Drehbarkeit der Radachsen zueinander ist sichergestellt, dass der Vorrichtungsrahmen mit der Interialmesseinheit dem Gleisverlauf exakt folgt.
[07] Dabei ist es günstig, wenn zur Bildung der Drehachse der
Vorrichtungsrahmen über ein Drehgelenkt in einen vorderen Rahmenteil und in einen hinteren Rahmenteil geteilt ist. Eine solche Bauweise ist robust gegenüber Erschütterungen und stellt mit einer spielfreien Ausführung des Drehgelenks eine sehr präzise Nachmessung sicher.
[08] Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass die Anschlusselemente ein erstes Watt-Gestänge zur Führung des Vorrichtungsrahmens in lateraler Richtung umfassen. Wenn die Messvorrichtung an einer Gleisbaumaschine befestigt ist, bleibt die Lage der Messvorrichtung gegenüber der Gleisbaumaschine in Längsrichtung konstant und es kann eine einfache Zuordnung der
Messergebnisse in Gleislängsrichtung erfolgen. [09] Dannit die Messvorrichtung als hinterer Messwagen eines
Nivelliermesssystems einer Gleisbaumaschine einsetzbar ist, umfasst die Messvorrichtung vorteilhafterweise für jede Schiene eine Auflagekonsole zur Kopplung mit einem Gestänge einer Nivelliersehne.
[10] Für die Nutzung als hinterer Messwagen eines Richtmesssystems einer Gleisbaumaschine ist es sinnvoll, wenn die Messvorrichtung eine
Sehnenspannvorrichtung zum Einspannen einer Richtsehne umfasst. Die Messvorrichtung erfüllt dabei eine Doppelfunktion. Einerseits wird die
Nachmessung durchgeführt und andererseits dient die Messvorrichtung als Messsystemkomponente zur Steuerung einer Gleisbearbeitung.
[1 1] Dabei ist günstigerweise die Sehnenspannvorrichtung über einen mittig am Vorrichtungsrahmen gelagerten Lenker mit einem zweiten Watt-Gestänge zum Anschluss an die Gleisbaumaschine verbunden. Durch diese
kinematische Ausprägung der Anschlusselemente ist sichergestellt, dass infolge einer asymmetrisch mittels Richtsehne auf die Messvorrichtung ausgeübten Zugkraft kein Drehmoment auf die Messvorrichtung wirkt. Ein solches könnte die Messgenauigkeit beeinträchtigen.
[12] In einer Ausprägung der Erfindung ist vorgesehen, dass für eine
Positionsbestimmung des Vorrichtungsrahmens gegenüber jeder Schiene mindestens eine berührungslose Lagemesseinrichtung angeordnet ist. Damit ist ein Bezug der mittels Inertialnnesseinheit erfassten Raumkurven zu den Schienenverläufen hergestellt, woraus sich für jede Schiene eine eigene Raumkurve ergibt.
[13] In einer robusten alternativen Ausprägung ist jede Radachse als
Teleskopachse ausgebildet, an der Messräder mit zylindrischen Laufflächen angeordnet sind. Damit ist während eines Messvorgangs die Lage der am Vorrichtungsrahmen befestigten Inertialnnesseinheit gegenüber einer Schiene bestimmt, um den Verlauf dieser Schiene als Raumkurve zu erfassen.
[14] Vorteilhafterweise ist zumindest einer Teleskopachse ein Messsensor zur
Erfassung einer Spurweite zugeordnet. Mit dem erfassten Spurweitenverlauf ist aus der mittels Inertialnnesseinheit erfassten Raumkurve auch der Verlauf der anderen Schiene ableitbar. [15] Zum entgleisungssicheren Befahren von Weichen und Kreuzungen ist es sinnvoll, wenn jedem Messrad ein Führungsschwert zur Führung entlang eines Radlenkers zugeordnet ist. Das jeweilige Führungsschwert zieht das zugeordnete Messrad nach innen, sobald es entlang eines Radlenkers geführt ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein Messrad mittels Teleskopachse in eine Schienenlücke gedrückt wird.
[16] Sinnvollerweise ist zumindest ein Messrad als Element einer
Wegmesseinrichtung ausgebildet, um die mit der Inertialmesseinheit erfassten Lageänderungen dem zurückgelegten Weg auf dem Gleis zuzuordnen.
[17] Für eine verschleißarme und genaue Messung ist es von Vorteil, wenn jedes Messrad ein Laufrad und einen Spurkranz umfasst, die zueinander drehbar auf einer Welle gelagert sind. In Kurvenfahrten weisen die Kontaktlinie zwischen Laufrad und Schiene und die Kontaktlinie zwischen Spurkranz und Schiene unterschiedliche Bogenlängen auf. Durch die Teilung des Messrads in Laufrad und Spurkranz kommt es zu keiner Reibung.
[18] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen einer Gleisgeometrie mittels der Messvorrichtung sieht vor, dass unmittelbar nach einem Befahren des Gleises mittels eines Schienenfahrwerks der Gleisstopfmaschine zur
Nachmessung der Gleisgeometrie die Radachsen der Messvorrichtung von oben auf die Schienen gedrückt werden und dass die Lage des
Vorrichtungsrahmens mittels der Inertialmesseinheit erfasst wird. Auf diese Weise wird die Gleisgeometrie nach einer Bearbeitung des Gleises erfasst, wobei das Schienenfahrwerk der Gleisstopfmaschine unmittelbar vor der Messung eine Stabilisierung des Gleises bewirkt.
[19] In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird in einer
Auswerteeinrichtung aus einer mittels der Inertialmesseinheit erfassten Raumkurve und einer erfassten Spurweite für jede Schiene eine eigene Raumkurve ermittelt.
[20] Bei der Nutzung der Messvorrichtung als Messwagen eines
Richtmesssystems ist es günstig, wenn eine an der Messvorrichtung angeordnete und lateral zwischen zwei Anschlägen geführte
Sehnenspannvorrichtung zu Positionierung gegenüber einer Schiene gegen einen der beiden Anschläge gedrückt wird. Auf diese Weise ist das
Richtmesssystem wahlweise an eine der Schienen des Gleises anlegbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[21] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer
Darstellung:
Fig. 1 Gleisstopfmaschine mit Messvorrichtung nach dem Stand der
Technik
Fig. 2 Messvorrichtung, an einer Gleisstopfmaschine befestigt
Fig. 3 Messvorrichtung in einer Seitenansicht
Fig. 4 Messvorrichtung in einer Draufsicht
Fig. 5 Messvorrichtung mit einer Sehnenspannvorrichtung
Beschreibung der Ausführungsformen
[22] Als Beispiel für eine Gleisbaumaschine 1 ist in den Figuren 1 und 2 eine
Gleisstopfmaschine dargestellt. Diese umfasst einen Maschinenrahmen 2, der mittels Schienenfahrwerke 3 auf schienen 4 eines Gleises 5 verfahrbar ist. Als Arbeitsaggregate sind ein Stopfaggregat 6 und ein Hebe- /Richtaggregat 7 angeordnet. In bekannter Weise umfassen ein
Richtmesssystem und ein Nivelliermesssystem drei Messwägen 8, eine Richtsehen 9 und zwei Nivelliersehnen 10. Unter Verwendung dieser
Messsysteme erfolgt eine Steuerung des Hebe-Richtaggregats 7 beim
Richten und Nivellieren des Gleises 5.
[23] Nach dem Unterstopfen wird die erzielte Gleislage überprüft. Für diese
Nachmessung umfasst die Gleisbaumaschine 1 in Fig. 1 nach dem Stand der Technik einen Anhänger 1 1 mit zwei weiteren Messwägen 8. Dabei ist für eine Dreipunktmessung nach dem Wandersehnen-Messprinzip eine zusätzliche Messsehne 12 gespannt.
[24] Erfindungsgemäß wird die Nachmessung verbessert, wenn anstelle eines mit weiteren Messwägen 8 ausgestatteten Anhängers 1 1 eine Messvorrichtung 13 mit einer Inertialmesseinheit 14 zum Einsatz kommt (Fig. 2). Diese
Messvorrichtung 13 ist mittels mehrerer Anschlusselemente 15 an der Gleisbaumaschine 1 befestigbar und mittels Radachsen 16 am Gleis 5 verfahrbar. Optional dient die Messvorrichtung 13 zusätzlich als Messwagen des Richtmesssystems und des Nivelliermesssystems.
[25] In einer Ausprägung der Erfindung umfasst die Messvorrichtung 13
berührungslose Lagemesseinrichtungen 17 (z.B. Laser-Linienscanner).
Dabei sind auf jede Schiene 4 zwei voneinander beabstandete
Lagemesseinrichtungen 17 gerichtet, um die Lage der Inertialmesseinheit 14 gegenüber den Schienen 4 exakt zu bestimmen. Auf diese Weise sind aus einer mittels Inertialmesseinheit 14 erfassten Raumkurve die Verläufe der beiden Schienen 4 ableitbar.
[26] In den Figuren 3 bis 5 ist eine Ausprägung der Messvorrichtung 13 mit als Teleskopachsen 18, 19 ausgebildeten Radachsen 16 dargestellt. An einer vorderen Teleskopachse 18 und einer hinteren Teleskopachse 19 sind Messräder 20 mit zylindrischen Laufflächen angeordnet. Die Teleskopachsen 18, 19 sind zueinander um eine orthogonal verlaufende Drehachse 21 drehbar gelagert. Dazu ist ein Vorrichtungsrahmen 22 über ein spielfreies Drehgelenk 23 in einen vorderen Rahmenteil 24 und einen hinteren
Rahmenteil 25 unterteilt. Beispielsweise sind im Drehgelenk 23 mehrere gegeneinander gespannte Kegelrollenlager angeordnet.
[27] Am vorderen Rahmenteil 24 ist mittig die Inertialmesseinheit 14 angeordnet.
Diese erfasst somit jede Lageänderung des vorderen Rahmenteils 24, wenn dieser entlang des Gleises 5 bewegt wird. Messresultat ist eine Raumkurve, die exakt dem Verlauf jener Schiene 4 entspricht, gegen die der
Vorrichtungsrahmen 22 mit den Messrädern 20 seitlich angelegt ist.
[28] Als Anschlusselemente 15 sind beispielhaft zwei Anschlusskonsolen 26, vier pneumatische Vertikalzylinder 27 und ein erstes Watt-Gestänge 28 angeordnet. Mittels der Vertikalzylinder 27 ist die Messvorrichtung 13 von einer Transportstellung in einer Arbeitsstellung absenkbar, wobei jedem Vertikalzylinder 27 ein Längenmesssensor zugeordnet sein kann. Damit lässt sich die Lage der Messvorrichtung 13 gegenüber der Gleisbaumaschine 1 bestimmen. Auf diese Weise ist die Messvorrichtung 13 ferngesteuert ein- bzw. ausgleisbar und während eines Messvorgangs mit einem konstanten Druck von oben auf die Schienen 4 drückbar. [29] Dabei ist es günstig, wenn für eine Fixierung in der Transportstellung fernbedienbare Arretierungselemente 29 vorgesehen sind. Das sind beispielsweise Haken, die mittels eigener Antriebe verschwenkbar und an Wellenenden 30 der Teleskopachsen 18, 19 einhakbar sind.
[30] Das erste Watt-Gestänge 28 (Lemniskatenlenker mit einer horizontalen
Bewegungsebene) bewirkt eine laterale Führung der Messvorrichtung 13 gegenüber der Gleisbaumaschine 1. Es umfasst zwei gleich lange
Hebelstangen 31 , die jeweils mit einem Ende an der Gleisbaumaschine 1 bzw. an den Anschlusskonsolen 26 gelenkig befestigbar sind. Die anderen Enden sind über ein Koppelelement 32 miteinander verbunden. Das
Koppelelement 32 ist dabei symmetrisch um eine Führungsdrehachse 33 drehbar in der Mitte der Messvorrichtung 13 gelagert.
[31] Auf diese Weise wird die Führungsdrehachse 33 während einer Kurvenfahrt auf einer Orthogonalen zur Gleisbaumaschinenlängsachse geführt. Somit bleibt die Lage der Messvorrichtung 13 in Längsrichtung gegenüber der Gleisbaumaschine 1 immer unverändert, sodass eine einfache Zuordnung der Nachmessergebnisse in Längsrichtung erfolgen kann.
[32] Jeder Teleskopachse 18, 19 ist ein pneumatischer Horizontalzylinder 34
zugeordnet, um die Messräder 20 bei einem Messvorgang gegen die jeweilige Innenseite der Schienen 4 zu drücken. Mit den pneumatischen Zylindern 34 lässt sich ein gleichmäßiger Anpressdruck realisieren. Zudem können die Messräder 20 vor einem Anheben der Messvorrichtung 13 nach innen gezogen werden. Konkret ist bei jeder Teleskopachse 18, 19 ein Messrad 20 gegenüber dem Vorrichtungsrahmen 22 lateral verschiebbar. Das jeweils nicht verschiebbare Messrad 20 wird mit dem
Vorrichtungsrahmen 22 entlang der zugeordneten Schienen 4 geführt, wobei das jeweilige verschiebbare Messrad 20 eine veränderliche Spurweite des Gleises 5 ausgleicht.
[33] Zur Erfassung der Spurweite ist jeder Teleskopachse 18, 19 ein Messsensor 35 zugeordnet, der laufend die variable Länge der jeweiligen Teleskopachse 18, 19 erfasst. Aus der mit der Inertialmesseinheit 14 erfassten Raumkurve einer Schiene 4 wird über die Spurweite eine Raumkurve der zweiten Schiene 4 ermittelt. Auf diese Weise ist eine exakte Nachmessung beider Schienenstränge ermöglicht.
[34] Jedem Messrad 20 ist ein Führungsschwert 36 zugeordnet, um ein sicheres Durchfahren von Weichen und Kreuzungen sicherzustellen. Das dem jeweiligen Messrad 20 zugeordnete Führungsschwert 36 befindet sich dabei auf der anderen Seite der Messvorrichtung 13 und zieht das Messrad 20 bei einem Kontakt mit einem Radlenker nach innen. Über eine gestrichelt dargestellte Verbindung 37 ist das jeweils verschiebbare Messrad 20 mit dem zugeordnete Führungsschwert 36 gekoppelt, sodass Messrad 20 und Führungsschwert 36 gemeinsam verschiebbar sind.
[35] Zudem ist jedes Messrad 20 geteilt ausgeführt. Dabei sind ein Laufrad 38 und ein Spurkranz 39 getrennt auf einer Welle 40 gelagert. Bei einer
Kurvendurchfahrt können sich das Laufrad 38 und der Spurkranz 39 mit unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten drehen und auf diese Weise unterschiedliche Bogenlängen der Berührungslinien mit der Schiene 4 ausgleichen.
[36] Neben einem Pneumatikanschluss umfasst die Messvorrichtung 13 eine Datenschnittstelle 41 zum Datenaustausch mit der Gleisbaumaschine 1. Beispielsweise wird ein Bussystem der Gleisbaumschiene 1 genutzt, um Messdaten und Steuerungsdaten zu übertragen. Die unveränderliche Längspositionierung der Messvorrichtung 13 gegenüber der
Gleisbaumaschine 1 erleichtert den Datenabgleich mit anderen
Messeinrichtungen der Gleisbaumaschine 1.
[37] Vorzugsweise ist für jede Schiene 4 ein Messrad 20 als Element einer
Wegmesseinrichtung 42 ausgebildet. Damit wird eine verbesserte Zuordnung der Messergebnisse zur Kilometrierung des Gleises 5 erreicht. Die jeweilige Wegmesseinrichtung 42 ist beispielsweise mit einer Drehmomentstütze an einer Außenseite des zugeordneten Messrads 20 angeordnet.
[38] In Fig. 5 ist eine Messvorrichtung 13 als hinterer Messwagen eines
Richtmesssystems und eines Nivelliermesssystems einer Gleisbaumaschine 1 ausgebildet. Dazu umfasst die Messvorrichtung 13 eine
Sehnenspannvorrichtung 43 mit einem Querbalken 44, in dem ein Schlitten 45 geführt ist. Im Schlitten 45 ist ein hinteres Ende einer Richtsehne 9 einspannbar. Bei einer Kurvenfahrt wird der Schlitten 45 mittels eines
Antriebs lateral verschoben, um eine Sehnennachführung zu ermöglichen.
[39] Damit eine außermittige Zugbelastung der Richtsehne 9 kein störendes
Drehmoment auf die Messvorrichtung 13 ausüben kann, ist ein zweites Watt- Gestänge 46 angeordnet, mittels dem ein mittig gelagerter Lenker 47 mit der Gleisbaumaschine 1 koppelbar ist. Die Position des Lenkers 47 bleibt somit während einer Kurvenfahrt immer orthogonal zur Gleismaschinenlängsachse ausgerichtet.
[40] An den Lenker 47 ist über zwei Koppelstangen 48 der Querbalken 44 der Sehnenspannvorrichtung 43 angeschlossen. Auf diese Weise wird das von der außermittigen Richtsehnenspannung verursachte Drehmoment über die Koppelstangen 48, den Lenker 47, das zweite Watt-Gestänge 46 und eine Anschlusskonsole 26 an der Gleisbaumaschine 1 abgestützt. Die dabei an der mittigen Führungsdrehachse 33 auftretende Gegenkraft in Längsrichtung wird über das erste Watt-Gestänge 28 von der Gleisbaumaschine 1 aufgenommen, sodass die Messvorrichtung 13 von der Zugkraft der
Richtsehne 9 völlig unbeeinflusst bleibt.
[41] Um das Richtmesssystem wahlweise auf eine der beiden Schienen 4 des Gleises 5 beziehen zu können, ist der Querbalken 44 lateral zwischen zwei Anschlägen 49, 50 geführt, wobei nur ein Anschlag 49 eine starre
Verbindung mit dem Vorrichtungsrahmen 22 aufweist. In einer ersten
Betriebsstellung drückt ein Aktuator den Querbalken 44 gegen diesen Anschlag 49, wodurch das Richtmesssystem und der Vorrichtungsrahmen 22 an dieselbe Schiene 4 angelegt sind.
[42] Der zweite Anschlag 50 ist mit dem querverschiebbaren Messrad 20 und dem dazugehörenden Führungsschwert 36 gekoppelt. Wenn der Querbalken 44 in einer zweiten Betriebsstellung gegen diesen Anschlag 50 gedrückt ist, dient die andere Schiene 4 als Referenz für das Richtmesssystem. Auf diese Weise ist in einer Kurve immer die innere Schiene als Bezugsbasis für das Richtmesssystem auswählbar.
[43] Zudem sind an dieser Messvorrichtung 13 am Vorrichtungsrahmen 22 zwei Auflagekonsolen 51 angeordnet, um eine Höhenposition der Messvorrichtung 13 über Gestänge auf Nivelliersehnen 10 des Nivelliermesssystems übertragen zu können.
[44] Bei einem optischen Gleismesssystem (z.B. gemäß der österreichischen Patentanmeldung A 325/2016), entfällt die Notwendigkeit einer
Sehnenspannvorrichtung 43. Stattdessen ist an der Messvorrichtung 13 beispielsweise eine Konsole für die Befestigung einer Kamera angeordnet.
[45] In der Messeinrichtung 13 selbst oder in der Gleisstopfmaschine 1 ist eine Auswerteeinrichtung 52 angeordnet, um die Daten der Intertialnnesseinheit 14, der Lagemesseinrichtungen 19 oder der Messsensoren 35 zu Erfassung der Spurweite auszuwerten und eine Raumkurve für jede Schiene 4 zu erstellen.

Claims

Patentansprüche
1. Messvorrichtung (13) zum Erfassen einer Gleisgeometrie eines Gleises (5) unmittelbar nach einer Bearbeitung des Gleises (5) mittels einer Gleisbaumaschine (1 ), wobei die Messvorrichtung Radachsen (16) zum Befahren des Gleises (5), Anschlusselemente (15) zur Befestigung an der Gleisbaumaschine (1 ) und eine Datenschnittstelle (41 ) zum Datenaustausch mit der Gleisbaumaschine (1 ) umfasst, dadu rch geken nzeich net, dass die Messvorrichtung (13) einen
Vorrichtungsrahmen (22) umfasst, an dem eine Inertiainnesseinheit (14) angeordnet ist, und dass eine vordere Radachse (16) und eine hintere Radachse (16) zueinander um eine orthogonal zu den Radachsen (16) verlaufende Drehachse (21 ) drehbar am Vorrichtungsrahmen (22) gelagert sind.
2. Messvorrichtung (13) nach Anspruch 1 , dadurch geken nzeich net, dass zur Bildung der Drehachse (21 ) der Vorrichtungsrahmen (22) über ein Drehgelenkt (23) in einen vorderen Rahmenteil (24) und in einen hinteren Rahmenteil (25) geteilt ist.
3. Messvorrichtung (13) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geken nzeich net, dass die Anschlusselemente (15) ein erstes Watt-Gestänge (28) zur Führung des Vorrichtungsrahmens (22) in lateraler Richtung umfassen.
4. Messvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadu rch
geken nzeich net, dass die Messvorrichtung (13) für jede Schiene (4) eine
Auflagekonsole (51 ) zur Kopplung mit einem Gestänge einer Nivelliersehne (10) umfasst.
5. Messvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadu rch
geken nzeich net, dass die Messvorrichtung (13) eine Sehnenspannvorrichtung (43) zum Einspannen einer Richtsehne (9) umfasst.
6. Messvorrichtung (13) nach Anspruch 5, dadurch geken nzeich net, dass die Sehnenspannvorrichtung (43) über einen mittig am Vorrichtungsrahmen (22) gelagerten Lenker (47) mit einem zweiten Watt-Gestänge (46) zum Anschluss an die Gleisbaumaschine (1 ) verbunden ist.
7. Messvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadu rch
geken nzeich net, dass für eine Positionsbestimmung des Vorrichtungsrahmens (22) gegenüber jeder Schiene (4) mindestens eine berührungslose
Lagemesseinrichtung (17) angeordnet ist.
8. Messvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadu rch
geken nzeich net, dass jede Radachse (16) als Teleskopachse (18, 19) ausgebildet ist, an der Messräder (20) mit zylindrischen Laufflächen angeordnet sind.
9. Messvorrichtung (13) nach Anspruch 8, dadurch geken nzeich net, dass zumindest einer Teleskopachse (18, 19) ein Messsensor (35) zur Erfassung einer Spurweite zugeordnet ist.
10. Messvorrichtung (13) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch geken nzeich net, dass jedem Messrad (20) ein Führungsschwert (36) zur Führung entlang eines Radlenkers zugeordnet ist.
1 1. Messvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadu rch
geken nzeich net, dass zumindest ein Messrad (20) als Element einer
Wegmesseinrichtung (42) ausgebildet ist.
12. Messvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadu rch
geken nzeich net, dass jedes Messrad (20) ein Laufrad (38) und einen Spurkranz (39) umfasst, die zueinander drehbar auf einer Welle (40) gelagert sind.
13. Verfahren zum Erfassen einer Gleisgeometrie eines Gleises (5) mittels der Messvorrichtung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadu rch
geken nzeich net, dass unmittelbar nach einem Befahren des Gleises (5) mittels eines Schienenfahrwerks (3) der Gleisstopfmaschine (1 ) zur Nachmessung der Gleisgeometrie die Radachsen (16) der Messvorrichtung (13) von oben auf die Schienen (4) gedrückt werden und dass die Lage des Vorrichtungsrahmens (22) nnittels der Inertiainnesseinheit (14) erfasst wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch geken nzeich net, dass in einer Auswerteeinrichtung (52) aus einer mittels der Inertiainnesseinheit (14) erfassten Raumkurve und einer erfassten Spurweite für jede Schiene (4) eine eigene
Raumkurve ermittelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadu rch geken nzeich net, dass eine an der Messvorrichtung (13) angeordnete und lateral zwischen zwei Anschlägen (49, 50) geführte Sehnenspannvorrichtung (43) zu Positionierung gegenüber einer Schiene (4) gegen einen der beiden Anschläge (49, 50) gedrückt wird.
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