AT403066B

AT403066B - Verfahren zum ermitteln der abweichungen der ist-lage eines gleisabschnittes

Info

Publication number: AT403066B
Application number: AT0140191A
Authority: AT
Inventors: Josef Ing Theurer; Bernhard Dipl Ing Lichtberger
Original assignee: Plasser Bahnbaumasch Franz
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1997-11-25
Also published as: DE4222333A1; GB2257864A; US5493499A; CN1068660A; SE9201879D0; GB9214715D0; AU649339B2; GB2257864B; AU1955692A; ITMI921580A1; CH684953A5; CA2070792A1; FR2678962A1; FR2678962B1; SE9201879L; IT1255316B; SE508726C2; JPH05273330A; CN1028128C; ITMI921580A0

Description

AT 403 066 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Abweichungen der Ist-Lage eines Gleisabschnittes in bezug auf die Soll-Lage, wobei eine auf dem Gleis verfahrbare erste Meßeinheit und eine weitere zweite Meßeinheit an beiden Endpunkten eines zu vermessenden Gleisabschnittes aufgestellt und ihre Positionen relativ zu Gleisfestpunkten definiert werden und die zweite Meßeinheit schrittweise von einem Startpunkt in Richtung zur ersten Meßeinheit zum Endpunkt verfahren wird, wobei bei jeder Fahrtunterbrechung zur Durchführung eines Meßvorganges ein Vergleich der Meßdaten der Gleis-Ist-Lage mit den Meßdaten der Soll-Lage durchgeführt und ein entsprechender Differenzwert errechnet sowie gegebenenfalls abgespeichert wird, sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In der Zeitschrift "ETR-Eisenbahntechn. Rundschau" 39 (1990), Heft 4, Seiten 202 und 203, werden Meßmaschinen zur Ermittlung der Abweichungen der Ist-Lage eines Gleisabschnittes in bezug auf dessen Soll-Lage beschrieben. Zwischen einer bei einem Festpunkt aufgestellten, als Satellitenfahrzeug bezeichne-ten Meßeinheit und einer weiteren kontinuierlich auf dieses zufahrenden, als Meßfahrzeug bezeichneten Meßeinheit wird ein Laser-Strahl als Standsehne verwendet. Dabei werden die Reilhöhen zu der Laser-Standsehne gemessen, digitalisiert und in einem Computer gespeichert. Über zusätzliche Messungen der seitlichen Abstände zu den Festpunkten lassen sich die Differenzen zur Soll-Lage ermitteln und die auszuführenden Verschiebungen und Hebungen errechnen, die als Eingabedaten für den Leitcomputer ALC der Stopfmaschinen dienen sollen. Durch die erforderliche Bildung einer Standsehne in Form eines Laser-Strahls ist die Distanz zwischen dem Satelliten- und dem Meßfahrzeug in Hinsicht auf eine erforderliche Abtastung des Laser-Strahls durch einen Laser-Empfänger eingeschränkt.

Es ist durch die Zeitschrift "Railway Track & Structures”, May 1990, Seite 21, bereits bekannt, die Festpunkte eines Gleises mit Hilfe eines Satellitenempfängers zu bestimmen. Dieser GPS (Global Positio-ning System) Satellitenempfänger verarbeitet die Positionstelegramme von Vermessungssatelliten und befindet sich in einem Zweiwegefahrzeug, das auf dem Gleis zu den einzelnen zu vermessenden Festpunkten verfahren wird.

In den Zeitschriften "Yachtrevue" Heft April 1990, Seiten 38-41, sowie Heft Mai 1990, Seiten 42-45, wird auf ein Satelliten-Navigationssystem hingewiesen. Die Standortbestimmung wird durch GPS durchgeführt und weist eine hohe Genauigkeit auf.

Aus der US 4 837 700 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Positionsdaten, die von einem Straßenfahrzeug zu einem GPS-Empfänger gesendet worden sind, bekannt. Wenn die Standardabweichungen dieser Daten-Signale sich in einem vorherbestimmten Bereich befinden, sind die beim Empfänger einlangenden Daten ident mit den aktuellen Standort-Daten des Fahrzeuges.

Gegenstand der US 4 812 991 A ist das genaue Bestimmen der Position eines entfernt befindlichen Empfängers mittels differentiellem GPS, wobei ein stationärer Empfänger mit bereits bekannter Position zuhilfe genommen wird, um die einer "absoluten" GPS-Positionsbestimmung innewohnende Ungenauigkeit zu verbessern. Die beiden Empfänger können dabei bis zu 100 km voneinander entfernt sein.

Durch die US 4 751 512 A ist ein weiteres differenzielles Navigationssystem auf GPS-Basis bekannt. Ein standortbekannter Empfänger nimmt via geosynchronen Erdsatelliten die Signale eines mobilen Senders auf und sendet die dessen Standort betreffenden Informationen zurück.

Schließlich offenbart die US 5 030 957 A ein Verfahren zum gleichzeitigen Messen von orthometrischen und geometrischen Höhen. Laut Beschreibung wird dieses Verfahren verwendet, um eine zweidimensionale vertikale Ablenkung des Gravitationsvektoren zu bestimmen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung eines Verfahrens der eingangs beschriebenen Art sowie einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei dem für eine wirtschaftlichere Arbeitsweise eine größere Distanzierung der beiden Meßeinheiten zueinander, mit hoher Genauigkeit der ermittelten Korrekturwerte möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß a) durch Empfang eines Positionsinformationen enthaltenden Funksignals bzw. Positionstelegrammes von Vermessungssatelliten die Position der beiden Meßeinheiten relativ zueinander in einem Koordinatensystem bestimmt wird und b) bei jeder Fahrtunterbrechung der zweiten Meßeinheit - durch jeweiligen Empfang eines weiteren Positionstelegrammes von Vermessungssatelliten die jeweilige relative Positionsveränderung eruiert wird. Durch diese Kombination von Verfahrensschritten ist unter Ausnützung neuester Vermessungsmethoden eine wesentliche Vereinfachung des Meßvorganges zur Ermittlung der erforderlichen Gleisverschiebungswerte erzielbar, da mit der nunmehr möglichen weiteren Distanzierung der beiden Meßeinheiten zueinander die zeitaufwendigen Fixpunkteinstellungen am Start bzw. Endpunkt wesentlich reduzierbar sind. Ein besonderer Vorteil besteht auch darin, daß zwischen den beiden Meßeinheiten keine optische Sichtverbindung mehr erforderlich ist und damit auch beispielsweise in Einschnitten liegende, gekrümmte Gleisabschnitte problemlos zu vermessen sind. Da die Positionsbestimmung der beiden Meßeinheiten in Relation zueinander praktisch mit ein und demselben Positionstelegramm erfolgt, weist die relative Höhen- und Richtungslage der Meßeinhei- 2

AT 403 066 B ten - völlig unabhängig von der Absolutgenauigkeit der Positionstelegramme - eine sehr hohe Relativgenauigkeit auf. Da die absolute Lage des Staat- und Endpunktes bezüglich der dort befindlichen Gleisfestpunkte bekannt ist, können die im beide Meßeinheiten einbindenden Koordinatensystem ermittelten relativen Höhen- und Seitenwerte problemlos auf genaue Absolutwerte umgerechnet werden. Da nunmehr auch keine Standsehne in Form eines Laser-Strahls erforderlich ist, ist der Meßvorgang in vorteilhafter Weise auch unabhängiger von ungünstigen Witterungseinflüssen durchführbar.

Eine Weiterbildung des Verfahrens gemäß Anspruch 2 hat zusätzlich den Vorteil, daß die Abstände zwischen den Meßstellen unabhängig von einer Pfeilhöheneinteilung nach dem Gleisplan beliebig wählbar sind.

Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der jeder Meßeinheit ein zum Empfang eines Positionstelegrammes von Vermessungssatelliten ausgebildeter Satellitenempfänger zugeordnet ist. Eine derartige Einrichtung ist bei konstruktiv relativ einfacher Ausführung zur praktisch völlig automatischen Gleisaufmessung einsetzbar, so daß durch unsachgemäße oder oberflächliche Bedienung bedingte Ungenauigkeiten der Meßergebnisse auszuschließen sind. Durch die beiden jeweils einer Meßeinheit zugeordneten Satellitenempfänger besteht die Möglichkeit einer Relativvermessung mit hoher Meßgenauigkeit, die unabhängig von der Genauigkeit einer absoluten Positionsbestimmung ist. Da der Einsatz von zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Meßeinheiten an sich identisch ist mit dem bisher angewandten Stand der Technik, ist diese Einrichtung in vorteilhafter Weise ohne Einschränkungen auch hilfsweise zur Durchführung des bisher bekannten Verfahrens einsetzbar, falls z.B. in einem Tunnel bzw. wegen einer störenden Fahrleitung eine Verbindung mit den Vermessungssatelliten nicht möglich ist.

Durch die drehbare Lagerung des Empfängers am Meßrahmen der Meßeinheit ist die mit dem Empfänger verbundene Antenne für einen möglichst guten und störungssicheren Empfang in die jeweils günstigste Lage einstellbar.

Mit der verschwenkbaren Lagerung einer Antenne des Empfängers nach Anspruch 6 ist der Vorteil erzielbar, daß beispielsweise eine durch Querneigung oder eine fehlerhafte Lage des Gleises bedingte Neigung der Antenne relativ zur Schiene durch eine entsprechend gegengerichtete Neigung ausgleichbar ist.

Diese fehlerhafte Lage der Antenne ist durch mit der Meßeinheit verbundene Quemeigungsmesser automatisch berechen- und mit Hilfe des Antennenantriebes ausgleichbar.

Mit einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 ist unmittelbar nach Aufstellung der Meßeinheit am Endpunkt des zu vermessenden Gleisabschnittes mit Hilfe des Laser-Senders auch die genaue Ermittlung des Abstandes zu einem Fixpunkt durchführbar. Damit erübrigt sich in wirtschaftlicher Weise der Einsatz eines eigenen Meßtrupps zur Durchführung dieser Fixpunkt-Messung.

Die Weiterbildung der Einrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10 ermöglicht hilfsweise auch für den Fall, daß ein Funkkontakt mit den Vermessungssatelliten auf Grund eines Tunnels, einer Oberleitung od.dgl., nicht möglich ist, eine Vermessung des Gleisabschnittes mit Hilfe einer durch den Laser-Sender gebildeten Standsehne. Allerdings muß für diesen Fall der Abstand zwischen Start und Endpunkt des zu vermessenden Gleisabschnittes verkürzt werden.

Die vorteilhafte Ausbildung nach den Ansprüchen 11 und 12 ermöglicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit dem Einsatz einer Stopfmaschine, wobei die durch die vorgeordneten Meßeinheiten ermittelten Gleisverschiebungswerte sofort per Funk zur Stopfmaschine zur Durchführung der entsprechenden Gleislagekorrektur transferierbar sind. Durch die Längsverschiebbarkeit der Meßeinheit relativ zur Stopfmaschine ist diese völlig ungehindert für eine kontinuierliche Arbeitsvorfahrt einsetzbar, während die unmittelbar vorgeordnete Meßeinheit zur Durchführung der jeweiligen Meßvorgänge örtlich zum Stillstand bringbar ist.

Mit der fernsteuerbaren Ausbildung gemäß Anspruch 13 ist die in Arbeitsrichtung vorderste Meßeinheit beispielsweise im Falle des vorerwähnten kombinierten Einsatzes mit einer Stopfmaschine von deren vorderer Fahrkabine aus verfahr- und einstellbar.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfacht dargestellte Seitenansicht zweier am Start- bzw. Endpunkt eines zu vermessenden Gleisabschnittes aufgestellter Meßeinheiten mit jeweils einem Satellitenempfänger,

Fig. 2 eine Draufsicht auf beide Meßeinheiten,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Gleis-Ist- und Soll-Verlaufes mit den Pfeilhöhen zur Ermittlung der erforderlichen Gleisverschiebungen,

Fig. 4 eine vergrößerte Detailansicht einer Meßeinheit, die zusätzlich zu einem Satellitenempfänger auch einen Lasersender aufweist, 3

AT 403 066 B

Fig. 5 eine Draufsicht auf die in Fig.4 dargestellte Meßeinheit,

Fig. 6 eine Teil-Seitenansicht einer Stopfmaschine, die mit ihrem in Arbeitsrichtung vorderen Ende mit einer einen Satellitenempfänger aufweisenden Meßeinheit verbunden ist, und

Fig. 7 - 10 verschiedene Diagramme zur Erläuterung des Rechenvorganges zur Ermittlung der Gleiskorrekturwerte.

Wie in Fig.l und 2 ersichtlich, bestehen die einfachst ausgerüsteten und in einer Distanz von etwa 1000 m voneinander distanzierten Meßeinheiten 1,2 jeweils aus einem Meßrahmen 3, der mit Hilfe eines Antriebes 4 und Spurkranzräder 5 auf einem Gleis 6 verfahrbar ist. Zum Anpressen der jeweils an einer Längsseite des Meßrahmens 3 befindlichen Spurkranzräder 5 an die linke oder rechte Schiene des Gleises 6 ist eine an sich bekannte Anpreßvorrichtung 7 vorgesehen. Jeder Meßeinheit 1,2 ist ein Satellitenempfänger 8 mit einer Antenne 9 zugeordnet. Die Meßeinheit 1 weist eine Funkeinrichtung zur Weiterleitung der Von den Vermessungssatelliten empfangenen Positionsdaten an eine auf der anderen Meßeinheit befindliche Recheneinheit 10 auf. Diese ist zur Eingabe von Gleis-Soll-Daten sowie zur rechnerischen Ermittlung des Krümmungsverlaufes des Gleises 6 aus diesen Soll-Daten ausgebildet.

Zum Ermitteln der Abweichungen der Ist-Lage eines Gleisabschnittes in bezug auf dessen Soll-Lage werden beide Meßeinheiten 1,2 an den Endpunkten eines zu vermessenden Gleisabschnittes aufgestellt. Diese auch als Start- und Endpunkt bezeichneten Positionen befinden sich auf in einem Gleisplan genau definierten Gleisfestpunkten 11. Nach Anpressung der jeweiligen Meßeinheit 1,2 an eine der beiden Schienen des Gleises 6 wird die Höhen- und Seitenlage eines auf der Meßeinheit 1,2 befindlichen Nullpunktes zum Gleisfestpunkt 11 ermittelt. Damit ist die Ist-Lage des Start- und Endpunktes des zu vermessenden Gleisabschnittes in der jeweiligen Lage relativ zur Soll-Position gemäß dem Gleisplan absolut definiert. Mit Hilfe eines von beiden Satellitenempfängern 8 empfangenen Positionstelegrammes wird ein terrestrisches Koordinatensystem aufgebaut, durch das die relative Lage der beiden Satellitenempfänger 8 zueinander exakt bestimmbar ist. Da auch die absolute Lage der Satellitenempfänger am Start bzw. Endpunkt bekannt ist, kann somit auch jede Position in diesem terrestrischen Koordinatensystem absolut bestimmt werden.

Nach Eingabe von Soll-Daten der Gleisgeometrie des zwischen Start und Endpunkt gelegenen Gleisabschnittes in die Recheneinheit 10 wird dessen - der Soll-Lage entsprechender - Krümmungsverlauf errechnet und - wie später noch näher beschrieben - rechnerisch durch Start- und Endpunkt gelegt. In weiterer Folge wird die am Startpunkt befindliche Meßeinheit 2 relativ zur örtlich unverändert am Endpunkt befindlichen Meßeinheit 1 bis zu einer weiteren Meßstelle verfahren. Auf dieser wird mit Hilfe eines weiteren Positionstelegramms die Positionsveränderung der Meßeinheit 2 im genannten terrestrischen Koordinatensystem relativ zur zweiten Meßeinheit 1 ermittelt. Durch anschließende Differenzbildung zwischen dieser -die Gleis-lst-Lage bestimmenden - Position und der für die Meßstelle rechnerisch aus den Soll-Daten ermittelten und in das terrestrische Koordinatensystem umgerechneten Soll-Lage-Position wird der Verschiebe- und Höhenkorrekturwert errechnet und in Verbindung mit einem Distanzwert zwischen Meßstelle und Startpunkt abgespeichert.

Diese Daten können gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsvariante aber auch per Funk direkt an eine in größerem Abstand nachfolgende, im Arbeitseinsatz befindliche Stopfmaschine übertragen werden. In dieser werden die ermittelten Verschiebe- und Höhenkorrekturwerte mittels eines Computers gespeichert Sobald sich das Gleishebe- und Richtaggregat der Stopfmaschine auf der diesen gespeicherten Korrekturwerten entsprechenden, durch eine Wegmeßeinrichtung ermittelten Meßstelle befindet, werden die Hebe- und Richtantriebe automatisch derart gesteuert, daß das Gleis in die gewünschte Soll-Lage angehoben wird

Nach Beendigung der Vermessung des gesamten Gleisabschnittes wird die Meßeinheit 1 vorzugsweise ferngesteuert zur nächsten Meßstelle verfahren, wo sich die beschriebene Positionsbestimmung am bezüglich der Absolutlage bekannten Start- und Endpunkt und die nachfolgende Differenzwertberechnung zwischen Ist- und Soll-Lage des Gleises wiederholt. Der Abstand zwischen den einzelnen Meßstellen entspricht zweckmäßigerweise dem Abstand der im Gleisplan definierten Pfeilhöhen. Es können aber auch beliebige Abstände gewählt werden.

Anstelle der Errechnung des Gleisverlaufes aus den Soll-Daten besteht auch die Möglichkeit, mit Hilfe der bekannten und in das terrestrische Koordinatensystem umgerechneten Lage der Gleisfestpunkte rechnerisch eine imaginäre Hilfssehne zu bilden sowie die Pfeilhöhen auf diese Sehne zu berechnen. Anschließend werden durch Vergleich der Soll- mit den Ist-Pfeilhöhen die Verschiebe- und Höhenkorrekturwerte berechnet.

Fig. 7 zeigt das Krümmungsbild eines Gleisbogens, wobei R den Radius der Krümmung und u die Gleisachse angibt. 4

AT 403 066 B

In Fig. 8 ist das durch Integration des Krümmungsbildes erzielbare Winkelbild dargestellt, wobei ß die Steigung angibt.

Fig. 9 zeigt, wie man die Sollkurve bzw. die Gleisachsen durch Koordinatentransformation in das kartesische Koordinatensystem überführt. Mit 36 sind zum Teil die einzelnen Meßpunkte der Gleis-Ist-Lage dargestellt. Die strichlierte Linie zeigt die Soll-Lage des Gleises.

In Fig. 10 ist die Überlagerung der Verschiebungen an den Gleispunkten 11 dargestellt. Mit der Klammer 37 ist die Gesamtverschiebung angedeutet.

Im folgenden werden noch ergänzende Ausführungen zur Berechnung der Verschiebungen und Höhenkorrekturwerte aufgezeigt. Der Soll-Geometrieverlauf wird in den gebräuchlichen Bogenverzeichnissen der Bahnen als Krümmungsverlauf dargestellt. Im Vollbogen hat die Krümmung den konstanten Wert 1/R (R ... Radius). Durch Integration des Krümmungsbildes erhält man ein sogenanntes Winkelbild (s. Fig. 8). Will man das Ortsbild in kartesischen Koordinaten bekommen, so muß man (wegen der krummlinigen Gleiskoordinate u) eine sogenannte Absteckung durchführen, wobei schrittweise das Ortsbild im kartesischen Koordinatensystem (x,y) zusammengesetzt wird. Dies kann sehr einfach numerisch mit dem Rechner bei laufendem u durchgeführt werden. Das auf diese Weise gewonnene Ortsbild kann dann durch eine Koordinatentransformation (s. Hg. 9) so transformiert werden, daß sich Anfangs- und Endpunkt auf der x-Achse des neuen Koordinatensystems befinden. Das gleiche wird mit der über die Satelittenempfänger ausgemessenen Ist-Lage durchgeführt. In Fig. 9 und 10 wird gezeigt, daß man die Verschiebungen bzw. die Höhenkorrekturwerte ganz einfach aus den aufgenommenen Ist-Werten und den errechneten Soll-Werten bekommen kann. In. Fig. 10 wird gezeigt, daß zu diesen Verschiebungen noch jene überlagert werden, die an den gleichen Festpunkten 11 notwendig sind. Die Verschiebungen (AVMj)an den Gleisfestpunkten 11 werden durch Vergleich des Ist-Abstandes des Gleises zum definierten Soll-Abstand gemessen und ermittelt. Dies kann manuell mit Hilfe von Meßlatten oder - wie bereits beschrieben · mit einem Fixpunkt-Meßgerät durchgeführt werden

Die in Fig.3 ersichtliche schematische Darstellung zeigt eine mit 12 bezeichnete Ist-Lage und mit 13 bezeichnete Soll-Lage eines Gleises in einem zwischen den beiden Gleisfestpunkten 11 befindlichen und zu vermessenden Gleisabschnitt. Gemäß dem eingangs erwähnten Stand der Technik wird am bezüglich der Absolutlage mit Hilfe der Gleisfestpunkte 11 genau definierten Start- und Endpunkt A bzw. B des zu vermessenden Gleisabschnittes eine Laser-Standsehne C errichtet. An den einzelnen Meßstellen E wird die jeweilige Abweichung der Ist-Lage des Gleises von der Laser-Standsehne C ermittelt. Da die Position dieser Laser-Standsehne C in bezug auf die Sehne F des Gleisplans bekannt ist, können durch die festgestellte Differenz zwischen Sehne F und Gleis-Ist-Lage die erforderlichen Gleiskorrekturwerte errechnet werden. Im Unterschied zu dieser bekannten Methode erübrigt sich nunmehr mit dem erfindungsgemäßen Verfahren -wie bereits beschrieben - die Errichtung einer Laser-Standsehne als Hilfsmittel, da die Positionsänderungen an den einzelnen Meßstellen E durch die Satellitenempfänger bestimmbar sind.

In Fig.4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Meßeinheit 2 ersichtlich, wobei gleichartige Teile mit denselben Bezugszeichen wie in Fig.1 und 2 bezeichnet werden. Der Satellitenempfänger 8 ist durch einen Antrieb 14 drehbar am Meßrahmen 3 gelagert und mit der Antenne 9 verbunden, die ihrerseits durch Antriebe 15 verschwenkbar am Empfänger 8 befestigt ist. Ain Meßrahmen 3 sind zwei Neigungsmesser 16,17 angeordnet, die jeweils zur Erfassung der senkrecht zur Gleisachse bzw. in Gleislängsrichtung verlaufenden Neigung ausgebildet sind. In Abhängigkeit der von den beiden Neigungsmessern 16,17 ermittelten Neigungsabweichung werden die Antriebe 15 für eine automatische Verschwenkung der Antenne 9 in eine lotrechte Position gesteuert. Zusätzlich zum Satellitenempfänger 8 befindet sich noch ein Laser-Sender 18 am Meßrahmen 3. Dieser Laser-Sender 18 ist jeweils unabhängig voneinander um eine vertikale und horizontale Achse 19,20 verschwenkbar ausgebildet und zur Erfassung der jeweiligen Schwenkwinkel α bzw. ß mit zwei Winkelmessern 21,22 verbunden. Für die Verschwenkung des Laser-Senders 18 um die genannten Achsen 19,20 sind fernsteuerbare Antriebe 23,24 vorgesehen. Ein mit dem Laser-Sender 18 verbundenes Zielfernrohr 25 ist in seinem Okularbereich mit einer Videokamera 26 verbunden. Zwei weitere Videokameras 27 sind zur videotechnischen Abtastung eines auf einem Schienenfuß befindlichen Gleisfestpunktes 28 mit dem Meßrahmen 3 verbunden.

Zur Vermessung eines Gleisabschnittes werden beide Meßeinheiten 1,2 (von denen lediglich die in Arbeitsrichtung vordere einen Laser-Sender 18 aufweist) zum Startpunkt verfahren. Dabei wird die vordere Meßeinheit 1 so lange verfahren, bis durch die entsprechende VideoKamera 27 eine Übereinstimmung einer am Meßrahmen 3 befindlichen Markierung mit einer Gleisfestpunktmarkierung vorliegt. Unter Beaufschlagung eines zugeordneten Antriebes wird die entsprechende Anpreßvorrichtung 7 zur Ausschaltung des Spurspieles an die Schienenaußenseite gepreßt. Als nächstes wird über die Videokamera 26 und das Zielfernrohr 25 der Gleisfestpunkt 11 anvisiert und dabei - unter Berücksichtigung der durch die beiden Winkelmesser 21,22 erfaßten Abweichungen des Laser-Senders 18 von der Soll-Lage - die Ist-Lage in 5

AT 403 066 B bezug auf den genannten Gleisfestpunkt 11 gemessen und der Recheneinheit 10 zugeführt. Anschließend wird die vordere Meßeinheit 1 zum Endpunkt des zu vermessenden Gleisabschnittes verfahren, wo ebenfalls in der beschriebenen Weise die Ist-Lage in bezug auf den entsprechenden Gleisfestpunkt ermittelt wird. In der Zwischenzeit wird die hintere, zweite Meßeinheit 2 auf dem in seiner Ist-Lage bereits zuvor bestimmten Startpunkt verfahren und durch die Anpreßvorrichtung 7 an die entsprechende Referenzschiene angepreßt. Unter Empfang eines Positionstelegrammes von Vermessungssatelliten durch die beiden Satellitenempfänger 8 beginnt der bereits zu Fig. 1 und 2 beschriebene Meßvorgang.

Um einen möglichst guten und störsicheren Empfang der GPS (Global Positioning System)-Antenne 9 zu gewährleisten, muß diese mit Hilfe des Antriebes 14 auf die Satelliten ausgerichtet werden. Parallel zur Ermittlung der entsprechenden Koordinaten an der Meßstelle könnte auch der erforderliche Verstellwert der Antenne 9 ermittelt werden. Dadurch würde die Antenne 9 automatisch ausgerichtet werden. Neben der notwendigen Umrechnung des GPS-Koordinatensystems in das bei den Bahnen übliche (falls absolute Vermessung), müssen auch die systematischen Fehler, die wegen der möglichen Neigung der Antenne relativ zur Schiene auftreten, kompensiert werden. Diese Fehler entstehen, wenn die Meßeinheit 1,2 in der Überhöhung und in einer Längsneigung steht. Beide Werte werden durch die beiden Neigungsmesser 16,17 (z.B. elektrische Präzisionspendel oder Inklinometer) erfaßt und damit die Fehlstellung der Antenne 9 berechnet. Mit Hilfe der Antriebe 15 ist eine entsprechende Fehlstellung kompensierbar. Eine andere Möglichkeit bestünde im Nachregeln der Empfangsachse lotrecht zur Aufstandsfläche. In jedem Fall sollte die Antenne 9 aus diesem Grund möglichst nahe der Schienenoberkante aufgebaut werden.

Auf Grund der Beschränkung der derzeit notwendigen GPS-Systeme (quasi optische Sichtverbindung zu den Vermessungssatelliten, Störungen durch Fahrleitung u.dgl.) ist es zweckmäßig, die Meßeinheiten für die hilfsweise Errichtung einer Laser-Standsehne gemäß dem Stand der Technik auszubilden. Dazu ist einerseits der bereits genannte Laser-Sender 18 und ein auf der anderen Meßeinheit angeordneter Laser-Empfänger einsetzbar.

Wie in Fig. 6 ersichtlich, ist die in Fig, 4 und 5 beschriebene Meßeinheit 1 mit dem bezüglich der Arbeitsrichtung vorderen Ende einer Stopfmaschine 29 verbunden. Anstelle eines Antriebes 4 zur Längsverschiebung der Meßeinheit 1 ist diese durch einen Antrieb 30 längsverschiebbar mit der Stopfmaschine 29 verbunden. Diese ist in bekannter Weise mit einem maschineneigenen Nivellier- und Richtbezugsystem 31, Stopfwerkzeugen 32, einer diesen unmittelbar vorgeordneten Meßachse 33 sowie einem Gleishebe- und Richtaggregat ausgestattet. Ähnlich wie bereits zu Fig. 1 und 2 bzw. 4 und 5 beschrieben, wird mit dieser in eine Stopfmaschine 29 integrierten Meßeinheit 1 zur Ermittlung der erforderlichen Gleiskorrekturwerte vorgegangen, wobei die zweite Meßeinheit 2 stationär am Endpunkt des zu vermessenden Gleisabschnittes - in Arbeitsrichtung etwa 1000 m vor der Stopfmaschine - aufgestellt wird. Die erste Meßeinheit 1 wird mit Hilfe des Antriebes 30 in die vorderste, mit strichpunktierten Linien dargestellte Endposition verschoben und durch Anpressen der Anpreßvorrichtung 7 an die entsprechende Referenzschiene kurzzeitig stationär aufgestellt, während unabhängig davon (der Antrieb 30 befindet sich in Schwimmstellung) die Stopfarbeit durch die Stopfmaschine 29 durchgeführt wird. Während der örtlich unveränderten Position der Meßeinheit 1 wird in der beschriebenen Weise durch ein Positionstelegramm die relative Ist-Lage bestimmt. Sobald diese Positionsbestimmung beendet ist, erfolgt wiederum mit Hilfe des Antriebes 30 ein entsprechender Vorschub bis zur nächsten Meßstelle. Aus den errechneten Abweichungen der Ist- von der Soll-Lage können Sehnen 34 des Nivellier-und Richtbezugsystems 31 der Stopfmaschine 29 direkt auf der Soll-Lage des Gleises geführt werden. Die Daten der auf beiden Meßeinheiten 1,2 befindlichen Satelliten-Empfänger sind per Funk auf einen Computer der Stopfmaschine 29 übertragbar.

Eine weitere Variante dieser in Fig.6 dargestellten Lösung bestünde in der Aufstellung einer Anzahl von stationären, absolut genügend genauen, eingemessenen Satellitenempfängern anstelle der bisher gebräuchlichen Gleisfestpunkte. Zu diesen stationären Satellitenempfängern könnte die mit Hilfe des Satellitenempfängers, der sich auf der mit der Stopfmaschine verbundenen Meßeinheit 1 befindet, vermessene relative Lage praktisch in absolute Koordinaten umgerechnet werden. In diesem Fall wird punktweise aufgemessen. Da die Soll-Lage dieser Punkte ebenfalls in Absolutkoordinaten angegeben ist, könnten direkt die Verschiebungs- und Höhenkorrekturwerte angegeben werden.

Mit 35 ist ein direkt an der Meßachse 33 befestigter Satellitenempfänger angedeutet. Dieser bestimmt während des Arbeitseinsatzes der Stopfmaschine 29 laufend die absolute Position des im Bereich der Meßachse 33 befindlichen Gleisabschnittes in Richtung und Höhe. Das den Stopfwerkzeugen 32 unmittelbar vorgeordnete Hebe- und Richtaggregat würde direkt über die gemessene Abweichung zwischen absoluter Soll- und Ist-Lage gesteuert werden. Falls aus Geschwindigkeitsgründen eine fortwährende Ermittlung der absoluten Ist-Lage nicht möglich ist, dann könnte diese zu Beginn des Arbeitsv. ganges ermittelt, die Verschiebe- und Hebekorrekturwerte errechnet und gespeichert werden. Anschließend werden 6

Claims

AT 403 066 B diese ins Gleis übertragen. Auf Grund der absoluten Vermessung und der möglichen großen Abweichungen der Ist-Lage (z.B. der Höhe über große Distanzen) müssen die Hebe- und Verschiebewerte jeweils im Hinblick auf die praktische Durchführbarkeit geprüft werden. Wie bei Überschreitung vorgegebener Grenzwerte verfahren werden soll, kann jeweils vorher bestimmt werden. Patentansprüche 1. Verfahren zum Ermitteln der Abweichungen der Ist-Lage eines Gleisabschnittes in bezug auf die Soll-Lage, wobei eine auf dem Gleis verfahrbare erste Meßeinheit und eine weitere zweite Meßeinheit an beiden Endpunkten eines zu vermessenden Gleisabschnittes aufgestellt und ihre Positionen als Gleis-Ist-Lage relativ zu Gleisfestpunkten definiert werden und die zweite Meßeinheit schrittweise von einem Startpunkt in Richtung zur ersten Meßeinheit zum Endpunkt verfahren wird, wobei bei jeder Fahrtunterbrechung zur Durchführung eines Meßvorganges ein Vergleich der Meßdaten der Gleis-Ist-Lage mit den Meßdaten der Soll-Lage durchgeführt und ein entsprechender Differenzwert errechnet sowie gegebenenfalls abgespeichert wird, dadurch gekennzeichnet daß a) durch Empfang eines Positionsinformationen enthaltenden Funksignals bzw. Positionstelegrammes von Vermessungssatelliten die Position der beiden Meßeinheiten relativ zueinander in einem Koordinatensystem bestimmt wird und b) bei jeder Fahrtunterbrechung der zweiten Meßeinheit - bei deren Meßfahrt in Richtung zur ersten Meßeinheit - durch jeweiligen Empfang eines weiteren Positionstelegrammes von Vermessungssatelliten die jeweilige relative Positionsveränderung eruiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß a) aus den in eine Recheneinheit eingespeicherten Soll-Lage-Daten des Gleises rechnerisch der Krümmungsverlauf des zu vermessenden Gleisabschnittes in seiner Soll-Lage sowohl in vertikaler als auch horizontaler Ebene ermittelt und rechnerisch durch den hinsichtlich der Soll-Lage definierten Start- und Endpunkt gelegt wird, b) durch Empfang eines Positionstelegrammes von Vermessungssatelliten die Position der beiden Meßeinheiten relativ zueinander in einem Koordinatensystem bestimmt und in diesem System die Positionsveränderung der vom Start- zum End punkt zu verfahrenden Meßeinheit bei jedem Meßvorgang zur Erfassung der Ist-Lage eruiert wird, und c) durch Differenzbildung zwischen der rechnerisch ermittelten Soll-Lage und der erfaßten Ist-Lage derjeweiligen Meßpunkte die diesen zugeordneten Gleisverschiebungswerte errechnet werden.
3. Einrichtung zum Ermitteln der Abweichungen der Ist-Lage eines Gleisabschnittes in bezug auf die Soll-Lage, mit zwei jeweils einen auf Spurkranzräder am Gleis abstützbaren Meßrahmen sowie einen Fahrantrieb aufweisenden Meßeinheiten zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßeinheit (1,2) ein zum Empfang eines Positionstelegrammes von Vermessungssatelliten ausgebildeter Satellitenempfänger (8) zugeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Meßeinheit (2) eine zur Eingabe von Soll-Lage-Daten vorgesehene und aus diesen Daten zur rechnerischen Ermittlung des Soll-Verlaufes der Gleiskrümmung ausgebildete Recheneinheit (10) zugeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Satellitenempfänger (8) durch einen Antrieb (14) drehbar am Meßrahmen (3) der Meßeinheit (1,2) gelagert ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antenne (9) des Empfängers (8) durch Antriebe (15) verschwenkbar am Satellitenempfänger (8) bzw. Meßrahmen (3) gelagert ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßeinheit (1,2) ein die senkrecht zur Gleisachse verlaufende Querneigung sowie ein die in Gieislängsrichtung verlaufende Längsneigung erfassender Neigungsmesser (16,17) zugeordnet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Antriebe (15) zur Verschwenkung der Antenne (9) für deren automatische Verschwenkung in eine lotrechte Position durch die beiden Neigungsmesser (16,17) in Abhängigkeit von der Neigungsabweichung steuerbar sind. 7 AT 403 066 B
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Meßeinheit (1,2) ein um eine vertikale und horizontale Achse (19,20) verschwenkbarer und zur Erfassung der Schwenkwinkel (a,ß) mit zwei Winkelmessern (21,22) verbundener Laser-Sender (18) zugeordnet ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Meßeinheit (1,2) ein Laser-Empfänger zugeordnet ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Meßeinheiten (1,2) in Arbeits- und Meßrichtung einer Stopfmaschine (29) vorgeordnet und mit dieser verbunden ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (1) für eine diskontinuierliche Verschiebung durch einen Antrieb (30) längsverschiebbar zur Stopfmaschine ausgebildet ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrantrieb (4) und der Laser-Sender (18) sowie eine mit diesem verbundene Videokamera (26) und zwei weitere, zur videotechnischen Abtastung jeweils auf eine Schiene gerichtete und auf wenigstens einer Meßeinheit (1,2) angeordnete Videokameras (27) fernsteuerbar ausgebildet sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 8