CH630854A5

CH630854A5 - Profilmesseinrichtung, fuer das regellichtraumprofil von eisenbahngleisen.

Info

Publication number: CH630854A5
Application number: CH560578A
Authority: CH
Inventors: Josef Theurer; Klaus Dipl Ing Dr Riessberger
Original assignee: Plasser Bahnbaumasch Franz
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1978-05-23
Publication date: 1982-07-15
Also published as: AU3650978A; FR2393270B1; US4179216A; IT7823878A0; PL119730B1; DE2818531A1; AU516969B2; PL207177A1; IT1095842B; CA1077158A; JPS53149058A; CS226175B2; DD136538A5; FR2393270A1; HU178677B; GB1583737A; AT353487B; DE2818531C2

Description

Die Erfindung betrifft eine fahrbare Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Für die Eisenbahnverwaltungen ist die Kenntnis über den tatsächlichen Verlauf des festen Umgrenzungsprofiles einer Strecke in bezug auf die Gleislage von entscheidender Wichtigkeit. Durch die dynamische Belastung des Gleises durch den Zugverkehr kann es zu örtlichen Gleisverschiebungen kommen, durch die sich die relative Lage des Gleises zu seiner ortsfesten Umgrenzung verändert. Es besteht daher die Notwendigkeit, die tatsächlichen Profilverhältnisse einer Strecke in gewissen Zeitabständen, vor allem aber vor Zugsfahrten mit Lademassüberschreitung, zu ermitteln, um Kenntnis insbesondere der engsten Stellen einer Bahnlinie zu erhalten. Von Interesse sind vor allem jene Engstellen, bei welchen der Abstand zwischen Gleis und fester Begrenzung nicht ver-grössert werden kann, z.B. in Tunnels, auf Brücken und im Bereich von Bahnsteigkanten. Eine exakte Vermessung derartiger Streckenbereiche ist daher aus Sicherheitsgründen uner-lässlich.

Es sind bereits stationäre sowie fahrbare Einrichtungen zur Vermessung und bzw. oder Aufzeichnung des Regellichtraumprofiles von Eisenbahngleisen bekannt, denen unterschiedliche Messprinzipien zugrundeliegen. Neben der rein mechanischen Profilvermessung in rechtwinkeligen oder Polarkoordinaten von einem mit einem Messrahmen oder einer Vielzahl von ausschwenkbaren Profilflügeln ausgestatteten Messfahrzeug aus werden auch fotografische, lichtoptische, sowie auf Laser- bzw. Ultraschallbasis beruhende Verfahren zur Ermittlung der Profilverhältnisse von Eisenbahnstrecken benutzt. Die fotografischen Methoden ermöglichen jeweils nur die Aufnahme einzelner Querprofile von einem ortsfesten Standpunkt aus, wobei jeweils eine die Gleislage bezeichnende Messlatte mitaufgenommen und die Aufnahme zur Auswertung mit einem Massraster und dem das Soll-Profil kennzeichnenden Linienzug versehen wird. Diese Methode ist zwar relativ genau, jedoch zeitaufwendig und sie gibt über den Längsverlauf des Lichtraumprofiles keinen Aufschluss.

Für Tunneluntersuchungen werden unter anderem lichtoptische Verfahren angewendet, bei welchen eine am Messfahrzeug vorgesehene Projektionseinrichtung ein in einer Normalebene zur Gleisachse aufgefächertes Lichtstrahlenbündel erzeugt, dessen Schnittlinie mit der Tunnelwand von einer auf dem Messfahrzeug mitgeführten Kamera aufgenommen wird. Der Längsverlauf des Tunnelprofiles kann dabei günstigstenfalls durch nachträgliche Auswertung einer Vielzahl von Einzelaufnahmen des Tunnelquerschnittes mit grossem Arbeitsund Zeitaufwand ermittelt werden.

Auf dem Ultraschall-Reflexionsprinzip beruhende Tunnelmessgeräte haben hingegen den Nachteil einer gewissen Messunsicherheit infolge diffuser Streuung der von den Tunnelwänden reflektierten Ultraschallstrahlen.

Bei der Vermessung des Lichtraumprofiles mit Hilfe von Laserstrahlen müssen zur Entfernungsbestimmung jedes einzelnen Messpunktes die Rotpunkte zweier Laserstrahlenquellen am Messpunkt zur Deckung gebracht werden. Für die Aufnahme eines einzigen Profiles sind daher zahlreiche Einzelmessungen erforderlich, deren Genauigkeit weitgehend von der Geschicklichkeit des Bedienungsmannes abhängt. Bei Messungen im Freigelände ergeben sich ausserdem Probleme bei starker Sonnenbestrahlung, da dann die beiden Laserlichtpunkte nur schwer auffindbar und zur Deckung bringbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fahrbare Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine kontinuierliche Vermessung und Aufzeichnung des Lichtraumprofiles bei relativ rascher Vorwärtsfahrt des Trägerfahrzeuges ermöglicht und die sich insbesondere als Zusatzeinrichtung für vorhandene Messfahrzeuge oder Gleisbaumaschinen eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Entfernungsmessgerät zur kontinuierlichen Messwertaufnahme um eine zur Gleisachse parallele Drehachse gelagert und mit einem Drehantrieb verbindbar ist.

Eine solche Einrichtung liefert erstmals in kontinuierlicher Messwertfolge ein unmittelbar auswertbares Messergebnis, welches sowohl über den Quer- als auch den Längsverlauf des vermessenen Lichtraumprofiles eindeutig Aufschluss gibt. Die Tunnelwandung wird dabei von dem Entfernungsmessgerät entlang einer schraubenlinienförmigen Bahn abgetastet, deren Steigung bzw. Ganghöhe durch das Übersetzungsverhältnis des Drehantriebes des Entfernungsmessgerätes zum Fahrantrieb des Trägerfahrzeuges festgelegt und somit von der Fahrgeschwindigkeit unabhängig ist. Durch geeignete Wahl dieses Übersetzungsverhältnisses kann die Anzahl der Umläufe des Entfernungsmessgerätes je Längeneinheit des Gleises und damit die Zuverlässigkeit und Präzision des Messergebnisses den jeweiligen Erfordernissen weitgehend an-gepasst werden.

Die fortlaufende Messwertaufnahme in Verbindung mit dem fahrstreckensynchronen Drehantrieb des Messgerätes er5

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möglicht die Aufzeichnung des Tunnel-Ist-Profiles mit eindeutigem Bezug zur tatsächlichen Gleislage und mit exakter örtlicher Zuordnung der Messwerte zum Gleislängsverlauf in Form einer fortlaufenden Diagrammschrift, z.B. auf einem schrittweise oder kontinuierlich vorwärtsbewegten Papierstreifen oder sonstigen bandförmigen Informationsträger.

Der einfache Aufbau und die verhältnismässig geringen Abmessungen dieser Messeinrichtung eröffnen die Möglichkeit, bei den Bahnverwaltungen vorhandene, anderweitigen Zwecke dienende Sonderfahrzeuge, wie Oberbau-Messtriebwagen, Oberleitungs-Instandhaltungsfahrzeuge, aber auch fahrbare Gleisbaumaschinen mit relativ geringem Kosten-und Montageaufwand nachträglich mit einer solchen Einrich-dung auszustatten.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Entfernungsmessgerät als Laser- oder Radar-Sender-Empfängeranordnung ausgebildet. Das praktisch trägheitslose Messprinzip dieser Geräte ermöglicht es, die aus der kontinuierlichen Vermessung resultierenden Vorteile voll auszuschöpfen und auch bei relativ hohen Drehzahlen der Messanordnung einwandfreie Profildiagramme aufzunehmen. Beide Arten von Messeinrichtungen sind in der Lage, in dem in Betracht kommenden Entfernungsbereich auf Zentimeter genau zu messen. Ausserdem liefert die Entfernungsmessung mit diesen Geräten eine analoge Spannung, welche der gemessenen Entfernung entspricht. Man kann daher diese Entfernung als Funktion der Vorwärtsbewegung, die mit der Rotation des Messgerätes durch das Übersetzungsverhältnis in fester Beziehung steht, aufzeichnen.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn nach einem weiteren Merkmal das Entfernungsmessgerät über die Stirnseite des Trägerfahrzeuges vorkragend angeordnet ist. Das jeweilige Profil wird somit über seinen gesamten Umfang, also unter Miteinbeziehung des Gleiskörpers und der Bettung vermessen, so dass in dem aufgenommenen Diagramm auch die Schienenköpfe beider Schienenstränge als für die Auswertung massgebliche, markante Bezugsstellen aufscheinen. Darüber hinaus kommt die vorkragende Anordnung dem Wunsch nach einer problemlosen und einfachen Montagemöglichkeit der Messeinrichtung an einem vorhandenen Fahrzeug entgegen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmässig, wenn die Drehachse des Entfernungsmessgerätes etwa durch den Mittelpunkt eines dem Profil des Trägerfahrzeuges umschriebenen, vorzugsweise auch die beiden Schienenköpfe des Gleises einschhliessenden Kreises hindurchgeht. Bei dieser Anordnung wird zweckmässigerweise der Messschreiber mit einem, der Differenz zwischen der gemessenen Entfernung und dem Radius des dem Fahrzeugprofil umschriebenen Kreises entsprechenden Messwert beaufschlagt. Dieser Messwert unterschreitet an den Stellen der Schienenköpfe die Null-Marke des Diagramms, so dass diese markanten Stellen des Messschriebes deutlich erkennbar hervortreten.

Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Drehachse des Entfernungsmessgerätes mit einer Radachse oder mit dem Fahrantrieb des Trägerfahrzeuges über ein Getriebe mit vorzugsweise veränderbarem Übersetzungsverhältnis antriebsverbunden ist. Diese Ausführung, bei welcher ein gesonderter Drehantrieb für das Entfernungsmessgerät entfällt, ist vor allem in jenen Fällen zweckmässig, bei welchen die Profilmesseinrichtung zur Standardausrüstung des betreffenden Trägerfahrzeuges gehört. Auch im Falle eines nachträglichen Einbaues der Messeinrichtung kann mit relativ einfachen Mitteln, z.B. mit Hilfe einer flexiblen Welle, die erforderliche Antriebsverbindung mit einer Radachse oder dem Fahrantrieb des Trägerfahrzeuges hergestellt werden. Bei Verwendung eines Getriebes mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis kann, wie bereits erwähnt, die Genauigkeit und

Detaillierung bei der Vermessung des Lichtraumprofiles beliebig variiert werden.

Bei Ausführung der Einrichtung mit als Messschreiber ausgebildeter Registriervorrichtung ist es nach einem weiteren Merkmal zweckmässig, wenn zur Kennzeichnung der Winkellage des Entfernungsmessgerätes bezüglich der Vertikalen am Trägerfahrzeug ein mit dem Messschreiber verbundenes, in einer Normalebene zur Gleisachse verschwenkbares Pendel vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Winkellage des Entfernungsmessgerätes gegenüber der Vertikalen durch Vergleich mit der Lage des Pendels festgestellt werden. Somit besteht auch die Möglichkeit, durch Abgabe jeweils eines Impulses in der Deckungslage der Achse des Entfernungsmessgerätes mit der durch das Pendel bestimmten Vertikalen in den Messschrieb Bezugsmarken einzublenden, die eine von der Querneigung des Gleises unabhängige Darstellungsweise und Auswertung des Diagrammes ermöglichen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Einrichtung als an der Stirnseite des Trägerfahrzeuges, insbesondere eines Messwagens, montierbare separate Baueinheit ausgebildet, deren Drehantrieb über eine elektrische Synchronschaltung, z.B. eine Drehfeldgeber-Motoranordnung, mit dem Fahrantrieb oder einer Radachse des Trägerfahrzeuges verbunden ist. Eine solche Baueinheit kann praktisch an jedem Schienenfahrzeug ohne nennenswerte bauliche Veränderungen desselben, gegebenenfalls auch nur vorübergehend, angebracht werden. Die ausschliesslich elektrischen Verbindungen zum Trägerfahrzeug können als leicht lösbare Steckverbindungen ausgeführt werden, wodurch die Montagearbeiten noch weiter vereinfacht werden. Den Bahnverwaltungen eröffnet sich die vorteilhafte Möglichkeit, die als transportable Baueinheit ausführbare Messeinrichtung je nach Bedarf an verschiedenen, mit den erforderlichen Zusatzeinrichtungen versehenen Trägerfahrzeugen an verschiedenen Streckenabschnitten einzusetzen, um so die Arbeitskapazität des Gerätes in wirtschaftlicher Weise auszunützen und zugleich Überstellfahrten der Messfahrzeuge über weite Strecken weitgehend zu vermeiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Messfahrzeuges mit einer Einrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Messfahrzeuges nach Fig. 1 beim Einsatz auf einer Tunnelstrecke und

Fig. 3 ein mit der erfindungsgemässen Einrichtung aufgenommenes Tunnelprofil-Diagramm.

Das dargestellte Messfahrzeug 1, welches auf dem aus Schienen 2 und Schwellen 3 gebildeten Gleis 4 gegebenenfalls mit Eigenantrieb verfahrbar ist, ist mit einer Einrichtung zur Vermessung und bzw. oder Anzeige bzw. Registrierung und gegebenenfalls Speicherung des Profilverlaufes von Tunnelröhren, Bahndurchlässen u. dgl. Engstellen, insbesondere des Regellichtraumprofiles von Eisenbahngleisen, ausgestattet. Der Messteil 5 dieser Einrichtung, welcher an der bezüglich der Fahrtrichtung 6 vorderen Stirnseite des Messfahrzeuges 1 vorkragend angeordnet ist, weist eine Konsole 7 auf, an welcher ein Entfernungsmessgerät 8 an einer zur Gleisachse 9 bzw. zur Fahrzeuglängsachse parallelen Drehachse 10 gelagert ist. Diese Drehachse 10 liegt etwa im Mittelpunkt eines dem Profil des Messfahrzeuges 1 umschriebenen Kreises 11 mit dem Radius R, welcher auch die beiden Schienenköpfe 12 der Schienen 2 miteinschliesst. Diese optische Achse bzw. Strahlrichtung 13 des vorzugsweise als Laser- oder Radar-Sender-Empfänger-Anordnung ausgebildeten Entfernungsmessgerätes 8 verläuft senkrecht zur Drehachse 10 und liegt somit in jeder Winkelstellung in einer Normalebene zur Gleisachse 9. Auf der Drehachse 10 ist weiters ein Pendel 14 frei

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drehbar gelagert, welches sich, unabhängig von einer Querneigung des Gleises 4, nach der Vertikalen 15 einstellt.

Die Drehachse 10 ist über eine Kupplung 16, ein mittels Steuerhebels 17 schaltbares Getriebe 18 und ein Zahnradpaar 19 mit der vorderen Radachse 20 des Messfahrzeuges 1 antriebsverbunden. Im Inneren des Messfahrzeuges 1 befindet sich eine Anzeige- und Registriervorrichtung 21 mit einem Messschreiber 22 zur Aufzeichnung der vom Entfernungsmessgerät 8 über eine Verbindungsleitung 23 übermittelten Messwerte. Über eine weitere Leitung 24 ist auch das Pendel 14 mit der Anzeige- und Registriervorrichtung 21 verbunden.

Infolge der Antriebsverbindung mit der Radachse 20 wird das Entfernungsmessgerät 8 mit einer zur Fahrgeschwindigkeit des Messfahrzeuges 1 proportionalen Drehzahl rotierend angetrieben. Infolgedessen beschreibt der vom Entfernungsmessgerät 8 ausgehende Strahl 13 eine schraubenlinienförmige Bahn, deren durch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 18 festgelegte Ganghöhe der je Umlauf der Drehachse 10 vom Messfahrzeug 1 zurückgelegten Wegstrecke entspricht. Für ein repräsentatives Messergebnis mit detaillierter Wiedergabe des gemessenen Lichtraumprofiles ist eine Ganghöhe in der Grössenordnung von etwa 10 bis 20 cm ausreichend. Bei der Messfahrt wird die Tunnelwand 25 von dem rotierenden Strahl 13 des Entfernungsmessgerätes 8 abgetastet und die jeweilige Entfernung E fortlaufend gemessen und in Form einer analogen elektrischen Messgrösse an die Anzeige-und Registriervorrichtung 21 weitergegeben. Der. Messschreiber 22 zeichnet daher die Entfernung E als Funktion des auf die Vertikale 15 bezogenen Drehwinkels a bzw. des vom Messfahrzeug 1 zurückgelegten Weges auf einem kontinuierlich oder schrittweise vorwärtsbewegten Papierstreifen oder sonstigen Informationsträger auf. Zur besseren Auflösung des Signals ist es vorteilhaft, von der gemessenen Entfernung E den Radius R des Kreises 11 in Abzug zu bringen und den Differenzwert E minus R in dem aufgenommenen Diagramm, wie auf Fig. 3 ersichtlich, als Funktion der Drehwinkels a darzustellen. Da der Kreis 11 die Schienenköpfe 12 beider Schienen 2 unterschneidet, unterschreitet der Messwert im Bereich der Schienenköpfe 12 die Null-Linie des Diagrammes, so dass diese für die Gleislage charakteristischen Steilen im Diagramm deutlich hervortreten. Somit ist ein eindeutiger Bezug der Messaufzeichnung zum Gleis 4 bzw. zur Gleisachse 9 gegeben.

5 "Durch Übertragung der normalen Fahrzeugumgrenzungslinie 26 in eine der Messaufzeichnung entsprechende Form kann eine Schablone hergestellt werden, die auf das Diagramm aufgelegt wird und anhand welcher sofort beurteilt werden kann, ob alle Teile der Fahrzeugumgrenzung 26 einen io ausreichenden Abstand 27 von der Tunnelwand 25 aufweisen.

Zur Beurteilung der Möglichkeit einer Lademassüberschreitung wird in derselben Art und Weise vorgegangen. Dabei wird die Umgrenzungslinie des das Lademass überschreitenden Fahrzeuges durch Auftragung der Polarkoordinaten 15 von der Drehachse 10 aus in eine Schablone übertragen und durch Auflegen dieser Schablone in die Messaufzeichnung festgestellt, ob der beabsichtigte Transport auf dem betreffenden Streckenabschnitt durchführbar ist.

Im Rahmen der Erfindung besteht selbstverständlich auch 20 die Möglichkeit, die Auswertung der Profilvermessung und insbesondere die Beurteilung der Durchführbarkeit von Lademassüberschreitungen selbsttätig mittels datenverarbeitender Geräte durchzuführen. In diesem Falle müsste die Messaufzeichnung digitalisiert werden, das heisst, die Winkellage und 25 die Entfernungsmessung wären auf den jeweiligen Standort des Messfahrzeuges zu beziehen und vom jeweiligen Entfernungsmesswert wäre die der Fahrzeugumgrenzung entsprechende Entfernung abzuziehen. Falls die Differenz dieser Werte ein vorzugebendes Toleranzmass unterschreitet, müsste 30 die Datenverarbeitungsanlage den genauen Ort dieser Unterschreitung angeben.

Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung, anstelle der dargestellten und beschriebeaen mechanischen Antriebsverbindung der Drehachse 10 mit der Radachse 20 des jeweiligen 35 Fahrzeuges, z.B. einen elektrischen Synchronantrieb in Form einer Drehfeldgeber-Motoranordnung od. dgl. vorzusehen. Mit einer solchen Antriebseinrichtung kann praktisch jedes Schienenfahrzeug, z.B. eine Gleisbaumaschine, ohne grossen Aufwand nachträglich ausgestattet werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Fahrbare Einrichtung zur Vermessung und Anzeige und/oder Registrierung der Messwerte des Profilverlaufes von Engstellen des Regellichtraumprofiles von Eisenbahngleisen, mit wenigstens einem am Gleich verfahrbaren, den jeweiligen Abstand zum Hindernis erfassenden, mit einer Anzeige- und/oder Registriervorrichtung verbundenen Entfernungsmessgerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernungsmessgerät (8) zur kontinuierlichen Messwertaufnahme um eine zur Gleisachse (9) parallele Drehachse (10) gelagert und mit einem Drehantrieb (18, 19) verbindbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernungsmessgerät (8) als Laser- oder Radar-Sender-Empfänger-Anordnung ausgebildet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernungsmessgerät (8) über die Stirnseite des Trägerfahrzeuges (1) vorkragend angeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (10) des Entfernungsmessgerätes (8) etwa durch den Mittelpunkt eines dem Profil des Trägerfahrzeuges (1) umschriebenen, vorzugsweise auch die beiden Schienenköpfe (12) des Gleises (4) einschlies-senden Kreises (11) hindurchgeht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (10) des Entfernungsmessgerätes (8) mit einer Radachse (20) oder mit dem Fahrantrieb des Trägerfahrzeuges (1) über ein Getriebe (18) mit vorzugsweise veränderbarem Übersetzungsverhältnis antriebsverbunden ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit als Messschreiber ausgebildeter Registriervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kennzeichnung der Winkellage (a) des Entfernungsmessgerätes (8) bezüglich der Vertikalen (15) am Trägerfahrzeug (1) ein mit dem Messschreiber (22) verbundenes, in einer Normalebene zur Gleisachse (9) verschwenkbares Pendel (14) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie als an der Stirnseite des Trägerfahrzeuges (1), insbesondere eines Messwagens, montierbare separate Baueinheit ausgebildet ist, deren Drehantrieb über eine elektrische Synchronschaltung, z.B. eine Dreh-feldgeber-Motoranordnung, mit dem Fahrantrieb oder einer Radachse des Trägerfahrzeuges (1) verbunden ist.