CN112752695B - 用于监测钢轨的两个钢轨部分的临时钢轨连接的监测装置和具有此监测装置的钢轨连接*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于监测两个钢轨部分(4、5)的临时钢轨连接的监测装置(9)，该监测装置包括能够固定到第一钢轨部分(4)的第一固定元件(22)和能够固定到第二钢轨部分(5)的第二固定元件(24)。监测装置(9)还包括：用于测量固定元件(22、24)之间的第一距离(d)的第一距离传感器(30)；和用于测量第一固定元件(22)和临时钢轨连接的第一夹紧装置(15)之间的第二距离(a)的第一距离传感器(31)。监测装置(9)便于可靠地监测临时钢轨连接。
Description
本专利申请要求德国实用新型申请DE 20 2018 105 484.8的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于监测钢轨的两个钢轨部分的临时钢轨连接的监测装置。此外，本发明涉及一种用于建立和监测钢轨的两个钢轨部分的临时钢轨连接的钢轨连接***。
背景技术
DE 20 2017 103 074U1描述了一种用于建立和监测临时钢轨连接的钢轨连接***。在钢轨断裂之后，通过钢轨夹板建立相继的钢轨部分的临时连接，使得能够在行驶速度受限的情况下继续使用轨道。为此，钢轨夹板通过夹具固定地附接到钢轨部分的两侧。为了监测临时钢轨连接，提供了安全装置，该安全装置包括两个传感器板。第一传感器板借助于夹具被附接到靠近钢轨夹板之一的第一侧。该传感器板包括第一距离传感器，该第一距离传感器确定第一传感器板和相邻的钢轨夹板之间的距离。相应地，第二传感器板借助于夹具附接到钢轨夹板旁边的第二侧。第二钢轨夹板包括第二距离传感器，该第二距离传感器确定第二传感器板和相邻钢轨夹板之间的距离。如果所测量的距离改变但它们的总和保持不变，则已知钢轨夹板的位置已经改变，并且钢轨部分之间的间隙保持恒定。然而，如果所测量的距离的总和改变，则在钢轨部分之间的间隙增大。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单的监测装置，该监测装置允许可靠地监测钢轨的两个钢轨部分的临时钢轨连接。
该目的通过具有权利要求1的特征的监测装置来实现。第一固定元件固定到第一钢轨部分，而第二固定元件固定到第二钢轨部分。这些固定元件尤其是固定到相应钢轨部分的钢轨脚部。这些固定元件布置在用于临时钢轨连接的至少一个钢轨夹板的第一夹紧装置和第二夹紧装置之间。这些固定元件尤其布置在钢轨的相同侧上。借助于第一距离传感器，测量这些固定元件之间的第一距离。借助于第二距离传感器，测量第一固定元件和用于至少一个钢轨夹板的第一夹紧装置之间的第二距离。第一距离和第二距离尤其被重复地、每次在共同的时间窗口中、优选地同时地和/或周期性地测量。使用第一距离和第二距离，首先检测和区分第一固定元件的不期望的移位其次检测和区分第一夹紧装置的不期望的移位。如果第一距离还有第二距离都改变，则第一固定元件发生了不期望的移位。如果第二距离改变并且第一距离保持相同，则第一夹紧装置发生了不期望的移位。根据第一距离和第二距离、特别是结合第二固定元件和临时钢轨连接的第二夹紧装置之间的所测量的第三距离，还能够确定钢轨部分之间的间隙是否已变大或者钢轨部分之间的断裂点是否已变宽。如果第一距离已经增加并且第二距离并且尤其还有第三距离保持相同，则第一固定元件并且尤其还有第二固定元件没有发生移位，并且第一距离的增加被识别为间隙的变大。因此，借助于监测装置，能够以简单且可靠的方式监测临时钢轨连接，并且能够区分所发生的任何变化。
第一距离传感器例如布置在第一固定元件上或第二固定元件上或布置在连接这些固定元件的连接元件上。第二距离传感器尤其布置在第一固定元件上。优选地，第二距离传感器布置在第一固定元件的背离第二固定元件和/或朝向第一夹紧装置的一侧。
根据权利要求2的监测装置以简单的方式保证了对临时钢轨连接的可靠监测。第三距离传感器优选地布置在第二固定元件上。第三距离传感器尤其布置在第二固定元件的背离第一固定元件和/或朝向第二夹紧装置的一侧上。第一距离和/或第二距离和第三距离尤其被重复地、分别在共同的时间窗口中、优选同时地和/或周期性地测量。使用第一距离和第三距离，能够检测并且彼此区分第二固定元件的不期望的移位和第二夹紧装置的不期望的移位。如果第一距离还有第三距离都改变，则检测到第二固定元件的不期望的移位。然而，如果第三距离改变并且第一距离保持相同，则确定第二夹紧装置的不期望的移位。如果第一距离增加并且第二距离和第三距离保持相同，则第一固定元件和第二固定元件没有发生移位，并且第一距离的增加被可靠地检测为间隙的变大。
根据权利要求3的监测装置以简单的方式保证了对临时钢轨连接的可靠监测。连接元件将固定元件连接到部件，从而允许对固定元件进行更简单的操纵以及安装或移除。
根据权利要求4的监测装置以简单的方式保证了对临时钢轨连接的可靠监测。因为连接元件能够在钢轨纵向方向上延伸，因此保证了对第一距离的可靠测量。如果钢轨部分之间的间隙变大，则连接元件也沿钢轨纵向方向延伸，从而不会不利地损害和/或影响第一距离的测量。优选地，连接元件是柔性的或由柔性材料制成，或由具有能够相对彼此移动的连接元件部分的若干部分制成。优选地，连接元件由弹性体材料制成。
根据权利要求5的监测装置以简单的方式保证了对临时钢轨连接的可靠监测。因为第一距离传感器布置在连接元件中，因此保护了第一距离传感器免受环境、诸如雪、泥土或灰尘的影响，并且免受损坏。通过连接元件的柔性或弹性设计，例如如果由弹性体材料形成，第一距离传感器也免受振动的影响。
根据权利要求6的监测装置以简单的方式保证了对临时钢轨连接的可靠监测。通过将第二距离传感器集成在第一固定元件中和/或将第三距离传感器集成在第二固定元件中，首先，实现了监测装置的坚固且紧凑的结构，其次，保护了相应的距离传感器免受环境的影响和损害。优选地，第二距离传感器布置或集成在第一固定元件的面向第一夹紧装置的端面上。此外，优选地，第三距离传感器布置或集成在第二固定元件的面向第二夹紧装置的端面上。
根据权利要求7的监测装置以简单的方式保证了对临时钢轨连接的可靠监测。固定元件和相应的相对固定元件保证了在相应的钢轨部分的两侧上的牢固且可靠的固定。第一固定元件和第一相对固定元件、和/或第二固定元件和第二相对固定元件特别是借助于螺纹连接而连接在一起。固定元件和相关联的相对固定元件例如以螺纹夹具(Schraubzwinge)的方式连接在一起。优选地，固定元件和相关联的相对固定元件被连接在一起，使得它们能够被附接到相应的钢轨部分的钢轨脚部上。
根据权利要求8的监测装置以简单的方式保证了对临时钢轨连接的可靠监测。另一连接元件将相对固定元件连接到部件，从而允许对固定元件进行更简单的操纵以及安装或移除。优选地，将固定元件连接在一起的第一连接元件和将相对固定元件连接在一起的第二连接元件被设计为彼此对应。特别地，第二连接元件也形成为能够在钢轨纵向方向上延伸。
根据权利要求9的监测装置以简单的方式保证了对临时钢轨连接的可靠监测。第四距离传感器用于测量第四距离，该第四距离表征钢轨或轨道相对于道碴床的运动。相对运动也称为伸缩。第四距离传感器被配置成使得其横向于、尤其是垂直于钢轨纵向方向并且在道碴床的方向上进行测量。优选地，监测装置包括参考元件，根据该参考元件测量第四距离。参考元件尤其是参考测量板。基准测量板例如由钢板制成。参考元件或参考测量板在安装监测装置时被布置在道碴床中。第四距离传感器和布置在道碴床中的参考元件之间的相对运动被作为第四距离进行测量和分析。如果在列车通过时钢轨与轨枕一起被不期望地压入道碴床中，则这通过第四距离传感器来检测。
根据权利要求10所述的监测装置以简单的方式保证了对临时钢轨连接的可靠监测。借助于加速度传感器或振动传感器，能够评估钢轨部分之间的间隙和/或道碴床和/或在钢轨上行驶的列车的轮组的承载能力。钢轨部分之间的较大间隙会导致较高的振动值或冲击值。在列车通过时由钢轨部分之间的间隙产生的冲击力使钢轨或轨枕沉入道碴床中。这导致钢轨之间的相对运动或钢轨的伸缩。该相对运动能够借助于加速度传感器或振动传感器来检测。此外，在轨道上行驶的列车的车轮上的平坦点引起振动，该振动能够借助于加速度传感器或振动传感器来检测。温度传感器允许根据温度或热线性延伸(thermischen
)来分析所测量的距离。
根据权利要求11所述的监测装置以简单的方式保证了对临时钢轨连接的可靠监测。控制单元尤其是具有用于将信息/信号传送到中央控制点的无线电模块。为此，控制单元尤其包括无线电天线。为了能量供应，控制单元包括能量供应模块，该能量供应模块尤其包括蓄能器。控制单元借助于用于信号传送的连接电缆连接到距离传感器。
此外，本发明基于以下目的：提供简单的钢轨连接***，该钢轨连接***允许可靠地建立和监测钢轨的两个钢轨部分的临时钢轨连接。
该目的通过具有权利要求12的特征的钢轨连接***来实现。根据本发明的钢轨连接***的优点对应于针对根据本发明的监测装置已经描述的优点。钢轨连接***的监测装置尤其还可以通过权利要求1至11中的至少一项的特征来改进。根据本发明，第一距离传感器在钢轨纵向方向上布置在固定元件之间，所述固定元件继而布置在用于夹紧至少一个钢轨夹板的夹紧装置之间。优选地，钢轨连接***包括至少两个钢轨夹板。用于测量第二距离的第二距离传感器布置在第一固定元件和第一夹紧装置之间。第一固定元件继而布置在第一夹紧装置和第二固定元件之间。此外，监测装置尤其具有第三距离传感器，该第三距离传感器用于测量第二固定元件和第二夹紧装置之间的第三距离。第三距离传感器布置在第二固定元件和第二夹紧装置之间。第二固定元件继而布置在第一固定元件和第二夹紧装置之间。
附图说明
本发明的其他特征、优点和细节由示例性实施例的以下描述得出。附图中示出了：
图1是具有断裂的钢轨的轨道的立体图，该断裂的钢轨借助于钢轨连接***临时连接；
图2是沿着图1中的切割线II-II穿过断裂的钢轨的截面图；
图3是用于监测临时钢轨连接的监测装置的侧视图；以及
图4是图3的监测装置的俯视图。
具体实施方式
轨道具有两个相互平行的钢轨1、2，钢轨1、2以常规方式(未示出)固定到轨枕3上。轨枕3布置在用于接收和支撑轨枕3的道碴床S上。钢轨1具有断裂点，从而在钢轨部分4、5之间形成间隙6。
钢轨连接***7用于建立和监测钢轨部分4、5的临时钢轨连接。钢轨连接***7包括用于建立临时钢轨连接的紧急板连接器8以及用于监测临时钢轨连接的监测装置9。
紧急板连接器8具有两个钢轨夹板10、11，钢轨夹板10、11在钢轨头部12和钢轨脚部13之间布置在钢轨部分4、5的两侧。钢轨夹板10、11在钢轨纵向方向14上延伸，并且借助于第一夹紧装置15连接到第一钢轨部分4并借助于第二夹紧装置16连接到第二钢轨部分5。另外，钢轨夹板10、11借助于第三夹紧装置17连接到钢轨部分4，第三夹紧装置17在钢轨纵向方向14上与第一夹紧装置15间隔开布置。相应地，钢轨夹板10、11借助于第四夹紧装置18连接到第二钢轨部分5，第四夹紧装置18在钢轨纵向方向14上与第二夹紧装置16间隔开布置。
夹紧装置15至18中的每个均具有两个夹紧爪19、20，夹紧爪19、20抵靠在钢轨脚部13和相应的钢轨夹板10、11上，并且借助于带螺纹的夹紧螺栓21被夹紧在钢轨脚部13的下方。在EP 1 697 592B1中详细示出并描述了紧急板连接器8，该专利被引用与此。
监测装置9包括具有相关联的第一相对固定元件23的第一固定元件22和具有相关联的第二相对固定元件25的第二固定元件24。第一固定元件22和第一相对固定元件23布置在钢轨部分4的两侧，并且借助于第一螺纹连接26附接到钢轨脚部13。第一固定元件22和第一相对固定元件23以此方式形成第一螺纹夹具。相应地，第二固定元件24和第二相对固定元件25布置在钢轨部分5的两侧，并且借助于第二螺纹连接27附接到钢轨脚部13。第二固定元件24和第二相对元件固定元件25以此方式形成螺纹夹具。因此，固定元件22、24和相关联的相对固定元件23、25在钢轨纵向方向14上布置在夹紧装置15、16之间。
固定元件22、24借助于第一连接元件28连接在一起以形成第一部件B1。相应地，相对固定元件23、25借助于第二连接元件29连接在一起以形成第二部件B2。连接元件28、29能够在钢轨纵向方向14上延伸。连接元件28、29例如由弹性体材料制成。
为了测量固定元件22、24之间的第一距离d，监测装置9具有第一距离传感器30。第一距离传感器30被集成在第一连接元件28中，并且特别是在钢轨纵向方向14上进行测量，从而所测量的第一距离d根据间隙6的宽度w而变化。
监测装置9还包括：第二距离传感器31，第二距离传感器31在面对第一夹紧装置15的一侧上集成在第一固定元件22中；以及第三距离传感器32，第三距离传感器32在面对第二夹紧装置16的一侧上集成在第二固定元件24中。第二距离传感器31用于测量第一固定元件22与第一夹紧装置15之间在钢轨纵向方向14上的第二距离a。类似地，第三距离传感器32用于测量在第二固定元件24和第二夹紧装置16之间沿钢轨纵向方向14的第三距离b。
此外，监测装置9包括第四距离传感器33和相关联的参考元件34。第四距离传感器33被布置和取向成垂直于钢轨纵向方向14并且在道碴床S的方向上测量第四距离h。第四距离传感器33布置在固定元件22、24中的一个上、相对固定元件23、25中的一个上或连接元件28、29中的一个上。作为示例，第四距离传感器33在面对道碴床S的一侧上集成在第一连接元件28中。参考元件34形成为参考测量板、特别是由钢板制成。参考元件34在第四距离传感器33的下方位于道碴床S上。因此，借助于第四距离传感器33，测量第四距离h，该第四距离h表征第四距离传感器33与参考元件34之间的高度差。
监测装置9还包括加速度传感器35和温度传感器36。加速度传感器35和温度传感器36布置在固定元件22、24中的一个上、相对固定元件23、25中的一个上、和/或连接元件28、29中的一个上。作为示例，加速度传感器35和温度传感器36被集成在第一固定元件22中。
距离传感器30至33、加速度传感器35和温度传感器36借助于电缆连接37电连接至监测装置9的控制单元38。控制单元38包括分析模块39，用于分析来自距离传感器30至33的测量信号、来自加速度传感器35的测量信号和来自温度传感器36的测量信号；控制单元38还包括能量供应模块40和无线电模块41。能量供应模块40用于向监测装置9、特别是分析模块39和无线电模块41供应能量。
钢轨连接***7和监测装置9的功能过程如下：
在钢轨1发生钢轨断裂之后，首先，借助于紧急板连接器8建立钢轨部分4和5的临时钢轨连接。为此，将钢轨夹板10、11以常规方式借助于夹紧装置15、17附接到第一钢轨部分4并且借助于夹紧装置16、18附接到第二钢轨部分5。
然后安装并运行监测装置9。为此，部件B1和B2通过螺纹连接26、27附接在夹紧装置15、16之间。第一固定元件22和相关联的第一相对固定元件23附接到第一钢轨部分4，而第二固定元件24和第二相对固定元件25附接到第二钢轨部分5。借助于螺纹连接26、27，将部件B1和B2施加或夹紧到钢轨部分4、5的相应钢轨脚部13上。将参考元件34在第四距离传感器33的下方布置在道碴床S中。距离传感器30至33、加速度传感器35和温度传感器36导电地连接并且连接为用于通过电缆连接37向控制单元38传输信号。
然后确定第一到第四距离的参考值，这些参考值被分别指定为d0、a0、b0和h0。
监测装置9重复地、特别是周期性地并且在共同的时间窗口中、特别是同时地确定距离d、a、b和h的测量值和钢轨1的加速度的测量值和温度的测量值。
借助于控制单元38，使用距离d、a和b的测量值，来检测和区分以下问题场景：
当间隙6变宽并且宽度w增大时，测量到与参考值d0相比较大的第一距离d。如果距离a和b与参考值a0和b0相比保持相同，则控制单元38检测到间隙6的变宽。
如果与参考值a0相比第二距离a变化，并且同时与参考值d0相比第一距离d变化，则通过该第二距离a检测到第一固定元件22的不期望的移位(Verschiebung)。
因此，如果与参考值b0相比第三距离b变化并且同时与参考值d0相比第一距离d变化，则通过该第三距离b检测到第二固定元件24的不期望的移位。
如果与参考值a0相比第二距离a变化并且同时与参考值d0相比第一距离d保持不变，则通过该第二距离a检测到第一夹紧装置15的不期望的移位。
相应地，如果与参考值b0相比第三距离b变化并且同时与参考值d0相比第一距离d保持不变，则通过该第三距离b检测到第二夹紧装置16的不期望的移位。
借助于分析模块39来检测相应的问题场景，并且借助于无线电模块41将相应的分析信号发送到中央控制点。
如果列车在临时钢轨连接上行驶，则钢轨1、2与轨枕3一起被压入道碴床S中，而在轨枕3之间的道碴S的高度保持不变。这种相对运动被描述为轨道的伸缩(atmen)。通过将第四距离h的测量值与参考值h0进行比较，来检测轨道的伸缩或钢轨1与道碴床S之间的相对运动。如果建立了不期望的相对运动，则无线电模块41将相应的分析信号发送到中央控制点。因此，也将轨道的伸缩检测为问题场景。
借助于所测量的温度，对所测量的距离d、a、b和/或h进行评估并且在必要时进行校正。所测量的温度尤其允许校正在钢轨纵向方向14上的热线性延伸。
当列车经过临时钢轨连接时，借助于加速度传感器35测量的一个或多个加速度首先允许评估间隙。高测量值表明临时钢轨连接已损坏。其次，测量值允许检测经过临时钢轨连接的列车的车轮上的平坦点，因为这样的平坦点会产生特征性和可辨别的振动。此外，作为第四距离传感器33的替代或补充，借助于测量值能够确定钢轨1的伸缩。
因此，钢轨连接***7和监测装置9以简单的方式允许可靠地建立和监测临时钢轨连接。监测装置9允许检测和区分多种不同的问题场景，并且将相应的分析信号发送到中央控制点。
Claims (11)
1.一种用于监测钢轨的两个钢轨部分的临时钢轨连接的监测装置，该监测装置具有：
-用于固定到第一钢轨部分(4)的第一固定元件(22)，
-用于固定到第二钢轨部分(5)的第二固定元件(24)，
其特征在于，
-第一距离传感器(30)，该第一距离传感器用于测量所述固定元件(22、24)之间的第一距离(d)，
-第二距离传感器(31)，该第二距离传感器用于测量所述第一固定元件(22)和所述临时钢轨连接的第一夹紧装置(15)之间的第二距离(a)，
-第三距离传感器(32)，该第三距离传感器用于测量所述第二固定元件(24)和所述临时钢轨连接的第二夹紧装置(16)之间的第三距离(b)。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，
所述固定元件(22、24)通过连接元件(28)连接在一起。
3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，
所述连接元件(28)能够在钢轨纵向方向(14)上延伸。
4.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，
所述第一距离传感器(30)布置在所述连接元件(28)中。
5.根据权利要求1或2所述的监测装置，其特征在于，
所述第二距离传感器(31)集成在所述第一固定元件(22)中和/或所述第三距离传感器(32)集成在所述第二固定元件(24)中。
6.根据权利要求1或2所述的监测装置，其特征在于，
所述一固定元件(22)连接到第一相对固定元件(23)和/或所述第二固定元件(24)连接到第二相对固定元件(25)。
7.根据权利要求6所述的监测装置，其特征在于，
所述相对固定元件(23、25)通过另一连接元件(29)连接在一起。
8.根据权利要求1或2所述的监测装置，其特征在于，该监测装置具有第四距离传感器(33)，该第四距离传感器用于确定所述钢轨(1)相对于道碴床(S)的运动。
9.根据权利要求1或2所述的监测装置，其特征在于，该监测装置具有加速度传感器(35)和/或温度传感器(36)。
10.根据权利要求1或2所述的监测装置，其特征在于，该监测装置具有用于分析所测量的距离(d、a、b、h)的控制单元(38)。
11.一种用于建立和监测钢轨的两个钢轨部分的临时钢轨连接的钢轨连接***，该钢轨连接***包括：
-至少一个钢轨夹板(10、11)，
-第一夹紧装置(15)，该第一夹紧装置用于将所述至少一个钢轨夹板(10、11)夹紧到第一钢轨部分(4)，
-第二夹紧装置(16)，该第二夹紧装置用于将所述至少一个钢轨夹板(10、11)夹紧到第二钢轨部分(5)，
-监测装置(9)，该监测装置具有：
--第一固定元件(22)，该第一固定元件用于在所述夹紧装置(15、16)之间固定到所述第一钢轨部分(4)，
--第二固定元件(24)，该第二固定元件用于在所述夹紧装置(15、16)之间固定到所述第二钢轨部分(5)，
--第一距离传感器(30)，该第一距离传感器用于测量所述固定元件(22、24)之间的第一距离(d)，
--第二距离传感器(31)，该第二距离传感器用于测量所述第一固定元件(22)和所述第一夹紧装置(15)之间的第二距离(a)，以及
--第三距离传感器(32)，该第三距离传感器用于测量所述第二固定元件(24)和所述临时钢轨连接的第二夹紧装置(16)之间的第三距离(b)。
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