DE10102673A1

DE10102673A1 - Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von Schienenfahrzeugrädern

Info

Publication number: DE10102673A1
Application number: DE2001102673
Authority: DE
Inventors: Thomas Keese
Original assignee: WITT IND ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: WITT IND ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-07-18

Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von Schienenfahrzeugrädern wird ein Messschlitten (6) parallel zu mindestens einem Rad (2) eines über eine Messstrecke bewegten Radsatzes bewegt. Vom Messschlitten (6) wird mindestens ein Messstrahl (LS) auf die Radlauffläche (21) des zu vermessenden Rades (2) gerichtet, der reflektierte Messstrahl (LS) erfasst und daraus die Entfernung (m, n) zur Radlauffläche (21) des vermessenden Rades (2) ermittelt. Aus einer erfassten und/oder berechneten Relativposition des zu messenden Rades (2) und des Messschlittens (6) wird zumindest ein Teilradius (r¶1¶, r¶2¶) des vermessenden Rades (2) bestimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von Schienenfahrzeu grädern sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE 36 09 863 A1 ist ein Verfahren zur berührungslo sen Vermessung des Radprofils der Räder von Eisenbahnradsät zen im ein- oder ausgebauten Zustand bekannt. Dabei wird jedes Rad im Bereich seiner Umfangsfläche abgestützt und tangential von einer Beleuchtungseinrichtung mit einem planparallelen Lichtbündel beleuchtet. Das sich durch die Beleuchtung ergebende Profilschattenbild wird von einer Ab bildungsoptik erfaßt und über eine Digitalisierungseinrich tung einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung zugeleitet.

Mit dem bekannten Verfahren kann als Messergebnis im wesent lichen nur der Befund "gut/nicht gut" bezüglich des Radpro fils getroffen werden, eine exakte Bestimmung des Raddurch messers mit minimalem Messfehler, geringem Aufwand und der Möglichkeit eines Vergleichs mit anderen Radsätzes bzw. Rädern oder vorgegebenen Werten ist nicht oder nur mit erheblichem Zusatzaufwand möglich.

Aus der DE 298 11 324 U1 ist eine Kontrollvorrichtung für Radreifen von Schienenfahrzeugen auf Bruch- oder Beschädi gung bekannt, die unmittelbar am Radreifen angeordnet ist und einen auf die Innenflanke, Außenflanke oder Abrollflä che des Radreifens gerichteten Lichtstrahl umfasst, der reflektiert und mittels eines Sensors oder einer Fotozelle ausgewertet wird. Dabei wird durch die Anordnung der Kon trollvorrichtung parallel zur Innenflanke oder Außenflanke des Radreifens ein seitlicher Versatz des Radreifens durch Unterbrechung des Lichtstrahls signalisiert, während bei einem auf den Radreifen bzw. die Lauffläche des Radreifens gerichteten Lichtstrahl Abweichungen in Umfangsrichtung durch eine Ablenkung oder Unterbrechung des Lichtsstrahls signalisiert werden.

Auch diese bekannte Kontrollvorrichtung ermöglicht nur eine Aussage über den Zustand des Radreifens, eine exakte Vermes sung eines oder mehrerer Schienenfahrzeugräder mit der Möglichkeit eines Wertevergleichs oder einer Protokollie rung von Messwerten für Langszeitbeobachtungen ist mit dieser Kontrollvorrichtung nicht möglich.

Bekannte Einrichtungen zur Bestimmung des Raddurchmessers von Eisenbahnwagen machen von Messstrecken Gebrauch, an der Sensoren angeordnet sind, die beim Durchlaufen des Schienen fahrzeugs Impulse auslösen, die nachfolgend zur Durchmesser bestimmung ausgewertet werden.

So ist beispielsweise aus der DE 31 48 401 A1 zur exakten Weg- und Geschwindigkeitsmessung von Fahrzeugen eine Ein richtung zum Bestimmen des Raddurchmessers eines Schienen fahrzeugs bekannt, bei dem auf dem Schienenfahrzeug die beim Durchlaufen einer festgelegten Messstrecke ausgelösten Radimpulse gezählt werden. Die ermittelte Impulsrate wird gespeichert und dem Einstelleingang eines Teilers zuge führt, der von einem hochfrequenten Taktgeber beaufschlagt wird und Übertragimpulse an einen nachgeschalteten Zähler liefert. Die vorgegebene Zeitspanne wird durch ein digital steuerbares Zeitglied vorgegeben und so dimensioniert, dass der sich nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne einstellen de Zählerstand den Durchmesser des Fahrzeugrades angibt.

Mit dieser bekannten Einrichtung ist jedoch eine exakte Be stimmung eines Raddurchmessers in Verbindung mit einer Feststellung von Unrundheiten und Darstellung der Abnutzung nicht möglich und ein Vergleich von Fahrzeugrädern unterein ander nur mit erheblichem Zusatzaufwand durchzuführen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von Schienenfahrzeugrädern anzugeben, das eine automatische Messung im eingebauten oder ausgebauten Zustand von Radsät zen ohne Messfehler sowie die Bestimmung von Unrundheiten von Radlaufflächen bei geringem Aufwand ermöglicht, Ver gleichsmöglichkeiten bietet, Abnutzungen graphisch oder numerisch darstellt und die Möglichkeit bietet, Daten für Wartungsintervalle hochzurechnen.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine automatische Be stimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von Schie nenfahrzeugrädern im ein- oder ausgebauten Zustand von Radsätzen sowie daraus abgeleitet die Bestimmung von Unrund heiten, gewährleistet schnelle und sichere Messergebnisse, bietet Vergleichsmöglichkeiten durch die Steuerung des Messablaufs, Protokollierung, Speicherung und Verarbeitung von Messdaten für Prognosen, Statistiken und Wartungsanfor derungen und ermöglicht eine graphische und/oder numerische Darstellung von Abweichungen der gemessenen Radumfänge gegenüber einem idealen Kreis und damit der Abnutzung von Schienenfahrzeugrädern bei minimalem Herstellungs- und Bedienungsaufwand.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst die Teilradien eines zu vermessenden Rades an diskreten Mess punkten bestimmt, indem vom Messchlitten mindestens ein Messstrahl auf die Radlauffläche des zu vermessenden Rades gerichtet, der reflektierte Messstrahl erfaßt und daraus die Entfernung zur Radlauffläche des zu vermessenden Rades ermittelt wird. Aus einer erfassten und/oder berechneten Re lativposition des zu vermessenden Rades zum Messschlitten kann dann zumindest ein Teilradius des vermessenden Rades bestimmt werden.

Von diesem Grundprinzip ausgehend kann von Bezugspunkten des Messschlittens jeweils ein Messstrahl auf die Radlauf fläche des zu vermessenden Rades in dessen Bewegungsrich tung vor und hinter der Radsatzachse gerichtet und erfasst werden. Daraus ist die Entfernung der Bezugspunkte des Mess schlittens von der Radlauffläche zu ermitteln. Aus den Ent fernungen und dem Abstand der Bezugspunkte des Messschlit tens können dann die jeweiligen Teilradien des zu vermessen den Rades bestimmt werden.

Weiterhin können auf dem Messchlitten in Bewegungsrichtung des Radsatzes vor und hinter dem zu vermessenden Rad in vorgegebenem Abstand zueinander die Messstrahlen abgebende und empfangende Sensoren angeordnet werden, die die Entfer nung von Bezugspunkten des Messschlittens zum Umfang des zu vermessenden Rades erfassen. Aus den Entfernungen und dem Abstand der Sensoren zueinander können dann die jeweiligen Teilradien des zu vermessenden Rades bestimmt werden.

Wird darüber hinaus die Geschwindigkeit des Radsatzes erfasst und daraus die Position des zu vermessenden Rades in Bezug auf die Position des Messschlittens zum Zeitpunkt der Messung der Entfernungen der Sensoren zum Umfang des zu vermessenden Rades bestimmt, können daraus sehr exakt die Relativpositionen des Rades zu den Messstrahlen der Senso ren berechnet und daraus und aus den gemessenen Entfernungen die einzelnen Teilradien des zu vermessenden Rades berechnet werden, wobei sich dieses Messprinzip für belie big viele Teilradien des Rades durch Erhöhung der Messpunk te anwenden läßt.

Wird dabei die Geschwindigkeit des Messschlittens über die Messstrecke im Wesentlichen konstant gehalten, so kann aus der Position des zu vermessenden Rades und der (konstanten) Geschwindigkeit des Messschlittens die Relativpositionen des zu vermessenden Rades zu den Sensoren bestimmt werden.

Alternativ oder zusätzlich können die Geschwindigkeit des Messschlittens mit der Geschwindigkeit des Radsatzes bzw. des vermessenden Rades synchronisiert und Abweichungen der Position und/oder der Geschwindigkeit zwischen dem vermes senden Rad und dem Messschlitten erfasst und bei der Bestim mung des Raddurchmessers und/oder Radprofils berücksichtigt werden.

Darüber hinaus ist es möglich, eine graphische und/oder numerische Darstellung von Abweichungen gegenüber einem idealen, kreisförmigen Rad zu erzeugen und damit Unrundhei ten sowie deren Maß zu erfassen und über eine Protokollie rung, Speicherung und Verarbeitung der Messdaten Prognosen, Statistiken und Wartungsanforderungen zu erstellen. Damit kann aus der Messung und Berechnung der einzelnen Teilradi en des zu vermessenden Rades in vorgegebenen radialen Abständen ein Zustandsprofil des zu vermessenden Rades in Form von numerisch und/oder analytisch dargestellten Abwei chungen des Radumfangs gegenüber einem Kreis dargestellt werden.

Weiterhin kann zur Absicherung der Messergebnisse die Tatsache ausgenutzt werden, daß der Spurkranz eines Rades im Unterschied zum Radreifen bzw. der Radlauffläche oder Abrollfläche des Radreifens nicht abgenutzt wird und daher initial sehr exakt zentrisch und rund ist. Eine Weiterbil dung der erfindungsgemäßen Lösung ist daher dadurch gekenn zeichnet, daß die Differenz des Radius des Spurkranzes des zu vermessenden Rades zu den erfassten Teilradien der Radlauffläche des zu vermessenden Rades bestimmt wird, d. h. aus der Differenz zwischen den Spurkranzradien und den Radlaufflächenradien kann auf die interessierenden Radien zurückgerechnet werden.

Eine Messeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ge kennzeichnet durch

- eine parallel zu den den Radsatz eines Schienenfahr zeugs aufnehmenden Schienen angeordnete Messschlit tenführung, auf der ein Messschlitten parallel zu dem mindestens einen zu vermessenden Rad des Radsat zes geführt ist,
- eine die Position des zu vermessenden Rades erfas sende Einrichtung,
- eine Antriebseinrichtung für den Messschlitten,
- eine Einrichtung zur Synchronisation der Geschwin digkeit des Messschlittens mit der Geschwindigkeit des zu vermessenden Rades,
- auf dem Messschlitten in Bewegungsrichtung des Radsatzes vor und hinter dem zu vermessenden Rad in vorgegebenem Abstand zueinander angeordnete Senso ren,
- und eine eingangsseitig mit den Sensoren und der Einrichtung zur Erfassung der Position des zu vermessenden Rades und ausgangsseitig mit einer Anzeigeeinrichtung verbundene Auswerteinrichtung.

Diese Vorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und durch ihre Funktionssicherheit sowie einfache Bedienbarkeit aus. So ist es beispielsweise nicht erforder lich, dass der zu vermessenden Radsatz und damit das Schie nenfahrzeug exakt eine vorgegebene Geschwindigkeit über die Messstrecke einhalten muß und die Geschwindigkeit des Messschlittens über die Messstrecke der Geschwindigkeit des vorbeirollenden zu vermessenden Rades nachgeführt wird. Es genügt ein Konstanthalten der Geschwindigkeit des Mess schlittens, die der Geschwindigkeit des vorbeirollenden Rades einmalig angenähert wird. Eventuelle Abweichungen im Lauf und in der Geschwindigkeit zwischen dem zu vermessen den Rad und dem Messschlitten können messtechnisch erfasst und in die Durchmesserberechnungen eingegeben werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Einrichtung zur Erfassung der Position des vermessen den Rades vorgesehen, die aus parallel zu den Schienen angeordneten Reflektions-Lichtschranken besteht. Aus der Position des vorbeilaufenden, zu vermessenden Rades können die vertikalen Achsenmittelpunkte berechnet, die Geschwin digkeit des bewegten Rades erfasst und der Messschlitten synchronisiert werden.

Vorzugsweise sind die die Entfernungssignale abgebenden Signalausgänge der Sensoren und der die Position und/oder Geschwindigkeit des Messschlittens oder der Messschlit ten-Antriebseinrichtung anzeigende Signalausgang des Mess schlittens und/oder der Messschlitten-Antriebseinrichtung mit der Auswerteinrichtung und die Reflektions-Lichtschran ken mit einer die Messschlitten-Antriebseinrichtung ansteu ernden Steuereinrichtung verbunden.

Um Räder unterschiedlicher Größe vermessen zu können, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Sensoren zumindest in Längsrichtung des Messschlittens verstellbar auf dem Messschlitten angeordnet.

Vorzugsweise weisen die Sensoren eine Laserstrahl-Abgabeein richtung und eine Laserstrahl-Messeinrichtung, vorzugsweise eine CCD-Messeinrichtung, auf, mit deren Hilfe ein Laser strahl einen Messpunkt erzeugt, der mit der CCD-Messeinrich tung ausgewertet wird. Diese messtechnische Einrichtung ermöglicht eine äußerst hohe Auflösung und eine sehr hohe Abtastrate.

Der Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann an belie biger Stelle innerhalb einer Gleisanlage vorgenommen wer den, vorzugsweise aber ist die Messstrecke dort einzurich ten, wo alle zu vermessenden Eisenbahnfahrzeuge entlangfah ren.

Grundsätzlich ist es ausreichend, einen Messschlitten mit einem Sensorpaar parallel bzw. benachbart zu einer Schiene anzuordnen, wenn die Möglichkeit besteht, das Schienenfahr zeug zu wenden. Alternativ hierzu kann zwischen den den Radsatz aufnehmenden Schienen eine Messschlittenanordnung mit einem schwenkbaren Messschlitten vorgesehen werden, der von einer Stellung parallel zu und nahe der einen Schiene in eine Stellung parallel zu und nahe der anderen Schienen verschwenkbar ist.

Eine weitere Alternative besteht darin, daß zwischen der den Radsatz aufnehmenden Schiene eine Messschlittenanord nung mit zwei parallel zu den Schienen auf den Messschlit tenführungen bewegten und miteinander verbundenen Mess schlitten vorgesehen wird.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiels soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines auf einer Schiene bewegten, zu vermessenden Rades und der erfindungsgemäßen Messvorrich tung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Messanlage;

Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Bestimmung der Teilradien;

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Messeinrichtung und

Fig. 6 eine graphische Darstellung von Abweichun gen der Radlauffläche eines zu vermessenden Rades gegenüber einem idealen, exakt kreis förmigen Rad.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung und Fig. 2 in einer Draufsicht ein auf einer Schiene 21 in Richtung des eingetragenen Pfeiles A bewegtes, zu vermessendes Rad 2 eines Radsatzes eines Schienenfahrzeugs. Das zu vermessende Rad 2 weist einen Radmittelpunkt 20 und eine Radlauffläche oder Abrollfläche des Radreifens 21 sowie einen Spurkranz 22 auf, mit deren Hilfe das Rad 2 auf der Schiene 41 ab rollt und in der durch die Schiene 41 vorgegebenen Spur hält.

Parallel zur Schiene 21 ist eine Messeinrichtung angeord net, die aus einem auf einer Messschlittenführung 60 geführ ten und in Richtung des Pfeiles B bewegten Messschlitten 6 und einer feststehenden Reflektions-Lichtschrankenanordnung 7 besteht. Die Auflösung der Reflektions-Lichtschranken anordnung 7 wird durch die Anzahl der Lichtschrankensenso ren pro Wegeinheit bestimmt. Die Auflösung kann daher durch versetzt angeordnete Lichtschrankensensoren erhöht werden, aber auch bei größeren Abständen der Lichtschranken-Senso ren zueinander ist die exakte Position eines zu vermessen den Rades zu jedem Zeitpunkt berechenbar, da das Schienen fahrzeug bzw. der Radsatz seine Geschwindigkeit nicht ruckartig ändern wird.

Sowohl der Messschlitten 6 als auch die Reflektions-Licht schrankenanordnung 7 sind mit einer Steuer- bzw. Auswertein richtung 9 bzw. 10 gemäß Fig. 5 verbunden, mit deren Hilfe der Messablauf gesteuert wird, Berechnungen aus den Messsi gnalen sowie die Protokollierung und Speicherung der Messda ten und Verarbeitung der Messdaten für Prognosen, Statisti ken und Wartungsanforderungen erfolgen.

Auf dem Messschlitten 6 sind zwei Sensoren 61, 62 in einem Abstand zueinander angeordnet, der größer als der Raddurch messer ist. Die Sensoren 61, 62 weisen eine Laserstrahl-Ab gabeeinrichtung sowie eine Laserstrahl-Messeinrichtung auf, die vorzugsweise aus einer CCD-Messeinrichtung besteht. Die von der Laserstrahl-Abgabeeinrichtung abgegebenen Laser strahlen LS sind auf die Radlauffläche 21 gerichtet und erzeugen dort Messpunkte, die von der CCD-Messeinrichtung empfangen und als Sensorsignale an die Auswerteinrichtung 10 gemäß Fig. 5 weitergeleitet werden. Die mit den Senso ren 61, 62 erzielbare Auflösung beträgt beispielsweise 10 µm bei einem Bezugsabstand von 350 mm und ermöglicht einen Abtastzyklus von 1 msec, so daß bei einer Bewegungsgeschwin digkeit von v = 3 m/sec alle drei Millimeter eine Messung möglich ist.

Die Sensoren 61, 62 sind vorzugsweise in Längsrichtung des Messschlittens verstellbar auf dem Messschlitten 6 angeord net, so daß der Raddurchmesser und/oder das Radprofil von Schienenfahrzeugrädern unterschiedlichen Durchmessers bestimmt werden können. Weiterhin ist der Messschlitten 6 mit einer Antriebseinrichtung verbunden, die wahlweise auf dem Messschlitten 6 angeordnet sein kann oder mit dem Messschlitten 6 über ein Seil, eine Kette oder dgl. verbun den ist.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Messanlage mit einem Radsatz 1, der über eine Achse 11 miteinander verbun dene Räder 2, 3 aufweist und auf an den oberen Rändern einer Grube 15 angeordnete Schienen 41, 42 gestellt ist. Zwischen den Schienen 41, 42 ist eine Messschlittenanord nung 5 mit den senkrechten Wänden der Grube 15 verbunden, die aus zwei Messschlitten 6, 8 besteht, die nahe der einen bzw. anderen Schiene 41, 42 angeordnet sind und parallel zu den Schienen 41, 42 bewegt werden. Die Messschlitten 6, 8 sind in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Achse 50 miteinander verbunden und auf Messschlit tenführungen 60, 80 gelagert, die den parallelen Verlauf zu den Schienen 41, 42 vorgeben.

Alternativ zu der Messschlittenanordnung 5 gemäß Fig. 3 kann auch ein einzelner auf einer Messschlittenführung 60 geführter Messschlitten 6 benachbart zu der einen Schiene 41 vorgesehen werden, was allerdings zur Vermessung des anderen Rades 3 des Radsatzes 1 ein Wenden des Radsatzes 1 bzw. Schienenfahrzeugs erforderlich macht.

In einer weiteren Alternative kann ein einzelner Messschlit ten schwenkbar so befestigt werden, daß er wahlweise in die Nähe und parallel zur einen Schiene 41 sowie in die Nähe und parallel zur anderen Schiene 42 verschwenkt werden kann. Die beiden letztgenannten Varianten sind allerdings zeitaufwendiger, verringern aber den Herstellungsaufwand.

Fig. 4 zeigt in graphischer Darstellung die geometrischen Verhältnisse, die dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers oder/oder Radprofils von Schienenfahrzeugrädern sowie der erfindungsgemäßen Messein richtung zugrunde liegen. Aus dem bekannten Abstand c vn Bezugspunkten der im Abstand c₁ zueinander angeordneten Sensoren 61, 62 des Messschlittens 6 und den mittels der Sensoren 61, 62 gemessenen Entfernungen m und n zwischen den Sensoren 61, 62 und der Radlauffläche 21 können die Teilradien r₁ und r₂ trigonometrisch berechnet werden. Dabei wird der Abstand c der Bezugspunkte der Sensoren 61, 62 zueinander zugrunde gelegt, der sich aus einer Projekti on der Laserstrahlen LS auf die Messschlittenführung 60 ergibt.

Die zur Verfügung stehenden und einzeln oder gemeinsam in den Rechenprozess einfließenden Messgrößen werden zur Bestimmung einer Vielzahl von Teilradien r₁, r₂ des Rades 2 herangezogen und der Bestimmung des Raddurchmessers bzw. Radprofils zugrunde gelegt. Zu diesem Zweck wird das Schie nenfahrzeug bzw. der betreffende Radsatz über die vorgegebe ne Messstrecke bewegt und dabei die Position des zu vermes senden Rades 2 mittels mehrerer Sensoren der Reflektions- Lichtschrankenanordnung 7 gemäß Fig. 1 erfaßt. Aus der Positionserfassung können der vertikale Achsenmittelpunkt 20 und die Geschwindigkeit des zu vermessenden Rades 2 be rechnet werden. Da das Schienenfahrzeug seine Geschwindig keit nicht ruckartig ändern wird, kann alternativ auch die Geschwindigkeit des Rades erfaßt werden und daraus die exakte Position des zu vermessenden Rades 2 zu jedem Zeit punkt berechnet werden.

Weiterhin dient die Positionserfassung des zu vermessenden Rades 2 dazu, die Geschwindigkeit des Messschlittens 6 mit der des zu vermessenden Rades 2 zu synchronisieren. Hierzu wird zunächst die Geschwindigkeit des Messschlittens 6 über die Messstrecke konstant gehalten und der Geschwindigkeit des bewegten, zu vermessenden Rades 2 einmalig angenähert, aber nicht notwendigerweise nachgeführt. Aus der Geschwin digkeit bzw. Position des zu vermessenden Rades 2 und der Geschwindigkeit des Messschlittens 6 über die Messstrecke werden die Relativpositionen des zu vermessenden Rades 2 zu den Sensoren 61, 62 bzw. zu den Messstrahlen sehr exakt berechnet. Da die Abweichungen der Position und Geschwindig keit zwischen dem zu vermessenden Rad 2 und dem Messschlit ten 6 gemessen werden, können diese auch bei der Durchmes serberechnung berücksichtigt werden.

Aus der Berechnung der Relativpositionen und aus den mit tels der Sensoren 61, 62 gemessenen Entfernungen m und n können dann die jeweiligen Teilradien r₁, r₂ berechnet werden. Diese Berechnung kann für beliebig viele Teilradien r₁, r₂ des zu vermessenden Rades 2 durch eine entsprechende Erhöung der Messpunkte angewendet werden, so daß die Vermes sung des Rades 2 nicht auf Abstände in Winkelgraden be schränkt ist, sondern auf Winkelminuten und -sekunden ausge dehnt werden kann. Damit kann problemlos eine Auflösung von 10 µm bei einem Bezugsabstand von 350 mm sowie ein Abtastzy klus von 1 msec erzielt werden, so daß bei einer Geschwin digkeit von v = 3 m/sec alle drei Millimeter eine Messung möglich ist.

Zur Synchronisation der Geschwindigkeit des Messschlittens 6 mit der Geschwindigkeit des zu vermessenden Rades werden die Ausgangssignale der Positionserfassungseinrichtung 7 gemäß Fig. 5 an eine Steuerung 9 abgegeben, die die An triebseinrichtung des Messschlittens 6 ansteuert. Gleichzei tig werden die von der Positionserfassungseinrichtung 7 abgegebenen Signale einer als Rechner ausgeführten Aus werteinrichtung 10 zugeführt, die ebenfalls mit dem Mess schlitten 6 und über den Messschlitten 6 mit den Sensoren 61, 62 verbunden ist.

Aus den gemessenen Messgrößen und berechneten Werten er zeugt die Auswerteinrichtung 10 eine graphische und/oder numerische Darstellung von diskreten Raddurchmessern sowie eine in Fig. 6 dargestellte graphische und numerische Darstellung von Abweichungen der Radlauffläche gegenüber einem exakt kreisförmigen, idealen Rad.

Fig. 6 zeigt die Ideallinie mit einer Abweichung von +/-0 sowie in einer Kurve den realen Verlauf, der in diesem Beispiel +/-2 mm beträgt.

Weiterhin erfolgt mittels des Rechners 10 eine Protokollie rung und Speicherung der Messdaten sowie weitere Verarbei tung der Messdaten für Prognosen, Statistiken und Wartungs anforderungen, d. h. unter anderem auch für zukünftig zu erwartende Unrundheiten des zu vermessenden Rades.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von Schienenfahrzeugrädern, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messschlitten (6, 8) parallel zu mindestens einem Rad (2, 3) eines über eine Messstrecke bewegten Radsatzes (1) bewegt wird, dass vom Messchlitten (6, 8) mindestens ein Messstrahl (LS) auf die Radlaufflä che (21) des zu vermessenden Rades (2, 3) gerichtet, der reflektierte Messstrahl (LS) erfaßt und daraus die Entfernung (m, n) zur Radlauffläche (21) des vermessen den Rades (2, 3) ermittelt wird und dass aus einer er fassten und/oder berechneten Relativposition des zu vermessenden Rades (2, 3) und des Messschlittens (6, 8) zumindest ein Teilradius (r₁, r₂) des vermessenden Rades (2, 3) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom Messschlitten (6, 8) ausgehend jeweils ein Messstrahl (LS) auf die Radlauffläche (21) des zu ver messenden Rades (2, 3) in dessen Bewegungsrichtung vor und hinter der Radsatzachse (11) gerichtet und erfasst und daraus die Entfernung (m, n) von Bezugspunkten des Messschlittens (6, 8) zur Radlauffläche (21) ermittelt wird, und dass aus den Entfernungen (m, n) und dem Abstand (c) der Bezugspunkte des Messschlittens (6, 8) die jeweiligen Teilradien (r₁, r₂) des zu vermessenden Rades (2, 3) bestimmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass auf dem Messchlitten (6, 8) in Bewegungsrich tung des Radsatzes (1) vor und hinter dem zu vermessen den Rad (2, 3) in vorgegebenem Abstand (c₁) zueinander angeordnete, die Messstrahlen (LS) abgebende und emp fangende Sensoren (61, 62) die Entfernung (m, n) von Bezugspunkten des Messschlittens (6, 8) zum Umfang des zu vermessenden Rades (2, 3) erfassen, und dass aus den Entfernungen (m, n) und dem Abstand (c₁) der Senso ren (61, 62) zueinander die jeweiligen Teilradien (r₁, r₂) des zu vermessenden Rades (2, 3) bestimmt werden.

4. Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwin digkeit des Radsatzes (1) erfasst und daraus die Position des zu vermessenden Rades (2, 3) in Bezug auf die Position des Messschlittens (6, 8) zum Zeitpunkt der Messung der Entfernungen (m, n) bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Messschlittens (6, 8) über die Messstrecke im Wesentlichen konstant gehalten wird und dass aus der Position des zu vermessenden Rades (2, 3) und der Geschwindigkeit des Messschlit tens (6, 8) die Relativpositionen des zu vermessenden Rades (2, 3) zu den Sensoren (61, 62) bestimmt wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwin digkeit des Messschlittens (6, 8) mit der Geschwindig keit des Radsatzes (1) bzw. des vermessenden Rades (2, 3) synchronisiert wird, daß Abweichungen der Position und/oder der Geschwindigkeit zwischen dem vermessenden Rad (2, 3) und dem Messschlitten (6, 8) erfasst und bei der Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radpro fils berücksichtigt werden.

7. Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilradien (r₁, r₂) des zu vermessenden Rades (2, 3) in vorgegebe nen radialen Abständen bestimmt und die sich aus den Teilradien (r₁, r₂) ergebenden Abweichungen des Um fangs des zu vermessenden Rades (2, 3) gegenüber einem Kreis bestimmt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichungen grafisch und/oder numerisch dargestellt werden.

9. Verfahren nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz des Radius des Spurkranzes des zu vermessenden Rades (2, 3) zu den erfassten Teilradien (r₁, r₂) der Lauf fläche (21) des zu vermessenden Rades (2, 3) bestimmt wird.

10. Messeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch
eine parallel zu den den Radsatz (1) eines Schienen fahrzeugs aufnehmenden Schienen (41, 42) angeordne te Messschlittenführung (60, 80), auf der ein Mess schlitten (6, 8) parallel zu dem mindestens einen zu vermessenden Rad (2, 3) des Radsatzes (1) ge führt ist,
eine die Position des zu vermessenden Rades (2, 3) erfassende Einrichtung (7),
eine Antriebseinrichtung für den Messschlitten (6, 8),
eine Einrichtung (9) zur Synchronisation der Ge schwindigkeit des Messschlittens (6, 8) mit der Ge schwindigkeit des zu vermessenden Rades (2, 3),
auf dem Messschlitten (6, 8) in Bewegungsrichtung des Radsatzes (1) vor und hinter dem zu vermessen den Rad (2, 3) in vorgegebenem Abstand (c₁) zueinan der angeordnete Sensoren (61, 62),
und eine eingangsseitig mit den Sensoren (61, 62) und der Einrichtung (7) zur Erfassung der Position des zu vermessenden Rades (2, 3) und ausgangsseitig mit einer Anzeigeeinrichtung (12) verbundene Aus werteinrichtung (10).

11. Messeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, dass die Einrichtung zur Erfassung der Position des zu vermessenden Rades (2, 3) aus parallel zu den Schienen (41, 42) angeordneten Reflektions-Licht schranken (7) besteht.

12. Messeinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die die Entfernungssignale (m, n) abgebenden Signalausgänge der Sensoren (61, 62) und der die Position und/oder Geschwindigkeit des Mess schlittens (6, 8) oder der Messschlitten-Antriebsein richtung anzeigende Signalausgang des Messschlittens (6, 8) und/oder der Messschlitten-Antriebseinrichtung mit der Auswerteinrichtung (10) und die Reflekti ons-Lichtschranken (7) mit einer die Messschlitten-An triebseinrichtung ansteuernden Steuereinrichtung (9) verbunden sind.

13. Messeinrichtung nach mindestens einem der voranstehen den Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (61, 62) zumindest in Längsrichtung des Messschlittens (6, 8) verstellbar auf dem Messschlit ten (6, 8) angeordnet sind.

14. Messeinrichtung nach mindestens einem der voranstehen den Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (61, 62) eine Laserstrahl-Abgabeeinrich tung und eine Laserstrahl-Messeinrichtung, vorzugswei se eine CCD-Messeinrichtung, aufweisen.

15. Messeinrichtung nach mindestens einem der voranstehen den Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch eine zwischen den den Radsatz (1) aufnehmenden Schienen (41, 42) angeordnete Messschlittenanordnung (5) mit zwei parallel zu den Schienen (41, 42) auf den Mess schlittenführungen (60, 80) bewegten und mitein ander verbundenen Messschlitten (6, 8).

16. Messeinrichtung nach mindestens einem der voranstehen den Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch eine zwischen den den Radsatz (1) aufnehmenden Schienen (41, 42) angeordnete Messschlittenanordnung (5) mit einem schwenkbaren Messschlitten (6 bzw. 8), der von einer Stellung parallel und benachbart zu einer der beiden Schienen (41 bzw. 42) in eine Stellung parallel und benachbart zu der anderen Schiene (42 bzw. 41) verschwenkbar ist.