DE10102673A1 - Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von Schienenfahrzeugrädern - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von SchienenfahrzeugrädernInfo
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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 (16)
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).
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001102673 DE10102673A1 (de) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von Schienenfahrzeugrädern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001102673 DE10102673A1 (de) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von Schienenfahrzeugrädern |
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Publication Number | Publication Date |
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DE10102673A1 true DE10102673A1 (de) | 2002-07-18 |
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ID=7671308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2001102673 Withdrawn DE10102673A1 (de) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | Verfahren zur Bestimmung des Raddurchmessers und/oder Radprofils von Schienenfahrzeugrädern |
Country Status (1)
Country | Link |
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