DE2130417A1 - Fahrbare Einrichtung zur Ermittlung der Verwindung eines Gleises - Google Patents
Fahrbare Einrichtung zur Ermittlung der Verwindung eines GleisesInfo
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Description
FRANZ PLASSER IN WIEN
Fahrbare Einrichtung zur Ermittlung der Verwindung eines Gleises
Die Erfindung betrifft eine fahrbare Einrichtung zur Ermittlung der Verwindung eines Gleises mit wenigstens zwei
auf jedem Schienenstrang im Abstand hintereinander angeordneten Tastorganen, wie Spurkranzrädern, Fahrwerken od.
dgl., zur Abnahme der jeweiligen Höhenlage jedes Schienenstranges,
sowie einer mit einer Anzeige- und/oder Registriervorrichtung in Verbindung stehenden Meßvorrichtung
zur Feststellung der relativen Höhendifferenzen zwischen
den einzelnen Tastorganen.
Es sind bereits Einrichtungen zur Verwindungsmessung bekannt, bei denen zwei hintereinander angeordnete Fahrachsen
über eine Meßvorrichtung miteinander in Verbindung
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stehen, die beim Befahren des -Gleises den jeweiligen rela·*
"tiven Winkel zwischen den beiden Achsen in einer quer zur Gleislängsachse verlaufenden Ebene aufnimmt und einer Anzeige-bzw.Registriervorrichtung
zuführt. Die aus Hebelsystemen od.dgl. bestehende Meßvorrichtung ist bei diesen
Einrichtungen verhältnismäßig kompliziert und wegen der vielen Umlenk-und Lagersteilen sehr störanfällig. Außerdem
können aufgrund der Lager-und Gelenkspiele Fehler auftre~ ten, die das Meßergebnis nachteilig beeinflussen.
Weiters sind bereits Einrichtungen zur Ermittlung der Verwindung eines Gleises bekanntgeworden, bei denen vier die
Eckpunkte eines Rechteckes bildende Laufräder federnd mit einem Fahrgestellrahmen verbunden sind und die Vertikalbewegungen
jedes einzelnen Rades in bezug zum Fahrgestellrahmen durch elektrische Meßglieder aufgenommen werden, wobei
die vier Meßglieder derart zu einer elektrischen Meßbrücke geschaltet sind, daß die von dieser abgegebenen elektrischen
ψ Größen ein Maß für die jeweilige Verwindung darstellen. Abgesehen
vom großen Aufwand an kostspieligen Meßgliedern hat eine solche Einrichtung auch noch den Nachteil, daß Schwingungen
bzw.Bewegungen des Fahrgestellrahmens in vertikaler Richtung das Meßergebnis verfälschen und eine genaue Ermittlung
der Schienenlage unmöglich machen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die mit möglichst einfachen Mitteln
eine genaue und von Schwingungen bzw.Bewegungen eines Fahrgestellrahmens unabhängige Ermittlung der Verwindung
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eines Gleises gestattet. Dies wird gemäß der Erfindung dar durch erreicht, daß die Meßvorrichtung als elastisch verformbarer,
mit Dehnungsmeßstrexfen zur Umwandlung der Verformungen in proportionale elektrische Meßgrößen versehener
Stab ausgebildet ist, der zwischen zwei im Abstand hintereinander auf jeweils beiden Schienensträngen aufliegenden
Tastorganen angeordnet ist und mit jeweils einem seiner Enden mit einem dieser beiden Tastorgane in Verbindung
steht.
Durch die Verbindung der hintereinander liegenden Tastorgane über einen elastisch verformbaren Stab, dessen Verformungen
ein Maß für die Verwindung darstellen, werden Bewegungsspiele zwischen den beiden Tastorganen weitestgehend ausgeschaltet
und eine sehr einfache und dennoch äußerst genaue Aufnahme der Verwindung erreicht. Außerdem stellt die Verwendung
an sich bekannter Dehnungsmeßstreifen eine sehr betriebssichere und einfache Möglichkeit zur elektrischen Messung
der Verformungen des Stabes dar.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der elastisch verformbare Stab als insbesondere rohrförmiger Torsionsstab
ausgebildet, der mit jeweils einem seiner Endenj gegebenenfalls
über Tellerfedern, Kardangelenke od.dgl. mit einem der
Tastorgane drehsteif verbunden ist. Dieser Torsionsstab ist zweckmäßigerweise im wesentlichen parallel zur Gleislängsachse
angeordnet und jeweils im Bereich der Gleismitte mit den Tastorganen verbunden. Die Dehnungsmeßstrexfen selbst
werden dabei vortexlhafterweise in der Längsmitte des Tor-
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sionsstabes angeordnet. Es können dabei beispielsweise vier
Dehnungsmeßstreifen unter 45° zur Längsachse des Torsionsstabes kreuzförmig auf diesem angebracht sein„Es hat sich
dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn der Torsionsstab rechteckigen
Querschnitt aufweist, wobei die Dehnungsmeßstreifen auf einer der Breitseiten des Torsionsstabes angebracht
sind.
Es ist aber auch möglich, den elastisch verformbaren Stab
" als quer zur Gleisachse verlaufenden Biegestab, z.B. als.
Blattfeder, auszubilden, der mit einem.seiner Enden an einem der Tastorgane bzw. einem mit diesem starr verbundenen
Teil eingespannt und mit seinem anderen Ende mit dem anderen Tastorgan bzw.einem mit diesem starr verbundenen Teil in
Verbindung steht, z.B.über einen Gabelkopf. Die Dehnungsmeßstreifen
sind dabei im Bereich der größten Verformung, nämlich im Bereich der Einspannstelle der Biegestäbe angeordnet,
wobei vorteilhafterweise an jeder Seite des Biegestabes
fe zwei Dehnungsmeßstreifen angebracht sind.
Die Dehnungsmeßstreifen können über eine Brückenschaltung und gegebenenfalls einen Verstärker mit der Anzeige-bzw.Registriervorrichtung
verbunden sein.
Wenn das eine Tastorgan von einem einen Fahrgestellrahmen tragenden
belasteten Hauptfahrwerk und das zweite Tastorgan von einem gegebenenfalls doppelachsigen Meßfahrwerk gebildet ist,
ergibt sich weiters der Vorteil, daß nicht nur die geometrische Verwindung eines Gleises, sondern auch der jeweilige
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Gleiszustand, d»h.elastische Deformationen oder Verwindungen
bzw.Schienensenkungen unter Belastung ermittelt werden kann. Gerade diese elastischen Deformationen bzw.der daraus ableitbare
Gleiszustand sind nämlich für die Betriebssicherheit eines Gleises von ausschlaggebender Bedeutung, weil sie den
tatsächlichen Verhältnissen bei der Durchfahrt eines Zuges entsprechen. In weiterer Folge kann aus dem Gleiszustand bewertet
werden, welche Bearbeitungsvorgänge am Gleis erforderlich erscheinen, z.B.ob das Schotterbett einer Verdichtung
bedarf. Das vorzugsweise hydraulisch gegen die Schienen andrückbare Meßfahrwerk ist zweckmäßigerweise zwischen zwei
belasteten Hauptfahrwerken angeordnet und über Längslenker mit dem Fahrgestellrahmen verbunden.
Dieser Fahrgestellrahmen kann entweder vom Wagenrahmen eines Gleismeßfahrzeuges oder vom Maschinenrahmen einer Maschine
zur Korrektur der Schienenlage, z.B.einer Gleisnivelliermaschine, gebildet sein. Im letztgenannten Fall ist es vorteilhaft, wenn die Dehnungsmeßstrexfen bzw.deren Brückenschaltung
über einen Verstärker mit dem Antrieb der Arbeitswerkzeuge der Maschine zwecks automatischer Steuerung derselben in Verbindung
stehen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Es zeigt: Fig.l einen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung sowie weiteren Einrichtungen
zur Ermittlung anderer Gleisparameter ausgestatteten Gleismeßwagen, Fig.2 eine vereinfachte schaubildliche Darstellung
einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung,
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Fig.2a eine vereinfachte schaubildliche Darstellung einer
anderen Ausführungsform, Fig.3 einen Längsschnitt durch
die Ausführungsform nach Fig.2 in größerem Maßstab, Fig.4
einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.3* Fig.5 einen
Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig.3j Fig.6 ein
Schaltschema für Dehnungsmeßstreifen, Fig.7 einen Horizontalschnitt
durch die mittlere Befestigungsstelle der Meßvorrichtung nach Fig.3, und Fig.8 einen Schnitt entlang
der Linie VIII-VIII in Fig.7.
Der in Fig.l allgemein dargestellte Gleismeßwagen weist
zwei auf den Schienen 1 laufende Hauptfahrachsen 2,2T auf,
die einen Fahrgestellrahmen 3 niit einem Wagenaufbau 4 tragen. Die eine Hauptfahrachse 2 kann als Antriebsachse ausgebildet
sein, die mit einem schematisch angedeuteten Antriebsmotor 5 in Verbindung steht, so daß der Gleismeßwagen
selbstfahrend betrieben werden kann. Zwischen den Hauptachsen 2,2T sowie in den Endbereichen des Gleismeßwagens
k sind doppelachsige Meßfahrwerke 6,61JO" angeordnet, die über
Längslenker 7 mit dem Fahrgestellrahmen 3 verbunden sind und durch Hydraulikzylinder 8 bei Überstellungsfahrten des Gleismeßwagens
von den Schienen 1 abgehoben werden können. Die Zylinder 8 dienen gleichzeitig zum Andrücken der einzelnen
Abnahmeachsen 9a,9b jedes Meßfahrwerkes gegen die Schienen 1,
u.zw.wird jeweils eine Abnahmeachse 9a gegen die linke und
eine Abnahmeachse 9b gegen die rechte Schiene angedrückt.Zur
Abnahme der seitlichen Abweichungen jeder Schiene werden alle drei Meßfahrwerke 6,6' und 6" verwendet, wobei die Re-
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lativbewegungen der einzelnen Achsen 9a bzw.9b quer zum
Fahrgestellrahmen 3 über an diesem schwenkbar gelagerte Hebel 10 und Verbindungsorgane auf eine Meßvorrichtung
übertragen werden, von der sie über je eine Gebervorrichtung lla bzw.lib für die linke bzw.rechte Schiene als elektrische
.gegebenenfalls verstärkte Meßgrößen einer Anzeigevorrichtung 12 bzw.einer Registriervorrichtung 13 zugeführt
werden. Der gezeigte Gleismeßwagen weist außerdem eine Einrichtung 14 zur Stoßlagenmessung,weiters eine Einrichtung 15
zur Verwindungsmessung, sowie eine Einrichtung 16 zur Spurweitenmessung auf, welche Einrichtungen ebenfalls über Gebervorrichtungen
11 in elektrischer Verbindung mit der Anzeige- und Registriervorrichtung 12 bzw.13 stehen.Im Gleismeßwagen
können außerdem verschiedene Recheneinrichtungen 17(Computer) zur Auswertung der Meßergebnisse vorgesehen sein.
Da sich die vorliegende Erfindung nur auf die Verwindungsmessung bezieht, wird im folgenden nur diese näher erläutert.
In den Fig.2 und 3 ist lediglich die eine Hauptachse 2' sovie
das mittlere Meßfahrwerk 6T und das eine äußere, Meßfahrwerk 6"
der zur Pfeilhöhenmessung am Gleismeßwagen 3,4 vorgesehenen Fahrwerke dargestellt, wobei das mittlere Meßfahrwerk 6*
und die Hauptachse 2* gleichzeitig zur Ermittlung der Verwindung des Gleises dienen. Zu diesem Zweck ist das mittlere
Meßfahrwerk 6* in Gleismitte über ein drehsteifes Verbindungsrohr
18 und einen in seiner Längsmitte mit vier Dehnungsmeßstreifen
20 versehenen Torsionsstab 19 mit der Haupt-
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achse 2* des Meßwagens 3,4 verbunden, wobei das Verbindungsrohr 18 sowohl mit dem Torsionsstab 19 als auch mit dem Meßfahrwerk
6' gelenkig, jedoch drehsteif verbunden ist, z.B.
über Tellerfedern 21, die später Jioch näher erläutert werden.
Die vier, z.B.aufgeklebten Dehnungsmeßstreifen 20 sind
an der Oberseite des Torsionsstabes 19 unter einem Winkel von 45°.zur Längsachse, also in den Hauptspannungsrichtungen,
desselben kreuzförmig angeordnet. Die beim Verwinden ^ des Torsionsstabes 19 auftretenden, aus Zug-und Druckspannungen
zusammengesetzten Torsionsspannungen bewirken eine meßbare Dehnung bzw.Stauchung der in den Dehnungsmeßstreifen
20 eingebetteten Metalldrähte und damit eine Änderung des elektrischen Widerstandes derselben, mit der in einer
Brückenschaltung ein proportionaler Strom erzeugt werden kann, der einen Aufschluß über die Verformung (Torsion) des
Torsionsstabes 19 und damit der auf ihn einwirkenden Relativbewegungen zwischen dem Meßfahrwerk 6T und der Hauptachse
2T gibt.
Im Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Rohr 18 und dem mit der Hauptachse 2' drehsteif verbundenen Torsionsstab
19 ist ein Lagerzapfen 22 (vgl.Fig.7) angeordnet, der
in einem über Lenker 23 mit dem Fahrgestellrahmen 3 verbundenen Gelenklager 24 gelagert ist. Die beiden Achsen 9a,9b
des im vorliegenden Fall zweiachsigen Meßfahrwerkes 6 * sind
über einen Gelenkstab 25 ebenfalls höhenbeweglich und drehsteif miteinander verbunden.
In Fig.2a ist eine Ausfuhrungsform dargestellt, bei der an-
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stelle des Torsionsstabes 19 ein ebenfalls mit Dehnungsmeß-.
streifen 20 versehener Biegestab 26 vorgesehen ist. Dieser ist einerseits an einem mit einer Meßachse 9 starr verbundenen
Arm 27 eingespannt und steht anderseits über einen das freie Ende des Biegestabes 26 gelenkig umgreifenden Gabelkopf
28 mit einem winkelförmigen Arm 29 in Verbindung, der seinerseits mit einer zweiten Meßachse 9T starr verbunden
ist. Es ist also bei dieser Ausführungsform überdies
die Möglichkeit angedeutet, das doppelachsige Meßfahrwerk 6' sowie die Hauptachse 2' durch jeweils eine einzelne Meßachse
9 bzw.9' zu ersetzen. Der Biegestab 26 besteht zweckmässigerweise
aus gehärtetem Federstahl und die Dehnungsmeßstreifen 20 sind im Bereich der Einspannstelle, also im Bereich
der größten Verformung des Biegestabes 26 angeordnet, z.B.aufgeklebt. Dabei können an jeder Seite des Biegestabes
zwei zueinander parallele Dehnungsmeßstreifen 20 vorgesehen
sein. Auch bei dieser Ausfuhrungsform ergibt natürlich die
Dehnung bzw.Stauchung der Dehnungsmeßstreifen eine Änderung
des elektrischen Widerstandes, die über die jeweilige Verformung (Biegung) des Biegestabes 26 Aufschluß gibt.
Aus Fig.4 geht deutlich hervor, daß der bei der Ausführungsform nach Fig.2 und 3 verwendete Torsionsstab 19 rohrförmig
und mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist, wobei an den Schmalseiten des Torsionsstabes Versteifungsstreifen 30
aus Blech angebracht sind, während sich auf der oberen Breitseite die Dehnungsmeßstreifen 20 befinden.
In Fig.5 ist vor allem die Aufhängung des Gelenklagers 24
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über die Lenker 23 am Fahrgestellrahmen 3 des Meßwagens deutlicher erkennbar. Außerdem geht aus dieser Figur die
Verbindung der Meßachse 9b mit dem Verbindungsrohr 18 über
eine an der Achse befestigte dreieckige Lasche 31 hervor.
Das in Fig.6 gezeigte Schaltschema für die Dehnungsmeßstreifen
20 ist sowohl bei der Ausführungsform mit Torsionsstab als auch bei der Ausführungsform mit Biegestab anwendbar.
Die die Dehnungsmeßstreifen enthaltende Meßbrücke ist einerseits
an einen Betriebsspannungsstabilisator 32 und anderseits
über einen Trägerfrequenz-Meßverstärker 33> der ebenfalls
über den Spannungsstabilisator 32 mit Strom versorgt wird, und einen Gleisrichter sowie gegebenenfalls zusätzliche
Einrichtungen 34> wie Vorverstärker 3 Filter od.dgl.,an
die Anzeigevorrichtung 12 bzw.die als Meßschreiber ausgebildete Registriervorrichtung 13 oder die Recheneinrichtung 17
angeschlossen.
k In den Fig.7 und 8 ist die zwischen dem Verbindungsrohr 18
und dem Torsionsstab 19 vorgesehene Lagerstelle deutlicher hervorgehoben. Das Verbindungsrohr 18 ist an seinem der Lagerstelle
zugewandten Ende mit einem Flansch 35 versehen, der mit zwei diametral abstehenden Armen 21a der kreuzförmig
ausgebildeten, drehsteifen Tellerfeder 21 verschraubt ist. Die beiden anderen diametral abstehenden Arme 21b der Tellerfeder
sind mit einem gegenüber dem erstgenannten Flansch 35 um 90 verdrehten Flansch 36 verschraubt, der seinerseits
mit dem einen Ende des Lagerzapfens 22 verschweißt ist. Die Tellerfeder 21 ermöglicht somit eine vollkommen spielfreie
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Übertragung des Drehmomentes vom Verbindungsrohr 18 auf den Lagerzapfen 22, läßt aber dennoch eine gewisse Schrägstellung
zwischen diesen beiden Teilen zu, so daß beispielsweise
Höhen-oder Seitenbewegungen des Fahrwerkes 6f in bezug
auf den Torsionsstab 19 ausgeglichen werden. Der Lagerzapfen 22 ist in kugelförmigen Lagerschalen 24a,24b des
Gelenkiagers 24 gelagert, so daß auch die Höhen-bzw.Seitenbewegungen
des mit dem Torsionsstab 19 verbundenen Fahrwerkes 2' bzw.9' ausgeglichen werden können. Am zweiten Ende
des Lagerzapfens 22 ist ein runder Flansch 37 angeschraubt, der seinerseits mit einem am Ende des Torsionsstabes 19 angeschweißten
Flansch 38 verschraubt ist, so daß auch zwischen dem Lagerzapfen 22 und dem Torsionsstab 19 eine spielfreie
Übertragung der Kräfte erfolgt.
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Claims (15)
- Patentansprüche :Fahrbare Einrichtung zur Ermittlung der Verwindung \eir/es Gleises mit wenigstens zwei auf jedem Schienenstrang im Abstand hintereinander angeordneten Tastorganen, wie Spurkranzrädern, Fahrwerken od.dgl., zur Abnahme der jeweiligen Höhenlage jedes Schienenstranges, sowie einer mit einer Anzeige-und/oder Registriervorrichtung in VerbindungW stehenden Meßvorrichtung zur Feststellung der relativen Höhendifferenzen zwischen den einzelnen Tastorganen, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung als elastisch verformbarer, mit Dehnungsmeßstreifen (20) zur Umwandlung der Verformungen in proportionale elektrische Meßgrößen versehener Stab (19,26) ausgebildet ist, der zwischen zwei im Abstand hintereinander auf jeweils beiden Schienensträngen (l) aufliegenden Tastorganen (2Τ,6';9,9') angeordnet ist und mit jeweils einem seiner Enden mit einem dieser beiden Tastorgane (2',6'; 9,9') in Verbindung steht.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch verformbare Stab als insbesondere rohrförmiger Torsionsstab (19), ausgebildet ist, der mit jeweils einem seiner Enden, gegebenenfalls über Tellerfedern (21), Kardangelenke od.dgl. mit einem der Tastorgane (2!,6') drehsteif verbunden ist.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,. daß der Torsionsstab im wesentlichen parallel zur Gleislängs-109883/1137achse angeordnet und jeweils im Bereich der Gleismitte mit den Tastorganen (2T,6T) verbunden ist.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder Z3 dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (20) in der'Längsmitte des Torsionsstabes (19) angeordnet sind.
- 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4j dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (20) unter 45 zur Längsachse des Torsionsstabes (19) angeordnet sind.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, z.B.vier, Dehnungsmeßstreifen (20) kreuzförmig auf dem Torsionsstab (19) angebracht sind.
- 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (19) rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Dehnungsmeßstreifen (20) auf einer der Breitseiten des Torsionsstabes angebracht sind.
- 8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch verformbare Stab als quer zur Gleisachse verlaufender Biegestab (26), z.B.als Blattfeder, ausgebildet ist, der mit einem seiner Enden an einem (9) der Tastorgane (9j9T) bzw.einem mit diesem starr verbundenen Teil(27) eingespannt und mit seinem anderen Ende mit dem anderen Tastorgan (91) bzw.einem mit diesem starr verbundenen Teil (29) in Verbindung steht, z.B.über einen Gabelkopf (28).
- 9· Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (20) im Bereich der Einspannstel-109883/1137le des Biegestabes (26) angeordnet sind.
- 10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite des Biegestabes (20) zwei Dehnungsmeßstreifen (20) angebracht sind.
- 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (20) über eine Brückenschaltung und gegebenenfalls einen Ver-t stärker (33*34) mit der Anzeige-bzw.Registriervorrichtung (12 bzw.13) verbunden sind.
- 12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Tastorgan von einem einen Fahrgestellrahmen (3) tragenden belasteten Hauptfahrwerk (2*) und das zweite Tastorgan von einem gegebenenfalls doppelachsigen Meßfahrwerk (6T) gebildet ist.
- 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise hydraulisch gegen die Schienen (l) andrückbare Meßfahrwerk (6f) über Längslenker (7) mit dem Fahrgestellrahmen (3) verbunden und zwischen zwei Hauptfahrwerken (2,2') desselben angeordnet ist.
- 14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrgestellrahmen (3) vom Wagenrahmen eines Gleismeßfahrzeuges (3,4) gebildet ist.
- 15. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13.» dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrgestellrahmen (3) vom Maschinenrahmen einer Maschine zur Korrektur der Schienenlage, z.B.einer109883/1137Gleisnivelliermaschine, gebildet ist, wobei gegebenenfalls die Dehnungsmeßstreifen (20) bzw.deren Brückenschaltuhg über Verstärker mit dem Antrieb der Arbeitswerkzeuge der Maschine zwecks automatischer Steuerung derselben in Verbindung stehen.109883/1137
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