DE2147097B2 - Waage zum Wiegen von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Waage zum Wiegen von Schienenfahrzeugen nach dem Oberbegriff zu PA 1.

Zum Wiegen von an Schienen gebundenen Fahrzeugen sind in der Bahn des Fahrzeuges in einer Waagegrube angeordnete stationäre Plattform- bzw, Brückenwaagen bekannt. Eine derartige Waage für Eisenbahnwaggons ist beispielsweise aus einer von der Toledo Scale Corporation, Toledo, Ohio 43 612 in den USA unter dem Titel »Toledo Steel Master Levers« erschienenen Druckschrift bekannt. An der oberen Oberfläche der Waagebuhnen ist eine Schiene beliebiger Ausbildung, beispielsweise eine Schiene mit U-förmigen Profil for ein Gummirad oder eine Eisenbahnschiene für Eisenbahnwaggon-Räder vorgesehen, welche mit ihrer oberen Oberfläche zwar in derselben Ebene wie die außerhalb der Waage verlaufenden Schienen Hegt, jedoch den festverlegten Schienen gegenüber an beiden Enden durch «inen offenen Stoß unterbrochen ist, so daß der an der Waage befestigte Schienenabschnitt in senkrechter Richtung frei beweglich ist Zum Bestimmen der Last ist beispielsweise ein mechanisches Wiegesystem oder Lastmeßzellen bzw. Druckmeßzellen vorgesehen.

Besonders zum Wiegen von Eisenbahnwaggons ist eine große Anzahl anderer Lösungen bekannt, die jedoch alle auf dem Prinzip beruhen, daß in einem

is Abschnitt des Schienensystems eine stationäre Waage oeliebiger Bauart vorgesehen ist, welche die Last mittels des oberen Oberfläche der Schiene oder mittels einer anderen, die normale Schiene ersetzenden Schiene ermittelt.

Beispiele derartiger bekannter Systeme sind in den britischen Patentschriften 8 20 969, 7 97 161, und 8 32 389, andere Ausbildungsformen in der US-Patentschrift 30 85 642, in der deutschen Patentschrift 10 79 338, in den französischen Patentschriften 12 92 587 und 9 74 974 sowie in der schwedischen Patentschrift 2 17 810 beschrieben. Bei jeder dieser bekannten Vorrichtungen sind umfangreiche und kostspielige Waagenfundamente erforderlich.

Wird eine hohe Wiegegenauigkeit gefordert, so müssen die Fundamente sehr tief und lang ausgeführt werden und die Wiegevorrichtungen sind in diesen Fällen normalerweise mit Kraftnebenschluß-Verbindungsstangen, Führungsgliedern oder ähnlichem ausgestattet. Diese Vorrichtungen müssen so bemessen sein, daß, wenn auch möglicherweise nur selten auftretend, extrem hohe horizontale Belastungen aufgenommen werden. Dies bedeutet, daß durch diese Vorrichtungen infolge des Kraftnebenschlusses die Wirkung der auftretenden Biegebeanspruchungen oder Reibungskräfte verhältnismäßig groß wird.

Der aus der Biegung beispielsweise von Membranen oder Verbindungsstangen resultierende Kraftnebenschluß ist nicht konstant, sonder variiert aufgrund der veränderlichen elastischen Bewegungen zwischen den Auflageflächen der Druckmeßzellen oder infolge der bei gleicher Last, jedoch bei verschiedenen Lastangriffspunkten an der Lastaufnahmefläche bewirkten veränderlichen Durchbiegung der Lastaufnahmefläche. Dies verursacht Änderungen des Kraftnebenschlußeffekts und, entsprechend. Fehler im Wiegesystem.

Andere bekannte Vorrichtungen zum Wiegen von Schienenfahrzeugen, wie sie beispielsweise in der schwedischen Patentschrift 2 17 810 oder in der britischen Patentschrift 7 97 161 beschrieben sind, weisen ebenfalls einen Kraftnebenschluß bewirkende Einlaufschienen auf, deren verhältnismäßig großer Kraftnebenschlußeffekt durch den Verschleiß dieser Schienen Veränderungen unterworfen ist.

Außerdem treten bei einem in Bewegung befindlichen Zug insbesondere zwei Merkmale auf, welche zu erheblichen Schwierigkeiten beim Wiegen führen, Da die Radlast eine Durchbiegung der Schiene und der Schienenauflagerung bewirkt, bewegt sich der Zug normalerweise in einer unter der durch die unbelastete Schiene bestimmten Ebene gelegenen Ebene, während gleichzeitig durch die Durchbiegung der Schiene zwischen den Schienenschwellen bzw. Gleisbalken Schwingungen in der senkrechten Ebene erzeugt

werden. Bei der Oberfahrt eines Zuges ober eine Wiegevorrichtung mit großem Fundament erfahren die Elastizitätsmerkmale der Schienenauflagerung durch die plötzliche Versteifung der Auflagerung Änderungen, die zu einem »Anheben« des Zuges röhren, da die Nachgiebigkeit der Auflagerung wesentliche verringert aufgehoben ist Dies führt beim Wiegen eines in Bewegung befindlichen Zuges zu nicht beherrschbaren Veränderungen in den vertikalen Kräften.

Diese Schwierigkeiten können durch ein in beiden Richtungen längs des Gleises verlängertes Waagenfundament überwunden werden, das in Richtung auf seine beiden' Enden zu schrittweise weicher ausgebildet ist, um einen möglichst weichen Obergang zwischen den auf Gleisbalken und auf dem Fundament verlegten is Schienen zu schaffen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich einwandfrei, daß zum Erzielen einer hohen Genauigkeit ein erheblicher Kostenaufwand für die Fundamente getrieben werden muß.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, die bei herkömmlichen Wiegesystemen zum Erzielen einer annehmbaren Wiegegenauigkeit erforderlichen umfangreichen und kostspieligen Waagenfundamente unnötig zu machen, die durch derartige Fundamente während des Wiege-Vorganges selbst verursachten beträchtlichen Nachteile auszuschließen und das Wiegen sowohl stillstehender als auch in Bewegung befindlicher Fahrzeuge mit einer Genauigkeit zu ermöglichen, die der mit herkömmlichen stationären Systemen erziehlbaren Genauigkeit gleich oder überlegen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt aufgrund der im kennzeichnenden Teil des PA 1 angegebenen Merkmale.

Dementsprechend wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zu einem integralen Bestandteil der Gleisanlage in ihrer Gesamtheit so daß auf ein separates Fundament, welches andere Elastizitätsmerkmale aufweisen würde als der Rest der Gleisanlage, völlig verzichtet werden kann. Die Anordnung der Vorrich- -to tung versetzt diese in die Lage, den Bewegungen der Schienen zu folgen, so daß unabhängig von der Durchbiegung der Schienen und der Schienenauflagerung an den Lastmeßvorrichtungen eine einwandfrei bestimmte Kraft auftritt. Außerdem sind durch das Vorhandensein gemeinsamer Verbindungspunkte zwischen dem Fahrzeugträgerrahmen der Wiegevorrichtung und den übrigen Schienenteilen sowie durch die Anordnung dieser Elemente an derselben Auflagerung Höhenunterschiede zwischen diesen Elementen vollständig ausgeschlossen. Es ist sogar möglich, in dem Bereich, in dem sich die Vorrichtungen abstützt, für die beiden sich gegenüberliegenden Schienen unterschiedliche Elastizitätsmerkmale zuzulassen, ohne daß durch die daraus resultierende verschieden große Neigung der Schienen das Wiegeergebnis beeinflußt würde.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Waage nach Patenspruch 3 können die Lastmeßvorrichtungen Seitenkräfte aufnehmen, ohne daß zur Führung zwischen dem Fahrzeugträgerrahmen und dem Rahmen Haltestangen erforderlich wären. Daraus ergibt sich eine Systemgenauigkeit, die vollständig durch die Genauigkeit der verwendeten Bauteile bestimmt ist und durch Einbaufehler nicht beeinflußt wird. Damit ist es möglich, die endgültige Eichung der Wiegevorrichtung noch im Herstellerwerk vorzunehmen, so daß beim Einbau am Einsatzort auf weitere Prüfungen oder Richtungen verzichtet werden kann. Dadurch wird eine erhebliche Verringerung der Einbau- und Inbetriebnahmekosten erzielt Außerdem ist es möglich, die Vorrichtung von weniger qualifiziertem Persona; bedienen zu lassen und die einzelnen Wiegevorgänge im Vergleich mit herkömmlichen Systemen in beträchtlich kürzerer Zeit durchzuführen.

Einzelheiten der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigt

Fig, 1 eine Querschnittsansicht entsprechend der Linie A-A in Fig. Ib einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. Ib eine Draufsicht der Vorrichtung entsprechend F ig. la,

Fig.2a eine Längsschnittansicht entsprechend der Linie A-A in Fig.2b eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2b eine Daufsicht der Vorrichtung entsprechend F ig. 2a,

F i g. 3a bis c eine QuerschnittsansiJit, eine Einzelheit in Schnittansicht entsprechen der Linie . \-A in Fig. 3a und eine Draufsicht eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung,

F i g. 4a und 4b eine Draufsicht und eine Einzelheit in Schnitt.?nsicht entsprechend der Linie A-A in Fig.4a eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.5 eine seitliche Schnittansicht eines mit Übergangsschienen ausgestatteten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.6a eine Längsschnittansicht entsprechend der Linie A-A in Fig.6c eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung,

F i g. 6b eine Querschnittsansicht einer Einzelheit aus Fig.6a, bei quer zur Schnittrichtung der Fig.6a geführtem Schnitt und

Fig.6c eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels nach F i g. 6a.

Entsprechend Fig. la und Ib weist eine Wiegevorrichtung nach der Erfindung einen Fahrzeugträgerrahmeii mit zwei Trägern 1 auf, welche mittels eines Querverbindungsgliedes 2 miteinander drehbar verbunden sind und an in Aussparungen 4 am Steg der normalen Schienen 8 angeordneten Las·- bzw. Druckmeßzellen 3 aufruhen, wobei der am Fahrzeugrad 5 angreifende Teil des Fahrzeugträgerrahmens mit demselben Querschnitt wie die Lauffläche der normalem Schiene ausgebildet ist. Die Lastmeßvorrichtungen bzw. Druckmeßzeilen 3 sind im wesentlichen rechwinklig zur Längsachse der Schiene angeordnet und sind in diesem Falle als im wesentlichen zylindriche, auf Scherbeanspruchung ansprechende Druckmeßzellen ai'sge!/itdet. Die Druckmeßzelle ist mit einem Ende am Fahrzeugträgerrahmen Γ befestigt, während das andere Ende durch die Aussparung bzw. Öffnung 4 am Schienensteg hindurchgeführt ist und sich am oberen Teil des Schienenfußes 6 abstützt. Damit sich die Schiene beispieh/weise infolge Temperaturänderungen in Längsrichtung verschieben kann, ist in jeder Schiene eine der öffnungen oval geformt, so daß die Druckmeßzellen in Längsrichtung keiner Einwirkung durch das Verschieben der Schiene unterliegen. Zum Einengen der Bewegungsfreiheit der Wiegevorrichtung in der Querrichtunp können an der Außenseite des oberen Teil des Schienenfußes 6 Anschlagschultern 7 vorgesehen sein, welche als Anschlagflächen für die Druckmeßzellen 3 dienen und dadurch die Ouerbewe-

gungen der Wiegevorrichtung begrenzen. ErfindungsgemäO weist der Fahrzeugträgerrahmen zwei unter Zulassung schwacher Torsion(en) miteinander verbundene Träger 1 auf, wodurch in dem Bereich, in dem sich die Wiegevorrichtung bzw. Waage abstützt, eine der Schienen eine andere Biegecharakteristik haben kann als die ihr gegenüberliegende Schiene, so daß auftretende unterschiedliche Neigungen der Schienen ohne nachteilige Auswirkungen auf das Wiegeergebnis bleiben.

Die in Fig. 2a und 2b gezeigte Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Fig. la und Ib hauptsächlich dadurch, daß die Träger des Fahrzeuglrägerrahmens miteinander mittels einer Verdrehbeanspruchungen nachgebenden Plattform bzw. Bühne verbunden sind und die Schienenauflagerung 10 auch Teil eines Rahmens Il der Wiegevorrichtung ist. Die Druckmeßzellen 3 ruhen am Rahmen 11 der

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rungsbeispiel zwischen den Schienen angeordnet und mit der Schienenauflagerung beispielsweise mittels Schrauben verbunden ist. Als die querverlaufenden Teile des Rahmens können entweder die Auflagerungen der normalen Schienen oder das Teil vorgesehen sein, welches im Rahmen It die Druckmeßzellen 3 aufnimmt. Es ist natürlich auch möglich, die letzgenannten Elemente außerhalb der Schienen anzuordnen, so wie in Fig. 2b gestrichelt für eine alternative Ausführungsform angegeben.

Wie aus F i g. 3a bis c ersichtliche, kann als Rahmen auch nur eines der beiden sich gegenüberliegenden .Schienenenden 8. an welchem die Druckmeßzelle 3 befestigt ist, vorgesehen sein. In diesem Falle ist die Druckmeßzclle mit Vorteil als auf Scherbcanspruchung ansprechende Druckmeßzelle bzw. als biegebeanspruchter Trager ausgebildet, welche mit ihrem freien Ende in einen Fahrzeug-Trägerschienenabschnitt eingreift. Einer der Vorteile einer derartigen Ausbildung der Druckmeßzelle liegt darin, daß sie im wesentlichen unabhängig vom Kraftangriffspunkt, d. h. in diesem Falle von der .Stellung des Rades, ist. Zum Schutz der Druckmeßzellen gegen beispielsweise durch im rechten Winkel zu den Schienen wirkende waagerechte Seitenkräfte verursachte Verdrehungsmomente sind die die Last aufnehmenden Schienenabschnitte der beiden Schienen mittels eines Querverbindungsstückes 12 miteinander verbunden.

In einem weiteren, in Fig. 4a und 4b gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Rahmen nur aus den beiden sich gegenüberliegenden Schienenenden 8 gebildet, die jedoch in verstärkter Ausführung und in einer Ausbildung zur Aufnahme der Druckmeßzellen 3 vorgesehen sind, die in diesem Falle parallel zum Gleis angeordnet und auf Scherbeanspruchung ansprechende Druckmeßzellen sind, wie sie auch in Fig. la und Ib gezeigt sind. Aus Fig.4b ist ersichtlich, daß die Druckmeßzellen gegenüber der neutralen Zone y-y der Schienen verschoben sind, woraus sich für die Träger gewisse Forderungen hinsichtlich der Biegesteifigkeit ergeben (vgl. Fig.4a und 4b). Dasselbe gilt natürlich auch für die beiden Schienenstücke 8, welche gegen Verwindungsmomente mittels eines momentaufnehmenden Querverbindungsstuckes 9 gesichert sind. Diese Figuren zeigen ebenfalls, daß bei entsprechender Ausbildung der Vorrichtung die Fahrzeugträgerelemente mit den Druckmeßzellen im Falle von Störungen leicht und einfach durch Anheben in gerader Richtung

to aus den U-förmigen Aussparungen in den Schienenenden 8 zum Durchführen der Wartungsarbeiten aus dem Gleis entfernt werden können.

Entsprechend F i g. 5 ist in einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fahrzeugträgerrahmen 1 mit dem Schienenteil 8 mittels Übergangsschienen 13 verbunden, zwischen deren elastischen, reibungsfreien Verbindungsstücken 14 Druckmeßzellen mit biegesteifen Elementen äi'igcui'di'ici sind. Die RciuuiigMieiiicii uci Verbindungsstücke ist hier durch örtliche Einschnitte in den Übergangsschienen erreicht. Durch eine derartige Anordnung und Ausbildung sind Schienenstöße im Gleis vermieden, der Lauf des Rades 5 beim Überrollen der Waage ist ruhiger. Durch das Vorhandensein der

2^r> elastischen, reibungsfreien Verbinderstücke nehmen die Übergangsschienen nur unbedeutende Kräfte auf, so daß während der Belastungs- und Enlastungsphase der Druckmeß.'.illen das die Last aufnehmende Teil in senkrechter Richtung im wesentlichen frei beweglich ist.

Hi In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung entsprechend Fig. 6a bis c sind die normalen Schienen im Bereich der Wiegestation nicht unterbrochen und die das Fahrzeug tragenden Teile 1 und 2 sind zwischen den Schienen angeordnet. Die Last

)5 wird dabei über den Spurkranz des Fahrzeugrades auf eine zum Fahrzeugträgerelement der Wiegevorrichtung gehörende wegnehmbare Verschleißschiene und von dort auf die Druckmeßzellen 3 übertragen, welche sich in diesem raife am an der Schienenauiiagerung iö

•»o aufruhenden Rahmen 11 abstützen und als auf Scherbeanspruchung ansprechende Wandler in Ausführung als biegebeanspruchte Träger ausgebildet sind. Die Verschleißschiene weist keilförmige Endstücke 15 und ein erhöhtes Mittelstück 16 auf, so daß ein die Waage

4i überrollendes Rad mit seinem Spurkranz an der Verschleißschiene nach oben fährt, im Bereich des Mittelstückes völlig von der Schiene frei ist und sich am Fahrzeugträgerelement abstützt, welches zwei Träger 1 aufweist, die untereinander mittels eines steifen,

w Verdrehbeanspructiungen jedoch nachgebenden Verbindungsstückes in Form eines Doppel-T-Trägers 2 verbunden sind.

Alle Figuren zeigen beidseitig wirkende Ausführungsformen. Es sei daher daraufhingewiesen, daß natürlich ein Messen nur an einer Schiene ebenfalls möglich ist. wobei allerdings mit einer Einbuße an Genauigkeit gerechnet werden muß, da die genaue seitliche Lastverteilung in den Waggons nicht bekannt ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche;

   U Waage zum Wiegen von Schienenfahrzeugen, mit einem Rahmenteil, einem Fahrzeugträgerteil und Lastmeßeinrichtungen, wobei der Fahrzeugträgerteil mit Hilfe der Lastmeßeinrichtungen von dem Rahmenteil derart getragen wird, daß die Last von wenigstens einem Rad des Fahzreuges von den Schienen auf den Fahrzeugträgerteil übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugträgerteil zwei Träger (1) umfaßt, die mit ihrer Längsrichtung in Richtung der Schienen (8) angeordnet und mit Hilfe von einer oder mehreren Verbindungen (2, 12), die quer zu den Schienen angeordnet sind, torsionsmäßig miteinander verbunden sind, so daß sich der Fahrzeugträgerteil selbst an Lage- und/oder Höhenänderungen des Rahmenteils (11) anpassen kann, und daß jeder Träger von wenigstens einer Lastmeßeinrichtung (3) getragen wird.
2. 2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmenteil (H) Aufiagegiieder an den Schienen oder dem Schienenfundament aufweist, und daß die Aufiagegiieder zu Paaren oder gemeinsam miteinander verbunden sind.
3. 3. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ljstmeßeinrichtung (3) einen auf Scherung anprechenden Wandler in der Art eines durch Biegung beanspruchten Trägers umfaßt, der mit seiner Mittelachse im wesentlichen parallel zu der Bodenebene angeordnet ist und dessen eines F.ndteil mit dem Fahrzeugträgerteil (1) und dessen anderes Endteil ip Verbindung mit dem Rahmenteil (11) steht, der Halteeinrichtungen (7) an den Schienen oder ihrer Halterung aufweist.
4. 4. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (3) mit seiner Längsachse im wesentlichen parallel zu den Schienen angeordnet ist.
5. 5. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler mit seiner Längsachse im wesentlichen quer zu den Schienen angeordnet ist.
6. 6. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine momentaufnehmende Verbindung (9) zwischen und quer zu den Schienen (8) verlaufend angeordnet ist.
7. 7. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugträgerteil (1) mit dem Rahmenteil (11) über Übergangsscliienen (13) verbunden ist, welche an ihren Enden reibungsfreie elastische Anschlußstücke (14) aufweisen.