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Vorrichtung zum Wiegen- von Schienenfahrzeugen Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Wiegen von Schienenfahrzeugen, mit einem Fundament und mindestens
einem Waagegleisstück, das von einer Lastmeßeinrichtung getragen wird oder mit ihr
versehen ist und das zum Zusammenwirken mit Rädern des Schienenfahrzeuges geeignet
ist Es ist bekannt, daß man zum Wiegen von Schienenfahrzeugen ortsfeste Brückenwaagen
des verwenden kann, die in gruben unter der Bewegungsbahn des Schienenfahrzeuges
angeordnet sind. Dabei kann man auf der oberen Fläche der Brücke ein Gleisstück
anordnen, so daß gewährleistet ist, daß die mit den Rädern des Fahrzeuges in Eingriff
kommende Fläche sich in derselben Ebene befindet wie die entsprechende Fläche der
ortsfesten
Schienen, die im Anschluß an die Waage ortsfest-montiert
sind und die von ihr an ihren beiden Enden durch offene Schienenstöße getrennt sind,
so daß das von der Brückenwaage getragene Gleisstück sich vertikal frei bewegen
kann..
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In derartigen Anordnungen kann man zur Gewichtsbestnmmung verschiedene
Einrichtungen verwenden, beispielsweise ein mechanisches Wiegesystem oder Lastmeßzellen.
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Für derartige Waagen ist gewöhnlich eine starre, feste Tragkonstruktion
erforderlich, so daß ein massives, ausgedehntes Fundament für die Waage vorgesehen
wurde.Da derartige Wiegevorrichtungen sehr groß und teuer sind, werden sie nur an
ausgewählten, festen Standorten verwendet. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer
Waage, die billig ist, fast an jedem beliebigen standort ohne weiteres installiert
werden und ohne unzulässig hohe Kosten zu" einem neuen Standort bewegt werden kann
und die eine annehmbare Wiege genauigkeit besitzt.
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Massive, starre Fundamente sind nicht nur sehr teuer, sondern sie
führen auch zu großen Schwierigkeiten, wenn ein Fahrzeug abgewogen werden soll,
während es sich in Bewegung befindet.
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Von einem fahrenden Fahrzeug belastete Schienen zeigen zwei Eigenschaften,
die berücksichtigt werden müssen, wenn eine ausreichende Wiegegenauigkeit erzielt
werden soll. Da die Schienen und die sie tragenden Schwellen sich unter der von
den Rädern aufgebrachten Last durchbiegen bzw. ausgelenkt werden, bewegt sich der
Zug normalerweise auf einem Niveau, das etwas niedriger ist als das normale Niveau,
das durch die an den Rädern angreifenden Flächen der unbelasteten Schienen bestimmt
wird. Infolge des Durchbiegens der Schiene
zwischen einander benachbarten,
die Schiene tragenden Schwellen werden ferner Schwingungen in einer vertikalen Ebene
erzeugt. Wenn nun ein Zug über eine Abwiegevorrichtung fährt, die von einem massiven,
starren Fundament getragen wird, haben die relativ starr unterstützten Brückenschienen
wesentlich andere Elastizitätseigenschaften als die auf dem Boden liegenden Schienen.
Das Fahrzeug gelangt daher plötzlich auf starrere Schienen, so daß das Durchbiegen
der Schienen beträchtlich verringert wird und die auf das Durchbiegen zwischen den
Schwellen zurückzuführenden Schwingungen ganz aufhören. Infolgedessen wird das Fahrzeug
effektiv angehoben", Dies führt zu unkontrollierten Veränderungen der vertikalen
Kräfte,.die auf ein Fahrzeug einwirken, wenn es abgewogen wird, während es sich
in Bewegung befindet.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, die durch das plötzliche Anheben
des Fahrzeuges hervorgerufenen Schwierigkeiten dadurch zu beseitigen, daß man das
Fundament der Waage in beiden Richtungen längs des Gleises verlängert und das Fundament
zu seinen Enden hin allmählich weicher ausbildet, so daß ein allmählicher uebergang
zwischen den von Schwellen getragenen Schienen und den von dem starren Fundament
getragenen Schienen vorhanden ist. Diese Lösung hat sich jedoch nicht als zufriedenstellend
erwiesen, weil auch auf den Sbergangsstrecken die Scli'ing'angsfrequenz des darauf
fahrenden Fahrzeuges beträchtlich verändert wird. Ferner ist eine solche Anlage
zu teuer.
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In einer anderen bekannten Abwiegevorrichtung ist eine Lastmeßeinrichtung
zwischen der das Fahrzeug tragenden Brücke einerseits und den Schienen oder dem
Schienenfundament andererseits angeordnet, so daß die Gewichtsbestimmungseinrichtung
einen Teil des Gleissystems bildet und vollkommen unabhängig ist von einem eigenen
Fundament oder einer anderen starren Tragkonstruktion, die andere Elastizitätseigenschaften
hat als- die Schienen. In einer derartigen Anordnung kann die Gewichtsbestimmungseinrichtung
den Bewegungen der Schienen folgen, so daß Unterschiede zwischen der Höhe der Gewichtsbestimmungseinrichtung
und der Höhe der Schienen entfallen.
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Es hat sich aber gezeigt, daß die Abwiegevorrichtung der zuletzt angegebenen
Art keine annehmbare Wiegegenauigkeit ermöglicht, wie sie bei Präzisionswaagen erforderlich
ist.
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Die Erfindung soll nun zum Wiegen eines Schienenfahrzeuges eine Wiegevorrichtung
schaffen, für die kein massives Fundament erforderlich ist und in der die durch
die Verwendung derartiger Fundamente bedingten Schwierigkeiten beseitigt sind, wobei
die Vorrichtung eine Wiegegenauigkeit aufweisen soll, die gleich der mit den bekannten,
ortsfesten Systemen erzielbaren Genauigkeit ist oder diese sogar übertrifft.
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Dabei soll der Wiegevorgang mit einer Geschwindigkeit ausführbar sein,
die der Abwiegegeschwindigkeit der bekannten Abwiegevorrichtungen mit großen, massiven,
starren Fundamenten im wesentlichen entspricht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß als
Fundament ein Trägerfundament verwendet wird, das von Schwellen getragen wird oder
die Schwellen ersetzt oder
den Schwellen äquivalente Mittel besitzt
und sich in der Längsrichtung des Gleissystems über eine bestimmte Strecke unter
oder neben den Schienen erstreckt, die auf beiden Seiten des Waagegleisstücks angeordnet
sind; wobei das Trägerfundament die dem Waagegleisstück zugekehrter. Enden der Schienen
miteinander verbindet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt das Trägerfundament
unter den beiden Schienen je einen U-oder I-Profilträger, dessen Biegesteifheit
zu seinen Enden hin allmählich abnimmt. Diese Maßnahme hat den Zweck, die vertikalen
Schwingungen des Fahrzeuges bei seiner Annäherung an die Waage und beim Fahren über
die Waage fortschreitend zu dämpfen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Darin zeigt: Fig. 1a in einer Draufsicht ein Gleissystem mit einer erfindungsgemäßen
Abwiegevorrichtung, deren Waagegleisstück von Lastmeßzellen getragen wird, Fig.
Ib einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. la, Fig. lc einen Schnitt längs der
Linie A-A in Fig. la, Fig. 2a einen Schnitt durch zwei Ausführungsformen von er-2b
findungsgemäßen Fundamentträgern, Fig. 3a einen Längsschnitt durch ein Gleissystem
mit einer Abwiegevorrichtung, die ein Gleisstück mit Dehnungsmessern aufweist, und
Fig. 3b einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3a.
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Aus den Fig. la-lc geht hervor, wie eine erfindungsgemäße Wiegevorrichtung
in einem üblichen Gleissystem angeordnet ist, dessen Schienen 1 von Schwellen 2
getragen werden. Die Wiegevorrichtung besitzt ein Fundament mit zwei U-Profilträgern
3, die auf Schwellen 4 ruhen, die gegenüber den Schwellen 2, welche die Schienen
außerhalb der Wiegevorrichtung tragen, um ein Stück abgesenkt sind, das dem Niveauunterschied
zwischen dem Waagegleisstück und den AnschluBschien-en entspricht. Dieser Niveauunterschied
wird durch Querträger 6 kompensiert, die unter der Anschlußschiene angeordnet sind.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt die Wiegevorrichtung zwei Schienen
7, die durch ein Quergelenk 8 schwenkbar miteinander verbunden sind und die an ihren
Enden von Lastmeßzellen 9 getragen werden. Zur Aufnahme der Lastmeßzellen 9 sind
die Waageschienen 7 mit Vertiefungen 10 versehen. Das Gelenk 8 kann entweder aus
einer Schwenkachse bestehen oder von einem ortsfesten, aber torsionselastischen
Verbindungselement gebildet werden. Die U-Profilträger des Fundaments besitzen je
einen Steg 5 und Langsflansche 11. Die Biegesteifheit des U-Profilträgers kann durch
Veränderung der Höhe des Flansches verändert werden. Die Höhe dieser Flansche nimmt
von den Enden des U-Profilträgers zu der Wiegevorrichtung hin allmählich zu, so
daß die Biegesteifheit des Trägerfundaments von einem Minimum an den beiden Enden
zu einem Maximum im Bereich der Waageschiene zunimmt. Da das Trägerfundament das
von mehreren Schwellen 4 getragen wird, eine relativ hohe Biegesteifheit besitzt,
können die Schienen nicht plötzlich stark in der vertikalen Richtung ausgelenkt
werden, wie dies sonst bei einer ungenügend unterstützten Schwelle
der
Fall sein kann, über deren Schiene ein Rad hinwegrollt.
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Infolge der stetigen Zunahme der Steifheit des Trägers werden ferner
die vertikalen Schwingungen des sich den Waageschienen nähernden Fahrzeuges fortschreitend
gedämpft, ohne daß die Schwingungen drastisch geändert werden. Man kann die vertikalen-
Schwingungen weiter herabsetzen, indem man die Abstände zwischen den Schwellen längs
des Trägerfundaments herabsetzt, so daß die Wiegev'orrichtung noch stabiler abgestützt
ist.
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Damit die Enden der Anschlußschienen keine axialen Druckkräfte auf
die Waageschienen 7 ausüben können, beispielsweise aufgrund einer Wärmedehnung,
sind diese Schienenenden in dem Fundament gegen horizontale Bewegungen durch je
eine Halterung festgelegt, die aus einem Querträger 12 und einem horizontalen Steckzapfen
13 besteht, der passend in entsprechenden Bohrungen im Schienenfuß und im Querträger
sitzt Man kann die Schienenenden natürlich auch durch Schweißen oder auf eine andere
geeignete Weise an dem Fundament befestigen.
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In manchen Ausführungsformen können die Schwellen entfallen, wenn
man das Trägerfundament so ausbildet, daß es die Schwellen ersetzt. Zu diesem Zweck
kann man die U- oder I-Profilträger miteinander durch mehrere Querglieder verbinden,
die auf demselben Niveau angeordnet sind wie das Trägerfundament.
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Fig. 2a und 2b zeigen m Querschnitt zwei Ausführungsformen von erfindungsgemäßen
Fundamentträgern mit gleichem Trägheitsmoment. Die Ausführungsform gemäß Fig. 2a
entspricht in wesentlichen den U-Profilträgern des Fundamentes gemäß den Fig. 1a-1c,
während die Fig. 2b einen I-Profilträger darstellt.
Dieses Fundament
hat eine wesentlich größere Bauhöhe H als der Träger gemäß Fig. 2a, obgleich das
Trägheitsmoment für beide Ausführungsformen annähernd gleich ist.
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In manchen Fällen kann das I-Profilträger-Fundament jedoch eine brauchbare
Alternative darstellen.
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Die Figuren 3a und 3b zeigen eine andere Anordnung einer Waagescniene,
die an ihren Enden auf Stützgliedern 14 abgestützt ist, die direkt an denselben
Querträgern 15 aufgehängt sind wie die Anschlußschienen Die Waageschiene 17 weist
einen Wiegeabschnitt auf, der Dehnungsinesser 16 umfaßt, die unter einem Winkel
von im wesentlichen 450 zu der neutralen Längsachse der Waageschiene 17 angeordnet
sind und daher auf Dehnungen ansprechen, die auf in der Schiene auftretende Scherkräfte
zurückzuführen sind, so daß die von den Dehnungsinessern angezeigten Werte der von
dem Rad ausgeübten Kraft proportional sind. Die Dehnungsmesser sind auf beiden Seiten
des Steges 18 der Waageschiene 17 angeordnet und auf der neutralen Achse der Schiene
zentriert. Infolge der Zentrierung der Dehnungsmesser auf der neut-ralen Achse ist
die Vorrichtung gegenüber den in der Längsrichtung der Schiene wirksamen, für die
Gewichtsbestimmung unnaßgeblichen Biegekräften und Biegemomenten prinzipiell unempfindlich,
weil jede durch Biegemomente in dem oberhalb der Achse angeordneten Teil der Dehnungsmesser
hervorgerufene Dehnung durch eine entgegengesetzte Dehnung in dem unterhalb der
neutralen Achse angeordneten Teil des Dehnungsmessers kompensiert wird. Der zur
Gewichtsbestimmung dienende Teil jeder Waageschiene ist vorzugsweise I-profilförmig,
d.h. in jedem Meßabschnitt sind auf beiden Seiten
Vertiefungen
19 ausgebildet, in denen die Dehnungsmesser angeordnet werden, die sich daher in
der Nähe der vertikalen neutralen Achse auf beiden Seiten derselben, befinden, befinde,
so daß die Wiegevorrichtung im wesentlichen unempfindlich ist auch gegenüber quer
zur Waageschiene wirkenden, horizontalen Kräften. Insbesondere kann die Dehnung
in hohem Maße durch Veränderung der Höhe und Breite des Schienenstegesbeeinflußt
werden. Die Dehnungsamplitude ist relativ hoch und in dem ganzen Schienensteg konstant,
so daß die Anordnung der Dehnungsmesser im Hinblick auf das Ausgangssignal weniger
kritisch ist.
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