DE2434605A1 - Messfahrzeug zur messung von gleisfehlern in vertikaler richtung - Google Patents

Description

Γ PATENTANWÄLTE

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRlCKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Uns.Z.: 1816

Franz Plasser,

Bahnbaumaschinen-Industriegesellschaft m.b.H.

1010 W i e η ,
Johannesgasse 3

"Meßfahrzeug zur Messung von Gleisfehlern in vertikaler Richtung"

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Die Erfindung betrifft ein Meßfahrzeug zur Messung von Gleisfehlern in vertikaler Richtung, welches zumindest für eine der beiden Schienenstränge drei elektrische, vertikal orientierte Wegaulnehraervorrichtungen aufweist, die mit einem Ende am Wagenkasten des Meßfahrzeuges befestigt sind und deren jeweils anderes Ende von gesonderten Fahrachsen des Meßfahrzeuges beeinflußt sind, und wobei die Ausgänge der Wegaufnehtnervorrichtungen gegebenenfalls über eine die Werte verknüpfende Meßbrücke an einen elektrischen Schreiber für einen Meßschrieb geführt sind.

Bei Gleisfehlern, die in Abweichungen vom Sollzustand in vertikaler Richtung bestehen, hat man es mit Fehlern zu tun, die als nahezu punktuell bezeichnet werden können den sogenannten Stoßlagenfehlern (eingesunkene oder überhöhte Stöße) - und Fehlern, die sich über längere Abschnitte erstrecken - den Längshöhenfehlern.

Zur Bestimmung, derartiger Gleisfehler werden in der Regel Mehrpunktmessungen durchgeführt. Bei der Stoßlagenmessung wird üblicherweise der Weg der symmetrischen, mittleren Achse eines dreiachsigen Drehgestelles zu einer Meßbasis gemessen, die sich aus der Verbindung der ersten mit der

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dritten Achse ergibt. Als Meßbasis wird beim elektrischen Gleisraessen der Drehgestellrahmen verwendet. Während der

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lotrechte Weg der ersten und dritten Achse mit je einem elektrischen Wegaufnehmer geinessen wird, wird der Weg der Mittelachse auf zwei Weggebern gemessen. Diese Geber besitzen in diesem FaM gleiche elektrische Empfindlichkeit, so daß lotrechte oder Nickbewegungen des Drehgestellrahmens ausgeschaltet werden. Es handelt sich somit um die Messung einer symmetrischen Pfeilhöhe über eine relativ kurze Meßbasis. Längere lotrechte Fehler werden daher nicht erfaßt, wobei gerade diese die Laufruhe der Fahrzeuge stark beeinflussen. Bei einzelnen Bahnverwaltungen wurden daher teure Sonderkonstruktionen entwickelt, bei denen die Meßbasis durch den Drehzapfenabstand zwischen vorderem und hinterem Drehgestell gegeben ist, wobei für die eigentliche Messung ein in Fahrzeugmitte angebrachtes zusatzliches Drehgestell oder eine zusätzliche Achse dient. Allen diesen gebräuchlichen Verfahren sowie auch anderen, die in der Literatur vorgeschlagen werden, ist gemeinsam, daß es zu ihrer Realisierung der Verwendung dreiachsiger Drehgestelle bedarf oder Wagen mit mehr als zwei Drehgestellen verwendet werden müssen. In keinem Fall können diese Messungen mit Regelfahrzeugen, also den üblichen, normierten Schienenfahrzeugen, durchgeführt werden; damit ist der gravierendste Nachteil dieser Methoden aufgezeigt, da Entwicklung und Bau von Sonderfahrzeugen immer hohe Kosten verursachen. Außer-

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dom ist die Verwendung von Regelfahrzeugen auch noch deshalb anzustreben, well nur in diesem Fall die Beanspruchung des Gleises und die damit verbundenen Gleisdeforinationen dem Regelfall entsprechen. Bei mehrachsigen Sonderfahrzeugen läßt sich der erforderliche hohe Achsdruck: kaum erzielen, auch haben sie im allgemeinen wesentlich andere fahrdynamische Eigenschaften als Regelfahrzeuge. Die angestrebte Möglichkeit einer Messung bei Streckenhöchstgeschwindigkeit wird dadurch in Frage gestellt.

Ein weiterer Nachteil der üblichen Meßeinrichtung liegt in der symmetrischen Pfeilhöheninessung begründet. Boi Jeder symmetrischen Pfeilhöhenmessung werden periodische Fehler, deren Periode durch die halbe Länge der Meßbasis gegeben ist, nicht angezeigt. Bei der Stoßlagenmessung mit einem dreiachsigen Drehgestell (Basis 3,60 m) bleiben dadurch jene periodischen Fehler unentdeckt, welche das Fahrzeug bei einer angenommenen Geschwindigkeit von etwa 100 km/h mit einer Frequenz knapp unterhalb der Hörgrenze (etwa 15 Hz) erregen. Bei der Längshöhenmessung als symmetrische Pfeilhöhenmessung mit einer Basis von etwa 20 m ergibt sich als Erregerfrequenz, der nicht entdeckbaren periodischen Fehler etwa 2 bis 3 Hz. Da die vertikalen Eigenfrequenzen vieler Vr'agentypen (Güterwagen) aber in diesem Bereich liegen, werden durch diese Meßmethode gerade die wichtigsten Fehler nicht erfaßt.

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Die Erfindung zielt darauf ab, die genannten Nachteile zu vermeiden. Dies wird bei einem Meßfahrzeug der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung^ dadurch erreicht, daß das Meßfahrzeug als Fahrwerke nur zwei lediglich zweiachsige Drehgestelle aufweist, wobei durch die beiden Achsen des einen Drehgestelles jeweils eine der drei Wegaufnehmervorrichtungen beeinflußt ist, wogegen die dritte Wegaufnehmervorrichtung entweder von einer der beiden Achsen des anderen Drehgestelles beeinflußt ist, oder aus zwei über eine Mittelwert-bildende Schaltung zusamraengeschaltete Teileinrichtungen besteht, die jeweils von einer der beiden Achsen des zweiten Drehgestelles beeinflußt sind, wobei als Veiraufnehtner vorzugsweise Differentialdrosseln gleicher Eiupfindlichkeit vorgesehen sind, deren Eisenkerne mittels Federkraft gegen eine horizontale Platte gepreßt werden und im Nulleiter der Drosseln mindestens des ersten und dritten Wegaufnehmers Widerstände vorgeschaltet sind.

Es ist dabei von besonderer Bedeutung, daß ein normales Itegelfahrzeug als Meßwagen eingesetzt werden kann und nicht, wie bisher, teure Sonderkonstruktionen, insbesondere mit dreiachsigen Drehgestellen zur Messung notwendig sind. Dadurch ergibt sich auch eine Gleisdeformation, die dem Regelfall entspricht. Durch die spezielle Anordnung der Wegaufnehmer werden auch periodische Fehler, deren Periode, durch die halbe Länge der Meßbasis gegeben ist, angezeigt.

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Der eigentliche Wegaufnehmer innerhalb einer Wegaufnehmervorrichtung besteht aus einer Differentialdrossel, deren Eisenkern mittels Federkraft gegen eine horizontale Platte gepreßt wird, die an der Achsbuchse oder an einer zwei Achsbüchsen miteinander verbindenden Stange befestigt sind, so daß Auslenkungen des Drehgestelles, z.B. im Gleisbogen, das Meßergebnis nicht beeinflussen.

Um die lotrechten Wagenschwingungen auszuschalten_>besitzen die Wegaufnehmer verschiedene elektrische Empfindlichkeit, die sich aus ihren horizontalen Abständen zueinander errechnen läßt.

Werden als Wegaufnehraer Differentialdrosseln mit gleicher Empfindlichkeit verwendet, so sind erfindungsgemäß im Nullleiter mindestens des ersten und dritten Aufnehmers Widerstände vorzuschalten. Wenn es infolge der Konstruktion des Drehgestelles schwierig ist, diese oder mehrere Wegaufr nehmervorrichtungen im Bereich der Achsen unterzubringen, ist es zweckmäßig, wenn mindestens eine der Wegaufnehmervorrichtungen oder aber auch beide Teileinrichtungen einer solchen aus einem zwischen Wagenkasten und Drehgestellrahmen angeordneten elektrischen Wegaufnehmer und einem zwischen diesem Drehgestellrahmen und der jeweiligen Fahrachse angeordneten zweiten Wegaufnehmer besteht, deren Ausgänge additiv, zusammengeschaltet sind.

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Die elektrischen Werte der Drosseln können einer MelJbrUcke und einem Schreiber zugeführt werden. Ist das Meßfahrzeug ein spezieller Meßwagen, dann ist in vorteilhafter Weise zur Bildung des Meßwertes aus den Werten der Wegaufnehraer ein eigener Rechner vorgesehen. Ein derartiger Rechner ist in einem Meßwagen vorhanden.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig.l zeigt ein Regelfahrzeug, an dessen Drehgestellen Wegaufnehraer angeordnet sind, Fig.2 eine schematische Darstellung der von den Wegaufnehmorvorrichtungen ermittelten Längen zur unsymmetrischen Pfeilhöhenmessung, Fig.3 eine der Fig.2 ähnliche Darstellung zur Ermittlung der symmetrischen Pfeilhöhe aus der unsymmetrischen, Fig.k eine schematische Darstellung eines Drehgestelles mit unterteilten Wegaufnehmervorrichtungen und die Fig.5 und 6 zeigen Schaltbilder von als Wegaufnehmer verwendeten Differentialdrosseln.

Zwischen dem Wagenkasten 1 und den Drehgestellen 2 und 3 sind als Wegaufnehraervorrichtungen die Wegaufnehmer k, 5 und 6 angeordnet. Die Wegaufnehmer k und 5 liegen an den Achsen dos Drehgestelles 2 während der Wegaufnehmer 6 an einer Achse des Drehgestelles 3 angreift. Es können aber auch die Wcfi-

aufnchmer 7 oder 8 an Stelle von 6 vorgesehen sein, die an anderen Stellen des Drehgestelles 3 angreifen. Ferner können auch die Weg-»

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aufnehmer 6 und 8 zusammen vorgesehen sein, wobei dann eine Mittelwerfbildung in der nicht näher ausgeführten Schaltung vorgenommen wird. Im Schienenfahrzeug selbst befindet sich ein elektrischer Schnellschreiber 10, der mit den Wegaufnehmerη elektrisch verbunden ist. Die Messung kann durch drei Weggeber mit gleicher elektrischer Empfindlichkeit erfolgen, wobei die Meßgröße auf elektrischem Weg durch Linearkombination der drei oder bei Mittelwertbildung gegebenenfalls vier einzelnen Meßwerte gebildet wird (Fig.5). Bei dieser Meßanordnung werden Stoßlage und LMngshöhenfelder in einem erfaßt und werden auch in einem einzigen Schrieb (Kurvendarstellung) wiedergegeben.

Da es sioh um eine unsymmetrische Pfeilhöhenmessung bandelt, erfolgt die Darstellung duroh ein einfacheres Symbol als bei symmetrischer Pfeilhöhenniessung.

Die Abstände der einzelnen Achsen von der wagenkastenfosten Bezugsebene können im Bedarfsfalls auoh indirekt ermittelt worden. Daduroh kann das Verfahren unter Verwendung beliebiger Regelfahrzeuge realisiert werden.

Fig.2 gibt die duroh die Anordnung gemäß Pig.l mit Hilfe dor Wegaufnohmer k, 5 und 6 ermittelten Längen wieder.

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Goraossen werden die Lungen y^, y₂, y,. Der Aohsabstand dos Drehgestelles 2 1st mit a bezeichnet, die Meßbasis mit b. Die unsymraetrisohe PfeilhöheΔ_υ ist dann duroh

gegeben. Die zugehörige syraraotrisohe PfeilhöbeA_ ist zu dieser proportional und berechnet sioh gemäß Fig. 3 aus der

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Parabelgleiohung y = konst. χ wie folgt:

- (b. - a²) ^-Δ,

^s= ^Δπ

An Stelle von y, können auch y^ oder y^i die Werte der Wegaufnehraer 8 bzw. 7 verwendet werden, y,- stellt die Entfernung von der wagenkastenfesten Bezugsebene zu einem Punkt des Drehgestellrahmens oder einer starren Verbindung der beiden Achsen dar.

Bei Verwendung von y~ oder y_t liegt eine klassisohe Drei— punktmessung vor. Bei Verwendung von y,- eine Vierpunktncssung mit Mittelung über die beiden Meßpunkte,

Bei Verwendung von Weggebern gleioher Empfingsliohkeit liefern diese elektrische Werte proportional den Meßgrößen

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y. . Da dioso Meßwerte mit verschiedenen Paktoren zu multiplizieren und anschließend zu addioren sind, werden in die jeweiligen Ausgleiohsloitungen der Differentialdrosselns der Wegaufnehmer Ohm'sohe Widerstände entsprechender Größe geschaltet (Fig.5). ,

Duroh die unsymmetrische Pfeilhöhenmossung wird es erstmals möglich alt ein und derselben Meßbasis sowohl Stoßlagenfehler, als auch Längshb'henfehler größerer Ausdehnung in einem einzigen Meßvorgang so zu erfassen, daß sich eine aussagekräftigenz Darstellung in einem einheitlichen Maßstab ergibt.

Bei symmetrischer Pfeilhöhenmessung wird jeder Einzel— fohler duroh eine Zaoko und zwei entgegengesetzt orientierte halb so große Gegenzaoken dargestellt. Boi unsymmetrischer Pfeilhöhenmessung werden die Gegenzaoken nach Betrag und Lage verändert, wobei im Grenzfall die 2. Gegenzaoke fast völlig versohwindet, die erste mit ihrem Betrag knapp unter dem der Hauptzaoke liegt.

Diese Kurvendarstellung läßt u.a. leicht erkennen, ob ein überspitzter oder ein eingesunkener Stoß vorliegt. Die zweite Gegenzaoke wird insbesondere dann kaum in Ersoheinung treten, wenn die Größe y,- verwendet wird.

Ist eine direkte Messung der y., auf Grund der speziellen

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Wagenkonstruktion nicht möglich, so können folgende Wege eingeschlagen werden:

a) Die Achsen tragen erfindungsgemäö eine starre Verbindung. Die Entfernungen zweier beliebiger Punkte dieser.starren Verbindung von der wagenkastenfesten Bezugsebene werden gemessen (y! yl ) und aus diesen y. und y„ ermittelt (Fig.l).

b) Sind auch diese Abstände nicht direkt meßbar, eo werden die Abstände zwischen der Wagenkastenfesten Bezugsebene und dem Drehgestellrahmen sowie die Abstände zwischen dem Drehgestellrahmen und der Verbindung der beiden Achsen gemessen und hieraus yj und y' bzw. y. und y_ ermittelt (Fig.^j). Einem Wegaufnehraer für y. entsprechen dann zwei Teilwagenaufnehmer für u^ und v. (bzw. für yl - U₂, v_).

Jede der drei als Wagenaufnehmer zum Messen der vertikalen Gleisfehler bestimmten Differentialdrosseln D., D„, D-besitzt gemäß Fig.5 einen Mittelanschluß O und zwei Außen— anschlüsse a,b. Ihre Eisenkerne, die sich gegen eine horizontale^ am Drehgestell angeordnete Platte abstutzen, sind nicht dargestellt. Bei den Drosseln sind in den Nulleitern der Drosseln D., D_ Widerstände R^, R₂ vorgeschaltet. Die elektrischen Werte der Drosseln werden einer MeßbrUoke ii und von dieser einem elektrischen Schreiber 12 zugeführt. In diesem Fall bildet die Schaltung selbst einen Analogrechner.

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Als Variante werden erfindungsgemä'ß drei Meßbrücken 13 verwendet und die elektrischen Wertp von y., y„, y, werden einen Analogrechner 14 zugeführt, dem der elektrische Schreiber 15 nachgeschaltet ist (Fig.6),

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Claims (3)

P π t e η t a η s η r Ii c h e

1. yMeßfahrzeug zur Messung von Gleisfehlern in vertikaler Richtung, welches zumindest für eine der beiden Schienenstränge drei elektrische, vertikal orientierte Wegaufnehmervorrichtungen aufweist, die mit einem Ende am Wagenkasten des Meßfahrzeuges befestigt sind und deren jeweils anderes Ende von gesonderten Fahrachsen des Meßfahrzeuges beeinflußt sind, und wobei die Ausgänge der Wegaufnehmervorrichtungen gegebenenfalls über eine die Werte verknüpfende Meßbrücke an einen elektrischen Schreiber für einen Meßschrieb geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfahrzeug (i) als Fahrwerke nur zwei lediglich zweiachsige Drehgestelle (2, 3) aufweist, wobei durch die beiden Achsen des einen Drehgestelles (2) jeweils eine der drei Wegaufnehmervorrichtungen (Ί, 5) beeinflußt ist, wogegen die dritte Wegauf η ehiuervorrich-

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timg (6) entweder von einer der beiden Achsen des anderen Drehgestelles (3) beeinflußt ist, oder aus zwei über eine Mittelwert-bildende^Schaltung (9) zusammengeschaltete Teileinrichtungen (7, 8 bzw. 6, 8) besteht, die jweils von einer der beiden Achsen des zweiten Drehgestelles (3) beeinflußt sind, wobei als Wegaufnehmer vorzugsweise Differentialdrosseln (D₁, D₂, D,) gleicher Empfindlichkeit vorgesehen sind, deren Eisenkern mittels Federkraft gegen eine horizontale Platte gepreßt werden und im Nulleiter der Drosseln mindestens des ersten und dritten Wegaufnehmers Widerstände vorgeschaltet sind.

2. Meßfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Wegaufnehmervorrichtungen (^,

5, 6} oder aber auch beide Teileinrichtungen (7, 8 bzw.

6, 8) einer solchen aus einem zwischen Wagenkasten (l) und Drehgestellrahmen angeordneten elektrischen Wegaufnehmer und einem zwischen diesem Drehgestellrahmen und der jeweiligen Fahrachse angeordneten zweiten Wogaufnehmer besteht (Fig.k),deren Ausgänge additiv zusammengeschaltet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen i oder 2, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß zur Bildung des Meßwertes aus den Werten (y.«» y₂t Yx) ^der Wegaufnehmer ein eigener Rechner (14) vorgesehen ist. *

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