DE2434605A1 - Messfahrzeug zur messung von gleisfehlern in vertikaler richtung - Google Patents
Messfahrzeug zur messung von gleisfehlern in vertikaler richtungInfo
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Description
Γ PATENTANWÄLTE
BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN
Uns.Z.: 1816
Franz Plasser,
Bahnbaumaschinen-Industriegesellschaft m.b.H.
1010 W i e η ,
Johannesgasse 3
Johannesgasse 3
"Meßfahrzeug zur Messung von Gleisfehlern in vertikaler Richtung"
L ·
509807/0319
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
«ι
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.
- 5 50 9807/0319
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.
■7
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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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-8- 243A605
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 PfeilhöheΔυ ist dann duroh
gegeben. Die zugehörige syraraotrisohe PfeilhöbeA_ ist zu
dieser proportional und berechnet sioh gemäß Fig. 3 aus der
2
Parabelgleiohung y = konst. χ wie folgt:
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 yt 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
-10»-
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■· - io-
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
- 14 -
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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)
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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