DE3844663A1 - Einrichtung zum ueberwachen und/oder steuern eines schienengebundenen verkehrs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen der Schwellen eines Gleises für Fahrzeuge.

Um einen sicheren Betrieb der Schienenbahnen zu gewähr­ leisten, muß der Bahnkörper in regelmäßigen Abständen auf Beschädigungen und Veränderungen kontrolliert werden. Die Schwellen des Eisenbahngleises, die insbesondere auf Druck und Biegung beansprucht werden, erleiden Ver­ formungen, beispielsweise bleibende Durchbiegungen, Längenänderungen oder Risse, die die einwandfreie Funk­ tion der Schwellen in Frage stellen.

Die Zunahme des schienengebundenen Verkehrs und die Entwicklung der sogenannten Hochgeschwindigkeitszüge erfordern neben verbesserten Werkstoffen für die Gleis­ körper auch erhöhte Sicherheits- und Kontrollmaßnahmen, um eine Gefährdung des Schienenverkehrs zu verringern. Zu diesem Zwecke sind sowohl Gleisober- als auch Gleis­ unterbau in bestimmten Intervallen zu kontrollieren und instandzusetzen. Der Oberbau wird durch regelmäßige Kontrollgänge in bestimmten Abschnitten auf Beschädi­ gungen und Veränderungen untersucht und ggf. instand­ gesetzt.

Die Kontrolle der Gleisanlagen durch Gleiskontrolläufer erweist sich als sehr personal- und kostenintensiv, während eine elektrische oder magnetische Kontrolle der Gleiskörper starken Störeinflüssen unterworfen ist. Da im modernen Eisenbahnverkehr überwiegend elektrische Antriebe verwendet werden, die auf der Strecke elektrische und magnetische Störfelder erzeugen können, sind auf­ wendige Schutzmaßnahmen für die Steuerstromkreise und ihre Organge notwendig. Außerdem sind die elektrischen Schalteinrichtungen der Steuerkreise nicht unempfindlich gegen extrem hohe und tiefe Temperaturen, die im Sommer und Winter an der Strecke auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Schwellen eines Bahnkörpers sicher und genau ohne großen Meßaufwand überwacht werden können.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schwellen mit faseroptischen Sensoren versehen sind, die durch Druckeinwirkung oder Biegebeanspruchung beein­ flußt werden und an Lichtwellenleiter zur Übertragung optischer Signale angeschlossen sind.

Um die mechanische Beanspruchung der Schwellen zu über­ wachen, ist es zweckmäßig, wenn als Lichtwellenleiter aus­ gebildete faseroptische Sensoren an den Schwellen in deren Längsrichtung angeordnet und mindestens auf einem Teil von deren Länge mit diesen verbunden sind. Verformungen der Schwellen, beispielsweise Durchbiegungen, erzeugen dann Längenänderungen der an den Schwellen befestigten Lichtwellenleiter, die eine Änderung der Dämpfung des in den Sensor eingestrahlten Lichtes zur Folge haben, die als Maß für die Durchbiegung ausgewertet werden kann. Je nach Art der zu überwachenden Schwellen, die aus Holz, Stahlbeton, Stahl oder Kunststoff bestehen können, ist es möglich, die als Lichtwellenleiter ausgebildeten faser­ optischen Sensoren außen an den Schwellen anzukleben oder im Inneren der Schwellen einzubetten. Hierbei können die Lichtwellensensoren auch in die Bewehrungseinlagen der Schwellen integriert werden, was dann besonders zweckmäßig ist, wenn als Bewehrungselemente in geeignete Kunststoffe eingebettete Glasfaserbündel verwendet werden, deren E-Modul dem Elastizitätsmodul des Lichtwellenleiters wenigstens annähernd entspricht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen näher erläutert sind. Es zeigt:

Fig. 1 das Gleis einer Eisenbahnlinie im Bereich einer Blockstrecke mit zwei Ausführungsformen der Erfindung in einer Draufsicht und

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in beiden Ausführungsformen in einem Quer­ schnitt nach Linie II-II.

In den Zeichnungen ist mit 10 das Gleis einer Eisenbahn des öffentlichen Verkehrs bezeichnet, welches mehrere Blockstrecken durchläuft, von denen in Fig. 1 nur eine angedeutet ist. Das Gleis 10 ist wie üblich aus Schienen 12 und Schwellen 13 aufgebaut, die im Längs­ abstand voneinander angeordnet und in einem nicht näher dargestellten Schotterbett verlegt oder auf einer anderen Unterlage, beispielsweise auf Brückenträgern, befestigt sind.

Um die Biegebeanspruchungen der Schwellen 13 durch den über das Gleis 10 fahrenden Zug festzustellen, sind faseroptische Überwachungssysteme 31 und 32 vorgesehen.

Bei einer ersten Ausführungsform des Überwachungssystems, die mit der Bezugsziffer 31 gekennzeichnet ist, ist ein als Dehnungssensor 33 ausgebildeter Lichtwellenleiter in einer Schleife im Bereich der Zugzone durch die Schwelle 13 geführt, die hier als Betonschwelle ausgebildet ist. Alle Dehnungssensoren 33, welche die Schwellen 13 überwachen, sind an einen Übertragungslichtwellenleiter 34 ange­ schlossen, welcher das von einem Sender kommende, eingekoppelte Licht I ₀ zu einem nicht näher darge­ stellten Empfänger weiterleitet, in dem die Dämpfungs­ unterschiede registriert werden, die infolge der Durch­ biegung der Schwellen unter Last in den Dehnungssensoren 33 hervorgerufen werden.

Bei einer in den Fig. 1 und 2 dargestellten zweiten Ausführungsform 32 des faseroptischen Überwachungssystems wird ein Teil eines jeden Primärlichtstrahles I ₀ durch teildurchlässige Spiegel 35 in jeweils einen Dehnungs­ sensor ausgekoppelt, der im Bereich der Zugzone an der Schwelle 13 befestigt ist und dessen Kernfaser am Ende verspiegelt ist. An diesem Endspiegel 37 wird der ausgespiegelte Lichtwellenteil reflektiert und gelangt über den Spiegel in den Übertragungslichtwellenleiter zurück, wobei die ausgekoppelten Lichtstrahlen I _A einem Empfänger zugeführt und dann ausgewertet werden.

Auch bei diesem faseroptischen Überwachungssystem ist die Änderung der Dämpfung im Dehnungssensor ein Maß für die Biegebeanspruchung der Schwellen 13.

Wenn ein Schienenfahrzeug 14 mit seinen Rädern 28 über die Schiene 12 rollt und die Schwelle 13 erreicht, wird die Schwelle 13 auf Druck und/oder Biegung beansprucht. Hierdurch wird der an der Schwelle 13 angeordnete Lichtwellenleiter­ sensor 33 verformt, insbesondere gedehnt, gestaucht oder verbogen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und be­ schriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind mehrere Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die Dehnungssensoren auch außen an den Schwellen aufge­ klebt sein oder im Inneren der Bewehrungselemente ange­ ordnet werden, wenn die Schwellen beispielsweise vorge­ spannte Betonschwellen sind. Insbesondere dann, wenn die Bewehrungselemente der Schwellen aus Faserverbundwerk­ stoffen, beispielsweise in Kunststoff eingebetteten Glas­ fasern, bestehen, ist es zweckmäßig, die Dehnungssensoren in die Bewehrungselemente zu integrieren. Ferner ist es mög­ lich, die Druck- oder Biegesensoren anders auszubilden, wenn sich hierfür im Einzelfall Vorteile ergeben.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Überwachen der Schwellen eines Gleises für Fahrzeuge, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwellen (13) mit faser­ optischen Sensoren (33) versehen sind, die durch Druck­ einwirkung oder Biegebeanspruchung beeinflußt werden und an Lichtwellenleiter (34) zur Übertragung optischer Signale angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die faseroptischen Sensoren (33) Lichtwellenleiter sind, die an den Schwellen (13) in deren Längsrichtung angeordnet und mindestens auf einem Teil von deren Länge mit diesen verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellen­ leitersensoren (33) in Bewehrungseinlagen der Schwellen (13) integriert sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtwellenleitersen­ soren (33) auf ganzer Länge auf die Außenfläche der Tragkörper (13) aufgeklebt sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Teil eines jeden Primärstrahles (I ₀) durch teildurchlässige Spiegel (35) aus dem Übertragungslichtwellenleiter (34) in jeweils einen Dehnungssensor (33) ausgekoppelt wird, der im Bereich der Zugzone einer Schwelle (13) befestigt ist und der an seinem Ende verspiegelt ist und den ausgespiegelten Lichtwellenteil reflektiert und durch den Dehnungssensor (33) in den Übertragungslicht­ wellenleiter (34) zurückführt.