DE2027898A1

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Publication number: DE2027898A1
Application number: DE19702027898
Authority: DE
Priority date: 1969-06-13
Filing date: 1970-06-06
Publication date: 1970-12-23
Also published as: DE2027898B2; FR2050124A5; CA936355A; AT307473B; GB1309300A; CH509467A

Description

PATENTANWALT ** ^U PATENT ADVOCATE ** ^ U

DR. HEINRICH HERMELINK
München 60, Apolloweg 9, TeL 572743DR. HEINRICH HERMELINK
Munich 60, Apolloweg 9, TeL 572743

Matisa Materiel Industriel S.A., 2, rue de l'Arc-en-CielMatisa Materiel Industriel S.A., 2, rue de l'Arc-en-Ciel

1023 Crissier/Schweiz1023 Crissier / Switzerland

Verfahren zur geometrischen Ausmessung von Bahngleisen und Vorrichtung zur Ausführung dieses VerfahrensMethod for the geometrical measurement of railway tracks and device for execution this procedure

Die Ueberwachung des Zustand es eines Bahngleises geschieht mit Hilfe von Kontrollfahrzeugen, die mit Meßvorrichtungen für die kontinuierliche Ausmessung der geometrischen Eigenschaften des befahrenen Gleises ausgerüstet sind. Zur Vermessung dienen im allgemeinen in Berührung mit den Schienen gehaltene Taster, die ihre Verschiebungen hinsichtlich eines Bezugsgliedes über ein Uebertragungssystem auf eine Registriervorrichtung geben.The condition of a railroad track is monitored with the help of control vehicles equipped with measuring devices for the continuous measurement of the geometric properties of the track being used. In general, contact with the rails is used for measurement held buttons that their shifts with respect to a reference member via a transmission system on a Enter registration device.

Verschiedene gegenwärtig benutzte Uebertragungssysteme sind elektrisch, d. h. der Ausschlag des Tasters wird unmittelbar in ein elektrisches Signal umgewandelt, ζ. B₀ mittels eines mechanisch—elektrischen Wandlers.Various transmission systems currently in use are electrical, ie the deflection of the button is immediately converted into an electrical signal, ζ. B ₀ by means of a mechanical-electrical converter.

Dieses zu hoher Vollkommenheit entwickelte Meßverfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Fahrgeschwindigkeit des Untersuchungsfahrzeuges auf einen heutzutage störenden geringen Wert beschränkt ist; bei größerer GeschwindigkeitThis measuring method developed to a high degree of perfection however, has the disadvantage that the driving speed of the Examination vehicle on a nowadays disturbing low value is limited; at greater speed

009852/1542 . -2-009852/1542. -2-

50/007. ·50/007. ·

I)/. Hk/Du BADORIQfNALI) /. Hk / you BADORIQfNAL

ist nämlich die dauernde Berührung der Taster mit den Schienen wegen der Massenträgheit der Taster nicht mehr gewährleistet, insbesondere wenn die gemessenen Abweichungen eine große Amplitude und eine geringe Länge aufweisen.the constant contact between the buttons and the rails is no longer due to the inertia of the buttons guaranteed, especially if the measured deviations have a large amplitude and a short length.

Um die mechanischen, ständig in Berührung mit den Schienen zu haltenden Taster zu ersetzen, ist vorgeschlagen worden, berührungslose Aufnehmer pneumatischer, elektrischer Natur usw. zu verwenden. Wenn solche Aufnehmer am Fahrgestell oder einer Bezugsbasis des Fahrzeugs in unmittelbarer Nachbarschaft der Schienen befestigt wurden, könnten sie unmittelbar ein Signal liefern, das ein Maß für den Abstand zwischen ihrer bekannten Lage und der Schiene darstellt. To the mechanical, constantly in contact with the rails To replace the button to be held has been proposed, non-contact pickups of a pneumatic, electrical nature etc. to use. If such transducers on the chassis or a reference base of the vehicle in the immediate Neighborhood of the rails were attached, they could immediately deliver a signal that represents a measure of the distance between their known position and the rail.

Der Meßbereich derartiger Aufnehmer ist jedoch verhältnismäßig gering und gestattet beispielsweise nicht die Messung der erheblichen Pfeilhöhen zwischen Kurven mit kleinem Krümmungsradius und den gewöhnlich als Bezugsbasis verwendeten Sehnen. Infolgedessen stellen die bis jetzt für größere Fahrtgeschwindigkeiten gedachten Meßvorrichtungen mehr oder weniger glückliche Kompromißlösungen dar, bei denen die Präzision der Meßergebnisse auf die Dauer zweifelhaft bleibt. · -..-.-The measuring range of such sensors is, however, proportionate low and does not allow, for example, the measurement of the significant arrow heights between curves with small Radius of curvature and the one commonly used as a reference base Tendons. As a result, provide the measuring devices intended up to now for greater travel speeds more or less happy compromise solutions, in which the precision of the measurement results is doubtful in the long run remain. · -..-.-

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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Lücke durch ein neues Meßverfahren zu schließen, das die Anwendung bekannter Mittel in einer neuen Kombination ermöglicht.The object of the invention is to fill this gap with a new one To conclude measuring method that allows the use of known means in a new combination.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur geometrischen Ausmessung von Bahngleisen ist dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die von dem Ausschlag theoretisch in Berührung mit den Schienen stehender Taster, deren Berührung jedoch nicht stets gesichert ist, herrührende Verformung eines Bezugs- " gliedes und andererseits der jeweilige tatsächliche Abstand zwischen den Tastern und den auszumessenden Schienen gemessen und die beiden Meßergebnisse addiert werden.The method according to the invention for geometrical measurement of railroad tracks is characterized in that on the one hand the rash theoretically in contact with the Rails of stationary pushbuttons whose contact is not always secured, resulting deformation of a reference " member and on the other hand the respective actual distance between the buttons and the rails to be measured are measured and the two measurement results are added.

Der Meßvorgang wird also in zwei Teile zerlegt, wobei die größeren Abweichungen von mechanischen Tastern erfaßt werden, während die stets geringen Abweichungen der Taster von dem tatsächlichen Schienenort von berührungslosen Aufnehmern bestimmt werden. So können alle Vorteile dieser J berührungslosen Aufnehmer ausgenutzt werden, ohne daß deren Meßbereich überschritten wird.The measuring process is divided into two parts, the larger deviations being recorded by mechanical probes are, while the always small deviations of the buttons from the actual rail location of non-contact Transducers are determined. In this way, all the advantages of this contactless sensor can be used without whose measuring range is exceeded.

Zur Ausführung dieses Verfahrens kann ein Meßfahrzeug dienen, das ein mit Tastern, die in Berührung mit den Schienen des Gleises stehen, ausgerüstetes Bezugsglied trägt und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Taster des Bezugsgliedes je mindestens einen berührungslosen Auf-To carry out this method, a measuring vehicle can be used, which has a button that is in contact with the Rails of the track stand, equipped reference member and is characterized in that the buttons of the Reference element at least one contactless contact

009-852/1642009-852 / 1642

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nehmer aufweisen, der in einer festen Lage hinsichtlich der geometrischen Abmessungen der Taster und in deren unmittelbarer Nachbarschaft gehalten wird.have takers who are in a fixed position with regard to the geometric dimensions of the buttons and in their immediate vicinity is kept.

Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung dient zur Messung der Schienenkrümmung in der Horizontalebene des Gleisstranges; selbstverständlich können aber auch alle anderen geometrischen Schienenvermessungen in gleicher Weise vorgenommen werden.The embodiment of the invention described below is used to measure the curvature of the rails in the horizontal plane of the track; Of course however, all other geometric rail measurements can also be carried out in the same way.

Die Taster können in beliebiger Weise ausgebildet sein, z. B. als Rollen oder Kufen, da es auf eine exakte Führung der Taster an den Schienen nicht ankommt. Es ist sogar möglich, die Räder des Meßfahrzeuges selbst als Taster zu verwenden, wobei dann die berührungsfreien Aufnehmer im Schatten der Radkränze angebracht sind. Dieses Ausführungsbeispiel wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben:The buttons can be designed in any way, for. B. as rollers or runners, as there is an exact guide the button on the rails does not arrive. It is even possible to use the wheels of the measuring vehicle as a button to be used, in which case the non-contact sensors are attached in the shadow of the wheel rims. This embodiment is described below using the drawing:

Fig. 1 zeigt das Erfindungsprinzip in Anwendung auf die Messung der Schienenabweichung von einer Bezugsgeraden an eine beliebige Stelle derselben.Fig. 1 shows the principle of the invention applied to Measurement of the rail deviation from a reference straight line at any point of the same.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem die Räder des Testfahrzeuges als Taster dienen.Fig. 2 shows schematically an embodiment of the invention Device in which the wheels of the test vehicle serve as buttons.

00.9852/1 S42 .**, 00.9852 / 1 S42 . **,

Pig. 3 und 4 zeigen die Einzelheiten der Anbringung eines berührungslosen Aufnehmers im Schatten des Spurkranzes eines Rades des Meßfahrzeugs.Pig. 3 and 4 show the details of placing a non-contact sensor in the shade of the wheel flange of a wheel of the measuring vehicle.

Fig. l zeigt einen Gleisbogen mit den beiden Linien und 2, welche die beiden Schienen darstellen sollen. Die Krümmung ist der Deutlichkeit halber stark übertrieben. Fig. 1 shows a curved track with the two lines and 2, which are intended to represent the two rails. The curvature is greatly exaggerated for the sake of clarity.

Die drei parallelen Pfeile 3, 4 und 5 stellen drei Taster * dar, die konstante Abstände 1 und 1 voneinander haben und einen Teil des Bezugsgliedes eines Meßfahrzeuges bilden.The three parallel arrows 3, 4 and 5 represent three buttons * which have constant distances 1 and 1 from each other and part of the reference member of a measuring vehicle form.

Die Pfeilhöhe P der Schiene 1 hinsichtlich der Sehne Ac wird durch die Verschiebung d eines festen Punktes E des mittleren Tasters 4 hinsichtlich einer geraden Linie gemessen,> welche zwei feste Punkte M und N der größeren Taster 3 und 5 verbindet, wenn die drei Taster in Berührung M mit der,Schiene 1 sind.The arrow height P of the rail 1 with regard to the chord Ac is measured by the displacement d of a fixed point E of the middle button 4 with respect to a straight line, which connects two fixed points M and N of the larger buttons 3 and 5 when the three buttons in Contact M with the, rail 1 are.

Indiesem Idealfalle gilt F = d.In this ideal case, F = d.

In Wirklichkeit sind aber in Fig. l.die Taster 3,4 und 5, um kleine Beträge a, b und c von der Schiene 1 entfernt. Das Meßergebnis ist deshalb ungenau und sehr wahrscheinlich giltIn reality, however, the buttons 3, 4 and 5 are shown in Fig. removed from the rail 1 by small amounts a, b and c. The measurement result is therefore imprecise and very likely is applicable

d / F. BADORKSiNALd / F. BADORKSiNAL

Das Meßergebnis d muß deshalb mit einer Korrektion versehen werden, die eine Funktion der Abstände a, b undc ist. Diese Abstände werden zusätzlich durch berührungslose Aufnehmer gemessen.The measurement result d must therefore be provided with a correction which is a function of the distances a, b and c. These Distances are also measured by non-contact sensors.

Wenn man setztIf you bet

I₁ + I₂ = L,I ₁ + I ₂ = L,

so läßt sich leicht zeigen, daß folgende Beziehung gilt:so it can easily be shown that the following relation holds:

F = d H-F = d H-

Der Meßwert F ist also die Summe zweier Meßwerte, von denen der eine, nämlich d die relative Verschiebung der theoretisch in Berührung mit den Schienen stehenden Taster darstellt,The measured value F is thus the sum of two measured values, one of which, namely d the relative displacement of the theoretical represents buttons in contact with the rails,

während der andere Meßwert ^! — b eine Funktion derwhile the other measured value ^! - b a function of

L
tatsächlichen Abstände a, b und c zwischen den TastorganenL.
actual distances a, b and c between the tactile organs

des Bezugsgliedes und den Schienen ist,of the reference link and the rails,

Diese für die Krümmungsmessung in der Horizontalebene des Gleisstranges abgeleitete Formel gilt auch für vertikale Krümmungen, ist also beispielsweise für die Kontrolle des Nivellements anwendbar.This formula, derived for measuring the curvature in the horizontal plane of the track, also applies to vertical ones Curvatures, for example, can be used to control the leveling.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung für die Krümmungsmessung eines Schienenstrangs nach dem Prinzip der Fig. 1, wobei die Räder des Meßfahrzeugs selbst als Taster verwendet werden. 009652/1542 -1- ' ' FIG. 2 shows a device for measuring the curvature of a rail line according to the principle of FIG. 1, the wheels of the measuring vehicle themselves being used as buttons. 009652/1542 -1- ''

'■■■■■- 7 -.'■■■■■ - 7 -.

Zu diesem Zweck sind drei Achsen 6, 7 und 8 auf einem zweiteiligen Fahrgestell montiert. Die beiden Teile 9, IQ desselben sind in Längsrichtung schwenkbar spielfrei an der mittleren Achse 7 angebracht, die sich ihrerseits quer zur Längsachse des Fahrzeugs verschieben, nicht aber verschwenken kann. Die beiden äußeren Achsen 6 und 8 sind bei 11 und 12 um die Längsachse schwenkbar an den Fahrgestellhälften 9 bzw. 10 angelenkt. λ For this purpose, three axles 6, 7 and 8 are mounted on a two-part chassis. The two parts 9, IQ of the same are attached to the central axis 7 so as to be pivotable in the longitudinal direction without play, which in turn can move transversely to the longitudinal axis of the vehicle, but cannot pivot. The two outer axles 6 and 8 are hinged at 11 and 12 to the chassis halves 9 and 10, respectively, so as to be pivotable about the longitudinal axis. λ

An den Enden dieser Achsen sind Räder 13, 14 und 15, die sich auf der einen Schiene abstützen, und die Bäder 13', 14^f und 15', die sich auf der anderen Schiene abstützen, gelagert.Wheels 13, 14 and 15, which are supported on one rail, and the baths 13 ', 14 ^f and 15', which are supported on the other rail, are mounted at the ends of these axles.

Diese Anordnung bildet ein Bezugssystem, dessenvT?ader ausgebildete Taster die Krümmungen und Unregelmäßigkeiten des Schienenstrangs mitmachen und dementsprechend dasThis arrangement forms a reference system whose vT? Vein trained buttons follow the curvatures and irregularities of the rail track and accordingly that

Bezugsglied verformen. Diese Verformung kann gemessen v/erden, beispielsweise hier die horizontale Verschiebung d der Mittelachse hinsichtlich der Längsachse des Fahrgestells nach dem Prinzipschema der Fig. 1, um die Gleiskrümmung zu bestimmen.Deform reference link. This deformation can be measured, for example the horizontal displacement here d the central axis with respect to the longitudinal axis of the chassis according to the schematic diagram of FIG. 1, around the curvature of the track to determine.

Die Auslenkung d kann durch einen mechanisch-elektrischen Wandler mit Differentialtransformator gemessen werden, dessen Tauchkolben 16 starr mit der verschiebbaren AchseThe deflection d can be measured by a mechanical-electrical converter with a differential transformer, its plunger 16 rigidly with the displaceable axis

-8-009852/1542 -8-009852 / 1542

verbunden ist, während das Gehäuse 17 an dem halben Fahrgestell 9 befestigt ist.is connected, while the housing 17 is attached to the half chassis 9.

An den Enden der Achsen 13, 14 und 15 sind starre Träger 18 befestigt, die sich im Radschatten bis zu der Schiene 1 erstrecken. Am unteren Ende jedes Trägers 18 ist ein berührungslose Aufnehmer, z. B. ein kapazitiver Wandler, derart angebracht,· daß er sich genau gegenüber derjenigen Stelle der Schiene befindet, die im allgemeinen mit dem Spurkranz des Rades in Berührung steht. Diese Anordnung ist in Fig. 3 und 4 deutlich sichtbar. Der Träger 18 ist hier an das quadratische Ende 20 einer Achse angeschraubt und verläuft von dort zunächst horizontal, ist dann um das Rad herumgebogen und verläuft anschließend vertikal nach unten im Schatten des Radkranzes 21 bis zur Höhe der Innenseite des Kopfes der Schiene 1, wo er einen Aufnehmer 22 trägt.At the ends of the axles 13, 14 and 15 rigid supports 18 are attached, which extend in the wheel shadow up to the rail 1 extend. At the lower end of each carrier 18 is a non-contact sensor, e.g. B. a capacitive converter, mounted in such a way that it is exactly opposite that point on the rail that is generally connected to the The wheel flange is in contact. This arrangement is clearly visible in FIGS. 3 and 4. The carrier 18 is screwed here to the square end 20 of an axle and from there initially runs horizontally, is then bent around the wheel and then runs vertically downwards in the shadow of the wheel rim 21 bis to the level of the inside of the head of the rail 1, where it carries a sensor 22.

Der Aufnehmer hat also eine feste Lage hinsichtlich der geometrischen Lage des Tasters und liefert ein elektrisches Signal, das einem der Abstände a, b und c in Fig. 1 entspricht. The transducer has a fixed position with regard to the geometric position of the button and supplies an electrical one Signal which corresponds to one of the distances a, b and c in FIG.

Damit stehen vier elektrische Signale a, b, c und d zur Verfügung, die in bekannter Weise verarbeitet werden können, um den Meßwert F für die Gleiskrümmung nach der oben angegebenen Formel zu liefern. This means that four electrical signals a, b, c and d are available Available that can be processed in a known manner in order to provide the measured value F for the track curvature according to the formula given above.

- 00 98S2/1S42 ~⁹"- 00 98S2 / 1S42 ~ ⁹ "

Offenbar kann die Erfindung in einfacher Weise für die Messung der Krümmung beider Schienen Anwendung finden. Ebenso ist es leicht, das Nivellement der beiden Schienen in einer Vertikalebene nach dem gleichen Prinzip zu kontrollieren.Apparently, the invention can be used in a simple manner for Measurement of the curvature of both rails are used. Likewise, it is easy to level the two rails control in a vertical plane according to the same principle.

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0098S2/1S420098S2 / 1S42

Claims

(1 Λ Method for the geometric measurement of railway tracks, characterized in that, on the one hand, from the displacement theoretically with the rails in contact Button, the contact of which is not always secured, resulting deformation (d) of a reference element and on the other hand the respective distances (a, b, c) between the buttons and the rail are measured that from the distances a Correction value is calculated and added to the measured value of the deformation (d).

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, consisting of a measuring vehicle with a reference member which has touch organs in contact with the rails, characterized in that the touch organs (13, 14, 15) of the reference member (9, 10) each have at least one contactless sensor (22) which is arranged in a fixed position with regard to the geometric arrangement of the respective button and in its immediate vicinity. '', '. . ■

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the touching organs in contact with the rails are the wheels of the measuring vehicle itself and that the non-contacting ones Sensor in the shadow of the relevant wheel rims

(21) are arranged.

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