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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zum Prüfen
der Stand- und Biegefestigkeit eines am Mastfuß im Boden verankerten und
am Kopf mit mindestens einem anderen Mast verbundenen Mastes unter Einsatz
einer Krafteinheit, mit welcher eine in eine Kraftrichtung wirkende
Biegelast in den Mast eingeleitet und dadurch der Mast mit einem
Biegemoment belastet wird, und mindestens eines ersten Wegsensors
(Hauptwegsensor) zum Messen der durch das Biegemoment verursachten
Auslenkung des Mastes.
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Eine Einrichtung vorstehender Art
kann hergeleitet werden aus
US
52 12 654 A . Im Bekannten werden Mittel zum Messen der
Restfestigkeit von Elektrizitäts-,
Telefon- und Telegrafenpfählen beschrieben.
Die an einem Mast durch die jeweilige Biegelast verursachten Auslenkungen
werden in einen Rechner eingegeben. Im Rechner können unter anderem die Richtung,
Stärke,
Zahl und Spannung der von Mast zu Mast gespannten Drähte berücksichtigt werden
(siehe dort Spalte 4, Zeilen 64 bis 66). Hierbei wird offenbar vorausgesetzt,
daß die
genannten Stabilitäts- und Belastungswerte
der Drähte
bekannt sind. Eine Nichtbeachtung der Drahtbespannung kann aber
zu Fehldeutungen der am einzelnen Mast gewonnen Meßwerte führen.
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Die beschriebene Sicherheitsmessung
von Masten erfolgt in der Regel viele Jahre, oft Jahrzehnte, nach
der Installation. In der Zwischenzeit können Drähte ausgetauscht, ausgebaut
oder hinzugefügt worden
sein. Die auf den einzelnen Mast infolge der jeweiligen Verdrahtung
wirkende Kopflast kann sich daher im Laufe der Zeit geändert haben,
so daß für eine Berücksichtigung
im Rechner eine gesonderte Nachprüfung der Stabilitäts- und
Zugkraftwerte der Drähte
erforderlich ist. Eine solche Nachprüfung erscheint vor allem erforderlich,
wenn von Mast zu Mast gespannte Drähte Lasten, z.B. Oberleitungen (Fahrdrähte) von
Bahnen oder Bussen, Lampen oder Hinweis- bzw. Werbeschilder, tragen
sollen. Solche Tragwerke werden noch öfter geändert als Elektro- oder Telefon-Freileitungen.
Besonders komplex werden die Rückwirkungen
eines Oberleitungs-Tragwerks von Bahn oder Bus, weil in diesem Fall
zumindest die Oberleitungen (Fahrdrähte) selbst mit einer Vielzahl
von Masten verbunden sind. Oft wird zum Tragen der Fahrdrähte, vor
allem in Kurven, ein ganzes Netzwerk von Tragdrähten benötigt.
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Weiterentwicklungen der in der
US 521 26 54 A beschriebenen
Prüfvorrichtungen
und Verfahren werden unter anderem angegeben in
DE 195 40 319 C1 ,
DE 100 62 795 A1 und
DE 101 18 083 A1 .
Hierin werden verbesserte Meßverfahren
zum Überprüfen einzelner
Masten beschrieben. Irgendeine Verbindung des Mastkopfes mit einem
anderen Mast, der ebenfalls durch ein über die Kopflast ausgeübtes Biegemoment
ausgelenkt werden kann, wird in letzteren Druckschriften nicht berücksichtigt.
Die Kopflast kann aber erhebliche Größen erreichen, beispielsweise bei
Bahn-Oberleitungs-Tragwerken kommen Kopflasten bzw. Kopfzüge von größenordnungsmäßig 1,5 t
häufig
vor. Diese Lasten sind oft größer als
die auf einen einzelnen Mast, der nur eine Lampe trägt, ausgeübte Belastung
infolge eines Sturms.
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Bei den Messungen werden mit Hilfe
des jeweilig ersten Wegsensors die für den zu prüfenden Mast (Prüfmast) geltenden
Stabilitätswerte
ermittelt. An diesem Mast wird eine Reaktionsmessung, also eine
Messung als Reaktion auf eine in den Mast eingeleitete Biegelast,
ausgeführt.
Eine solche Messung umfaßt
eine Prüfung
der Mastverankerung (im Boden) und eine Prüfung der oberirdischen Teile
des Mastes. Wenn der Mast außerdem
an seinem Kopf über
ein Tragwerk oder dergleichen mit dem Kopf mindestens eines anderen
Mastes verbunden ist, kann durch die Biegelast, wenn diese in geeigneter Richtung
einwirkt, auch das Tragwerk beeinflußt werden. Bei Belastung des
Tragwerks (durch die in den Prüfmast
eingelei tete Biegelast) wird oft mindestens ein Nachbarmast, der
ebenfalls mit dem Tragwerk verbunden ist, belastet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Stabilität
eines Mastes (Prüfmastes)
zu ermitteln, dessen Kopf mit mindestens einem anderen Mast, z.B. über eine
Verdrahtung, verbunden ist. Dabei soll die Rückwirkung der von-Kopf-zu-Kopf-Verbindung im Meßergebnis
des Prüfmastes
berücksichtigt
werden.
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Für
die eingangs beschriebene Einrichtung zum Prüfen der Festigkeit eines im
Boden verankerten und am Kopf mit mindestens einem Nachbarmast verbundenen
Prüfmastes,
wobei eine Biegelast in den Prüfmast
eingeleitet und deren Wirkung durch einen ersten Wegsensor (Hauptwegsensor)
gemessen wird, besteht die Lösung
darin, daß mindestens
einem Nachbarmast des geprüften
Mastes mindestens ein zweiter Wegsensor (Nebenwegsensor) zugeordnet
ist. Während
mit dem ersten Wegsensor die herkömmliche Standsicherheitsprüfung des
momentan untersuchten Prüfmastes
ausgeführt
wird, werden mit dem zweiten Wegsensor die über die Kopfverbindung (z.B.
Verdrahtung) auf den Nachbarmast ausgeübten. Kräfte ermittelt. Bei einem Verfahren
zum Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung
sollen mit Hilfe des zweiten Wegsensors auch die Bewegungen des
(geprüften)
Nachbarmastes, welche unabhängig
von der Belastung des Prüfmastes
auftreten, gemessen und in der Messung bei Belastung des Prüfmastes
berücksichtigt
werden. Einige Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung
werden in den Unteransprüchen
angegeben.
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Erfindungsgemäß wird dem Nachbarmast mindestens
ein zweiter Wegsensor zugeordnet. Beispielsweise kann der zweite
Wegsensor am unteren Mastteil (in für eine stehende Person bequemer
Höhe) oder
einem oberen Mastteil, z.B. in der Nähe der Befestigung des Tragwerks,
vorgesehen werden. Es können übliche Meßsonden
bzw. Wegsensoren eingesetzt werden. In Frage kommen beispielsweise mechanische,
elektrische oder optische Meßmethoden.
Wenn eine Messung der Bewegung eines oberen Mastteils wünschenswert
erscheint, empfiehlt sich besonders eine optische Distanzmessung,
z.B. mittels Laser-Distanzmeßgerät.
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Diese erfindungsgemäßen Hilfs-
oder Korrekturmessungen mit dem jeweiligen zweiten Wegsensor lassen
sich, ohne unmittelbare Prüfung des
Tragwerks vom Boden aus erledigen.
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Gemäß weiterer Erfindung werden
die Bewegungen des jeweiligen Nachbarmastes bei Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung
nicht nur während
der Belastung des jeweiligen Prüfmastes
sondern auch vor oder nach dieser Belastung ausgeführt, um
unabhängig
von der Belastung des Prüfmastes
im jeweiligen Nachbarmast auftretende Bewegungen im Meßergebnis
(des ersten Wegsensors) bei Belastung berücksichtigen zu können. Der
jeweilige Nachbarmast kann nämlich
durch Windschwingungen im Tragwerk, das die Mastköpfe verbindet, und
bei Fahrleitungs-Tragwerken bei Fahrbetrieb über den Fahrdraht oder den
Boden geleitete Schwingungen beeinflußt werden. Diese Schwingungen,
die unabhängig
von der Meßbelastung
des Prüfmastes
auftreten, und durch sie begründete
Fehldeutungen können
bei Anwendung der Erfindung aus dem Meßergebnis eliminiert bzw. vermieden
werden.
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Anhand der schematischen Darstellung
eines Bahn-Oberleitungs-Tragwerks werden Einzelheiten der Erfindung
erläutert.
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Das Oberleitungstragwerk besteht
gemäß Zeichnung
aus einem Prüfmast 1 und
einem Nachbarmast 2. Beide Masten werden im Boden 3 verankert.
Zwischen den Masten 1 und 2 befindet sich auf dem
Boden 3 ein Schienenpaar 4. Über jeder der Schienen des
Schienenpaars 4 wird ein Fahrdraht 5 (Oberleitungsdraht)
mit Hilfe eines insgesamt mit 6 bezeichneten Tragwerks
positioniert. Das Tragwerk 6 wird zwischen den Mastköpfen 7 und 8 der
Masten 1 und 2 aufgespannt.
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Zum Ermitteln der Stabilität des Prüfmastes 1 wird
diesem in der Nähe
des Bodens 3 eine Krafteinheit 9 zugeordnet, die
unmittelbar am Boden, z.B. über
ein Koppelmittel 10, mit dem Mastfuß 11 verbunden ist
und die mit Abstand über
dem Boden 3 einen Hydraulikzylinder 12 besitzt,
dessen Kolben 13 eine Biegelast 14 in der gezeichneten
Pfeilrichtung auf den Prüfmast 1 ausüben kann.
Zum Messen der durch die Biegelast 14 verursachten Auslenkung
des Prüfmastes 1 wird
diesem ein (erster) Wegsensor 15 zugeordnet.
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Da eine Auslenkung des Prüfmastes 1 über das
Tragwerk 6 auf den Nachbarmast 2 einwirken kann,
sind entsprechende Rückwirkungen
von Tragwerk 6 und Nachbarmast 2 auf den Prüfmast 1,
also die mit dem ersten Wegsensor 15 gemessenen Werte,
möglich.
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Erfindungsgemäß wird dem Nachbarmast 2 mindestens
ein zweiter Wegsensor 16 zugeordnet. Dieser zweite Wegsensor 16 soll
in der Lage sein, sowohl Bewegungen des Nachbarmastes 2 unabhängig von
der Einwirkung der Biegelast 14 (vorher oder nachher) – sogenannte
Aktionsmessungen – auszuführen, mit
deren Hilfe die Bewegungen, die der Mast 2 ohnehin (also
ohne die Belastung vom Prüfmast 1 her)
ausführt,
zu registrieren. Der zweite Wegsensor 16 soll auch in der
Lage sein, die Reaktion des Nachbarmastes 2 auf eine auf
den Prüfmast 1 ausgeübte Biegelast 14 zu
ermitteln.
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Erfindungsgemäß kann dem Nachbarmast 2 eine
Meßstelle 17 im
unteren Mastbereich zugeordnet werden. Die Meßstelle 17 kann größenordnungsmäßig in derselben
Höhe wie
die Meßstelle
des ersten Wegsensors 15 positioniert werden. Dem Nachbarmast 2 kann
jedoch zusätzlich
oder alternativ ein (weiterer) zweiter Wegsensor 18 oder 19 zum
Ermitteln von Bewegungen des oberen Mastbereiches in der Nähe des Mastkopfes 8 zugeordnet
werden. Laut Zeichnung kann ein zweiter Wegsensor 18 mit
dem ersten Wegsensor 15 gekoppelt werden. Alternativ (oder
zusätzlich)
kommt ein am Prüfmast 1 angebrachter
(zweiter) Wegsensor 19 in Frage. In den beiden letzteren
Fällen
kommen optische Meßsensoren (sogenannte
Laser-Distanzmesser) bevorzugt in Frage. – Ebenso wie die zuletzt beschriebenen
Messungen am Mastkopf 8 kann es auch sinnvoll und vorteilhaft
sein, Bewegungen des Mastkopfes 7 als Reaktion auf die
Biegelast 14 zu ermitteln. Ferner kann es sinnvoll und
vorteilhaft sein, die unabhängig
von der Biegelast 14 vom Prüfmast 1 ausgeführten Bewegungen
vor oder nach der Messung unter Prüflast zu registrieren, um sie
im Meßergebnis
berücksichtigen zu
können.
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Es wird eine Einrichtung zum Prüfen der
Festigkeit eines im Boden 3 verankerten und am Kopf mit einem
anderen Mast 2 – über ein
Tragwerk 6 oder dgl. – verbundenen
Prüfmastes 1 und
dessen Tragwerks 6 unter Einsatz einer Krafteinheit 9 zum
Ausüben
einer Biegelast 14 und eines ersten Wegsensors 15 zum
Messen der durch die Biegelast verursachten Auslenkung des Prüfmastes 1 beschrieben.
Um durch die Verbindung mit dem anderen Mast 2 verursachte
Rückwirkungen
aus dem Meßergebnis
indirekt – also
ohne gesonderte direkte Prüfung
der Verbindung – eliminieren
zu können,
wird diesem Mast 2 ein zweiter Wegsensor 16, 18, 19 zugeordnet.
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- 1
- Prüfmast
- 2
- Nachbarmast
- 3
- Boden
- 4
- Schienenpaar
- 5
- Fahrdraht
- 6
- Tragwerk
- 7
- Mastkopf
(1)
- 8
- Mastkopf
(2)
- 9
- Krafteinheit
- 10
- Koppelmittel
- 11
- Mastfuß
- 12
- Hydraulikzylinder
- 13
- Kolben
- 14
- Biegelast
- 15
- erster
Wegsensor
- 16
- zweiter
Wegsensor
- 17
- Meßstelle
an 2
- 18
- zweiter
Wegsensor an 15
- 19
- zweiter
Wegsensor an 1