DE20112238U1

DE20112238U1 - Vorrichtung zur Erfassung von Veränderungen an Eisenbahnrädern im Betriebseinsatz

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Publication number: DE20112238U1
Application number: DE20112238U
Authority: DE
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Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2011-07-27

Description

«_ « · * ·- 2»- J 1 I ·" Vorrichtung zur Erfassung von Veränderungen an Eisenbahnrädern im Betriebseinsatz

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Unrundheiten, Flachstellen, Ausbröckelungen usw. von Eisenbahnrädern.

Vorrichtungen der vorgenannten Art dienen der Sicherheit und Kostenreduzierung im Eisenbahnwesen.

Die Erhöhung der Radsatzlasten und der Fahrgeschwindigkeit machen eine zusätzliche Überwachung der Schienenfahrzeuge im Betriebseinsatz erforderlich.

Außerdem ist eine Erkennung und Bewertung der einzelnen Unregelmäßigkeiten (Unrundheiten, Flachstellen, Ausbröckelungen usw.) erforderlich.

Außerdem dienen die Vorrichtungen auch der Kostenreduzierung, weil die Eisenbahnräder erst dann einer Werkstatt zugeführt werden, wenn tatsächlich ein Eisenbahnrad Mängel (Un-Rundheiten, Flachstellen usw.) zeigt.

In der Regel werden Schienenfahrzeuge erst nach festgelegten Kilometern einer Werkstatt zugeleitet, unabhängig davon, ob ein Eisenbahnrad Mangel zeigt.

Zur Erfassung von Veränderungen an Eisenbahnrädern im Betriebseinsatz ist ein Verfahren nach der Schutzschrift DE 44 39 342 C2 bekannt geworden.

Zur Erfassung von Unrundheiten, Flachstellen usw. sind auf dem Schienenfuß kreuzweise Messfühler (Dehnungsmessstreifen) angeordnet.

Die Anordnung der Dehnungsmessstreifen ergibt sich nach der Schutzschrift aus Fig. 3. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Verformung des Schienenfußes sich nicht belastungsproportional ausbilden kann.

Die Erfassung von Unregelmäßigkeiten eines Eisenbahnrades sind somit nicht möglich. Außerdem weisen die Messwerte wegen der Undefinierten Belastungseinleitung erhebliche Streuungen auf.

Ein konstanter Verlauf der Radlast ist innerhalb einer Teilmessstrecke, auch bei fehlerfreien Eisenbahnrädern, nicht möglich.

Dieser Sachverhalt ergibt sich aus der Veröffentlichung zu der geschützten technischen Lösung von einem Mitarbeiter in der Zeitschrift ETR Nr. 45, aus dem Jahr 1998; Heft 1/2; Seiten 75 ff; Zacher/ Reinecke: &ldquor;Vertikale Kräfte am Oberbau- Messung und Rechnung". Aus den Bildern 5 und 6 der vorgenannten Schutzschrift ist erkennbar, dass Q - Kraft Schwankungen bei guten Rädern von 20 bis 30 kN auftreten.

Derartige Q- Kraft- Schwankungen sind für die Erfassung von Eisenbahnrädern nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung für die Erfassung von Unregelmäßigkeiten an Eisenbahnrädern zu schaffen, die in kürzester Zeit und ohne jede Betriebsunterbrechung im Gleisbereich installiert werden kann.

Wesentliches Ziel der Erfindung ist es, dass signifikante Unrundheiten, Flachstellen usw. erfasst und ausgewiesen werden

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, dass Oberbauarbeiten (z.B. Einsetzen von Schwellen oder Veränderungen des Schwellenabstandes) vermieden werden.

Vorrichtung zur Erfassung von Veränderungen an Eisenbahnrädern im Betriebseinsatz

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Schwellenfach die Verformung der Unterseite des Schienenfußes bei Belastung ermittelt wird.

Die Verformung der Unterseite des Schienenfußes wird dabei beidseitig ermittelt, d.h. die Verformung beider Schenkel des Schienenfußes wird getrennt erfasst.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Formgebung der Zwischenplatte.

Die Zwischenplatte weist in Längsrichtung der Schiene eine Ausnehmung auf.

Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass ein belastungsproportionales Signal erreicht wird.

Ein weiterer Vorteil ist es, dass dieses belastungsproportionales Signal kontinuierlich über mehrere Schwellen erreicht wird.

Außerdem wird - bedingt durch die ausgewählte Befestigungsmöglichkeit - ein kurzfristiger Einbau im Gleisbereich ermöglicht.

Die technischen Lösungen sind in den Fig. 1 bis 7 dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 Eisenbahnschiene einschließlich Befestigung mit Ausnehmung in der

Zwischenplatte

Fig.2 Schienenfuß einschließlich Befestigung mit anderer Ausbildung der Ausnehmung in der Zwischenplatte

Fig. 3 Eisenbahnschiene im Bereich des Schwellenfaches mit Lasermesseinrichtung

für beide Schenkel des Schienenfußes (unbelasteter Zustand)

Fig. 4 Eisenbahnschiene im Bereich des Schwellenfaches mit Lasermesseinrichtung

im belasteten Zustand

Fig. 5 Schienenfuß mit Dehnungsmessstreifen auf der Oberseite des Schienenfußes

einschließlich Ausnehmung in der Zwischenplatte. Die Ausnehmung in der Zwischenplatte ist im Bereich der Auflage durchgehend.

Fig. 6 Verbindungsbereich Schiene -Schwelle mit den erfindungsgemäßen Messeinrichtungen.

Die Messeinrichtungen sind beidseitig der Schwelle bzw. beidseitig der Auflager angeordnet.

Seitenansicht auf einer Eisenbahnschiene mit Querkraftsensoren und den Mess-Einrichtungen zur Erfassung von Veränderungen an Eisenbahnrädern.

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Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Eisenbahnschiene (1) mit dem Schienenkopf (2), dem Schienensteg (3) und dem Schienenfuß (4).

Die Schiene (1) ist über Elemente (5; 6; 7) mit der Schwelle (11) verbunden. Die Schiene (1) ist über eine Zwischenlage (8) auf die Spurplatte (5) gesetzt. Die Spurplatte (8) weist symmetrisch zur Trägheitsachse (14) eine Ausnehmung (37) auf. Die Ausnehmung (37) kann rechteckigen Querschnitt oder wie in Fig. 1 dargestellt einen trapezförmigen Querschnitt haben.

Bei trapezförmigen Querschnitt kann die Ausnehmung (37) Schrägen (9) aufweisen. Die Tiefe (10) der Ausnehmung (37) ist so bemessen, dass bei Höchstbelastung durch die Radlast (15) der Boden (38) der Ausnehmung (37) nicht erreicht wird.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch eine Eisenbahnschiene (1) mit Schienensteg

(3) und Schienenfuß (4).

Die Schräge (9) der Ausnehmung (37) ist dabei gewölbt ausgeführt.

Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Eisenbahnschiene (1). Auf dem Schienenfuß (4) sind bekannte Dehnungsmessstreifen (24) angeordnet. Unterhalb des Schienenfußes (4) sind zwei Lasersensoren (18; 23) angeordnet. Die Lasersensoren (18; 23) sind auf die Laserempfänger (17; 27) gerichtet. Befestigt sind die Laserempfänger (17; 27) mit Befestigungswinkel (16; 28) mittels Schrauben (26) am Schienenfuß (4).
Die Lasersensoren senden einen Strahl (19; 20) auf die Laserempfänger (27; 17) aus.

Die Fig. 4 zeigt, wie Fig. 3, einen Querschnitt durch eine Eisenbahnschiene (1).

Bei Belastung der Eisenbahnschiene durch eine Kraft (15) biegt sich der Schienenfuß (4) durch.

Durch die Verformung des Schienenfußes (4) wird der Laserstrahl ausgelenkt.

Der Laserstrahl (19) nimmt die Lage (29) ein und der Laserstrahl (20) nimmt die Lage (30)

Diese Lageveränderung der Laserstrahlen ist belastungsproportional.

In der Fig. 5 ist der Schienenfuß (4) mit der Zwischenplatte (8) und den bekannten Sensoren (24) dargestellt.

Durch die Ausnehmung (37) ist eine definierte Verformung des Schienenfußes (4) bei Belastung möglich.
Die Sensoren können deshalb ein belastungsproportionales Signal abgeben.

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Die Fig. 6 zeigt die Ansicht A aus Fig. 3.

In der Fig. 6 ist der Verbindungsbereich Schiene- Schwelle in Draufsicht dargestellt. Im Bereich der Verbindung sind die Messeinrichtungen (27; 17; 18; 23) dargestellt. Durch die Anordnung der Messeinrichtungen (27; 17; 18; 23) im Verbindungsbereich Schiene- Schwelle ist es möglich, sowohl im Bereich der Schwelle, als auch im Schwellenfach, d.h. zwischen den Schwellen (5) die Radlast (15) kontinuierlich zu erfassen. Die Voraussetzung für die Erfassung von Veränderungen an Eisenbahnrädern sind somit erfüllt.

Die Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht von der Eisenbahnschiene mit dem Schienenkopf (2), dem Schienensteg (3) und dem Schienenfuß (4) mit den Schwellen (5) mit den Zwischenplatten (8).

Zwischen dem Laserempfänger (35) ergibt sich eine kontinuierliche Messstrecke. Die Gleislage für die kontinuierliche Messstrecke wird durch die Lasersensoren (33) und durch den Laserempfanger (35) überwacht.

Mit dieser Anordnung ist eine genauere Gleislageüberwachung möglich, als mit den bekannten Querkraftsensoren auf Dehnungsmessstreifenbasis.

Dies ergibt sich daraus, dass nicht nur ein partieller Bereich, sondern mindestens ein Schwellenfach hinsichtlich der Gleisanlage überwacht wird.

Innerhalb der Messstrecke, d.h. zwischen dem Laserempfänger (35) sind beidseitig der Schwellen (5) die Messeinrichtungen (27; 17; 18; 23) angeordnet.

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung von Veränderungen an Eisenbahnrädern innerhalb von durchlaufend verlegten Schienen dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich Eisenbahnschiene (1)/Schwelle (5) beidseitig an den Schienen (1) innerhalb der Messstrecke (38) Laser-Messeinrichtungen (27; 17; 18; 23) nach Fig. 3 und 4 angeordnet sind und beidseitig der Messstrecke (38) zwischen zwei Schwellen (5) je ein Lasersensor (33) und je ein Laserempfänger (35) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellen (5) innerhalb der Messstrecke (38), Zwischenlagen (8) mit Ausnehmungen (37) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Schienenfußes (4) beidseitig der Trägheitsachse (14) Lasersensoren (18; 23) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den äußeren Schenkeln des Schienenfußes (4) Laserempfänger (17; 27) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasersensor (33) und der Laserempfänger (35) mit dem Schienensteg (3) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen von Laser und Empfänger ausgetauscht werden.