DE468816C - Verfahren zur Fernpruefung und UEberwachung von Eisenbahnschienenstraengen - Google Patents

Description

Die Überwachung der Eisenbahnschienenstränge, wie sie mit den heute bekannten Mitteln ausgeführt wird, bietet, wie die häufigen Unglücksfalle und Anschläge zeigen, keine befriedigende Sicherheit. Es sind elektromagnetische Einrichtungen gebaut worden, deren Magnetpole unmittelbar unter der Eisenbahnschiene angebracht wurden und beim Überfahren eines Zuges in bekaninter Weise einen

ίο Wechselstrom erzeugten, der, fortgeleitet, Aufschluß über die Tatsache des Überfahrens gab, keineswegs aber darüber, ob ein paar hundert Meter weiter entfernt der Schienenstrang in Ordnung bzw. nicht schon unter - brechen ist. Weiterhin ist versucht worden', vom Zug aus elektrische Energie durch die Schienen zu senden und auf diese Weise auf größere Entfernung eine Bestätigung zu erhalten, daß der betreffende Schienenstrang nicht vollkommen unterbrochen ist. Es ist jedoch bekannt, daß beispielsweise die Verlaschung zweier Schienen so weit beschädigt oder zerstört sein kann, daß ein diese Stelle überfahrender Zug ver-Unglücken muß, ohne daß die elektrische, also rein metallische Verbindung deswegen unterbrochen zu sein braucht, d.h. also, auch mit diesen Mitteln kann one wirksame Überwachung über den Befund des dazwischenliegenden Schienenstranges nicht ausgeübt werden. So verbleibt als einziges Überwachungsmittel das heute noch übliche Abschreiten des Schienenstranges durch hierzu beauftragte Personen, dessen allgemein beikannte Mängel nicht besonders angeführt zu werden brauchen. Die Aufgabe, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden soll, besteht in einer Überwachung der Schienenstränge in bezug auf die Festigkeit und Innigkeit der einzelnen Verlaschungan. Sie beruht auf der neuen Erkenntnis, daß die Dämpfung der Verlaschung mit der Güte der Verbindung ab- und mit ihrer Lösung zunimmt. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft dementsprechend ein Fernprüfverfahren für Schienenstränge, d. h. eine Prüfung der gesamten, durch Verlaschung hervorgerufenen Dämpfung des Schienenstranges in bezug auf die Durchlässigkeit mechanischer (akustischer) Schwingungen. Die gute Ausbreitung akustischer Schwingungen in Eisenbahnschienensträngen ist durch die Tatsache bekannt, daß man durch Ohranlegen an einen Schienenstrang das Geräusch eines herannahenden Eisenbahnzuges aufzunehmen vermag. Schon die Lösung oder Verschlechterung einer einzigen Laschenverbindung erhöht die Dämpfung so außerordentlich, daß bereits die Einleitung eines solchen Vorganges bei der Prüfung deutlich erkannt werden muß. Der Schienenstrang selbst, der in allen Fällen vom schwingungstechnischen Standpunkt aus elastische und Masseneigenschaft in so hohem Maße aufweist, daß er für Schwingungen jeder Größenordnung als vorzüglicher Leiter angesehen werden kann, bildet im vorliegenden Fall den Schwingungsträger. Erregt man infolgedessen einen Schienenstrang etwa mit

3o ooo Schwingungen in der Minute durch ein in dieser Frequenz schwingendes mechanisches System, am besten durch Longitudinalwellen, so überträgt der betreffende 'Schienenstrang diese Schwingung, die bekanntlich in die Tonskala fällt, je nach der ausgewendeten Energie auf eine größere oder geringere Entfernung, wobei jeder verlaschte Stoß ^eine gewisse dämpfende Wirkung auf ίο die sich ausbreitende Schwingung ausübt.

Man kann daher annehmen;, daß von der Energie des genannten erregenden Systems bei Schienensträngen von ordnungsgemäßer Beschaffenheit für jedes Kilometer bzw. für ι ο km ein ganz bestimmter Betrag durch Dämpfung vernichtet wird. Hat man diesen Betrag durch mehrfache, leicht durchführbare Messungen einmal bestimmt, so kann man natürlich bei neuerlichen Versuchen, bei denen etwa eine Messung wesentlich größere Verluste ergeben würde, den Schluß ziehen, daß die Verlaschung des zwischenliegemden Schienenstranges ganz allgemein oder an einer einzelnen Stelle eine entsprechende Verschlechterung erfahren hat, bzw. man kann bei völligem Ausbleiben der abgesandten Schwingungen auf eine Unterbrechung des Schienenstranges schließen.

Nach dieser neuen, der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis ist es somit nur nötig, einen Schienenstrang an einer beliebigen Stelle durch an sich bekannte Mittel zu mechanischen Schwingungen anzuregen, die in den Bereich der Tonskala fallen, und an einer weit entfernten Stelle ebenfalls durch an sich bekannte Mittel, Telephon, Mikrophon, Relais oder aufzeichnende Instrumente, diese Schwingungen aufzunehmen, um aus der mit der Dämpfung wechselnden Lautstärke bzw. den aufgenommenen Energiemengen auf den mechanischen Zustand, des zwischenliegenden Schienenstranges schließen zu können. .Die Feinfühligkeit der angewendeten Empfangsmittel, die mit Lautverstärkern bekannter Art ausgerüstet sein können, einerseits und die Möglichkeit andrerseits, ein Kilowatt und -mehr Energie ohne Gefahr zur Schwingungserregung verwenden zu können, gestatten, den Bereich der Entfernungen so zu wählen, wie es vom betriebstechnischen Standpunkt aus erwünscht sein kann. Daß ein solches Überwachungsverfahren

i. ein dauernd klares Bild über den Zustand der Verlaschung der zwischenliegenden Strecke und

2. eine auffällige Aufzeichnung an der Ernpfangsstelle im Gefolge haben muß, wenn etwa durch Beseitigung auch nur eimer Lasche eine Unterbrechung des Gesamtstranges ein-tritt, die in bekannter Wejisie durch Signale angezeigt werden kann, dürfte ohne weiteres verständlich sein. Denn die Erregerenergpe als auch die Empfindlichkeit der Empfangsanordnung kann in jedem Fall gleichbleibend gehalten werden, und die verhältnismäßig geringe Dämpfung des einzelnen Stoßes wächst bis unendlich, wenn die Lasche gelöst wird.

Es ist sogar anzunehmen und kann bei den _A üblichen Entfernungen von Laschen genügend oft ausgeprobt werden, daß das immerhin einige Minuten dauernde Abnehmen einer Lasche sich deutlich als solches im akustischen "Empfänger verfolgen und erkennen läßt, daß also im Gefahrfalle sofort entsprechende Maßnahmen ergriffen; werden können.

Auf verhältnismäßig kleine Entfernung können die akustischen Signale mit entsprechend einfacheren Hilfsmitteln und selbst durch Ohranlegen in an sich bekannter Weise wahrgenommen werden. Es dürfte vorteilhaft sein, einen sich zwischen den Stationen .<4 und B ausdehnenden Strang so zu überwachen, daß man von A aus beispielsweise mit 30 000, von B aus mit 40 000 Schwingungen erregt. ' Beide Schwingungen lassein sich zeitlich durch Zeichengebung oder akustisch durch Tonfilter, Monotelephone oder andere bekannte Mittel voneinander scheiden.

Da ■ die vorliegende Anordnung auf' akustische Erregung des ■ Sclüenenstranges an- go spricht; so muß auch das Geräusch -eines über den betreffenden; Schienenstrang fahrenden Eisenbahnzuges in der Aufiiiahmeeinrichtung feststellbar sein, und zwar wird sich das auf diese Weise hervorgerufene Geräusch dem verhältnismäßig hohen und reinen Sinuston überlagern. Man kann also auch den fahrenden Zug gewissermaßen von der Ferne her Überwachen und auf Grund der von ihm herrührenden;Lautstärke seine augenblicklichiei Stellung auf der Strecke bestimmen.

Die Erregung der mechanischen Schwingungen kann sowohl elektrisch unter Verwendung einer magnetischen losen Kopplung als auch mechanisch unter Verwendung 10g der bekannten vier mechanischen Koppelarten (elastische Kopplung, Massenkopplung, Widerstandskopplung und Zeitkopplung) ^erfolgen.

Der Bereich der anwendbaren Schwingungen erstreckt sich, soweit akustisch wirkende Empfänger benutzt werden sollen, über die gesamte Tonskala. Es ist aber auch möglich, noch mit Schwingungen zu arbeiten, für die das Ohr nicht unmittelbar empfänglich ist. ng

Bei Ausführung von Streckenarbeiten kann die durch den Schienenstrang dauernd übertragene mechanische Schwingung zur unmittelbaren Überwachung der ausgeführten Arbeiten, insbesondere der Güte der Stoßverbindüngen, ausgenutzt werden;. Femer kann auch in diesem Falle .ein herannahender Zug schon

auf größere Entfernung überwacht und hiernach die vorzunehmenden Arbeiten, eingerichtet werden.

Abb. ι zeigt die beispielsweise Ausführung eines Generators zur Erregung mechanischer Schwingungen auf mechanischem Wege.

Abb. 2 und 3 zeigen Beispiele für die Ausbildung des erregendem Teiles eines derartigen Generators.

Abb. 4 zeigt die beispielsweise Ausführung eines Generators zur Erzeugung mechanischer Schwingungen auf elektromagnetischem Wege.

Abb. 5 zeigt eine Empfangsanordnung zur

Aufnahme mechanischer, durch einen· Schienenstrang weitergeleiteter Schwingungen.

In Abb. ι bedeutet 1 eine Eisenbahnschiene, die mit ihrer Nachbarschiene durch Laschen 2 verbunden ist. Die Erregung des Schienenstranges erfolgt erßndungsgemäßi da-

ao durch, daß ein Schwingungserreger 6 in an sich bekannter Weise ein schwingungsfähiges, aus Masse 5 und einem elastischen Mittel 4 bestehendes Gebilde in Schwingungen von hoher Frequenz und kleiner Amplitude versetzt, die durch die Masse 3 auf den Schienenstrang übertragen werden. Die Frequenz kann so gewählt werden, daß sie in die durch das menschliche Ohr wahrnehmende Tonskala fällt, sie kann aber auch höher liegen als die Tonskala, so daß sie nur durch entsprechende Empfangseinrichtungen in bekannter Weise aufgenommen bzw. aufgezeichnet wird.

Abb. 2 stellt eine beispielsweise Ausführung für den Schwingungserreger dar. Rotierende Unbalancen 6 werden durch einen Motor 14 unter Anwendung eines Übersetzungsgetriebes 11, 12 und 13 und unter Zwischenschaltung eines nachgiebigem Mittels 8 in eine der Eigenperiode des schwingungsfähigen Systems 4, 5 entsprechende Umlauf zahl gesetzt. Abb. 3 zeigt .eine andere der vielen möglichen mechanischen Erregungsvorrichtungen. Die Masse 3 des schwingungsfähigen Systems wird von den an der in,· der Pfeilrichtung angetriebenen Scheibe 21 sitzenden beweglichen Hebeln 22 angeschlagen, wodurch eine sogenannte Stoßerregung zustande kommt.

In Abb. 4 ist die Erregung des Schienenstranges unter Benutzung des ebenfalls an sich bekannten elektromagnetischen Erregungsverfahrens zur Darstellung gebracht. Die zwei Massen 3 und 5 sind hier durch ein ineinandergestecktes, als elastisches Mittel dienendes Röhrensystem 4 miteinander verbunden. Die Masse 5, welche auf diese Weise in die Nähe der Masse 3 zu liegen kommt, trägt ein Elektrosystem 23, welches, mit Wechselstrom von entsprechender Periode beschickt, das schwingungsfähige Gebilde 4, S in mechanische Schwingungen versetzt. Hierbei macht die größere Masse 3 die kleinere Schwingungsamplitude, die infolge der Verbindung dieser Masse mit der Schiene 1 bei dem Schienenstrang auf diese übertragen, wird.

Abb. 5 zeigt eine beispielsweise Anordnung zur Aufnahme der Schwingungen an entfernter Stelle.

Die auf die Schiene 1 übertragenen mechanischen Schwingungen werden durch Vermittlung der Laschen 2 auf die Nachbarschiene, von dieser auf die nächste usw. fortgeleitet und erfahren durch die Dämpfung jedem einzelnen Laschenpaares eine gewisse Abschwächung, die um so größer wird, je schlechter die Verlaschung ausgeführt ist. Immerhin· kann bei der Empfindlichkeit der Empfangseinrichtung in einem Mikrophon 16, welches mittels eines Winkels 15 am Schienenstrang befestigt ist und durch eine Masse 17 noch belastet werden kann, ein Prozentsatz , der Schwingungsenergie durch einen durch Leitungen 18 damit verbundenen Empfänger 20 unter etwaiger Verwendung einer örtlichen Verstärkeranordnung 19 in bekannter Weise aufgenommen werden.

Die Einrichtung kann, so getroffen sein, daß beim Überschreiten einer bestimmten zulässigen Dämpfung der Laschen besondere akustische oder optische Signale abgegeben werden, die das überwachende Personal zur Außerbetriebsetzung der Strecke veranlassen, oder es kann auch durch Relais in. diesem Fall die betreffende Strecke selbsttätig abgeschaltet werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Fernprüfung und Überwachung von Eisenbahmschienensträngen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schienensträngeru von einzelnen Punkten aus mechanische Schwingungen vorzugsweise von hoher Frequenz und kleiner Amplitude angeregt und an entfernten Stellen durch Empfangseinrichtungen (Telephon, Relais und aufzeichnende Instrumente) zum Zwecke der Fernüberwachung aufgenommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von zwei benachharten Punkten abgegebenen Signale zum Zwecke ihrer Unterscheidung durch entsprechende Unterbrechung der Schwingungserregung in zeitlichen kennzeichnenden Abständen, etwa nach dem Morseaiphabet, abgegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von zwei benachbarten Punkten ausgehende Schwingungserregung zum Zwecke einer Unterscheidung der Empfangsrichtungen in verschiedener Tonfrequenz (Tonhöhe) er-

folgt und dementsprechend gleichzeitig in beiden Richtungen aufnehmbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Messung feststellbare dämpfende Wirkung, die die einzelne Schienenverbindung oder der einzelne Schienenstoß auf die durchfließenden bzw. durchgeleiteten mechanischen Schwingungen ausübt, dazu benutzt wird, Güte und Zustand der mechanischein' Ver-

' bindung (Verschraubung) des Einzelstoßes oder vieler oder aller hintereinanidergeschalteter Stöße dauernd von fernher zu überwachen und zu prüfen.

5. Einrichtung zur Ausübung der Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen bzw. akustischen Geräusche, die der fahrende Zug den erzeugten mechanischeini Longictudinalwellen' überlagert, im Verein, mit diesen LongitudinälweUen durch Instrumente, die für beide akustische Vorgänge getrennt eingestellt sind, auf der Überwachungsstelle aufgenommen werden, so daß gleichzeitig mit der Prüfung des betreffenden Schienielnstranges auch der Standort des fahrenden, Zuges herstellbar ist.

6. Verfahren mach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schienenstränge von fernher auf maschinellem Wege nach Bedarf mit einer Frequenz erregt werden, die in den Bereich der Tonskala fällt und dementsprechend beim Streckenbau durch einfaches Abhören dieser akustischen, durch den ScMenenstrang übertragenen mechanischen Schwingungen an beliebiger Stelle der Strecke eine Überprüfung der Güte der vorgenommenen Ausbesserungsarbeit, insbesondere der Güte der Stoßstellen unmittelbar durch die ausführenden Arbeiter, gestattet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen