DE68916204T2

DE68916204T2 - Verfahren und Vorrichtung zur genauen Einstellung eines Teiles, das quer entlang einer Schiene versetzt ist.

Info

Publication number: DE68916204T2
Application number: DE68916204T
Authority: DE
Inventors: Romolo Panetti
Original assignee: Speno International SA
Current assignee: Speno International SA
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1989-10-10
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2009-10-11
Also published as: EP0374395B1; EP0374395A2; HK1003580A1; EP0374395A3; AU621939B2; JPH02225702A; JP2844541B2; DE374395T1; ES2015509A4; AU4383689A; CH677973A5; CA2000550A1; GR900300113T1; DE68916204D1; ATE107417T1; ZA898000B; US5020371A; CA2000550C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um ein entlang einer Eisenbahnschiene bewegtes Organ quer zu dieser Schiene genau zu positionieren, insbesondere einen Träger für Ultraschallwellen, die für die zerstörungsfreie Schienenprüfung benutzt werden.
Die Belastungen und dynamischen Überlasten, denen ein Schienenweg unterworfen ist, verursachen die Ausbildung innerer Defekte in den Schienen, zum Beispiel Nierenbrüche, waagerechte Risse, Quer- oder Längsrisse, sternförmige Sprünge usw.
Es ist wichtig, diese Defekte auf der Strecke oder in der Werkstatt durch eine zerstörungsfreie Methode nachweisen zu können, um fehlerhafte Schienenabschnitte ersetzen zu können.
Die Ultraschallprüfung von Schienen ist die am weitesten verbreitete Methode zur zerstörungsfreien Überprüfung des inneren Zustands von Schienen auf der Strecke oder in der Werkstatt. Dabei werden Sende-, Empfangs-, oder Sende- und Empfangssonden mit dem Schienenkopf in Berührung gebracht, wobei deren Ausrichtung an die Fehlertypen angepasst ist, die gesucht werden.
Die aufgefangenen Echos der ausgesendeten Ultraschallwellen werden im allgemeinen auf Bildschirmen sichtbar gemacht. Diese Echos werden ebenfalls graphisch aufgezeichnet, wodurch die Lage und Natur der nachgewiesenen Defekte bestimmt werden kann. Die Deutung der Defekte erfolgt ebenfalls mit Hilfe von Digitalrechnern, deren Drucker ein direktes Protokoll über die Lage und Natur der Defekte liefern.
Bei Streckenkontrolle können die Sonden auf Wagen angebracht sein, die auf den Schienen rollen, und durch einen Wasserfilm in akustischer Berührung mit dem Schienenmetall gehalten werden. Gleichermassen können Sonden verwendet werden, die in einem auf der Schiene rollenden Rad angebracht werden, wobei die akustische Berührung zwischen der Sonde und dem Laufband zum Beispiel durch eine im Rad eingeschlossene Flüssigkeit, wie in der Patentschrift US 4 165 648 beschrieben, hergestellt wird.
Die zu verwendenden Sonden und ihre räumliche Anordnung werden bestimmt durch die Eigenschaften der nachzuweisenden Defekte. Im Messbetrieb ist es wichtig, dass jede Sonde genau konstant relativ zu der ultraschallgeprüften Bahnschiene positioniert bleibt.
Für guten Empfang mit Sonden, die mit einem Wellenbündel arbeiten, das mit einem von null verschiedenen Einfallswinkel unter dem Schienenfuss reflektiert wird, muss der Längsabstand eine Funktion der Schienenhöhe sein. Bei Sonden, mit denen Defekte im relativ schmalen Schienensteg gesucht werden, muss die Querpositionierung relativ zur Schienenachse genau aufrecht erhalten werden.
In bestimmten, existierenden Ausführungsformen erfolgt die seitliche Positionierung der Sonden relativ zur Schiene durch ein mit einer Winde oder Feder erzwungenes Andrücken eines mit dem Sondenwagen starr verbundenen Maschinenteils an die Innenseite des Schienenkopfes, die als geometrischer Bezugspunkt in Querrichtung zum Schienenprofil betrachtet wird.
Diese Ausführungsformen haben bedeutende Nachteile im Zusammenhang mit den Unterschieden in den Kopfdicken der verlegten Schienen, die ebenso von den verschiedenen verlegten Schienentypen wie von den verschiedenen Graden seitlicher Abnutzung oder von Verbreiterung infolge Stauchens der Schienenköpfe herrühren. Die Sonden werden dadurch schlecht positioniert und können keine Gewähr für gute Qualität der Prüfung bieten.
Natürlich existieren bestimmte Ausführungsformen manueller Steuerungen der Sondenquer- oder -längspositionierung. Diese Vorrichtungen sind gleichwohl unbefriedigend, weil diese Steuerungen in Abhängigkeit von einer visuellen Beobachtung des Zustands des Schienenkopfes betätigt werden müssen, was nur zu angenäherten Ergebnissen führen kann und ab einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit des Prüffahrzeugs illusorisch wird.
Die US-Patentschrift 4 044 594 beschreibt eine Vorrichtung zur Schienen-Ultraschallprüfung mittels einer einzigen, in einem Rad untergebrachten Sonde, die ein kompliziertes Steuersystem erfordert, um die seitlichen und Winkelabweichungen des Rades zu korrigieren, die von Unregelmässigkeiten der Schienenoberfläche herrühren. Eine solche Vorrichtung kann bei relativ hohen Geschwindigkeiten nicht erfolgreich betrieben werden.
Die offengelegte europäische Patentanmeldung 0 160 591 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schienen-Ultraschallprüfung mittels Ultraschallsonden, die auf der Schiene gleiten und in akustischer Berührung mit ihr stehen, wonach die Position zumindest einer der Sonden durch die Intensitätsschwankungen eines von der Unterseite des Schienenfusses reflektierten Ultraschallwellenbündels gesteuert wird. Gemäss dieser Schrift kann sowohl die Längs- wie die Querposition der benannten Sonde relativ zum Schienenstrang gesteuert werden.
Die US-Patentschrift 4 235 112 offenbart eine Ultraschallvorrichtung in Berührung mit der Schiene, die einen Ultraschallwellensender umfasst, der zwischen zwei seitlichen Ultraschallempfängern angeordnet ist, die dazu bestimmt sind, die von Schienenfuss und Schienensteg reflektierten Ultraschallwellenbündel aufzufangen.
Die Patentschriften US 4 044 594, US 4 235 112 und EP 0 160 591 schlagen also vor, die Reflexion eines oder zweier Ultraschallwellenbündel an der Unterseite des Schienenfusses zu nutzen. Sie beruhen auf einer Messung der Intensität oder Energie der reflektierten Ultraschallwellenbündel, was nicht zuverlässig ist. Tatsächlich wird die Energie dieser reflektierten Ultraschallwellenbündel verändert oder gestört durch Defekte, die sich im Schienensteg und Schienenfuss finden, wie zum Beispiel Risse oder Löcher der Laschen. Des weiteren ist die Unterfläche des Schienenfusses immer mehr oder weniger korrodiert und verrostet, und diese Korrosion verursacht ebenfalls Veränderungen in der Intensität oder Energie der reflektierten Ultraschallwellenbündel. Daher gestatten diese existierenden Vorrichtungen keine genaue automatische Positionierung der Sonden in ihrer optimalen Quer- oder Längslage relativ zum Schienenkopf, so dass die Ergebnisse einer Ultraschallprüfung der Schienen mit diesen Methoden mit Fehlern behaftet sind.
Die Patentschrift FR 2 291 470 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Ortung und automatische Verfolgung einer Schweissnaht und umfasst zu diesem Zweck zumindest zwei Ultraschallgeneratoren, die in einer bestimmten Entfernung von der Oberfläche des zu überwachenden Gegenstandes angeordnet sind. Zufolge einer Ausführungsform senden diese Generatoren konvergente Wellenbündel aus. Unter Berücksichtigung der verschiedenen gemessenen Entfernungen zwischen den Generatoren und der Oberseite des zu überwachenden Gegenstandes kann die Schweissnaht erkannt und verfolgt werden. Dieses mit Oberflächenreflexion funktionierende Verfahren kann nicht auf die Positionierung eines entlang einer Schiene bewegten Organs angewendet werden, weil die Oberseite des Kopfes der zu überwachenden Schiene von ungleichmässiger Struktur und Gestalt oder teilweise abgenutzt ist und daher nicht als Bezugsfläche dienen kann.
Es gibt andere Anwendungen, für die es unabdingbar ist, ein entlang dem Schienenstrang gezogenes Organ genau in einer Richtung quer zur Schiene zu positionieren, gleichviel ob dieses Organ Mittel für die Vermessung, Ultraschallprüfung oder Profilerneuerung der Schiene trägt.
Für alle diese Anwendungen bietet die vorliegende Erfindung eine Problemlösung.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die entsprechende Vorrichtung schaffen Abhilfe bei den vorgenannten Nachteilen, indem die Steuerung der Positionierung, insbesondere die der Querpositionierung, des entlang der Schiene bewegten Organs relativ zur Achse dieser Schiene von der Intensität der reflektierten Ultraschallwellenbündel und der Defekte im Schienensteg sowie von der Korrosion der Schienenfuss-Unterseite, aber auch von der Gestalt und Abnutzung der Rollfläche des Schienenkopfs unabhängig gemacht wird.
Das Verfahren und die Vorrichtung, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellen, zeichnen sich durch die im folgenden beschriebenen und beanspruchten Merkmale aus.
Die beigefügte Zeichnung veranschaulicht schematisch und beispielhaft das Verfahren und die Vorrichtung zur Querpositionierung einer Ultraschallprüfsonde für Eisenbahnschienen gemäss der Erfindung.
Figur 1 stellt die Steuersonde auf die Symmetrieachse der Schiene eingemittet dar.
Figur 2 veranschaulicht die Wirkung einer Querverschiebung "d" der Steuersonde relativ zur Schienenkopfachse.
Figur 3 stellt die Steuersonde um einen Wert "X" nach links relativ zur Schienenkopfachse verschoben dar.
Figur 4 ist eine Seitenansicht eines Sondenträgerwagens, der mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Querpositionierung ausgerüstet ist.
Figur 5 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 4.
Figur 6 veranschaulicht das Prinzipschaltbild der erfindungsgemässen Steuervorrichtung.
Figur 7 ist ein Schaubild für ausgesendete Pulse "E" und empfangene Wellen "R" der Steuersonde, aufgetragen in Abhängigkeit von der Zeit "t".
Das vorliegende Verfahren zur Positionierung eines entlang einer Schiene bewegten, beispielsweise Sonden für eine Ultraschallprüfung dieser Schiene tragenden Organs in einer Richtung quer zur Längsachse dieser Schiene besteht darin, dass eine Steuersonde zur Querpositionierung des Trägers für die Schienenultraschallprüfsonden relativ zur Längsachse der Schiene auf diesen Träger montiert wird. Diese Steuersonde besteht aus zwei Sende- und Empfangssonden, die einen Winkel zueinander bilden und in einem auf der Rollfläche der Schiene gleitenden und zum Beispiel vermittels eines Wasserfilms in akustische Berührung mit dieser Schiene gebrachten Schuh untergebracht sind. Jede dieser Sende- und Empfangssonden sendet ein intermittierendes Schallwellenbündel oder eine Pulsfolge im wesentlichen senkrecht zu jeder der Schienenkopfbasisflächen aus, wo sie reflektiert werden. Sodann misst man die Laufzeit jedes der Ultraschallwellenbündel oder -pulsfolgen, in Wirklichkeit also die Entfernung jeder der Sonden von der entsprechenden Schienenkopfbasisfläche, da die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Ultraschalls in Stahl bekannt ist.
Die Ultraschallwellenbündel bestehen aus Pulsfolgen, sie sind daher intermittierend, wenn das Organ stetig entlang der Schiene bewegt wird. Für Messungen im Stand an mehreren verschiedenen Stellen der Schiene könnten diese Bündel aus einem einzigen Puls bestehen. Weiterhin sind diese Wellenbündel synchronisiert, und zwar im allgemeinen so, dass die Pulse jedes Wellenbündels gleichzeitig ausgesendet werden.
Man misst also den Zeitunterschied zwischen einem Puls des ersten Wellenbündels und dem Empfang seines Echos und vergleicht ihn mit dem Zeitunterschied zwischen dem entsprechenden Puls des zweiten Wellenbündels und dem Empfang seines Echos.
Man berechnet danach den Unterschied zwischen diesen Entfernungen, d.h. zwischen den Laufzeiten dieser beiden Wellenbündel, der dazu benutzt wird, ein Steuersignal für eine Vorrichtung zur Querpositionierung der Sonden oder des Sondenträgers abzuleiten.
Auf diese Weise werden alle Fehler der existierenden, in der Einführung des vorliegenden Patents beschriebenen Systeme ausgeschaltet, denn die Messung ist unabhängig von der Energie oder Intensität der Wellenbündel und daher von inneren Defekten der Schiene sowie auch von Defekten des Schienenfusses, weil letzterer nicht mehr für die Reflexion der Ultraschallwellenbündel benutzt wird.
Dieses Steuerverfahren für die Querlage der Sonden bietet ausserdem die folgenden Vorteile:
- Die Ultraschallsignale oder -wellenbündel sind sehr wenig gedämpft, weil ihre Wegstrecke durch den Stahl kurz ist. Nur die Höhe des Schienenkopfes wird durchlaufen, nicht die Gesamthöhe der Schiene einschliesslich des Schienensteges wie in den vorbestehenden Vorrichtungen.
- Die Erfahrung zeigt unzweifelhaft, dass die Schienenkopfunterseiten wenig veränderte Oberflächen darbieten, weil sie weder der Abnutzung noch der Korrosion unterworfen sind. Die Reflexion an diesen Flächen ist daher von guter Qualität und an allen Stellen der Schiene im wesentlichen konstant. Darüber hinaus ist die Neigung der Schienenkopfunterseiten praktisch immer die gleiche, um welchen Schienentyp es sich auch handelt, so dass dieselbe Steuersonde, d.h. zwei Sende- und Empfangssonden, die zueinander einen konstanten Wickel bilden, für alle Schienentypen benutzt werden kann.
- Die Zentrierung der Sonden kann bezüglich der Symmetrieachse der Schiene erfolgen, jedoch unter Einführung eines von null verschiedenen Sollwertes auch bezüglich von Geraden parallel zu dieser Symmetrieachse. Man kann also die Sonden nicht nur in der Symmetrieebene der Schiene positionieren, sondern gleichermassen in Ebenen, die parallel zu dieser seitlich verschoben sind, was nützlich bzw. sogar notwendig ist, um bestimmte Bereiche des Schienenkopfes mit Ultraschall zu prüfen.
- Weil die Messung differenzieller Art ist, wird sie nicht vom Absolutwert der Laufzeiten der Ultraschallwellenbündel beeinflusst und wird daher völlig unabhängig von der Abnutzung oder Dicke des Schienenkopfes.
- Da die von der Steuersonde ausgesendeten Ultraschallwellenbündel leicht divergieren, haben kleine Abweichungen des Winkels zwischen der Schienenkopfunterseite und einer Ebene senkrecht zur Symmetrieebene der Schiene bzw. parallel zur Schienenlauffläche keinen Einfluss auf das Messergebnis.
Figuren 1 bis 3 veranschaulichen das Prinzip des Positionierverfahrens, das soeben beschrieben wurde.
In Figur 1 sieht man einen Sondenträger 1, der auf der Lauffläche des Schienenkopfes 2 gleitet. Dieser Träger 1 trägt die Steuersonde, die von zwei Ultraschall-Sende-Empfangs-Uinformern 3, 4 gebildet wird, die zueinander einen Winkel von praktisch 180º - 2 a einnehmen, wobei a der Winkel zwischen Schienenkopfunterflächen 5 und der Lauffläche des Schienenkopfes ist.
In dieser Darstellung ist der Träger 1 und daher auch die Steuersonde 3, 4 auf die Symmetrieachse oder Symmetrieebene T der Schiene 2 zentriert, so dass die Strecken ABA und CDC, die von den Wellenbündeln jeder der beiden Sonden 3, 4 durchlaufen werden, gleich sind. Die zum Durchlaufen dieser Entfernungen erforderlichen Zeiten sind daher ebenfalls gleich, und ihr Unterschied ist null. In diesem Falle und solange der Sollwert der Steuervorrichtung für die Lage des Trägers 1 gleich null ist, ist auch das Steuersignal für diese Steuervorrichtung null, weil die Sonden korrekt positioniert sind.
Figur 2 stellt die Wirkung einer Versetzung des Trägers 1 um einen Wert "d" parallel zur Lauffläche der Schiene 2 dar.
Die Entfernung AB wird jetzt A&sub1;B&sub1; oder GB&sub1; + GA&sub1; = AB + GA&sub1;, während die Entfernung CD jetzt C&sub1;D&sub1; oder CD - CH wird, wobei GA&sub1; = CH = d sin a.
Daher ist der Hin- und Rückweg des einen Wellenbündels gegeben durch A&sub1;B&sub1; + B&sub1;A&sub1; = 2 AB + 2 d sin a, der des anderen ist gegeben durch C&sub1;D&sub1; + D&sub1;C&sub1;oder 2 CD - 2 d sin a.
Der Längenunterschied zwischen den beiden Wegen ist daher gegeben durch
δ = 2 AB + 2 d sin a - (2 CD - 2 d sin a),
und weil AB = CD, so
δ = 4 d sin a;
der entsprechende Zeitunterschied ist gegeben durch
Δt= 4 d sin a / V,
wobei V die Geschwindigkeit des Ultraschalls im Stahl ist.
Es ist dieses Signal Δt, das mit dem Sollwert zu vergleichen ist, der von Fall zu Fall in Abhängigkeit von der gewünschten Lage des Trägers 1 bestimmt wird, um das Steuersignal für die Positioniervorrichtung zu bilden.
Figur 3 veranschaulicht den Fall, wenn der Träger 1 um einen Wert "X" nach links dezentriert ist (negatives "X"). In diesem Falle ist L&sub1; kleiner als L&sub2;, die Differenz δ = L&sub1; - L&sub2; ist negativ und Δt ist gleichfalls negativ. Man sieht daher, dass am Vorzeichen der Signale Δt oder δ automatisch erkannt wird, auf welcher Seite der Schienensymmetrieebene "T" sich die Achse des Trägers 1 befindet.
In dieser Figur ist gleichfalls zu sehen, dass eine Abnutzung "U" des Schienenkopfes 2, die zu einer Verminderung seiner Dicke führt, ohne Folgen für die Messung und daher auch ohne Folgen für die Positionierung oder Zentrierung des Trägers 1 bleibt. Tatsächlich wird die vom ersten Wellenbündel durchlaufene Strecke um zweimal BB&sub2; vermindert, die des zweiten Wellenbündels um zweimal DD&sub2;. Da die Entfernungen BB&sub2; und DD&sub2; gleich sind, bleiben die Unterschiede zwischen den Strecken und Laufzeiten unverändert.
Figur 7 ist ein Schaubild, das die von den beiden Sonden 3, 4 ausgesendeten Pulse E&sub1;, E&sub2; und deren Echos R&sub1;, R&sub2;, die nach einer Zeit t&sub1; bzw. t&sub2; (entsprechend den Distanzen L&sub1; und L&sub2;) empfangen wurden, in Abhängigkeit von der Zeit zeigt.
Es ist offensichtlich, dass die Energie bzw. Intensität der Echos R eine geringere Amplitude hat als die der ausgesendeten Pulse E, aber diese Tatsache hat keinerlei Einfluss auf die Messung der Zeiten t&sub1; und t&sub2;, die in keiner Weise mit diesen Energiewerten zusammenhängen.
Figur 6 veranschaulicht ein Prinzipschaltbild der Positionier- und Steuervorrichtung für einen Träger 1 bezüglich der Achse des Schienenkopfes 2.
Der Träger 1 trägt die Steuersonde 3, 4, die in akustischer Berührung mit der Schiene 2 ist. Die Längen L&sub1; und L&sub2; stellen die Hälfte des Weges dar, den die von den Sonden 3, 4 ausgesendeten und empfangenen Ultraschallwellenbündel durchlaufen haben.
Mit dieser Steuersonde 3, 4, die Sender und Empfänger ist und mit einer Zeitbasis B verbunden wird, können die Zeiten t&sub1;, t&sub2; bestimmt werden, die zwischen Aussenden der Pulse E&sub1;, E&sub2; von den Sonden und ihren Echos R&sub1;, R&sub2; vergehen. Diese Zeiten t&sub1;, t&sub2; werden durch einen Komparator 6 verglichen, der ein Signal Δt = t&sub1; - t&sub2; liefert. Dieses Signal Δt wird in einem Addierglied 7 zu einem Sollwert "X" addiert, und das Addierglied 7 liefert ein Steuersignal (X + Δt) für die Positionierung des Trägers 1. Der Absolutwert dieses Steuersignals (X + Δt) wird in einem Komparator 8 mit einem Schwellenwert s verglichen, und der Komparator 8 liefert nur dann ein Steuersignal Q, wenn der Absolutwert des Steuersignals grösser ist als der in Abhängigkeit von den jeweiligen Arbeitsbedingungen (zum Beispiel Schienenzustand, Messgeschwindigkeit, Resonanz des mechanischen und hydraulischen Kreises für die Bewegung des Trägers 1) vorbestimmte Schwellenwert S. Dieses Steuersignal Q wird von einem Verstärker 9 verstärkt, dessen Ausgang ein Servoventil 10 steuert, das seinerseits eine doppeltwirkende Winde 11 treibt, die einerseits am Träger 1 und andererseits am Rahmen 17 befestigt ist, der auf dem Wagen 18 liegt, der die Schiene entlang rollt und den benannten Träger 1 trägt.
Weiterhin erlaubt es ein linearer Wegaufnehmer 13, der mit einer Anzeige 14 verbunden ist, die Querlage des Trägers 1 bezüglich des ihn tragenden Rahmens 17 zu überprüfen. Das ermöglicht ein rasches Zentrieren der Sonde zu Beginn der Arbeit und erleichtert ein Wiederzentrieren nach einer Unterbrechung der akustischen Berührung während der Arbeit. Ein Bildschirm 15 erlaubt es, das einwandfreie Funktionieren des Regelkreises und seiner verschiedenen Elemente zu verfolgen.
Figuren 4 und 5 veranschaulichen schematisch eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung für die genaue Positionierung der Ultraschallprüfsonde für Schienen auf der Strecke oder in der Werkstatt. Träger 1 trägt eine Steuersonde 3, 4, die wie schon vorgestellt von zwei Sende- und Empfangssonden gebildet wird, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, sowie Ultraschall- Schienenprüfsonden 14, 15. Dieser Träger 1 ist gleitend auf Stiften 16 montiert, die in einer Richtung senkrecht zur Symmetrieebene T der Schiene 2 verlaufen und auf einem Rahmen 17 befestigt sind, der mit Hilfe zweier doppeltwirkender Winden 19, 20 in seiner Höhe relativ zu einem Führungswagen 18 versetzt werden kann. Der Führungswagen 18 ist mit Spurrädern 21 versehen, die auf der Schiene 2 rollen.
Die Winde 11 mit dem linearen Wegaufnehmer 13, die durch das Servoventil 10 gesteuert wird, erlaubt es, den Träger 1 entlang der Stifte 16 zu bewegen. Ein mit dem Wagen 18 fest verbundener Kasten 22 umschliesst den elektronischen Teil und die Druckflüssigkeitsversorgung der mit Bezug auf Figur 6 beschriebenen Vorrichtung, wobei der Überwachungsbildschirm 15 und die Anzeige 14 im Führerstand eines Eisenbahnfahrzeugs angeordnet sind, mit dem der Wagen 18 über die Strecke gezogen wird.
Zahlreiche Varianten von mechanischen Ausführungsformen einer solchen Vorrichtung können offensichtlich realisiert werden, ohne den beanspruchten Schutzrahmen zu verlassen.
Träger 1 könnte insbesondere mechanische Fühler tragen, um das Längs- oder Querprofil der Schiene zu messen, ferner Werkzeuge zur Profilerneuerung und irgendwelche anderen Elemente, die für ihr einwandfreies Funktionieren in einer genauen Lage quer zur Schiene positioniert werden müssen.
Wie aus dem voranstehenden hervorgeht, kann die Erfindung ebenso gut auf der Strecke wie in der Werkstatt für Schienenerneuerung verwendet werden.

Claims

1.Verfahren, um ein entlang einer Eisenbahnschiene (2) bewegtes Organ (1) quer zur Symmetrieebene (T) dieser Schiene zu Positionieren, indem vermittels einer Vorrichtung (3, 4) zwei Ultraschallwellenbündel ausgesendet und die Echos der von der Schiene zurückgeworfenen Wellen aufgefangen werden und das benannte Organ (1) in Abhängigkeit von der Differenz der von den beiden Wellenbündeln durchlaufenen Distanzen positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (3, 4), die die beiden Ultraschallwellenbündel aussendet, in akustischer Berührung mit der Schiene angeordnet wird, dass die beiden Ultraschallwellenbündel mit einem vorbestimmten gegenseitigen Winkel (2 a) durch den Schienenkopf gesendet und der benannte vorbestimmte Winkel (2 a) so gewählt wird, dass die beiden Ultraschallwellenbündel im wesentlichen senkrecht zu den Basisflächen (5) des Schienenkopfs sind und von diesen Flächen (5) reflektiert werden, dass die Laufzeiten (t&sub1;, t&sub2;) der beiden Wellenbündel zwischen ihrer Aussendung und dem Empfang ihrer Echos bestimmt werden, dass aus der Differenz (Δt) zwischen den benannten Laufzeiten der Wellenbündel ein erstes Signal gebildet wird, das der benannten Differenz (Δt) proportional ist und weder vom Absolutwert der Laufzeiten (t&sub1;, t&sub2;) der benannten Wellenbündel noch von der Dicke oder Abnutzung (u) des Schienenkopfes (2) beeinflusst wird, und dass dieses erste Signal dazu benutzt wird, ein Steuersignal zur Querpositionierung des benannten Organs abzuleiten.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung des Positioniersteuersignals durch Addieren eines Sollsignals (x) zu dem benannten ersten Signal geschieht.

3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positioniersteuersignal mit einem Schwellenwert (S) verglichen wird und dieses Steuersignal nur dann für die benannte Positionierung verwendet wird, wenn sein Wert über dem Schwellenwert (S) liegt.

4. Verfahren gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das abgegebene Steuersignal durch einen Verstärker verstärkt wird, dessen Ausgangssignal ein Ventil (10) steuert, das wiederum die Positionierung des benannten Organs mittels einer Winde (11) steuert.

5. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Zentrierung mindestens einer Ultraschall-Schienenprüfsonde relativ zur Symmetrieebene (T) einer Schiene verwendet wird.

6. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Ultraschallwellenbündel aus einer Pulsfolge besteht.

7. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallwellen-Pulsfolgen synchronisiert sind.

8. Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen auf der Schiene rollenden, mit einem Träger (1) versehenen Führungswagen (18) umfasst, wobei der Träger quer zur Schienenlängsachse verschoben werden kann und eine Steuersonde (3, 4) in akustischer Berührung mit der Schiene trägt; dass sie Organe (10, 11) zur Verschiebung des Trägers (1) bei Querbewegungen umfasst; dass die Steuersonde zwei Sende-Empfangs-Umformer (3, 4) umfasst, die zwischen sich einen Winkel (2 a) bilden, akustisch mit der Schiene in Berührung stehen und Ultraschallwellenbündel durch den Schienenkopf (2) im wesentlichen senkrecht zu dessen Basisflächen (5), an denen sie reflektiert werden, aussenden, wobei ihre Echos durch den benannten Sende-Empfangs-Umformer (3, 4) aufgefangen werden; und dass die Vorrichtung auch einen Regelkreis (6 bis 9) umfasst, der die Organe (10, 11) zur Verschiebung des Trägers (1) gemäss einem Signal steuert, das eine Funktion der Zeitdifferenz zwischen Aussenden und Echoempfang der beiden Ultraschallwellenbündel ist.

9. Vorrichtung gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) Ultraschallsonden zur Schienenprüfung trägt.

10. Vorrichtung gemäss Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis einen Komparator (6) umfasst, der ein Signal liefert, das der Laufzeitdifferenz (Δt) entspricht und eine Addiereinrichtung (7) versorgt, durch das ein Sollwert hinzugefügt und ein Steuersignal [f(x) + Δt] geliefert wird.

11. Vorrichtung gemäss Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis noch eine Sperre umfasst, die das Steuersignal unterdrückt, sofern sein Wert unter einem vorbestimmten Schwellenwert (s) liegt.