(19)
(11) EP 3 015 339 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
04.05.2016  Patentblatt  2016/18

(21) Anmeldenummer: 15003064.1

(22) Anmeldetag:  27.10.2015
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
B61L 23/04(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
MA

(30) Priorität: 27.10.2014 AT 7872014

(71) Anmelder: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
1230 Wien (AT)

(72) Erfinder:
  • Weilinger, Walter
    1060 Wien (AT)
  • Maicz, Dietmar
    8302 Nestelbach (AT)

(74) Vertreter: Fox, Tobias et al
Patentanwälte Schütz u. Partner Brigittenauer Lände 50
1200 Wien
1200 Wien (AT)

   


(54) VORRICHTUNG ZUR ERFASSUNG VON SCHIENENVERFORMUNGEN


(57) Vorrichtung zur Erfassung von Schienenverformungen mit mindestens einem Meßelement (2), wie beispielsweise einem Dehnungsaufnehmer, wobei zwei an einer Schiene (3) lösbar fest verbindbare Grundplatten (1) vorgesehen sind, und wobei das mindestens eine Meßelement zwei Enden aufweist, dessen erstes Ende fest mit der ersten Grundplatte verbunden und dessen zweites Ende fest mit der anderen Grundplatte verbunden ist.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Schienenverformungen mit mindestens einem Meßelement, wie beispielsweise einem Dehnungsaufnehmer.

[0002] Es ist im Stand der Technik bekannt, Dehnungsaufnehmer an Schienen, wie etwa den Schienen eines Gleiskörpers für Personen- und Güterzüge, anzubringen, um deren Verformungen bei der Überfahrt der Fahrzeuge zu messen. Aus der jeweiligen Schienenverformung lassen sich zahlreiche Erkenntnisse und Parameter über die Züge, einzelne Waggons oder den Zustand der Schienen ermitteln. Die EP 1 521 072 A1 lehrt ein Verfahren zur Erfassung von Kräften von elastischen Verformungen zumindest einer Schiene und eines Oberbaus. Etwas ähnliches lehrt die US 4,702,104. In beiden Offenbarungen werden Meßelemente zur Feststellung der Schienendehnung und Schienenverformung am Schienenkopf, am Schienensteg bzw. am Schienenfuß direkt angebracht. Nachteilig ist hier, daß zur Sicherstellung einer genauen Messung die jeweiligen Meßelemente fest mit der Schiene verbunden werden müssen. Dazu sind meistens Bohrungen oder Verklebungen erforderlich.

[0003] Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung wie eingangs angeführt zu schaffen, bei welcher Schienenverformungen auf einfache Weise gemessen werden können, ohne daß es zu einem dauerhaften Eingriff an der Schiene selbst kommt. Die Erfindung soll preisgünstig herstellbar sein und auf bekannten Meßmethoden beruhen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht dies dadurch, daß zwei an der Schiene lösbar fest verbindbare Grundplatten vorgesehen sind, und wobei das mindestens eine Meßelement zwei Enden aufweist, dessen erstes Ende fest mit der ersten Grundplatte verbunden und dessen zweites Ende fest mit der anderen Grundplatte verbunden ist.

[0004] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sich die Grundplatten von einem Schienenfahrzeug aus gesehen unterhalb und seitlich eines Schienenfußes erstrecken und an den Schienenfuß mittels auf dem Schienenfuß aufliegenden und mit den Grundplatten durch Schrauben verbundene Klemmplatten klemmbar sind.

[0005] In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Flächen der Grundplatten, die auf der Fläche des Schienenfußes aufliegen, aufgerauht, und/oder sie weisen eine Riffelung auf.

[0006] Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen eine oder beide Grundplatten jeweils mindestens einen Gewindestift auf, durch welchen eine Klemmung der Grundplatte an den Seiten des Schienenfußes bewirkbar ist.

[0007] Bevorzugt ist in einer Ausgestaltung der Erfindung, daß der mindestens eine Dehnungsaufnehmer als im wesentlichen bandförmiges Element ausgeführt ist.

[0008] Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß das mindestens eine Meßelement aus einem Dehnungsmeßelement besteht, welches auf ein Trägerstück aufgebracht ist, wobei die Enden des Trägerstückes mit den Grundplatten verbunden sind.

[0009] In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zwei oder mehr Meßelemente auf.

[0010] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und Fig. 2 Perspektivansichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammen mit einem Schienensegment, Fig. 3 eine schematische Unteransicht der Vorrichtung, Fig. 4 eine schematische Draufsicht der Vorrichtung und Fig. 5 eine schematische Vorderansicht.

[0011] Zum Zwecke der möglichst hohen Meßgenauigkeit werden Meßelemente zur Feststellung einer Schienenverformung direkt an der Schiene aufgebracht. Jedwede weiteren mechanischen Elemente zwischen dem Meßsensor und der Schiene galten in der Fachwelt bisher als Faktoren, welche die Meßgenauigkeit reduzieren würden. Um dennoch Schienenverformungen messen zu können und gleichzeitig keine Eingriffe an der Schiene selbst vornehmen zu müssen, schlägt die Erfindung einen bislang als ungangbar empfundenen Weg ein. Dabei werden gemäß Fig. 1 Meßelemente 2 über ein Gestell, bestehend aus zwei Grundplatten 1 sowie dazugehörigen Klemmplatten 5, mit der Schiene 3 verbunden. Die feste Verbindung zwischen Meßelementen 2 und Grundplatten 1 sowie zwischen Grundplatten 1 und der Schiene 3 bewirkt eine Meßbarkeit der gewünschten Parameter an der Schiene 3. Zwar ist die Meßgenauigkeit gegenüber den im Stand der Technik bekannten Systemen geringer, jedoch bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß sie beispielsweise für eine nur temporär erforderliche Messung zügig und einfach an der Schiene 3 montiert werden kann und auch wieder entfernbar ist. Zudem ist die Vorrichtung, abgesehen von dem im Stand der Technik bekannten Dehnungsaufnehmern 2, mit einfachen mechanischen Elementen vervollständigt und somit preisgünstig in der Herstellung. Sie kann daher auch zum Einsatz kommen, wenn die Kosten des gesamten Meßsystems wichtiger sind als die Meßgenauigkeit selbst.

[0012] Durch zwei Grundplatten 1, die an der Unterseite des Schienenfußes 4 der Schiene 3 aufliegen und sich U-förmig um den Schienenfuß 4 herum erstrecken und die mittels Klemmplatten 5 an dem Schienenfuß 4 fest angepreßt sind, werden zwei Bereiche erzeugt, die sich bei Verformung der Schiene entsprechend voneinander entfernen oder sich nähern. Diese Bereiche dienen als Fixpunkte, zwischen denen ein Meßelement 2 (beispielsweise ausgeführt als Dehnungs- oder Wegaufnehmer) sitzt, der die Längenänderung (Dehnung) zwischen den beiden Fixpunkten erfaßt. Dafür ist das Meßelement 2 fest mit den entsprechenden Bereichen der Grundplatte 1 zu verbinden. Gemäß Fig. 1 erfolgt dies seitlich neben dem Schienenfuß 4. Gemäß Fig. 2 ist zu erkennen, daß drei Meßelemente 2 vorgesehen sind, wobei sich zwei neben dem Schienenfuß 4 und einer unterhalb des Schienenfußes 4 befinden. Die räumlichen Richtungen "oben" und "unten" beziehen sich auf die Perspektive von einem in üblicher Weise auf einer Schiene 3 stehenden Schienenfahrzeuges aus betrachtet.

[0013] Die Meßelemente 2 sind, wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt, als bandförmiges Element ausgeführt, d.h. ihre Länge zwischen den beiden Bereichen, mit denen sie an den Grundplatten 1 befestigt sind, übertrifft ihre Breite, und beide Maße übertreffen deutlich die Stärke des Dehnungsaufnehmers 2. In dieser Hinsicht sind die Fig. 1 bis 5 nicht nur schematisch, sondern auch maßstabsgetreu zu betrachten. Somit weisen die Meßelemente 2 ein erstes und ein zweites Ende auf, die jeweils mit einer der beiden Grundplatten 1 durch Verschraubung fest verbunden sind. Andere Verbindungsarten, wie etwa durch Federdruck, Integration der Funktionalität in Grundplatten o.ä., sind auch denkbar. In den Grundplatten 1 sind Gewindebohrungen vorgesehen, in welche die Schrauben 6 der Klemmplatten 5 einschraubbar sind. Im Querschnitt weisen die Klemmplatten 5 gemäß Fig. 5 an ihren Unterseiten mindestens einen Steg 5' auf, durch welchen sie kippbar auf den Grundplatten 1 oder auf dem Schienenfuß 4 aufliegen und durch Anziehen der Schrauben 6 den erforderlichen Anpreßdruck von Grundplatte 1 auf Schienenfuß 4 bewirken. Um dies einwandfrei zu ermöglichen, weisen die Klemmplatten 5 Löcher mit ausreichendem Spiel für die Schrauben 6 auf.

[0014] In einer anderen Ausführungsvariante können die Grundplatte 1 (Fixpunkte) und Meßelemente 2 auch in einer untrennbaren Einheit gefertigt sein.

[0015] Um die Reibung zu erhöhen, sind die Flächen der Grundplatten 1, die auf der Unterseite des Schienenfußes 4 aufliegen, aufgerauht oder weisen eine Riffelung auf. Die entsprechende Oberflächenbeschaffenheit ist in Fig. 4 als schwarze Fläche auf den Grundplatten 1 dargestellt.

[0016] Die horizontale Sicherstellung einer festen Verbindung zwischen Grundplatte 1 und Schienenfuß 4 kann durch Verwendung einer weiteren Schraubung der Grundplatten 1 an die Seiten des Schienenfußes 4 erzeugt werden. Die Schraube kann als Gewindestift 7 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ausgeführt sein, wobei das Ende der Schraube direkt auf den Schienenfuß 4 drückt und somit eine Klemmkraft, die senkrecht zu der Klemmkraft durch die Klemmplatten 5 wirkt, herbeiführt. Der Gewindestift 7 kann in nur einer Grundplatte 1 oder in beiden Grundplatten 1 vorgesehen sein.

[0017] Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird jeweils ein Dehnungsmeßelement 10 auf einem Trägerstück 9 aufgebracht, welches wiederum mit den Grundplatten 1 fest verschraubt wird. Es werden dadurch Meßelemente 2 gebildet, die derart an den Grundplatten 1 angeordnet sind, daß sie senkrecht aufeinander stehende Kräfte messen. Als Dehnungsmeßelement 10 kann alternativ ein optisches, faseroptisches, kapazitives, induktives oder piezoelektrisches Meßelement dienen, welches in der Lage ist, die geringe Längenänderung zwischen den beiden Fixpunkten zu messen. Auf anderen Verfahren basierende Meßelemente sind ebenso möglich. Gemessen werden vertikale und horizontale Dehnungen, aus denen die dynamische Radkraft in senkrechter und horizontaler Richtung und der Radaufstandspunkt ermittelt werden können, sowie weitere Meßgrößen zwischen Rad und Schiene, aus denen wiederum abgeleitete Größen, wie Achslast, Fahrzeuggewicht, Stabilitätsfaktor Y/Q Verhältnis, Anlaufwinkel, Radverformungen oder Schienenverformungen berechnet werden können.


Ansprüche

1. Vorrichtung zur Erfassung von Schienenverformungen mit mindestens einem Meßelement (2), wie beispielsweise einem Dehnungsaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an einer Schiene (3) lösbar fest verbindbare Grundplatten (1) vorgesehen sind, und wobei das mindestens eine Meßelement (2) zwei Enden aufweist, dessen erstes Ende fest mit der ersten Grundplatte (1) verbunden und dessen zweites Ende fest mit der anderen Grundplatte (1) verbunden ist.
 
2. Vorrichtung zur Erfassung von Schienenverformungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Grundplätten (1) von einem Schienenfahrzeug aus gesehen unterhalb und seitlich eines Schienenfußes (4) erstrecken und an den Schienenfuß (4) mittels auf dem Schienenfuß (4) aufliegenden und mit den Grundplatten (1) durch Schrauben (6) verbundene Klemmplatten (5) klemmbar sind und so die durch die horizontalen und vertikalen Kräfte hervorgerufenen Dehnungen bestimmbar sind.
 
3. Vorrichtung zur Erfassung von Schienenverformungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Grundplatten 1, die auf der Fläche des Schienenfußes 4 aufliegen, aufgerauht sind und/oder eine Riffelung aufweisen.
 
4. Vorrichtung zur Erfassung von Schienenverformungen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Grundplatten (1) jeweils mindestens einen Gewindestift (7) aufweisen, durch welchen eine Klemmung der Grundplatte (1) an den Seiten des Schienenfußes (4) bewirkbar ist.
 
5. Vorrichtung zur Erfassung von Schienenverformungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Meßelement (2) als im wesentlichen bandförmiger Dehnungsaufnehmer ausgeführt ist.
 
6. Vorrichtung zur Erfassung von Schienenverformungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Meßelement (2) aus einem Dehnungsmeßelement (10) besteht, welches auf ein Trägerstück (9) aufgebracht ist, wobei die Enden des Trägerstückes (9) mit den Grundplatten (1) verbunden sind.
 
7. Vorrichtung zur Erfassung von Schienenverformungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei oder mehr Meßelemente (2) aufweist.
 




Zeichnung
















Recherchenbericht









Recherchenbericht




Angeführte Verweise

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente