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Title:
DEVICE FOR MEASURING THE OF THE SUBSIDENCE OR SETTLEMENT OF A RAILWAY SUPERSTRUCTURE ON RAILWAY TRACKS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/005620
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for measuring the subsidence or settlement of a railway structure on railway tracks, wherein a distance sensor (2) measures the distance to a measuring object (6), operating in a contactless manner. One of the two parts i.e. the sensor (2) and the measuring object (6) is connected to a fixed part (1) of the railway substructure and the other respective part is rigidly connected to part (5) of the superstructure.

Inventors:
FRITZ PETER (AT)
TAFEIT DIETMAR (AT)
Application Number:
PCT/AT2003/000178
Publication Date:
January 15, 2004
Filing Date:
June 26, 2003
Export Citation:
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Assignee:
VAE EISENBAHNSYSTEME GMBH (AT)
VAE GMBH (AT)
FRITZ PETER (AT)
TAFEIT DIETMAR (AT)
International Classes:
E01B35/00; E01B35/12; (IPC1-7): E01B35/12; E01B35/00
Foreign References:
EP0962747A21999-12-08
NL1001971C11997-06-24
Attorney, Agent or Firm:
Haffner, Thomas M. (Wien, AT)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Einrichtung zur Messung der Absenkung bzw. Setzung des Gleis oberbaues von Eisenbahngleisen, dadurch gekennzeichnet, dass ein berührungslos arbeitender Abstandssensor (2) vorgesehen ist, welcher den Abstand zu einem Messobjekt (6) erfasst, wobei einer der beiden Teile Sensor (2) und Messobjekt (6) mit einem ortsfesten Teil (1) des Gleisunterbaus und der jeweils andere Teil mit einem Teil (5) des Oberbaus starr verbunden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (2) mit dem ortsfesten Teil (1) des Unterbaus und das Messobjekt (6) mit einem Teil (5) des Oberbaus starr verbunden ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der berührungslos arbeitende Abstandssensor (2) als induktiver Sensor ausgebildet ist und mit einer mit den Schienen oder den Schwellen verbundenen Bedämpfungsplatte (6) als Messobjekt zusammenwirkt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, dass das Messobjekt (6), insbesondere die Bedämp fungsplatte, am Gehäuse des Weichenantriebs (5) angeordnet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der Sensor (2) an einem betonierten Fundament, insbesondere dem Fundament (1) einer Weichengrube, angeordnet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der Sensor (2) mit einer Auswerteeinrichtung ver bunden ist, in welcher die vom Sensor (2) während des Befahrens des Gleises kontinuierlich gelieferten Abstandsmesswerte gespei chert und ausgewertet werden.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung einen Minimalwertspeicher aufweist, in wel chem der beim Befahren des Gleises ermittelte kleinste Wert des Abstandes gespeichert wird, dass Änderungen des gemessenen kleinsten Wertes sowie wenigstens ein Grenzwert für den klein sten Abstand miteinander verglichen werden und dass bei Über schreiten dieses Grenzwertes ein Wartungssignal generiert wird.
Description:
Einrichtuna zur Messuna der Absenkung bzw. Setzung des Gleis- oberbaues von Eisenbahnaleisen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Ab- senkung bzw. Setzung des Gleisoberbaues von Eisenbahngleisen.

Bei Eisenbahngleisen dient der Gleisoberbau als Fahrbahn, wobei er die Lasten der Eisenbahnfahrzeuge auf den Unterbau übertragen und die Eisenbahnfahrzeuge führen soll. Der Oberbau besteht hierbei aus Schienen, Schwellen und der Bettung, wobei die Bet- tung zumeist als Schotterbett ausgebildet ist. Die Bettung ist nun unter dem Einfluss der rollenden Last Setzungen unterworfen, sodass örtliche Absenkungen der Schienen gemeinsam mit den Schwellen zu beobachten sind. Derartige Absenkungen sind aus Sicherheitsgründen jedoch unerwünscht und es muss daher eine laufende Kontrolle des Gleises vorgenommen werden, um Instand- haltungsmaßnahmen, wie beispielsweise das Nachstopfen des Glei- ses, rechtzeitig zu veranlassen.

Einrichtungen zur Messung der Senkung der Schwellen von Eisen- bahngleisen sind bereits bekannt geworden. Beispielsweise zeigt die DE PS 816440 eine mechanische Einrichtung bestehend aus einem ersten Teil, der unter der Einwirkung der lotrechten Ver- schiebung der Schwelle oder der Schiene lotrecht verstellbar ist und einem zweiten gegenüber dem Schotterbett feststehenden Teil, wobei die Verstellung des verschiebbaren Teiles gegenüber dem festen Teil durch einen Schieber oder ein System von Schiebern gemessen wird. Eine derartige Einrichtung hat jedoch den Nach- teil, dass als Bezugspunkt für die Messung der Absenkung der Schwellen die Oberfläche des Schotterbettes herangezogen wird, sodass die Setzung des Schotterbettes selbst, welche beispiels- weise durch eine Verdichtung des Schotterbettes hervorgerufen werden kann, nicht erfasst wird. Zudem ist die Messgenauigkeit dieser Einrichtung einer Reihe von externen Einflüssen unter- worfen, wie beispielsweise die durch Umwelteinflüsse hervor- gerufene Veränderung der Schotterbettoberfläche am Mess-bzw.

Bezugspunkt, sodass bestenfalls Relativverschiebungen der Schwelle beim Überfahren der rollenden Last keinesfalls aber

absolute Werte gemessen werden können.

Weiters sind Einrichtungen bekannt geworden, bei welchen mit Hilfe von Extensometern die Spannungen im Untergrund gemessen werden und daraus die Setzungsbewegungen errechnet werden. In dem deutschen Gebrauchsmuster DE 29620261 U1 ist darauf auf- bauend eine Vorrichtung zur Überwachung von Bodensetzungen be- kannt geworden, welche großflächige Messungen mit einer Vielzahl von im Erdboden in wenigstens zwei voneinander verschiedenen Richtungen verlegten Leitungen vornimmt, wobei in einer Auswert- eeinrichtung aus der Änderung der Leitfähigkeit der Leitungen ein Höhenprofil errechnet und die Bodensetzungen ermittelt wer- den.

Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab eine Einrichtung zur Messung der Absenkung bzw. Setzung des Gleisoberbaues von Eisenbahngleisen zu schaffen, welche in einfacher Art und Weise in bestehende Diagnosesysteme zur Überwachung des Zustandes eines Gleises integriert werden kann und eine kontinuierliche Messung der Absenkung bzw. Setzung des Gleises ermöglicht und deren in einer Auswerteschaltung gesammelten Messdaten Wartungs- intervalle festlegen lassen. Zu diesem Zweck muss die Überwa- chungseinrichtung in der Lage sein nicht nur momentane An- senkungen beim Überfahren des jeweils überwachten Gleisab- schnittes zu erfassen, welche durch eine reversible elastische Verformung des Oberbaues hervorgerufen werden, sondern insbe- sondere auch dauerhafte und irreversible Absenkungen, welche über einen längeren Zeitraum auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im Wesentlichen darin, dass ein berührungslos arbeitender Abstandsensor vorge- sehen ist, welcher den Abstand zu einem Messobjekt erfasst, wo- bei einer der beiden Teile Sensor und Messobjekt mit einem orts- festen Teil des Gleisunterbaus und der jeweils andere Teil mit einem Teil des Oberbaus starr verbunden ist. Dadurch, dass nun entweder der Abstandsensor selbst oder das Messobjekt, dessen Abstand vom Abstandsensor ermittelt werden soll, mit dem orts-

festen Teil des Gleisunterbaues starr verbunden ist, wird ein absoluter Bezugspunkt für die Messung der Absenkung des Gleis- oberbaues herangezogen, welcher eine Vergleichbarkeit der er- mittelten Abstandsmesswerte über einen längeren Beobachtungs- zeitraum hinweg gewährleistet. Der Gleisunterbau hat hierbei die Funktion eines Fundamentes für das Eisenbahngleis und definiert als ortsfester und in seiner Lage unveränderlicher Punkt den Be- zugspunkt für die Messung der Absenkung bzw. Setzung des Gleis- oberbaues. Dadurch können mit der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht nur temporäre Absenkungen, beispielsweise in Form von Durchbiegungen der Schienen oder der Schwellen, erfasst werden, sondern auch dauerhafte Absenkungen des Gleises, welche beispielsweise durch eine Setzung bzw. Verdichtung des Schotter- bettes verursacht werden.

Dadurch, dass erfindungsgemäß ein berührungslos arbeitender Ab- standsensor vorgesehen ist, wird eine nachträgliche Montage am bestehenden Bahnkörper oder an bestehenden Weichenanlagen er- leichtert, wobei zusätzlich auch die Störanfälligkeit im Ver- gleich zu mechanisch arbeitenden Abstandsmesseinrichtungen ver- ringert wird. Für die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ein- richtung ist es prinzipiell unwesentlich, ob der Abstandsensor selbst oder das Messobjekt, dessen Abstand zum Abstandsensor er- fasst werden soll, am ortsfesten Teil des Gleisunterbaues oder mit dem Oberbau starr verbunden ist. Um jedoch den Abstandsensor an einem geschützten Ort unterbringen zu können und die Ver- legung der Stromversorgungs-oder Signalkabel zu erleichtern, ist die Anordnung in bevorzugter Weise derart getroffen, dass der Abstandsensor mit dem ortsfesten Teil des Unterbaues und das Messobjekt mit einem Teil des Oberbaues starr verbunden ist. Auf diese Art und Weise wird der Abstandsensor stationär und orts- fest gelagert, sodass seine Funktionstüchtigkeit nicht durch die Vibrationen oder Absenkungen während des Überfahrens der rol- lenden Last beeinträchtigt wird. Ein besonders robuster Abstand- sensor wird hierbei dadurch erreicht, dass, wie es einer bevor- zugten Weiterbildung entspricht, der Sensor als induktiver Sensor ausgebildet ist und mit einer mit den Schienen oder den

Schwellen verbundenen Bedämpfungsplatte als Messobjekt zusammen- wirkt. Dadurch werden zuverlässige Messergebnisse erzielt, wel- che auch nicht durch Witterungseinflüsse, wie zum Beispiel zwischen Sensor und Bedämpfungsblech gelangendes Laub oder Schnee, beeinträchtigt werden. Die Bedämpfungsplatte kann hier- bei am Gleisoberbau, dessen Absenkung bzw. Setzung gemessen wer- den soll, mit den Schienen oder den Schwellen verbunden sein, wobei im Bereich einer Weiche bevorzugt eine Anordnung am Ge- häuse des Weichenantriebes erfolgen kann.

Wie bereits erwähnt dient als Bezugspunkt zur Abstandsmessung der ortsfeste Gleisunterbau, welcher die Funktion des Funda- mentes für den Oberbau übernimmt. Gemäß einer bevorzugten Wei- terbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der Sensor da- her an einem betonierten Fundament und im Bereich einer Weiche insbesondere an dem Fundament einer Weichengrube angeordnet.

Um nun eine kontinuierliche Überwachung eines Eisenbahngleises in einer zentralen Kontrollstation vorzunehmen, ist bevorzugt der Sensor mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, in welcher die vom Sensor während des Befahrens des Gleises kontinuierlich gelieferten Abstandsmesswerte gespeichert und ausgewertet wer- den. In einer derartigen Auswerteeinrichtung können die von einer Mehrzahl von Messeinrichtungen an mehreren Messpunkten ge- lieferten Daten zusammengefasst werden, sodass der Zustand des Gleises bzw. des Schotterbettes über einen längeren Gleis- abschnitt laufend beurteilt werden kann. Die Art der Auswertung kann hierbei den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden, wo- bei beispielsweise ein fixer Grenzwert für die maximal zulässige Absenkung bzw. Setzung des Gleisoberbaues vorgegeben werden kann und bei Überschreiten dieses Grenzwertes ein Warnsignal aus- gegeben wird. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Auswerteeinrichtung einen Minimalwertspeicher auf, in welchem der beim Befahren des Gleises ermittelte kleinste Wert des Ab- standes gespeichert wird, wobei Änderungen des gemessenen kleinsten Wertes, sowie wenigstens ein Grenzwert für den klein- sten Abstand, miteinander verglichen werden und bei Überschrei-

ten dieses Grenzwertes ein Wartungssignal generiert wird. Bei dieser Art der Auswertung ist eine Trenderkennung bezüglich der Absenkung bzw. Setzung des Gleisoberbaues möglich, sodass die Wartungsintervalle zum Nachstopfen des Gleises in einfacher Art und Weise festlegbar sind und Instandhaltungsmaßnahmen getroffen werden können, bevor die Sicherheit beim Befahren des betref- fenden Gleises nicht mehr gewährleistet ist. Die erfindungs- gemäße Einrichtung ermöglicht somit eine zentrale und konti- nuierliche Kontrolle des Zustandes eines Eisenbahngleises, ohne dass gesonderte Prüffahrten notwendig wären, welche den laufenden Betrieb stören würden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dieser ist beispielhaft der Einbau der erfindungsgemäßen Ein- richtung im Bereich einer Weiche gezeigt. Das Fundament der Weichengrube ist mit 1 bezeichnet und dient als unveränderlicher und ortsfester Bezugspunkt für die Messung des Abstandes des am Fundament 1 angeordneten induktiven Sensors 2 vom Gleisoberbau.

Der Gleisoberbau ist hierbei während der Überfahrt der rollenden Last Bewegungen gemäß dem Doppelpfeil 3 und langfristig einer Setzung gemäß dem Pfeil 4 unterworfen. Mit dem Oberbau ist im Bereich der Weiche nun starr der Weichenantrieb 5 verbunden, welcher beispielsweise in einer Trogschwelle fest verankert ist, sodass auch der Weichenantrieb 5 sich entsprechend den Pfeilen 3 und 4 mitbewegt. Mit dem Weichenantrieb 5 ist nun ein Be- dämpfungsblech 6 starr verbunden, welches mit dem induktiven Sensor 2 zusammenwirkt, sodass der Sensor 2 einen vom Abstand a abhängen Sensorstrom liefert.