Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen nochmals erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

1: Eine Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise Messstelle in einer Draufsicht

2: Die Messstelle gemäß 1 in der Ansicht von der Schienenseite

3: Den Ausschnitt einer gegenüber den 1 und 2 etwas modifizierten Ausführungsform in einer Ansicht von der Schienenseite

4–6: Die Ausführungsform gemäß 3 in verschiedenen Schnittdarstellungen

7: Einen Messblock mit der Messkammer in einem parallel zur Schiene geführten Schnitt

8: Die an einer Schiene montierte erfindungsgemäße Vorrichtung

9: Ein unter Einsatz der erfindungsgemäßen Messstelle realisiertes Messsystem

Die 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Draufsicht. Die Messstelle besteht aus zwei, die Messkammern 2, 2' beziehungsweise Applikationskammern aufnehmenden Messblöcken 1, 1', einem die Messblöcke 1, 1' miteinander verbindenden und zur Krafteinleitung in die Messzellen 6, 6' dienenden Kraftübertragungselement 4 und aus der parallel dazu angeordneten, den Verbindungsträger 3 ausbildenden Elektronikbox. In jedem der als Verformungselement ausgebildeten Messblöcke 1, 1' ist eine Messkammer 2, 2' vorgesehen, in welcher ein Scherstab 5, 5' mit einer Messzelle 6, 6' in Form einer Applikationskammer mit einer Dehnungsmessstreifenapplikation (DMS) angeordnet ist. Die durch das Rad eines auf der Messstelle positionierten Gleisfahrzeugs verursachte Aufstandskraft wird über das die Messblöcke 1, 1' miteinander verbindende Kraftübertragungselement 4 auf die in den Messkammern 2, 2' angeordneten Scherstäbe 5, 5' und somit auf die Messzellen 6, 6' übertragen. Durch die parallel zu dem Kraftübertragungselement 4 angeordnete, verbindungssteife Elektronikkammer 3 werden die Messblöcke 1, 1' in ihrer Position zueinander, also in der Verlaufsrichtung der Schiene 21, positioniert. Es wird ersichtlich, dass die Art des Aufbaus, mit den in den Messblöcken 1, 1' angeordneten Messkammern 2, 2', in vorteilhafter Weise eine variable Beabstandung der Messblöcke 1, 1' beziehungsweise eine, bezogen auf die Schienenrichtung, variable axiale Ausdehnung der Messstelle ermöglicht. Hierzu müssen lediglich das Kraftübertragungselement 4 und das Gehäuse der Elektronikkammer 3 in unterschiedlichen Längen ausgebildet werden. Die eigentlichen Messwertaufnehmer, also die Scherstäbe 5, 5' mit den daran in den Applikationskammern 6, 6' befestigten Dehnungsmessstreifen, können, anders als bei den Lösungen des Standes der Technik, unabhängig davon völlig unverändert bleiben. Zudem werden die Messblöcke 1, 1' voneinander unabhängig an der Schiene 21 montiert. Die Gefahr einer Verwindung der Messblöcke 1, 1' und einer daraus resultierenden Verkantung der Messzellen 6, 6' ist dadurch, anders als bei den Lösungen des Standes der Technik, nicht gegeben. Zur Handhabung der Messstelle sind seitlich an den Messblöcken Tragegriffe 27, 27' vorgesehen.

Im Inneren des Verbindungsträgers 3 befindet sich die Messelektronik. Diese umfasst zumindest einen A/D Wandler und verfügt vorzugsweise über RAM- und ROM-Speichermittel zur Aufnahme der Kalibrierparameter sowie der Messdaten- und einer Kommunikationssoftware. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt ein ebenfalls zur Messelektronik gehörender Messstellenprozessor hinsichtlich der Dimension und den Nachkommastellen konfigurierte Messwerte und stellt diese an einem Daten-BUS-Port 11 zur Verfügung.

Die 2 zeigt die vorstehend erläuterte Ausführungsform nochmals in einer Darstellung mit Blick von der Schienenseite, das heißt also, mit Blick auf die Seitenflächen der Messstelle, welche bei ihrem Gebrauch dem Schienensteg 23 zugewandt sind beziehungsweise teilweise an diesem anliegen. Zu erkennen sind wiederum die beiden Messblöcke 1, 1' mit daran angeordneten Elementen 14, 15, 16 zur Befestigung an der Schiene 21 und das die Messblöcke 1, 1' verbindende Kraftübertragungselement 4. Auf der Oberseite des Kraftübertragungselements 4 ist eine abnehmbare Verschleißbahn 12 angeordnet. Unter Ausbildung einer Auffahrtrampe 13, 13' zu dieser Verschleißbahn 12 sind auf den Messblöcken eine Anfahrts- und eine Abfahrtsschiene angeordnet, welche ebenfalls als Verschleißteile ausgelegt sind.

In der 3 ist der Ausschnitt einer gegenüber der Ausbildungsform gemäß der 1 und 2 etwas modifizierten Gestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise Messstelle, ebenfalls in der Schienenansicht, dargestellt. Die Zeichnung zeigt dabei einen der Messblöcke 1 und einen Teil des Kraftübertragungselements 4. Abweichend gegenüber der Ausbildungsform nach den 1 und 2 erstreckt sich bei dieser Ausbildungsform der Messblock 1 im Bereich des Schienenfußadapters 10 bis unterhalb des Kraftübertragungselements 4. Zur Verdeutlichung der zwischen dem Messblock 1 und dem Kraftübertragungselement 4 bestehenden Wirkverbindung ist in der Darstellung in deren Berührungsbereich ein Ausbruch gemacht worden. Das Kraftübertragungselement 4 liegt, wie erkennbar, auf einer sich in eine Ausfräsung 26 des Kraftübertragungselements 4 hinein erstreckenden Scherstabnase 7 des in der Messkammer 2 des Messblocks 1 angeordneten Scherstabs 5 auf und ist im Bereich seines Aufliegens auf der Scherstabnase 7 mittels einer Fixierschraube 8 lose fixiert. Die 4 bis 6 zeigen Schnittdarstellungen der Ausführungsform nach der 3 mit Schnitten in unterschiedlichen Schnittebenen.

Die 4 zeigt die Ausbildungsform gemäß 3 in einem Schnitt entlang der Linie A-A. Zu erkennen sind das Profil des Kraftübertragungselements 4, die in dieses hinein ragende Scherstabnase 7 und der sich bis unter das Kraftüberfragungselement 4 erstreckende, den Schienenfußadapter 10 ausbildende Teil des Messblocks 1. Das Kraftübertragungselement 4 ist als ein stabförmiges Bauteil ausgebildet. An seinen Stirnseiten sind U-förmige Vertiefungen 26 ausgefräst. Die Scherstabnase 7 beziehungsweise Scherstabnasen der Messzelle 6, 6' greifen in diese Vertiefungen und das Kraftübertragungselement 4 ist, wie bereits zur 3 erläutert, mittels jeweils mindestens einer Fixierschraube 8 auf den Scherstabnasen 7 lose fixiert.

In der 5 ist das an sich bekannte Prinzip der durch einen Scherstab 5, 5' realisierten Wägezelle nochmals zu erkennen. Die Abbildung zeigt die Ausbildungsform gemäß 3 in einem Schnitt entlang der Linie B-B. Zu erkennen sind der eigentliche Messblock 1 mit dem in der Messkammer 2 angeordneten Scherstab 5, ein an seiner Vorderseite befestigter Schienenstegadapter 9 und eine auf der Rückseite des Messblocks 1 befestigte Führungsplatte, mittels welcher, wie noch in den Ausführungen zur 8 zu erläutern sein wird, der Messblock 1 im Zusammenspiel mit weiteren Funktionselementen an der Schiene 21 befestigt wird. In den Ausnehmungen des Scherstabs, welche die eigentlichen Applikationskammern 6, 6' ausbilden, sind, in an sich bekannter Weise, hier im Detail nicht dargestellte Dehnungsmessstreifen angeordnet. Diese sind zur Ermittlung einer mit der eingetragenen Last korrespondierenden Widerstandsänderung, in ebenfalls bekannter Weise, als Bestandteil einer Brückenschaltung verschaltet. Beide Messblöcke 1, 1' einer Messstelle weisen den gleichen, in den 3 bis 6 dargestellten Aufbau auf. Die in den beiden Meesblöcken 1, 1' gewonnenen Messsignale in Form von Widerstandsänderungen bei Krafteintrag werden in der zwischen den Messblöcken 1, 1' angeordneten Elektronikkammer 3 als Summensignal zusammengeführt und nach einer Mittelwertbildung und einer Digitalisierung durch einen Mikrokontroller ausgewertet. Die dazu erforderliche Elektronik, also der A/D-Wandler, der Mikrokontroller, Speichereinheiten und die zugehörige Außenbeschaltung, sind in der Elektronikkammer, nämlich dem kammerförmigen Verbindungsträger 3 angeordnet. Durch die genannten elektronischen Einheiten erfolgt die Verarbeitung des Messsignals und dessen Konfektionierung. Dabei sind in den Speichereinheiten Kalibrierungsdaten hinterlegt, mit denen die Messstelle für den Zustand der Lastfreiheit auf den Wert 0 und auf eine maximal zulässige Last kalibriert wurde. Die Aufbereitung des Messsignals und seine Konfektionierung umfassen die Festlegung der Nachkommastellen und die Zuordnung einer Dimension beziehungsweise Maßeinheit zum Messwert. Die zum Absetzen und Befestigen der Messkammer 1 beziehungsweise der Messzelle 6 am Schienenfuß 22 und am Schienensteg 23 dienenden Adapter 10, 9 sind, wie auch aus der 6 erkennbar, unter Ausbildung des Messblocks 1 über Schrauben an der Messkammer 2 befestigt. Sie können somit im Falle eines Verschleißes problemlos ausgewechselt werden.

Die 6 zeigt die Ausbildungsform gemäß 3 in einem Schnitt entlang der Linie C-C.

Die Messzelle beziehungsweise Messkammer 2, 2' mit dem darin angeordneten Scherstab 5, 5' mit der Applikationskammer 6, 6' zur Aufnahme der Dehnungsmessstreifenapplikation ist in der 7 nochmals in einem Längsschnitt dargestellt, also in einem Schnitt, der parallel zu einer Schiene 21 geführt ist, an welcher die Vorrichtung für den funktionsgemäßen Gebrauch montiert ist. Die in der 7 gezeigte Ausbildungsform ist gegenüber der in der 3 lediglich insoweit geringfügig modifiziert, als die Schrauben zur Befestigung des Schienenstegadapters 9 etwas anders angeordnet sind. Die funktionsrelevanten Teile entsprechen in ihrer Ausbildung denen der Ausbildungsform gemäß 3. Zu erkennen sind der Messblock 1 und die Messkammer 2 mit der am Scherstab 5 angeordneten Messzelle 6, wobei der Scherstab im Grunde ein Teil der Messzelle 6 ist, welche im engeren Sinne durch die Applikationskammer (am Scherstab 5 vorgesehene Ausnehmung) mit dem darin angeordneten, hier im Detail nicht gezeigten Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist. Die Scherstabnase 7 ist durch einen entsprechenden Materialabtrag, welcher vorzugsweise durch Fräsen realisiert wurde, um ca. 5 mm zurückgesetzt. An der Oberseite des Scherstabs 5 ist die Aufnahmefläche für das Kraftübertragungselement 4 ausgebildet. Daran schließt sich ein Absatz an, auf welchem das Kraftübertragungselement 4, wie zu den vorstehenden Figuren bereits erläutert, mittels wenigstens einer Fixierschraube 8 befestigt wird.

In der 8 ist gezeigt, wie die erfindungsgemäße Messstelle an einer Schiene 21 befestigt wird. Die Befestigung erfolgt beidseits von Elektronikkammer 3 und Kraftübertragungselement 4 im Bereich der beiden Messblöcke 1, 1'. Diese werden dazu über den Schienenfußadapter 10 auf dem Schienenfuß 22 abgesetzt und über den Schienenstegadapter 9 an den Schienensteg 23 angelegt. Jeder der Verformungskörper 1, 1' besitzt zu diesem Zweck an seiner Unterseite eine rechteckige streifenförmige Erhöhung (Schienenfußadapter 10) zur Auflage auf der Oberseite des Schienenfußes 22. Diese flächigen Erhöhungen gewährleisten eine gleichmäßige Auflage auf dem Schienenfuß 22 und ein sicheres Ableiten der Kräfte in den Schienenfuß 22. An der Forderseite (in Richtung Schienensteg) jedes Verformungskörpers 1, 1 befindet sich eine trennbare Platte zur Realisierung unterschiedlicher Abstände vom Schienensteg 23, welche den Schienenstegadapter 9 ausbildet. Mittels einer höhenverstellbaren Klemmstelle 17 erfolgt die höhenmäßige Anpassung der Anordnung. Die Befestigung erfolgt schließlich mittels einer Halteklaue 14 mit der Anpressbacke 15 und einer Zugschraube 16. Die in der Figur gezeigte Art und Weise der Befestigung ist die, für den Fall entsprechender Baufreiheit unterhalb der Schiene 21, bevorzugte. An der Rückseite jedes Verformungskörpers 1, 1' befindet sich ein Metallblock zur Aufnahme der Höhenverstelleinrichtung 17, deren Unterseite flächig ausgebildet und drehbar gelagert ist. Diese Verstelleinrichtung dient der vertikalen Ausrichtung der Messstelle und stellt zusätzlich einen Befestigungsstützpunkt dar. In der Mitte der Führungsplatte befindet sich eine vertikale Bohrung. In diese Bohrung wird von der Unterseite eine Passhülse 18 mit Innengewinde geführt. An der Unterseite der Passhülse 18 ist quer zur Gleisachse die Halteklaue 14 befestigt. Diese wird mittels der Zugschraube 16 vertikal gegen die Unterseite des Gleisträgers 25 gezogen. Am vorderen Teil der Halteklaue 14 befindet sich die Anpressbacke 15, die so angeordnet ist, dass sie sich mittig unterhalb der Auflageflächen der Messzelle 6, 6' und der Höhenverstelleinrichtung 17 befindet. Im angezogenen Zustand stellt diese Einrichtung den festen Sitz der Messstelle an der Innenseite des Gleises 21 sicher. Durch unterschiedliche Materialstärken für die Verschleißbahn 12 und deren beiden Auffahrtrampen 13, 13' ist die Höhenverstellbarkeit des Kraftübertragungselements 4 gegeben. Hierdurch kann beispielsweise eine Anpassung an unterschiedliche Spurkranzhöhen der Räder erfolgen. Gleichzeitig wird gewährleistet, dass Räder, die sich auf der Messstelle befinden, keinen Kraftnebenschluss zum Schienenkopf 24 haben

Die 9 zeigt ein unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisiertes Messsystem, welches in der dargestellten Form beispielsweise der Bestimmung der Masse eines zweiachsigen Drehgestells dient. Das Messsystem besteht aus vier Vorrichtungen beziehungsweise Messstellen gleicher Bauart. Jede der Messstellen besteht erfindungsgemäß aus zwei Messblöcken 1, 1' zwischen denen jeweils der Verbindungsträger 3 und das Kraftübertragungselement 4 angeordnet sind. Die vier Messstellen sind, anders als von den Lösungen des Standes der Technik bekannt, nicht paarweise im Gleis verspannt, sondern jede für sich an einer Schiene 21 montiert. Sie sind dabei gemäß der 8 mittels an jedem der Messblöcke 1, 1' vorgesehener Klemmeinrichtungen 14, 15, 16 an der Schiene 21 fixiert. Alle vier Messstellen sind über einen Bus, vorzugsweise über einen CAN-Bus, mit peripheren Einheiten 19, 20 verbunden. Hierbei handelt es sich um weitere Busteilnehmer, um Anzeigeeinheiten 19 und/oder einen Computer 20. Vermittels des Computers 20 können das Messsystem beziehungsweise seine Messstellen über eine zur Anwendung gehörende menügeführte Software konfiguriert werden. Die von den Messstellen gelieferten Daten können, da sie bereits vorverarbeitet und konfiguriert sind, unmittelbar auf einem Display 19 zur Anzeige gebracht werden. Sie können aber auch mittels eines Computers 20 weiterverarbeitet werden. Alle Messstellen sind über den Bus unabhängig voneinander adressierbar. Durch den Einsatz eines Bussystems verringert sich der Verkabelungsaufwand. Wie bereits dargelegt, führt die unmittelbar in den Messstellen erfolgende Digitalisierung der Messsignale zudem dazu, dass keine den analogen Systemen anhaftenden Messfehler (z. B. durch Kontaktfehler, Beschädigungen der Messkabel oder Beeinflussung durch Felder) auftreten. Besonders vorteilhaft gestaltet sich auch der Austausch einer Messstelle oder die Erweiterung des Messsystems um weitere Messstellen. Anders als bei bekannten, rein analogen Systemen, bedarf es dabei nicht einer Neueinstellung der Messverstärker oder gar neuer Messverstärker, sondern es ist lediglich erforderlich die entsprechende Messstelle auszutauschen beziehungsweise eine Messstelle, als ein im Grunde bereits in sich geschlossenes System hinzuzufügen, diese mit dem Bus zu verbinden und dem Hauptsystem die Blocknummern der verwendeten Messblöcke bekannt zu geben.