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Gleismesser

[344] Gleismesser (track-meters; appareil de contrôle de la voie; misuratore universale per binario) sind Vorrichtungen zur Messung der Gleislage. Unumgänglich notwendig für die Sicherheit des Betriebes ist die Überwachung der gegenseitigen Höhenlage der Schienen und der Spurweite; erwünscht ist als Hilfsmittel für die Unterhaltung des Gleises, insbesondere die Beurteilung seines Zustandes, die Messung der Lage der Bögen sowie der Senkung der einzelnen Schienen an den Stößen.

Die Messungen werden entweder am unbelasteten oder am belasteten Gleis vorgenommen.

1. Messungen am unbelasteten Gleis.

Zur Feststellung der Überhöhung kann ein von dem Bahnmeister Hempel in Dresden angegebener Überhöhungsmesser benutzt werden, der sich an jedem Spurmaß anbringen läßt.

Er besteht aus einer Libelle und einem drehbaren Zylinder (Abb. 278). – Die Libelle ist auf der einen Seite mit der Achse a auf dem Spurmaß drehbar befestigt; auf der anderen Seite trägt sie einen Stift b, der in den eingängigen Schraubengang c des um 360° drehbaren Zylinders eingreift. Am Kopf trägt der Zylinder eine in mm geteilte Skala und einen festen Zeiger. Nachdem das Spurmaß auf das Gleis aufgelegt ist, dreht man den Zylinder mit dem Handgriff d solange, bis die Libelle wagerecht steht und liest an der Skala die Schienenüberhöhung in mm ab. Durch eine Kopfschraube e wird der Zylinder leicht festgehalten, damit er sich nicht von selbst zurückdreht.[344]

Zur Feststellung der Spurweite dient das von demselben Erfinder angegebene Graphometer (Abb. 279). Auf dem mit einer Skala ausgerüsteten Spurmaß a befindet sich eine durch eine Flügelschraube festzustellende verschiebbare Lehre b. Diese Lehre trägt einen um die Achse c drehbaren, sich auf eine Blattfeder d stützenden Arm e. An dem Spurmaß ist ein pultförmiges Gestell g befestigt, das sich mit einem Fuße auf den Schienenkopf stützt. Das Gestell trägt zwei mit Flanschen versehene Rollen h und i. Ein 70 mm breiter Papierstreifen mit Millimetereinteilung wickelt sich von der Rolle h ab und auf die Rolle i auf. Die Rolle i ist mit einem Sperrrad versehen, das durch einen Hebel k um je eine Zahnteilung vorgeschoben werden kann.

Am Ende des Armes e befindet sich eine Nadel f, die beim Niederdrücken des Armes e die Spurweite auf einen Papierstreifen durch einen Stich bezeichnet. Die Vorrichtung ermöglicht eine schnelle Durchspurung des Gleises, indem das zeitraubende Ablesen der Spur in gebückter Stellung und die Aufschreibung wegfällt. Die Papierstreifen werden vorher mit der Bezeichnung der zu messenden Gleisstellen versehen, so daß auf der Strecke keinerlei Aufschreibungen gemacht zu werden brauchen.

Zur gleichzeitigen Feststellung der Überhöhung und Spurweite dient der von der Firma Scheidt & Bachmann in München-Gladbach hergestellte Dorpmüllersche G. Der G. (Abb. 280 u. 281) besteht aus einem auf dem Gleise fahrenden vierrädrigen Wagen, der oben eine Tischplatte trägt. Von dem Laufrade r (Abb. 280) wird durch zwei Zahngetriebe g und k ein Schneckengetriebe c durch die auf der Tischplatte befestigte Walze p in Bewegung gesetzt. Die Walze p zieht einen 150 mm breiten Papierstreifen von der unter der Tischplatte lagernden Welle v ab.

Zur Aufwicklung des Streifens dient eine durch eine besondere Federzugvorrichtung gegen die Walze p angepreßte Reibungsrolle n. Sie kann am Schluß zwecks Abtrennung des Streifens durch den Handhebel e nach unten bewegt und dann herausgenommen werden.

Die Spurabweichungen werden durch die Seitenverschiebung des gefederten Rades d[345] (Abb. 280) aufgenommen und durch einen gleichschenkligen Hebel z nach dem Schreibstift t in wirklicher Größe übertragen. Die Unterschiede der Höhenlage beider Schienen, die eine Schrägstellung des Wagens hervorrufen, bewirken einen Ausschlag des schweren Pendels y. Die Stange des Pendels ist über den Drehpunkt hinaus nach oben verlängert und trägt an ihrem oberen Ende den Schreibstift u, durch den die Ausschläge des Pendels auf das Papier übertragen werden. Die Entfernung des Schreibstiftes u vom Drehpunkt beträgt 0∙5 m und ist gleich einem Drittel der Entfernung der Schienenmitten; die Ordinate der vom Stift u gezogenen Linien ist also ¹/₃ des wirklichen Höhenunterschiedes der Schienen. Außer den Schreibstiften t und u sind noch zwei feste Stifte t₁ und u₁ angebracht; sie ziehen auf dem Papierstreifen je eine gerade Linie, die die Abszissenachsen für die Ausschläge der Schreibstifte t und u bilden. Bei wagerechtem Gleis mit genauer Spur müssen sich die von den Stiften t und u gezeichneten Linien mit den von den Stiften t₁, und u₁, herrührenden Linien decken. Hiernach ist der Apparat auf einem ebenen Gleis mit genauer Spur zu berichtigen. Eine kleine Ungenauigkeit liegt darin, daß nicht der Höhenunterschied in dem Punkte unter dem Schreibstift gemessen wird, sondern das Mittel aus zwei um den Achsstand des Fahrzeugs, 0∙62 m, entfernten Punkten. Sie ist aber ohne Belang. Um ein zweispuriges Laufen der Räder d bei Herz- und Kreuzungsstücken zu vermeiden, können sie an solchen Stellen durch Betätigung des Handhebels h einander genähert werden.[346]

Der Wagen wird zur Aufnahme der Diagramme von einem Bediensteten im Schritt geschoben. Bei dieser geringen Geschwindigkeit ist die Fliehkraft so klein, daß sie das Pendel nicht beeinflußt. Abb. 281 zeigt die Darstellung des Durchfahrens einer Übergangskrümmung und Überhöhungsrampe. Bei dem Dorpmüllerschen G. sind die Schreibstifte Bleistifte, die von Zeit zu Zeit angespitzt werden müssen. Bahnmeister Ellis in Tacoma, Washington, hat an seinem, dem Dorpmüllerschen sehr ähnlichen G. insofern eine Verbesserung angebracht, als er Metallstifte wählt, und zwischen sie und das Papier ein Kohleband legt, wie es von Schreibmaschinen her bekannt ist.

Der Krümmungsmesser des Bahnmeisters Goy in Oranienburg besteht aus einem 30 m langen Drahtseil, das ähnlich wie ein Meßband in einem Gehäuse aufgewickelt wird, einer festen und einer federnden Klemme. Die feste Klemme wird am Bogenanfang angebracht, das Seil am Ende der zu messenden Sehnenlänge an der federnden Klemme angeschraubt, diese ebenfalls an der Schiene befestigt und das Seil durch die Feder straffgespannt. Das Seil hat Marken in den gebräuchlichen Schienenlängen von 9, 12 und 15 m, den halben und doppelten Längen. Ein mit besonderen Teilungen versehener Maßstab mit dem die Pfeilhöhe in Sehnenmitte gemessen wird, gestattet die unmittelbare Ablesung des Krümmungshalbmessers. Während des Richtens des Gleises kann der Apparat an dem Schienenstrang befestigt bleiben.

2. Messungen am belasteten Gleis.

Da durch die Messungen am unbelasteten Gleis nicht alle Schäden der Gleislage erkennbar sind, insbesondere die hohle Schwellenlage sich der Beobachtung durch die Apparate entzieht, hat man Vorrichtungen zu konstruieren gesucht, mit denen Messungen am belasteten Gleis vorgenommen werden können. Zu den Messungen wird ein Eisenbahnwagen benutzt und der Meßwagen entweder an einen planmäßigen Zug angehängt, oder als Sonderzug befördert. Im Wagenkasten befindet sich ein Tisch, über den ein Papierstreifen mit einer der Fahrgeschwindigkeit entsprechenden in einem gewissen Verhältnis verminderten Geschwindigkeit gezogen wird. Die Fahrgeschwindigkeit wird auf den Papierstreifen aufgezeichnet; auch ist eine Vorrichtung vorhanden, durch die man (beispielsweise durch Drücken eines Gummiballes) eine bestimmte Stelle der Bahn auf den Papierstreifen anmerken und dadurch den Streifen orientieren kann. Die Meßwagen dienen meist gleichzeitig auch anderen Zwecken, beispielsweise der Messung der Zugkraft und des Bremsdruckes, der Anfahrbeschleunigung und der Bremsverzögerung.

Der genauen Auf nähme stellen sich zahlreiche Schwierigkeiten entgegen. Diese Schwierigkeiten liegen einmal in dem Einfluß der Fahrgeschwindigkeit und Fliehkraft, zweitens in der Übertragung von den Achsen und Rädern zu dem abgefederten Wagenkasten, drittens in den Eigenbewegungen des Wagenkastens und der Schreibstifte und viertens in der bisherigen Unvollkommenheit der Bauweise der Apparate selbst.

Die einfachen Apparate beschränken sich lediglich darauf, die Bewegungen des Wagenkastens zu messen und aus ihnen auf die Gleislage Rückschlüsse zu ziehen, die natürlich keine genauen sein können. Die Bewegungen des Wagenkastens sind Stöße und Schwingungen. Es kommt darauf an, die Meßapparate so zu dämpfen, daß sie nur die Stöße, nicht aber die Schwingungen angeben. Die senkrechten Stöße sind von der Fahrgeschwindigkeit[347] ziemlich unabhängig, die wagerechten Stöße wachsen erheblich mit der Fahrgeschwindigkeit. Man muß also die bei höheren Geschwindigkeiten gemachten Messungen auf eine normale Geschwindigkeit verkleinern.

Eine einfache Vorrichtung zur Messung der Überhöhung besteht in zwei im Wagenkasten angebrachten kommunizierenden mit Wasser, Öl oder Quecksilber gefüllten Röhren nach Abb. 282, auf denen sich je ein Schwimmer befindet. Die beiden Schwimmer sind durch eine über zwei Rollen laufende Schnur verbunden; die Schnur trägt den über das Papier gleitenden Schreibstift. In dem Meßwagen der französischen Nordbahn werden die wagerechten und senkrechten Schwingungen des Wagenkastens aufgenommen. Die wagerechten Schwingungen werden durch zwei kurze schwere Pendel nach Abb. 283 gemessen, deren Schwingungen durch Federn gedämpft werden. Jedes Pendel zeigt nur die Stöße in einer Richtung an, in der andern Richtung wird sein Ausschwingen durch einen Anschlag begrenzt. Am unteren Ende der Pendel sitzen die Schreibstifte. Zur Messung der senkrechten Stöße dient die grundsätzlich gleiche, um 90° gedrehte Anordnung. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten werden die Ausschwingungen der senkrechten Pendel durch die Fliehkraft erheblich beeinflußt.

Bei dem Meßwagen der Chicago-Great Western-Railway sind an Stelle der Pendel Flacheisenfedern von 250 mm Länge vorhanden, die wagerecht liegend; an einer Seite eingespannt sind und an dem freien Ende ein schweres Gewicht tragen. Die Schwingungen der Feder sind durch einen verstellbaren Anschlagstift so gedämpft, daß die gewöhnlichen Schwingungen des Wagenkastens keinen Einfluß haben und nur Stöße sich bemerkbar machen. Jeder Hebel schlägt gegen einen elektrischen Kontakt. Durch den Stromschluß wird eine Nadel betätigt, die ein Loch in einen umlaufenden Papierstreifen sticht. Die Größe des Stoßes ist hier also nicht festzustellen.

Wagen zur unmittelbaren Messung im Gleis. Die New York Central and Hudson River Railroad besitzt seit dem Jahre 1881 einen nach dem Erbauer der Einrichtung Dudley-Wagen genannten Meßwagen mit Einrichtungen zur Messung der Senkungen in den Fahrschienen und der Spurerweiterung. Der Wagen hat an einem Ende ein dreiachsiges Drehgestell mit einem äußeren Radstand von 3353 mm. Die mittleren Räder haben nicht die Normalstellung, sondern schließen sich mit Lauffläche und Flansch scharf an den Schienenkopf an. Gemessen wird die Hebung und Senkung der Mittelachse gegen die Verbindungslinie der beiden äußeren Achsen über jeder Schiene. Die Bewegungen der Mittelachse werden durch je ein Schneckengetriebe auf die Zeichenvorrichtung im Wagenkasten übertragen. Außerdem ist ein Sperrad vorhanden, das die Hebungen und Senkungen der Mittelachse summiert und für je 152 mm summierte Höhe ein Zeichen auf dem Papier macht. Die Spurweite wird durch zwei an einem besonderen Rahmen befestigte wagerechte Rädchen gemessen, die durch die Federn seitlich gegen den Schienenkopf gedrückt werden. Bei Hindernissen im Gleis, an die die Rädchen anstoßen würden (Weichenzungen, Radlenkern, Leitschienen u. dgl.), wird der Rahmen selbsttätig nach oben geschoben. Außerdem ist eine Vorrichtung vorhanden, die bei starken senkrechten Verschiebungen der Mittelachse blaue Farbe gegen den Schienensteg spritzt. Diese Vorrichtung wird durch die Druckluft der Bremsleitung betätigt und so eingestellt, daß sie erst bei einer bestimmten Senkung der Mittelachse (von beispielsweise 3 mm an) arbeitet, so daß die gewöhnliche Senkung an einen normalen Schienenstoß keine Zeichengebung verursacht.

Der Meßwagen der preußischen Staatseisenbahnverwaltung, der zum königlichen Eisenbahnzentralamt in Berlin gehört, enthält folgende Vorrichtungen:

1. Je eine Vorrichtung zur Messung der Ungleichheiten jeder Fahrschiene.[348]

2. Eine Vorrichtung zur Messung der Spurerweiterung.

3. Eine Vorrichtung zur Feststellung des Krümmungshalbmessers.

4. Eine Vorrichtung zur Feststellung der gegenseitigen Höhenlage der Schienen.

Die Vorrichtungen zu 1 und 2 entsprechen dem Grundsatz des oben beschriebenen Dudleywagens.

Ein Nachteil der Darstellung der Senkung der Mittelachse gegen die Verbindungslinie der Außenachsen besteht darin, daß das Befahren einer Senkung im Gleis, beispielsweise eines Schienenstoßes, nach Abb. 284 eine Art Wellenlinie aus zwei Wellenbergen und einem Wellental bildet; denn wenn die erste oder letzte Achse sich an der tiefen Stelle der Fahrschiene befindet, wird die Mittelachse gegen die Verbindungslinie der Außenachsen gehoben. Ist die Mittelachse über der tiefen Stelle, so wird sie gesenkt. Dadurch wird die Aufnahme unklar. Der Meßwagen besitzt daher eine Einrichtung, durch die man die Schwingungen der Anzeigevorrichtung nach der einen Seite hin abdämpft, so daß nur die Wellentäler zur Darstellung kommen. Wird eine Gleiskrümmung mit einer Geschwindigkeit befahren, die der Überhöhung nicht entspricht, so macht sich die Entlastung der einen Schiene dadurch kenntlich, daß die betreffende Zeichenvorrichtung nicht in gleichem Maße anspricht wie bei einer vollbelasteten Schiene, unter Umständen überhaupt keine nennenswerten Ausschläge darstellt. Bei der Vorrichtung zur Messung der Spurerweiterung ist an Stelle des wagerechten Rädchens des Dudleywagens ein Taster angebracht, der durch die erwähnten Hindernisse nicht beeinflußt wird. Es ist aber nicht möglich mit ihm in schneller Fahrt Kreuzungs- oder Herzstücke gegen die Spitze zu befahren, da er sonst leicht abbricht.

Die Übertragung der Bewegungen vom Drehgestell nach dem Zeichentisch im Wagenkasten geschieht durch luftgefüllte Rohrleitungen und Membranen. Da sich mit der Ausdehnung der Luft bei steigender Wärme die Ausschläge der Schreibfedern ändern und dadurch die Abszissenachse (O Lage) fortwährend neu festgestellt werden muß, ist nachträglich eine Vorrichtung eingebaut worden, die die Ausdehnung der Luft ausgleicht. Die Anzeigevorrichtungen arbeiten nur bei Geschwindigkeiten bis zu 30 km einwandfrei.

Die Größe des Krümmungshalbmessers wird durch die Verdrehung des Drehgestells gegen den Wagenkasten gemessen; die gegenseitige Höhenlage der Schienen durch ein Pendel. Da die bisherigen Bauarten dieser beiden Vorrichtungen noch nicht genügten, sollen sie durch Kreiselapparate ersetzt werden, wobei die Drehung des Wagenkastens im senkrechten oder wagerechten Sinne gegen die im Raum unverändert bleibende Achsenrichtung des Kreisels festgestellt wird. Diese Apparate sind über Vorversuche noch nicht hinausgekommen.

Literatur: Engg. News 1908, S. 599. – Organ 1909. – Rev. gén. d. chem. 1903, S. 381; 1904, S. 69. – W. Camp, Notes on Track Construction and Maintenance. Chicago 1903, Band II, S. 1128.

Schimpff.

Abb. 278. Überhöhungsmesser von Hempel.

Abb. 279. Graphometer von Hempel.

Abb. 280. Gleismesser von Dorpmüller.

Abb. 281. Darstellung eines Übergangsbogens mit dem Gleismesser von Dorpmüller.

Abb. 282. Meßvorrichtung mit Schwimmern.

Abb. 283. Meßvorrichtung der französischen Nordbahn.

Abb. 284. Aufzeichnungen beim Befahren eines Schienenstoßes.