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Die
Erfindung betrifft ein Gleismeßfahrzeug, das
eine Meßeinrichtung
zur Vermessung mindestens einer geometrischen Größe eines Gleises und ein Fahrwerk
mit mehreren Rädern
aufweist, das eine über
mindestens 500 mm variabel einstellbare Spurweite hat.
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Gleismeßfahrzeuge
werden bei der geodätischen
Vermessung von Gleisen an bestehenden oder neu gebauten Bahnstrecken
eingesetzt. Bei modernen Gleismeßfahrzeugen wird die gesamte
Gleisgeometrie mit hoher Genauigkeit über eine dichte Anordnung von
Meßpunkten
erfaßt.
Aus der Gleisgeometrie kann z. B. die Überhöhung der Gleise abgeleitet
werden.
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Aus
der
DE 42 38 034 C1 ist
ein Gleismeßfahrzeug
mit einem Laserscanner bekannt. Der Laserscanner ist insbesondere
zur Vermessung des Profils von Tunnellaibungen geeignet. Hierzu
erzeugt der Laserscanner einen in radialer Richtung umlaufenden
Meßstrahl,
der die Innenkontur der Tunnellaibung wendelförmig überstreicht. Am Fahrgestell
des Gleismeßfahrzeugs
ist ein Inertialmeßsystem
montiert, mit dem sich die Absolutposition des Meßfahrzeugs
bestimmen läßt. Mit
Hilfe von bakenartigen Vermessungsbolzen, die entlang der Strecke
angeordnet sind und deren Position genau bekannt ist, lassen sich
die vom Inertialmeßsystem
gelieferten Positionsdaten korrigieren. Das Gleismeßfahrzeug benötigt einen
Fahrer und weist ein Fahrwerk mit zwei jeweils zweiachsigen Drehgestellen
auf.
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Aus
der
DE 195 13 116
A1 ist ein Gleismeßfahrzeug
bekannt, das ebenfalls zur Vermessung von Tunnellaibungen geeignet
ist. Bei diesem bekannten Gleismeßfahrzeug erzeugt ein Laser
einen Lichtfächer,
der auf der Tunnellaibung eine Lichtlinie erzeugt, die in einer
Ebene senkrecht zur Fahrtrichtung verläuft. Mit mehreren Kameras wird
die Lichtlinie auf der Tunnellaibung optisch erfaßt.
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Gleismeßfahrzeuge
werden derzeit u. a. von den Firmen GEOiD Ingenieure GmbH, terra
international, Leica Geosystems und Geo++ vertrieben. Einzelheiten
zu den erhältlichen
Gleismeßfahrzeugen sind
den Internetseiten www.geoid.de, www.terra-international.com, www.leicageosystems.com
bzw. www.geopp.de dieser Unternehmen entnehmbar.
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Aus
der nachveröffentlichten
DE 10 2005 012 107 ist
ein Meßsystem
zur geodätischen
Vermessung von Objekten wie etwa Tunnellaibungen bekannt, das auch
als Gleismeßfahrzeug
eingesetzt werden kann. Dort wird die Absolutposition des Fahrzeugs
mit Hilfe eines auf dem Fahrzeug angeordneten Reflektors und eines
externen elektronischen Tachymeters erfaßt.
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Aus
der
DE 44 41 349 C2 ist
ein Gleismeßfahrzeug
mit teleskopierbaren Gestellelementen bekannt.
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Es
hat sich allerdings gezeigt, daß die
bekannten Gleismeßfahrzeuge
häufig
sehr speziell auf einen bestimmten Einsatzzweck zugeschnitten sind. Dadurch
kann es z. B. bei dringenden Vermessungsaufgaben, z. B. nach einer
Beschädigung
des Gleiskörpers,
schwierig sein, innerhalb kurzer Zeit ein geeignetes Gleismeßfahrzeug
bereitzustellen, mit dem sich das Gleis neu vermessen läßt.
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Die
eingangs bereits genannte
DE
103 20 093 A1 beschreibt ein Gleismeßfahrzeug, dessen Spurweite
veränderbar
ist. Konstruktiv ist die Verstellbarkeit der Spurweite derart gelöst, daß ein Rollenausleger
an einer Stange befestigt ist, die längsverschieblich in einer Hülse aufgenommen
ist. Bei dieser Lösung
ragt die Stange relativ weit über
das Ende der Hülse
hinaus, wenn der Rollenausleger ganz eingefahren ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deswegen, ein solches Gleismeßfahrzeug
mit variabler Spurweite derart zu verbessern, dass trotz großem Verstellbereich
keine seitlich weit hinausragenden Achsstummel auftreten können.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einem Gleismeßfahrzeug
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jedes Rad eine eigene Teleskopiermechanik
zur Einstellung der axialen Position des Rades hat, wobei keine
zwei Te leskopiermechaniken koaxial zueinander angeordnet sind. Durch
die variabel einstellbare Spurweite kann ein und dasselbe Gleismeßfahrzeug
auf unterschiedlichen Bahnsystemen innerhalb des gleichen Landes
oder in verschiedenen Ländern
eingesetzt werden. Auf der ganzen Welt gibt es etwa 40 verschiedene
Spurweiten, die zwischen 581 mm und 1829 mm variieren. Ein erfindungsgemäßes Gleismeßfahrzeug,
das allein alle in Deutschland auftretenden Spurweiten bewältigen soll,
sollte einen Spurweitenbereich zwischen etwa 600 mm und 1800 mm
abdecken.
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Da
viele Spurweiten häufig
nur noch auf einigen wenigen Strecken vorhanden sind, muß bislang für die geodätische Vermessung
einer solchen Strecke ein eigenes Gleismeßfahrzeug gebaut werden, dessen
Fahrwerk speziell an die seltene Spurweite angepaßt ist.
Dadurch wird die Vermessung unverhältnismäßig teuer.
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Betreiber
von Bahnstrecken mit seltenen Spurweiten müssen dennoch ein solches spezielles Gleismeßfahrzeug
vorhalten, selbst wenn kein akuter Meßbedarf besteht. Kommt es nämlich zu
unvorhergesehenen Beschädigungen
des Gleiskörpers,
z. B. nach einem Böschungsrutsch,
muß die
Vermessung sofort durchgeführt
werden können,
um längere
Ausfallzeiten der Bahnstrecken zu vermeiden.
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Das
erfindungsgemäße Gleismeßfahrzeug mit
der variabel einstellbaren Spurweite schafft hier dadurch Abhilfe,
daß in
einem solchen Fall einfach das räumlich
nächstliegende Gleismeßfahrzeug
zum Vermessungsort transportiert werden kann. Es ist dann lediglich
die Spurweite zu verstellen, was üblicherweise eine Umrüstzeit von
deutlich weniger als einer Stunde benötigen wird. Zwischen der Anforderung
des Gleismeßfahrzeugs
und der Vermessung liegen somit im allgemeinen nur noch wenige Stunden.
Nach der Vermessung der Strecke kann diese, je nach Ausgang des
Meßergebnisses,
entweder wieder für
den Verkehr freigegeben werden, oder es können sofort die erforderlichen
baulichen Maßnahmen
ergriffen werden, um die Strecke schnell wieder befahrbar zu machen.
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Ist
von vornherein bekannt, daß innerhalb des
voraussichtlichen Einsatzgebietes des Gleismeßfahrzeuges nur einige wenige
Spurweiten auftreten, so kann das Fahrwerk derart ausgeführt sein, daß sich nur
diese bestimmten Spurweiten einstellen lassen. Dies kann beispielsweise
durch geeignete Rasterungen am Verstellmechanismus für die Umstellung
der Spurweite erzielt werden. Auf diese Weise kann das Gleismeßfahrzeug
noch schneller auf die unterschiedlichen Spurweiten umgerüstet werden.
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Im
allgemeinen wird es aber günstiger
sein, wenn die Spurweite des Fahrwerks stufenlos einstellbar ist.
Dadurch ist gewährleistet,
daß innerhalb
des konstruktiv vorgegebenen Stellbereichs tatsächlich alle Spurweiten eingestellt
werden können.
Verfügt das
Gleismeßfahrzeug über einen
Sensor, mit dem sich die eingestellte Spurwei te erfassen läßt, so kann dieser
dazu genutzt werden, die gewünschte
Spurweite schneller einzustellen.
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Um
die Spurweite zu verstellen, genügt
es im Prinzip, nur auf einer Seite den Abstand zwischen den Rädern und
einer Fahrwerksplattform des Gleismeßfahrzeugs zu verändern. Für die Durchführung der
Meßaufgaben
ist es allerdings günstiger,
wenn die Fahrwerksplattform zentriert bleibt, d. h. unabhängig von
der eingestellten Spurweite mit halber Spurweite von den Rädern beabstandet
ist.
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Bei
Schienenfahrzeugen gibt es im Stand der Technik unterschiedliche
Möglichkeiten,
wie man einen Wechsel der Spurweite, etwa an den Grenzen zwischen
unterschiedlichen Bahnsystemen, durchführen kann. Üblich ist bislang der Austausch
kompletter Drehgestelle (siehe etwa
CH 620 400 A5 ), was allerdings relativ aufwendig
ist. Bei kleineren Änderungen
der Spurweite können
die Räder
auf den Radachsen in unterschiedlichen Axialpositionen befestigt
werden. Dieser Vorgang läßt sich
auch automatisiert mit Hilfe von Robotern durchführen, welche die Räder zunächst lösen. Nach
dem Verschieben der Räder
mit Hilfe einer Art Gleisschablone befestigen die Roboter die Räder wieder
in der neuen Axialposition.
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Für größere Änderungen
der Spurweite ist dieses Verfahren jedoch ungeeignet, da die Radachse
mindestens die Länge
der maximal auftretenden Spurweite haben muß. Bei der kleinsten eingestellten Spurweite
stehen deswegen die Radachsen sehr weit über die Räder hervor, so daß das Fahrzeug
u. U. nicht mehr auf einer Strecke mit schmaler Spurweite fahren
kann.
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Deswegen
weist das erfindungsgemäße Gleismeßfahrzeug
eine Teleskopiermechanik zur Einstellung der axialen Position der
Räder auf.
Auf diese Weise können
die Räder
bei einem Wechsel der Spurweite nach innen oder außen geschoben werden.
Evtl. noch verbleibende Achsstummel sind so kurz, daß sie die
Fahrt des Gleismeßfahrzeugs nicht
behindern können.
Realisiert werden kann eine solche Teleskopiermechanik beispielsweise
dadurch, daß die
Räder an
Achsen befestigt sind, die teleskopierbar in Innenlagerhülsen aufgenommen
sind, die ihrerseits teleskopierbar in Außenlagerhülsen aufgenommen sind. Geeignet
ist aber auch eine einfach-teleskopierbare Anordnung, bei der eine
Achse nicht-teleskopierbar in einer Innenhülse gelagert ist und die Innenhülse teleskopierbar
in einer Außenhülse aufgenommen
ist.
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Erfindungsgemäß hat außerdem jedes
Rad eine eigene Teleskopiermechanik, wobei keine zwei Teleskopiermechaniken
koaxial zueinander angeordnet sind. Eine solche nicht-koaxiale Anordnung
der Teleskopiermechaniken für
die Räder
auf gegenüberliegenden
Seiten gewährleistet
eine freie Teleskopierbarkeit unter Ausnutzung der gesamten Breite der
Fahrwerksplattform. Zumindest mit einem doppelt-teleskopierbaren
Achsensystem lassen sich so ohne nennenswert nach außen abstehende
Achsstummel Spurweiten zwischen 600 mm und 1800 mm erzielen.
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Um
eine optimale Messung der Spurbreite durchführen zu können, ist es günstig, wenn
mindestens zwei Räder
derart exzentrisch an den Achsen befestigt sind, daß sie sich
in Längsrichtung
des Gleismeßfahrzeugs
einander koaxial gegenüberliegen.
Durch entsprechende exzentrische Befestigung der Räder gegenüber den
Teleskopiermechaniken ist es möglich,
dennoch eine koaxiale Anordnung der Teleskopiermechaniken zu vermeiden.
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Befindet
sich an Teilen, deren Lage sich bei der Verstellung der Spurweite
verändert,
eine für
die Vermessung vorgesehene Komponente der Meßeinrichtung, so kann es zweckmäßig sein,
einen mit der Meßeinrichtung
verbundenen Sensor zur Messung der tatsächlich am Fahrwerk einge stellten
Spurweite vorzusehen. Bei der lageveränderlichen Komponente der Meßeinrichtung
kann es sich beispielsweise um einen Spurweitenmesser handeln, der
z. B. einen berührungslos
arbeitenden Distanzgeber aufweisen kann. Der Sensor für die Messung
der tatsächlich eingestellten
Spurweite liefert dann Meßdaten,
aus denen die Position der Komponente der Meßeinrichtung bezüglich eines
Referenzpunktes des Gleismeßfahrzeugs
bestimmt werden kann.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
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1 eine
schematische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Gleismeßfahrzeugs, dessen Spurweite
auf Schmalspur eingestellt ist;
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2 einen
horizontalen Schnitt entlang der Linie II-II durch das in der 1 gezeigte
Gleismeßfahrzeug;
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3 das
in den 1 und 2 gezeigte Gleismeßfahrzeug,
aber mit auf Normalspur umgestellter Spurweite;
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4 einen
horizontalen Schnitt entlang der Linie IV-IV durch das in der 3 gezeigte
Gleismeßfahrzeug;
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5 eine
vergrößerten Darstellung
eines Teils eines Gleismeßfahrzeugs
gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem ein Sensor zur Messung der am Gleismeßfahrzeug
eingestellten Spurweite vorgesehen ist;
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6 eine
an die 2 angelehnte Darstellung eines Gleismeßfahrzeugs
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem zwei Paare von Rädern koaxial zueinander angeordnet sind.
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Die 1 und 2 zeigen
in vereinfachter Darstellung ein erfindungsgemäßes, insgesamt mit 10 bezeichnetes
Gleismeßfahrzeug
in einer Vorderansicht bzw. in einem horizontalen Schnitt entlang der
Linie II-II.
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Das
Gleismeßfahrzeug
weist eine Fahrzeugplattform 12 auf, die von einem Fahrwerk
mit Rädern 14 und
Achsen 16 getragen ist. Das Spurkranzprofil der lösbar auf
den Achsen 16 befestigten Räder 14 ist an den
Querschnitt der Schienen 15 angepaßt, auf denen das Gleismeßfahrzeug 10 fahren
soll.
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Die
Achsen 16 sind in nicht näher dargestellter Weise in
einer Innenlagerhülse 18 teleskopierbar aufgenommen,
wie dies am besten in der 2 erkennbar
ist. Die Innenlagerhülse 18 ist
wiederum teleskopierbar in einer durch die Fahrzeugplattform 12 hindurch
verlaufenden Außenlagerhülse 20 aufgenommen.
Nach Lösen
einer nicht näher dargestellten Befestigungsmechanik
kann die Achse 16 in der Innenlagerhülse 18 und/oder die
Innenlagerhülse 18 in die
Außenlagerhülse 20 in
axialer Richtung verschoben und in der neuen Position wieder fixiert
werden. Auf diese Weise ist es möglich,
die Spurweite des Fahrwerks kontinuierlich zu verstellen.
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Das
Fahrwerk des Gleismeßfahrzeugs 10 zeichnet
sich ferner dadurch aus, daß die
Räder 14 nicht
paarweise, sondern in Längsrichtung
des Gleismeßfahrzeugs 10 versetzt
zueinander angeordnet sind. Zusammen mit der doppelt-teleskopierbaren Anordnung
der Achsen 16 wird es dadurch möglich, die in den 1 und 2 gezeigte
minimale Spurweite des Fahrwerks um etwa einen Faktor 3 zu erhöhen. Gleichzeitig
bleibt dabei gewährleistet,
daß keine
oder nur sehr kurze Achsstummel über
die Räder 14 hinweg
nach außen
ragen, welche die Fahrt des Gleismeßfahrzeugs 10 behindern
könnten.
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In
der Nähe
einer Hinterkante
22 der Fahrzeugplattform
12 befindet
sich ein hinterer Ständer
24,
der an seiner Vorderseite einen ersten Laserscanner
26 und
an seiner Rückseite
einen zweiten Laserscanner
28 trägt. Der zweite Laserscanner
28 ragt
so weit über
die Hinterkante
22 hinaus, daß er während des Betriebs des Gleismeßfahrzeugs
10 fächerartig
den unterhalb des zweiten Laserscanners
28 befindlichen
Raum in einem Scanvorgang vermessen kann. Der erste Laserscanner
26 ist
dafür vorgesehen,
den Raum oberhalb des ersten Laserscanners
26 in entsprechender Weise
zu vermessen. Dies ist insbesondere bei Fahrten innerhalb von Tunneln
erforderlich, um während
der Durchfahrt durch den Tunnel ein dreidimensionales Profil der
Tunnellaibung zu erhalten. Anstelle von zwei Laserscannern
26,
28 kann
auch ein einziger Scanner verwendet werden, dessen Meßstrahl
einen Meßbereich
von 360° fächerartig überstreicht.
Einzelheiten zu der Vermessung von Tunnellaibungen mit Hilfe von
Laserscannern können
der nachveröffentlichten
DE 10 2005 012 107
A entnommen werden.
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Ein
zweiter Ständer 30 trägt einen
Meßkopf 32,
der u. a. Meßgeräte enthält, mit
denen die Absolutposition des Gleismeßfahrzeugs 10 ermittelbar
ist. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Reflektor handeln,
der zusammen mit einem extern angeordneten Tachymeter eine hochpräzise Ortbestimmung
des Gleismeßfahrzeugs 10 ermöglicht.
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Die 3 und 4 zeigen
das Gleismeßfahrzeug 10 in
an die 1 und 2 angelehnten Darstellungen,
nachdem die Spurweite des Gleismeßfahrzeugs 10 durch
Teleskopieren der Achsen 16 und der Innenlagerhülsen 18 auf
Normalspur vergrößert worden
ist.
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Die 5 zeigt
in einer vergrößerten Darstellung
ein Teil eines Gleismeßfahrzeugs
gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem eine Achse 116 nicht-teleskopierbar
in einer Lagerhülse 117 aufgenommen
ist. Die Lagerhülse 117 ist
teleskopierbar in einer Innenlagerhülse 118 aufgenommen,
die ihrerseits wieder te leskopierbar in einer Außenlagerhülse 120 aufgenommen
ist. Dadurch wird, was die Spurweiteneinstellung betrifft, im wesentlichen
die gleiche Funktion wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
erzielt. Die sich nicht drehende Lagerhülse 117 hat jedoch
den Vorteil, daß daran
zusätzliche
Bauteile befestigt werden können.
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Bei
dem in der 5 gezeigten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei diesem zusätzlichen
Bauteil um einen Träger 146 für einen
Distanzsensor 146. Der Distanzsensor arbeitet mit zwei
Sensoren 140, 142 zusammen, welche die am Fahrwerk eingestellte
Spurweite messen. Die Sensoren 140, 142 sind hierzu
als Weggeber ausgeführt,
welche axiale Verfahrbewegungen der Lagerhülse 117 bezüglich der
Innenlagerhülse 118 bzw.
axiale Verfahrbewegungen der Innenlagerhülse 118 bezüglich der Außenlagerhülse 120 erfassen.
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Die
von den Sensoren 140, 142 gelieferten Meßdaten werden
einer zentralen Meßeinrichtung 143 zugeführt. Die
zentrale Meßeinrichtung 143 ist ferner
mit dem berührungslos
arbeitenden Distanzsensor 144 verbunden, der auf dem an
der Lagerhülse 117 festgelegten
Träger 146 befestigt
ist. Der Träger 146 erstreckt
sich im dargestellten Ausführungsbeispiel
in einem Winkel von etwa 45° bezüglich der Horizontalen
so weit nach unten und auf den Betrachter zu, daß er über das Rad 114 hinausgreift. Der
am Ende des Trägers
befestigte Distanzsensor 144 befindet sich dadurch etwa
auf der Höhe
der Oberkante der Schiene 15, aber in Längsrichtung vor dem Rad 114.
Auf diese Weise kann der Distanzsensor 114 den Abstand
zwischen dem Träger 146 und der
Innenseite der Schiene 15 messen, auf welcher das Rad 114 abläuft. Durch
Messung dieses Abstands relativ zu dem axial gegenüber der
Lagerhülse 117 fixierten
Träger 146 ist
es möglich,
die tatsächliche
Spurweite der Schienen 15 zu messen.
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Da
bei einem Wechsel der Spurweite am Gleismeßfahrzeug im allgemeinen die
Lage der Lagerhülse 117 gegenüber der
Innenlagerhülse 118 und/oder
die Lage der Innenlagerhülse 118 gegenüber der
Außenlagerhülse 120 verändert wird,
müssen die
von dem Distanzsensor 144 gelieferten Meßdaten mit
den Meßdaten
verknüpft
werden, die von den Sensoren 140, 142 geliefert
werden. Nur dann kann der Distanzsensor 144 die richtigen
Absolutwerte für die
Spurweite liefern.
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Falls
die Spurweite der Schienen 15 durch Einrichtungen gemessen
wird, deren Lage sich bei einer Verstellung der Spurweite nicht
verändert,
so kann auf die Sensoren 140, 142 verzichtet werden.
In Betracht kommt dies beispielsweise, wenn zur Spurweitenmessung
der bei diesem Ausführungsbeispiel ohnehin
vorhandene Laserscanner 26 verwendet wird.
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Die 6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes Gleismeßfahrzeug, das
insgesamt mit 210 bezeichnet ist. Das Gleismeßfahrzeug
weist insgesamt vier Räder 214 auf,
die jeweils über
eine doppelt teleskopierbare Anordnung, wie sie in der 5 gezeigt
ist, eine maximale Spurweitenverstellung ermöglichen. Anders als bei dem
in den 1 bis 4 gezeigten Gleismeßfahrzeugs 10 sind
die Räder 214 jedoch
nicht in Längsrichtung des
Gleismeßfahrzeugs 10 zueinander
versetzt angeordnet. Vielmehr sind paarweise einander gegenüber angeordnete
Räder 214 koaxial
zueinander ausgerichtet, wie dies normalerweise bei Schienenfahrzeugen
der Fall ist.
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Erreicht
wird dies durch Achsträger 260,
die an einer Seite an Lagerhülsen 217 festgelegt
sind und auf der anderen Seite die Achsen 214 tragen. Die
Achsträger 260 gewährleisten
auf diese Weise eine exzentrische Anordnung der Achsen 214 bezüglich der
Lagerhülsen 217.
Infolge dieser exzentrischen Anordnung sind die sich fast über die
gesamte Breite der Fahrwerksplattform 212 erstreckenden
Lagerhülsen 217 trotz
der koaxialen Anordnung der Räder 214 nicht
koaxial zueinander angeordnet. Dadurch steht für die Teleskopiermechanik eines
jeden Rades 214 praktisch die gesamte Breite der Fahrwerksplattform 212 zur
Verfügung.
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Anstelle
der Anordnung der Teleskopiermechanik nebeneinander kann selbstverständlich auch eine
Anordnung übereinander
gewählt
werden. In diesem Fall kann bei der unteren Lagerhülse 217 (oder
bei einer anderen Mechanik zur Spurweitenverstellung) das Rad koaxial
angeordnet blei ben, während
bei der oberen Lagerhülse 217 ein
nach unten greifender Achsträger 260 vorzusehen
ist.