Gleisvermessungssystem HERGIE - Bahntechnik
Gleisvermessungssystem HERGIE - Bahntechnik
Gleisvermessungssystem HERGIE - Bahntechnik
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong><br />
<strong>HERGIE</strong><br />
Systembeschreibung<br />
Version: 070621-01<br />
Verfasser: RTE Technologie GmbH<br />
Mariahilfsraße 29<br />
6900 Bregenz / Austria<br />
Tel.<br />
Fax:<br />
E-Mail:<br />
<strong>HERGIE</strong>-SYSBS 070621-01<br />
DE.doc<br />
+43 5574 403-237<br />
+43 5574 403-99237<br />
martin.kowalski@rhombergbau.at
<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
Inhaltsverzeichnis<br />
1 Einleitung................................................................................................................3<br />
2 <strong>HERGIE</strong> Gleismesswagen......................................................................................5<br />
3 Elektronische Komponenten.................................................................................5<br />
4 Software..................................................................................................................6<br />
5 Technische Daten des Gleismesswagens..........................................................11<br />
6 Technische Daten des Gesamtsystems..............................................................12<br />
Version: 070621-01 <strong>HERGIE</strong>-SYSBS 070621-01<br />
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
1 Einleitung<br />
Im Rahmen des Baus der Hochgeschwindigkeitsstrecke zwischen Köln und Frankfurt<br />
entwickelte Rhomberg <strong>Bahntechnik</strong> zusammen mit ihrer Tochtergesellschaft Bahnbau Wels<br />
ein neues Online-Messsystem für das Richten und Dokumentieren von Gleisen.<br />
Das System <strong>HERGIE</strong> besteht aus einem tachymetergestützten Gleismesswagen, der<br />
Gleislage, Überhöhung, Spurweite und optional die Schienenneigung misst. Diese Daten<br />
werden online mit den gespeicherten Sollwerten für Höhe und Richtung verglichen, wobei die<br />
Abweichungen gleichzeitig auf einem Bildschirm angezeigt werden.<br />
Der Richtvorgang erfolgt in zwei Schritten:<br />
Grobfeinrichten<br />
Mithilfe eines mechanischen Hebe-Richt-Gerätes wird das Gleis mit einer Genauigkeit<br />
von ±2 mm in Höhe und Richtung eingerichtet.<br />
Abb. 1-1: Grobfeinrichten<br />
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
Feinrichten<br />
Das Gleis wird manuell in die endgültige Gleislage gebracht und fixiert.<br />
Auf der Grundlage der hochpräzisen Messungen wird die endgültige Lage entweder im<br />
Serien- oder Einzelpunkt-Modus dokumentiert.<br />
Abb. 1-2: Feinrichten<br />
Die vorliegende Broschüre enthält Einzelheiten über den Gleismesswagen inklusive der<br />
Software <strong>HERGIE</strong>.<br />
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
2 <strong>HERGIE</strong> Gleismesswagen<br />
Der Gleismesswagen ist eine Konstruktion aus Aluminium, wodurch er von einer Einzelperson<br />
einfach transportiert werden kann.<br />
Der Gleismesswagen besteht aus den folgenden Komponenten:<br />
> Neigungssensor<br />
> Positionssensor für die Spurweite<br />
> Reflektor<br />
> Schienenneigungssensor (optional)<br />
Der Gleismesswagen wird mit einer Federvorrichtung an die Führungsschiene angepresst.<br />
Der Neigungsmesser ist vom restlichen Messwagen entkoppelt, damit die Messungen nicht<br />
durch Kräfte beeinflusst werden, die vorübergehend auf den Gleismesswagen wirken.<br />
Dieses Prinzip gilt auch dann, wenn der Gleismesswagen auf die individuellen konstruktiven<br />
Bedürfnisse der jeweiligen Baustelle angepasst werden muss.<br />
Der Neigungsmesser kann auf 2 Arten kalibriert werden: Entweder durch Messungen in zwei<br />
Lagen (wobei der Messwagen um 180 Grad gedreht wird) oder aber die Neigung wird<br />
unabhängig davon mit einer Gleismesslatte bestimmt.<br />
Die Messung der Spurweite erfolgt über einen Schlitten, der mit zwei kleinen Stahlrollen<br />
gegen die andere Schiene gedrückt wird. Der Abstand der „Nullmessung“ muss vorab<br />
kalibriert werden, die Messgenauigkeit liegt bei einem Zehntel Millimeter.<br />
Der Gleismesswagen ist mit einem Reflektor ausgestattet, wobei die genaue Position des<br />
Reflektors vorab zu kalibrieren ist.<br />
3 Elektronische Komponenten<br />
Die Hardware besteht aus den folgenden Komponenten:<br />
> Prozessor<br />
> Hauptplatine<br />
> Touch-Screen<br />
> PCMCIA-Steckplatz<br />
> Funkverbindung zum Tachymeter<br />
Die Energieversorgung erfolgt über eine standardmäßige 12 V Gleichstrom Autobatterie (45<br />
Ah), wodurch ein durchgehender Betrieb des Systems von bis 12 Stunden gewährleistet ist.<br />
Die genauen technischen Spezifikationen der Hardwarekomponenten sind im Anhang<br />
ausgeführt.<br />
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
4 Software<br />
Das Herz des Vermessungssystems <strong>HERGIE</strong> bildet Rhomberg’s eigene Software, die unter<br />
einem Windows Betriebssystem arbeitet.<br />
Eine englische und spanische Version der Software sind erhältlich.<br />
<strong>HERGIE</strong> beruht auf einer sehr genauen, dreidimensionalen Einzelpunktbestimmung der<br />
Position.<br />
Jeder Messpunkt wird durch 5 Parameter bestimmt: seine Koordinaten in 3 Dimensionen,<br />
der entsprechenden Überhöhung und der Spurweite.<br />
Alle anderen Parameter, anhand derer das Gleis vollständig beschrieben werden kann,<br />
können aus diesen fünf Parametern abgeleitet werden.<br />
Die Messgenauigkeit der abgeleiteten Parameter kann durch eine einfache<br />
Reproduzierbarkeit bestimmt werden, was bedeutet, dass eine Standardabweichung<br />
berechnet werden kann.<br />
Die Berechnung von abgeleiteten Parametern ist nur dann zweckmäßig, wenn die erhaltene<br />
Messgenauigkeit genau so ist, als ob diese Parameter direkt gemessen worden wären. So<br />
kann die Pfeilhöhe genauer errechnet werden als die seitliche Abweichung zwischen zwei<br />
Einzelpunkten.<br />
Grundvoraussetzungen für die Beschreibung der Gleislage durch Koordinaten:<br />
> Festpunktnetz mit ausreichend guter Genauigkeit und Stabilität<br />
> Höchst genaue Gleisbestimmung durch Einzelpunkte<br />
Die langwelligen Fehler (mit Wellenlängen, die größer als die Standpunktabstände der<br />
Instrumente sind) sind nur von der Qualität des Festpunktnetzes abhängig.<br />
Um derartige Fehler zu vermeiden, empfehlen wir, vorab eine Vermessung mit einem sehr<br />
genauen tachymetergestützten System durchzuführen und damit ein hochpräzises<br />
Referenznetz zu erhalten. Die Referenzpunkte sind so ausgebildet, dass Spezialstativsäulen<br />
mit Zwangszentrierung zum Einsatz kommen. Diese werden für die Positionierung des<br />
Tachymeters während des Gleisrichtens verwendet.<br />
Abb. 4-1: Ein auf Spezialstativsäulen basierendes Referenznetz dient zur Minimierung der<br />
langwelligen Fehler.<br />
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
Mit diesem System können die Refraktionseinflüsse innerhalb des Referenznetzes minimiert<br />
werden.<br />
Da das Netz nicht von Einzelpunkten abhängig ist, kann das Netz auch für die Überprüfung<br />
von Gleissetzungspunkten verwendet werden.<br />
Eine höchst genaue Messung von Einzelpunkten wird erreicht durch die Verwendung von<br />
Präzisionstachymetern (Genauigkeit der Richtungswinkelmessung ≤ 0.3 mgon).<br />
Die relative Genauigkeit zwischen zwei Referenzpunkten mit einem Abstand von ca. 60 m<br />
liegt unter 0,5 mm.<br />
Die folgende Zeichnung zeigt die Umrechnung in einen Referenzpunkt nach Höhe und<br />
Richtung, wobei die Neigung in Längsrichtung (Längsneigung) nicht berücksichtigt wird.<br />
Für eine Standardspurweite (1 435 mm) bezieht sich die gezeigte Neigung auf 1 500 mm<br />
(Abstand zwischen den beiden Schienenmitten).<br />
Abb. 4-2: Umrechnungsschema in einen Referenzpunkt nach Höhe und Richtung<br />
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
Für jeden einzelnen Punkt werden die folgenden Parameter angezeigt:<br />
Mit Hilfe von motorisierten und selbstzielenden Präzisionstachymetern wird eine Automatisierung<br />
des Prozesses erzielt.<br />
Das Messsystem <strong>HERGIE</strong> benötigt:<br />
> Eine positionierte Totalstation (die Verwendung eines Festpunktfeldes ist Teil unserer<br />
Software)<br />
> Die Geometrie in Form von 3 ASCII-Dateien, getrennt nach Achse, Gradiente und<br />
Überhöhungsband<br />
Die erforderliche Genauigkeit kann nur durch eine ausreichende Kalibrierung der Sensoren<br />
(Gleismesswagen und Totalstation) erzielt werden.<br />
Die nötige Software ist im System inkludiert.<br />
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
Die Messergebnisse können auf mehrere Arten dargestellt werden:<br />
> Aufzeichnungsdatei:<br />
Nach Beendigung der Vermessung kann sofort ein Bildschirmdruck erstellt werden.<br />
Abb. 4-3: Bildschirmdruck der Aufzeichnungsdatei<br />
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
> Grafische Darstellung<br />
Für Dokumentationszwecke werden alle Koordinaten online angezeigt.<br />
Abb. 4-4: Bildschirmdruck der Echtzeitausgabe<br />
Die Output-Parameter (z.B. Sehnenlänge bei relativer Messung) können gemäß den<br />
Kundenwünschen spezifisch gewählt werden.<br />
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
5 Technische Daten des Gleismesswagens<br />
Systembeschreibung:<br />
> Messwagen<br />
> Kunststoffrollen auf Schienen<br />
> Doppelrollen für seitliche Führung<br />
> Prismenhalterung über der Fahrkante<br />
> Außenseitige Doppelrollen<br />
> Unbelasteter Mittelträger<br />
> Außenrahmen verstärkt durch Verbundmetallplatte<br />
> Galvanische Schienentrennung<br />
> Elektronischer Präzisionsneigungssensor auf Mittelträger<br />
> Abstandssensor mit Führungskante, der mit Hilfe von Doppelrollen gegen die Schiene<br />
gepresst wird<br />
> Auswertungselektronik im Kunststoffgehäuse<br />
> Vorbereitet für Anschluss an 12 V-Autobatterie<br />
> Anschlusskabel zum Steuercomputer<br />
> Drehbarer Computerhalterung über Auswertungselektronik<br />
Abb. 5-1: Messwagen in Standardversion<br />
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<strong>Gleisvermessungssystem</strong> <strong>HERGIE</strong><br />
Abb. 5-2: Messwagen-Sondermodell mit erhöhtem Fahrwerk<br />
6 Technische Daten des Gesamtsystems<br />
Energieversorgung<br />
Genauigkeit des Messwagens<br />
Genauigkeit TCA 1800<br />
Spurweite<br />
Gewicht<br />
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12 V Gleichstrom, Versorgung der elektronischen Geräte mit<br />
einer Standard Autobatterie<br />
Spurweite ± 0,4 mm Messbereich: -40mm to+20mm<br />
Überhöhung ± 0,4 mm Messbereich: ± 14,5°<br />
Winkel 1”, 0,3 mgon<br />
Distanz 1mm + 2 ppm<br />
Messzeit 3 Sekunden<br />
Die Standard Spurweite beträgt 1435mm. Optionale<br />
Spurweiten von 1000mm (metrische Standard Spurweite)<br />
oder 1676mm (z.B. Indien) sind möglich.<br />
Das maximale Gesamtgewicht der Einzelkomponenten<br />
beträgt ca. 25kg. Im betriebsbereiten Zustand beträgt das<br />
Gewicht des Messsystems <strong>HERGIE</strong> ca. 30kg (Prisma,<br />
Batterie, etc.).<br />
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