AT18204U1 - Stabilisationsaggregat, Schienenfahrzeug und Verfahren zum Stabilisieren eines Gleises - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stabilisationsaggregat (11) zum Stabilisieren eines Gleises (2), mit einem Schwingungserzeuger (12), der zueinander parallel ausgerichtete Rotationswellen (20, 20a, 20b) mit Unwuchtmassen (19, 19a-19g) zur Erzeugung einer Schlagkraft (F, Fmax, Fred) mit einstellbarer Richtung umfasst, und mit Spurkranzrädern (15) sowie Anpressrollen (16) zur Übertragung der Schlagkraft (F, Fmax, Fred) auf einen aus Schwellen (5) und darauf befestigten Schienen (6) bestehenden Gleisrost (4) des zu stabilisierenden Gleises (2), wobei jedes Spurkranzrad (15) um eine Radachse (17) drehbar gelagert ist und eine Lauffläche (23) mit einem Raddurchmesser (d) aufweist. Dabei sind die Rotationswellen (20, 20a, 20b) in der Weise zur Erzeugung der Schlagkraft (F, Fmax, Fred) in einer horizontalen Wirkebene (14) angeordnet, dass die horizontale Wirkebene (14) der Schlagkraft (F, Fmax, Fred) höchstens 300 Millimeter, insbesondere höchstens 260 Millimeter über einer Rollebene (25) der Spurkranzräder (15) liegt. Die tief liegende horizontale Wirkebene (14) vermeidet störende Kippmomente während eines Stabilisationsvorgangs.

Description

Beschreibung

STABILISATIONSAGGREGAT, SCHIENENFAHRZEUG UND VERFAHREN ZUM STABILISIEREN EINES GLEISES

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die Erfindung betrifft ein Stabilisationsaggregat zum Stabilisieren eines Gleises, mit einem Schwingungserzeuger, der zueinander parallel ausgerichtete Rotationswellen mit Unwuchtmassen zur Erzeugung einer Schlagkraft mit einstellbarer Richtung umfasst, und mit Spurkranzrädern sowie Anpressrollen zur Übertragung der Schlagkraft auf einen aus Schwellen und darauf befestigten Schienen bestehenden Gleisrost des zu stabilisierenden Gleises, wobei jedes Spurkranzrad um eine Radachse drehbar gelagert ist und eine Lauffläche mit einem Raddurchmesser aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug mit einem solchen Stabilisationsaggregat und ein Verfahren zum Betreiben des Schienenfahrzeugs.

STAND DER TECHNIK

[0002] Ein Schottergleis wird durch den Bahnverkehr und durch Umwelteinflüsse fortlaufend beansprucht. Beispielsweise verändert sich die Lage eines Gleisrostes im Schotterbett. Das Schotterbett selbst verschmutzt mit der Zeit durch Abrieb und durch eingebrachte Fremdstoffanteile. Instandhaltungsmaßnahmen wie Stopfvorgänge oder Reinigungsvorgänge beheben diese Mängel. Allerdings kommt es dabei zu einer vorübergehenden Auflockerung des Schotterbettes. Selbst nach einer optimalen Verdichtung mittels eines Stopfaggregats kann es zu nachfolgenden Setzungen kommen. Zur Vorwegnahme solcher Setzungen dient eine Maschine zum Stabilisieren des Gleises.

[0003] Die Maschine ist auf dem Gleis verfahrbar und umfasst ein Stabilisationsaggregat, das mittels Aggregatrollen auf die Schienen des Gleises geklemmt wird. Ein am Stabilisationsaggregat angeordneter Schwingungserzeuger erzeugt Schwingungen, die auf den Gleisrost übertragen werden. Bauart und Dimensionierung des Schwingungserzeugers bestimmen dabei eine Schlagkraft, die mit der Schwingungsfrequenz auf das Gleis einwirkt. Zur Erzeugung einer statischen Auflast ist das Stabilisationsaggregat gegen einen Maschinenrahmen abgestützt. Die übertragenen Schwingungen führt dazu, dass die Körner im Korngerüst des Schotterbetts mobil werden, sich verschieben lassen und in eine dichtere Lagerung gehen. Aus dieser optimierten Schotterverdichtung resultieren eine Erhöhung der Tragfähigkeit und des Querverschiebewiderstands des Gleises.

[0004] Die AT 16604 U1 offenbart ein beispielhaftes Stabilisationsaggregat mit veränderbarer Schlagkraft. Dabei umfasst der Schwingungserzeuger mehrere rotierende Unwuchtmassen, die auf parallel ausgerichteten Wellen angeordnet sind. Die Unwuchtmassen werden mit einer zueinander variabel einstellbaren Phasenverschiebung angetrieben. Abhängig von der Anordnung der Unwuchtmassen verändert eine geänderte Phasenverschiebung sowohl die Richtung als auch die Stärke der Schlagkraft.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stabilisationsaggregat der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Schlagkraft in optimierter Weise auf das Gleis einwirkt. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Schienenfahrzeug anzugeben, welche die erweiterten Einsatzmöglichkeiten des verbesserten Stabilisationsaggregats nutzt. Zudem soll ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben eines solchen Schienenfahrzeugs angegeben werden.

[0006] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 12 und 14. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

[0007] Beim neuen Stabilisationsaggregat sind die Rotationswellen in der Weise zur Erzeugung der Schlagkraft in einer horizontalen Wirkebene angeordnet, dass die horizontale Wirkebene der Schlagkraft höchstens 300 Millimeter, insbesondere höchstens 260 Millimeter über einer Rollebene der Spurkranzräder liegt. Die tief liegende horizontale Wirkebene vermeidet störende Kippmomente während eines Stabilisationsvorgangs. Im Einsatz entspricht die Rollebene der Spurkranzräder einer von Schienenoberkanten aufgespannten Ebene des zu stabilisierenden Gleises. Liegt die horizontale Schlagkraft höchsten 260 Millimeter über dieser Rollebene bzw. Schienenoberkantenebene, kann die Sattellagerung der Schwellen sicher ausgeschlossen werden. Das gilt auch noch bei einem Höchstwert von 300 Millimeter, wobei hier ein größerer Freiraum unterhalb des Stabilisationsaggregats zur Anordnung eines Sehnenmesssystems oder eines optischen Messsystems zur Verfügung steht.

[0008] Vorteilhafterweise liegt die horizontale Wirkebene weniger als einen halben Raddurchmesser über einer durch die jeweilige Radachse gelegten Horizontalebene. Der Schwingungserzeuger ist dabei entsprechend tiefliegend angeordnet, wobei die Raddurchmesser ausreichend groß sind, damit an den Schienenoberflächen keinen schädlichen Druckspitzen entstehen. Die Spurkranzräder sind so weit voneinander distanziert, dass dazwischen ein Bauraum für den Schwingungserzeuger frei bleibt. Das gilt auch für die Elemente einer Spreizachse, welche die Spurkranzräder im Betrieb gegen die Schienen drücken. Bei herkömmlichen Stabilisationsaggregaten ist der Schwingungserzeuger immer in einem Bereich oberhalb der Spurkranzräder angeordnet, woraus sich eine hohe horizontalen Wirkebene der Schlagkraft ergibt. Die dadurch hervorgerufenen Kippmomente können bei starker Ausprägung zu einer Sattellagerung der Schwellen auf einer gleismittigen Schotterauflage führen.

[0009] Vorteilhafterweise sind zumindest zwei Rotationswellen und/oder Unwuchtmassen mit Getriebeelementen gekoppelt und mit einem gemeinsamen Antrieb angetrieben. Auf diese Weise ist der gemeinsame Antrieb mit einer optimierten Regelung zum Antreiben aller Rotationswellen bzw. Unwuchtmassen nutzbar. Die Art der Kopplung bestimmt, wie sich aus den von den Unwuchtmassen hervorgerufenen Fliehkräfte die resultierende Schlagkraft ergibt. Vorzugsweise verstärken sich die Fliehkräfte in einer gewünschten Wirkebene, wohingegen sich die Fliehkräfte in anderen Wirkebenen gegenseitig aufheben.

[0010] Bei einer weiteren Verbesserung ist auf jeder Rotationswelle zumindest eine Unwuchtmasse rotierbar gelagert. Diese Unwuchtmasse ist gegenüber einer auf der Rotationswelle fixierten Unwuchtmasse mit einer geänderten Winkellage, Rotationsgeschwindigkeit und Rotationsrichtung antreibbar. Damit sind die Richtung und der Betrag einer resultierenden Fliehkraft einstellbar.

[0011] Vorzugsweise ist zumindest eine Unwuchtmasse in der Weise mittels eines drehrichtungsabhängigen Koppelelements mit der zugeordneten Rotationswelle gekoppelt, dass bei einem Drehrichtungswechsel eine Verdrehung der Unwuchtmasse gegenüber der Rotationswelle insbesondere um 180° erfolgt. Gemeinsam mit einer fix auf der Rotationswelle angeordneten Unwuchtmasse ergeben sich in Abhängigkeit der Drehrichtung zwei unterschiedliche resultierende Fliehkräfte. Damit ist das Stabilisationsaggregat bei gleicher Schwingungsfrequenz mit unterschiedlichen Schlagkräften betreibbar.

[0012] Bei einer Weiterbildung dieser Variante ist die zumindest eine Unwuchtmasse mittels einer Fliehkraftverriegelung mit der zugeordneten Rotationswelle gekoppelt. Diese Fliehkraftverriegelung arretiert die Unwuchtmasse auf der zugeordneten Rotationswelle, sobald eine vorgegebene Drehzahl überschritten wird. Damit ist sichergestellt, dass kein unerwünschtes Umschlagen der Unwuchtmasse im laufenden Betrieb erfolgt.

[0013] Ein vorteilhafter Aufbau mit niedrigem Schwerpunkt umfasst parallel zu einer Aggregatlängsrichtung eine mittlere Rotationswelle und links und rechts davon jeweils eine seitliche Rotationswelle. Das ergibt einen symmetrischen Aufbau mit unterschiedlichen Antriebsvarianten, wobei im Betrieb störende Kippmomente weitgehend vermieden werden.

[0014] Bei einer Verbesserung dieses Aufbaus weisen die der mittleren Rotationswelle zugeord-

neten Unwuchtmassen eine doppelt so große Unwucht auf als die Unwuchtmassen, die der jeweiligen seitlichen Rotationswelle zugeordnet sind. Auf diese Weise ist eine stufenlose Einstellung der Schlagkraft von null weg möglich.

[0015] Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass direkt angetriebene Unwuchtmassen mit einem gemeinsamen Antrieb gekoppelt sind, wobei indirekt angetriebene Unwuchtmassen über ein Umlaufgetriebe mit den direkt angeriebenen Unwuchtmassen gekoppelt sind. Uber das Umlaufgetriebe ist die resultierende gemeinsame Fliehkraftwirkung aller Unwuchtmassen einstellbar.

[0016] Dabei ist günstigerweise ein Käfig des Umlaufgetriebes drehbar gelagert und mit einem Rotationsantrieb gekoppelt. Mittels des Rotationsantriebs ist der Käfigs in Rotation versetzbar, wodurch sich die relative Winkelgeschwindigkeit der direkt angetriebenen Unwuchtmassen zu den indirekt angetriebenen Unwuchtmassen verändert.

[0017] Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des Stabilisationsaggregats umfasst einen Beschleunigungssensor zur Erfassung einer mittels des Schwingungserzeugers hervorgerufenen Beschleunigung. Dabei werden entweder die Bewegungen des Stabilisationsaggregats oder der in Schwingung versetzten Gleisrosts erfasst, um auf die Reaktionskraft des Gleisrosts zu schließen.

[0018] Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug umfasst einen Maschinenrahmen, der auf Schienenfahrwerken auf einem Gleis verfahrbar ist, und zumindest zwei der oben beschriebenen Stabilisationsaggregate, wobei ein vorderes Stabilisationsaggregat mit ersten Höhenstellantrieben am Maschinenrahmen befestigt ist und wobei ein hinteres Stabilisationsaggregat mit zweiten Höhenstellantrieben am Maschinenrahmen befestigt ist. Auf diese Weise sind die Stabilisationsaggregate unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Auflasten und unterschiedlichen Schlagkräften betreibbar.

[0019] Vorteilhafterweise sind die Schwingungserzeuger und die Höhenstellantriebe mittels einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung angesteuert, wobei die Steuerungseinrichtung zur separaten Ansteuerung des jeweiligen Schwingungserzeugers und des jeweiligen Höhenstellantriebs eingerichtet ist. Mittels der gemeinsamen Steuerungseinrichtung sind die beiden Stabilisationsaggregate aufeinander abgestimmte betreibbar. Beispielsweise wird der Gleisrost mit synchronisierten Schwingungen beaufschlagt.

[0020] Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben des Schienenfahrzeugs erfolgt eine Vorwärtsbewegung entlang des zu stabilisierenden Gleises, wobei das vordere Stabilisationsaggregat mit einer vertikalen Schlagkraft betrieben wird und wobei das hintere Stabilisationsaggregat mit einer horizontalen Schlagkraft betrieben wird. Mit dieser Betriebsart wird die Uberfahrt eines Schienenfahrzeugs im Regelbetrieb simuliert, weil dabei gewöhnlich auf eine dem Schienenfahrzeug vorauseilende Abhebewelle ein Sinusverlauf der Schienenfahrwerke des Schienenfahrzeugs folgt. Das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug nimmt diese Vorgänge vorweg und hinterlässt auf diese Weise ein besonders nachhaltig stabilisiertes Gleis.

[0021] Eine Weiterbildung des Verfahrens nutzt einen Beschleunigungssensor des vorderen Stabilisationsaggregats, mittels dem vertikale Beschleunigungen erfasst werden, um daraus einen Reaktionskraftverlauf des Gleisrosts abzuleiten. Konkret wird die entsprechende Reaktionskraft mit der gemessenen kraftproportionalen Beschleunigung und den bekannten Kräften aus der dynamischen Anregung bestimmt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0022] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

[0023] Fig. 1 Schienenfahrzeug mit Stabilisationsaggregat [0024] Fig. 2 Gleisquerschnitt mit Stabilisationsaggregat [0025] Fig. 3 Spurkranzrad und Anpressrolle in Schienenkontakt

[0026] Fig. 4 Draufsicht und Querschnitt eines Stabilisationsaggregats mit drei mechanisch gekoppelten Rotationswellen

[0027] Fig. 5 Drehrichtungswechsel der Rotationswellen des Stabilisationsaggregats gemäß Fig. 4

[0028] Fig. 6 Stabilisationsaggregat gemäß Fig. 4 mit maximaler Horizontalkraftanregung [0029] Fig. 7 Stabilisationsaggregat gemäß Fig. 4 mit maximaler Vertikalkraftanregung [0030] Fig. 8 Stabilisationsaggregat gemäß Fig. 4 bei Drehung des Umlaufgetriebes

[0031] Fig. 9 Stabilisationsaggregat gemäß Fig. 4 mit unterschiedlich eingestellter Schlagkraft

[0032] Fig. 10 Schlagkraftverläufe bei unterschiedlichen Antriebszuständen des Stabilisationsaggregats gemäß Fig. 4

[0033] Fig. 11 Reduktionsfaktor einer Schwingungsamplitude des Stabilisationsaggregats gemäß Fig. 4

[0034] Fig. 12 Arbeitsdiagramm eines in Schwingung versetzten Gleisrostbereichs [0035] Fig. 13 Antriebswelle mit Unwuchtmassen [0036] Fig. 14 Unwuchtmasse mit Fliehkraftverriegelung

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0037] Ein in Fig. 1 dargestelltes Schienenfahrzeug 1 ist ein sogenannter Dynamischer Gleisstabilisator zum Stabilisieren eines Schottergleises 2 im Anschluss an einen Stopfvorgang. Das Gleis 2 umfasst ein Schotterbett 3, in dem ein Gleisrost 4, bestehend aus Schwellen 5 und darauf befestigten Schienen 6, gelagert ist. Während einer kontinuierlichen Vorwärtsfahrt des Schienenfahrzeugs 1 in einer Längsrichtung 7 wird der Gleisrost 4 in Schwingung versetzt und in das Schotterbett 3 gedrückt. Erfasst wird diese gezielte Setzung des Gleisrosts 4 mittels eines Sehnenmesssystems 8 oder mittels optischer Messeinrichtungen. Das beispielhafte Schienenfahrzeug 1 umfasst einen Maschinenrahmen 9, der auf Schienenfahrwerken 10 abgestützt auf dem zu stabilisierenden Gleis 2 verfahrbar ist. Mit dem Maschinenrahmen 9 sind zwei Stabilisationsaggregate 11 beweglich verbunden. Bei anderen Maschinen ist nur ein einzelnes Stabilisationsaggregat 11 angeordnet.

[0038] Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Gleises 2 mit dem Stabilisationsaggregat 11 während eines Stabilisationsvorgangs. Das Stabilisationsaggregat 11 umfasst zwei voneinander unabhängige Hauptkomponenten, nämlich einen Schwingungserzeuger 12 und ein Paar Höhenstellantriebe 13 (Auflasthydraulikzylinder). Der Schwingungserzeuger 12 erzeugt in einer Wirkebene 14 abwechselnd in zwei entgegengesetzten Richtungen eine Schlagkraft F, welche Schwingungen des Stabilisationsaggregats 11 hervorruft. Vorzugsweise wirkt die Schlagkraft F in einer horizontalen Ebene. Für die vorliegende Erfindung ist diese horizontale Wirkebene 14 von wesentlicher Bedeutung. Für einen erweiterten Betrieb des Stabilisationsaggregats 11 spielt allerdings auch eine Wirkung der Schlagkraft F in vertikaler Richtung eine Rolle. Die Wirkebene 14 ist dann eine vertikale Ebene.

[0039] Spurkranzräder 15 und Anpressrollen 16 übertragen die Schwingungen auf den Gleisrost 4. Jedes Spurkranzrad 15 ist um eine Radachse 17 drehbar gelagert und wird entlang einer Schieneninnenkante geführt. Die Radachsen 17 liegen dabei in einer gemeinsamen Horizontalebene 18. Die Anpressrollen 16 sind von außen gegen die Schienen 6 gepresst. Mittels der Höhenstellantriebe 13 wird eine stufenlos regelbare Auflast A aufgebracht.

[0040] Vorteilhafterweise umfasst das Stabilisationsaggregat 11 einen selbsttragenden Mittelteil mit dem Schwingungserzeuger 12. Der Schwingungserzeuger 12 umfasst Unwuchtmassen 19, die auf Rotationswellen 20 gelagert sind. In Gleislängsrichtung gesehen ist an den Mittelteil auf jeder Seite ein Seitenrahmen angeschlossen. Die Verbindung des Mittelteils mit dem jeweiligen

Seitenrahmen erfolgt beispielsweise mittels Verschraubungen an einem umlaufenden Flansch. Die Lagerung der Spurkranzräder 15 und der Anpressrollen 16 erfolgt dabei ausschließlich am zugeordneten Seitenrahmen. Zur Realisierung einer Spreizachse 21 sind beispielsweise die einem der Seitenrahmen zugeordneten Spurkranzräder 15 jeweils mit einem hydraulischen Antrieb gekoppelt, um eine Verschiebung entlang der zugeordneten Radachse 17 zu bewirken. Es gibt keine gemeinsame durchgehende Welle für die vorderen oder die hinteren Spurkranzräder 15. Das Fehlen einer durchgehenden Welle schafft Raum für die tiefe Anordnung des Mittelteils. Resultat sind ein tiefer Schwerpunkt 22 des gesamten Stabilisationsaggregats 11 und die tiefe Wirkebene 14 des Schwingungserzeugers 12. Vorzugsweise liegt der Schwerpunkt 22 in der horizontalen Wirkebene 14.

[0041] Jedes Spurkranzrad 15 hat einen Raddurchmesser d, der an einer Lauffläche 23 gemessen wird. Im Einsatz sind die Laufflächen 23 der Spurkranzräder 15 mit Schienenoberkanten 24 der Schienen 6 in Kontakt. Die Schienenoberkante 24 ist dabei die höchste Linie auf einem Schienenkopf. An allen Laufflächen 23 der Spurkranzräder 15 liegen eine untere und eine obere Tangentialebene an. Die untere Tangentialebene bildet eine Rollebene 25, in der im Einsatz die Kantaktstellen zwischen den Laufflächen 23 der Spurkranzrollen 15 und der Schienenoberkanten 24 liegen. Erfindungsgemäß ist der Schwingungserzeuger 12 so tief angeordnet, dass ein Vertikalabstand a zwischen der horizontalen Wirkebene 14 der Schlagkraft F und der Rollebene 25 höchsten 300 Millimeter, insbesondere höchstens 260 Millimeter beträgt. Bei Versuchen mit dem Vertikalabstand a=250mm wurden sehr gute Ergebnisse erzielt. Auch bei ungünstigen Verdichtungszuständen des Schotters kam es zu keiner Sattellagerung der Schwellen.

[0042] Vorteilhafterweise liegt die horizontale Wirkebene 14 weniger als einen halben Raddruchmesser d/2 des jeweiligen Spurkranzrades 15 über der durch die jeweilige Radachse 17 gelegte Horizontalebene 18. Die obere Tangentialebene der Laufflächen 23 bildet dabei eine Grenzebene, unterhalb der die horizontale Wirkebene 14 liegt. Wenn die horizontalen Wirkebene 14 über den Radachsen 17 liegt, ist ein weiterer Vertikalabstand b zwischen dieser Wirkebene 14 und der Horizontalebene 18 geringer ist als der halbe Raddruchmesser d/2 des jeweiligen Spurkranzrads 15. Das Merkmal ist jedenfalls erfüllt, wenn die horizontale Wirkebene 14 unterhalb der Radachsen 17 liegt. Daraus ergeben sich zwei Vorteile. Einerseits liegt die horizontale Wirkebene 14 tief genug und andererseits sind die Raddurchmesser d der Spurkranzräder 15 groß genug, damit an den Schienenoberflächen keine schädlichen Druckspitzen entstehen.

[0043] Eine vorteilhafte Ausprägung des Schwingungserzeugers 12 mit verminderter Bauhöhe wird mit Bezug auf die Figuren 4-11 erläutert. Zur Erzielung einer tief liegenden Kraftanregung sind zylinderförmige Unwuchtmassen 19 angeordnet, die um in Längsrichtung 7 ausgerichtete Achsen rotieren. Dabei sind die Unwuchtmassen 19 in Achsrichtung auf drei Gruppen aufgeteilt, um eine stufenlos verstellbare Amplitude der wirksamen Schlagkraft F zu ermöglichen. Im dargestellten Beispiel sind die meisten Unwuchtmassen 19a, 19b, 19c, 19d, 19e frei drehbar auf einer angetriebenen mittleren Rotationswelle (Antriebswelle) 20a oder auf gekoppelten seitlichen Rotationswellen (Nebenwellen) 20b gelagert. Andere Unwuchtmassen 19f, 19g sind fest mit der zugeordneten Rotationswelle 20a, 20b verbunden.

[0044] Die Unwuchtmassen 19a, 19b, 19c, die auf der Antriebswelle 20a gelagert sind, verfügen über drehrichtungsabhängiges Koppelelement 26, durch den sie mit einem jeweiligen Antriebsmechanismus verbunden sind. Ein solcher Antriebsmechanismus ist beispielweise ein fest auf der Antriebswelle 20a montiertes Zylinderrad mit einer entsprechenden Ausnehmung für einen Umschlagbolzen. Durch einen Wechsel der Drehrichtung der Antriebswelle 20a werden die Unwuchtmassen 19d, 19e, 19f, 19g auf den Nebenwellen 20b um 180° gegenüber einer Ausgangslage verdreht, während die Unwuchtmassen 19a, 19b, 19c auf der Antriebswelle 20a ihre Position behalten. Dieses Prinzip ist in Fig. 5 in drei zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen 27, 28, 29 dargestellt. In der erste Phase 27 befinden sich die Unwuchtmassen 19a-19g in einer Ausgangsposition für eine horizontale Kraftanregung, wobei nur eine Unwuchtmasse 19b der mittleren Gruppe dargestellt ist. Alle Unwuchtmassen 19a-19g zeigen dabei nach rechts. Die zweite Phase 28 zeigt den Umschlagvorgang und die dritte Phase 29 zeigt die Unwuchtstellung für eine vertikale Kraftanregung.

[0045] Die Unwuchtmassen 19b, 19d, 19e der mittleren Gruppe besitzen die doppelte Unwucht (Produkt aus Massen und Exzentrizität, U=m-e) im Vergleich zu den Unwuchtmassen 19a, 19c, 19f, 19g der beiden Randgruppen. Zusätzlich besitzt eine Unwuchtmasse 19a, 19b, 19c der Antriebswelle 20a die doppelte Unwucht wie eine Unwuchtmasse 19a, 19c, 19f, 19g der Nebenwelle 20b der zugehörigen Gruppe. Beispielsweise haben die Unwuchtmassen 19a, 19b, 19c die doppelte Unwucht der Unwuchtmassen 19d, 19e, 19f, 19g, wobei die Unwuchtmasse 19d dieselbe Unwucht wie die Unwuchtmasse 19e und die Unwuchtmasse 19f dieselbe Unwucht wie die Unwuchtmasse 199g besitzt. Diese Anordnung ermöglicht einen Schwingungserzeuger 12 mit stufenlos verstellbarer Schlagkraftamplitude des Gesamtsystems, wobei sich die Fliehkräfte in einer Richtung aufheben.

[0046] Die Unwuchtmassen 19a-19g werden durch die Antriebswelle 20a und ein Umlaufgetriebe 30 angetrieben. In Fig. 4 sind eine Drehbewegung 31 der Antriebswelle 20a für eine horizontale Anregung und eine Drehbewegung 32 der Antriebswelle 20a für eine vertikale Anregung eingezeichnet. Die Drehbewegung 31, 32 der Antriebswelle 20a überträgt sich direkt auf die Unwuchtmassen 19a, 19c auf der Antriebswelle 20a. In weiterer Folge wird die Drehbewegung von der Unwuchtmasse 19c über Zylinderräder an die benachbarten Unwuchtmassen 19f übertragen, wodurch auch die starr mit der jeweiligen Nebenwelle 20b verbundenen Unwuchtmassen 199g angerieben werden. Zusätzlich wird die Drehbewegung über ein Zylinderrad an der Unwuchtmassen 19c der Antriebswelle 20a an eine Getriebeantriebswelle 33 des Umlaufgetriebes 30 weitergeleitet. Im Normalbetrieb befindet sich ein Differentialkäfig 34 des Umlaufgetriebes 30 in Ruhe, wodurch über eine Getriebeabtriebswelle 35 eine gegenläufige Drehbewegung mit gleicher Rotationsgeschwindigkeit auf die Unwuchtmasse 19e der Nebenwelle 20b übertragen wird. Über eine Kopplung mit dieser Unwuchtmasse 19e werden die weiteren Unwuchtmassen 19b, 19d der mittleren Gruppe angetrieben.

[0047] Fig. 4 zeigt im obersten Bild den Differentialkäfig 34 mit Differentialbolzen 36, Ausgleichskegelrädern 37 und Achskegelrädern 38. Im mittleren Bild ist die Draufsicht des Aggregats 11 dargestellt, wobei eine Schnittlinie durch die mittlere Gruppe der Unwuchtmassen 19b, 19d, 19e den Querschnitt des Aggregats 11 im untersten Bild ergibt.

[0048] Fig. 6 zeigt das System der Unwuchtmassen 19a-19g für eine maximal mögliche horizontale Kraftanregung. Links ist eine Unwuchtstellung S1 mit der maximalen horizontalen Schlagkraft Fmax dargestellt. Rechts ist das System in einer Unwuchtstellung S2 um einen Umlaufwinkel a=90° weitergedreht, wobei die resultierende Erregerkraft Fer null ist.

[0049] In Fig. 7 ist die Funktionsweise des Systems der Unwuchtmassen 19a-19g für eine maximal mögliche vertikale Kraftanregung dargestellt. Eine linke Unwuchtstellung S3 zeigt das System mit der resultierende Erregerkraft Fer gleich null. Rechts ist das System in einer Unwuchtstellung S4 um den Umlaufwinkel a=90° weitergedreht, woraus die maximale vertikale Schlagkraft Fmax resultiert.

[0050] Fig. 8 zeigt zwei Unwuchtstellungen S5, S6 für das System der Unwuchtmassen 19a-19g bei Drehung des Umlaufgetriebes 30. Links ist eine Unwuchtstellung S5 für eine resultierende Winkeldifferenz zwischen den Unwuchtmassen 19a, 19g und 19c, 19f der Randgruppen und den Unwuchtmassen 19b, 19d, 19e der mittleren Gruppe von 90° dargestellt, und rechts ist eine Unwuchtstellung S6 für eine resultierende Winkeldifferenz zwischen den Unwuchtmassen 19a, 199g und 19c, 19f der Randgruppen und den Unwuchtmassen 19b, 19d, 19e der mittleren Gruppe von 180° (erregungsfreier Betrieb, Leerlauf) dargestellt.

[0051] Um die Amplitude der wirksamen Schlagkraft F des Systems zu reduzieren, werden die Unwuchtmassen 19b, 19d, 19e der mittleren Gruppe relativ zu den anderen Unwuchtmassen 19a, 19c, 19f, 19g verdreht, sodass sich die Erregerkräfte Fi der mittleren Gruppe bei Überlagerung mit den Erregerkräften Fr der Randgruppen je nach Einstellung reduzieren oder egalisieren (Fig. 9 und Fig. 10). Dafür wird der Differentialkäfig 34 des Umlaufgetriebes 30 im laufenden Betrieb über einen mit dem Differentialkäfig 34 gekoppelte Rotationsantrieb 39 mit der Winkelgeschwindigkeit wo gedreht. Mit der bekannten Winkelgeschwindigkeit w+ der Getriebeantriebswelle 33 ist mit der Willisgleichung die Winkelgeschwindigkeit w» der Getriebeabtriebswelle 35 bestimmbar,

bei Drehung des Umlaufgetriebes 30 entgegen der Drehrichtung der Getriebeantriebswelle 33:

1 w2 = 7 (01 — @p (1—6))

Bei Differentialgetrieben kann von der Standardübersetzung io=-1 ausgegangen werden: w> = 2:0 — Wr

[0052] In Fig. 9 ist das System der Unwuchtmassen 19a-19g mit den drei Unwuchtstellungen S1, S5 und S6 aus den Figuren 6-8 dargestellt. Im oberen Bild ist ein Differenzwinkel ß zwischen den Randgruppen und der mittleren Gruppe null. Dieser Differenzwinkel ß beträgt im mittleren Bild 90° und im unteren Bild 180°. Rechts neben den Gruppen der Unwuchtmassen 19a-19g sind Kraftecke der jeweiligen Erregerkräfte F£ und die jeweilige resultierende Erregerkraft Fer dargestellt.

[0053] Im Normalbetrieb ist der Differentialkäfig 34 in Ruhe und wo=0, womit w>2=-w+, ist. Die Getriebeabtriebswelle 35 und die Getriebeantriebswelle 33 haben dann dieselbe Winkelgeschwindigkeit, aber eine entgegengesetzte Drehrichtung. Bei Drehung des Umlaufgetriebes 30 bewegt sich die Getriebeabtriebswelle 35 schneller als die Getriebeantriebswelle 33, wobei die Differenz der doppelten Winkelgeschwindigkeit wo des drehenden Differentialkäfigs 34 entspricht. Eine Verdrehung zwischen den Unwuchtmassen 19b, 19d, 19e der mittleren Gruppe und den Unwuchtmassen 19a, 19c, 19f, 19g der Randgruppen ergibt sich aufgrund der Übersetzung zwischen den Wellen 33, 35 des Umlaufgetriebes 30 und den korrespondierenden Unwuchtmassen 19c, 19e. Falls die Ubersetzung zwischen den Wellen 33, 35 des Umlaufgetriebes 30 und den Unwuchtmassen 19c, 19e beispielsweise i=-1 beträgt (entgegengesetzte Drehrichtung bei gleicher Winkelgeschwindigkeit), ergibt eine Drehung (und anschließende Fixierung) des Differentialkäfigs 34 um einen Winkel ß/2 eine Winkeldifferenz von ß zwischen den Unwuchtmassen 19b, 19d, 19e der mittleren Gruppe und den Unwuchtmassen 19a, 19c, 19f, 19g der Randgruppen. Aufgrund dieser Winkeldifferenz Bß (Phasenverschiebung) ergibt sich eine reduzierte Amplitude der wirksamen horizontalen Schlagkraft F des Systems im Horizontalbetrieb oder der wirksamen vertikalen Schlagkraft F im Vertikalbetrieb.

[0054] Die Erregerkraft F£: (Zentrifugalkraft) einer einzelnen Unwuchtmasse 19 ergibt sich aus dem Produkt von Masse m, Exzentrizität e und dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit wu im Rotationszentrum:

Fr=m ie: 0w%

[0055] Im Horizontalbetrieb heben sich allfällige Vertikalkomponenten der jeweiligen Unwuchtmassengruppen auf (z.B. heben sich die Vertikalkomponenten der Unwuchtmassen 19a und 199g auf), wodurch die maximale Erregerkraft Frmax, Fumax einer Unwuchtmassengruppe genau dann erreicht wird, wenn alle Unwuchtmassen 19a-19g der jeweiligen Gruppe entweder horizontal oder vertikal stehen. Ohne Verdrehung der Unwuchtmassengruppen zueinander (Winkeldifferenz B=0, Unwuchtmassenstellung $S1 in Fig. 6 links und S4 in Fig. 7 rechts), addieren sich die Erregerkräfte F£: der Unwuchtmassen 19a, 19g und 19c, 19f der Randgruppen und die Unwuchtmassen 19b, 19d, 19e der mittleren Gruppe vollständig, wobei die Erregerkraft Fu der mittleren Gruppe dieselbe Größe hat wie die Erregerkraft Fr der beiden synchron laufenden Randgruppen. In diesem Zustand arbeitet das System mit der maximalen resultierenden Schlagkraft Fmax (maximal mögliche Schlagkraftamplitude).

[0056] Werden die Unwuchtmassen 19a-199g relativ zueinander verdreht, können die maximalen Erregerkräfte Frmax, Fimax ZU keinem Zeitpunkt vollständig überlagert werden (Fig. 9 und Fig. 10) und es tritt eine reduzierte Schlagkraft Fıea des Systems auf. Durch die Verdrehung der Unwuchtmassen 19a-19g zueinander eilt beispielsweise die von der mittleren Gruppe erzeugte Schwingung der von den Randgruppen erzeugten Schwingung voraus (Phasenverschiebung 40). Dieser Effekt ist in Fig. 10 dargestellt, wobei die Schwingungen der mittleren Gruppe und der beiden synchron laufenden Randgruppen für zwei vollständige Umdrehungen der Unwuchtmassen 19a19g abgebildet sind, ausgehend von der Horizontalstellung der Randgruppen-Unwuchtmassen

19a, 19c, 19f, 199g.

[0057] Dabei zweigen alle drei Diagramme in Fig. 10 Verläufe der summierten Erregerkraft Fr der Randgruppen und der Erregerkraft Fm der mittleren Gruppe sowie der resultierenden Erregerkraft Fer über einem Umlaufwinkel a, wobei die Ausgangsstellung den drei Unwuchtstellungen S1, S5 und S6 in Fig. 9 entsprechen. Eingezeichnet ist der Verlauf der summierten Erregerkraft FR der Randgruppen mit gepunkteten Linien, der Verlauf der Erregerkraft Fi der mittleren Gruppe mit gestrichelter Linie und der Verlauf der resultierenden Erregerkraft Fer mit durchgezogener Linie. Die Phasenverschiebung 40 der Amplitude des Gesamtsystems zur Amplitude der Randgruppen bzw. zur Amplitude der mittleren Gruppe entsprechen dem halben Differenzwinkel ß. Dieser Differenzwinkel ß ist im oberen Diagramm 0°, im mittleren Diagramm 90° und im unteren Diagramm 180°.

[0058] Die Schwingung des Gesamtsystems ergibt sich aus der Überlagerung der Schwingungen der Randgruppen und der mittleren Gruppe. Da die maximale Amplitude der horizontalen bzw. vertikalen Erregerkraft Fiumax der mittleren Gruppe dieselbe Größe hat wie die summierte Erregerkraft Famax der beiden Randgruppen (Frmax=Fiumax=Fmax/2), lässt sich die reduzierte (horizontale) Erregerkraft Fer In Abhängigkeit vom Umlaufwinkel a und dem Differenzwinkel ß folgendermaßen beschreiben:

F MAX F MAX

2

[0059] Eine reduzierte Schlagkraft F,ea in Abhängigkeit der maximalen Schlagkraft Fmax (Maximalerregerkraft) wird mittels einer Extremwertbetrachtung aus dieser Gleichung abgeleitet und ergibt sich in Abhängigkeit des Differenzwinkels ß zwischen der Randgruppe und der mittleren Gruppe:

Forr = Frmax * COS(@) + Fumax * COS(a + ß) = : cos(a) + : cos(a + ß)

ß Fred = Fnax” cos(5)

Der Reduktionsfaktor cos(ß/2) ist in Fig. 11 dargestellt, wobei die maximale Schlagkraft Fmax (maximale Erregeramplitude) bei einem Differenzwinkel ß von 0° auftritt. Konkret zeigt Fig. 11 den Verlauf des Reduktionsfaktor cos(ß/2) über dem Differenzwinkel ß zwischen 0° und 180°.

[0060] Betrieben wird ein erfindungsgemäßes Stabilisationsaggregat 11 bevorzug paarweise, wie in Fig. 1 dargestellt. Bei zwei hintereinander eingesetzten Stabilisationsaggregaten 11 ergeben sich aufgrund der variablen Erregungsrichtung mehrere Kombinationsmöglichkeiten zur Schotterverdichtung: beide Aggregate 11 im Horizontalbetrieb, beide Aggregate 11 im Vertikalbetrieb oder ein Aggregat 11 im Vertikalbetrieb und das andere Aggregat 11 im Horizontalbetrieb.

[0061] Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Verdichtungswirkung liegt im tiefliegenden Schwerpunkt 22 bzw. in der tiefliegenden Wirkebene 14, in der der Angriffspunkt der horizontalen Kraftanregung liegt. Damit ist eine vorwiegend translatorische Anregung des Gleisrostes 4 möglich.

[0062] Bisher war eine vertikale Kraftanregung zur Verdichtung des Gleisschotters nur in den Zwischenfächern und auf den Flanken des Schotteroberbaus mittels Zwischenfachverdichtern und Vorkopfverdichtern vorgesehen. Die gegenständliche Erfindung ermöglicht zusätzlich eine vertikale Anregung des Schotters unterhalb jeder Schwelle. Dabei ist lediglich darauf zu achten, dass es zu keinem Abheben des Stabilisationsaggregats 11 von den Schienenköpfen kommt, um Schäden (Head checks, Riffelbildung) zu vermeiden. Für den sicheren Betrieb wird die vertikale Auflast A mittels der Höhenstellantriebe 13 so hoch vorgegeben, dass der entlastenden Wirkung der Zentrifugalkräfte des Schwingungserzeugers 12 begrenzt bleibt.

[0063] Da die vertikale Steifigkeit unterhalb der Schwelle 5 größer ist als in Horizontalrichtung, kommt es bei Vertikalbetrieb zu einer stärkeren Interaktion zwischen dem Schienenfahrzeug 1, dem Gileisrost 4 und dem Schotterbett 3. Die Maschinenparameter müssen daher bei einer rein vertikalen Anregung besonders sorgfältig auf die lokalen Verhältnisse abgestimmt werden, insbesondere auf den Zustand des Gleisschotters, die Geometrie des Schotterbetts 3 und den anstehenden Untergrund.

[0064] Einem Betriebsmodus, bei dem in einer Fahrtrichtung das vordere der beiden Stabilisationsaggregate 11 vertikal und das hintere der beiden Stabilisationsaggregate 11 horizontal angeregt wird, simuliert eine Überfahrt eines Schienenfahrzeugs im Regelbetrieb. Bei einer solchen Überfahrt im Regelbetrieb entsteht gewöhnlich eine vorauseilende Abhebewelle vor dem Schienenfahrzeug (Vertikalanregung) und ein nachfolgender Sinuslauf (Horizontalanregung). Weil diese Belastung aus dem Verdichtungsvorgang somit der späteren Belastung durch den Schienenverkehr angenähert ist, ergibt sich ein günstiger Einfluss auf die Dauerhaftigkeit der vorangegangenen Gleislagekorrekturen.

[0065] Die Möglichkeit, den Gleisschotter unterhalb der jeweiligen Schwelle 5 mittels vertikaler Kraftanregung zu verdichten, führt in Kombination mit einer nachlaufenden Horizontalanregung zu besseren Verdichtungsergebnissen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Betriebsart liegt zudem in der Verdichtungskontrolle. Dazu wird die vertikale Kraftanregung so gering gewählt, dass es zu keiner Verdichtungswirkung kommt. Auf diese Weise können Aussagen über die vertikale Steifigkeit getroffen werden, ohne die Struktur des Schotters und damit die Gleisgeometrie zu stören.

[0066] Zur Ermittlung der Schotterverdichtung werden am Stabilisationsaggregat 11 Beschleunigungssignale gemessen, wie in der AT 521481 A4 beschrieben. Da die gemessenen Beschleunigungen kraftproportional und die Kräfte aus der dynamischen Anregung bekannt sind, ist aus der Differenz der Reaktionskraftverlauf aus dem Gleisrost 4 ermittelbar. Zur Beurteilung des Verdichtungserfolgs wird in weiterer Folge eine Kenngröße aus einem entsprechenden Arbeitsdiagramm (bei konstanter Erregerfrequenz) oder über eine Impedanzfunktion (bei variabler Erregerfrequenz, dynamische Steifigkeit) abgeleitet. Ein Beispiel für ein Arbeitsdiagramm ist in Fig. 12 dargestellt. Auf der Abszisse ist ein Schwingweg 41 des aktivierten Gleisrostbereichs angegeben. Die Ordinate gibt eine Kontaktkraft 42 unterhalb der aktivierten Schwellen 5 an. Aus diesem Arbeitsdiagramm wird auf die Steifigkeit (Relation zwischen definierter Kraftdifferenz 43 und gemessener Verschiebung 44 bei Belastung des Gleisrostes 4), die Dämpfung des Systems (Krümmung der Kurve) und die eingebrachte Energie 45 (umschriebene Fläche) geschlossen. Gestrichelte horizontale Linien geben eine statische Auflast 46, eine minimale vertikale Auflast 47 und ein maximale vertikale Auflast 48 an.

[0067] Für die Verdichtungskontrolle wird eine mechanische Modellierung des Gleisrostes 4 zugrunde gelegt. Uber einen Optimierungsprozess werden in weiterer Folge deterministische Parameter des Gleisrostes 4 abgeleitet, die bei gegebener Anregung mit bekannter Leistungsspektraldichte zur gemessenen Reaktion führen. Eine derart ermittelte Messgröße hat den Vorteil, dass diese einerseits direkt physikalisch interpretierbar ist und andererseits als Grundlage für die Planung der Gleisinstandhaltung dient.

[0068] Fig. 13 zeigt eine verbesserte Version der Antriebswelle 20a mit den Unwuchtmassen 19a, 19b und 19c. Die beiden äußeren Unwuchtmassen 19a und 19c sind fix mit der Antriebswelle 20a verbunden. Die mittlere Unwuchtmasse 19a ist drehbar auf der Antriebswelle 20a gelagert und über das drehrichtungsabhängige Koppelelement 26 mit einem Zahnrad 49 gekoppelt. Dabei ist die Stellung der mittleren Unwuchtmasse 19b gegenüber dem Zahnrad 49 abhängig von der Drehrichtung. In der dargestellten Stellung liegt das als Umschlagbolzen ausgebildete Koppelelement 26 in einer oberen Mitnehmermulde 50 der Unwuchtmasse 19b. Sobald sich die Drehrichtung des Zahnrads 49 ändert, dreht sich das Zahnrad 49 um 180° gegenüber der Unwuchtmasse 19b, bis der Umschlagbolzen in einer unteren Mitnehmermulde 51 der Unwuchtmasse 19b anliegt.

[0069] Zur Verhinderung eines unerwünschten Umschlagens der Unwuchtmasse 19b ist eine Fliehkraftverriegelung 52 angeordnet. Fig. 14 zeigt dieses Detail in einer Seitenansicht. Sowohl der oberen Mitnehmermulde 50 als auch der unteren Mitnehmermulde 51 ist ein Hebel 53 zugeordnet. Der jeweilige Hebel 53 ist mit einem Ende an der Unwuchtmasse 19b drehbar gelagert. Bei Stillstand oder bei geringer Drehzahl der Unwuchtmasse 19b wird der jeweilige Hebel 53 mittels einer zugeordneten Feder 54 nach innen gedrückt. In diesem Zustand sind die Mitnehmermulden 50, 51 frei zur Aufnahme des Koppelelements 26. Mit zunehmender Drehzahl drückt die Fliehkraft die beiden Hebel 53 nach außen. Einer der Hebel 53 greift dabei in eine Nut 55 des

Koppelelements 26 ein, wodurch die Stellung der Unwuchtmasse 19b gegenüber dem Zahnrad 49 arretiert wird. Sinnvollerweise ist ein Sensor angeordnet, der die jeweilige Stellung der Unwuchtmasse 19b überwacht.

[0070] In der dargestellten Ausführungsvariante ist die Unwuchtmasse 19b über das Zahnrad 49 mit den beiden Unwuchtmassen 19d, 19e der mittleren Gruppe und mit der Getriebeabtriebswelle 35 des Umlaufgetriebes 30 gekoppelt. Ein weiteres Zahnrad 56 ist mit einem weiteren drehrichtungsabhängigen Koppelelement 26 an der Antriebswelle 20a angeordnet. Dieses weitere Zahnrad 56 verdreht sich bei Drehrichtungsänderung gegenüber der Antriebswelle 20a um 180° und koppelt die Antriebswelle 20a mit den beiden Nebenwellen 20b sowie mit der Getriebeantriebswelle 33 des Umlaufgetriebes 30. Diese Getriebeelemente 30, 49, 56 koppeln somit alle rotierenden Wellen 20a, 20b und Unwuchtmassen 19a-19g, wobei die Antriebswelle 20a an einen gemeinsamen Antrieb 57 angeschlossen ist.

[0071] Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es sinnvoll, wenn die am Schienenfahrzeug 1 angeordneten Stabilisationsaggregate 11 mittels einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung 58 angesteuert werden. Dabei ist die Steuerungseinrichtung 58 zur separaten Ansteuerung des Schwingungserzeuger 12 und der Höhenstellantriebe 13 des jeweiligen Stabilisationsaggregats 11 eingerichtet. Vorzugsweise übermittelt ein am vorderen Stabilisationsaggregat 11 angeordneter Beschleunigungssensor 59 ein Beschleunigungssignal an die Steuerungseinrichtung 58, um in weiterer Folge den Reaktionskraftverlauf des Gleisrosts 4 auszuwerten.

Claims (15)

Ansprüche

1. Stabilisationsaggregat (11) zum Stabilisieren eines Gleises (2), mit einem Schwingungserzeuger (12), der zueinander parallel ausgerichtete Rotationswellen (20, 20a, 20b) mit Unwuchtmassen (19, 19a-19g) zur Erzeugung einer Schlagkraft (F, Fmax, Fred) mit einstellbarer Richtung umfasst, und mit Spurkranzrädern (15) sowie Anpressrollen (16) zur Übertragung der Schlagkraft (F, Fmax, Frieda) auf einen aus Schwellen (5) und darauf befestigten Schienen (6) bestehenden Gileisrost (4) des zu stabilisierenden Gleises (2), wobei jedes Spurkranzrad (15) um eine Radachse (17) drehbar gelagert ist und eine Lauffläche (23) mit einem Raddurchmesser (d) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationswellen (20, 20a, 20b) in der Weise zur Erzeugung der Schlagkraft (F, Fmax, Frea) In einer horizontalen Wirkebene (14) angeordnet sind, dass die horizontale Wirkebene (14) der Schlagkraft (F, Fmax, Frea) höchstens 300 Millimeter, insbesondere höchstens 260 Millimeter über einer Rollebene (25) der Spurkranzräder (15) liegt.

2, Stabilisationsaggregat (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontale Wirkebene (14) weniger als einen halben Raddurchmesser (d/2) über einer durch die jeweilige Radachse (17) gelegten Horizontalebene (18) liegt.

3. Stabilisationsaggregat (11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Rotationswellen (20, 20a, 20b) und/oder Unwuchtmassen (19, 19a-19g) mit Getriebeelementen (30, 49, 56) gekoppelt und mit einem gemeinsamen Antrieb (57) angetrieben sind.

4. Stabilisationsaggregat (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Rotationswelle (20, 20a, 20b) zumindest eine Unwuchtmasse (19, 19a-19g) rotierbar gelagert ist.

5. Stabilisationsaggregat (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Unwuchtmasse (19b) in der Weise mittels eines drehrichtungsabhängigen Koppelelements (26) mit der zugeordneten Rotationswelle (20a) gekoppelt ist, dass bei einem Drehrichtungswechsel eine Verdrehung der Unwuchtmasse (19a) gegenüber der Rotationswelle (20a) insbesondere um 180° erfolgt.

6. Stabilisationsaggregat (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Unwuchtmasse (19b) mittels einer Fliehkraftverriegelung (52) mit der zugeordneten Rotationswelle (20a) gekoppelt ist.

7. Stabilisationsaggregat (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu einer Längsrichtung (7) eine mittlere Rotationswelle (20a) und links und rechts davon jeweils eine seitliche Rotationswelle (20b) angeordnet sind.

8. Stabilisationsaggregat (11) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der mittleren Rotationswelle (20a) zugeordneten Unwuchtmassen (19a, 19b, 19c) eine doppelt so große Unwucht aufweisen als die Unwuchtmassen (19d, 19e, 19f, 199g), die der jeweiligen seitlichen Rotationswelle (20b) zugeordnet sind.

9. Stabilisationsaggregat (11) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass direkt angetriebene Unwuchtmassen (19a, 19c, 19g, 19f) mit einem gemeinsamen Antrieb (57) gekoppelt sind und dass indirekt angetriebene Unwuchtmassen (19b, 19d, 19e) über ein Umlaufgetriebe (30) mit den direkt angeriebenen Unwuchtmassen (19a, 19c, 19g, 19f) gekoppelt sind.

10. Stabilisationsaggregat (11) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Käfig (34) des Umlaufgetriebes (30) drehbar gelagert und mit einem Rotationsantrieb (39) gekoppelt ist.

11. Stabilisationsaggregat (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschleunigungssensor (59) zur Erfassung einer mittels des Schwingungserzeugers (12) hervorgerufenen Beschleunigung angeordnet ist.

12. Schienenfahrzeug (1) mit einem Maschinenrahmen (9), der auf Schienenfahrwerken (10) abgestützt auf einem Gleis (2) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Stabilisationsaggregate (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in der Weise angeordnet sind, dass ein vorderes Stabilisationsaggregat (11) mit ersten Höhenstellantrieben (13) am Maschinenrahmen (9) befestigt ist und dass ein hinteres Stabilisationsaggregat (11) mit zweiten Höhenstellantrieben (13) am Maschinenrahmen (9) befestigt ist.

13. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserzeuger (12) und die Höhenstellantriebe (13) mittels einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung (58) angesteuert sind und dass die Steuerungseinrichtung (58) zur separaten Ansteuerung des jeweiligen Schwingungserzeugers (12) und des jeweiligen Höhenstellantriebs (13) eingerichtet ist.

14. Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenfahrzeug (1) vorwärtsbewegt wird, dass das vorderes Stabilisationsaggregat (11) mit einer vertikalen Schlagkraft (F, Fmax, Frea) betrieben wird und dass das hinteres Stabilisationsaggregat (11) mit einer horizontalen Schlagkraft (F, Fmax, Fred) betrieben wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass am vorderen Stabilisationsaggregat (11) mittels eines Beschleunigungssensors (59) vertikale Beschleunigungen erfasst werden, um daraus einen Reaktionskraftverlauf des Gleisrosts (4) abzuleiten.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen