AT409979B - Gleisbaumaschine mit einem bezugsystem zur steuerung eines arbeitsaggregates und verfahren - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Gleisbaumaschine, mit einem auf Fahrwerken abgestützten Maschi- nenrahmen, der sich aus einem bezüglich der Arbeitsrichtung vorderen und einem hinteren, durch ein Gelenk miteinander verbundenen Rahmenteil zusammensetzt, sowie mit einem am vorderen 
Rahmenteil befindlichen Bezugsystem zur Steuerung wenigstens eines am Maschinenrahmen angeordneten Arbeitsaggregates, wobei das Bezugsystem aus einer in Maschinenlängsrichtung verlaufenden Bezugsgeraden und einer auf dem Gleis abrollbaren Messachse mit einer die in 
Maschinenquerrichtung verlaufende Relativbewegung zwischen Bezugsgerade und Messachse erfassenden Messeinrichtung gebildet ist, sowie ein Verfahren zum Erfassen von Gleismesswerten. 



   Durch GB 2 268 021 A ist eine aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Rahmenteilen ge- bildete Schotterreinigungsmaschine bekannt. Ein Laserbezugsystem dient zur Erfassung der 
Längsneigung des Gleises im Bereich des vorderen Rahmenteiles, um durch diese Messung am zweiten Rahmenteil befindliche Arbeitsaggregate höhenmässig steuern zu können. Dazu ist ein 
Lasersender vorgesehen, der permanent in einer horizontalen Lage gehalten wird. Am vorderen Schienenfahrwerk des ersten Rahmenteiles ist ein Laserempfänger angeordnet, der durch Bezug- nahme auf die horizontale Laserbezugsebene zur Erfassung der Längsneigung des ersten Rah- menteiles dient.

   Der über einen Algorithmus errechnete Längsneigungswert wird zeitversetzt an einen weiteren, auf einer Räumkette am zweiten Rahmenteil befindlichen Laserempfänger abge- geben, um damit die Höhenlage der Räumkette steuern zu können. 



   Weiters ist durch GB 2 268 529 A eine Schotterreinigungsmaschine bekannt, bei der sowohl auf einem ersten als auch auf einem zweiten Rahmenteil jeweils ein Längs- und ein Quernei- gungsmesser befestigt ist. Die im Bereich des ersten Rahmenteiles gemessene Längsneigung des Gleises wird als Sollwert gespeichert und zeitversetzt zur Steuerung der Höhenlage einer Raum- kette abgegeben. Dazu muss die vom Längsneigungsmesser des zweiten Rahmenteiles erfasste Ist- Neigung berücksichtigt werden. Zur Steuerung der Hohenlage der Räumkette ist zwischen dem zweiten Rahmenteil und der Räumkette ein Seilzugpotentiometer vorgesehen. 



   Aus der AT E 16 295 B ist eine weitere, aus zwei Rahmenteilen aufgebaute Gleisbaumaschine ersichtlich. Deren Bezugsystem weist zwei Messsehnen sowie mehrere Messachsen bzw. Taster auf, und erstreckt sich über die gesamte Maschine. 



   Eine Gleisrichtmaschine ist aus US 3 604 359 A bekannt. Diese weist einen vorgeordneten Messwagen auf, der über einen Ausleger mit der Maschine verbunden ist. Die so - auch mit Hilfe von Winkelmessern - aufgenommen Daten der alten Gleislage werden zur Steuerung eines nach- folgenden Gleisrichtaggregates verwendet. 



   Schliesslich ist aus US 4 867 068 A noch eine Gleisumbaumaschine bekannt. Im Arbeitseinsatz fährt diese, zwei gelenkig miteinander verbundene Rahmenteile aufweisende, Maschine nur mit ihrem vordersten Fahrwerk auf dem Gleis, die folgenden Fahrwerke sind gleisunabhängig ausge- bildet. Zur Steuerung einer Schwellenablagevorrichtung sind im Bereich des Rahmengelenkes Antriebe und Winkelmessvorrichtungen vorgesehen.

   Eine Messung der ursprünglichen Gleislage erfolgt nicht 
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung einer Gleisbaumaschine der gattungsgemässen Art, mit der unter Zuhilfenahme einfacher Mittel eine relativ genaue Wiederher- stellung der durch den Einsatz von Arbeitsaggregaten zerstörten Gleislage möglich ist 
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit der eingangs beschriebenen Gleisbaumaschine da- durch gelöst, dass eine Winkelmesseinrichtung für die Erfassung eines durch beide Rahmenteile eingeschlossenen Ist-Rahmenwinkels vorgesehen ist. 



   Durch diese Ausbildung ist unter relativ geringem konstruktiven Aufwand die Möglichkeit ge- schaffen, die Gleis-Istlage unmittelbar vor ihrer Zerstörung aufzumessen und über die Winkelrelati- on des hinteren Rahmenteiles in bezug auf den vorderen, permanent auf der Gleis-Istlage befindli- chen Rahmenteil die erfasste Gleis-Istlage für die Steuerung von Arbeitsaggregaten zu reproduzie- ren. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass in der durch die aufgemessenen Gleismess- werte zu bildenden, der Gleis-Istlage entsprechenden Ortskurve die theoretische Soll-Lage des hinteren Rahmenteiles einfach zu errechnen ist. Da über die Winkelmesseinrichtung auch die Ist- Lage des hinteren Rahmenteiles eruierbar ist, können durch Differenzbildung die zur Steuerung der Arbeitsaggregate erforderlichen Verschiebewerte sehr einfach und zuverlässig errechnet werden. 



   Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den 

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 Zeichnungen. 



   Im folgenden wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. 



   Es zeigen: 
Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Gleisbaumaschine zur   Schotterbettreim-   gung mit einem Seitenlagefehler des Gleises messenden Bezugsystem zur Steuerung von Arbeitsaggregaten, 
Fig. 2 ein Koordinatensystem mit einer durch Pfeilhöhenmessung gebildeten Ortskurve, 
Fig. 3 eine weitere für den Gleisumbau geeignete Gleisbaumaschine, und 
Fig. 4 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer Winkelmesseinrichtung. 



   Die in Fig. 1 dargestellte Maschine 1 weist einen auf schienengängigen Fahrwerken 2 abge- stützten Maschinenrahmen 3 auf. Dieser setzt sich aus einem bezüglich der Arbeitsrichtung (Pfeil 4) vorderen Rahmenteil 5 und einem mit diesem über ein Gelenk 6 verbundenen hinteren Rahmen- teil 7 zusammen. Am hinteren Rahmenteil 7 befinden sich verschiedene Arbeitsaggregate 8 in 
Form einer Räumkette 9 sowie einer Gleishebeeinrichtung 10. Die Arbeitsaggregate 8 sind durch Antriebe 11relativ zum hinteren Rahmenteil 7 verstellbar.

   Der durch die endlose Räumkette 9 aus der Gleisbettung aufgenommene Schotter wird über ein Förderband 12 einer der Einfachheit halber nicht dargestellten Siebanlage auf einen an den hinteren Rahmenteil 7 angekuppelten Siebwagen transportiert, dort gereinigt und über eine Förderbandanordnung 13 zur Wiederherstellung der Gleisbettung auf ein Gleis 14 bzw. ein freigelegtes Erdplanum abgeworfen. 



   Am vorderen Rahmenteil 5 befindet sich ein Bezugsystem 15 zur Erfassung von Seitenlagefeh- lern der Gleis-Istlage. Dieses Bezugsystem 15 setzt sich aus einer in Maschinenlängsrichtung verlaufenden, bezuglich der Gleisquerrichtung mittig angeordneten, aus einer Stahlsehne gebilde- ten Bezugsgeraden 16, einer am Gleis 14 abrollbaren Messachse 17 und einer mit dieser verbun- denen Messeinrichtung 18 zusammen. Diese besteht aus einem in Maschinenquerrichtung ver- schiebbaren Linearpotentiometer zum Erfassen der Relativverschiebung zwischen Messachse 17 und der Bezugsgeraden 16.

   Die über Spurkranzrollen 19 am Gleis 14 abrollbare und am Rahmen- teil 5 befestigte Messachse 17 wird über einen nicht dargestellten Antrieb in Maschinenquerrichtung gegen eine der beiden Schienen des Gleises 14 angepresst, um somit dem genauen seitlichen Gleisverlauf unter Ausschaltung eines Spurspieles folgen zu konnen. Zur Erfassung der von der Maschine 1 zurückgelegten Wegstrecke ist eine Wegmesseinrichtung 20 vorgesehen. Zur Erfas- sung eines durch beide Rahmenteile 5,7 - bezüglich einer horizontal bzw. zu Radaufstandspunkten der Fahrwerke 2 parallel verlaufenden Ebene - eingeschlossenen Ist-Rahmenwinkels &num; (Fig. 2) ist im Bereich des Gelenkes 6 eine Winkelmesseinrichtung 21 vorgesehen.

   Wenn parallel zur Erfas- sung der Gleisseitenlage auch die Erfassung der Gleishöhenlage gewünscht wird, ist eine zusätzli- che Anordnung einer Winkelmesseinrichtung 21 zur Erfassung eines bezüglich einer vertikalen Ebene zwischen beiden Rahmenteilen 5,7 eingeschlossenen Höhenwinkels erforderlich. 



   Ein in Fig. 2 ersichtliches Koordinatensystem zeigt auf der x-Achse den von der Wegmessein- nchtung 20 der Maschine 1 erfassten Gleisweg x und auf der y-Achse die Seitenlageabweichungen (Richtfehler) einer die Gleis-Istlage darstellenden Ortskurve 22. Aus den durch die Messeinrichtung 18 des Bezugsystems 15 am vorderen Rahmenteil 5 gemessenen Pfeilhöhen f lässt sich die ge- nannte Ortskurve 22 des Gleises 14 in Verbindung mit einem in strichpunktierten Linien dargestell- ten Polygonzug 23 nähern. 



   Der Drehzapfenabstand der beiden vorderen, zur Abstützung des vorderen Rahmenteiles 5 dienenden Fahrwerke 2 zueinander beträgt 12 Meter. Die Messachse 17 befindet sich mittig zwi- schen den beiden Fahrwerken 2, so dass die Pfeilhöhenmessung in Abständen von 6 Metern erfolgt (ergibt eine Polygonlange von 6m) Der Drehzapfenabstand zwischen den beiden hinteren, den hinteren Rahmenteil 7 abstützenden Fahrwerken 2 beträgt 24 Meter, wodurch die Entwicklung entsprechender Rechenformeln zur Ermittlung der Steuerungsgrössen für die Arbeitsaggregate 8 wesentlich vereinfacht wird.

   Vor Arbeitsbeginn sollte bis zur Arbeitsstelle bereits eine Maschinen- lange (das sind 36 Meter) aufgemessen werden, so dass mit den sich daraus ergebenden fünf Pfeil höhen f bereits eine Ortskurve 22 (Fig. 2) vorliegt Das Gelenk 6 der beiden Rahmenteile 5,7 liegt aufgrund der erwähnten Geometrie in der Ortskurve 22 exakt bei y3, ein vorderer Drehzapfen 24 des Maschinenrahmens 3 bei y5. Ein hinterer Drehzapfen des hinteren Rahmenteiles 7 ist mit 25 bezeichnet. &num; zeigt den durch beide Rahmenteile 5,7 eingeschlossenen und durch die Winkel- 

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 messeinrichtung 21 erfassten Ist-Rahmenwinkel. a2 zeigt den durch die theoretische Soll-Lage des hinteren Rahmenteiles 7 mit dem vorderen Rahmenteil 5 eingeschlossenen Soll-Rahmenwinkel in 
Form einer Steigung (k2). 



   Wie in Fig. 2 ersichtlich, erfolgt mit Hilfe des Bezugsystems 15 während der Arbeitsvorfahrt der 
Maschine 1 eine kontinuierliche Erfassung von Pfeilhöhen F1 f2, f3 ... in Abständen von 6 Metern. 



  Sobald insgesamt fünf Pfeilhöhen f innerhalb des Maschinenrahmens 3 bekannt sind, kann die Ortskurve 22 aufgrund des Polygonzuges 23 genähert werden. In diese Ortskurve 22 wird die Stellung der Maschine 1 hineingerechnet, wobei sich das Gelenk 6 exakt bei y3 befindet. Da sich der vordere Rahmenteil 5 immer auf der Gleis-Ist-Lage befindet, liegt sowohl das Gelenk 6 als auch der vordere Drehzapfen 24 auf der Ortskurve 22 Eine weitere bekannte Grösse ist die Länge des hinteren Rahmenteiles 7. Aus diesen Gegebenheiten lässt sich sehr einfach die theoretische Soll-Lage (mit der strichlierten Linie 26 angedeutet) des hinteren Rahmenteiles 7 errechnen, bei der der hintere Drehzapfen 25 auf der Ortskurve 22 liegen muss. 



   Aus der theoretischen Soll-Lage des hinteren Rahmenteiles 7 kann der mit dem vorderen Rah- menteil 5 eingeschlossene Soll-Rahmenwinkel ¯Ó ermittelt werden, der zweckmässigerweise in Form einer Steigung (k) angegeben wird. Der durch die Winkelmesseinrichtung 21 erfassbare Ist- Rahmenwinkel &num; ist ebenfalls zweckmässigerweise als Steigung   Ay/Ax   anzugeben. Die Abweichung bzw. Fehllage des hinteren Rahmenteiles 7 in bezug auf die theoretische Soll-Lage kann durch Differenzbildung zwischen dem Ist-Rahmenwinkel &num; und dem Soll-Rahmenwinkel ¯Ó bzw. der Ist- und Soll-Steigung (k1, k2) des hinteren Rahmenteiles 7 angegeben werden. Die seitliche Abwei- chung von der Soll-Lage, z. B. beim hinteren Drehzapfen 25, ergibt sich dann einfach durch Multi- plikation der Steigungsdifferenz mit der Maschinenlänge.

   Durch entsprechende Beaufschlagung des Antriebes 11 erfolgt eine Verdichtung relativ zum hinteren Rahmenteil 7, bis sich das Arbeits- aggregat 8 in der Soll-Lage (entsprechend der vor dem Arbeitseinsatz der Arbeitsaggregate 8 vorhanden gewesenen Ist-Lage) zur Wiederherstellung der im vorderen Rahmenteil 5 aufgemes- senen Gleis-Ist-Lage befindet. 



   Im folgenden wird näher auf die Rechenformel eingegangen. 



   Für die y-Werte der Ortskurve 22 ergeben sich die folgenden Formeln: y1=2 f 
Y2 =   2  (2f, + f2) y3 =   2  (3f1 + 2f2 + f3) y4 =   2  (4f1 + 3f2 + 2f3 + f4) y5 = 2 (5f1 + 4f2 + 3f3 + 2f4 + fs) 
Für die Steigungsdifferenz   Ak   =   Ay/Ax   ergeben sich die folgenden Formeln (genau dann, wenn eine neue Pfeilhöhe bei 6m gemessen wird): 
 EMI3.1 
 s = Länge vorderer Rahmenteil 5,2s = Länge hinterer Rahmenteil 7. 



   Bei der Weiterfahrt zwischen zwei gemessenen Pfeilhohen f werden die folgenden Formeln zur Interpolation verwendet (x = Weg, jeweils von 0-6m): 
 EMI3.2 
 
Damit sich die Steigungen einheitenunabhängig ergeben, müssen die Pfeilhöhen, die Sehnen und der Ort in derselben Einheit, z. B. in [m], in die Berechnungsformeln eingesetzt werden. 

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   In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Maschine 1 dargestellt, die für einen Gleis- umbau geeignet ist. Der Einfachheit halber sind funktionsgleiche Teile mit denselben Bezugszei- chen wie in Fig. 1 versehen. Ein Maschinenrahmen 3 ist ebenfalls zweiteilig ausgebildet, wobei ein vorderer Rahmenteil 5 durch ein Gelenk 6 mit einem hinteren Rahmenteil 7 verbunden ist. Der vordere Rahmenteil 5 ist mit einem Bezugsystem 15, einer Bezugsgeraden 16 sowie einer Mess- achse 17 zum Erfassen der Seitenlage eines Gleises 14 ausgestattet. Am Gelenk 6 ist eine Win- kelmesseinrichtung 21 vorgesehen. Der hintere Rahmenteil 7 stützt sich am hinteren Ende über ein Raupenfahrwerk 27 auf einer planierten Schotterbettung 28 ab. Als Arbeitsaggregate 8 sind eine höhen- und seitenverstellbare Planiereinrichtung 29 sowie eine Einrichtung 34 zur Ablage von Neuschwellen 30 vorgesehen.

   Eine weitere Einrichtung 31 dient zur Aufnahme von Altschwellen 32. Für die Wiederherstellung der Gleislage ist es auch möglich, zur Lenkung des Raupenfahrwer- kes 27 dienende Antriebe 33 in Abhängigkeit der mit Hilfe des Bezugsystems 15 und der Winkel- messeinrichtung 21 ermittelten Steuerungsgrösse zu beaufschlagen, da mit der Lenkung des Rau- penfahrwerkes 27 automatisch auch die Arbeitsaggregate 8 zentrierbar sind. 



   Die in Fig. 4 vereinfacht und vergrössert dargestellte Winkelmesseinrichtung 21 weist ein im Be- reich des Gelenkes 6 angeordnetes und mit beiden Rahmenteilen 5,7 verbundenes Seilzugpoten- tiometer 35 auf, um damit einen bezüglich einer horizontalen Ebene eingeschlossenen Ist-Rah- menwinkel (&num;) zu erfassen. Zur Kombination der Verwindung der beiden Rahmenteile 5,7 zueinan- der ist ein in vertikaler Richtung verlaufendes und beide Rahmenteile 5,7 miteinander verbundenes Seilzugpotentiometer 36 vorgesehen. 



   In einer Ausführungsvariante könnte die Bezugsgerade 16 natürlich auch in Form eines Laser- strahls gebildet sein. Ebenso könnte anstelle eines Gelenkes 6 zur Verbindung der beiden Rah- menteile 5,7 auch eine normale Wagenkupplung eingesetzt werden 
PATENTANSPRÜCHE: 
1. Gleisbaumaschine, mit einem auf Fahrwerken (2) abgestützten Maschinenrahmen (3), der sich aus einem bezüglich der Arbeitsrichtung vorderen und einem hinteren, durch ein Ge- lenk (6) miteinander verbundenen Rahmenteil (5,7) zusammensetzt, sowie mit einem am vorderen Rahmenteil (5) befindlichen Bezugsystem (15) zur Steuerung wenigstens eines am Maschinenrahmen (3) angeordneten Arbeitsaggregates (8), wobei das Bezugsystem (15) aus einer in Maschinenlängsrichtung verlaufenden Bezugsgeraden (16) und einer auf dem Gleis abrollbaren Messachse (17)

   mit einer die in Maschinenquerrichtung verlaufende 
Relativbewegung zwischen Bezugsgerade (16) und Messachse (17) erfassenden Messein- richtung (18) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Winkelmesseinrichtung (21) für die Erfassung eines durch beide Rahmenteile (5,7) eingeschlossenen Ist-Rahmenwin- kels (&num;) vorgesehen ist.

Claims (1)

1. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelmesseinrichtung (21) durch ein im Bereich des Gelenkes (6) angeordnetes und mit beiden Rahmenteilen (5,7) verbundenes Seilzugpotentiometer (35) zur Erfassung des bezüglich einer horizontalen Ebene eingeschlossenen Ist-Rahmenwinkels (#) gebildet ist.

   3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelmesseinrich- tung (21) ein zweites, die beiden Rahmenteile (5,7) in vertikaler Richtung miteinander ver- bindendes Seilzugpotentiometer (36) zur Erfassung der Verwindung zwischen beiden Rahmenteilen (5,7) zugeordnet ist.

   4. Verfahren zum Erfassen von die Gleislage definierenden, auf Pfeilhöhen (f) für die Gleis- seitenlage und/oder auf die Gleislangsneigung für die Gleishöhenlage bezugnehmenden Gleismesswerten zur Wiederherstellung der Gleislage unmittelbar nach deren durch den Einfluss von Arbeitsaggregaten (8) bedingten Zerstörung, wobei die Gleismesswerte im Be- reich eines bezüglich einer Arbeitsrichtung einer Maschine (1) vorderen Rahmenteiles (5) kontinuierlich aufgemessen werden und daraus eine der Gleis-Istlage entsprechende und in ein gleiswegabhängiges Koordinatensystem eingebundene Ortskurve (22) errechnet wird, und wobei die Arbeitsaggregate (8) auf einem über ein Gelenk (6) mit dem vorderen Rahmenteil (5) verbundenen hinteren Rahmenteil (7) angeordnet sind, gekennzeichnet <Desc/Clms Page number 5> durch folgende Schritte :

   a) der Maschinenrahmen (3) wird bezüglich dreier Punkte, nämlich des Gelenkes (6) und der beiden diesem benachbarten Fahrwerke (2), rechnensch auf die Ortskurve (22) gelegt und somit die theoretische Soll-Lage des hinteren Rahmenteiles (7) in bezug auf die Ortskurve (22) eruiert, b) Errechnung eines durch die theoretische Soll-Lage des hinteren Rahmenteiles (7) mit dem vorderen Rahmenteil (5) eingeschlossenen Soll-Rahmenwinkels (¯Ó) c) Errechnung der Ist-Lage des hinteren Rahmenteiles (7) bezüglich der Ortskurve (22) unter Zugrundelegung des Ist-Rahmenwinkels (&num;

   ), d) Ermittlung der Steuerungsgrösse für das Arbeitsaggregat (8) durch Differenzbildung zwi- schen theoretischer - und tatsächlicher Lage des hinteren Rahmenteiles (7), und e) Beaufschlagung eines Antriebes (11) zur Relativverschiebung des Arbeitsaggregates (8) in bezug auf den hinteren Rahmenteil (7) entsprechend der ermittelten Steuerungs- grösse.

   HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN