AT522404A1 - Schotterplaniermaschine - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Schotterplaniermaschine (1) beschrieben. Um eine automatisierte Einbringung und Korrektur der Schotterlage zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass einer Steuereinrichtung (9, 10, 32, 31, 30, IN, OUT) Hebekorrekturwerte (H) einer geplanten Stopfarbeit des Gleises (2, 3, 33) übermittelt werden, dass das Ist-Schotterbettprofil gemessen und abhängig vom aktuellen Gleiskilometer (km, 30) an die Steuereinrichtung übermittelt wird, dass die Steuereinrichtung (10) das Ist-Bettungsprofil mit dem abgespeicherten Soll-Bettungsprofil (Fig. 2) vergleicht und daraus die Bereiche mit Schotter-mangel bzw. Schotterüberschuss (MLI, MRE) ermittelt, dass Einschotter- und Planiereinrichtungen (11, 14, 15, 12, 13) mit Antrieben von der Steuereinrichtung (10) so angesteuert und gestellt werden, dass abhängig von der geplanten Hebung (H) im aktuellen Arbeitsbereich der Schotter abhängig von den Schotterverhältnissen (MLI, MRE) so planiert und eingeschottert (57) wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schotterplaniermaschine mit einem auf Schienenfahrwerken verfahrbaren Maschinenrahmen, dem relativ zum Maschinenrahmen vorhandene verstellbare Einschotter- und Planiereinrichtungen wie eine Schotterkehranlage, ein Steilförderband, ein Schottersilo, ein Mittelpflug oder ein Flankenpflug zur Einschotterung und Planierung des Gleises sowie deren verstellbare Komponenten, sowie eine Steuereinrichtung zugeordnet sind. Die Antriebe der verschiedenen Arbeitsgeräte sind mit Sensoren zur Erfassung der Antriebsstellungen versehen. Zur Erfassung der Position im Gleis (Gleis-km) ist ein

Odometer vorgesehen.

Eine derartige Schotterplaniermaschine ist beispielsweise durch EP 0 572 370 mit einem auf Schienenfahrwerken abgestütztem Maschinenrahmen bekannt. Dieser weist zwischen den Schienenfahrwerken einen höhenverstellbaren Mittelpflug und diesem vorgeordnete Flankenpflüge auf. An jeder Maschinenlängsseite ist ein höhenverstellbarer mit Pflugschild versehener Flankenpflug mit einer Anlenkstelle

und einem am Maschinenrahmen angeordneten Tragrahmen zugeordnet.

Bekannt sind auch kombinierte Maschinen wobei die Einrichtungen einer Schotterplaniermaschine z.B. mit einer Gleisstopfmaschine kombiniert sind. Aus EP 2 775 035 sind Schotterplaniermaschinen bekannt die über eine Schotterkehreinrichtung, ein Steilförderband und einen Schottersilo verfügen. Stand der Technik sind auch Verteilförderbänder die aus dem Silo Schotter abziehen und diesen durch hin- und herschwenken gezielt im Gleis verteilen. Es sind auch Schotterspeichereinrichtungen bekannt die über ein Bodenband und ein

Übergabeförderband den Schotter auf angekuppelte Schotterspeicherwagen

Schotterplaniermaschine oder auf einem angekuppelten Schotterspeicherwagen.

Die EP 0915 203 beschreibt ein Verfahren, gemäß dem in Arbeitsrichtung der Schotterplaniermaschine vor dem Schotterpflug eine berührungslose Abtasteinrichtung zur Erfassung eines normal zur Gleis- bzw. Maschinenlängsrichtung verlaufenden Schotter-Ist-Profiles vorgesehen ist. Dem Flankenpflug ist ein Positionsgeber zur Erfassung einer relativen Lageveränderung in Bezug auf den Maschinenrahmen zugeordnet, dem Mittelpflug ist ein Sensor zur Höhenmessung zugeordnet und die Steuereinrichtung hat eine Speichereinheit zur Speicherung eines Schotter-Sollprofiles. Bekannt ist aus der EP 0915 203 auch eine berührungslose Abtasteinrichtung zur Erfassung eines normal zur Gleis- bzw. Maschinenlängsrichtung verlaufendes Ist-Schotterprofils, welche Abtasteinrichtung am hinteren Ende der Schotterplaniermaschine aufgebaut ist, um das nach dem

Planieren und Einschottern erreichte Schotterprofil zu messen.

Typischerweise sind die Antriebe der Pflüge und deren Verstelleinrichtungen Hydraulikzylinder. Bekannt sind auch Hydraulikzylinder die Positionsgeber zur Messung des Ausschubes integriert haben. Aus der Robotertechnik sind Verfahren bekannt, die das Einlernen von Bewegungen oder Stellungen von Aggregat- und

deren Komponenten erlauben.

elektronisch zur Verfügung gestellt werden.

Gleisstopfmaschinen berichtigen die Gleislage indem Sie mittels eines Hebe-RichtAggregates und eines entsprechenden Mess- und Steuerungssystems den Gleisrost in die Soll-Lage bringen und so lange halten bis diese Soll-Lage durch Verdichten des Schotters mittels in den Schotter penetrierten Stopfwerkzeugen fixiert ist. Stopfaggregate können in einem Arbeitszyklus eine, zwei oder mehr Schwellen stopfen (DE 24 24 829 A, EP 1 653 003 A2). Vor Gleisstopfarbeiten wird die Gleis-Ist-Geometrie des Gleises vermessen und mit der Gleis-Soll-Geometrie verglichen. Durch Differenzbildung werden daraus Korrekturwerte für die Höhe und die Richtung ermittelt. Die Soll-Überhöhung des Gleises wird vorgegeben. Die IstÜberhöhung kann über Querneigungsmesser absolut gemessen werden. Damit die Soll-Lage des Gleises durch das Stopfen fixiert werden kann ist es notwendig, dass sich entsprechend den aktuellen Hebewerten genügend Schotter im Stopfbereich befindet, damit die Schwellen auch entsprechend unterfüllt und der Schotter unter

den Schwellen auch verdichtet werden kann.

Heutige Schotterplaniermaschinen arbeiten noch immer manuell gesteuert. Hindernissen im Gleis muss der Bediener durch Heben der Pflüge oder der Kehrbürste ausweichen. Übersieht er diese kommt es zu Beschädigungen an den Einrichtungen des Gleises und an der Maschine. Solche Hindernisse können sein: Masten, Gleismagnete, Messeinrichtungen, Sensoren die zu heiße Achslagerkörper der Fahrzeuge detektieren, Achszähler etc. Die Soll-Bettungsprofile beziehen sich auf einen horizontalen Gleiskörper. Die Schotterneigung der Flanken wird in der

Regel mit 1:1,5 vorgegeben. Befindet sich die Schotterplaniermaschine in der

oder Schotterüberschussbereiche, sowie eine Dokumentation vorschriftengerechter

gezielter Umgang mit dem Schotter ist daher ökonomisch äußerst wichtig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung einer gattungsgemäßen Schotterplaniermaschine, mit der eine weitgehende automatische Einschotterung durchgeführt werden kann. Nach einer Weiterbildung der Erfindung soll auch ein mehrmaliges Planieren und Einschottern automatisiert möglich sein.

Des weiteren soll es möglich sein, die erreichte Arbeitsqualität zu dokumentieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den

Unteransprüchen dargestellt.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Maschine über einen Steuer- und Gleislagecomputer verfügt, dass der Steuer- und Gleislagecomputer mit den Daten der Soll-Überhöhung, dem jeweiligen Soll-Bettungsprofil und der Korrekturwerte für die Gleisstopfmaschine für jeden einzelnen Stopfgang versorgt wird, dass die Antriebe der verschiedenen Einrichtungen zum Planieren, Speichern, Abkehren, Fördern und Einschottern mit Positionsgebern versehen sind, dass die IstÜberhöhung über ein Pendel, einen Präzisionsneigungsmesser oder einen anderen Überhöhungsmesser während des Planierens erfasst wird, dass die Ist-Position der Planiermaschine im Gleis (Gleis km) durch ein Odometer oder eine andere Wegmesseinrichtung (z.B. GPS) erfasst wird und dass zumindest an der Maschine vorne eine berührungslose Abtasteinrichtung zur Erfassung eines normal zur Gleis-

bzw. Maschinenlängsrichtung verlaufendes Ist-Schotterbettprofil vorhanden ist.

Nach Neulagen, Schotterbettreinigung oder Planumssanierung können mehrere aufeinanderfolgende, von den Hebekorrekturwerten abhängige Stopfvorgänge und

Planier- und Einschotterungsgänge notwendig sein.

Schotterabladung gezielt gesteuert, bzw. überschüssiger Schotter aufgeladen und

abzuladen.

Erfindungsgemäß wird die Ist-Überhöhung des Gleises durch einen auf der Schotterplaniermaschine aufgebauten Neigungsmesser gemessen. Auf einem Steuerrechner werden die Gleislagesolldaten, die Gleiskorrekturwerte für eine nachfolgende Gleisstopfmaschine, die Infrastrukturdaten über die Lage von Hindernissen im Gleis und das Soll-Bettungsprofil gespeichert und verarbeitet. Diese Daten können manuell in den Steuerrechner eingegeben, elektronisch eingelesen oder per drahtloser Datenkommunikation übermittelt werden. Eine Steuereinheit steuert abhängig von diesen Daten während der Arbeit im Gleis die Antriebe der Arbeitsgeräte so, dass sich das jeweils gewünschte Bettungsprofil

ergibt.

Wichtig ist die Möglichkeit fehlerhafte Stellen des Gleises mit mitgespeicherten Digitalfotos oder Videos dokumentieren zu können. Die Fotos oder Videos werden in den Abnahmeschrieb integriert und können bei einem Klicken auf ein entsprechendes Symbol aufgerufen werden. Zusätzlich kann der Bediener während der Arbeit Events und Bemerkungen eingeben, die dann im Abnahmeschrieb mitgespeichert werden (z.B. spezielle Hindernisse im Gleis, Brückenpositionen,

mangelhafte Kabelkanäle oder mangelhafte Drainage etc.).

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen

und der Zeichnung.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es

zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schotterplaniermaschine,

Fig. 2 einen Bettungsquerschnitt in der Geraden mit Einschotterung für den nächsten Stopfgang,

Fig. 3 ein Schaltungsschema des Computers und

Fig. 4 einen Abnahmeschrieb

Schotterprofilmesseinrichtung 54 mit angedeutetem Abtaststrahl 55 eingezeichnet.

eingezeichnet.

Fig. 2 zeigt schematisch einen eingleisigen Bettungsquerschnitt auf Erdkörper in der Geraden. Die Schienen 2 sind auf den Schwellen 3 montiert die im Schotterbett 33 ruhen. Das Schotterbett liegt auf dem Planum mit der Neigung 1:20. Die Schotterflanke soll mit der Steigung 1:1,5 planiert werden. 50 bezeichnet die Breite des Randweges. Nach dem Randweg kann sich eine Böschung mit der Neigung 1:n anschließen. Es ist ein Bettungsquerschnitt des Gleises an einer Stelle gezeichnet wo die Hebung des Gleises die Größe H haben soll. 56 deutet den Hohlraum unter der Schwelle 3 an der sich bei der Hebung H bilden wird. Vor dem Stopfgang muss daher das Gleis wie durch 57 eingezeichnet eingeschottert werden. Durch das Stopfen wird der Schotter, der oben liegt zum Verfüllen des Hohlraumes 56 unter den Schwellen 3 benötigt. Die Stopfwerkzeuge verdichten den Schotter unter den Schienen und fixieren so die gewünschte Hebekorrektur, die am Gleis angebracht wurde. 58 zeigt die gedachte herausgehobene Schwellenoberkante an. Die Mitte des Gleises ist durch eine strichpunktierte Linie gekennzeichnet. Es ist vorteilhaft in die beiden Gleishälften links MLI und rechts MRE zu unterscheiden. Eingezeichnet

ist auch der Flankenwinkel a. Die Vorkopfbreite ist mit 51 bezeichnet.

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau des Computersystems 9, 10, 42, 30, 31, 32. IN zeigt schematisch die Eingänge IN über die der Computer die Sensordaten (Distanzgeber der Antriebe), die Signale der Meldegeräte (Bedienungselemente des Benutzers) etc. einliest. Über eine Tastatur 47 kann der Bediener Informationen in den Computer eingeben. 9 zeigt einen Bildschirm über die der Benutzer Informationen empfängt oder durch Druck auf symbolische Elemente am Schirm auch Anweisungen geben kann. 32 zeigt das Modem über welches über eine drahtlose Datenverbindung (Antenne 31) Daten empfangen (z.B. Infrastrukturdaten) oder aber auch gesendet werden können. Über die Computerschnittstelle 72 können Daten auf elektronische Datenträger übergeben und ausgetauscht werden.

Falls die Arbeitsgeräte in die Nähe eines Hindernisses gelangen kann über einen

Summer 52 eine akustische Warnung an den Bediener ausgegeben werden. Über OUT Ausgänge steuert das Computersystem 10 die Antriebe z.B. über Ventile oder Meldegeräte an. 30 zeigt das Wegmessrad, über welches die Position der Maschine im Gleis gemessen werden kann. Die beiden aufgebauten berührungslos messenden Schotterprofilmessgeräte 53, 54 sind als Signalquellen an den Steuerrechner 10 angeschlossen. An den Steuerrechner 10 ebenfalls angeschlossen ist ein Drucker 59. Über eine Datenfunkantenne (69) und ein lokales Datennetzwerk (70) können Daten und Bilder von mobilen Geräten wie z.B. Mobiltelefonen (71) mit integrierter digitaler Kamera per WLAN von der

Steuereinheit (10) empfangen und abgespeichert werden.

Fig. 4 zeigt schematisch einen mehrkanaligen Abnahmeschrieb. Die Vertikalachse km entspricht dem Gleiskilometer entlang des Gleises. Die Kanäle MLI (linke Gleishälfte) und MRE (rechte Gleishälfte) geben Schottermangel (-) oder Schotterüberschuss (+) an. Eingezeichnet ist eine Toleranzgrenze 65 für Schottermangel. In Bereichen 61 wo diese überschritten wird liegen Stellen vor an denen ein unzulässiger Schottermangel herrscht. Im nächsten Doppelkanal wird die Breite des Randweges links RWLI und des Randweges rechts RWRE angegeben. Auch hier gibt es Toleranzgrenzen 66. Bei einer Unterschreitung dieser Toleranzgrenze (Mindestbreite des Randweges) 62 kann eine Gefährdung des Instandhaltungspersonals auftreten. Der nächste Doppelkanal zeigt die Breite des Vorkopfes links VKLI und des Vorkopfes rechts VKRE an. Auch hier ist eine Toleranzgrenze 67 angegeben. Wird diese unterschritten 63 dann ist durch die mangelnde Schottermasse am Vorkopf 51 möglicherweise der für eine endlos verschweißtes Gleis notwendige Querverschiebewiderstand verringert, was die Gefahr einer Verwerfung in sich birgt. Im Sommer bei heißen Temperaturen stehen die Schienen unter hohem Druck, weil sie sich nicht ausdehnen können. Das Gleis droht auszuknicken (eine so genannte Verwerfung). Das wird durch den so genannten Querverschiebewiderstand des Gleises verhindert. Der Querverschiebewiderstand muss zur Sicherheit eine gewisse Mindestgröße (Prud’homme Grenzwert) aufweisen. Der Querverschiebewiderstand setzt sich im

Wesentlichen aus dem Sohlreibungswiderstand der Schwelle, dem

Seitenwiderstand der Schwelle 3 im Schotter 33 und dem Vorkopfwiderstand, der von der Masse des Schotters abhängt die seitlich vor der Schwelle liegt und einer Verschiebung entgegenwirkt zusammen. Der Schotterüberschuss ist ungefährlich, er deutet nur an, dass unwirtschaftliche Schotterverhältnisse vorliegen. Gleich verhält es sich mit zu flachem Flankenwinkel a, zu großen Randwegbreiten oder Vorkopfbreiten. Ein zu flacher Flankenwinkel & bedeutet einen Überschuss an Schotter.

Claims (9)

(42611) HEL Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Schotterplaniermaschine (1) mit einem auf Schienenfahrwerken (4) verfahrbaren Maschinenrahmen (MF), dem relativ zum Maschinenrahmen (MF) verstellbare Einschotter- und Planiereinrichtungen wie eine Schotterkehranlage (11), ein Steilförderband (14), ein Schottersilo (15), ein Mittelpflug (12) und/oder ein Flankenpflug (13) zur Einschotterung und Planierung eines Gleises (2, 3, 33), ein Überhöhungsmesser (29) zur Messung der IstÜberhöhung (u) des Gleises, zumindest eine berührungslose, vorne an der Schotterplaniermaschine (1) angeordnete Abtastvorrichtung (54, 55) zur Messung und Aufzeichnung des Schotterprofiles, quer zur Längsrichtung des Gleises, sowie eine Steuereinrichtung (9, 10, 32, 31, 30, IN, OUT) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinrichtung (9, 10, 32, 31, 30, IN, OUT) die Hebekorrekturwerte (H) der geplanten Stopfarbeit des Gleises (2, 3, 33) übermittelt werden, dass während des Planiervorganges mit der berührungslosen Abtastvorrichtung (54, 55) das Ist-Schotterbettprofil gemessen und abhängig vom aktuellen Gleiskilometer (km, 30) an die Steuereinrichtung übermittelt wird, dass die Steuereinrichtung (10) das mit der berührungslosen Abtastvorrichtung (54, 55) ermittelte Ist-Bettungsprofil mit dem abgespeicherten Soll-Bettungsprofil (Fig. 2) vergleicht und daraus die Bereiche mit Schotter-mangel bzw. Schotterüberschuss (MLI, MRE) ermittelt, dass die Schotterschilder des Mittelpfluges, die Schotterhosen, die Pflugschilder des Flankenpfluges und die Kehrbürstenhöhe der verschiedenen vorhandenen Einschotter- und Planiereinrichtungen (11, 14, 15, 12, 13) die mit Antrieben versehen sind und deren Steuerbewegungen durch Sensoren (IN) erfasst werden, von der Steuereinrichtung (10) so angesteuert und gestellt

werden, dass abhängig von der geplanten Hebung (H) im aktuellen Arbeitsbereich

anschließend die Stopfarbeit erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall dass ein weiterer Stopfgang erforderlich ist, um eine gewünschte Gleislage herzustellen, die dafür notwendigen Hebekorrekturwerte (H) ermittelt und der Vorgang des

Planierens und Stopfens wiederholt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) abhängig vom Soll-Bettungsquerschnitt (Fig. 2), von der Position im Gleis (km), von der Ist-Überhöhung und von der Soll-Überhöhung (u) die Antriebe so ansteuert und damit die Schotterschilder, Schotterhosen, Pflugschilder und die Kehrbürstenhöhe so einstellt, dass sich das gewünschte Soll-Bettungsprofil

ergibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass über eine hinten an der Schotterplaniermaschine (1) aufgebaute berührungslose Abtastvorrichtung (53, 55) zur Messung und Aufzeichnung des Schotter-Ist-Profiles quer zur Längsrichtung des Gleises (km) zumindest abschließend nach dem letzten Planier- und Einschotterungsvorgang die Schotterverhältnisse (MLI, MRE) insbesondere die Bereiche mit Schottermangel (61), die Randwegbreiten (RWLI, RWRE) und die Vorkopfbreiten (VKLI, VKRE) und die Ist-Flankenwinkel (@«) mit der Steuereinrichtung (10) aufgezeichnet und abgespeichert und hinsichtlich von

Toleranzgrenzen (65, 66, 67, 68) gemessen und bewertet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer eigenen Messfahrt der Schotterplaniermaschine (1) nach dem Planier- und Stopfvorgang mit der vorne an der Schotterplaniermaschine (1) aufgebauten berührungslosen Abtasteinrichtung (54, 55) die Schotterverhältnisse (MLI, MRE)

insbesondere die Bereiche mit Schottermangel (61), die Randwegbreiten (RWLI,

Toleranzgrenzen (65, 66, 67, 68) gemessen und bewertet werden.

6. Schotterplaniermaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abnahmeschrieb (Fig. 4) erzeugt wird, der gegebenenfalls auf einem Drucker (59) ausgedruckt oder per elektronischem Datenträger (72) oder über eine Datenfunkverbindung (31, 32) an den Infrastrukturbetreiber als Qualitäts-

und Arbeitsnachweis übermittelt wird.

7. Schotterplaniermaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bediener während der Arbeit besondere Ereignisse (M, BA, BE, TEXT) über Meldegeräte (IN) oder eine Tastatur (47) erfasst und in die Steuereinrichtung eingibt, um Besonderheiten des Gleises zu markieren oder zu

kommentieren.

8. Schotterplaniermaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bediener während der Arbeit besondere Eigenschaften des Gleises digital fotografieren und diese Fotos gespeichert und als Events und

wiederaufrufbare Bilder im Abnahmeschrieb (60) elektronisch integriert werden.

9. Schotterplaniermaschine (1), nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an die Steuereinheit (10) ein lokales Datenfunknetzwerk (69, 70) angeschlossen ist, über welches der Bediener mittels eines Gerätes (71) Fotos über

das lokale Datenfunknetzwerk (69, 70) an den Steuerrechner (10) übermittelt.