-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung des Zustandes
und zur Bearbeitung von Weichen in Gleisanlagen, insbesondere zur
Bestimmung der Lage und des Profils sowie zur Aufarbeitung von Weichen-Herzstücken, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
-
Zur
Vermessung der Geometrie von lückenlosen
Gleisen und von Weichen sind verschiedene Messmittel bekannt, die
beispielsweise die Spurweiten, Leitweite, Pfeilhöhen und dergleichen erfassen und
als starrer Rahmen, der mittels einer Laufrollenführung auf
das Gleis gesetzt und bewegt werden kann, oder als vierachsiger
Gleisvormesswagen zur vollmechanischen Aufmessung der Ist-Lage des Gleises
mittels Laser-Langsehnen oder dergleichen ausgebildet sind.
-
Da
sich im Laufe ihrer Lebensdauer Herzstücke von Weichen entsprechend
der Überfahrhäufigkeit
und -geschwindigkeit unterschiedlich abnutzen, werden sie bedarfsgemäß aufgearbeitet.
Dies erfolgt durch Auftragschweißen und durch anschließendes Abschleifen.
Bei Bedarf werden auch nur entstandene Grate abgeschliffen. Zur
Instandhaltung können Weichenherzstücke durchschnittlich
bis zu dreimal schweißtechnisch
bearbeitet und anschließend
geschliffen oder mit erheblichem Kostenaufwand vollständig ersetzt
werden.
-
Zur
Bestimmung der Lage des überarbeiteten
Herzstückes
in der Weiche relativ zu den Schienen und zur Überprüfung des Profils des Herzstückes kommen
rein mechanische Hilfsmittel, wie Schablonen und Lineale zur Anwendung.
Die Vermessung mit den genannten mechanischen Hilfsmitteln ist ungenau
und zeitaufwendig. Neben den unmittelbar das Herzstück betreffenden
Messgrößen werden auch
die Spurweite, Rillenweite, Leitweite und Überhöhung erfasst und mit Sollvorgaben
abgeglichen.
-
Ein
weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Messmittel zur Vermessung
der Geometrie von Gleisanlagen besteht darin, dass zum Einen jeweils
nur Teilaufgaben einer Überwachung
und Instandhaltung erfüllt
werden, so dass sie nur bedingt für eine sichere, effektive und
kostengünstige
mobile Überwachung
und Bearbeitung, insbesondere von Weichen in Eisenbahnnetzen geeignet
sind und damit dazu beitragen, durch Erreichen eines optimal gestalteten
Gleisprofils den Verschleiß deutlich
zu reduzieren.
-
Aus
der
DE 100 40 139
A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung
von Schienenprofilen bekannt, mit denen mittels einer laseroptischen Messeinrichtung
die Kontur des Schienenquerschnittsprofils punktuell erfasst und
in Schienenlängsrichtung
eine Relativbewegung der erfassten Punkte ermittelt wird. Die so
gemessenen Schienenprofile werden als Videobilder gespeichert und
bei nachfolgender Auswertung analysiert, gemittelt oder einem Simulationssystem
zur Verfügung
gestellt. Während
der Fahrt werden die linken oder rechten Schienenprofildaten erfasst
und die Höhen-
und Seitenänderungen
ausgewählter
Punkte der Kontur sowie der Schienenabstand als Spurweite ausgegeben. Mit
dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der
DE 100 40 139 A1 ist eine
Auswertung und Überwachung
von Weichen in Eisenbahnnetzen nicht möglich.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabenstellung zugrunde,
ein modulares System zur Vermessung und Bearbeitung von Weichen
in Eisenbahnnetzen bereitzustellen, das eine sichere, effektive
und kostengünstige
Instandhaltung ermöglicht
und durch Gewährleistung
eines optimal gestalteten Profils den Verschleiß von Gleisanlagen deutlich
reduziert.
-
Insbesondere
soll ein Mess- und Bearbeitungssystem bereitgestellt werden, mit
dessen Hilfe die Lage und das Profil von Weichen-Herzstücken aufwandsarm
und genau bestimmt werden und die Voraussetzungen geschaffen werden,
die Bearbeitung mit Auftragschweißen und Schleifen in höherer Qualität und kürzerer Zeit
zu absolvieren.
-
Diese
Aufgabenstellung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
3 gelöst.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung stellt
ein modulares System zur Vermessung und Bearbeitung von Weichen
in Eisenbahnnetzen bereit, das eine sichere, effektive und kostengünstige Instandhaltung ermöglicht und
durch Gewährleistung
eines optimal gestalteten Profils den Verschleiß von Gleisanlagen deutlich
reduziert.
-
Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Soll-Profildaten und die zur Berechnung der
Soll-Profildaten erfassten Ist-Profildaten an eine Bearbeitungseinheit
zur Positionierung von Bearbeitungswerkzeugen und zur Steuerung
von Werkzeugantrieben der Bearbeitungswerkzeuge abgegeben werden,
dass anschließend
neue Ist-Profildaten erfasst und mit den Soll-Profildaten verglichen
werden und bei Überschreitung
einer vorgegebenen Differenz zwischen den neuen Ist-Profildaten
und den Soll-Profildaten die Bearbeitungseinheit erneut aktiviert
wird.
-
Eine
Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahren
ist gekennzeichnet durch ein Messsystem zur geometrischen Erfassung
des Weichenzustandes und zur Erzeugung eines dreidimensionalen Profilbildes
des Überlaufbereichs
der Weiche mit einer Scanner-Einheit zur Erfassung der Spurweite, Überhöhung, Verbindung,
Rillenweite, Längs-
und Richtpfeilhöhen,
einem mit dem Ausgang der Scanner-Einheit verbundenen Messsignalverarbeitungssystem
zur Aufbereitung der von Scanner-Einheit abgegebenen Messdaten und
zur Abgabe von Ist-Profildaten, einer die Ist-Profildaten abgebenden
Kommunikations-Schnittstelle und einer geräteinternen, elektronischen
Steuerung zur Ansteuerung der Scanner-Einheit zur Abtastung des
Querprofilverlaufs des Weichen-Herzstückes und der Flügelschienen
einer Weiche an definierten Stützstellen, sowie
eine als Expertensystem ausgebildete Datenverarbeitungseinheit zur
Speicherung der Ist-Profildaten, Aufbereitung der Ist-Profildaten
und Erzeugung von Soll-Profildaten unter Einbeziehung von gespeicherten
Daten mit einer die Ist-Profildaten des Messsystems, Inspektionsdaten,
manuelle Korrekturen und Soll-Daten empfangenden Kommunikations-Schnittstelle,
die ein Ist-Profil sowie Soll-Profildaten abgibt, einer das Ist-Profil
und gespeicherte Soll-Profildaten empfangenden Ist-Profil-Analyseeinheit,
die ein Analyse-Ergebnis unter Berücksichtigung einer STA-Aussage
und eine Trendanalyse abgibt, einer das Analyse-Ergebnis empfangenden
Datenbank und einer Daten mit der Datenbank austauschenden Soll-Profil-Berechnungseinheit
zur Abgabe der Soll-Daten an die Kommunikationsschnittstelle.
-
Das
erfindungsgemäße Mess-
und Bearbeitungssystem ermöglicht
eine aufwandsarme und genaue Bestimmung der Lage und des Profils
von Weichen-Herzstücken
und schafft damit die Voraussetzung für eine optimale Bearbeitung
mit Auftragschweißen
und Schleifen in höherer
Qualität
und kürzerer
Zeit. Vor allem wird durch eine teilautomatische Er zeugung eines
optimalen Schliffbildes die Erforderlichkeit von Auftragsschweißungen vermindert,
so dass auf diese Weise die zeitlichen und finanziellen Aufwände gemindert
und das Material geschont wird. Dabei entfallen manuelle Messungen
während
des gesamten Mess- und Bearbeitungsvorganges. Weiterhin können mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Mess-
und Bearbeitungssystems die durchgeführten Arbeiten schnell und
unkompliziert überprüft werden.
-
Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Scanner-Einheit einen Profilsensor und einen Scanner-Antrieb
enthält,
die mit der Steuerung des Messsystems verbunden sind, und dass der
Profilsensor ein Sensorsignal an die Messsignal-Verarbeitung abgibt.
-
Eine
weiter vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ist durch eine
die Soll-Profildaten vom Expertensystem und die Ist-Profildaten
vom Messsystem empfangende Bearbeitungseinheit Bearbeitung des relevanten
Weichenbereichs insbesondere mit schleiftechnischen Mitteln gekennzeichnet,
die eine die Soll-Profildaten und die Ist-Profildaten aufnehmende
Kommunikations-Schnittstelle, ein den aktuellen Ist-Zustand des
relevanten Weichenbereichs und Referenzpunkte der Messung erfassendes
Kontroll-Messsystem zur Steuerung der Ausrichtung eines Werkzeugchassis
und zur Überprüfung der
Abweichung der Ist-Profildaten nach einem Bearbeitungsschritt mit
den Soll-Profildaten, eine mit dem Ausgang der Kommunikationsschnittstelle
verbundene Soll-Profildaten-Aufbereitung
zur Vorbereitung der Daten für
die Steuerung der Positionierung der Bearbeitungswerkzeuge und zur
Steuerung der Werkzeugsantriebe und eine mit dem Ausgang des Kontroll-Messsystems
und der Soll-Profildaten-Aufbereitung verbundene Steuereinrichtung
zur Initiierung einer Werkzeug-Positionierung und Steuerung der
Antriebe für
die Bearbeitungswerkzeuge und zur Steuerung eines Rahmen-Nivellier-
und Positionier-Systems aufweist.
-
Anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der
Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen
-
1 eine
schematische Draufsicht auf eine Weiche in einer Gleisanlage eines
Eisenbahnnetzes;
-
2 eine
Seitenansicht sowie in Relation hierzu eine Draufsicht zur Erläuterung
der Geometrie eines Weichenherzstückes;
-
3 ein
Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Mess- und Bearbeitungssystems;
-
4 ein
Blockschaltbild des schematischen Aufbaus des verwendeten Messsystems;
-
5 ein
Blockschaltbild des im erfindungsgemäßen Mess- und Bearbeitungssystem
verwendeten Expertensystems;
-
6 eine
schematisch-perspektivische Darstellung zur Beschreibung eines Weichenherzstückes über Definitionsquerschnitte;
-
7 eine
schematische Darstellung der Parameter der Definitionsquerschnitte
gemäß 6;
-
8 eine
schematisch-perspektivische Darstellung der Manipulationsmöglichkeiten
an den Definitionsquerschnitten;
-
9 eine
schematische Darstellung zur Herleitung des Definitionsquerschnittes
aus gemessenen Querprofildaten;
-
10 eine
schematische Darstellung der Anpassung des Profilverlaufs an ein
Radprofil und
-
11 ein
Blockschaltbild des schematischen Aufbaus der Bearbeitungseinheit
des erfindungsgemäßen Mess-
und Bearbeitungssystems.
-
1 zeigt
eine Draufsicht auf eine Weiche zur Verbindung zweier Gleise 21, 22 mit
der durchlaufenden äußeren Schiene 22,
als zentrales Teil einer Weiche das Weichenherzstück 1,
in dem sich die abzweigende mit der durchgehenden Schiene schneidet,
sowie zwischen den Gleisen 21, 22 und neben dem
Weichenherzstück 1 auslaufende,
abgebogene Flügelschienen 3, 4,
deren Zungen 31, 41 sich jeweils an das eine oder
andere Gleis 21, 22 anlegen und miteinander durch
eine Spurstange, die gleichzeitig zum Stellen dient, verbunden sind.
Zur Führung
der Räder
in den am Weichenherzstück 1 entstehenden
40 bis 50 mm breiten Spurlücken
sind Radlenker 5 vorgesehen.
-
Das
Weichenherzherzstück 1 unterliegt stärkster mechanischer
Beanspruchung, da es die Radlast übernimmt, wenn das Rad die
Flügelschienen 3, 4 bei
spitzer Befahrung verlässt
bzw. bei stumpfer Befahrung auf die Flügelschienen 3, 4 zugeführt wird.
Um diesen Überlaufprozess
mechanisch so sanft wie möglich
zu gestalten, ist das Herzstück
gemäß 2 speziell
geformt und rampenförmig
zugeschnitten. Kennzeichnend für
diese Rampe sind die so genannten „L-Punkte". Der „L1-Punkt" steht dabei den
Punkt dar, an welchem bei spitzer Befahrweise der erste Kontakt
des Rades mit dem Weichenherzstück 1 stattfindet,
während
der „L-Punkt" den Punkt kennzeichnet,
an welchem die Rampe des Weichenherzstückes 1 wieder die
Höhe der
normalen Gleisebene erreicht haben kann.
-
Da
sich im Laufe ihrer Lebensdauer Weichenherzherzstücke entsprechend
der Überfahrhäufigkeit
und -geschwindigkeit unterschiedlich abnutzen und Beschädigungen 11 an
den Weichenherzherzstücken 1 auftreten,
werden sie bedarfsgemäß durch
Auftragschweißen
und durch anschließendes Abschleifen
aufgearbeitet oder bei Bedarf auch nur entstandene Grate abgeschliffen.
-
Ziel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es daher, ein Mess- und Bearbeitungssystem zu schaffen, mit
dessen Hilfe in einem ersten Schritt die Lage und das Profil von
Weichenherzstücken
aufwandsarm und genau bestimmt wird, um die Voraussetzungen dafür zu schaffen,
dass die Arbeit beim Auftragschweißen und Schleifen in höherer Qualität und kürzerer Zeit
absolviert werden kann. Zusätzlich soll
durch eine teilautomatische Erzeugung eines optimalen Schliffbildes
die Erforderlichkeit von Auftragsschweißungen vermindert werden, so
dass sowohl die zeitlichen und finanziellen Aufwände gemindert, als auch das
Material geschont wird, wobei manuelle Messungen während des
gesamten Vorganges entfallen. Weiterhin soll der Auftraggeber mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Messsystems
die durchgeführten
Arbeiten schnell und unkompliziert überprüfen können.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst mit der Vernetzung eines Mess-, Experten- und Bearbeitungssystems drei unabhängige Systemkomponenten,
die nachfolgend an Hand der 3 bis 5 und 11 näher erläutert werden.
-
Das
in 3 als Blockschaltbild dargestellte erfindungsgemäße Mess-,
Experten- und Bearbeitungssystem ist für den mobilen Einsatz und die
Bedienung durch zwei Personen bestimmt. Die physikalisch-logischen
Schnittstelle für
die Ein- und Ausgaben ermöglichen
dabei eine flexible und fehlerfreie Datenübertragung zwischen dem Messsystem
6, dem Expertensystem 7 und dem Bearbeitungssystem 8.
-
Das
autark arbeitende Messsystem 6 setzt sich aus einem Messchassis
und Referenzierungssatelliten zusammen und dient der exakten geometrischen
Erfassung des Weichenzustandes und weiterführend der Entscheidungsfindung,
ob und wie die entsprechende Weiche aufgearbeitet werden muss.
-
Die
Apparatur erfasst Spurweite, Überhöhung, Verwindung
und Rillenweite, sowie Längs- und Richtungspfeilhöhen und
erzeugt ein hochpräzises, dreidimensionales
Profil-Bild des Überlaufbereiches. Zur
Erfassung von Spur-, Leitwerten und Pfeilhöhen wird das Messchassis über den
relevanten Weichenbereich bewegt. Die Messwertaufnahme des in den 3 und 4 im
Blockschaltbild dargestellten Messsystems 6 erfolgt für jeden
Arbeitsschritt entsprechend den Bahnrichtlinien für die Weichenvermessung.
-
Für die Referenzierung
der Messpunkte wird ein laseroptisches System verwendet, welches
aus einem Empfänger
am Messchassis und einem bis zu 150 m vom Herzstückbereich entfernt installierten Satelliten
besteht. Mit Hilfe dieses Systems werden auch die Längs- und
Richtungspfeilhöhen
bestimmt.
-
Zur
Erzeugung des dreidimensionalen Profil-Bildes (Querprofilverlauf)
muss eine Scannereinheit 63 ordnungsgemäß über dem Weichenherzherzstück 1 positioniert
werden. Der eigentliche Scannvorgang erfolgt anschließend automatisch
auf Knopfdruck. Die geräteinterne,
elektronische Steuerung 64 des Messsystems 6 übernimmt
dabei den Messvorgang, bei welchem die Scannereinheit 64 den
Querprofilverlauf von Weichenherzherzstück 1 und Flügelschienen 3, 4 an
definierten Stützstellen
(„Messquerschnitte") abtastet. Die Scanner-Einheit 63 enthält einen
Profilsensor 631 und einen Scanner-Antrieb 632, die mit der geräteinternen,
elektronischen Steuerung 64 verbunden sind.
-
Alle
von der Scannereinheit 63 erfassten Daten werden vom Profilsensor 631 als
Sensorsignal an eine Messsignalverarbeitung 61 abgegeben,
die mit einer Kommunikationsschnittstelle 62 verbunden
ist, die die Kommunikation nach außen vorbereitet. Dabei werden
die Messquerschnitte gemäß der erforderlichen
Messgenauigkeit in der Datenmenge optimiert. Abschließend werden
die Ist-Profildaten an eine Datenverarbeitungs einheit, dem Expertensystem 7, übermittelt.
Die maximale Datenmenge beträgt
dabei beispielsweise 4 MByte pro vermessener Weiche. Als Kommunikationsschnittstelle 62 kommen
sowohl in den Standorten der Instandhaltungsbetriebe vorhandene
Dateneingänge
von Computersystemen, als auch im Freifeld verfügbare Mobilfunknetze oder ein
Datentransport über
vom Messsystem 6 beschriebene Datenträger, zum Beispiel Flash-ROM-Karten, in Frage.
Durch die Nutzung des Internets über
räumlich
am nächsten
liegende Zugänge
können
die Kosten für
den Datentransfer über die
Kommunikationsschnittstelle 62 des Messsystems 6 gering
gehalten werden.
-
Das
Expertensystem 7 übernimmt
gemäß den 3 und 5 die
Ist-Profildaten, archiviert diese und generiert daraus Soll-Profildaten
unter Einbindung aller zur Verfügung
stehenden Datenbankressourcen. Es setzt sich aus einer die Ist-Profildaten des
Messsystems 6, Inspektionsdaten, manuelle Korrekturen und
Soll-Daten empfangenden Kommunikationsschnittstelle 71,
die ein Ist-Profil sowie Soll-Profildaten abgibt, einer das Ist-Profil
und gespeicherte Soll-Profildaten empfangenden Ist-Profil-Analyseeinheit 72,
die ein Analyse-Ergebnis unter Berücksichtigung einer STA-Aussage
genannten schweißtechnischen
Arbeitsaufnahme und eine Trendanalyse abgibt, einer das Analyse-Ergebnis empfangenden
Datenbank 74 und einer Daten mit der Datenbank 74 austauschenden
Soll-Profil-Berechnungseinheit 73 zur
Abgabe der Soll-Daten an die Kommunikationsschnittstelle 71 zusammen.
-
Da
zwischen Profilmessung und -bearbeitung aus organisatorischen Gründen einige
Zeit vergehen kann, müssen
die Soll-Profildaten eventuell dem veränderten Ist-Zustand einer Weiche)
angepasst werden, da diese beispielsweise zwischendurch von Hand
nachgestopft worden sein können. Geringfügige Korrekturen
der Soll-Profildaten von Hand sind daher zur Vermeidung unnötiger Mehrfachmessungen
generell möglich.
Die Sollprofilgenerierung läuft
weitestgehend vollautomatisiert ab. Um dies zu unterstützen, werden
systemextern erfasste aktuelle Daten des Betreiber aus bereits vorhandenen
Datenbanken berücksichtigt.
-
Kern
der Profildatenaufbereitung mittels des Expertensystems 7 ist
ein numerischer Algorithmus zur geometrischen Beschreibung des Herzstückbereiches,
der es ermöglicht,
optimale Soll-Profildaten zu erzeugen. Damit ist es möglich, Profile
einzuschleifen und die Laufkräfte
im Herzstück-
und Flügelschienenbereich
zu minimieren, so dass der Verschleiß verringert und die verbleibende
Lebensdauer der Bauteile verlängert
wird.
-
Im
numerischen Profil-Optimierungs-Algorithmus wird das im Folgenden
an Hand der 6 bis 10 beschriebene
Herzstückmodell
implementiert. Dabei ist die räumliche
Gestalt durch eine Reihe von „Definitionsquerschnitten" an vorgegebenen Stützstellen
festgelegt. Der Querprofilverlauf an einer beliebigen Längskoordinate
entlang des Herzstückes ist
dann durch Interpolation zwischen den Stützstellen bestimmbar.
-
Zusatzmodule
des Optimierungsprogramms übernehmen
die Manipulation der räumlichen
Gestalt in Interaktion mit der Benutzeroberfläche. Hierzu zählen automatische
Querschnittsapproximationen für
die Definitionsquerschnitte aus gemessenen Profildaten. Für die Erprobungsphase
ist die manuelle Veränderung
der Querschnittsgeometrie durch Manipulation der Parameter der Definitionsquerschnitte möglich. Aufbauend
auf diesen Grundfunktionen des Programmmoduls übernimmt ein weiteres Modul
die Modifikation der Querschnittsgestalt unter Berücksichtigung
der zu erwartenden Traganteile von Herzstück und Flügelschiene. Hierzu ist ein
geeigneter Kontaktalgorithmus zwischen einem Radprofil und dem Schienenquerschnittsverlauf
zu entwickeln.
-
Anhand
einer für
jede Flügelschiene 3, 4 und die
Spitze eines Weichenherzherzstückes 1 selbst festzulegenden
Anzahl von Querschnittsebenen, den „Definitionsquerschnitten" gemäß 6,
entlang der Gleislängsachse
wird die räumliche
Geometrie von Weichenherzherzstück 1 und
Flügelschienen 3, 4 mathematisch
beschrieben. In jedem dieser Querschnitte wird das Querprofil der
Flügelschienen 3, 4 und
des Weichenherzherzstücks 1 durch
eine festgelegte Anzahl analytischer Funktionen definiert.
-
Die
analytischen Funktionen werden gemäß 7 durch
Parameter, nämlich
Radien R1, R2, R3 und R4, Schienenhöhen h1, h2, h3 und
h4, Winkel α1 und α2 sowie
die Schienenbreite b definiert. In einem ersten Ansatz wird die
Verwendung von Geraden oder Kreisbögen implementiert. Die Verwendung
von Splinefunktionen ist ebenfalls möglich. Die Parameter dieser
analytischen Funktionen sind dann zum Beispiel:
- • die Übergangspunkte
zwischen benachbarten Funktionen
- • Übergangsneigungen
- • Radien
von Bogenabschnitten
- • Parameter
der Splines
-
Sie
sind für
Erstellung von Definitionsquerschnitten manuell und durch einen übergeordneten Algorithmus
zur Profilmanipulation einstellbar.
-
Die
Wahl der Werte für
die Parameter der analytischen Funktionen kann frei vom Konstrukteur festgelegt
werden. Je nach Gestaltung der Oberfläche ist der Anwender dann in
die Lage versetzt, durch Veränderung
weniger in 8 schematisch dargestellter
Einflussgrößen wie
Neigungen, Krümmungsradien,
Querschnittsbreite, Lage und Höhe des
Scheitels und Lage des Querschnitts in Schienenlängsrichtung die Herzstückgestalt
manuell zu modifizieren. Diese Manipulation erfolgt über eine Bedienoberfläche mit
grafischer Ausgabe.
-
Durch
weitere Programmmodule wird die Gestalt der Definitionsquerschnitte
teilautomatisch bestimmt bzw. verändert. Sie erfüllen folgende
Anforderungen:
- • Wahl der Parameter der die
Querschnitte beschreibenden Funktionen;
- • Approximation
gemessener Profildaten gemäß 9;
- • Anpassung
an einen in der Querschnittsebene beliebig positionierten Radprofilverlauf
gemäß 10.
-
Sofern
gemessene Querprofildaten vorliegen, ermöglicht ein Programmbaustein
die Approximation dieser Daten durch die Definitionsquerschnitte.
Dabei ist zu berücksichtigen,
dass die Messquerschnitte im Allgemeinen nicht koplanar zu den Ebenen
der Definitionsquerschnitte liegen. Des Weiteren kann sich die Anzahl
der Messquerschnitte von der Anzahl der Definitionsquerschnitte
unterscheiden.
-
Zwischen
den Definitionsquerschnitten wird in Längsrichtung an wählbaren
Querschnittsebenen der Profilverlauf durch Interpolation berechnet.
Hierbei werden aus Gründen
des mathematischen Aufwandes nach Möglichkeit einfache Interpolationen verwendet.
-
Ein
weiteres Programmmodul passt die Profildaten an ein vorgegebenes
und über
Herzstück
und Flügelschiene
positioniertes Radprofil an. Hierbei wird die Aufteilung des Traganteils
zwischen Herzstück
und Flügelschiene
automatisch berechnet und in die Profilmodifikation einbezogen.
-
Die
schleiftechnische Bearbeitung wird von der in den 3 und 11 im
Blockschaltbild dargestellten Bearbeitungseinheit 8 vollzogen,
die eine die Soll-Profildaten und die Ist-Profildaten aufnehmende Kommunikationsschnittstelle 81,
ein den aktuellen Ist-Zustand des relevanten Weichenbereichs und
Referenzpunkte der Messung erfassendes Kontroll-Messsystem 82 zur
Steuerung der Ausrichtung eines Werkzeugchassis und zur Überprüfung der
Abweichung der Ist-Profilddaten nach einem Bearbeitungsschritt mit
den Soll-Profildaten, eine mit dem Ausgang der Kommunikationsschnittstelle 81 verbundene
Soll-Profildaten-Aufbereitung 84 zur Vorbereitung der Daten
für die
Steuerung der Positionierung der Bearbeitungswerkzeuge und zur Steuerung der
Werkzeugsantriebe und eine mit dem Ausgang des Kontroll-Messsystems 82 und
der Soll-Profildaten-Aufbereitung 84 verbundene
Steuereinrichtung 83 zur Initiierung einer Werkzeug-Positionierung 86 und
Steuerung der Werkzeugantriebe 87 für die Bearbeitungswerkzeuge
und zur Steuerung eines Rahmen-Nivellier- und Positionier-Systems 85 enthält.
-
Die
Bearbeitungseinheit 8 erhält die in das Weichenherzherzstück 1 einzuarbeitenden
Soll-Profildaten, sowie die zur Berechnung verwendeten Ist-Profildaten über die
Schnittstelle zur Kommunikation vom Expertensystem 7 zur
genauen Lage- und Zustandserkennung. Das Kontroll-Mess-System 82 erfasst
den aktuellen Ist-Zustand, sowie die Referenzpunkte und sorgt über das
Rahmen-Nivellier- und Positioniersystem 85 für die genaue
Ausrichtung des Werkzeugchassis.
-
In
der Sollprofildaten-Aufbereitung werden die Daten für die Steuerung
der Werkzeug-Positionierung 86 und
der Werkzeugantriebe 87 vorbereitet. Im Anschluss veranlasst
die Steuerung 83 die Werkzeug-Positionierung 86.
Sie steuert auch die Werkzeugantriebe 87 für die Bearbeitung.
Abschließend überprüft das Kontroll-Mess-System 82 die
neuen Ist-Profildaten mit den Soll-Profildaten. Bei genügender Übereinstimmung
ist der Bearbeitungsvorgang abgeschlossen, andernfalls wird die
Bearbeitung wiederholt.
-
Die
Bearbeitungseinheit 8 befindet sich in einem Verfahrrahmen
mit einem Positionierfeld von beispielsweise 3500 × 500 mm.
Der Verfahrrahmen wird hydraulisch an nicht zu bearbeitenden Schienenbereichen
fixiert. Zum Bewegen der Bearbeitungseinheit 8 sind zwei
Spindeln mit hydraulischen Antrieben vorgesehen. Die Spindelnase
ist als Steilkegel mit automatischer Werkzeugvorspannung ausgeführt. Zusätzlich ist
die Bearbeitungseinheit 8 längs zur Schienenebene „kardanisch" steuer- und schwenkbar
und kann zur Schienenebene gehoben und gesenkt werden. Die zur Positionierung
erforderlichen Ak toren sind über
die Steuerung mit dem Kontroll-Mess-System 82 verknüpft, welches
funktionell wie das autarke Messsystem 6 ausgeführt ist.
-
- 1
- Weichenherzstück
- 3,
4
- Flügelschienen
- 5
- Radlenker
- 6
- Messsystem
- 7
- Expertensystem
- 8
- Bearbeitungseinheit
- 11
- Beschädigung am
Weichenherzstück
- 21,
22
- Gleise
- 31,
41
- Zungen
der Flügelschienen
- 61
- Messsignalverarbeitung
- 62
- Kommunikationsschnittstelle
- 63
- Scannereinheit
- 64
- elektronische
Steuerung
- 71
- Kommunikationsschnittstelle
- 72
- Ist-Profil-Analyseeinheit
- 73
- Soll-Profil-Berechnungseinheit
- 74
- Datenbank
- 81
- Kommunikationsschnittstelle
- 82
- Kontroll-Messsystem
- 83
- Steuereinrichtung
- 84
- Soll-Profildaten-Aufbereitung
- 85
- Rahmen-Nivellier-
und Positionier-System
- 86
- Werkzeug-Positionierung
- 87
- Werkzeugantriebe
- 631
- Profilsensor
- 632
- Scanner-Antrieb
- L
- L-Punkt
- L1
- L1-Punkt