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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zum Austausch eines defekten oder verschlissenen Schienenstückes gegen ein
neues Schienenstück.
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Gelegentlich
müssen
Schienen einer bestehenden Gleisanlage gewechselt werden, weil sie
lokal Fehler aufweisen. Hierbei kann unterschieden werden zwischen
dem Erfordernis eines Wechsels von langen (> 30 m bis mehrere Kilometer) und von kurzen
(< 30 m) Schienen
bzw. Schienenabschnitten oder -stücken.
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Für lange
Schienen gibt es gut eingeführte Verfahren
für den
An- und Abtransport, das Ab- und Aufladen von Neu- und Altschiene
sowie für
das Wechseln.
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Bei
Kurzschienen (Schienen(stücke) < 30 m) erfolgt ein
Schienenaustausch derzeit mit Hilfe eines Transportwagens, der die
neue Schiene anliefert, und mit einem gleisgebundenen Bagger (2-Wegefahrzeug),
der die Schiene zunächst
in Gleismitte oder auf die Schwellenköpfe ablädt und in einem zweiten Schritt
in die Einbauposition rückt.
Außerdem
greift er die alte Schiene bzw. das alte Schienenstück und lädt diese(s)
wieder auf. Das Manipulieren von Schienen mit Hilfe von Baggern
wird zwar häufig durchgeführt, belastet
aber die Schiene durch das quasi punktförmige Anheben und ist in vieler
Hinsicht ein plumpes, wenig präzises
und nicht sehr zügiges Verfahren.
Außerdem
muss der Bagger zunächst
an die Baustelle transportiert werden.
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Hinzu
kommt als ein weiteres Problem, dass die Schiene im Gleis unter
Spannung liegt und diese Spannung auch bei einem Austausch eines
Schienenstückes
erhalten werden muss. Wenn also die Schiene aufgetrennt wird und
das schadhafte Stück entnommen
wird, werden die Spannungen freigesetzt und die freien Enden bewegen
sich. Beim Einbau der neuen Schiene nach der vorbekannten Methode
muss deshalb durch ein Ziehgerät
die Spannung wieder aufgebracht werden. Dieses Ziehgerät ist ein
weiteres Stück
Ausrüstung
von nicht unerheblichem Gewicht, dessen Bedienung zusätzliche
Zeit und Personal erfordert.
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Schließlich darf
auch nicht vernachlässigt werden,
dass die Arbeit im Gleis besondere Gefahren birgt. Zwar wird im
Falle eines Wechsels das Gleis gesperrt, im Nachbargleis kann jedoch
sehr wohl Zugverkehr stattfinden. Herkömmlich sichern mehrere Sicherungsposten
die Strecke und warnen die Arbeiter vor herannahendem Verkehr im
Nachbargleis. In letzter Zeit gibt es sogar Entwicklungen, welche
die Gleisbauarbeiter durch feste Wände innerhalb des schützenden
Profils des gesperrten Gleises „einsperren". In Frankreich beispielsweise
sind keine Verfahren mehr erlaubt, bei denen der Gleisbauarbeiter
dieses Profil verlassen kann.
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Bereits
heute existiert ein Transportfahrzeug mit bordeigenen Kränen, das
in der Lage ist, kurze Passenden selbständig im Gleis abzulegen. Allerdings
kann das System die Schiene nur seitlich über die Bordwand abladen und
somit nur seitlich neben dem Gleis (und nicht direkt in der Einbauposition)
ablegen. Hier ist immer noch ein Bagger zum Einwechseln erforderlich.
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Mit
der neuen Erfindung soll daher ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Austausch eines defekten oder verschlissenen Schienenstückes gegen
ein neues Schienenstück
(ein so genanntes Schienenpassende, d.h. ein genau abgelängtes Stück Neuschiene)
angegeben werden, welches gegenüber
den vorbekannten Verfahren einfacher auszuführen ist. Ferner soll eine
Vorrichtung angegeben werden, mit der ein vereinfachtes Verfahren
durchgeführt
werden kann und die insbesondere weitgehend autark aufgebaut ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens in Patentanspruch
1 skizziert, eine diese Aufgabe lösende Vorrichtung ist in Anspruch
5 in ihren Merkmalen gekennzeichnet. Weiterbildungen des Verfahrens
sind in den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 4 angegeben; vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung
sind in den abhängigen
Ansprüchen
6 bis 9 genannt.
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Erfindungsgemäß wird bei
dem neuen Verfahren ein defektes Schienenstück mit einem oder mehreren
schienengebundenen Wagen überfahren, so
dass jeweils vor und hinter dem Schienenstück ein oder mehrere Räder des
bzw. der Wagen angeordnet sind, auf dem Schienenstück selbst
aber keine Räder auflasten.
Das defekte Schienenstück
wird, sofern dies nicht bereits zuvor schon geschehen ist, von dem
Schienenstrang getrennt und mittels einer auf dem/den Wagen angeordneten
Hebevorrichtung, z. B. von auf einem Transportwagen befindlichen,
bordeigenen Kränen,
aus dem Schienenstrang gehoben. Vorzugsweise wird das mit der Hebevorrichtung
heraus gehobe ne fehlerhafte Stück
Altschiene auf dem Wagen/den Wagen mittels der Hebevorrichtung abgelegt.
Anschließend
wird ein in der Länge
passgerecht abgelängtes
Schienenstück
von dem/den Wagen mittels der Hebevorrichtung abgesenkt und direkt
auf den Befestigungspunkten der Schwellen abgelegt, so dass es nach
einem Verbinden mit dem restlichen Schienenstrang sofort wieder
befahren werden kann.
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Die
Schwierigkeit bestand bisher darin, dass der Zugang zur Schiene
von oben durch das Baufahrzeug selbst räumlich verwehrt war: Der Abstand zwischen
den Drehgestellen eines Wagens ist nämlich nicht groß genug,
um auf dieser Länge
ein Schienenpassende zu setzen.
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Bei
der hier beschriebenen Erfindung wird die erforderliche Spannweite
z.B. dadurch erzielt, dass zwei handelsübliche Flachbett-Güterwagen
mit einer ausziehbaren Brücke
verbunden sind. Auf dieser Brücke
befindet sich die Hebevorrichtung z.B. in Form von zumindest zwei
Kränen,
sowie das vorzugsweise wenigstens ein Magazin für Alt- und Neuschienen. In
Transportstellung sind in diesem Beispiel die Wagen zusammen gekuppelt,
die Brücke
ist eingefahren. Bei Erreichen der Baustelle werden die Flachwagen
entkuppelt und auseinander gezogen, so dass der Zwischenraum von
der Brücke überspannt
ist. Jetzt haben die Kräne
von oben vollen Zugang zum Gleis und können die Altschienen direkt anheben,
bzw. die Neuschienen direkt in den Schienenstrang absenken.
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Eine
der besonderen Möglichkeiten
einer solchen Wagenanordnung ist es, die Spannung im Gleis durch
einen, die Schienenlücke überspannenden
Halterahmen zu erhalten. Dieser Halterahmen wird zu Beginn der Arbeiten über die
zu wechselnde Schiene gesetzt und an beiden Enden fest mit dieser verklemmt.
Durch zwei optional in dem Rahmen vorhandene Trenngeräte, die
auf dem Rahmen angebracht sind, kann ein inner halb des Rahmens liegendes
Stück Schiene
herausgetrennt werden, ohne dass die frei werdenden Schienenenden
des an dieser Stelle unterbrochenen Schienenstranges sich bewegen
können.
Das neue Passende wird nun in die Lücke gelegt. Dabei kann durch
eine Einrichtung zum thermischen Neutralisieren, z.B. durch gasbetriebene
Wärmegeräte, die
sich auf dem Halterahmen befinden können, das Passende noch zum
Längenausgleich
auf die korrekte Temperatur gebracht werden (thermisch neutralisiert
werden). Anschließend
wird das Passende mit dem Gleis verschweißt. Nun kann der Halterahmen
gelöst
und mit der Hebevorrichtung, z.B. dem bordeigenen Kran, auf die
Brücke
gehoben werden.
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In
dem Halterahmen kann zudem noch eine Ziehvorrichtung zum Aufbringen
einer Zugkraft auf eines oder beide der im Schienenstrang nach dem Heraustrennen
des Schienenabschnittes offen liegenden Schienenenden enthalten.
So kann mit ein und demselben Werkzeug die Schiene zusätzlich „gespannt" werden, wenn dies
erforderlich sein sollte.
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Ein
solchermaßen
gestalteter Zug kann zudem als Werkzeugwagen für die anfallenden Schweiß- und Schraubarbeiten
genutzt werden. Der Halterahmen kann als Schiene für ein Schraubgerät dienen
und diese schweren Geräte
direkt mit ins Gleis heben.
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Durch
das präzise
Absenken der Neuschiene direkt an die Einbauposition sowie den in
einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehenen Spannungserhalt mittels
Halterahmen werden mehrere konventionelle Arbeitsschritte eingespart.
Es bedarf zusätzlich
zu dem Transportsystem auch keiner weiteren Baufahrzeuge. Der Wechselvorgang
kann somit schneller durchgeführt
werden, die erforderliche Sperrpause kann kürzer gehalten werden.
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Ferner
wird die Sicherheit des Arbeitspersonals durch das erfindungsgemäße Verfahren
bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung
deutlich erhöht.
Zunächst
wird eine Gefährdung
des Personals bereits durch den Verringerten Personalbedarf geringer.
Ferner kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren/mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein Großteil
der Arbeiten innerhalb des das auszutauschende Schienstück enthaltenden
Gleises bzw. von dem/den Wagen aus vorgenommen werden und nicht
neben dem Gleis bzw. zwischen diesem Gleis und einem möglicherweise
noch befahrenen Nachbargleis. Das Gleis mit dem auszutauschenden
Schienenabschnitt ist durch die für die Arbeiten ohnehin erforderliche Sperrung
ein sicherer Ort. Schließlich
kann die Sicherheit noch erhöht
werden, wenn z.B. an dem optionalen jedenfalls auf seiner der Außenseite
des Baustellen-Gleises zugewandten Seite Halterahmen eine Einrichtung
zur Absperrung, z.B. ein Absperrgitter oder dergleichen, angeordnet
ist, die für
das Baupersonal eine Barriere darstellt.
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Weitere
Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der beigefügten Figuren.
Dabei zeigen:
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1a) bis f): schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens
mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer möglichen
Ausgestaltungsvariante in insgesamt 6 Schritten;
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2 eine
schematische Darstellung der in 1 gezeigten
erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Schnitt; und
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3 eine
dreidimensionale Ansicht eines mit der Vorrichtung mitgeführten Halterahmens
mit integrierter Tem pereinrichtung inklusive Schnittdarstellungen
genommen in drei unterschiedlichen Schnittebenen.
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In 1 ist
schematisch ein Schienenwechselzug 1 dargestellt, wie er
eine Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Austausch kurzer Schienenstücke
(Schienenstücke
von < 30 m Länge) eingesetzt
werden kann. Neben einem Zugfahrzeug (einer Lokomotive) 2 enthält der Schienenwechselzug 1 zwei
im wesentlichen verkehrsübliche Flachbett-Güterwagen 3. Auf diesen
Flachbett-Güterwagen 3 ist
z.B. auf darauf aufgesetzten Schienen eine Arbeitsbrücke 4 relativ
zu den Flachbett-Güterwagen 3 verfahrbar
aufgesetzt. Auf der Arbeitsbrücke 4 sind
Kranläufer 5 sowie
damit verbundene Schienenauflagen 6 (vgl. 2)
angeordnet. Auf den Kranläufern
sitzt jeweils eine Kranvorrichtung 7, die entlang der quer
zur Längsrichtung
des Schienenwechselzuges 1 sich erstreckenden Kranläufer 5 verfahren
werden kann. Am Ende der Kranvorrichtung 7 ist ein Anschlaghaken 8 zum
Festlegen einer Schiene angeordnet.
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Anhand
der 1a) bis f) wird nun die prinzipielle
Vorgehensweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Austauschen
eines kurzen Schienenstückes
(Länge
bis 30 m) erläutert.
Zunächst
fährt der
Schienenwechselzug mit aneinander gekoppelten Flachbett-Güterwagen 3 über den
in den Figuren grau markierten, auszutauschenden Schienenabschnitt
A (1a). Dann werden in der richtigen
Position die beiden Flachbett-Güterwagen 3 voneinander
entkoppelt, der aus Sicht des Zugfahrzeuges 2 hintere Flachbett-Güterwagen 3 wird
mittels einer Feststellbremse blockiert und das Zugfahrzeug 1 zieht
den vorderen Flachbett-Güterwagen 3 über den auszutauschenden
Schienenabschnitt A hinweg. Hierbei wird die Arbeitsbrücke 4 über den
auszutauschenden Schienenabschnitt A gezogen, so dass sie diesen
vollständig überspannt.
In diesem Zustand lasten die aus Sicht des Zugfahrzeuges zwei hintersten
Räder des
vorderen Flachbett-Güterwagens 3 auf
der einen Seite des auszutauschenden Schienenabschnittes A, die
vordersten Räder
des hinteren Flachbett-Güterwagens 3 lasten
auf der anderen Seite des auszutauschenden Schienenabschnittes A. Auf
diesem Schienenabschnitt A selbst lastet keines der Räder.
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In
einem nächsten,
in 1c) dargestellten Arbeitsschritt
wird der auszutauschende Schienenabschnitt A, nachdem die an diesen
Abschnitt angrenzenden Bereiche des Schienenstranges zum Erhalt
der Schienenspannung in Ihrer Position mit einem hier nicht näher dargestellten
Mittel, welches z.B. ein wie in 3 dargestellter
Halterahmen sein kann, fixiert worden sind, vom restlichen Schienenstrang
getrennt und mit Hilfe der Kranvorrichtung 7 aus dem Schienenstrang
gehoben. Dieser ausgetauschte Schienenabschnitt A kann z.B. auf
einer der Schienenauflagen 6 abgelegt werden. Nun wird
(vgl. 1d) ein neues Schienenpassende
P (das ist ein genau in den Abmessungen des auszutauschenden Schienenstückes A abgelängtes Schienenstück) von einer
der Schienenauflagen 6 des Schienenwechselzuges 1 entnommen
und in die entstandene Lücke
im Schienenstrang abgesenkt und eingepasst. Dies geschieht mit Hilfe
der Kranvorrichtungen 7. So entsteht die in 1e) gezeigte Situation. Das in den Schienenstrang
eingesetzte Schienenpassende P wird an den Enden mit dem bisherigen
Schienenstrang verschweißt.
Damit ist der Austausch des Schienenstückes abgeschlossen, der Schienenwechselzug 1 kann über das
neu eingesetzte Schienenpassende P hinweg gefahren werden. Hierzu
wird mit dem Zugfahrzeug 2 der vordere Flachbett-Güterwagen 3 wieder
in Richtung des hinteren Flachbett-Güterwagens 3 geschoben,
und die beiden Wagen werden miteinander verkuppelt. Dabei wird auch
die Arbeitsbrücke 4 auf
den beiden Flachbett-Güterwagen
wieder eingefahren. Schließlich
wird die Feststellbremse am hinte ren Flachbett-Güterwagen 3 gelöst und der Schienenwechselzug 1 kann
abfahren (vgl. 1f).
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Ein
weiterer Bestandteil des Schienenwechselzuges 1 ist in
diesem Ausführungsbeispiel
ein in 3 gezeigter, in dem vereinfacht dargestellten
Arbeitsablauf gemäß den 1a) bis 1f)
nicht näher
erläuterter
Halterahmen 9. Dieser dient dazu, beim Austausch des auszuwechselnden
Schienenabschnittes A gegen das Schienenpassende P die im Schienenstrang
bestehende und für
den Betrieb notwendige Spannung aufrechtzuerhalten. Er wird auf den
Schienenwechselzug 1 mitgeführt, z. B. auf einer der Schienenauflagen 6.
Vor dem Heraustrennen des auszuwechselnden Schienenabschnittes A
wird dieser in der Situation, wie sie in 1e)
gezeigt ist, auf den Schienenstrang aufgesetzt, und es werden mittels
in diesem Rahmen angeordneten Klemmvorrichtungen 10, die
z.B. durch Hydraulikzylinder gebildet sein können, die Stellen des bestehenden
Schienenstranges eingeklemmt und fixiert, die unmittelbar neben
den für
das Herausnehmen des auszuwechselnden Schienenabschnittes A vorgesehenen
Trennstellen liegen.
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In
dem Halterahmen 9 sind ferner Trennscheiben 11 vorgesehen,
mit denen der Schienenstrang zum Heraustrennen des auszutauschenden Abschnittes
A nach dem Fixieren mittels der Klemmvorrichtungen 10 durchtrennt
werden kann. Diese Trennscheiben 11 sind motorbetrieben.
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Ferner
ist in dem Halterahmen eine thermische Neutralisierungseinrichtung 12 angeordnet
für eine
Temperaturbehandlung des in den Schienenstrang einzusetzenden Schienenpassendes
P. Diese thermische Neutralisierungseinrichtung 12 ist
in diesem Ausführungsbeispiel
eine einfache Gasleitung mit Austrittsdüsen, die mit einer Gasversorgung,
z.B. einem Gasreservoir verbunden ist. An diesen Gasaustrittsdüsen können bei
aufgedrehtem Gasfluss Flammen gezündet werden, so dass ein in
den Halterahmen 9 eingesetztes Schienenpassende P mittels
der Einwirkung der heißen
Flammen temperiert werden kann. Ein solches Temperieren, welches
in Fachkreisen auch als Neutralisieren bezeichnet wird, dient dazu,
das Schienenpassende P in den bestehenden Schienenstrang unter einer
vorbestimmten Vorspannung einzubauen, um die Gesamtspannung des
Schienenstranges aufrechtzuerhalten. So wird das Passende P also
zunächst
innerhalb des Halterahmens 9 in den Schienenstrang eingesetzt,
dort mit Hilfe der thermischen Neutralisierungseinrichtung 12 wärmebehandelt
und bei Erreichen einer für
die gewünschte
Vorspannung benötigten
Temperatur dann mit den Enden des restlichen Schienenstranges verbunden,
insbesondere verschweißt.
Sind diese Arbeiten erfolgreich abgeschlossen, werden die Klemmvorrichtungen 10 gelöst, und
der Halterahmen 9 kann insgesamt vom Schienenstrang abgehoben und
wieder auf dem Schienenwechselzug 1 verstaut werden.
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Das
gezeigte Ausführungsbeispiel
macht noch einmal deutlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren
einfach mit einem einfachen Schienenwechselzug und ohne weiteren
apparativen Aufwand und zugleich mit wenigen Arbeitskräften ausgeführt werden
kann. Aufgrund des in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen
Halterahmens 9 und der darin angeordneten thermischen Neutralisierungseinrichtung 12 kann
das Auswechseln des Schienenstückes A
gegen das Schienenpassende P unter Aufrechterhaltung der vorgegebenen
Spannung des Schienenstranges erfolgen, ohne dass es hierzu eines
aufwendigen Spannens des Schienenstranges bedürfte.
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Das
gezeigte Ausführungsbeispiel
dient lediglich der Erläuterung
und soll den Umfang der nachfolgend in den Patentansprüchen geschilderten Erfindung
nicht beschränkten.
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- 1
- Schienenwechselzug
- 2
- Zugfahrzeug
- 3
- Flachbett-Güterwagen
- 4
- Arbeitsbrücke
- 5
- Kranläufer
- 6
- Schienenauflage
- 7
- Kranvorrichtung
- 8
- Anschlaghaken
- 9
- Halterahmen
- 10
- Klemmvorrichtung
- 11
- Trennscheibe
- 12
- thermische
Neutralisierungseinrichtung
- A
- auszutauschender
Schienenabschnitt
- P
- Schienenpassende