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Verfahren und
Vorrichtung zum seitlichen Ausrichten von Gleisen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten von Gleisen aua ihrer ist-Lage
in eine vorbestimmte Soll-Lage, bei dem das Gleis zur Berücksichtigung einer elastischen
Rückfederung um
einen bestimmten Betrag über die Soll-Lage hinaus verschoben
wird und dieser Vorgang bis zur Erreichung der Soll-Lage wiederholt wird.
| Ebenso betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
des |
| Verfahrens. |
| Beim seitlichen Ausrichten von Gleisen wird das Gleis oder
ein Schienen- |
| des Gleises durch Richtwerkzeuge erfund aus seiner Ist- |
| Lage in eine durch Pläne, Berechnungen oder 1Vf®ßergebnisse
ermittel- |
| te Soll-Lage ,verschoben. Es ist eine bekannte Erscheinung
beim seit- |
| lichen Ausrichten von Gleisen, daß aufm nicht kontrollierbarer |
| Einflüsse, z. B. der Elastizität der Gleise und der Schotterbetturg, |
| ein RUckledern des Gleises nach Freigabe durch die Richtwerkzeuge |
| in einem bestimmten Betrag auftritt. fieses Rückfedern erfordert |
| zur Erreichung der Soll-Lage ein sogenanntes Überrichten, bei
denn |
| das Gleis um einen größeren Betrag seitlich verschoben wird,
als |
| es der Differenz zwischen der Soll- und Ist-Lage entspricht.
Die |
| Beträge, um die jeweils tiberrichtet werden muß, sind vollkommen |
| unterschiedlich und von den gegebenen örtlichen Verhältnissen
ab- |
| hängig. Infolgedessen setzt das Überrichten sehr gut geschulte
Fach- |
| kräfte voraus und bedarf Merdies, insbesondere bei '.:oher
vorge- |
| schriebener Richtgenauigkeit, eines erheblichen Zeitaufwandes. |
| Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
Verfahren |
| zurr seitlichen Ausrichten von Gleisen, bei dem Rikfedern durch |
Überrichten berücksichtigt wird, weitgehend zu automatisieren und
es mit geringerem Zeitaufwand durchzuführen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, zur Durchführung dieses Verfahrens einfache Vorrichtungen vorzuschlagen,
mit deren Hilfe insbesondere ein kontinuierliches Ausrichten von Gleisen durchgeführt
werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gleis in einem ersten Richtschritt
um die Differenz zwischen der Soll und Ist-Lage in die Soll-Lage verschoben wird
und in mindestens einem weiteren Richtschritt das Gleis jeweils um einen Betrag
über die Soll-Lage hinaus verschoben wird, @ er in Abhängigkeit von der im ersten
Richtschritt ermittelten Rückfederung festgelegt wird.
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Dadurch, daß man das Gleis vorerst nur bis in die vorgeschriebene
Soll-Lage verschiebt, kann unter Umständen ein weiterer Verschiebevorgang vermieden
werden, wenn das Gleis, was von Fall zu Fall möglich ist, überhaupt nicht zurückfedert.
Tritt aber eine Rückfederung ein, dann ist dadurch empirisch ein Anhaltspunkt für
die elastischen Verhältnisse des Gleisstranges gewonnen. Dabei geht die Erfindung
von der Vorstellung aus, daß die elastischen Verhältnisse im Schienenstrang örtlich
zumindest annähernd bestimmten elastischen Gesetzmäßigkeiten folgen. Zweckmäßigerweise
wird dann in dem erfindungsgemäßen
Verfahren der Rückfederungsbetrag
als Anteil der bereits korrigierten örtlichen Differenz zwischen der Soll- und Ist-Lage
des Gleises oder als Anteil des gesamten Richtweges ermittelt und daraus das Verschiebemaß
bestimmt, um welches bei dem weiteren Richtvorgang unter Einhaltung gleicher elastischer
Verhältnisse oder bei zunehmender elastischer Steifigkeit der Schienen und der Bettung
über die Soll-Lage hinaus verschoben werden muß.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das
Gleis in einem ersten Schritt bis zur Soll-Lage und in einem weiteren Schritt um
einen Betrag über die Soll-Lage hinaus verschoben, der zum Rückfederungsbetrag im
gleichen Verhältnis steht, wie die Rückfederung zum bereits korrigierten Betrag.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Gleis in einem ersten Schritt bis zur
Soll-Lage und in mindestens einem weiteren Schritt um einen Betrag über die Soll-Lage
hinaus verschoben, der zum Rückfederungsbetrag im gleichen Verhältnis steht, wie
die Rückfederung zum ersten Richtweg.
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Für die Praxis ist noch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorteilhaft, die sich besonders durch ihre Einfachheit in der Durchführung
auszeichnet. Bei dieser Ausführungsformwird
ebenfalls das Gleis
in einem ersten Schritt genau um die Differenz zwischen der Soll- und Ist-Lage des
Gleises verschoben und anschließend in mindestens einem weiteren Schritt um einen
Betrag in die Soll-Lage hinaus verschoben, der in jedem weiteren n-ten Schritt jeweils
das n-fache eines vorbestimmten Betrages ist. Wird also in einem weiteren Richtschritt
die Soll-Lage des Gleises durch Überrichten um den einfachen Betrag dieses festgelegten
Wertes nicht erreicht, so wird im nächstfolgenden weiteren RichL.::hritt um das
Doppelte dieses Betrages überrichtet. Diese Verfahrensweise ergibt eine große Vereinfachung
der Steuerung für die Richtfahrzeuge und erleichtert die Automatisierung des Richtvorganges.
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Für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens stehen verschiedene
Möglichkeiten offen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der
über die Soll-Lage hinaus zu verschiebende Betrag (der Überrichtungsbetrag) durch
eine selbsttätig gesteuerte Verzögerung der Stillsetzung der Gleisrichtwerkzeuge
ausgeführt. Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Steuerung gut zu verwirklichen
ist und auch exakte Ergebnisse liefert. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vor allem ein kontinuierliches Richten ausführbar, bei dem sich die C- :eisrichtmaschine
nicht schrittweise, sondern ohne
anzuhalten längs des auszurichtenden
Gleises fortbewegt. Bei dieser Verfahrensweise ist es vorteilhaft, den mehrmaligen
auszuführenden Verschiebevorgang an derselben Gleisstelle mittels verschiedener
Gleisrichtwerkzeuge durchzuführen, die im Zuge der Fortbewegung der Maschine nacheinander
an dieser Stelle zum Einsatz gelangen. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden
Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen , anhand
der beiliegenden Zeichnungen, sowie aus den Unteransprüchen hervor. Es zeigen: Fig.
1 und 2 schematische Darstellungen des Gleisverlaufes und der Richtbewegungen der
Richtwerkzeuge; Fig. 3 eine seitlich auseinandergezogene, schematische Darstellung
der erfindungsgemäßen Vorgangsweise; Fig.. 4 eine schematische Darstellung einer
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbare Steuerung;
Fig.
5 eine weitere seitlich auseinandergezogene schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Verfahrensweise, und die Fig. 6 bis 8 Gleisrichtmaschinen, die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren arbeiten.
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Die in Fig. 1 voll ausgezogene Linie G zeigt den Verlauf der Ist-Lage
eines Gleises in bezug zu der durch eine Null-Linie festgelegten Soll-Lage. Örtliche
Abweichungen der Ist-Lage von der Soll-Lage sind mit x und y bezeichnet. Die gestrichelt
durchgezogene Linie R zeigt die Beträge, um die jeweils überrichtet werden muß,
um ein Rückfedern des Gleises in die Soll-Lage zu erreichen. Dabei ist angenommen,
daß das Gleis örtlich durchwegs in einem Ausmaß von dem 0, 25 bzw. 0, 3-fachen des
jeweiligen Richtweges zurückfedert.
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Fig. 2 zeigt ein sogenanntes Richtwegdiagramm, in dem der Weg der
Richtwerkzeuge quer zum Gleis eingezeichnet ist. Der von den Richtwerkzeugen jeweils
zurückgelegte Richtweg entspricht der Strecke S-R. Fig. 3 zeigt in auseinandergezogener
Darstellung den Ablauf eines
Ausrichtvorganges, bei dem das Gleis
aus seiner zuerst um den Betrag x von der Soll-Lage entfernten Ist-Lage S in die
Soll-Lage zum Punkt R verschoben wird. Aufgrund der Rückfederung stellt sich eine
erneute Abweichung von der Soll-Lage um den Wert y ein. Daraufhin wird das Gleis
um einen festgelegten Betrag c1 über die Soll-Lage hinaus verschoben, so daß es
sich nach erneuter Rückfederung nunmehr in den näheren Abstand z von der Soll-Lage
einstellt. Im nächsten Schritt wird nunmehr das Gleis um 2c1 über die Soll-Lage
hinaus verschoben, wonach es im Rahmen der vorgeschriebenen Genauigkeitstoleranz
die Soll-Lage einnimmt. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß den jeweiligen
Rückfederungsbeträgen y, z, stets ein bestimmter konstanter Wert cl n-fach hinzugefügt
wird, wobei n vorzugsweise mit jedem erforderlichen,weiteren Schritt um I wächst.
Diese Ausführungsform ist für die Praxis einfacher als die Ermittlung und Hinzufügung
eines variablen Wertes. Der konstante Wert c1 ist aber in seiner Größe selbstverständlich
als ein Erfahrungswert einstellbar und kann für verschiedene Gleise und verschiedene
Gleisabschnitte, je nach Verhältnissen, verschieden gewählt werden.
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Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht
die Fig. 5. Dabei wird wiederum das Gleis aus seiner
Ist-Lage S
um seinen Abstand x von der Soll-Lage in den Punkt R verschoben, von wo es zurückfedert
in eine erneute Ist-Lage, die nunmehr um den Abstand y von der Soll-Lage entfernt
ist. Die elastischen Eigenschaften des Gleises zusammen mit seiner Bettung werden
bei dieser Verfahrensweise also zuerst jeweils örtlich untersucht und bestimmt.
Den hierzu erforderlichen Anhaltspunkt liefert die Größe des Rückfederungsbetrages
y. Aus der neuen Ist-Lage wird nunmehr das Gleis erneut verschoben und zwar um einen
Betrag f über die Soll-Lage hinaus, der sich aus der Beziehung f = a # y errechnet.
Dabei stellt a das Verhältnis des Rückfederungsbetrages y zum ersten Richtweg x
dar, gemäß der Beziehung
und kann gewissermaßen als Rückfederungsverhältnis bezeichnet werden. Bei dieser
Maßnahme wird von der Überlegung ausgegangen, daß sich aufgrund des ersten Verschiebevorganges
die Bettung bereits etwas gesetzt hat, so daß die elastischen Eigenschaften sich
i m Sinne einer Versteifung etwas verändert haben. Aus diesem Grund wird der über
die Soll-Lage hinaus gerichtete Verschiebebetrag f gemessen am gesamten Verschiebebetrag
y + f, etwas größer gewählt als es den zuerst ermittelten elastischen Verhältnissen
entsprechend dem Verhältnis
vor der ersten Verschiebung entspricht.
Eine zur Durchführung des
in Fig. 3 gezeigten Verfahrens geeignete Vorrichtung zeigt Fig. 4: 1 Auf einem Gleis/fährt
eine Gleisrichtmaschine, von der nur die seitwärts verschiebbar gelagerten Gleisrichtwerkzeuge
2 mit eir,@m hydraulisch betätigten Kolben-Zylinderantrieb X und Achsen 4, 5 einer
Meß- und Überwachungseinrichtung dargestellt sind. Die Meß-und Überwachungseinrichtung
umfaßt eine lange Sehne 6 und eine halb so lange Sehne 7, die beide in bekannter
Weise durch Spanndrähte, Lichtstrahlen o. dgl. realisiert sind. Die als Bezugsbasis
dienende lange Sehne 6 erstreckt sich von der Achse 5 zu einem nicht dargestellten
vorderen, im noch nicht korrigierten Gleisbereich liegenden Endpunkt. Die kurze
Sehne 7 verläuft von derselben hinteren Achse 5 zum Träger der Gleisrichtwerkzeuge
z. Beide Sehnen 6 und 7 verlaufen über die Meßstelle der Achse 4, an der eine drehbare
Gewindespindel 8 mit Gewinden unterschiedlicher Ganghöhe vorgesehen ist.
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Auf der Spindel 8 befinden sich ein der kurzen Sehne 7 zugeordnetes
Drehpotentiometer 9 und eine der längeren Sehne 6 zugeordnete Wandermutter 10. Die
Wandermutter 10 ist mit einem gabelförmigen Kontaktträger für zwei beidseits der
Sehne 6 angeordnete Kontakte ausgestattet. Diese Kontakte sind geeignet, Signalimpulse
abzugeben und somit
ist die an der Wandermutter angeordnete Gabel
geeignet, die Stellung der Sehne 6 in bezug zur Wandermutter anzuzeigen. Die Wandermutter
kann manuell gesteuert oder auch selbsttätig durch Drehung der Gewindespindel 8
genau auf die Sehne 6 eingestellt werden, wobei das Drehpotentionieter 9, da es
ebenfalls auf einer Wandermutter sitzt, entsprechend dem Steigungsverhältnis der
Gewinde mitbewegt wird, und Durch die Sehne ?.verstellt wird. Die das Drehpotentiometer
9 tragende Wandermutter befindet sich immer, wenn die lange Sehne 6 kontaktfrei
zwischen den Kontakten des Kontaktträgers der Wandermutter 10 verläuft, in einer
Null-Stellung. Somit können die Abweichungen in der Lage der kurzen Sehne immer
in bezug zu dieser Null-Stellung am Drehpotentiometer 9 abgelesen bzw. registriert
werden. Ein zweites, nicht dargestelltes Potentiometer mit einem fix einstellbaren,
der Soll-Lage des Gleises entsprechenden Spannungswert, befindet sich in einem Schaltgehäuse
11. Die Spannungsdifferenz zwischen den von den beiden Potentiometern gemessenen
Spannungen zeigt das Ausmaß der Differenz zwischen der Soll- und Ist-Lage des Gleises
an. Diese Spannungsdifferenz wird nun als Impuls dazu benutzt, über eine elektrische
Leitung 12 ein Magnetventil 13 zu öffnen, welches über eine Druckmittelleitung 15
und ein regelbares Drosselventil 14 die Zufuhr von Druckmittel zum Kolben-Zylinderantrieb
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der Gleisrichtwerkzeuge 2 in der einen oder anderen Richtung
freigibt. Die Bewegung dieser Richtwerkzeuge sowohl in der einen oder anderen Richtung
erfolgt, so lange eine Spannungsdifferenz im einen oder anderen Sinne (Vorzeichen)
besteht.
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Wenn nach Beendigung der Tätigkeit der Gleisrichtwerkzeuge 2 das Gleis
1 um den Betrag g gemäß Fig. 3 zurückfedert, Wird mittels eines Schalters 16 für
die Seitenverschiebung des Gleises nach links oder rechts der konstante Wert cl
bzw. bei jedem n-ten weiteren 'chrit',, das n-fache dieses Wertes gemäß der Anzeige
auf den Skalen 16, der bereits vorhandenen Spannungsdifferenz hinzugefügt. Daraus
resultiert eine erneute Verschiebung des Gleises um einen Gesamtbetrag p + cl gemäß
Fig. 3. Wie beschrieben, -wiederholt sich dieser Vorgang bis zur Erreichung der
endgültigen Soll-Lage im Rahmen der vorgeschriebenen Toleranz.
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Das Schaltgehäuse 11 enthält außerdem noch ein Anzeigeinstrument 17
zur Anzeige der durch die kurze Sehne festgestellten örtlichen Differenz zwischen
der Soll und Ist-Lage des Gleises. Weiterhin sind am Schaltgehäuse 11 Schalter 18
zur sogenannten Abfallverzögerung angeordnet. Diese Abfallverzögerung ist notwendig,
um beim Bewegen
des Gleises über seine Soll-Lage hinaus, die Vorrichtung
beim Überschreiten der Soll-Lage nicht selbsttätig in entgegengesetzter Richtung
arbeiten zu lassen.
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Schließlich ist auch noch ein Schalter 9 vorgesehen, der in dreierlei
Stellungen L (links), Null (gerade) und R (rechts) verstellbar ist, um zusätzlich
eine von Hand gesteuerte Korrektur der Gleislage zu ermöglichen.
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Die Fig. 6 bis 8 zeigen einige Ausführungsformen von fahrbaren Maschinen,
die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können und
hierzu mit geeigneten Vorrichtungen ausgestattet sind.
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Die Fig. 6 zeigt eine gewöhnliche Gleisrichtmaschine mit dem Fahrgestellrahmen
20, auf dem die Gleisrichtwerkzeuge 21 mittig zwischen den beiden Achsen 24 und
25 angeordnet sind. Darüber hinaus sind aber noch. zwei zusätzliche Gleisrichtwerkzeug-Aggregate
22 und 23 an den beiden Enden des Fahrgestellrahmens 20 angeordnet.
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Diese Maschine arbeitet mit einem System von Bezugsgeraden 6 und ?,
wie es in der Fig. 4 dargestellt wurde. Es ist allerdings noch eine
zweite
kurze Sehne 7' vorgesehen, um die Maschine wahr und bedarfsweise zur Arbeit nach
beiden Richtungen zu befähigen oder um; das Gleis an mehr als zwei Stellen nacheinander
ausrichten zu können. Der vordere Wagen 5' trägt das Ende der langen Sehne 6. Die
die Sehnen-Enden verankernden Wagen 5 und 5' sind über Gestänge 26 ausziehbar mit
dem Fahrgestellrahmen 20 verbunden.
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Mit den verschiedenen hintereinander angeordneten Gleisrichtwerkzeug-Aggregaten
22, 21 und 23 können einzelne Stellen des Gleises entweder zuerst grob- und dann
feingerichtet werden, oder es ist auch möglich, die einzelnen Stellen im Sinne der
Erfindung in anderer Weise mehrfach zu richten, z. B. zuerst mit dem vordersten
Richtwerkzeug-Aggregat bloß die Rückfederung des Gleises festzustellen und dann
mit dem nächsten und/oder auch ifbernächsten Richtwerkzeug-Aggregat die eigentliche
Seitenrichtung berzuMellen@ "wobei das Maß der Rückfederung und das Maß des noch
verbliebenen Fehlers in der Seitern~ichtürig"Änhaltspunte für die Wahl ,jenes Maßes
sind, um die da.s Gleis mittels vier Gleisrichtwerüber steine Soll-Lage hinaus zu
bewegen ist.
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Die Fig. 7 zeigt einen Grundriß, der sowohl der Fig. 6 afä auch im
Prinzip der Fig. 8 zugeordnet sein kann.
Die Fig. 8 schließlich
stellt eine Gleisstopf- und -nivellier-Richtmaschine dar, auf deren Fahrgestellrahmen
30 ein höhenverstellbar gelagerter Träger für Stopfwerkzeuge 31 lagert, die in Gruppen
beidseits zweier einander benachbarter Schwellen des Gleises eintauchen und den
Schotter unterhalb dieser Schwellen durch eine gegenläufige Verstellung bei gleichzeitiger
Vibration verdichten. Dieses Stopfwerkzeugaggregat befindet sich in üblicher Weise
in einem über den zu bearbeitenden Gleisbereichvc:zlragenden Teil des Fahrgestellrahmens
30.
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An der yL@xragenden Stirnseite der Maschine nach Fig. 8 ist ferner
eine Vorrichtung zum Nivellieren des Gleises 1 vorgesehen, die aus einem Kolben-Zylinder-Antrieb
32 für ein Gleisgreifer-Paar 33 besteht. Diese Gleisgreifer sind als Rollgreifer
ausgebildet und sie dienen nicht nur zum Anheben des Gleises 1, sondern sind auch
geeignet, das Gleis seitwärts zu verschieben. Somit stellen diese Greifer 33 ein
vorderstes Richtwerkzeug-Aggregat der Maschine nach Fig. 8 dar, zusätzlich zu dem
längsmittig angeordneten Richtwerkzeug-Aggregat 21 und den hinterseitig angeordneten
Richtwerkzeugen 23. Auch zum Anheben des Gleises 1 ist bei dieser Maschine ein Bezugs-System
vorgesehen und zwar eine Bezugsgerade 34, die sich von einem im noch nicht korrigierten
Gleisbereich auf einem Vorwagen 35 angeordneten Sender zu einem hinter den Gleisstopf-
und hebewerkzeugen
angeordneten, über eine Stange unmittelbar auf
dem Gleis 1 aufruhenden Empfänger 36 erstreckt.
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Durch die Anordnung von insgesamt drei Richtwerkzeug-Aggregaten hintereinander
ist auch die Maschine nach Fig. 8 befähigt, das Gleis an mehreren Stellen gleichzeitig
bzw. an einer Stelle, die sie durchfährt, mehrfach nacheinander auszurichten. Das
Bezugssystem für das Seitenrichten des Gleises besteht wieder wie bei der Ausführungsform
nach den Fig. 6 und 7 aus langen und kurzen Sehnen 6 bzw. 7, 71,
die a.113
Bezugsgerade zwischen den Wagen 5' und 5 verlaufen.