DE19835768A1 - Gleisbaumaschine mit einem Laser-Bezugsystem und Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleisbaumaschine mit einem auf Schienenfahrwer­ ken abgestützten, aus einem ersten und zweiten Rahmenteil zusammenge­ setzten Maschinenrahmen, wobei dem in Arbeitsrichtung vorderen, ersten Rahmenteil ein Längsneigungsmesser zum Erfassen der Gleislängsneigung zugeordnet ist, sowie mit einem auf der Maschine angeordneten, aus einem durch eine Verstelleinrichtung zur relativen Verstellung einer Bezugsebene ausgestatteten Lasersender und Laserempfängern gebildeten Laserbezugsy­ stem zur Höhensteuerung von am zweiten Rahmenteil angeordneten Arbeits­ aggregaten, und mit einer Wegmeß- und Steuereinrichtung, sowie ein Verfah­ ren zur Wiederherstellung einer Gleislage.

Durch GB 2 268 021 ist eine aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Rahmenteilen gebildete Schotterreinigungsmaschine bekannt. Ein Laserbe­ zugsystem dient zur Erfassung der Längsneigung des Gleises im Bereich des vorderen Rahmenteiles, um durch diese Messung am zweiten Rahmen­ teil befindliche Arbeitsaggregate höhenmäßig steuern zu können. Dazu ist ein Lasersender vorgesehen, der permanent in einer horizontalen Lage ge­ halten wird. Am vorderen Schienenfahrwerk des ersten Rahmenteiles ist ein Laserempfänger angeordnet, der durch Bezugnahme auf die horizontale La­ serbezugsebene zur Erfassung der Längsneigung des ersten Rahmenteiles dient. Der über einen Algorithmus errechnete Längsneigungswert wird zeit­ versetzt an einen weiteren, auf einer Räumkette am zweiten Rahmenteil be­ findlichen Laserempfänger abgegeben, um damit die Höhenlage der Räum­ kette steuern zu können.

Weiters ist durch GB 2 268 529 eine Schotterreinigungsmaschine bekannt, bei der sowohl auf einem ersten als auch auf einem zweiten Rahmenteil je­ weils ein Längs- und Querneigungsmesser befestigt ist. Die im Bereich des ersten Rahmenteiles gemessene Längsneigung des Gleises wird als Sollwert gespeichert und zeitversetzt zur Steuerung der Höhenlage einer Räumkette abgegeben. Dazu muß die vom Längsneigungsmesser des zweiten Rahmen­ teiles erfaßte Ist-Neigung berücksichtigt werden. Zur Steuerung der Höhenla­ ge ist zwischen dem zweiten Rahmenteil und der Räumkette ein Seilzugpo­ tentiometer vorgesehen. Da die Reproduktion der Gleislage über den zwei­ ten Rahmenteil erfolgt, sind durch Rahmenverwindung bzw. -durchbiegung verursachte Ungenauigkeiten nicht auszuschließen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung einer gat­ tungsgemäßen Gleisbaumaschine, bei der eine relativ genaue und einfache Wiederherstellung der Ist-Gleislage möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer eingangs genannten Gleis­ baumaschine dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung für eine zeitversetz­ te, wegabhängige Weitergabe eines vom Längsneigungsmesser erfaßten Längsneigungswertes an die Verstelleinrichtung des Lasersenders für eine von der erfaßten Längsneigung abhängige Einstellung der Bezugsebene ausgebildet ist.

Mit einem derart ausgebildeten Bezugsystem kann mit einem relativ gerin­ gen konstruktiven Aufwand sehr einfach die vor der Zerstörung der Gleisla­ ge vorliegende Gleislängsneigung erfaßt und im Bereich der Arbeitsaggre­ gate reproduziert werden. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß etwaige Rahmendurchbiegungen und -verwindungen für das Meßergebnis ohne jed­ weden Einfluß sind.

Zusätzliche Weiterbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Gleisbaumaschine zur Schotterreinigung mit einem aus Lasersender und Laser­ empfänger gebildeten Bezugsystem,

Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht in Maschinenlängsrichtung eines Laserempfängers, und

Fig. 3 und 4 jeweils eine schematisierte Darstellung des Bezug­ systems.

Eine in Fig. 1 vereinfacht dargestellte Gleisbaumaschine 1 zur Reinigung von Schotter eines Gleises 2 weist einen auf Schienenfahrwerken 3 abge­ stützten Maschinenrahmen 4 auf. Dieser besteht aus einem - bezüglich der durch einen Pfeil 5 dargestellten Arbeitsrichtung - vorderen, ersten Rahmen­ teil 6 und einem durch ein Gelenk 7 mit diesem verbundenen hinteren, zwei­ ten Rahmenteil 8.

Auf dem zweiten Rahmenteil 8 befinden sich zur Bearbeitung einer Schotter­ bettung geeignete Arbeitsaggregate 9 in Form einer durch einen Antrieb 10 höhenverstellbaren Räumkette 11 sowie einer dieser unmittelbar nachgeord­ neten, durch einen Antrieb 12 höhenverstellbaren Planierkette 13. Die Reini­ gung des durch die Räumkette 11 aufgenommenen Schotters wird durch eine in Vibration versetzbare Siebanlage 14 durchgeführt. Der Abwurf des gereinigten Schotters erfolgt über ein in horizontaler Ebene verschwenkba­ res Einwurfförderband 15. Zwischen der Siebanlage 14 und einer hinteren Fahr- und Arbeitskabine 16 befindet sich eine Schurre 17, durch die bedarfs­ weise neuer Schotter dem Einwurfförderband 15 zuführbar ist. Eine höhen­ verstellbare Hebeeinrichtung 18 ist zum Anheben des Gleises 2 vorgesehen. Unmittelbar vor der Räumkette 11 befindet sich eine Arbeitskabine 19 mit einer zentralen Steuerkonsole 20. Der bei der Reinigung anfallende Abraum ist über eine Fördereinheit 21 an das vordere Maschinenende abtransportier­ bar. Zur Energieversorgung der verschiedenen Antriebe sowie von Fahran­ trieben 22 ist am vorderen Rahmenteil 6 eine Motoreinheit 23 vorgesehen.

Zur Steuerung der Höhenlage der Arbeitsaggregate 9 sowie zur Kontrolle der neu geschaffenen Gleishöhenlage im Bereich des hintersten Schienen­ fahrwerkes 3 ist ein Laserbezugsystem 24 vorgesehen. Dieses setzt sich im wesentlichen aus einem im Bereich des Gelenkes 7 positionierten Lasersen­ der 25, im Bereich der Arbeitsaggregate 9 bzw. der Fahr- und Arbeitskabine 16 befindlichen Laserempfängern 26, einer Steuereinrichtung 27 sowie einem am ersten Rahmenteil 6 befestigten Längsneigungsmesser 28 zusam­ men. Der zur Bildung einer Bezugsebene 29 aufgefächerte Lasersender 25 ist mit Hilfe einer Verstelleinrichtung 30 in Maschinenlängsrichtung neigbar ausgebildet. Zur Erfassung der Gleisquerneigung ist ein Querneigungsmes­ ser 39 vorgesehen.

Wie insbesondere in Fig. 2 ersichtlich, ist jeder Laserempfänger 26 durch einen Antrieb 31 relativ zu einem Hilfsrahmen 32 höhenverstellbar (Verstell­ weg V) ausgebildet. Dieser Hilfsrahmen 32 dient zur Befestigung des Laser­ empfängers 26 und ist auf einer quer zur Maschinenlängsrichtung verlaufen­ den, kreisbogenförmigen und mit dem zweiten Rahmenteil 8 verbundenen Führung 33 querverschiebbar gelagert und wird durch einen von einem Inkli­ nometer 34 beeinflußten Antrieb 35 permanent durch Drehung um eine in Maschinenlängsrichtung verlaufende Achse 43 in einer horizontalen Lage gehalten. Der Hilfsrahmen 32 ist mitsamt dem Laserempfänger 26 durch einen Spindelantrieb 36 auf der genannten Führung 33 querverschiebbar. Jeder Hilfsrahmen 32 ist an seinen beiden Enden jeweils mit einem Seilzug­ potentiometer 37 verbunden, dessen Seil 38 mit dem jeweils darunter befind­ lichen Arbeitsaggregat 9 lösbar verbunden ist. Mit dem Seilzugpotentiometer 37 wird der Höhenmeßwert S erfaßt. Durch die kreisbogenförmige Führung 33, deren theoretischer Drehpunkt 5 Meter tiefer liegt, erfolgt eine Querver­ schiebung des Laserempfängers 26 als Pfeilhöhenausgleich im Gleisbogen.

Das Prinzip des Laserbezugsystems 24 beruht darauf, daß die Bezugsebene 29 in Gleislängsrichtung parallel zu der im Bereich des ersten Rahmenteiles 6 registrierten Altgleisneigung (das ist die im Bereich des ersten Rahmentei­ les 6 vorhandene Ist-Lage des Gleises 2 vor dem Arbeitseinsatz der Arbeits­ aggregate 9), in Querrichtung waagrecht und bezüglich der Höhe in konstan­ tem Abstand zur Gleisachse eingestellt wird, sobald der entsprechende Ab­ schnitt des Altgleises durch den zweiten Rahmenteil 8 erreicht ist. In bezug auf diese künstliche Bezugsebene 29 wird im Bereich des zweiten Rahmen­ teiles 8 an drei Stellen gemessen, und zwar im Bereich der Räumkette 11 (durch diese ergibt sich die Räumtiefe), im Bereich der Planierkette 13 (durch diese ergibt sich die Absenkung des Gleises 2), und im Bereich des hinteren Schienenfahrwerkes 3, wo die neugeschaffene Ist-Lage des Gleises 2 kontrolliert wird.

Mit Hilfe des Querneigungsmessers 39 erfolgt eine Messung der Gleisquerla­ ge. Durch den Längsneigungsmesser 28 wird die Längsneigung des ersten Rahmenteiles 6 (in der in Fig. 3 dargestellten Situation an der Gleisstelle X₃) gemessen, die durch die Abstützung der beiden Schienenfahrwerke 3 am Gleis 2 definiert ist. Mit dieser Längsneigung des ersten Rahmenteiles 6 ist indirekt auch die entsprechende Längsneigung des dem ersten Rahmen­ teil 6 zugeordneten Gleisabschnittes C (= Altgleislage) erfaßbar. Die von der Maschine 1 während des Arbeitseinsatzes zurückgelegte Distanz wird durch eine Wegmeßeinrichtung 40 erfaßt. Pro zurückgelegtem Meter wird ein Längsneigungswert in ein Schieberegister 41 der Steuereinrichtung 27 ge­ schrieben. Da der Drehzapfenabstand des ersten Rahmenteiles 6 12 Meter und jener des zweiten Rahmenteiles 8 24 Meter beträgt, steht der an der Gleisstelle X₁ gemessene Längsneigungswert (für den Gleisabschnitt A) nach einer 24-Meter-Vorfahrt der Maschine 1 an 25. Stelle im Schieberegi­ ster 41. Dieser Längsneigungswert wird mit dem 13. Längsneigungswert des Schieberegisters 41 (gemessen an der Gleisstelle X₂ für den Gleisab­ schnitt B) addiert, um auf diese Weise trotz des kürzeren ersten Rahmentei­ les 6 die Längsneigung des 24 Meter langen zweiten Rahmenteiles 8 zu er­ halten. Sollten andere Längenverhältnisse der Rahmenteile vorliegen, sind entsprechende Umrechnungen erforderlich.

Der pro von der Maschine 1 zurückgelegtem Meter am Ausgang des Schie­ beregisters 41 abgegebene Längsneigungswert ist ein Durchschnittswert einer Vielzahl von Messungen, die in 2,5-Zentimeter-Abständen durchge­ führt werden. Dabei ist es zweckmäßig, vom Durchschnittswert extrem ab­ weichende Werte nicht zu berücksichtigen.

Der vom Schieberegister 41 an der Gleisstelle X₃ an die Verstelleinrichtung 30 abgegebene Längsneigungswert (entspricht einer Addition der beiden in X₁ und X₂ gemessenen Längsneigungswerte) bewirkt eine Verschwenkung des Lasersenders 25 in Maschinenlängsrichtung. Damit wird die Bezugs­ ebene 29 parallel zu dem durch Addition der Längsneigungswerte für die Gleisabschnitte A und B erhaltenen Längsneigungswert ausgerichtet. Das heißt, daß der zweite Rahmenteil 8 parallel zur Bezugsebene 29 liegen müßte, wenn die Ist-Gleislage nicht durch den Einsatz der Arbeitsaggregate 9 zerstört worden wäre. Die aus den gespeicherten und zeitversetzt abgege­ benen Längsneigungswerten reproduzierte Bezugsebene 29 ermöglicht je­ doch im Bereich der Arbeitsaggregate 9 eine Bezugnahme auf die zerstörte Ist-Gleislage, wie sie vor dem Einsatz der Arbeitsaggregate 9 vorgelegen ist. Bei der genannten Verstellung des Lasersenders 25 zur Einstellung der Be­ zugsebene 29 in die Soll-Gleislage ist es erforderlich, die momentane Längs­ neigung des mit dem Lasersender 25 verbundenen ersten Rahmenteiles 6 zu berücksichtigen, da dieser ja in Abhängigkeit vom Gleisabschnitt C eine unterschiedliche Längsneigung aufweist.

Bei der in Fig. 3 ersichtlichen schematischen Darstellung des Laserbezugsy­ stems 24 befinden sich die beiden Arbeitsaggregate 9 exakt auf SOK (Schie­ nenoberkante) und weisen damit ebenso wie das hintere Schienenfahrwerk 3 und der Lasersender 25 die Distanz H in bezug auf die Bezugsebene 29 auf. Dabei befinden sich die Laserempfänger 26 bezüglich ihres Nullpunktes exakt in der parallel zum Gleis 2 verlaufenden Bezugsebene 29, jedes Seil­ zugpotentiometer 37 hat bezüglich des Verstellweges (Höhenmeßwert S) den Wert Null.

In der schematischen Darstellung des Laserbezugsystems 24 gemäß Fig. 4 sind die beiden Arbeitsaggregate 9 in der Arbeitsposition dargestellt, wobei die beiden durch die jeweiligen Seilzugpotentiometer 37 erfaßbaren Höhen­ meßwerte S₁ und S₂ das Maß der Gleisabsenkung bzw. Räumtiefe R durch die Planierkette 13 darstellen. Beide Höhenmeßwerte S₁ und S₂ sind als Sollwertvorgabe wahlweise einstellbar. Die strichliert dargestellte Linie 42 zeigt die theoretische Nullpunktlage der Laserempfänger 26, da sowohl die beiden Arbeitsaggregate 9 als auch das hintere Schienenfahrwerk 3 unter der Soll-Lage H bzw. H + S₁ bzw. H + S₂ liegen. Eine Abweichung des Null­ punktes der Laserempfänger 26 von der Bezugsebene 29 wird durch den je­ weiligen, eine Höhenverstellung bewirkenden Antrieb 31 ausgeglichen. Die­ se Verstellwege V₁ bzw. V₂ führen automatisch zu einem hydraulischen Nachführen der Planierkette 13 bzw. Räumkette 11 durch entsprechende Be­ aufschlagung der zugeordneten Antriebe 12 bzw. 10, bis die Verstellwege V₁, V₂ den Wert Null aufweisen.

Der Verstellweg V₃ des hinteren Laserempfängers 26 (V₃ = Differenz zwi­ schen Lage des Laserempfängers 26 vor Beaufschlagung des Antriebes 31 und nach Erreichen der durch die Bezugsebene 29 vorgegebenen Soll-Lage) entspricht der tatsächlichen Gleisabsenkung, welche eine etwaige durch die Belastung des Schienenfahrwerkes 3 bewirkte Gleissetzung beinhaltet. Eine etwaige Abweichung der Ist-Lage des Gleises 2 im Bereich des hinteren Schienenfahrwerkes 3 von der Soll-Lage kann durch Eingabe eines Korrek­ turwertes in S₁ bzw. S₂ ausgeglichen werden.

Alternativ zu der beschriebenen Lösung der Befestigung eines Längsnei­ gungsmessers 28 am ersten Rahmenteil 6 wäre es auch möglich, die Längs­ neigung des ersten Rahmenteiles 6 durch ein zweites Laserbezugsystem zu erfassen. Dazu wäre lediglich die Anordnung eines Laserempfängers im Be­ reich des vordersten Schienenfahrwerkes 3 erforderlich, wobei zur Erfas­ sung der Längsneigung des ersten Rahmenteiles 6 beispielsweise der Laser­ sender 25 auf einen Nullpunkt des genannten vorderen Laserempfängers eingestellt wird. Die somit erfaßte Längsneigung kann dann zeitversetzt an die rückwärtigen Laserempfänger 26 (nach Addition der beiden für die Gleis­ abschnitte A, B erfaßten Längsneigungswerte) abgegeben werden.

Claims (9)

1. Gleisbaumaschine (1) mit einem auf Schienenfahrwerken (3) abge­ stützten, aus einem ersten und zweiten Rahmenteil (6, 8) zusammengesetz­ ten Maschinenrahmen (4), wobei dem in Arbeitsrichtung vorderen, ersten Rahmenteil (6) ein Längsneigungsmesser (28) zum Erfassen der Gleislängs­ neigung zugeordnet ist, sowie mit einem auf der Maschine (1) angeordneten, aus einem durch eine Verstelleinrichtung (30) zur relativen Verstellung einer Bezugsebene (29) ausgestatteten Lasersender (25) und Laserempfängern (26) gebildeten Laserbezugsystem (24) zur Höhensteuerung von am zweiten Rahmenteil (8) angeordneten Arbeitsaggregaten (9), und mit einer Wegmeß- und Steuereinrichtung (40, 27), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein­ richtung (27) für eine zeitversetzte, wegabhängige Weitergabe eines vom Längsneigungsmesser (28) erfaßten Längsneigungswertes an die Verstellein­ richtung (30) des Lasersenders (25) für eine von der erfaßten Längsneigung abhängige Einstellung der Bezugsebene (29) ausgebildet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die La­ serempfänger (26) jeweils auf einem am zweiten Rahmenteil (8) angeordne­ ten Hilfsrahmen (32) befestigt sind, der durch einen Antrieb (35) um eine in Maschinenlängsrichtung verlaufende Achse (43) verschwenkbar gelagert und mit einem Inklinometer (34) verbunden ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der La­ serempfänger (26) durch einen Antrieb (31) relativ zum Hilfsrahmen (32) hö­ henverstellbar ausgebildet ist.

4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsrahmen (32) auf einer in Maschinenquerrichtung verlaufenden, kreis­ bogenförmigen Führung (33) durch einen Antrieb (36) relativ zum zweiten Rahmenteil (8) querverschiebbar gelagert ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Laserempfänger (26) durch ein Seilzugpotentiometer (37) mit einem in vertikaler Richtung darunter befindlichen, am Maschinenrahmen (4) gelagerten Arbeitsaggregat (9) verbunden ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß am bezüglich der Arbeitsrichtung hinteren Ende des zweiten Rah­ menteiles (8) ein durch einen Antrieb (31) höhenverstellbarer Laserempfän­ ger (26) vorgesehen ist.

7. Verfahren zur Wiederherstellung einer im Zuge einer Schotterbett­ sanierung zerstörten Gleislage, wobei durch einen in Arbeitsrichtung vorge­ ordneten, ersten Rahmenteil (6) eines Maschinenrahmens (4) eine Gleis­ längsneigung erfaßt wird und zur Steuerung der Höhenlage von auf einem zweiten Rahmenteil (8) befindlichen Arbeitsaggregaten (9) eine aus einem Laserstrahl gebildete Bezugsebene (29) verwendet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der durch den ersten Rahmenteil (6) definierte Längsneigungs­ wert als Sollneigung registriert, gespeichert und zeitversetzt für eine entspre­ chende Neigung der Bezugsebene (29) verwendet wird, sobald der zweite Rahmenteil (8) den örtlichen Bereich der erfaßten Gleislängsneigung im Zuge der Arbeitsvorfahrt erreicht hat.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Re­ gistrierung der Bezugsebene (29) vorgesehene Laserempfänger (26) unab­ hängig von der Lage des Maschinenrahmens (4) permanent in einer horizon­ talen Lage gehalten werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserempfänger (26) um eine in Maschinenlängsrichtung verlaufende Achse (43) verschwenkt werden.