DE2159262B2

DE2159262B2 - Verfahren und vorrichtung zur niveaukorrektur einer von einer schotterbettung getragenen gleisschwelle

Info

Publication number: DE2159262B2
Application number: DE19712159262
Authority: DE
Inventors: John Murray; Shenton Michael John; Heath Donald Leslie; London Waters
Original assignee: British Railways Board, London
Priority date: 1970-12-01
Filing date: 1971-11-30
Publication date: 1977-11-03
Also published as: GB1372360A; DE2159262A1; CA955113A; JPS5221241B1; FR2117228A5; AT315894B; CH548486A; DE2159262C3

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Niveaukorrektur einer von einer Schotterbettung getragenen Gleisschwelle, bei dem der unterhalb der Schwelle befindliche Schotter durch wiederholte Belastung verdichtet wird, wobei die Höhe der bedarfsweise wiederholten Belastung größer ist als die Höhe der normalen Vcrkehrslast, um die Schwelle auf einem gewünschter. Niveau zu fixieren.

Ein Verfahren der vorstehend näher bezeichneten Gattung ist aus der GB-PS 12 09 865 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Maschine verwendet, die kontinuierlich entlang des Schienenstranges bewegt wird, um den Schotter zu verdichten, wobei Wert darauf gelegt wird, daß die Maschine lange Strecken in kurzer Zeit zurücklegt. Bei diesem bekannten Verfahren wird jedoch die Belastung nicht auf jede Schwelle oder auf jedes Schweüenende individueü aufgebracht und entsprechend dem vorgegebenen Sollverlauf des jeweiligen Schienenstranges dosiert.

Aus der DT-AS 16 58 354 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Niveaukorrektur einer von einer Schotterbettung getragenen Gleisschwelle bekannt, bei dem die Belastung gleichzeitig über die vier Räder de Verdichtungsfahrzeuges wirkt, so daß die Belastunj über mehrere Schwellen verteilt wird und deshalb keim individuelle Sonderbehandlung der einzelnen Schwellei entsprechend dem vorgegebenen Sollverlauf des jewei ligen Schienenstranges erfolgt. Es ist auch nich vorgesehen, daß verschiedene Belastungen für di< Schwellen verwendet werden. Folglich kann das ein< Ende der Schwelle auch nicht unterschiedlich gegenübei dem anderen Ende behandelt werden.

Aus der US-PS 18 43 066 ist ein Verfahren zm Niveaukorrektur einer von einer Schotterbettung getragene Gleisschwelle bekannt, bei der eine Vibra tionsbelastung auf den Schienenkopf einwirkt. Wei ferner eine einzige Vibrationseinrichtung verwende wird, können auch nicht unterschiedliche Belastunger an den beiden Enden der gleichen Schwelle wirksarr werden.

Bei der Untersuchung des Verhaltens von Schotter betten wurde gefunden, daß die vertikale Deformatior eines Schotterbettes an einer gegebenen Stelle umei einer wiederholten Belastung mit vorgegebenem Druck einer voraussagbaren Kurve erfolgt.

Der Erfindung, die ein Verfahren der eingangs nähet bezeichneten Gattung betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, von der vorerwähnten Feststellung Gebrauch zu machen, um Niveaufehler der Schwellen in einer Weise zu beheben, die einen schnellen Verlust de« korrigierten Niveaus (Sollverlauf) bei einer erneuter Verkehrsbelastung verhindert.

Niveaufehler in der Schwellenlage ergeben sich au; der Differenz zwischen den zwei Enden derselben Schwellen (Querneigungsfehler) und/oder zwischen den Enden von zwei oder mehr Schwellen (Verdrehungsfehler;.

Die vorgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Belastung auf jede Schwelle individuell aufgebracht wird, wobei die Belastung zumindest auf ein Schwellenende einwirkt und entsprechend dem vorgegebenen Sollverlauf des jeweiligen Schienenstranges dosiert wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Verfahren besteht darin, daß durch den Gebrauch verschiedener, individuell angepaßter Belastungen an den verschiedenen Schwellenpunkten entlang und quer zum Schienenstrang, um die Schwellenenden unterschiedlich zu senken, eine korrekte, dem Sollverlauf entsprechende Schienenlage erreicht wird, die bei Wiedereinsetzen der Verkehrsbelastung eine niedrige Belastungsdeformationsrate zur Folge hat.

Die erfindungsgemäße Belastung kann nach einem Ausführungsbeispiel direkt auf die Schwelle einwirken, sie aber auch bei der abgewandelten Ausführungsform in an sich bekannter Weise auf den über einer Schwelle befindlichen Schienenkopf einwirken.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Belastung gleichzeitig auf beide Schwelienenden einwirkt, wobei die Schwellenenden jeweils unterschiedlich belastet werden kennen.

Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können vor Aufbringen der Belastung auf ein zu tief liegendes Schwellenende oder eine zu tief liegende Schwelle ^ies*¹ °uf eine Hohe oberhalb des ^<irgv,'ü^np/l'¹· ten Niveaus angehoben und unterstopft werden.

Eine besonders einfache Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß ein auf dem Gleis laufender Wagen vorgesehen ist, welcher auf beiden Seiten mindestens je

eine Ramme aufweist, wobei die Rammen zum unterschiedlichen Aufbringen der Belastung voneinander unabhängig steuerbar sind. Durch die genaue Einstellung der Schlagzahl jeder einzelnen Ramme wird auf einfache Weise die genaue Absenkung jedes einzelnen Schwellenendes und damit schließlich eine außerordentlich genaue, dem Sollverlauf entsprechende Schienenlage erreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 im Diagramm die Deformation eines Schotterbettes in Abhängigkeit von der Anzahl der Belastungen für drei verschiedene Belastungsstärken,

F i g. 2 im Diagramm die Deformation entsprechend Fig. 1, wobei die Anzahl der ausgeübten Belastungen logarithmisch aufgetragen ist,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Niveaukorrektur von Schwellen,

Fig.4 eine seitliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

F i g. 5 einen Ausschnitt der Vorrichtung in F i g. 4.

In F i g. 1 der Zeichnung zeigen drei Kurven A, B und C die vertikale Deformation eines Schotterbettes an einer vorgegebenen Stelle in Abhängigkeit von der Anzahl der Belastungen, die Kurve A gilt für einen bestimmten Belastungsdruck, die Kurven B und C zeigen höhere Drücke der Belastung an. In Fig.2 sind die der F i g. 1 entsprechenden Kurven A, ö und C dargestellt, wobei die Anzahl der Belastungen im logarithmischen Maßstab aufgetragen ist, (d. h. Logarithmus zur Basis 10). Aus F i g. 2 ist die Vorhersagbarkeit der Deformation des Schotterbettes leicht zu entnehmen: Die Kurven verlaufen im wesentlichen linear; falls man sich nach rechts auf den Kurven bewegt, wird die Deformationsrate sehr klein.

Bezugnehmend auf diese F i g. 1 und 2 wird zur Vereinfachung vorausgesetzt, daß die Kurve A der Deformation des Schotterbettes unterhalb eines beliebigen Schwellenendes entspricht, die durch die normale Verkehrsbelastung verursacht wird, die jeweils dann erfolgt, wenn ein Radsatz eines Zuges über die Schwelle rollt; der durchschnittliche Druck einer derartigen Belastung der heutigen Züge liegt in der Größenordnung von 15 bis 20 Tonnen. Es wird in diesem Zusammenhang noch betont, daß für verschiedene Schwellenenden eine geringfügig abweichende Kurve, die der Kurve A entspricht, gilt. Die Kurven B und C entsprechen der Deformation des Schotterbettes bei größeren Belastungsdrücken, die in einer noch zu erläuternden Weise ausgeübt werden; der maximale Belatungsdruck liegt beispielsweise in der Größenordnung von 40 bis 50 Tonnen. Es muß festgehalten werden, daß die Deformation eines Schotterbettes unter der wiederholten Verkehrsbelastung kontinuierlich entsprechend der Kurve A erfolgt, wobei jedoch die Deformationsrate bzw. Deformationsgeschwindigkeit auf einen Wert abnimmt, der für Eisenbahningenieure akzeptabel ist; beispielsweise 1 mm für das Darüberfahren von 100 000 Radsätzen, wobei bei dieser Deformationsrate die unterschiedliche Deformationsrate zwischen Schwellen oder Sdivvellenendcn akzeptiert werden kann. Zur Erklärung der Erfindung soll vorausgesetzt werden, daß derjenige Teil der Kurve A rechts von der Linie D in den Fig. 1 und 2 eine annehmbare Deformationsrate zeigt.

Grundsätzlich besteht das erfindungsgemäße Verfahren in der wiederholten Ausübung von Belastungen vorgegebener Stärke auf den Schotter unterhalb der beiden Enden einer Schwelle, die zu hoch zu den anderen Schwellen liegt, oder auf den Schotter unter einem Schwellenende, das zu hoch relativ zu ihrem anderen Ende liegt, um den Schutter in vertikaler Richtung zu deformieren, um auf diese Weise die hohe Schwelle oder das hohe Schwellenende abzusenken. Wie weiter noch beschrieben wird, kann die Belastung der Schwellen direkt an einer zu hohen Schwelle oder an einem zu hohen Schwellende angreifen oder an einer Schwelle oder einem Schwellenende, das zu tief lag und das zunächst durch zu unterstopfenden Schotter überhöht angehoben wird.

Die Fig.4 und 5 zeigen eine Vorrichtung zur Durchführung des Belastungsverfahrens. Die Vorrich- !ung weist ein Paar Fahrzeuge 1 und 2 auf, die auf dem Gleis rollen, das aus Schienen 3 und Schwellen 4 besteht. Das Fahrzeug 1 weist einen fahrbaren Generator zur Erzeugung der erforderlichen elektrischen Kraft auf. Das Fahrzeug 2 ist im wesentlichen flach, hat einen sehr starren Aufbau 11 und trägt an jeder Seite eine hydraulische Ramme 5, von denen nur eine sichtbar ist. An ihrem unteren Ende weisen die Rammen 5 U-förmig ausgebildete Belastungsköpfe 6 (s. Fig. 5) auf, die die Schiene 3 des Gleises überspreizen und mit den Schwellenenden in Eingriff kommen. Die Rammen 5 können voneinander unabhängig gesteuert werden, so daß sie gleichzeitig unterschiedliche Belastungen auf die entgegengesetzten Enden einer Schwelle ausüben können. Um zu verhindern, daß das Fahrzeug 2 sich von dem Gleis während des Betriebes der Rammen 5 abhebt, sind Gegengewichte 7 auf dem Fahrzeug angeordnet.

Um auch eine vertikale Bewegung des Fahrzeugkörpers 11 relativ zum Drehgestell zu verhindern, werden die Federn 9 der Drehgestelle 8 außer Betrieb gesetzt bzw. blockiert. Das Getriebe 10 zum Betätigen der hydraulischen Rammen 5 ist in einer Kabine 12 geführt, die gleichfalls ein Steuerpult 13 für das Bedienungspersonal aufweist. Eine hydraulische Kraftstation 14, die die erforderliche hydraulische Kraft für den Betrieb der Rammen 5 liefert, befindet sich in einer Kabine 15. Die Frequenz und die Stärke der Belastung durch die Ramme 5 wird in an sich bekannter Weise mittels hydraulischer Steuertechniken gesteuert.

Die Fahrzeuge 1 und 2 sind durch einen Arbeitszylinder 16 miteinander verbunden, de.· es erlaubt, daß das Fahrzeug 2 derart bewegt werden kann, daß die Rammen 5 von einer Schwelle zur nächsten bewegt werden, während das Fahrzeug 1 stillsteht.

In alternativer Abwandlung der Vorrichtung können die Belastungsköpfe der Rammen 5 derart ausgebildet sein, daß sie mit den Schienenköpfen 17 unmittelbar oberhalb einer Schwelle in Eingriff kommen. Dies kann in einfacher Weise dadurch bewerkstelligt werden, daß die Arme der U-förmig ausgebildeten Belastungsköpfe 6 gekürzt werden. In weiterer Abwandlung können anstelle der hydraulischen Rammen exzentrisch rotierende Massen (Unwucht) verwendet werden, um die Belastung auszuüben.

Verschiedene Niveaufehler der Schwellen und Verfahren für deren Korrektur werden im folgenden erörtert.

Zuerst wird vorausgesetzt, daß durch eine Überwachung des Gleises bekannt ist, daß die beiden Enden einer bestimmten Schwelle ungenau liegen, und daß es zur Korrektur erforderlich ist, das hochliegende Ende

der Schwelle abzusenken. Da die in Frage stehende Schwelle bereits einer Verkehrsbelastung ausgetzt war, kann fast mit Sicherheit vorausgesetzt werden, daß die Deformationsrate der Schwelle bei normaler Verkehrsbelastung sich bereits rechts der Linie D in den Fig. 1 und 2 befindet und deshalb annehmbar ist.

Um ein Anheben des niedrigen Endes der Schwelle während der Belastung zu verhindern, wird auf dieses Ende eine konstante abwärts gerichtete Kraft ausgeübt, und zwar durch die entsprechende Ramme, während das hohe Ende wiederholten Belastungen durch die andere Ramme ausgesetzt wird. Es sei vorausgesetzt, daß diese wiederholten Belastungen einer Höhe nach Kurve C in Fig.2 entsprechen, und daß die erforderliche Absenkung des hohen Schwellenendes zwischen den Punkten G und H liegt; dies bedeutet, daß die Deformation nach Kurve C in Fig. 2 zwischen den Punkten / und K erfolgt, zu welcher Zeit sich das ursprünglich hohe Schwellenende schon auf seinem richtigen Niveau befindet. Falls die normale Verkehrsbelastung wieder einsetzt, verläuft die Deformationsrate für das abgesenkte Schwellenende entlang der Kurve A. beginnend im Punkt L während das Schwellenende, das auf seinem ursprünglichen Niveau verblieb, sich entlang der Kurve A vom Punkte Mausgehend bewegt. Da beide Punkte L und M annehmbare Deformationsraten darstellen, ist die relative Deformation der beiden Schwellenenden ebenfalls akzeptierbar.

Es sei nun vorausgesetzt, daß eine zu hoch liegende Schwelle abgesenkt werden soll. Im Grunde genommen wird das gleiche Verfahren jedoch an beiden Schwellenenden mit den zwei Rammen ausgeführt. Dies kann durch phasengleiches Betätigen der Rammen erfolgen, um Belastungen gleichzeitig an beiden Enden der Schwelle auszuüben. In Abwandlung hiervon kann die Belastung auf das eine Ende der Schwelle zum Absenken dieses Endes und dann auf das andere Ende, in der oben beschriebenen Weise erfolgen. Wenn in der gleichen Zeil, in der die gesamte Schwelle abgesenkt wird, ein Ende mehr abgesenkt werden soll als das andere, wird von beiden Rammen eine unterschiedliche Belasiungsiniensität ausgeübt. Beispielsweise können die Belastungen derart sein, daß die Deformation des Sdiotierbettes an dem einen Ende der Schwelle nach der Kurve ("erfolgt, während die Belastung am anderen Ende der Schwelle nach der Kurve Derfolgt.

Statt wiederholte Belastungen auf die zu hohen Schwellen oder auf die zu hohen Schwellenenden auszuüben, kann es einfacher sein, zunächst die niedrigen Schwellen oder niedrigen Schwellenenden über das gewünschte Niveau anzuheben und Schotter zu unterstopfen und dann die Belastungen mittels der hydraulischen Rammen in der beschriebenen Weise auf die zu hoch angehobenen Schwellen oder Schwellenenden auszuüben. Das Anheben und Unterstopfen sind im Eisenbahnwesen an sich bekannt. Eine entsprechende Vorrichtung zum Anheben und Stopfen kann auf dem Fahrzeug 2 angeordnet sein.

Da es erforderlich ist, sicherzustellen, daß — wenn ein Schwellenende sich auf seinem genauen Niveau befindet — die Deformationsrate des Schotters unterhalb der Schwelle akzeptabel ist, muß das überhöhte Abheben ein gewisses Minimum erreichen.

In Fig. 3 ist eine Linie R dargestellt, die das gewünschte Niveau für eine Anzahl von Schwellen 4 zeigt. Ihre anfänglich ungenaue, zu niedrige Lage ist mit 4' und ihre überhöht angehobene Lage mit 4" bezeichnet.

Im folgenden wird die Belastung, die auf das eine Ende einer zu hoch angehobenen Schwelle 4" ausgeübt wird, betrachtet. Da neuer Schotter unter das Schwellenende unterstopft wurde, ist die Deformationsrate nicht annehmbar. Vorausgesetzt, daß die Belastungsintensität derart ist, daß sie der Kurve C folgt, ist das ideale zu hohe Anheben mindestens gleich PG, so daß die Deformation nach Kurve C bis zum Punkt j erfolgt. Bei Wiederaufnahme der Verkehrsbelastung erfolgt die Deformationsrate ausgehend vom Punkt M nach rechts zur Linie D auf der Kurve A.

Durch bestimmte Kombinationen der Belastungsintcnsität und der Frequenz kann es möglich sein, ein Fließen, und zwar ein teilweises Fließen des Schotter; unter den Schwellen und/oder zwischen den Schweller derart zu erzeugen, daß die erforderliche Deformaiior des Schotterbettes noch leichter erfolgen kann. Ir Abwandlung hiervon kann ein Fließen durch da; Einführen von vibrierenden Stangen bzw. Zinken in der Schotter erfolgen, beispielsweise von solchen, die denjenigen entsprechen, die bei konventionellen Gleis Stopfmaschinen verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Niveaukorrektur einer von einer Schotterbettung getragenen Gleisschwelle, bei dem der unterhalb der Schwelle befindliche Schotter durch wiederholte Belastung verdichtet wird, wobei die Höhe der bedarfsweise wiederholten Belastung größer ist als die Höhe der normalen Verkehrslast, um die Schwelle auf einem gewünschten Niveau zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung auf jede Schwelle individuell aufgebracht wird, wobei die Belastung zumindest auf ein Schwellenende einwirkt und entsprechend dem vorgegebenen Sollverlauf des jeweiligen Schienenstranges dosiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung direkt auf die Schwelle einwirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung auf die Schwelle in an sich bekannter Weise auf den über der Schwelle befindlichen Schienenkopf einwirkt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung gleichzeitig auf beide Schwellenenden einwirkt, wobei die Schwellenenden jeweils unterschiedlich belastet werden können.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu tief liegende Schwelle oder ein Schwellenende vor Aufbringen der Belastung auf eine Höhe oberhalb des gewünschten Niveaus angehoben und unterstopft wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf dem Gleis laufender Wagen vorgesehen ist, welcher auf beiden Seiten mindestens je eine Ramme (5) aufweist, wobei die Rammen (5) zum unterschiedlichen Aufbringen der Belastung voneinander unabhängig steuerbar sind.