DE2418368A1

DE2418368A1 - Verfahren und vorrichtung zum stopfen und nivellieren eines gleises

Info

Publication number: DE2418368A1
Application number: DE2418368A
Authority: DE
Inventors: Josef Ing Theurer
Original assignee: Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Current assignee: Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Priority date: 1973-05-25
Filing date: 1974-04-16
Publication date: 1974-12-19
Also published as: ATA462773A; IN141382B; CA1015605A; GB1453113A; JPS5833323B2; ES426668A1; DE2418368C3; HU171324B; DE2418368B2; SU865137A3; FR2230801B1; US3895583A; DD111427A5; BR7404092D0; ZA743307B; JPS5020406A; AU6862274A; CH579181A5; AT335502B; FR2230801A1

Description

A 4627/73 25.5.1973

Patentanwälte

Pr, rer, nat. DJETER LOl/IS DipL-Phys. CLAUS PüHLAU Dipl-lng. FRANZ LGi-R-jvjjz 8500 NÜRNBERG KESSLERPLATZi

Franz Plasser Bahnbaumaschinen-Industriegesellschaft m.b. H.

in Wien

Verfahren und Vorrichtung zum Stopfen und Nivellieren eines Gleises

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stopfen und Nivellieren eines Gleises, mit welchen der Schotter unterhalb der Schwellen, insbesondere im Kreuzungsbereich Schiene/Schwelle, durch Vibration und Druck

Ing,Ha/Bg/Lei/AT

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unterstopft und dabei das Gleis solange gehoben wird, bis die gewünschte Soll-Lage an Hand eines Bezugssystems und ein entsprechender Verdichtungsgrad des Schotters erreicht wird.

Bei der Bearbeitung von Gleisen nach dem obbeschriebenen Verfahren ist es bekannt, daß die zuvor gehobenen und unterstopften Stellen über bestimmte Gleisabschnitte schon oft in relativ kurzer Zeit wieder durch den Fahrbetrieb ihre nahezu ursprüngliche Lage einnehmen, d.h., daß an den gleichen Stellen wieder die gleichen Einsenkungen entstehen, ganz besonders im Bereich der Schienenstöße . des Gleises. Man hat bereits versucht, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, indem das Gleis an diesen Stellen um ein bestimmtes Maß, gegebenenfalls auch im Zusammenhang mit einem bestimmten Korrekturwert, "überhoben" über die Soll-Lage hinaus gehoben - wird, um zu erreichen, daß sich das Gleis nach den durch die Einwirkung von Belastungen auftretenden Setzungen schließlich ins richtige Längsniveau setzt. Es wurde auch schon bekannt, ein künstliches Bezugsprofil zu bilden, welches durch Korrektur der Soll-Bezugslinie, dem endgültigen Profil nach dem Setzen des Gleises bzw. des Bettungsschotters entspricht, wobei die einzelnen Korrekturwerte im funktioneilen Zusammenhang mit den Abständen des Gleises von der Bezugslinie, d.h. mit den einzelnen tatsächlichen Ist-Meßwerten, stehen. Gleise, die nach diesen bekannten Verfahren bearbeitet werden, zeigen aber immer wieder Setzungen, insbe-

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sondere ungleichmäßige Setzungen, und es kann damit die erforderliche Genauigkeit und Dauerhaftigkeit der hergestellten Gleislage nicht gesichert werden.

Es wurde auch bereits bekannt, eine Gleis-Nivellier-Stopfmaschine derart auszubilden, daß der Stopfdruck in Abhängigkeit von der jeweiligen geometrischen Gleislage bzw. dem Gleiszustand auf die jeweils gewünschte Größe eingestellt werden kann, so daß sich nach dem Einsatz der Maschine eine über den Längsverlauf des Gleises stets gleichmäßige Schotterverdichtung ergibt (DOS 2 228 958). Bei diesem bekannten Vorschlag ist den Antrieben der Stopfwerkzeuge eine den Verdichtungsgrad des Schotters regelnde Steuereinrichtung zugeordnet, die mit wenigstens einem, die jeweilige geometrische Gleislage bzw. den Gleiszustand aufnehmenden, elektrischen Meßwertgeber verbunden ist. Mit einer derartigen Gleis-Nivellier-Stopfmaschine wurden bereits in größerem Maße die nach der Bearbeitung eines Gleises zu erwartenden Setzungen mitberücksichtigt, da durch die im wesentlichen gleichmäßige Schotterverdichtung bzw. den gleichmäßigen Schotterverdichtungsgrad schon eine bessere Gleislage erreicht werden konnte.

Nach einem anderen bekannten Vorschlag hat man auch schon versucht, sogenannte, die Soll-Lage des Gleises an Hand eines Bezugssystems festlegende Haltevorrichtungen anstelle der üblichen Gleishebevorrichtungen einzusetzen, die ein Hochwandern des Gleises über die Soll-Lage verhindern, wobei der Schotter während des Unterstopfvorganges solange

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gegen die Unterseiten der Schwellen gedruckt wird, bis der Verdichtungsdruck unterhalb der Schwellen erreicht ist (se—e).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die erwähnten Nachteile, die mit diesen Verfahren entstehen, zu beseitigen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen die auf Grund der in aufeinanderfolgenden Gleisabschnitten entlang des Streckenverlaufes eines zu nivellierenden Gleises unterschiedlichen Abweichungen der geometrischen Ist-Höhenlage von der Soll-Lage derart korrigiert werden können, daß ein solcherart bearbeitetes Gleis bzw. die bearbeitete Schotterbettung wirklich dauerhaft in der bearbeiteten Lage verbleibt, die auch noch über einen längeren Zeitraum nach vielen Belastungen mit Sicherheit beibehalten wird, d.h., daß die bisher immer aufgetretenen, insbesondere unterschiedlichen Setzungen nicht mehr in Erscheinung treten bzw. zumindest stark vermindert werden können.

Mit der vorliegenden Erfindung wurde erstmals erkannt, daß die Dauerhaftigkeit eines Gleises hinsichtlich seiner Lage, unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Setzungen, sehr stark in einem bestimmten Zusammenhang mit dem endgültigen Verdichtungsgrad und der ursprünglichen fehlerhaften Gleishöhenlage steht. Die Erfindung besteht nun darin, daß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren zum Stopfen und Nivellieren eines Gleises der Schotter unterhalb jeder Schwelle in proportionaler Ab-

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hängigkeit von dem jeweils maximalen örtlichen Hebemaß, d.h. der Differenz zwischen Soll- und Ist-Lage verdichtet und durch Druckstopfauftrieb solange gegen eine die Soll-Lage festlegende Haltevorrichtung gedruckt wird, daß über einen längeren Gleisabschnitt gesehen, kontinuierliche, dem Höhenlängsniveau proportionale, Verdichtungszonen entstehen. Dadurch werden alle jene Stellen des Gleises, an welchen sich Setzungen, insbesondere ungleiche Setzungen, immer wieder nachteilig bemerkbar gemacht haben, stärker verdichtet, d.h. es werden entsprechend höher verdichtete Schotterauflager geschaffen, die einen höheren Verdichtungsgrad aufweisen als jene Stellen, an welchen die ursprüngliche Höhenlagendifferenz nur ganz geringfügig war und an welchen der Schotterverdichtungsgrad dementsprechend niedriger erstellt wird. Darüberhinaus ergibt sich durch die Vornahme dieser Druckvibrationsstopfung des Schotters unter den Schwellen in kontinuierlicher proportionaler Abhängigkeit von dem jeweiligen örtlichen Hebemaß in überraschender Weise eine Gesamtverdichtungszone, die ein Höchstmaß an Dauerhaftigkeit und damit Genauigkeit der Gleislage gewährleistet. Stellen mit kleinen Gleisfehlern können z.B. dabei weniger stark

sie sich unterstopft werden, wodurch/dann prozentuell gesehen stärker senken werden als solche mit großen Gleisfehlern und proportional höherer Verdichtung, so daß eine gleichmäßige Setzung des Gleises über längere Gleisabschnitte und ein ruhigerer Gleisverlauf sowie eine bessere Längshöhenlage über längere Bereich erreicht wird.

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Die Erfindung betrifft weiters zur Durchführung des Verfahrens eine fahrbare Gleis-Nivellier-Stopfmaschine mit einem Bezugssystem und einer Gleishebevorrichtung sowie höhenverstellbar gelagerten Gleisstopfwerkζeugen zum Unterstopfen der Querschwellen eines Gleises, die mit einem Vibrationsantrieb und Verstellantrieben zur Ausübung eines Verdichtungsdruckes auf den Schotter versehen sind, wobei den Stopfwerkzeugantrieben zur Einhaltung eines gewünschten Schotterverdichtungsgrades eine mit wenigstens einem, die jeweilige geometrische Gleislage aufnehmenden, elektrischen Meßwertgeber verbundene Steuereinrichtung zugeordnet ist.

Eine derartige Gleis-Nivellier-Stopfmaschine ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung wenigstens ein mit dem Meßwertgeber verbundenes und zur kontinuierlichen Druck-Beaufschlagung der Stopfwerkzeugantriebe in proportionaler Abhängigkeit von den vom Meßwertgeber kommenden Signalen - entsprechend den in elektrische Meßgrößen umgewandelten, jeweils maximalen örtlichen Hebemaßen - vorgesehenes Druckeinsteil- bzw. -regelventil umfaßt, die zu einer Steuerkette zusammengeschaltet sind und wobei im Bereich der Gleisstopfwerkzeuge eine zur Festlegung der Gleis-Soll-Lage an Hand des Bezugssystems und entgegen dem Druckstopfauftrieb dienende - gegebenenfalls mit einem Verstellantrieb in die Steuerkette zugeschaltete - Haltevorrichtung angeordnet ist. Das mit den Meßwertgebern verbundene Druckeinsteil-

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bzw. -regelventil kann in vorteilhafter Weise in Verbindung mit der den Druckstopfauftrieb in geometrischer Hinsicht begrenzenden Haltevorrichtung jeweils den richtigen, d.h. höheren bzw. niedrigeren Schotterverdichtungsgrad unter jeder Schwelle entsprechend der jeweiligen ursprünglichen Differenz zwischen Soll- und Ist-Lage erstellen. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ist im Aufbau sehr einfach und störungsfrei, da lediglich die vom Meßwertgeber - beispielsweise in der Form, wie dieser bisher in den Gleis-Nivellier-Stopfmaschinen verwendet wird - kommenden Signale, die den maximalen örtlichen Hebemaßen entsprechen, berücksichtigt werden. Dadurch wird eine sichere Funktion gewährleistet, die ein Resultat mit einem Höchstmaß an Genauigkeit und insbesondere kontinuierliche, dem Höhenlängsniveau entsprechende, proportionale Verdichtungszonen bringt.

Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist bei einer derartigen fahrbaren Gleis-Nivellier-Stopfmaschine dem in der Versorgungsleitung der Beistellantriebe angeordneten Druckeinstell- bzw. -regelventil ein Meßwertspeicher zur Aufnahme der Meßwerte entsprechend der örtlich maximalen Höhenfehler und eine Vorrichtung, z. B. ein im Bereich des Stopfwerkzeugträgers vorgesehener Endschalter, zur zeitweisen Blockierung der Abgabe der Meßwerteignale des Meßwertgebers der Steuerkette vor- bzw. zugeschaltet. Der vorgesehene Meßwertspeicher speichert in einfacher Weise lediglich die örtlich maximalen

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Höhenfehler, d.h. wenn der Meßwertgeber, der mit dem Bezugssystem in Verbindung steht, durch den Hebevorgang mit nach oben bewegt wird, werden die weiteren kleiner werdenden Meßwerte (an der örtlich gleichen Stelle) nicht mehr gespeichert, indem die vorgesehene Blockiervorrichtung diese Abgabe der Signale verhindert. Dadurch können lediglich die maximalen Höhenfehler an den jeweiligen Stellen entweder für eine unmittelbare oder aber auch z. B. für eine nachfolgende Weitergabe an das Druckeinsteil- bzw. -regelventil gespeichert werden.

Es ist aber auch möglich, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, daß dem Druckeinsteil- bzw. -regelventil zur Beaufschlagung der Stopfwerkzeugantriebe entsprechend den jeweiligen, mit dem Meßwertgeber festgestellten, maximalen Höhenfehlern ein Nachlaufmotor zugeordnet ist, der mit der Steuerkette in Verbindung steht. Dadurch kann ebenso in einfacher Weise verhindert werden, daß die immer kleiner werdenden Meßwerte der vom Meßwertgeber kommenden Signale - im Zuge der Aufwärtsbewegung während des Hebebzw. Verdichtungsvorganges an einer Stelle - - als Signale für das Druckeinsteil- bzw. -regelventil verwendet werden.

Um auch relativ hohe Schotterverdichtungsdrücke zu erreichen, beispielsweise insbesondere bei den Schienenstößen, ist es von Vorteil, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal das Druckeinsteil- bzw. -regelventil sowohl mit den Antrieben für die an den beiden Schwellenlängsseiten

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— O ~

angeordneten Stopfwerkzeuge als auch mit Antrieben für im Schwellenvorkopfbereich eintauchbare Stopfwerkzeuge in Verbindung steht.

Zweckmäßig ist nach einer erfindungsgemäßen Weiterbildung dem Meßwertgeber zur Blockierung des Antriebes der durch die Haltevorrichtung gebildeten - Gleishebevorrichtung bei Erreichen der Soll-Lage des Gleises ein Schalttor und ein Stellglied, z.B. Ventil-Sperrblock, nachgeschaltet. Dabei kann die Gleishebevorrichtung eine der üblichen Vorrichtungen sein, die bei Gleis-Nivellier-Stopfmaschinen derzeit in Verwendung stehen. Es ist demnach lediglich erforderlich, durch ein solches Stellglied diese Hebevorrichtungen in der Null-Lage zu blockieren.

Bei größeren Hebemaßen, bei welchen das Anheben des Gleises an Hand des Bezugssystems bis zur Null-Lage lediglich durch Druckstopfhebung nicht möglich ist - insbesondere über einen längeren Gleisabschnitt gesehen, innerhalb welchen sowohl mehrmals abwechselnd größere und kleinere Höhenlagedifferenzen aufscheinen - ist es nach einem weiteren Erfindungsmerkmal von Vorteil, daß die Gleis-Nivellier-Stopfmaschine derart ausgebildet ist, daß der Meßwertgeber bei Überschreiten einer bestimmten vorgewählten Längshöhenabweichung des Gleises von der Soll-Lage zur selbsttätigen Umschaltung der Haltevorrichtung auf die Funktion einer Gleishebevorrichtung über ein Schalttor mit dem Stellantrieb der Haltevorrichtung zusammengeschaltet ist.

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- Io -

In den Zeichnungen sind Aasführungsbeispxele der Erfindung dargestellt, an Hand derer die Erfindung im folgenden näher erläutert wird. Es zeigen: Fig.1 eine erfindungsgemäß ausgestattete Gleis-Nivellier-Stopfmaschine in Ansichtj Fig,2 eine Draufsicht auf einen Teil der Maschine nach Fig.1; Fig.3 Diagramme des Fehlerverlaufes, des Beistellenddruckes und des erreichten Verdichtungsgrades eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeiteten, in Längsrichtung stark verzerrt dargestellten, längeren Gleisabschnittesj Fig.4 ein Diagramm mit einem Längshöhenfehler und die den einzelnen Fehlerwerten zugeordneten Beistellenddrücke; Fig« 5 ein vereinfachtes · Schaltdiagramm einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und Fig.6 ein Schaltdiagramm entsprechend der Darstellung nach Fig.S einer abgeänderten Steuereinrichtung mit einem Nachlauf motor.

In Fig.1 ist eine Gleis-Nivellier-Stopfmaschine 1 in der derzeit üblichen Bauweise dargestellt, die mit Fahrwerken, entlang des aus Schienen und Schwellen bestehenden Gleises 2 verfahrbar ist. Diese Maschine weist zum Unterstopfen einer Querschwelle 3 des Gleises auf. einem höhenverstellbaren Stopfwerkzeugträger 4 gelagerte Gleisstopfwerkzeuge S auf. Die Gleisstopfwerkzeuge 5 sind über einen Vibrationsantrieb 6 in Schwingungen versetzbar und können mittels Verstellantrieben 7 gegeneinander - in Richtung auf die zu unterstopfende Schwelle -.beigestellt werden. Wie besser aus der in Fig.2 dargestellten teilweisen

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Draufsicht auf die Gleis-Nivellier-Stopfmaschine 1 zu ersehen ist, können die Gleisstopfwerkzeuge 5 an den beiden Längsseiten und weit .re gleichfalls am Stopfwerkzeugträger 4 gelagerte Gleisstopfwerkzeuge 8 an jeder der beiden Stirnseiten der zu unterstopfenden Schwelle 3 eintauchen. Die Gleisstopfwerkzeuge 8 dienen hierbei vor allem dazu, während des a-synchronen Verdichtungsvorganges ein Abwandern des Schotters in Richtung der Bettungsflanke zu vermeiden und sind mittels eigener Verstellantriebe 9 quer zur Gleislängsrichtung verstell- bzw. beaufschlagbar. Es ist aber auch im Rahmen der Erfindung möglich, eine Gleis-Nivellier-Stopfmaschine 1 erfindungsgemäß auszustatten, die einen Stopfwerkzeugträger aufweist, der Gleisstopfwerkzeuge zum gleichzeitigen Unterstopfen zweier einander unmittelbar benachbarter Schwellen lagert, wie dies in Fig. 2 in dünnstrichlierten Linien dargestellt ist.

Zum Nivellieren des Gleises ist die Gleis-Nivellier-Stopfmaschine 1 mit einem Bezugssystem Io ausgestattet, welches zwei je einer Schiene des Gleises zugeordnete, z.B. durch Drahtseile verkörperte, Bezugsgeraden (Fig.2) aufweist. Zur Feststellung der Abweichungen des Gleises 2 von dem Bezugssystem Io sind unabhängig höhenbeweglich vom Fahrgestellrahmen der Gleis-Nivellier-Stopfmaschine 1 am Gleis geführte Meßwertgeber 11, z.B. verstellbare Kapazitäten oder Widerstände, vorgesehen. Die Meßwertgeber 11 greifen dabei die Lage des Bezugssystems Io mittels die Bezugsgerade umfassenden Gabelarmen ab. Die Endpunkte der Bezugs-

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geraden sowie die Meßwertgeber 11 sind mittels eigener Fahrwerke am Gleis geführt, die während der Überstellfahrten der Maschine vom Gleis 2 abgehoben werden können.

Zum Anh< ben des Gleises 2 ist in Arbeitsrichtung vor den Gleisstopfwerkzeugen 5*8 eine Gleishebevorrichtung 12, die

mittels eines Antriebes 13, z.B. einem Hydraulik-Zylinderist, Kolbenantrieb, der Höhe nach verstellbar/angeordnet. Die Hebevorrichtung 12 ist als Haltevorrichtung ausgebildet, wobei der Längsabstand der auch als Haltevorrichtung dienenden Gleishebevorrichtung 12 von den Gleisstopfwerkzeugen 5 bzw. 8 im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die Verwendung einer derzeit üblichen Gleis-Nivellier-Stopfmaschine vorgegeben ist, welcher so bemessen ist, daß diese Maschine, wie aus Fig.2 ersichtlich, auch mit Werkzeugen zur gleichzeitigen Unterstopfung zweier einander unmittelbar benachbarter Schwellen ausgestattet werden kann. Um ein durch den Druckstopfauftrieb mögliches Überdrücken des Gleises im Bereich der Gleisstopfwerkzeuge - über die Soll-Lage hinaus - zu vermeiden, soll die Gleishebe- bzw. Haltevorrichtung der Stopfstelle möglichst nahe benachbart sein. Die dargestellte Gleis-Nivellier-Stopfmaschine kann aber auch zusätzlich bzw. anstelle der Gleishebevorrichtung 12 mit einer unmittelbar im Bereich der zu unterstopfenden Schwelle bzw. Schwellen angeordneten Haltevor- ⁴\ richtung . ausgestattet sein.

Zum Ausrichten des Gleises der Seite nach, ist die Maschine zusätzlich mit einer Bezugsgeraden 14 und mit Riehtwerkzeu-

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gen, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Gleishebevorrichtung kombiniert sind, ausgestattet.

Wie in der Fig.1 schematisch dargestellt, sind sowohl die Stopfwerkzeugantriebe 6,7,9 als auch der Antrieb 13 der Gleishebevorrichtung 12 und der Meßwertgeber 11 sowie ein beim Absenken des Stopfwerkzeugträgers 4 durch diesen betätigter Endschalter 15 mit einer die proportionale Hochdruckstopf ung steuernden Steuereinrichtung 16 verbunden, die im folgenden an Hand der Fig.5 noch näher erläutert wird. Zur Kontrolle der Funktion und zur Einstellung bzw. Beeinflussung der Steuereinrichtung 16 durch die Bedienungsperson sind mit dieser in Verbindung stehende Handsteuerschalter 17 und Überwachungsgeräte 18 angeordnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun an Hand der Diagramme in Fig.3 näher erläutert, wobei in Richtung der horizontalen Achsen S jeweils die Entfernungen in Gleislängsrichtung stark verzerrt (in größerem Maßstab) aufgetragen sind.

Das mittlere Diagramm zeigt den Längshöhenverlauf eines insbesondere in seiner Längsausdehnung stark vermindert dargestellten längeren Gleisabschnittes, wobei die in Richtung der vertikalen Achse des Diagrammes aufgetragenen Höhenfehler6^ - die Differenz zwischen der Soll- und Ist-Lage - des Gleises darstellen. Um nun bei den Betriebsbelastungen des Gleises, nach dem Stopfen der Schwellen dieses Gleisabschnittes eine gleichmäßige Setzung desselben

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zu erreichen, ist vorgesehen, den Beistellenddruck - also jenen Druck in den Verstellantrieben 7 _}9 der Gleisstopfwerkzeuge 5/8, bei welchen die Beistellbewegung beendet wird - unter Bezugnahme auf die Größe der Höhenfehler Δ zu wählen. In dem unteren Diagramm sind nun für einige Stellen dieses Gleislängsabschnittes die den jeweiligen örtlichen Hebemaßen - welche den Höhenfehlern δ| entsprechen - proportionalen Größen der Beistellenddrücke P in Richtung der vertikalen Achse aufgetragen und zur besseren Verständlichkeit in Pfeilform dargestellt. Der Beistellenddruck P entspricht hierbei dem Mindestdruck, mit dem beispielsweise jene Schwellen unterstopft werden, die sich in bzw« nahe der Null-Linie befinden.

Aus dem obersten Diagramm ist zu ersehen, daß durch die bei der proportionalen Hochdruckstopfung erfolgten Verdichtung des Schotters mit den jeweils dargestellten Beistellenddrücken eine kontinuierliche^ dem Höhenlängsniveau proportionale Verdichtungszone mit unterschiedlichem Verdichtungsgrad VG des Schotters geschaffen wird, wobei beim Unterstopfen einer Schwelle ein Mindestverdichtungsgrad, z.B. VG , erreicht werden soll.

Die durch die Belastungen der Bettung hervorgerufenen Setzungen des Gleises, werden insbesondere durch die Beistellenddrücke, aber auch durch die zu verdichtende Schottermenge und Porosität und das Raumgewicht der zu verdichtenden Bettung und auch durch die Längshöhenlage des Gleises nach der Korrektur mitbeeinflußt. Insbesondere die

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erste Lastbeanspruchung verursacht meist eine sehr starke, bleibende Verformung des in die Soll-Lage verbrachten Gleises, während die daran anschließenden Verformungen im wesentlichen dem Logarithmus der Zahl der Lastspiele

- z.B. der Achsen der darüberrollenden Züge - proportional sind. Des weiteren hat es sich beispielsweise bei Versuchen gezeigt, daß die Veränderungen des Raumgewichtes des Schotters unterhalb der Schwellen, die das Gleis seit der Stopfung erfahren hat und die durch das Befahren des unterstopften Gleises mit Zügen hervorgerufen werden, sich im wesentlichen ebenso verhalten, wie der Logarithmus der Gesamtlast.

Da die Veränderung des Raumgewichtes bzw. des Verdichtungsgrades des Schotters unterhalb der Schwellen,aber auch wesentlich von der zu verdichtenden Schottermenge abhängt, die im wesentlichen dem Höhenfehler δ£ des Gleises proportional ist, wurde erkannt, daß es wesentlich ist, den Schotter unterhalb der Schwellenunterseite bzw. Schwellensohle in proportionaler Abhängigkeit von dem jeweiligen Hebemaß zu verdichten. Der Schotter unterhalb der Schwellen, der sich im Bereich eines großen Höhenfehlers

- im Verlauf des betrachteten Gleislängsabschnittes - befindet, wird beispielsweise höher, z.B. mit einem höheren Beistellenddruck verdichtet als der unter den Schwellen befindliche Schotter im Bereich von kleineren Höhenfehlern, so daß jeweils ein größerer oder kleinerer Verdichtungsgrad bzw. ein größeres oder kleineres Raumgewicht des

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Schotters erreicht wird. Durch die Schaffung einer kontinuierlichen, dem Höhenlängsniveau proportionalen Verdichtungszone über einen längeren Gleisabschnitt mit unterschiedlichem Verdichtungsgrad mittelsfder proportionalen Hochdruckstopfung können die durch die Belastungen des Gleises - durch das Befahren mit Zügen - hervorgerufenen unterschiedlichen Setzungen ausgeglichen bzw. vermindert werden. Es können sich z.B. jene Bereiche eines Gleisabschnittes, wo wegen großer Hebehöhen größere Schottermengen beim Unterstopfen verdichtet werden, auf Grund des größeren Verdichtungsgrades des Schotters vor der ersten Belastung prozentuell zum ursprünglichen Höhenfehlerδ| um ein kleineres Ausmaß setzen, zumeist langsamer als Bereiche, in welchen wegen kleinerer Hebehöhen eine geringere Schottermenge verdichtet und bewußt ein geringerer Verdichtungsgrad erreicht wird.

Da die Veränderungen des Verdichtungsgrades bzw. des Raumgewichtes, des Schotters durch die Betriebsbelastung, von den beim Unterstopfen jeweils verdichtenden Schottermengen, die den Höhenfehlern proportional sind, abhängen und somit z.B. bei der Schaffung einer Verdichtungszone mit gleichem Verdichtungsgrad wieder unterschiedliche Setzungen auftreten würden, wird demgegenüber mit der proportionalen Hochdruckstopfung, wie an Hand des obersten Diagrammes gettäß Fig.3 ableitbar ist, eine Verdichtungszone mit unterschiedlichen - zum Hebemaß bzw. zur Schottermenge proportionalen - Verdichtungsgraden hergestellt. Dadurch kann nach einer für den Gleislängsabschnitt möglichst gleich

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großen Anzahl von Lastspielen bzw. Belastung, wie Achsanzahlen bzw. Achslasten, ein gleichmäßiges Raumgewicht bzw. eine gleichmäßige Setzung des Schotters und damit des Gleises, also ein Setzungsausgleich, erreicht werden, z.B. wenn die prozentuellen Anteile des Höhenfehlers ä§ , um die sich das Gleis setzt, gleich groß sind.

Zur Feststellung des Bexstellenddruckes können, wie bekannt, Druckmeßdosen od.dgl. Verwendung finden, während zur Feststellung des Verdichtungsgrades Platten-Druckversuche bzw. Setzungsmessungen durchgeführt werden können. Außerdem kann der Verdichtungsgrad über die Bestimmung des Raumgewichtes mittels radioaktiver Isotope oder nach dem Wassersatzverfahren ermittelt werden.

In der Fig.4 ist in stark vergrößertem Meßstab ein Ausschnitt aus einem Längshöhenverlauf eines längeren Gleisabschnittes dargestellt, wobei in Richtung der horizontalen Achse S jeweils die Distanzen in Gleislängsrichtung und in Richtung der vertikalen Achse des Diagrammes die Höhenfehler^bzw. die Beistellenddrücke P aufgetragen sind. Das Ausmaß der Differenz, um welches die Drücke P„, P« usf. größer als P.. sind, ist jeweils durch Pfeile angedeutet. Aus diesem Schaubild ist zu ersehen, daß der Beistellenddruck in jenen Bereichen, in denen sich das Gleis angenähert in der Null-Lage befindet, in etwa gleich ist und eine Größe von P,, die z.B. entsprechend dem Schotterzustand gewählt wird, aufweist, während die Drücke P_ und P« entsprechend den Höhenfehlern Δ ^ (siehe Kurvenverlauf)

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vun das durch Pfeile veranschaulichte Ausmaß zunehmen, bis der beim Maximal-Höhenfehler δ| gewünschte Maximalbeist eil enddruck P. erreicht ist, der z.B. den Schotter stärker verdichtet bzw. dessen Raumgewicht dermaßen vergrößert, daß es über den Raumgewichten des Schotters unter den Schwellen im Bereich der Beistellenddrücke P-,P- bzw. P₁-, Pr liegt. Trotz des hohen Beistellenddruckes P. kann die Soll-Lage des Gleises erreicht werden, da das Gleis mit einer Haltevorrichtung in der Soll-Lage fixiert wird, wodurch für den während der proportionalen Hochdruckstopfung entstehenden Druckauftrieb ein Widerlager geschaffen wird. Bei der weiteren Bearbeitung dieses Gleisfehlers werden die Beistellenddrücke, wie P- und P/- wieder reduziert, bis der Beistellenddruck P,, nämlich in jenem Bereich, in welchem sich das Gleis wieder annähernd in der Null-Lage befindet, erreicht wird.

Die Fig.5 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der Steuereinrichtung 16 nach Fig. 1.· Der als Eingangsglied einer Steuerkette dienende Meßwertgeber 11 steht mit einer Spannungsquelle 19 in Verbindung, um entsprechend seiner Stellung relativ zum Bezugssystem Io eine dem Höhenfehler proportionale elektrische Spannung bzw. ein Signal an die Leitung 2o abgeben zu können. Diese Leitung 2o verbindet über einen Verstärker und einen Kontakt eines Relais 21 einen Meßwertspeicher 22 mit dem Meßwertgeber 11. Dieser

22

Meßwertspeicher/ist zur Speicherung des jeweils letztempfangenen größten Höhenfehlers des Gleises ausgebildet

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und ist mit einem Druckeinsteil- bzw.-regelventil 23, z.B. einem elektrohydraulischen Servoventil, das in der Steuerkette als Stellglied wirkt, zusammengeschaltet. Das Druckeinsteil- bzw.-regelventil 23 ist seinerseits in einer Druckmittelversorgungsleitung zwischen dem Öltank 24 und den Verstell- bzw. Beistellantrieben 7 bzw. 9 angeordnet.

Der Meßwertgeber 11 ist über die Leitung 2o auch mit einem Schalttor 25 (Schwellwertschalter) verbunden, um bei Auftreten eines Null-Signales· ein elektrohydraulisches Stellglied 26, welches als Sperrventil arbeitet, zu erregen, so daß der Antrieb 13 der Gleishebevorrichtung 12 in der Null-Stellung bzw. der Soll-Lage des Gleises fixiert wer* den kann.

Das Schalttor 25 kann aber auch einen zweiten Ausgang aufweisen, der mit einem als Stellglied wirksamen elektrohydr aulischen Servoventil 27 in Verbindung steht, welches in einer von einer Pumpe 28 zur Förderung von hydraulischen Druckmittel zu dem als Hydraulik-Zylinder-Kolbenanordnung ausgebildeten Antrieb 13 der Gleishebevorrichtung 12 führenden Druckmittelleitung zwischengeschaltet ist.

Die Funktion der Anlage, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, ist nun folgendermaßen: Das vom Meßwertgeber 11 kommende Signal wird im Meßwertspeicher 22 solange gespeichert, bis beim Absenken des Stopfwerkzeugträgers 4 zum Unterstopfen der Schwelle 3

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- 2ο -

der Endschalter 15 betätigt wird, der das Relais 21 erregt und eine Weiterleitung der vom Meßwertgeber 11 kommenden Signale zu dem Meßwertspeicher 22 unterbindet. Das zuletzt gespeicherte, dem örtlich maximalen Höhenfehler entsprechende Signal wird nun über einen Verstärker dem Druckeinstell- bzw.-regelventil 23 zugeführt, das den Druck in der Versorgungsleitung für die Verstellantriebe 7 bzw. 9 proportional zu dem im Meßwertspeicher gespeicherten örtlichen maximalen Höhenfehler festlegt. Der Endschalter 15 bewirkt auch das Anziehen eines elektrohydraulischen Ventiles 29* das die Zufuhr des von der Pumpe 28 aus dem Tank 24 geförderten Druckmittels über das Druckeinstell- bzw. -regelventil 23 zu den Beistellantrieben 7 bzw. 9 ermöglicht. Bei dieser Schaltstellung wird der Schotter unterhalb jeder Schwelle 3 - in proportionaler Abhängigkeit von dem jeweils maximalen örtlichen Hebemaß, d.h. der Differenz zwischen Soll- und Ist-Lage - verdichtet und durch Druckstopfauftrieb solange gegen die Halte- bzw. Hebevorrichtung 12 gedrückt, daß den Höhenfehlern bzw. Höhenlängsniveau proportionale Verdichtungsstellen bzw. -zonen, wie im obersten Diagramm nach Fig.3 ersichtlich, entstehen. Wird die am zweiten Ausgang des Schalttores 25 eingestellte Größe eines Signales durch das vom Meßwertgeber 11 kommende, dem örtlich maximalen Höhenfehler proportionale Signal nicht erreicht, so erfolgt die Hebung des Gleises lediglich durch das Unterstopfen der Schwellen mit den Gleis-

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stopf werkzeugen 5 bzw. 8 mittels Druckstopf auftriebes/wie schematisch mit einem Pfeil unter der Schwelle 3 in Fig.1 angedeutet. Hat das Signal die eingestellte Größe, z.B. entsprechend einem Höhenfehler von 6 mm, dagegen überschritten, wird das elektrohydraulische Servoventil 27 erregt und bewirkt durch Beaufschlagung des Antriebes 13 ein Anheben des Gleises mittels der Gleishebevorrichtung 12 in die Soll-Lage. Unabhängig von der Größe des örtlich maximalen Höhenfehlers und des Signales vom Meßwertgeber 11 wird durch das Schalttor 25 aber sichergestellt, daß in jedem Fall bei Erreichen der Soll-Lage des Gleises der Antrieb 13 blockiert und dadurch das Gleis mit der Hebevorrichtung 12 in der Soll-Lage fixiert wird. Ist der mit dem Druckeinstell- bzw. -regelventil 23 festgelegte Beistellenddruck erreicht, wird der Stopfwerkzeugträger mit den Gleisstopfwerkzeugen angehoben und bewirkt durch die Freigabe des Endschalters 15, daß das elektrohydraulische Ventil 29 die Zufuhr von Druckmittel zu den Verstellantrieben 7,9 unterbricht. Des weiteren wird durch das gleichzeitige Anziehen des Relais der Meßwertspeicher 22 wieder mit der Leitung 2o bzw. dem Meßwertgeber 11 verbunden, so daß während der Vorfahrt zur nächsten zu unterstopfenden Schwelle der Höhenfehlerverlauf und an dieser Schwelle dann der örtlich maximale Höhenfehler festgestellt und gespeichert werden kann.

Der Schaltplan für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung 16 ist zum besseren Verständnis stark vereinfacht darge-

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stellt. Wie ersichtlich, kann das Druckeinsteil- bzw. -regelventil 23 auch in einem Regelkreis angeordnet werden, um das Druckeinsteil- bzw. -regelventil 23 oder die Versorgungsleitung für die Verstellantriebe 7 bzw«. 9 mit dem Meßwertspeicher 22 oder einem entsprechenden Summierglied (Vergleicher) rückzukoppeln.

In Fig.6 ist eine Ausführungsvariante für einen Teil der Steuereinrichtung 16 nach Fig.5 als einfaches Schaltdiagramm dargestellt. Die Funktion ist folgendermaßen: Die mit dem Meßwertgeber 11 ermittelten örtlichen maximalen Höhenfehler werden über den Kontakt des Relais 21 (Fig.5) einem Stellmotor bzw. Nachlaufmotor 3o zugeführt. Die Beaufschlagung des Nachlaufmotors 3o bewirkt eine Verdrehung einer Schraubspindel und das Verschieben einer auf dieser Spindel angeordneten Wandermutter 31 proportional zu dem jeweiligen Höhenfehler. Die Wandermubter 31 ist zur Steuerung des Druckeinsteil- bzw. -regelventiles 23 über eine Gabel und einen Seilzug, beispielsweise mit einem elektrischen Meßwertgeber 32, z.B. einem Drehpotentiometer, verbunden. Zur jeweils maßrichtigen Nachstellung der Wandermutter 31 mittels des Nachlaufmotors 3o ist der Meßwertgeber 32 über eine Rückkopplungsleitung mit einem Summierglied (Vergleicher) 33 verbunden. Solchermaßen kann die jeweilige Stellung der Wandermutter 31 proportional zu den von dem Meßwertgeber 11 übermittelten Signal verstellt und eine eventulle Nachstellung des Nachlaufmotors 3ο geregelt werden. Im Rahmen des Ausführungsbeispieles ist es aber

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auch ebenso möglich, daß der Meßwertgeber 11 mit einem Schrittschaltmotor in Verbindung steht und der Nachlaufmotor 3o als Schrittschaltmotor ausgebildet ist, so daß die im dargestellten Ausführungsbeispiel aufgezeigte Rückkopplungslextung gegebenenfalls nicht erforderlich ist.

Die Anwendung der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele mit einer Stopfwerkzeuggruppe beschränkt. Mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Maschine mit zwei StopfWerkzeuggruppen zur gleichzeitigen Bearbeitung zweier benachbarter Schwellen kann ein besonders gleichmäßiges Arbeitsresultat erzielt werden. Obwohl weiters Maschinen mit hydraulischen Beistellantrieben" zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem a-synchronen Stopfverfahren besonders

Maschinen,

geeignet sind, können auch mit Vorteil/die mit mechanischem Spindelantrieb zur Durchführung eines synchronen Stopfvorganges ausgestattet sind, Verwendung finden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Stopfen und Nivellieren eines Gleises, bei welchem der Schotter unterhalb der Schwellen, insbesondere im Kreuzungsbereich Schiene/Schwelle, durch Vibration und Druck unterstopft und dabei das Gleis solange gehoben wird, bis die gewünschte Soll-Lage an Hand eines Bezugssystems und ein entsprechender Verdichtungsgrad des Schotters erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schotter unterhalb jeder Schwelle in proportionaler Abhängigkeit von dem jeweils maximalen örtlichen Hebemaß, d.h. der Differenz zwischen Soll- und Ist-Lage, verdichtet und durch Druckstopfauftrieb solange gegen eine die Soll-Lage festlegende Haltevorrichtung gedrückt wird, daß über einen längeren Gleisabschnitt gesehen, kontinuierliche, dem Höhenlängsniveau proportionale, Verdichtungszonen entstehen.

2.J Fahrbare Cleis-Nivellier-Stopfmaschine zur Durch führung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Bezugssystem und einer Gleishebevorrichtung sowie höhenverstell bar gelagerten Gleisstopfwerkzeugen zum Unterstopfen der Querschwellen eines Gleises, die mit einem Vibrationsantrieb und Verstellantrieben zur Ausübung eines Verdichtungsdruckes auf den Schotter versehen sind, wobei den Stopfwerkzeugantrieben zur Einhaltung eines gewünschten Schotterverdichtungsgrades eine mit wenigstens einem, die jeweilige geometrische Gleislage aufnehmenden elektri

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sehen Meßwertgeber verbundene Steuereinrichtung zugeordnet istj dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (16) wenigstens ein mit dem Meßwertgeber (ll) verbundenes und zur kontinuierlichen Druck-Beaufschlagung der Stopfwerkzeugantriebe (6,7*9) in proportionaler Abhängigkeit von den vom Meßwertgeber (ll) kommenden Signalen - entsprechend den in elektrische Meßgrößen umgewandelten,, jeweils maximalen örtlichen Hefoemaßen - vorgesehenes Bruckeinstell- bzw* -regelventil (23) umfaßt, die su einer Steuerkette susammengeschaltet sind und wobei im Bereich der Gleisstopfwerkzeuge (S_;-, 8) eine zur Festlegung der Gleis-Soll-Lage an Hand des Bezugssystems (lo) und

dienende entgegen dem Druckstopf auftrieb/- gegebenenfalls mit einem Verstellantrieb in die Steuerkette zugeschaltete - Haltevorrichtung angeordnet ist.

3o Maschin© nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet, daß dem in der Versorgungsleitung der Beistellantriebe (7j9) angeordneten Druckeinstell- bzw«, -regelventil {23} ein Meßwertspeieher (22) zur Aufnahme der Meßwerte entsprechend der örtlich maximalen Höhenfehler (δJ- ) und eine Vorrichtung^ z»B₀ ein im Bereich des StopfWerkzeugträgers vorgesehener Endschalter (15), zur zeitweisen Blockierung der Abgabe der Meßwertsignale des Meßwertgebers (ll) der Steuerkette vor- bzw. zugeschaltet ist.

4* Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckeinstell- bzw. -regelventil (23) zur Beaufschlagung der Stopfwerkzeugantriebe (7,9) entsprechend

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den jeweiligem,, mit dem Meßwertgeber (ll) festgestellten, maximalen Höhenfehlern ein Nachlaufmotor (3o) st? = geordnet ist,, der mit der Steuerkette in Verbindung stellt«

S. Maschine nach einem der Ansprüche 2 h±& a_s dadurch gekennzeichnet, daß das Druckeinste.il- bs?/_o -regelventil (23) sowohl mit den Antrieben (7) für die an den beiden Schwellenlängsseit-en angeordneten Stopf werkzeugen (5) als auch mit Antrieben (9} für- Im Schwellerrvorkopfbereich eintauchbare Stopfwerkzeuge (8) in Verbindung. steht.

6« Maschine nach eiaeE, der Ansprüche 2 bis 5$ dadurch gekennzeichnet;, daß dem Meßwertgeber (11} smr-Blockierung des Antriebes (13) der - durch die Hslte-^por— richtung gebildeten - Sieishefoevorrichtung (12) bei Br= reichen der Soll-Lage des Gleises ein Seiialttor- [2Bi- tmd ein Stellglied (26), s. B_c Yentli-Sperrbloek^ naciigesefealtet ist.

7o " Maschine nach Anspruch 2- und einer« der- Änspr-üeäe 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber- (11) bei Überschreiten einer bestimmten vorgewählten Längshöhenabweichung des Gleises von der Soll-Lage zur selbsttätigen Umschaltung der Haltevorrichtung auf die Funktion einer Gleishebevorrichtung (12) über ein Schalttor (25) mit dem Stellantrieb der Haltevorrichtung zusammengeschaltet ist.

Franz Plasser Bahnbaumaschinen-Industriegesellschaft m.b.H.

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