DE4136881A1

DE4136881A1 - Verfahren zum verstellen einer ersten schiene zu einer zweiten schiene

Info

Publication number: DE4136881A1
Application number: DE4136881A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Benenowski; Alfred Kais; Otto Dipl Ing Morgenschweis; Erich Dipl Ing Nuding; Kurt Dipl Ing Vogelgsang
Original assignee: Butzbacher Weichenbau GmbH
Current assignee: Butzbacher Weichenbau GmbH
Priority date: 1991-11-09
Filing date: 1991-11-09
Publication date: 1993-05-13
Also published as: DK0542127T3; EP0542127A1; ES2096699T3; DE59207987D1; ATE148407T1; EP0542127B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verstellen einer auf einer Unterlage wie Gleitstuhl verschiebbar angeordneten ersten Schiene wie Weichenzunge zu einer zweiten Schiene wie Backenschiene, insbesondere zum Anlegen der Weichenzunge an die Backenschiene, wobei zum Verstellen der ersten Schiene in diese Stellkräfte einge leitet werden.

Um eine Leichtgängigkeit von Weichenzungen sicherzustellen, können Schmierstoffe benutzt werden. Aus Umweltgründen sollte dies jedoch vermieden werden. Daher sind bereits alternative Vorschläge unterbreitet worden, den Gleitstuhl mit einem zum Beispiel durch Plasma- oder Flammspritzverfahren und z. B. Molybdän enthaltendes Gleitmittel zu versehen. Auch hat man zwischen dem Schienenfuß der Weichenzunge und dem Gleitstuhl Gleitbleche angeordnet, um eine Leichtgängigkeit sicherzustellen.

Auch wenn die zuletzt genannten Vorschläge als vollwertiger Ersatz von üblichen Schmierstoffen zu bezeichnen sind, kann hierdurch nicht vermieden werden, daß bei Vorhandensein von Hindernissen zwischen Weichenzunge und Backenschiene ein unzulässiges Verformen erster erfolgt insbesondere dann, wenn sich bei langen Weichenzungen im großen Abstand zum die Stellkräfte einleitenden Antrieb ein Hinder nis befindet. Eine entsprechende Verformung kann zu einer unzulässigen Spurver änderung führen, die auszuschließen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der zuvor beschriebenen Art so weiterzubilden, daß insbesondere bei fehlenden Schmierstoffen die zum Verstellen der Schiene erforderlichen Stellkräfte so einstellbar und regelbar sind, daß sichergestellt ist, daß eine unzulässige Verformung der Schiene insbesondere durch Vorhandensein von Hindernissen zwischen der ersten und zweiten Schiene ausgeschlos sen ist. Dabei sollen die Stellkräfte unter Berücksichtigung der individuellen Gegeben heiten eingeleitet werden, ohne daß es aufwendiger Überwachungen bzw. Wartungen bedarf.

Eine Lösung des Problems ist darin zu sehen, daß bei einem Stellvorgang ein Gesamt mittelwert der zum Verstellen der ersten Schiene erforderlichen Stellkräfte bestimmt und daß bei einem weiteren Stellvorgang bei einem Überschreiten des Gesamtmittel werts multipliziert mit einem Faktor ein Signal ausgelöst und/oder der Stellvorgang unterbunden wird.

Durch diesen Vorschlag erfolgt eine Verstellung der ersten Schiene, insbesondere die Umstellung einer nicht geschmierten Weichenzunge mit einer schwergangsabhängigen Stellkraftsteuerung. Dabei wird davon ausgegangen, daß zur Ermittlung des Gesamt mittelwertes der einzuleitenden Stellkräfte die Verstellung der ersten Schiene ungestört erfolgt daß sich also zwischen den Schienen ein Hindernis nicht befindet.

Ein weiterer besonders hervorzuhebender selbständiger Lösungsvorschlag sieht vor, daß zu Beginn oder kurz nach Beginn der Verstellung der ersten Schiene die Anfangsstell kraft für diese gemessen oder ein Mittelwert der eingeleiteten Stellkraft über einen Verstellweg vorgegebener Länge bestimmt wird und daß bei der weiteren Verstellung der ersten Schiene dann ein Signal abgegeben und/oder die weitere Verstellung unter bunden wird, wenn die sodann eingeleitete Stellkraft die Anfangsstellkraft oder den Mittelwert der Stellkraft jeweils multipliziert mit einem Faktor überschreitet.

Nach diesem Vorschlag werden zwei Stellphasen durchlaufen, wobei in der ersten Stellphase bei einem Stellkraftmaximum die für die Stellphase 2 erforderliche Stellkraft ermittelt wird, d. h. es werden über eine einer Stellstrecke entsprechenden Zeit die Stellkräfte integriert, um hieraus die zulässige Stellkraft für das weitere Verstellen der ersten Schiene zu ermitteln.

Um die einzuleitenden Stellkräfte zu reduzieren, ohne daß Schmierstoffe benötigt werden, und um hierdurch unzulässige Stellkraftänderungen, die grundsätzlich ein Anzeichen für ein Hindernis darstellen, klar erkennen zu können, sieht ein weiterer hervorzuheben Vorschlag der Erfindung vor, daß zur Reduzierung der Reibwerte auf die Stellbewegung eine Pulsation gegeben und/oder die Unterlagen wie Gleitstühle und/ oder die zu verstellende Schiene selbst in Schwingung versetzt werden. Auch besteht die Möglichkeit, beim Verstellen der ersten Schiene diese während des Verstellens einer Reversierbewegung zu unterwerfen, wobei die Stellkräfte der Hin- und der Herbewegung verglichen werden, um dann, wenn die Stellkräfte bei Bewegung in Richtung der Schließstellung gegebenenfalls unter Berücksichtigung eines Faktors größer als die Stellkraft zur anderen Richtung hin sind, hieraus ein Signal abzuleiten und/oder die weitere Stellbewegung zu unterbinden. Dieser Lösungsvorschlag geht von dem Gedanken aus, daß die Reibung zu beiden Seiten grundsätzlich gleich groß ist, jedoch ein die Stellkraft beeinflussendes Hindernis nur zwischen den Schienen vorliegen kann.

Schließlich ist vorgesehen, daß die Reibkraft einschließlich Biegekraft gemessen wird, um hieraus ein Signal für einen Regelkreis abzuleiten, über den die Stellkraft geregelt wird.

Ein weiterer selbständiger Lösungsvorschlag sieht vor, daß die in die erste Schiene einzuleitenden Stellkräfte auf mehrere Antriebe derart aufgeteilt werden, daß die abgegebenen Gesamtstellkräfte auf einen konstanten Wert gehalten werden. Dabei sollten die Antriebe einen geringen Abstand zueinander aufweisen, so daß zum Über winden von zwischen diesen vorhandenen Hindernissen eine so große Kraft zur Erzeu gung einer unzulässigen Verformung der ersten Schiene erforderlich wäre, die größer als die konstantgehaltene Gesamtstellkraft ist.

Durch diese Maßnahme erfolgt ein selbständiges Stillstehen oder nahezu Stillstehen der Schienenverstellung, da die Gesamtkraft allein von dem bzw. den Antrieben abgegeben wird, der bzw. die dem Hindernis benachbart sind, so daß ein Verstellen durch die anderen Antriebe nicht mehr möglich ist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch anhand der nachfolgenden weiteren Erläuterungen der Erfindung.

In den erläuternden Zeichnungen ist dargestellt:

Fig. 1 eine Prinzipschaltung für ein Steuerprinzip,

Fig. 2 ein Steuerprinzip mit über die Zeit t aufgetragener Stellkraft P,

Fig. 3 ein weiteres Steuerprinzip mit über die Zeit t aufgetragener Stellkraft P und

Fig. 4 eine auf mehrere Antriebe aufgeteilte Stellkraft zum Verstellen einer Schiene.

Nachstehend wird die erfindungsgemäß Lehre an dem Beispiel eines Verstellens einer Weiche erläutert. Dabei wird aus Gründen der Einfachheit nur vom Verstellen einer Weichenzunge zu einer Backenschiene gesprochen, gleich wenn eine Weiche zwei Weichenzungen und zwei Backenschienen umfaßt. Dabei sind die Weichenzungen auf einem nicht geschmierten Gleitstuhl verschiebbar angeordnet.

Um die Weiche zu verstellen, d. h. eine der Weichenzungen von der Backenschiene zu entfernen und die andere Weichenzungen an die andere Backenschiene anzuheften, muß in diese eine Stellkraft eingeleitet werden, die größer als die Summe aus

- Biegekraft der Weichenzunge,
- Reibkraft zwischen Weichenzunge und Gleitstuhl und
- Reibkraft der Verschlüsse ist.

Die Biegekraft kann für einen Weichentyp als Konstante angenommen werden. Dagegen ist die Reibkraft zwischen Weichenzunge und Gleitstuhl als größere Variable anzuneh men und kann um den Faktor eins bis acht schwanken. Allerdings ist die Reibkraft grundsätzlich größer als die Biegekraft.

Die Reibkraft der Verschlüsse selbst ist klein gegenüber der Reibkraft zwischen Wei chenzunge und Gleitstuhl, jedoch gleichfalls variabel.

Die nun in die Weichenzunge zum Verstellen dieser eingeleitete Stellkraft darf zu keiner unzulässigen Verformung der Weichenzunge führen. Dies darf insbesondere dann nicht der Fall sein, wenn sich ein Gegenstand zwischen der Weichenzunge und der Backenschiene befindet.

Nach einem Lösungsvorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß der Weichenantrieb, also die in die Weichenzunge einzuleitende Stellkraft schwergangsabhängig gesteuert wird.

Das hierzu erforderliche Steuerprinzip ist der Fig. 1 zu entnehmen. Über einen Druckaufnehmer DA wird die momentane Stellkraft P_N gemessen und nach Verstärkung des Signals einem Rechner zugeführt, der ein Wert für eine maximale Stellkraft P_S abgibt. Sollte beim Verstellen der Weichenzunge eine höhere Stellkraft als P_S erforderlich sein, so wird zum Beispiel bei der Verwendung eines Hydrauliksystems, durch die die Stellkraft erzeugt wird, ein Ventil Ü_v geöffnet, so daß hierdurch eine P_S übersteigende Krafteinleitung zur Verstellung der Weichenzunge nicht möglich ist.

Der Wert P_S wird nach dem zuvor wiedergegebenen Lösungsvorschlag wie folgt er mittelt.

Wie die Fig. 2 verdeutlicht, wird in einem ersten Stellvorgang die Gesamtstellkraft A₁ über den Stellweg, also über die Zeit t ermittelt.

Folglich ist

Um die zulässige maximale Stellkraft, die dem eingestellten Maximaldruck des Hydrau liksystems entspricht, zu bestimmen, wird folgende Beziehung zugrundegelegt.

Hierbei ist K eine Konstante, die einen Wert zwischen 0,1 und 10, vorzugsweise zwi schen 2 und 5 besitzt.

Da bei der Bestimmung von P_S die die Stellkräfte beeinflussende Biegekraft der Wei chenzunge, die Reibkraft zwischen Weichenzunge und Gleitstuhl und die Reibkraft der Verschlüsse eingeht, muß eine maximal zulässige Stellkraft, die zu einer unzulässigen Verformung der Weichenzunge noch nicht führt, dann überschritten werden, wenn sich ein Gegenstand zwischen der Weichenzunge und der Backenschiene befindet.

Anhand der Fig. 3 soll ein weiterer Lösungsvorschlag der Erfindung verdeutlicht werden. Dabei ist die Stellkraft P gleichfalls über die Zeit t aufgetragen.

Zu Beginn eines Verstellvorganges kann die Weichenzunge bis zum maximalen System druck, also Stellkraftmaximum P_S1 bewegt. Während der Stellphase 1, die sich über den Zeitraum 0 bis T₁ erstreckt, wird die zum Verschieben erforderliche Stellkraft bestimmt, die von den zuvor beschriebenen Faktoren abhängig ist. Aus dem während der Stell phase 1 ermittelten Integral wird die für die Stellphase 2, also dem eigentlichen Schließ vorgang erforderliche maximal zulässige Stellkraft P_S2 errechnet, die sich aus folgender Beziehung ergibt:

Hierbei ist K gleichfalls eine Konstante, die von den individuellen Weichenbedingungen abhängig ist.

Mit anderen Worten wird durch den anhand der Fig. 3 beschriebene Lösungsvorschlag zunächst eine Mittelwertbildung der Stellkraft über die Zeit 0 bis T₁durchgeführt, um sodann eine Stellkraft P_S2 für die Umstellung des Restweges zu bestimmen.

Bei den zuvor beschriebenen Lösungsvorschlägen kann bei ungünstigen Nebenbedingun gen, insbesondere bei langen Weichenzungen, der Fall auftreten, daß die zum Über winden eines Hindernisses insbesondere dann, wenn dieses klein oder im großen Abstand zum Antrieb vorliegt, erforderliche Stellkraft kleiner als P_S bzw. P_S2 ist. Folglich ist eine unzulässige Verformung der Weichenzunge nicht auszuschließen.

Um auch diesen Fall auszuschließen, ist nachstehende und anhand der Fig. 4 zu erläu ternde Lösung vorgesehen.

Die Verstellung einer Weichenzunge (10) zu einer Backenschiene (12) erfolgt über mehrere im Abstand zueinander angeordnete Antriebe, von denen beispielhaft vier dargestellt und mit dem Bezugszeichen (14), (16), (18) und (20) bezeichnet sind. Auch sind die Verbindungen zu den Verschlüssen nicht eingezeichnet.

Die an die Antriebe (14), (16), (18) und (20) abgegebene Gesamtstellkraft P_G wird während des Verstellens konstant gehalten, d. h., P_G teilt sich auf die Antriebe (14), (16), (18) und (20) im erforderlichen Umfang auf. Befindet sich nun zwischen zwei Antrieben, beispielhaft zwischen Antrieb (16) und (18) ein Hindernis (22), so sind, da der Abstand zu den Angriffspunkten (24) und (26) der Antriebe (16) und (18) gering, folglich erhebliche Kräfte erforderlich, um das Hindernis (22) zu überwinden. Da jedoch die Gesamtstellkraft P_G konstant ist, versuchen die Antriebe (16) und (18) die gesamte Stellkraft abzugeben. Diese reicht jedoch aufgrund des geringen Abstandes zwischen den Angriffspunkten (24) und (26) und dem Hindernis (22) nicht aus, um das Hindernis zu überwinden. Da gleichzeitig die Antriebe (14) und (20) keine Stellkräfte mehr in die Weichenzunge (10) einleiten können, erfolgt ein automatischer Stillstand der Weichen zungenbewegung.

Durch diese Maßnahmen ist erkennbar ein geringer Steuer- und Überwachungsaufwand erforderlich.

Ergänzend zu den zuvor beschriebenen Maßnahmen kann eine Leichtgängigkeit der Weichenzunge durch Pulsation auf die Stellbewegung bzw. durch in Schwingung ver setzter Unterlageplatte bzw. der Elemente, über die die Stellbewegung vorgenommen wird, erfolgen. Hierdurch wird der ermittelte Wert P_S bzw. P_S2 reduziert. Dies wiederum führt dazu, daß ein sicheres Erfassen von Hindernissen möglich wird. Selbstverständlich kann auch oder ergänzend die Weichenzunge in Schwingung versetzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Verstellen einer auf einer Unterlage wie Gleitstuhl verschiebbar angeordneten ersten Schiene wie Weichenzunge zu einer zweiten Schiene wie Backenschiene, insbesondere zum Anlegen der Weichenzunge an die Backen schiene, wobei zur Verstellung der ersten Schiene in diese Stellkräfte eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem ersten Stellvorgang ein Gesamtmittelwert der zum Verstellen der ersten Schiene erforderlichen Stellkräfte bestimmt wird und daß bei einem weiteren Stellvorgang bei einem Überschreiten des Gesamtmittelwerts multipli ziert mit einem Faktor ein Signal ausgelöst und/oder der Verstellvorgang unter bunden wird.

2. Verfahren zum Verstellen einer auf einer Unterlage wie Gleitstuhl verschiebbar angeordneten ersten Schiene wie Weichenzunge zu einer zweiten Schiene wie Backenschiene, insbesondere zum Anlegen der Weichenzunge an die Backen schiene, wobei zur Verstellung der ersten Schiene in diese Stellkräfte eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß zu Beginn oder kurz nach Beginn der Verstellung die Anfangsstellkraft gemessen oder ein Mittelwert der eingeleiteten Stellkräfte über einen Verstell weg vorgegebener Länge bestimmt wird und
daß bei der weiteren Verstellung ein Signal ausgelöst und/oder die weitere Verstellung unterbunden wird, wenn die eingeleitete Stellkraft die Anfangsstellkraft oder den Mittelwert der Stellkraft jeweils multipliziert mit einem Faktor übersteigt.

3. Verfahren zum Verstellen einer auf einer Unterlage wie Gleitstuhl verschiebbar angeordneten ersten Schiene wie Weichenzunge zu einer zweiten Schiene wie Backenschiene, insbesondere zum Anlegen der Weichenzunge an die Backen schiene, wobei zur Verstellung der ersten Schiene in diese Stellkräfte eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Weichenzunge einzuleitenden Stellkräfte auf mehrere Antriebe derart aufgeteilt werden, daß die abgegebenen Gesamtstellkräfte auf einem konstanten Wert gehalten werden.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verstellen der ersten Schiene ihre Reibkraft zur Unterlage gemessen und hieraus ein Signal abgeleitet und sodann einem die Stellkraft regelnden Regelkreis zugeführt wird.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schiene während des Verstellens in Schwingung versetzt wird.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verstellens die Stellkräfte einleitende Elemente in Schwingung versetzt werden.

7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage vorzugsweise durch Magnetostriktion in Schwingung versetzt wird.

8. Verfahren nach vorzugsweise einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schiene beim Verstellen einer Hin- und Herbewegung unterworfen wird, wobei bei Abweichung der zur Hin- und Herbewegung eingeleiteten Stell kräfte gegebenenfalls unter Berücksichtigung eines Faktors ein Signal ausgelöst und/oder ein weiteres Verstellen der ersten Schiene unterbunden wird.