DE4412241C1 - Bettungsreinigungsmaschine mit einer elektronischen Einrichtung zur Messung, Anzeige und Registrierung der Ablagehöhe des Gleises - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fahrbare Bettungsreinigungsmaschine mit mindestens zwei Drehgestellen, jeweils eins am Anfang und eins am Ende der Maschine, zwischen denen ein Maschinenrahmen eine gelenkig gelagerte Verbindung darstellt, mit Halte- und Hebewerkzeugen für das Gleis, einer gegenüber dem Maschinenrahmen der Bettungsreinigungsmaschine in Höhe und Neigung verstellbaren Vorrichtung zum Abtragen von Schotter in Form einer endlosen Räumkette, deren Kettenführungen jeweils separat vertikal und horizontal steuerbar sind sowie durch einen, eine Resul­ tierende der Umlenkpunkte der Kettenführungen darstellenden, Querbalken mecha­ nisch verbunden sind, als auch mit einer Einrichtung zum Reinigen und Wiederein­ bringen des Schotters ausgerüstet ist.

Bei den bekannten Bettungsreinigungsmaschinen ergibt sich eine Veränderung in der Höhe des Gleises als Differenz zwischen dem ungereinigten und dem gereinigten Gleisabschnitt. Im allgemeinen wird neben der eigentlichen Reinigung des Schotters eine Absenkung des Gleises hinter der Bettungsreinigungsmaschine gewünscht. Um diese Höhendifferenz zu erfassen, sind in bestimmten Abständen Messungen per Hand erforderlich. Diese Aufmessungen per Hand sind sehr zeitaufwendig und unge­ nau.

Nach DE-PS 31 21 836 ist ein Meßsystem zur kontinuierlichen Messung, Registrie­ rung und Anzeige von Parametern der Gleis- und Bettungslage und deren, durch die Räum- und Förderkette verursachten Veränderungen bekannt, bei dem eine Einheit zur Ermittlung und Auswertung der Werte des Streckenprofils sowie zur Ansteuerung einer Anzeige- und einer Registriereinrichtung über elektrische Meßleitungen mit kommunizierenden Röhren als hydrostatische Niveau-Meßgeräte verbunden sind. Bei diesem System ist die Verbindung mehrerer hydrostatischer Niveau-Meßgeräte zwar gewünscht, bedingt aber einen hohen Wartungs- und Pflegeaufwand, um die Flüssig­ keitsleitungen ständig dicht zu halten. Außerdem weisen diese Flüssigkeitsleitungen eine relativ große Länge auf, was bei Unreinheiten in der Flüssigkeit bzw. bei chemi­ schen Zersetzungserscheinungen zu lokalen Verstopfungen und demzufolge zu Meß­ ungenauigkeiten führen kann. Von der Art der Flüssigkeit hängen weitere Nachteile ab. Bei der vorgeschlagenen Verwendung von Wasser gibt es Probleme beim Errei­ chen des Gefrierpunktes und dem folglichen Wechsel des Aggregatzustandes des Wassers. Eine Verwendung von Quecksilber ist aus umweltrelevanten Gründen unak­ zeptabel. Dieses Meßsystem hat insgesamt gesehen einen hohen Anteil mecha­ nischer Bauteile und unterliegt einem nicht kalkulierbaren Verschleiß und somit einer ansteigenden Meßungenauigkeit im Laufe der Lebensdauer der Maschine.

Weiterhin ist aus der DE 93 08 433 U1 ein Meßsystem zur Messung von Parametern der Gleis- und Bettungslage bekannt, bei dem zur Ermittlung der Differenz zwischen alter und neuer Gleislage (Ablagehöhe) zwei Längsneigungsmesser angeordnet sind. Die Längsneigungsmesser erfassen die Winkeländerung der jeweiligen Teile auf de­ nen sie angeordnet sind. Ein Längsneigungsmesser ist zur Erfassung des alten Profils auf einem Wagenrahmen vor der Aushubvorrichtung angeordnet und ein Längsnei­ gungsmesser ist auf dem Maschinenrahmen der Aushubvorrichtung, die ein Drehge­ stell auf dem alten Schotterbett und ein Drehgestell auf dem neuen Schotterbett hat, angeordnet. Dieses System weist zwar bereits den Vorteil auf, daß es die Ablagehöhe relativ einfach über Neigungssensoren ermitteln kann, bedingt aber, daß die Bet­ tungsreinigungsmaschine zwei unabhängige Wagen besitzen muß. Mit dem Vorhan­ densein dieser beiden Wagen ist die Bettungsreinigungsmaschine relativ lang und kostenintensiver als die eingangs genannte Art mit einem Maschinenrahmen. Somit ist dieses beschriebene System für den Einsatz in kleinen bzw. einrahmigen Bet­ tungsreinigungsmaschinen nicht anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einrahmige Bettungsreinigungsma­ schine der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß eine einfache und exakte Messung von Gleisparametern vor und nach der Bettungsreinigung sowie die Verarbeitung der Gleisparameter ermöglicht wird, wobei das Meßsystem bei allen üblichen Witterungsbedingungen gleichbleibend zuverlässig und über die gesamte Lebensdauer der Bettungsreinigungsmaschine nahezu ohne Verschleiß arbeitet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß an einer Bettungsreinigungsmaschine der eingangs genannten Art derart ge­ löst, daß eine Meßeinrichtung zur kontinuierlichen Messung von Werten des Parameters Ablagehöhe als Differenz zwischen einer Gleishöhe einer un­ gereinigten Bettung, hinter der Maschine, dergestalt ausgebildet ist, daß sie mindestens zwei elektronische Neigungssensoren zur Ermittlung von Winkeländerungen in bezug auf die Schwerkraftrichtung umfaßt, von denen jeweils ein Neigungssensor auf dem Maschinenrahmen sowie ein zweiter auf dem Drehgestellrahmen des vorlaufenden Drehgestells angeordnet ist, wobei die Meßachsen der beiden genannten Neigungssensoren in Längsrichtung der Bettungs­ reinigungsmaschine verlaufen und die elektrischen Meßleitungen aller Neigungssen­ soren mit einer Einheit verbunden sind, die zur Ermittlung und Auswertung des Para­ meters und zur Ansteuerung einer Anzeigeeinrichtung und einer Registriereinrichtung ausgebildet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Bettungsreinigungsmaschine ist die genaue Ermittlung des Parameters Ablagehöhe trotz schwieriger äußerer Bedingun­ gen auf einfache Art und Weise möglich. Die Messung wird durch keinerlei äußere Einflüsse, wie z. B. Witterung, negativ beeinflußt und da dieses Meßsystem keine mechanischen Zwischenglieder besitzt und auch kein gesondertes Bezugssystem erfordert, kann sich keine Meßungenauigkeit aufgrund eines mechanischen Ver­ schleißes oder eines ungenauen Bezugssystems einstellen. Somit ist eine gleichblei­ bende Meßgenauigkeit über die gesamte Lebensdauer der Bettungsreinigungsma­ schine gesichert. Es ist ferner an jeder beliebigen Stelle des Gleises möglich, eine Reinigung des Schotters einschließlich Anzeige und Registrierung der Ablagehöhe des Gleises ohne Vermessungsarbeiten durchzuführen, da die Meß-, Auswerte-, An­ zeige- und Registriereinrichtung selbständig die Werte erfaßt und die Ablagehö­ hendifferenz anzeigt bzw. registriert. Somit ist ein deutlicher Zeitvorteil spürbar. Ein zusätzlicher Arbeitsaufwand an der Bettungsreinigungsmaschine vor oder nach den Bettungsreinigungsarbeiten, der im Zusammenhang mit der Meß-, Auswerte-, Anzei­ ge- und Registriereinrichtung steht, ist nicht erforderlich.

Durch die unelastische Verbindung zwischen der Radsatzlagerung und dem Drehge­ stellrahmen nach Anspruch 2 ist der Neigungssensor auf dem Drehgestellrahmen des vorlaufenden Drehgestells in der Lage, das Streckenprofil in Längsrichtung zu erfas­ sen. Damit wird die Grundlage für die spätere Auswertung der Meßergebnisse der Neigungssensoren gebildet.

Durch die separate Höhen- und Neigungsverstellbarkeit der elektronischen Neigungs­ sensoren auf dem Maschinen- und Drehgestellrahmen entsprechend Anspruch 3 ist es auf einfache Art und Weise möglich, eventuell auftretende Fertigungstoleranzen der Sensoren auszugleichen.

Die vorteilhafte Ausbildung der elektronischen Neigungssensoren nach Anspruch 4 bewirkt, daß sich die Winkeländerungen des Maschinenrahmens bzw. des Drehge­ stellrahmens in proportional ansteigenden bzw. fallenden elektrischen Signalen aus­ wirkt, die direkt in der Auswerteeinrichtung ohne weitere Zwischenglieder verarbeitet werden können.

Die vorzugsweise Ausbildung der elektronischen Neigungssensoren nach Anspruch 5 bewirkt, daß die elektronischen Neigungssensoren der Bettungsreinigungsmaschine nach einem Wirkprinzip arbeiten können, wodurch ein besonders einfacher Aufbau des gesamten Meß- und Auswertesystems möglich wird.

Durch die vorteilhafte Anordnung der Sensoren nach Anspruch 6 ist eine einfache Verknüpfung der Meßwerte der elektronischen Neigungssensoren in der Auswerte­ einrichtung möglich.

Durch die Verwendung einer Auswerteeinrichtung nach Anspruch 7 können die von den Sensoren gemessenen Winkeländerungen in Form entsprechender elektrischer Signale mit bestimmter Polarität direkt miteinander verknüpft werden, um daraus den aktuellen Ist-Wert des Parameters Ablagehöhe zu ermitteln und ihn an die Anzeige- und Registriereinrichtung weiterzugeben. Dadurch ist eine visuelle Kenntnisnahme des aktuellen Zustandes sowie eine kontinuierliche Aufzeichnung des Parameters Ablagehöhe möglich.

Die Ausführung nach Anspruch 8 ermöglicht dem Bedienungspersonal die gleichzei­ tige Kontrolle und Überwachung der Einhaltung der jeweiligen, baustellenbezogenen Grenzwerte des Parameters Ablagehöhe. Somit ist die Möglichkeit der Einhaltung von Qualitätsparametern speziell unter dem Gesichtspunkt folgender Maschinen in der technologischen Kette des Gleisbaus gegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten, be­ vorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den Maschinenrahmen,

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht auf das vorlaufende Drehgestell,

Fig. 3a zeigt die Seitenansicht eines elektronischen Neigungssensors,

Fig. 3b zeigt die Draufsicht auf einen elektronischen Neigungssensors,

Fig. 4 zeigt eine Teilseitenansicht der Maschine im Gleis.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den Maschinenrahmen einschließlich Drehgestelle und Abtragvorrichtung.

An einem Maschinenrahmen 2 der Bettungsreinigungsmaschine (nicht dargestellt) sind zwei Drehgestelle 3, 4 befestigt. Desweiteren befindet sich zwischen den Dreh­ gestellen 3, 4 die Abtragvorrichtung 1, die ebenfalls am Maschinenrahmen 2 befestigt ist.

Am Maschinenrahmen 2 ist ein elektronischer Neigungssensor 11 angeordnet, dessen Meßachse 13 in Längsrichtung der Bettungsreinigungsmaschine, das heißt in Bet­ tungslängsrichtung verläuft. Dieser elektronische Neigungssensor 11 ist höhen- und neigungsverstellbar befestigt, um eine Feineinstellung des Sensors zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen vornehmen zu können.

Am vorlaufenden Drehgestell 3, welches sich in Arbeitsrichtung 27 vor der Abtragvor­ richtung 1 befindet, ist ein weiterer elektronischer Neigungssensor 12 angeordnet, dessen Meßachse 14 ebenfalls in Längsrichtung der Bettungsreinigungsmaschine, also in Bettungslängsrichtung verläuft. Dieser elektronische Neigungssensor 12 ist ebenso höhen- und neigungsverstellbar befestigt, um eine Feineinstellung des Sen­ sors zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen vornehmen zu können.

Beide Neigungssensoren 11, 12 erfassen die Vertikalwinkel in Längsrichtung des Gleises in bezug auf die Schwerkraftrichtung. Der elektrische Neigungssensor 11 erfaßt den Vertikalwinkel in Längsrichtung des Maschinenrahmens 2 in bezug auf die Schwerkraftrichtung, das heißt den aktuellen Wert eines Winkels, der sich aus der Höhendifferenz zwischen dem vorderen und dem hinteren Drehgestell infolge Bet­ tungsabsenkung sowie infolge Gefälle oder Steigung des Gleises ergibt. Der elektro­ nische Neigungssensor 12 erfaßt den Vertikalwinkel in Längsrichtung des vorlaufen­ den Drehgestells 3 in bezug auf die Schwerkraftrichtung, das heißt den aktuellen Wert eines Winkels, den das vorlaufende Drehgestell 3 beim Befahren des Strecken­ profils des alten Gleises jeweils in bezug auf die Waagerechte einnimmt.

Jeder der Neigungssensoren 11, 12 ist durch eine Meßleitung 20, 21 mit der Einheit 15 verbunden. Die Auswerteeinrichtung 16 der Einheit 15 empfängt die von den elek­ tronischen Neigungssensoren 11, 12 abgegebenen elektrischen Signale, die einem bestimmten Winkel in bezug auf die Schwerkraftrichtung des Maschinenrahmens 2 bzw. des vorlaufenden Drehgestells 3, beides jeweils in Längsrichtung, entsprechen.

Dabei bildet der elektronische Neigungssensor 12, durch seine Anordnung auf dem vorlaufenden Drehgestell, genau das Längsprofil des Gleises nach.

Die Meßaufgabe wird derart gelöst, daß die elektronischen Neigungssensoren 11, 12 bei einer Neigungsänderung um die Drehachse 34 (Fig. 3a) ein lineares elektrisches Signal mit positiver bzw. negativer elektrischer Polarität ausgeben, je nachdem in welche Richtung geneigt wird. Dieses elektrische Signal bildet sich aus, weil der elek­ tronische Neigungssensor 11 den aktuellen Winkel Alpha 1, entspricht Alpha 2, des Maschinenrahmens 2 in Gleislängsrichtung und der elektronische Neigungssensor 12 den aktuellen Winkel Alpha 1, entspricht Alpha 2, des Drehgestellrahmens 5 in Gleis­ längsrichtung mißt.

In der Auswerteeinrichtung 16 erfolgt die Auswertung der Meßwerte der elektro­ nischen Neigungssensoren 11, 12. Mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 16 wird aus den durch die Neigungssensoren 11, 12 jeweils gemessenen Winkel der aktuelle Wert der Ablagehöhe 40 des gereinigten Gleises als Differenz zur alten Gleislage ermittelt.

Dieser von der Auswerteeinrichtung 16 ermittelte Wert kann gleichzeitig an die An­ zeigeeinrichtung 17 und an die Registriereinrichtung 18 geleitet werden, so daß eine ständige Anzeige des Wertes und eine Registrierung möglich ist. Die Anzeige- und Registriereinrichtung 17, 18 sind an sich bekannte Vorrichtungen.

Das Prinzip der Erfassung des Längsprofils des alten Gleises geht aus Fig. 2 hervor. Die Befestigung des Drehgestells 3 am Maschinenrahmen 2 erfolgt gelenkig. Die Radsätze 9 des vorlaufenden Drehgestells 3 sind nicht federnd im Drehgestellrahmen 5 gelagert. Somit bildet der Drehgestellrahmen eindeutig den Verlauf des Gleises in Längsrichtung nach. Auf dem Drehgestellrahmen 5 ist der elektronische Neigungs­ sensor 12 angeordnet. Er erfaßt den Winkel des Drehgestellrahmens in bezug zur Schwerkraftrichtung.

Aus Fig. 3a wird die Funktionsweise der dem Fachmann für andere Meßeinsätze allgemein bekannten elektronischen Neigungssensoren 11, 12 ersichtlich. Es können alle bekannten elektronischen Neigungssensoren mit den oben genannten Eigen­ schaften zum Einsatz kommen.

Bei dem schematisch in Fig. 3a dargestellten elektronischen Neigungssensor stellt sich bei Ausrichtung des Sensors in der Wagerechten ein Winkel von 90° zwischen der Schwerkraftrichtung 30 und der Bezugsbasis 32 ein. In dieser Stellung ist das elektrische Ausgangssignal des elektronischen Neigungssensors Null. Bei einer Nei­ gungsveränderung des Sensors um die Drehachse 34 ergibt sich ein negativer Winkel bzw. positiver Winkel Alpha 1, Alpha 2 ist ein gleich großer Scheitelwinkel. Die abge­ gebenen elektrischen Ausgangssignale verhalten sich proportional der Winkelände­ rung und auch mit dessen Vorzeichen, das heißt z. B. positiver Winkel Alpha 1 = posi­ tives elektrisches Ausgangssignal, negativer Winkel Alpha 1 = negatives elektrisches Ausgangssignal.

Damit stehen der Auswerteeinheit 16, der diese elektrischen Ausgangssignale mittels elektrischer Meßleitungen 20, 21 zugeführt werden, ohne weitere Zwischenglieder direkt verarbeitbare Signale zur Verfügung, um den Ist-Wert für den Parameter Abla­ gehöhe zu ermitteln.

Die Fig. 3b verdeutlicht, daß jede Meßachse 13, 14 jedes elektronischen Neigungs­ sensors einen Winkel von 90° zur entsprechenden Drehachse 34 einnimmt.

Aus Fig. 4 geht die prinzipielle Meßanordnung hervor. Das vorlaufende Drehgestell 3 befährt den Gleisabschnitt vor der Schotterreinigung 37. Das nachlaufende Drehge­ stell 4 befindet sich bereits auf dem Gleisabschnitt nach der Schotterreinigung 38. Beide Drehgestelle werden durch den Maschinenrahmen 2 verbunden, an dem sie gelenkig gelagert sind. Am Maschinenrahmen 2 ist die Abtragvorrichtung 1 befestigt. Desweiteren sind am Maschinenrahmen 2 die Halte- und Hebewerkzeuge 39 befe­ stigt. Mit Hilfe dieser Halte- und Hebewerkzeuge 39 und Schotterverteilungsein­ richtungen (nicht dargestellt) ist es möglich, eine als Ablagehöhe 40 bezeichnete Dif­ ferenz zwischen der Höhe des Gleisabschnittes vor der Schotterreinigung 37 und dem nach der Schotterreinigung 38 zu bewirken, die von der Meßeinrichtung ermit­ telt, angezeigt und registriert werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Abtragvorrichtung
2 Maschinenrahmen
3 vorlaufendes Drehgestell
4 nachlaufendes Drehgestell
5 Drehgestellrahmen vorlaufendes Drehgestell
6 Drehgestellrahmen nachlaufendes Drehgestell
9 Radsätze vorlaufendes Drehgestell
10 Radsätze nachlaufendes Drehgestell
11 Neigungssensor Maschinenrahmen
12 Neigungssensor Drehgestellrahmen
13 Meßachse Neigungssensor Maschinenrahmen
14 Meßachse Neigungssensor vorlaufendes Drehgestell
15 Einheit
16 Auswerteeinheit
17 Anzeigeeinheit
18 Registriereinrichtung
20 Meßleitung
21 Meßleitung
27 Arbeitsrichtung
30 Richtung der Schwerkraft
32 Bezugsbasis
34 Drehachse
36 Schienenoberkante des Gleises
37 Gleisabschnitt vor der Schotterreinigung
38 Gleisabschnitt nach der Schotterreinigung
39 Halte-/Hebewerkzeuge
40 Ablagehöhe (Differenz zwischen alter und neuer Gleishöhe)

Claims (8)

1. Fahrbare Bettungsreinigungsmaschine mit mindestens zwei Drehgestellen, jeweils eins am Anfang und eins am Ende der Maschine, zwischen denen ein Maschinen­ rahmen eine gelenkig gelagerte Verbindung darstellt, mit Halte- bzw. Hebewerk­ zeugen für ein Gleis, einer gegenüber dem Maschinenrahmen der Bettungsreini­ gungsmaschine in Höhe und Neigung verstellbaren Vorrichtung zum Abtragen von Schotter in Form einer endlosen Räumkette, deren Kettenführungen jeweils sepa­ rat vertikal und horizontal steuerbar sind sowie durch einen eine Resultierende der Umlenkpunkte der Kettenführungen darstellenden Querbalken mechanisch ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung zur kontinuier­ lichen Messung von Werten des Parameters Ablagehöhe (40) als Differenz zwi­ schen einer Gleishöhe einer ungereinigten Bettung, vor der Maschine, und einer Gleishöhe einer gereinigten Bettung, hinter der Maschine, dergestalt ausgebildet ist, daß eine Meßeinrichtung mindestens zwei elektronische Neigungssensoren zur Ermittlung von Winkeländerungen in bezug auf eine vorhandene Schwerkraftrich­ tung umfaßt, von denen ein Neigungssensor (12) auf einem Drehgestellrahmen (5) eines, vor einer Abtragvorrichtung (1) angeordneten Drehgestells (3) sowie ein weiterer Neigungssensor (11) auf einem Maschinenrahmen (2) angeordnet ist, wobei Meßachsen (13, 14) der Neigungssensoren (11, 12) in Längsrichtung der Bettungsreinigungsmaschine verlaufen und elektrische Meßleitungen (20, 21) die Neigungssensoren (11, 12) mit einer Einheit (15) verbinden, die zur Ermittlung und Auswertung des Parameters Ablagehöhe (40) sowie zur Ansteuerung einer Anzei­ geeinrichtung (17) und einer Registriereinrichtung (18) ausgebildet ist.

2. Bettungsreinigungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgestellrahmen (5, 6) eine starre, ungefederte Verbindung zu den Radsätzen (9, 10) besitzen.

3. Bettungsreinigungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungssensoren (11, 12) am Maschinen- und Drehgestellrahmen (2, 5) zur Einstellung jeweils separat höhen- und neigungsverstellbar angeordnet sind.

4. Bettungsreinigungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die elektronischen Neigungssensoren (11, 12) zur Abgabe li­ nearer elektrischer Signale bei linearen Winkeländerungen des Maschinen- und Drehgestellrahmens (2, 5) bezogen auf die Schwerkraftrichtung ausgebildet sind.

5. Bettungsreinigungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Neigungssensoren (11, 12) zur Abgabe eines positiven, linearen, elektrischen Signals bei einer Neigung um eine Drehachse (34) in eine Richtung und ein negatives, lineares, elektrisches Signal bei einer Neigung um die Dreh­ achse (34) in die andere Richtung ausgebildet sind.

6. Bettungsreinigungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Neigungssensoren (11, 12) am Maschinen- und Drehgestellrahmen (2, 5) zur Abgabe eines linearen elektrischen Signals mit gleicher Polarität bei der Neigung um die Drehachse (34) in gleicher Richtung ausgebildet sind.

7. Bettungsreinigungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Auswerteeinheit (16) einer Einheit (15) zur Ermittlung von Ist- Werten des Parameters Ablagehöhe (40) aus den abgegebenen Signalen der elektronischen Neigungssensoren (11, 12) und zur Ansteuerung einer Anzeige- und Registriereinrichtung (17, 18) ausgebildet ist.

8. Bettungsreinigungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (17) zur Anzeige der konkreten Werte der aktuellen Ablagehöhe des Gleises hinter der Maschine ausgebildet ist.