DE69112729T2

DE69112729T2 - Vorrichtung zur Auswechselung von Eisenbahnschienen.

Info

Publication number: DE69112729T2
Application number: DE69112729T
Authority: DE
Inventors: Antoine Pascal Scheuchzer
Original assignee: Scheuchzer SA
Current assignee: Scheuchzer SA
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-07-06
Also published as: DE69112729D1; US5181472A; JPH0579003A; ATE127557T1; EP0466651B1; EP0466651A1; CA2046940A1; DK0466651T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Zug zum Ersetzen der Schienen eines Eisenbahngleises gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Das Ersetzen der Schienen allein, unter Beibehaltung derselben Schwellen, war bis heute eine langwierige Arbeit, die zum grossen Teil durch manuelle Vorgänge erfolgte und viel Zeit erforderte. Um Schienen zu ersetzen, müssen zuerst die alten Schienen von den Schwellen demontiert, neben dem Gleis abgelegt und entfernt werden. Dann müssen die zuvor entlang des Gleises abgelegten Schwellen verlegt und auf den Schwellen befestigt werden.
Dann findet der genannten Vorgang der "Neutralisierung" der neuen Schienen statt. Ziel dieser Neutralisierung ist es, die Schienen in einem Zustand geringer Ausdehnung zu befestigen, und zwar entweder bei einer bestimmten mittleren Temperatur (zum Beispiel 25ºC), wenn die Neutralisierung durch Erwärmung erfolgt, oder bei einer Streckung, die ihrer Ausdehnung bei dieser mittleren Temperatur entspricht, wenn der Neutralisierungsvorgang durch Strecken der Schienen erfolgt. Dank der Neutralisierung der Schienen werden die Gefahren eines Bruches dieser Schienen bei kaltem Wetter oder einer Verformung bei hohen Temperaturen deutlich vermindert.
Die Erwärmung der auf die Schwellen gelegten neuen Schienen erfolgt meistens mittels Gasbrennern mit Gebläse, die regelmässig entlang der Schienen verschoben werden müssen, wobei die zwei Schienenstränge gleichzeitig behandelt werden. Im allgemeinen erfolgt die Erwärmung in mehreren Durchläufen, vom freien Ende der langen Schienen ausgehend bis zum festen Punkt und zurück in umgekehrter Richtung. Während der Erwärmung werden die Schienen leicht von ihren Auflagen angehoben, damit sie sich frei zwischen dem Erwärmungspunkt und dem freien Ende der langen Schienen ausdehnen können.
Sobald die vorgeschriebene Längung erhalten wird, muss das Anziehen der Befestigungen vorgenommen werden. Die Messung der Schienentemperatur erfolgt mittels mindestens zweier Magnetthermometer und muss mindestens fünf Minuten dauern. Solche Messungen ergeben jedoch keine sehr genauen Ergebnisse.
Alle, Schritt für Schritt, Schienenstück nach Schienenstück, Schiene nach Schiene oder Langschiene nach Langschiene durchgeführten Vorgänge erfordern viel Zeit. Bis heute wurden sie nicht mechanisiert.
Die Züge zur Erneuerung von Eisenbahngleisen wie die, die zum Beispiel in den Dokumenten EP-E-4985 und EP-B-19984 beschrieben werden, sind dazu ausgelegt, um nicht nur die Schienen, sondern auch die Schwellen und den Schotter zu ersetzen, und enthalten keine Anlage für die Neutralisierung der neuen Schienen.
Das Patent US-A-3896734 (siehe Oberbegriff des Anspruchs 1) beschreibt einen Zug zur kontinuierlichen Verlegung von Schienensträngen. Dieser Zug hat eine bewegliche Vorrichtung zur Erwärmung oder Abkühlung der Schienen, um diese während der Montage auf den Schwellen auf der mittleren Umgebungstemperatur zu halten.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung für das mechanisierte Ersetzen und Neutralisieren der Schienen zu schaffen.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist die Vorrichtung nach der Erfindung durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist es, gleichzeitig das Ersetzen und die Neutralisierung der Schienen auf mechanische Weise in einem einzigen Vorgang zu erlauben. Dies verschafft wesentliche Gewinne an Zeit- und Arbeitskraft.
Andere Vorteile der Erfindung ergeben sich dadurch, dass der Heizvorgang einfach durch Mochfrequenzinduktion ausgeführt werden kann und kontinuierlich erfolgt, während sich die zu erwärmenden neuen Schienen überhaupt nicht in den Befestigungen der Schwellen befinden. In solcher Weise vom Gleis entfernt können die neuen Schienen viel einfacher einer Wärmequelle ausgesetzt werden. Dazu kommt noch, dass sie frei "schweben", wodurch die Ausdehnung des Metalls ohne Spannung erfolgen kann. Das vorgeschlagene System der kontinuierlichen Erwärmung hat ausserdem den Vorteil, keinen Transport der behandelten Schienen in Längsrichtung zu erfordern: Es ist der Neutralisierungswagen, der sich vorwärts bewegt, während die neuen Schienen nur angehoben werden. Die Erwärmung sowie die Temperatur der behandelten Schienen können viel leichter und viel genauer kontrolliert bzw. gemessen werden als mitten auf dem Gleis gemäss den derzeitigen nicht- mechanisierten Systemen. Ein anderer Vorteil der Erfindung hängt damit zusammen, dass die alten Schienen während der Erwärmung der neuen Schienen gelöst und freigesetzt werden, wodurch wieder ein Zeitgewinn ermöglicht wird.
Die Erfindung erlaubt es, die Schienen mit einer mittleren Geschwindigkeit der Grössenordnung von 300 bis 400 Meter pro Stunde während der wenigen zugelassenen nächtlichen Stunden zu ersetzen und zu neutralisieren, das heisst, dass ungefähr 1,5 bis 2 km pro Nacht bearbeitet werden können.
Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung werden durch die Ansprüche 2 bis 13 definiert.
Die Erfindung wird anhand einer Ausführungsform der Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen, in drei aufeinanderfolgenden Teilen dargestellt, den Zug zum Ersetzen und Neutralisieren mit dem Schweisswagen und dem Heizwagen.
Figuren 1a bis 3a sind Draufsichten auf das Gleis, die zur Veranschaulichung der Stellungen der alten Schienen R1 und der neuen Schienen R2 und ihrer seitlichen Verschiebung beim Ersetzen sowie einiger Elemente der Wagen gemäss den Figuren 1 bis 3 dient.
Figur 4 ist eine vergrösserte Schnittansicht des Tunnels allein für den Wagen 1 gemäss Figur 2.
Figur 5 zeigt in einer Schnittansicht, wie Figur 4, eine Variante der Tunnelanordnung.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen, nebeneinandergelegt, einen Zug zum Ersetzen der Schienen mit einem vor dem Heizwagen 1 angeordneten Schweisswagen 80 für das Schweissen der neuen Schienen R2, bevor diese neutralisiert werden. Die Heiztunnel des Wagens 1 sind kurz und ziemlich tief angeordnet, so dass die Trajektorie der Schienen R2 sich unter den Achsen der Fahrgestelle in einer Entfernung vom Schotter zwischen 20 bis 40 cm, vorzugsweise 25 und 30 cm, befindet. Dank dieser Anordnung wird vermieden, dass die Schienen sehr hoch und vor allem über die Achsen angehoben werden müssen, wodurch die Arbeit und die Führung der Schienen erleichtert wird.
Der mit einem vorderen Fahrgestell 5 und einem hinteren Fahrgestell 12 versehene Wagen 1 (Figur 2) rollt auf den alten Schienen R1 und hat einen Kasten 4 mit einer Kabine 4a, Abteilen 4b für Wechselrichter, die die Induktoren jedes Hochfrequenz-Heiztunnels speisen, Abteilen 4c für die zur Kühlung der Induktoren vorgesehenen Kühlaggregate, einem Behälter 4d für das Heizöl, Generatorgruppen 4e für die Speisung der Wechselrichter, sowie den Induktoren zugeordnete Kondensatorgruppen 4f. Die zuvor in der Mitte des Gleises abgelegten neuen Schienen R2 werden am vorderen Ende des Wagens 1 durch Greifmittel 14 erfasst und auf die Führungsrollen 64 gelegt, welche in solcher Weise am Chassis des Wagens befestigt und längs dieses Wagens verteilt sind, dass die neuen Schienen R2 unter den Achsen 5a, 12a und zwischen den Rädern der Fahrgestelle 5 und 12 durchlaufen können.
Die Heiztunnel sind im Bereich des hinteren Teils des Wagens 1 in der Mitte des Gleises in einem gemeinsamen Gestell 36 angeordnet (Figur 4). Im betrachteten Fall sind sie in zwei, am Chassis 7 befestigte Teile 15a, 15b unterteilt, von denen sich das eine vor und das andere hinter dem hinteren Fahrgestell 12 befindet. Zur Hochfrequenzheizung enthält das Teil 15a zwei je ein Meter lange Induktoreinheiten 76 und ist demzufolge nur zwei Meter lang. Das Teil 15b dagegen enthält nur einen ein Meter langen Induktor. Jeder induktor 76 hat die Form einer Einwindungsspule und ist mit einer Kondensatorgruppe verbunden. Der durch diese Spule und diese Kondensatoren gebildete Schwingkreis wird durch Wechselrichter gespeist. Dank der kurzen Tunnellänge müssen die Schienen R2 nicht im Tunnel geführt werden, sondern können frei durchlaufen. Jeder Teil des Tunnels weist natürlich zwei sich nebeneinander befindende Abschnitte auf, wobei jeder einem Schienenstrang zugeordnet ist, wie es in Figur 4 für die Teile 15a, 15a' dargestellt ist. Diese Abschnitte sind mit induktoren 76 versehen, die die Schienen R2 umgeben. Für eine gute zentrierte Führung kann jeder Teil der Tunnel mit Rollen 37a versehen sein, die sich auf den Schienen R2, die diesen Teil durchqueren, abstützen und auf ihnen rollen. Diese Rollen sind vor und hinter den Induktoren, bzw. zwischen den Induktoren angeordnet. Die Teile der Tunnel hängen am Chassis 7, so dass sie in Bezug auf das Chassis ein wenig beweglich sind, um eine Selbstjustierung zu gewährleisten.
Gemäss der Variante nach Figur 5 sind die zwei für jeden Schienenstrang vorgesehenen Abschnitte 15a, 15a' des Tunnels ein wenig voneinander entfernt, durch einen Querbalken 36a verbunden und am Chassis 7 an Stellgliedern 7a aufgehängt, welche es ermöglichen, sie bei Leerfahrt anzuheben. Jeder Tunnel ist nicht nur mit Rollen 37a, die sich auf den Schienen R2 stützen, sondern auch auf beiden Seiten jeder Schiene mit Rollen 37b für die seitliche Führung versehen.
Um die alten Schienen R1 zu demontieren, sind auf zwei, am Chassis 7 aufgehängten Gondeln 16 Demontageposten vorgesehen. Diese Gondeln sind mit Werkzeugen zur Demontage der Befestigungen, beispielsweise mit Schwellenschrauben-Drehmaschinen 18, ausgerüstet und mit Rädern 16a versehen, um auf den Schienen R1 zu rollen.
Hinten ist der Wagen 1 mit Schienenführern 29 für die freigesetzten alten Schienen R1, einem überhängenden Rahmen 38, der einen einstellbaren Träger 31 mit Schienenzangen 32 für das Anheben (Figur 2) und das Spreizen (Figur 2a) der Schienen R1 trägt, sowie mit einem Raupenfahrwerk 39 versehen, welches auf den Schwellen fährt, um zu verhindern, dass diese beim Anheben der Schienen R1 aus dem Schotter herausbewegt werden. Der Rahmen 38 kann mittels der auf Laufschienen des Chassis 7 rollenden Rollen 38a ins innere des Wagens 1 verschoben werden.
Der Montagewagen 2 (Figur 3) mit den Fahrgestellen 42 und 61 rollt auf den neuen Schienen R2, die in ihrer korrekten Stellung auf den Schwellen vor dem Fahrgestell 42 abgesetzt sind. Dafür weist der Wagen an seinem Kopf einen überhängenden Rahmen 40 auf, welcher mit einem einstellbaren Träger 47 mit Schienenzangen 48 für das Spreizen der Schienen R2 in Richtung auf die Befestigungsstellungen versehen ist, wie es in Figur 3a dargestellt ist. Der Rahmen 40 kann mittels der auf Gleitschienen des Chassis 52 rollenden Rollen 40a ins innere des Wagens verschoben werden.
Ueber dem Chassis 52 des Wagens 2 sind am vorderen Ende des genannten Wagens ein Hilfsheiztunnel 15c, das die Schienen R2 von oben abdeckt, sowie weitere Schienenzangen 69 für die Positionierung dieser Schienen R2 auf den Schwellen T montiert. Dieser Hilfsheiztunnel 15c tritt erst bei einer Unterbrechung der Arbeit in Funktion, um die schon aus den Tunneln 15a, 15b ausgetretenen Schienen R2 vor ihrer Befestigung wieder zu erwärmen.
Eine Verbindung 36' zwischen den Wagen 1 und 2 mit einer elektrischen Leitung und einer Kühlungsleitung dient dazu, diesen Teil 15c des Tunnels zu speisen.
Der Wagen 2 hat ausserdem vordere Kabinen 70 und hintere Kabinen 71, eine Generatorgruppe 72 sowie Montageposten auf den zwei Gondeln 53. Diese Gondeln hängen am Chassis 52 und sind mit Werkzeugen zur Montage der Befestigung, insbesondere automatischen Schwellenschrauben-Eindrehmaschinen 54, sowie mit Rädern 53a versehen, um auf den Schienen R2 zu rollen. Die alten Schienen R1 werden durch Führungsrollen 65 geführt und, wie in Figur 3 dargestellt, neben dem Gleis abgelegt.
Am hinteren Ende des Wagens 2 sind Mittel 73 zum Einsammeln der von den Demontageposten des Wagens 1 demontierten und auf dem Gleis abgelegten Befestigungen vorgesehen. Diese Befestigungen werden durch Transporteinrichtungen 73a zu Lagerplätzen 74 und durch Transporteinrichtungen 75 zu den Montageposten auf den Gondeln 53 transportiert.
Vor dem Wagen 1 fährt ein Schweisswagen 80 (Figur 1) auf den Schienen R1, um die neuen Schienen R2 zu verschweissen. Nach der Durchführung einer Schweissung rückt er zum Ort der nächsten Schweissung vor. Dieser Wagen 80 hat an seinem vorderen Ende einen Schienenkran 81, eine Kabine 82 und eine am Chassis 80a aufgehängte Einheit 83 zum Abbrennschweissen, Mittel 84 zur Positionierung der zu verschweissenden Schienen sowie eine Schleifeinheit für das Bearbeiten der Schweissnähte. Hinten befindet sich eine Generatorgruppe 86. Am Chassis aufgehängte Führungsrollen 87 führen die Schienen R2 vor ihrer Positionierung durch die Mittel 84 und nach dem Schweissen. Wenn der Wagen 80 ausser Betrieb ist, kann die Schweisseinheit eine in Figur 1 gestrichelt dargestellte Ruhestellung 83' einnehmen. Dank des Wagens 80, der weitgehend automatisch arbeitet, bilden die neuen Schienen einen Strang ohne Fugen, bevor sie den Wagen 2 durchlaufen. Wie in Figur 1 dargestellt, sind die Mittel 84 sowie die Einheiten 83 und 85 zwischen den vorderen und hinteren Fahrgestellen angeordnet. Diese Anordnung erlaubt eine gute Positionierung und eine schnellere Bearbeitung der Schienen als mit bekannten Schweissvorrichtungen.
Jedes Schweissen dauert etwa 1,5 bis 2 Minuten. Die gesamte Operation mit positionieren und Schleifen sowie Vorrücken des Wagens 80 dauert ungefähr 18 Minuten. Wenn die Schienen zum Beispiel eine Länge von 108 m aufweisen, kann der durch die Wagen 1 und 2 gebildete Zug kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 360m/Std. vorwärtsfahren.
Um den Umgang mit den Schienen R2 zu erleichtern, werden diese auf kleine Führungsgestelle gelegt. Diese haben einen kleinen Träger, der zwischen zwei Schwellen T gesetzt wird und mit Rollen versehenen ist, auf denen die Schienen R2 bei ihrer Positionierung vor dem Schweissen und beim Schweissen sowie bis zu ihrer Fixierung in Längsrichtung leicht verschoben werden können. Zu diesem Zweck werden die sich vor dem Schweisswagen 80 befindenden neuen Schienen R2 auf die kleinen Gestelle 90 gelegt, bis sie von den Führungsrollen 87 aufgenommen werden; und hinter dem Wagen 80 legen sich die Schienen R2 erneut auf die Gestelle 90, bis sie wieder von den Führungsrollen 64 des Wagens 1 aufgenommen werden. Diese kleinen Gestelle 90 können auf einem Träger 88 am Kopf des Wagens 80 gelagert werden, und wenn sie nicht mehr gebraucht werden, nachdem die Schienen von den Führungsrollen 64 des Wagens 1 aufgenommen worden sind, können sie auf einem Träger 79 am Kopf des Wagens 1 abgelegt werden. Diese Karren 90 werden vor dem Wagen 1 durch einen auf den alten Schienen R1 rollenden Verlegungskarren verteilt.
Am Kopf des Wagens 2 kann auch ein Schweissposten für das erste Schweissen nach Beginn der Arbeiten vorgesehen werden.

Claims

1. Zug zum Ersetzen der Schienen eines Eisenbahngleises, welcher Zug aus auf dem alten und dem neuen Gleis rollenden Wagen besteht und folgende Wagen aufweist:

- einen Schweisswagen (80) mit einer Schweisseinheit (83) zum Schweissen der aneinanderliegenden Enden der neuen Schienen (R2) , um kontinuierliche Schienenstränge zu bilden,

- einen Heizwagen (1) mit wenigstens einer Heizvorrichtung (lsa, lsb) für jeden Schienenstrang, um die Stränge der neuen Schienen (R2) kontinuierlich zu erwärmen, um sie während der Vorwärtsbewegung des Zuges zu neutralisieren und um die Temperatur der neuen Schienen (R2) zu kontrollieren, wobei der genannte Schweisswagen (80) und der genannte Heizwagen (1) auf dem alten Gleis rollen und der Schweisswagen (80) vor dem Heizwagen (1) rollt, und

- einen Montagewagen (2), der auf dem neuen Gleis im ungefähr konstanten Abstand vom Heizwagen (1) rollt und Mittel zur Befestigung der auf die gewünschte Temperatur gebrachten neuen Schienen (R2) auf den Schwellen aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- der genannte Zug zum Ersetzen aus einem Schweisswagen (80), einem Heizwagen (1) und einem Montagewagen (2) besteht,

- der Schweisswagen (80) mit Mitteln (84) für die positionnierung der zu verschweissenden, zuvor auf die Baustelle zwischen die alten Schienen (R1) transportierten neuen Schienen (R2) und ausserdem mit der genannten Schweisseinheit (83) und einer Schleifeinheit (85) versehen ist, wobei die Schweisseinheit (83) eine Arbeitsstellung und eine Ruhestellung in Bezug auf das Chassis des Schweisswagens (80) einnehmen kann und wobei die genannten Mittel (84) und Einheiten (83, 85) zwischen dem vorderen und dem hinteren Fahrgestell des genannten Schweisswagens angeordnet sind,

- der Heizwagen (1) mit wenigstens einer Heizvorrichtung für jeden Schienenstrang versehen ist, welche Heizvorrichtung aus einem Heiztunnel (15a, 15b) mit Heizung durch Induktion besteht, welcher zwischen den alten Schienen (R1) angeordnet und in solcher Weise montiert ist, dass die zu erwärmenden neuen Schienen (R2) unter den Radachsen (5a, 12a) und zwischen den Rädern des Heizwagens durchlaufen, wobei der genannte Heizwagen ausserdem vorn mit Greifmitteln (14) für die Stränge der verschweissten und zwischen den alten Schienen (R1) angeordneten neuen Schienen (R2) versehen ist, um sie in den genannten Tunnel (15a, 15b) einzuführen, und zwischen den Fahrgestellen (5, 12) am Chassis (7) des Heizwagens aufgehängte, einziehbare Gondeln (16), die mit Mitteln (18) für die Demontage der alten Schienen (R1) versehen sind, sowie Mittel (29, 31, 32) zum Ergreifen und Führen der alten Schienen (R1) aufweist.

- der Montagewagen (2) vorn einen überhängenden Rahmen (40), der mit Mitteln für die Führung und die Verlegung (47, 48) der neuen Schienen (R2) versehen ist, und zwischen den Fahrgestellen (42, 61) einziehbare, am Chassis (52) des genannten Montagewagens aufgehängte Gondeln (53) aufweist, die mit den genannten Mitteln zur Befestigung der neuen Schienen (R2) versehen sind.

2. Zug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Tunnel in der Zone des hinteren Endes des Heizwagens (1) befindet und vorzugsweise in zwei Teile (15a, 15b) unterteilt ist, von denen der eine vor und der andere hinter dem hinteren Fahrgestell (12) dieses Wagens angeordnet ist,

3. Zug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Tunnel (15a, 15b) in einem einzigen Gestell (36) angeordnet sind.

4. Zug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am vorderen Teil des Montagewagens (2) ein Hilfsheiztunnel (15c) angeordnet ist.

5. Zug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein überhängender Rahmen (38) am hinteren Teil des Heizwagens (1) vorgesehen ist, wobei dieser Rahmen einen einstellbaren Träger (31) aufweist, der Schienenzangen (32) trägt, um die alten Schienen (R1) zu führen.

6. Zug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am hinteren Teil des Heizwagens (1) ein Raupenfahrwerk (39) montiert ist, welches auf den Schwellen rollt, um zu verhindern, dass diese beim Anheben der alten Schienen (R1) aus dem Schotter herausbewegt werden.

7. Zug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Raupenfahrwerk (39) am genannten überhängenden Rahmen (38) aufgehängt ist.

8. Zug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten überhängenden Rahmen (38, 40) ins Innere des betreffenden Wagens verschiebbar sind.

9. Zug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Gondeln (16, 53) so angeordnet sind, dass sie auf den alten und den neuen Schienen rollen können.

10. Zug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Gondeln (16, 53) mit Robotermaschinen (18, 54) versehen sind, welche für das automatische Lösen bzw. Anbringen der Schienenbefestigungen vorgesehen sind und vorzugsweise computergesteuert werden.

11. Zug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transportvorrichtung (73, 74, 75) für den Transport der an den Bedienungsständen des Heizwagens (1) abmontierten Befestigungen zu den Befestigungsstationen des Montagewagens (2) vorgesehen ist.

12. Zug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass am vorderen Teil des Montagewagens (2) eine Station für das Schweissen der Schienen vorgesehen ist.

13. Zug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Tunnel (15, 15a, 15b) mit Trag- und Führungsrollen (37a, 37b) versehen ist.