EP1643035A2

EP1643035A2 - Method of renewing a ballastway

Info

Publication number: EP1643035A2
Application number: EP05021587A
Authority: EP
Inventors: Jürgen NIESSEN
Original assignee: GBM Wiebe Gleisbaumaschinen GmbH
Current assignee: GBM Wiebe Gleisbaumaschinen GmbH
Priority date: 2004-10-02
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2025-10-04
Also published as: DE502005001088D1; EP1643035B1; EP1643035A3; DE102004048169A1; ATE368150T1

Abstract

The process has level improvement machine (10), which measures the rail track bed by means of geo radar measuring head (40) which is mounted on level improvement machine during the design phase of the sanitation work. Level improvement machine determines contamination level of crushed stone layer of rail track bed and receives data by pattern recognition. An independent claim is also included for the level improvement machine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberbausanierung von Schienenwegen unter Einsatz einer Planumsverbesserungsmaschine und eine Planumsverbesserungsmaschine.The invention relates to a method for repairing track railways using a tarmac improvement machine and a tarmac improvement machine.

Bekannt ist, den Oberbau von Schienenwegen, beispielsweise unter Einsatz einer Planumsverbesserungsmaschine RPM 2000 der H.F. Wiebe GmbH & Co. KG durchzuführen. Eine derartige Planumsverbesserungsmaschine ist ein Bauzug zum Austauschen bzw. Sanieren des Oberbaus eines Schienenwegs in einem kontinuierlichen Verfahren. Ein in Fahrtrichtung vorn befindliches Ende der Planumsverbesserungsmaschine läuft dabei auf Schienen, die noch im alten Oberbau gebettet sind, wohingegen das in Fahrtrichtung hinten liegende, zweite Ende bereits auf Schienen läuft, die im neuen, sanierten Oberbau gebettet sind.It is known, the superstructure of railways, for example, using a Planumveresserungsmaschine RPM 2000 of H.F. Wiebe GmbH & Co. KG. Such a leveling machine is a train for replacing the track of a rail track in a continuous process. A front in the direction of travel end of the tarmac engine runs on rails that are still embedded in the old superstructure, whereas the rear lying in the direction of travel, second end already running on rails that are embedded in the new, renovated superstructure.

Zwischen beiden Enden der Planumsverbesserungsmaschine befinden sich Vorrichtungen zum Sanieren des Oberbaus: Zunächst ist eine Schotteraushubkettenanlage vorgesehen, mit deren Hilfe der Schotter einer Schotterschicht unter den Schwellen abgezogen wird. Damit die Schienen aufgrund der nunmehr fehlenden Unterstützung nicht durchhängen, werden sie durch eine spezielle Haltevorrichtung gehalten. In Fahrtrichtung der Planumsverbesserungsmaschine hinter der Schotteraushubkettenanlage befindet sich eine Planumsaushubanlage, die mittels einer Planumsaushubkette die Planumsschutzschicht abzieht. Die abgezogene Planumsschutzschicht wird, wie auch der Schotter, entweder recycelt oder entsorgt.There are devices for rehabilitating the superstructure between both ends of the tarmac improvement machine: First, a gravel excavator chain system is provided, with the help of which the gravel of a ballast layer subtracted below the thresholds. So that the rails do not sag due to the now lack of support, they are held by a special holding device. In the direction of travel of the tarmac improvement machine behind the ballast excavation chain plant, there is a tarmac excavator, which removes the tarmac layer by means of a tarmac excavation chain. The stripped protection layer is, like the gravel, either recycled or disposed of.

In Fahrtrichtung hinter den beiden oben genannten Aggregater befindet sich ein Erdplanurnsverdichter, der den anstehenden Erdkörper verdichtet. In Fahrtrichtung hinter dem Erdplanumsverdichter befindet sich eine Planumsschutzschicht-Einbringvorrichtung, mit deren Hilfe eine neue Planumsschutzschicht eingebracht wird. Die Planumsschutzschicht dient dazu, die oberhalb der Planumsschutzschicht befindliche Schotterschicht gegen das Eindringen von Verunreinigungen aus dem anstehenden Erdkörper zu schützen. Insbesondere Feinkommaterial muss aus der Schotterschicht ferngehalten werden, damit die Kraftableitung von der Schiene bzw. der Schwelle in den Erdkörper nicht verschlechtert wird.In the direction of travel behind the two aggregators mentioned above is a Erdplanurnsverdichter that compacts the upcoming earth body. In the direction of travel behind the Erdplanumsverdichter there is a runway protective layer-introduction device, with the help of a new course protective layer is introduced. The anti-fouling layer serves to protect the gravel layer located above the anti-fouling layer against the ingress of impurities from the upcoming earth. In particular fine material must be kept away from the ballast layer, so that the power dissipation from the rail or the threshold in the earth body is not deteriorated.

Um das Eindringen von derartigem Feinkommaterial aus dem anstehenden Erdkörper in die Planumsschutzschicht zu unterbinden wird mittels einer Geotextilabgabevorrichtung ein Geotextil zwischen Planumsschutzschicht und anstehendem Erdkörper eingezogen. Ein derartiges Geotextil besteht aus einem Kunststoff, insbesondere einem Hochleistungskunststoff, d.h. einem Kunststoff, der besonders mechanisch stabil und alterungsbeständig ist. Das Geotextil behindert den Durchtritt von Wasser aus der Planumsschutzschicht in den anstehenden Erdkörper nicht, verhindert jedoch die Bewegung von Feinkornmaterial aus dem anstehenden Erdkörper in die Planumsschutzschicht.In order to prevent the penetration of such Feinkommaterial from the upcoming earth body in the layer protection layer, a geotextile between the surface protection layer and pending earth body is fed by means of a geotextile dispenser. Such a geotextile consists of a plastic, in particular a high-performance plastic, i. a plastic that is particularly mechanically stable and resistant to aging. The geotextile does not hinder the passage of water from the surface protection layer into the impending earth body, but prevents the movement of fine grain material from the impending earth body into the surface protection layer.

In Fahrtrichtung hinter der Pfanumsschutzschicht-Einbringvorrichtung und gegebenenfalls der Geotextilabgabevorrichtung befindet sich eine Schottereinbringung, die den verbleibenden Raum zwischen der Oberkante der Planumsschutzschicht und der Schiene bzw. der Schwellen mit Schotter auffüllt.In the direction of travel behind the Pfanumsschutzschicht-introducing device and optionally the geotextile dispenser is a bulkhead entry, which fills the remaining space between the upper edge of the lining protection layer and the rail or sleepers with gravel.

Eine derartige Planumsverbesserungsmaschine bewegt sich während der Ausführung der Sanierungsarbeiten mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 100 m/h vorwärts, sodass während einer 8-Stunden-Schicht ungefähr ein Kilometer Oberbau eines Schienenwegs saniert werden kann.Such a leveler machine advances at a speed of about 100 m / h during the execution of the remediation work, so that about one kilometer of a rail track can be rehabilitated during an 8-hour shift.

Nachteilig an derartigen bekannten Planumsverbesserungsmaschine ist, dass in der Regel bereits vor Baubeginn detailliert festgelegt werden muss, an welchen Stellen das (sehr teure) Geotextil in den Oberbau einzubringen ist. In Wasserstauzonen, ist der Einsatz eines Geotextils vorteilhaft, wohingegen er unter "normalen" geologischen Bedingungen möglicherweise entbehrlich ist und daher aus Kostengründen in der Regel nicht angezeigt ist.A disadvantage of such known Planumsverbesserungsmaschine is that usually must be specified in detail before the start of construction, at which points the (very expensive) geotextile is to be introduced into the superstructure. In water retention zones, the use of a geotextile is advantageous, whereas under "normal" geological conditions it may be unnecessary and therefore generally not indicated for cost reasons.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sanierung von Schienenwegen effizienter zu gestalten.It is therefore an object of the present invention to make the rehabilitation of railways more efficient.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Oberbausanierung unter Einsatz einer Planumsverbesserungsmaschine gekennzeichnet durch den Schritt:

Vermessen des Gleisbetts mittels eines an der Planumsverbesserungsmaschine angeordneten Georadarmesskopfs während der Phase der Ausführung der Sanierungsarbeiten

The object is achieved by a method for Oberbausanierung using a tarmac improvement machine characterized by the step:

Measuring the track bed by means of a Georadarmesskopf arranged on the tarmac improvement machine during the phase of execution of the remediation work

Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Planumsverbesserungsmaschine, an der zumindest ein Georadarmesskopf angeordnet ist.Furthermore, the object is achieved by a tarmac improvement machine on which at least one georadar measuring head is arranged.

Der Oberbau umfasst in der Regel das Gleis (welches die Schwellen, Schienen und Befestigungen umfasst) und das Gleisbett. Das Gieisbett liegt auf dem anstehenden Erdkörper und umfasst gegebenenfalls eine Planumsschutzschicht und die Schotterschicht. Bei Schienenwegen mit einer festen Fahrbahn existiert keine Schotterschicht, stattdessen sind die Schienen auf einem Betonfahrweg montiert.The superstructure usually includes the track (which includes the sleepers, rails and fasteners) and the trackbed. The Gieisbett lies on the upcoming earth body and covers if necessary a layer protection layer and the ballast layer. For railways with a fixed track, there is no layer of gravel, instead the rails are mounted on a concrete track.

Unter einem Verfahren zur Oberbausanierung sind sämtliche Verfahren zu verstehen, bei denen Bestandteile des Oberbaus saniert, also beispielsweise repariert, ausgetauscht oder ersetzt werden.Under a method for Oberbausanierung are all processes to understand in which components of the superstructure rehabilitated, so for example, repaired, replaced or replaced.

Unter einem Georadarmesskopf wird eine Vorrichtung zur Abgabe und zum Empfangen von Radarwellen verstanden, die eine Auswerteleictronik oder Mittel zum Übertragen von Messdaten an eine Auswertelektronik umfasst. Der Georadarmesskopf ist Teil eines Georadarsystems, das zusätzlich Hilfsgeräte wie Spannungsquelle, Halter und so weiter umfasst.A georadar measuring head is understood to mean a device for emitting and receiving radar waves, which comprises an evaluation electronics or means for transmitting measured data to an evaluation electronics. The georadar head is part of a georadar system that also includes auxiliary equipment such as power source, holder and so on.

Bei der Durchführung von Oberbausanierungen können im Wesentlichen drei Phasen der Ausführung unterschieden werden. In einer ersten Phase wird der Schienenweg, dessen Oberbau saniert werden soll, begutachtet und durch Messungen charakterisiert. Anhand der so gewonnenen Messergebnisse zum Zustand des Schienenwegs wird in einer zweiten Phase die Sanierung des Oberbaus geplant. So wird beispielsweise festgelegt, ob eine gegebenenfalls vorhandene Planumsschutzschicht entfernt wird, oder ob dann, wenn keine Planumsschutzschicht vorhanden ist, eine solche Planumsschutzschicht eingezogen wird. In dieser Phase werden zusätzlich die Mindeststärken der bei der Sanierung einzubringenden Schichten und sonstige Spezifikationen, wie beispielsweise die Schotterdicke festgelegt.In the execution of Oberbausanierungen essentially three phases of execution can be distinguished. In a first phase, the rail track, whose superstructure is to be rehabilitated, is assessed and characterized by measurements. On the basis of the measurement results obtained for the condition of the railway track, the rehabilitation of the superstructure is planned in a second phase. Thus, it is determined, for example, whether an optionally present anti-fouling layer is removed or whether, if no fouling layer is present, such a fouling protective layer is recovered. At this stage, the minimum thicknesses of the layers to be applied during remediation and other specifications, such as gravel thickness, are also determined.

In der sich daran anschließenden dritten Phase der Ausführung der Sanierungsarbeiten werden die Arbeiten gemäß des Sanierungsplans, der in der zweiten Phase erstellt wurde, ausgeführt. Die Phase der Ausführung der Sanierungsarbeiten ist damit der zeitlich-räumliche Abschnitt einer Oberbausanierung, der sich dadurch auszeichnet, dass die Gesamtplanung der Oberbausanierung bereits abgeschlossen ist und tatsächliche Änderungen am Oberbau des Schienenwegs vorgenommen werden.In the subsequent third phase of the rehabilitation work, work will be carried out in accordance with the recovery plan drawn up in the second phase. The phase of execution of the rehabilitation works is thus the temporal-spatial section of a superstructure rehabilitation, which is characterized by the fact that the overall planning of the superstructure refurbishment has already been completed and actual changes to the superstructure of the railway track are made.

Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist zunächst, dass durch die Vermessung des Untergrunds mittels Georadar während der Phase der Ausführung der Sanierungsarbeiten, also nach der zweiten Phase, in der die Sanierung desAn advantage of the inventive solution is first that by the measurement of the ground by means of georadar during the phase of execution of the renovation work, ie after the second phase in which the rehabilitation of the

Oberbaus geplant wird, diejenigen Stellen ermittelt werden, an denen der Einsatz eines Geotextils angezeigt ist. Hierdurch wird eine Vermessung des Oberbaus durch Georadar vor der zweiten Phase der Durchführung der Oberbausanierung entbehrlich. Aufgrund der geringen Vorschubgeschwindigkeit von ca. 100 m/h verbleibt hinreichend Zeit für eine Interpretation der gemessenen Georadardaten und das Vorbereiten eines Einziehens eines Geotextils, in das entstehende, sanierte Gleisbett.Superstructure is planned, those points are determined on which the use of a geotextile is displayed. As a result, a survey of the superstructure by Georadar before the second phase of the implementation of the Oberbausanierung is dispensable. Due to the low feed rate of about 100 m / h, there is sufficient time for an interpretation of the measured georadar data and preparing a feeding of a geotextile, in the resulting, rehabilitated track bed.

Das Vermessen des Gleisbretts mittels Georadar erfolgt, da der Georadarmesskopf an der Planumsverbesserungsmaschine angeordnet ist, an einer relativ zur PJanumsverbesserungsmaschine festgelegten Position. Durch geeignete Wahl des Abstands vom Messort zu dem Ort, an dem das Geotextil gegebenenfalls eingebracht wird, wird die Zeit gewählt, die zur Interpretation der Messdaten und gegebenenfalls zum Einleiten von der geologischen Situation angemessen Baumaßnahmen zur Verfügung steht.Georadar surveying of the track board, since the georadar gauge is located on the tarmac improvement machine, takes place at a position relative to the pjanum improvement machine. By a suitable choice of the distance from the measuring location to the place where the geotextile is optionally introduced, the time is selected which is available for interpreting the measured data and, if appropriate, for initiating geological situation appropriate building measures.

Vorteilhafterweise werden die Georadarmessdaten dann, wenn der Georadarmesskopf am in Fahrtrichtung hinteren Ende der Planumsverbesserungsmaschine angeordnet ist, zur Qualitätssicherung der Baumaßnahme eingesetzt. Durch die geringe Vorschubgeschwindigkeit der Planumsverbesserungsmaschine ist dabei eine sehr hohe Ortsauflösung der Georadarmessung möglich, die bei Einsatz bekannter Maßnahmen zur Qualitätssicherung nur unter einem hohen Kostenaufwand zu erzielen ist.Advantageously, when the georadar measuring head is arranged at the rear end of the tarmac improvement machine in the direction of travel, the georadar measuring data are used for quality assurance of the building measure. Due to the low feed rate of the tarmac improving a very high spatial resolution of the Georadarmessung is possible, which can only be achieved at a high cost when using known measures for quality assurance.

Vorteilhaft ist zudem, dass die oben genannten Vorteile weitgehend ohne den Einsatz zusätzlicher menschlicher Arbeitskraft erreicht werden können. Durch die geringe Vorschubgeschwindigkeit der Planumsverbesserungsmaschine besteht hinreichend Zeit zur Auswertung der Georadarmessdaten. Aus diesem Grund reichen handelsübliche Rechner aus, um die anfallende Datenmenge zu verarbeiten.It is also advantageous that the advantages mentioned above can be achieved largely without the use of additional human labor. Due to the low feed rate of the tarmac improvement machine, there is sufficient time for the evaluation of the georadar measurement data. For this reason, commercially available computers are sufficient to process the accumulated data volume.

Bevorzugt ist ein Verfahren, das den zusätzlichen Schritt aufweist: Ermitteln eines Verschmutzungshorizonts der Schotterschicht des Gleisbetts aus den durch Vermessen des Gleisbetts erhaltenen Messdaten durch Mustererkennung. Unter einer Musterkennung wird ein, vorzugsweise mittels eines Rechners, durchgeführtes Verfahren verstanden, bei dem aus den Messdaten charakteristische Parameter ermittelt werden. Beispielsweise werden dazu Schwellenwertanalysen oder neuronale Netze eingesetzt.Preferred is a method comprising the additional step of: determining a fouling horizon of the ballast layer of the track bed from the Measurement data obtained by measuring the track bed by pattern recognition. A pattern identifier is understood to be a method, preferably carried out by means of a computer, in which characteristic parameters are determined from the measured data. For example, threshold analyzes or neural networks are used for this purpose.

Hierbei werden beispielsweise die Amplituden der reflektierten Georadarwellen ausgewertet (Kontrast-Amplitudenanalyse). An Grenzflächen ist die Reflexion von Georadarwellen besonders stark, es ergibt sich somit eine hohe Amplitude, d.h. eine hohe gemessene Feldstärke der reflektierten Georadarwelie. In Vorversuchen wird eine Höhe der Amplitude ermittelt, ab der vom Vorliegen einer Grenzflächen ausgegangen wird. Überschreitet die Amplitude der reflektierten Georadarwellen diesen Schwellenwert, so wird davon ausgegangen, dass eine Reflexion an einer Grenzfläche stattgefunden hat. Aufgrund der Laufzeit der reflektierten Georadarwelle wird berechnet, in welcher Tiefe sich die Grenzfläche befindet. Durch Georadarmessungen an mehreren Stellen wird eine Abbildung, beispielsweise in Form einer flächigen Darstellung dieser Grenzfläche im Oberbau erhalten. Als Verschmutzungshorizont wird dabei beispielsweise die höchstliegende Grenzfläche innerhalb des Schotterbetts gewählt. Unterhalb dieses Verschmutzungshorizonts liegt die Konzentration an Verunreinigungen oberhalb eines vorgewählten Werts.In this case, for example, the amplitudes of the reflected georadar waves are evaluated (contrast amplitude analysis). At interfaces, the reflection of georadar waves is particularly strong, thus resulting in a high amplitude, i. E. a high measured field strength of the reflected georadar. In preliminary experiments, a height of the amplitude is determined from which the presence of an interface is assumed. If the amplitude of the reflected georadar waves exceeds this threshold, it is assumed that reflection has occurred at an interface. The duration of the reflected georadar wave is used to calculate the depth at which the interface is located. By Georadarmessungen in several places an image, for example in the form of a surface representation of this interface in the superstructure is obtained. As a pollution horizon, for example, the highest lying interface within the ballast bed is selected. Below this fouling horizon, the concentration of impurities is above a preselected value.

Alternativ wird zur Ermittlung des Verschmutzungshorizonts ein neuronales Netz eingesetzt. Dem neuronalen Netz werden die Amplituden der reflektierten Georadarmesswerte an einer Vielzahl von Georadarmessungen eingespeist. Das neuronale Netz wird dadurch trainiert, dass eine in der Analyse von durch Georadarmessung erhaltenen Messdaten erfahrene Person aus diesen den Verschmutzungshorizont ermittelt und dieses Ergebnis mit den Berechnungsergebnissen des neuronalen Netzes abgleicht. Dieses Training neuronaler Netze erfolgt, beispielsweise nach dem Backpropagation-Algorithmus Als weitere Alternative wird zur Analyse der Messdaten eine erfahrene Person eingesetzt.Alternatively, a neural network is used to determine the pollution horizon. The neural network is fed the amplitudes of the reflected georadar readings on a variety of georadar measurements. The neural network is trained by the fact that a person experienced in the analysis of measurement data obtained by georadar measurement determines the contamination horizon from this and compares this result with the calculation results of the neural network. This training neural networks done, for example, the backpropagation algorithm As a further alternative, an experienced person is used to analyze the measurement data.

Wird die Georadarmessung zur Qualitätssicherung eingesetzt, so dient die Auswertung des Verschmutzungshorizonts dazu, die spezifikationsgemäße Ausführung der Bauarbeiten zu dokumentieren.If georadar measurement is used for quality assurance purposes, the evaluation of the contamination horizon serves to document the execution of the construction work as specified.

Ist der Georadarmesskopf an der in Fahrtrichtung der Planumsverbesserungsmaschine vom liegenden Stirnseite angeordnet, so wird aus Veränderungen des Verschmutzungshorizonts des noch nicht sanierten Gleisbetts abgeleitet, ob auch in Zukunft an der entsprechenden Stelle mit verstärkter Verschmutzung zu rechnen ist: An Gleisabschnitten, die einen besonders hoch liegenden Verschmutzungshorizont aufweisen, wird eine höhere Wahrscheinlichkeit vermutet, dass auch die Schotterschicht des sanierten Oberbaus schnell verschmutzt. An derartigen Stellen wird dann ein Geotextil eingebracht.If the Georadarmesskopf arranged on the lying in front in the direction of travel of the planum improving machine, it is derived from changes in the pollution horizon of the not yet rehabilitated track bed, whether in the future at the appropriate place with increased pollution is expected: On track sections, a particularly high-lying Contamination horizon, a higher probability is assumed that the gravel layer of the rehabilitated superstructure quickly polluted. At such locations, a geotextile is then introduced.

Bevorzugt ist, dass in dem Fall, dass der ermittelte Verschmutzungshorizont von einem vorbestimmten Niveau abweicht, eine Meldung ausgegeben wird. Eine derartige Meldung besteht beispielsweise in einem Ton- oder Lichtsignal, das an die die Planumsverbesserungsmaschine bedienenden Arbeiter ausgegeben wird. Alternativ wird die Meldung an eine Steuerung der Geatextilabgabevorrichtung abgegeben, die den Einbau des Geotextils steuert. Eine derartige Meldung hat die Wirkung, dass, gegebenenfalls nach einer Karenzzeit, automatisch das Geotextil in den Oberbau eingebaut wird. Alternativ, aber auch additiv werden weitere Meldungen an andere Aggregate der Planumsverbesserungsmaschine abgegeben. Eine weitere Alternative ist die Ausgabe eine Meldung als Kurzmitteilung an ein Mobiltelefon oder in Form eines automatisch generierten Anrufs eines Telefons.It is preferred that in the event that the determined contamination horizon deviates from a predetermined level, a message is issued. Such a message consists, for example, in a sound or light signal which is output to the worker operating the tarmac improvement machine. Alternatively, the message is delivered to a controller of the laundry ailment device which controls the installation of the geotextile. Such a message has the effect that, optionally after a grace period, the geotextile is automatically installed in the superstructure. Alternatively, but also additively, further messages are sent to other aggregates of the surface improvement machine. Another alternative is to issue a message as a text message to a mobile phone or in the form of an automatically generated call from a phone.

Vorzugweise umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt bzw. die zusätzlichen Schritte:

ggf. Entfernen einer vorhandenen Planumssehutzschicht und
Einbringen einer neuen Planumsschutzschicht.

Preferably, the method comprises the additional step or steps:

If necessary, remove an existing plan view layer and
Introduction of a new course protection layer.

Besonders bevorzugt ein Verfahren mit dem zusätzlichen Schritt:

Einbringen eines Geotextils zwischen Planumsschutzschicht und anstehendem Erdkörper, insbesondere an den Stellen, an denen der ermittelte Verschmutzungshorizont der Schotterschicht von dem voreingestellten Niveau abweicht, und deren Umgebung.

Particularly preferred is a method with the additional step:

Introduction of a geotextile between the protective cover layer and the pending earth body, in particular at the points at which the determined contamination horizon of the ballast layer deviates from the preset level, and its surroundings.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Georadarmesskopf beim Vermessen des Gleisbetts mit einer Bewegungskomponente senkrecht zum Schienenverlauf bewegt. Um ein dreidimensionales Abbild des Untergrunds zu erreichen, ist es notwendig, den Oberbau zweidimensional mit dem Georadarmesskopf abzutasten. Wird der Georadarmesskopf mit einer Bewegungskomponente senkrecht zum Schienenverlauf bewegt, so ist nur ein einziger Georadarmesskopf hinreichend, um eine zweidimensionale Abtastung des Untergrundes zu erreichen.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the georadum measuring head is moved perpendicular to the track profile during measurement of the track bed with a movement component. In order to achieve a three-dimensional image of the underground, it is necessary to scan the superstructure two-dimensionally with the georadar measuring head. If the Georadarmesskopf moves with a component of motion perpendicular to the track, so only a single Georadarmesskopf is sufficient to achieve a two-dimensional scanning of the substrate.

Besonders bevorzugt ist in diesem Fall, dass der Georadannesskopf beim Vermessen des Gleisbetts so bewegt wird, dass die Lage der Polarisationsebene des elektrischen Felds der Georadarwellen relativ zur Schiene und/oder relativ zum Horizont konstant bleibt. Flächen metallischer Gegenstände reflektieren die Radarwellen annähernd vollständig und führen zu einem besonders starken Messsignal, wenn die reflektierte Radarwelle den Detektor erreicht. Die Stärke dieses Messsignals hängt davon ab, unter welchem Winkel der Feldvektor des elektrischen Felds auf eine Oberfläche des entsprechenden metallischen Gegenstands fällt. Im Gleisbau verwendete metallische Komponenten weisen in der Regel Flächen auf, die entweder senkrecht oder aber parallel zum Schienenverlauf verlaufen. Wird nun die Polarisationsebene des elektrischen Feldes der Georadarwellen relativ zur Schiene und/oder relativ zum Horizont konstant gehalten, so ergeben sich für gleiche metallische Bauteile (wie beispielsweise Pratzen oder Schrauben) stets die gleichen Reflektionsmuster. Hierdurch wird die Auswertung der Messdaten erleichtert. Günstig ist, die Lage des Feldvektors des elektrischen Felds so zu wählen, dass dieser nicht unter einem Winkel auf Flächen der metallischen Bauteile auftrifft, der um weniger als 10° von dem Winkel abweicht, unter dem die entsprechende Fläche eine Radarwelle in den Detektor des Georadarmesskopfs reflektiert.In this case, it is particularly preferred that the georadynamic head is moved during the measurement of the track bed so that the position of the polarization plane of the electric field of the georadar waves remains constant relative to the rail and / or relative to the horizon. Areas of metallic objects reflect the radar waves almost completely and lead to a particularly strong measurement signal when the reflected radar wave reaches the detector. The strength of this measurement signal depends on the angle at which the field vector of the electric field falls on a surface of the corresponding metallic object. Metallic components used in track construction usually have surfaces that run either vertically or parallel to the track. If now the plane of polarization of the electric field of the georadar waves is kept constant relative to the rail and / or relative to the horizon, the same reflection patterns always result for identical metallic components (such as claws or screws). This facilitates the evaluation of the measured data. It is favorable to choose the position of the field vector of the electric field so that it does not impinge at an angle on surfaces of the metallic components which deviates by less than 10 ° from the angle at which the corresponding surface forms a radar wave in the detector of the georadar measuring head reflected.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Messrate und die Geschwindigkeit der Bewegung des Georadarmesskopfs in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit der Planumsverbesserungsmaschine so gewählt, dass die erhaltenen Georadarmessdaten in einer Ortsauflösung von unter 100 cm, insbesondere unter 50 cm, insbesondere unter 30 cm vorliegen. Die Zahl der Messpunkte stellt einen Kompromiss dar zwischen einer hohen Ortsauflösung und einer geringen Datenrate. Dadurch, dass die Planumsverbesserungsmaschine mit einer sehr geringen Vorschubgeschwindigkeit bewegt wird, ist eine hohe Ortsauflösung möglich, ohne das unakzeptable hohe Datenraten anfallen.In a preferred embodiment, the measuring rate and the speed of the movement of the Georadarmesskopfs depending on the feed rate of Planum improvement machine are selected so that the Georadarmessdaten obtained in a spatial resolution of less than 100 cm, in particular less than 50 cm, in particular less than 30 cm. The number of measuring points represents a compromise between a high spatial resolution and a low data rate. By moving the tarmac improvement machine at a very low feed rate, high spatial resolution is possible without incurring unacceptable high data rates.

Besonders bevorzugt ist dabei, dass beim Vermessen des Gleisbetts die Messrate in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit so gewählt wird, dass die erhaltenen Georadarmessdaten eine konstante Ortsauflösung aufweisen. Das wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Georadarmesskopfs proportional zur Vorschubgeschwindigkeit der Planumsverbesserungsmaschine geändert wird. Vorteilhaft hieran ist, dass aus so aufgenommenen Georadarmessdaten ohne Interpolation ein Graph mit äquidistanten Stützstellen errechnet werden kann.It is particularly preferred that when measuring the track bed, the measuring rate is selected in dependence on the feed rate so that the Georadarmessdaten obtained have a constant spatial resolution. This is accomplished, for example, by changing the speed of movement of the georadar gauge in proportion to the rate of advance of the tarmac improvement machine. The advantage of this is that a graph with equidistant interpolation points can be calculated from the georadar measurement data thus acquired without interpolation.

Die konstante Ortsauflösung bezieht sich zunächst auf den Abstand der Messpunkte entlang einer parallel an den Schienen verlaufenden Linie. Besonders günstig ist, die Bewegung des Georadarmesskopfs so zu wählen, dass die Messpunkte auf den Punkten eines äquidistanten Gitters liegen. Günstig ist, die Bewegung des Georadarmesskopfs so zu wählen, dass die Oberauflösung längs der Schienen unter 10 cm und quer zu den Schienen unter 30 cm beträgt.The constant spatial resolution initially refers to the distance of the measuring points along a line running parallel to the rails. It is particularly favorable to choose the movement of the georadar measuring head so that the measuring points lie on the points of an equidistant grid. It is favorable to choose the movement of the Georadarmesskopfs so that the upper resolution along the rails under 10 cm and across the rails is less than 30 cm.

Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem das Vermessen des Gleisbetts ein Bewegen, insbesondere Schwenken, eines Georadarmesskopfs mit einer Bewegungskomponente senkrecht zum Schienenweg umfasst. Durch das Bewegen mit einer senkrecht zum Schienenverlauf venaufenden Bewegungskomponente wird ein zweidimensionales Abtasten des Untergrunds erreicht. Vorteilhaft an einer Schwenkbewegung ist, dass sie technisch sehr einfach zu realisieren ist. Hierzu muss der Georadarmesskopf lediglich schwenkbar an der Planumsverbesserungsmaschine angelenkt sein. Alternativ weist die Planumsverbesserungsmaschine einen Antrieb auf, der für eine Hin- und Herbewegung des Georadarmesskopfs sorgt.Preferred is a method in which the measurement of the track bed comprises moving, in particular pivoting, a georadar measuring head with a movement component perpendicular to the rail path. By moving with a component of motion perpendicular to the track, a two-dimensional scanning of the ground is achieved. An advantage of a pivoting movement is that it is technically very easy to implement. For this, the Georadarmesskopf must only be pivoted on the tarmac improvement machine be articulated. Alternatively, the tarmac improvement machine has a drive that provides for reciprocating the georadar gauge head.

Besonders bevorzugt ist in diesem Fall ein Verfahren mit den zusätzlichen Schritten:

Aufnehmen von Positionsdaten des Georadarmesskopfs und
Speichern der Georadarmessdaten zusammen mit den Positionsdaten.

In this case, a method with the additional steps is particularly preferred:

Recording position data of the georadar gauge and
Save the georadar measurement data together with the position data.

Die Positionsdaten des Georadarmesskopfs werden dabei auf verschiedene Art und Weisen erhalten: Eine Möglichkeit ist, den Georadarmesskopf mit einem GPS-Empfänger auszustatten. Dieser GPS-Empfänger ermittelt die absolute Position des Georadarmesskopfs. Eine andere Möglichkeit ist, die Position des Georadarmesskopfs relativ zur Planumsverbesserungsmaschine dadurch zu messen, dass beispielsweise der Schwenkwinkel ermittelt wird. Aus der Länge des Schwenkarms und der Position der Planumsverbesserungsmaschine lässt sich somit die exakte Position des Georadarmesskopfs errechnen. Alternativ wird ein Triangulationssensor eingesetzt. Die Position der Planumsverbesserungsmaschine wird entweder selbst durch eine absolute Positionsmessung mit einem GPS-Empfänger bestimmt oder auf klassischem Wege durch Drehwinkelmessung an einem Rad.The position data of the Georadarmesskopfs are thereby obtained in various ways: One way is to equip the Georadarmesskopf with a GPS receiver. This GPS receiver determines the absolute position of the georadar head. Another possibility is to measure the position of the Georadarmesskopfs relative to the tarmac improvement machine in that, for example, the pivot angle is determined. From the length of the pivot arm and the position of the tarmac improvement machine can thus calculate the exact position of the Georadarmesskopfs. Alternatively, a triangulation sensor is used. The position of the tarmac improvement machine is either itself determined by an absolute position measurement with a GPS receiver or in the classical way by rotation angle measurement on a wheel.

Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem aus den durch Vermessen des Gleisbetts erhaltenen Georadarmessdaten ein Gleisquerschnitt errechnet wird und aus diesem Gleisquerschnitt durch Integration das Volumen von Schotterschicht und/oder Planumsschutzschicht berechnet wird. Aus einem derartigen Profil wird bei Kenntnis des entnommenen bzw. eingebrachten Schotters die Schotterdichte berechnet. Die Schotterdichte ist eine wichtige Kenngröße, die häufig in den Spezifikationen eines Schienenwegs festgelegt ist. Auf entsprechende Art und Weise wird auch die Dichte der Planumsschutzschicht berechnet.Preference is given to a method in which a track cross section is calculated from the georadar measurement data obtained by measuring the track bed and the volume of the ballast layer and / or the protective course layer is calculated from this track cross section by integration. From such a profile, the gravel density is calculated with knowledge of the removed or introduced gravel. Gravel density is an important parameter that is often specified in the specifications of a railway track. In the same way, the density of the protective layer is calculated.

Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem das Vermessen des Gleisbetts mittels des Georadarmesskopfs die folgenden Schritte umfasst:

Senden von aufeinander folgenden Georadarwellenimpulsen,
Empfangen von reflektierten Georadarwellenimpulsen und
Messen der Feldstärke der reflektierten Georadarwellen mpulse zu unterschiedlichen, vorzugsweise zeitlich äquidistant zueinander liegenden, Zeitpunkten nach Senden des jeweiligen Georadarwellenimpulses.

Preferred is a method in which the measurement of the track bed by means of the georadar measuring head comprises the following steps:

Sending successive georadar wave pulses,
Receiving reflected georadar wave pulses and
Measuring the field strength of the reflected Georadarwellen mpulse at different, preferably temporally equidistant to each other, times after transmission of the respective Georadarwellenimpulses.

Die aufeinander folgenden Georadarwellenimpulse werden dabei vorzugsweise in einem festen zeitlichen Abstand voneinander abgestrahlt. Die Frequenz, mit der die Georadarwellenimpulse abgestrahlt werden ist die Impulsfolgefrequenz. Kurze Georadarwellenimpulse werden erzeugt, indem kurze elektrische Impulse, die beispielsweise durch eine one-shat-Schaltung erzeugt werden, auf einen Radarsender gegeben werden. Je kürzer die Georadarwellenimpulse sind, desto höher ist die Ortsauflösung in der Tiefe.The successive Georadarwellenimpulse are preferably radiated from each other at a fixed time interval. The frequency at which the georadar wave pulses are emitted is the pulse repetition frequency. Short georadar wave pulses are generated by placing short electrical pulses generated, for example, by a one-shat circuit on a radar transmitter. The shorter the georadar wave pulses, the higher the spatial resolution in depth.

Die reflektierten Georadarwellenimpulsen werden durch eine Antenne empfangen, die Teil des Georadarmesskopfs sein kann. An diese Antenne ist eine elektronische Auswerteschaltung angeschlossen. Diese Auswerteschaltung ermittelt die Feldstärke der reflektierten Georadarwellenimpulse zu unterschiedlichen, vorzugsweise zeitlich äquidistant zueinander liegenden, Zeitpunkten nach Senden des jeweiligen Georadarwellenimpulses. Hierzu wird von der Aurswerteschaltung der zeitliche Abstand von dem vorangegangenen kurzen elektrischen Impuls ermittelt. Nach Ablauf einer festgelegten Zeit wird dann die Feldstärke des reflektierten Georadarwellenimpulses gemessen. Zeitlich äquidistant zueinander liegende Zeitpunkte werden dadurch erhalten, dass die Auswerteschaltung zu Zeitpunkten nach Erzeugung der kurzen elektrischen Impulse die Feldstärke misst, deren zeitlicher Abstand voneinander konstant ist. Wenn die reflektierten Georadarwellenimpulse alle gleich sind, beispielsweise, weil sich Georadarmesskopf zwischen zwei dem Senden von zwei aufeinander folgenden Georadarwellenimpulsen nicht bewegt hat, so wird durch das beschriebene Vorgehen ein wenig aufwendiges Abtasten (Sampling) der reflektierten Georadarwellenimpulse erreicht.The reflected georadar wave pulses are received by an antenna, which may be part of the georadar probe. An electronic evaluation circuit is connected to this antenna. This evaluation circuit determines the field strength of the reflected Georadarwellenimpulse at different, preferably temporally equidistant to each other, times after transmission of the respective Georadarwellenimpulses. For this purpose, the time interval of the previous short electrical pulse is determined by the Aurswerteschaltung. After a predetermined time, the field strength of the reflected Georadarwellenimpulses is then measured. Times equidistant from each other are obtained by the fact that the evaluation circuit measures the field strength at times after generation of the short electrical pulses whose time interval is constant from one another. If the reflected georadar wave pulses are all the same, for example, because georadar head has not moved between two transmitting two successive georadar wave pulses, then the procedure described achieves little-consuming sampling of the reflected georadar wave pulses.

Vorzugsweise haben die Georadarwellenimpulse eine Pulsdauer von unter 20 ns. insbesondere unter 3 ns. Entsprechend haben auch die kurzen elektrischen Impulse, die auf den Radarsender gegeben werden, eine Pulsdauer von unter 20 ns, insbesondere unter 3 ns.Preferably, the georadar wave pulses have a pulse duration of less than 20 ns. especially below 3 ns. Correspondingly, the short electrical impulses which are applied to the radar transmitter also have a pulse duration of less than 20 ns, in particular less than 3 ns.

Bevorzugt wird der Georadarmesskopf mit einer Impulsfolgefrequenz von 50 kHz bis 700 kHz gepulst betrieben. Die Impulsfolgefrequenz ist das Inverse des zeitlichen Abstands zweier Georadarimpulse.Preferably, the Georadarmesskopf is operated pulsed at a pulse repetition frequency of 50 kHz to 700 kHz. The pulse repetition frequency is the inverse of the time interval between two georadar pulses.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Georadarmesskopf auf die Position relativ zur Schiene getriggert betrieben. Unter einem getriggerten Betrieb ist zu verstehen, dass der Georadarmesskopf dann einen Messpunkt aufnimmt, wenn er von einer externen Steuerung oder einem externen Sensor ein entsprechendes Signal erhalten hat. Ein derartiges Triggersignal wird beispielsweise dann abgegeben, wenn sich der Georadarmesskopf auf einer vorbestimmten Position relativ zu den Schienen befindet.In a preferred embodiment of the method, the georadar measuring head is operated triggered to the position relative to the rail. Triggered operation is understood to mean that the georadar probe will pick up a measurement point if it has received a corresponding signal from an external controller or sensor. Such a trigger signal is output, for example, when the Georadarmesskopf is at a predetermined position relative to the rails.

Durch eine derartige Triggerung wird erreicht, dass aus den aufgenommenen Messpunkten Linientlefenprofile berechenbar sind, die parallel zum Verlauf der Schienen verlaufen. Ein weiterer Vorteil hieran ist, dass an den Stellen, an denen mit einer übermäßigen Reflexion gerechnet werden muss, beispielsweise im Bereich der Schienen oder der Pratzen, die Aufnahme von Messdaten unter-drückt werden kann. In diesen Bereichen würden die Messdaten aufgrund der starken Reflektion stark verfälscht. Alternativ oder zusätzlich wird der Georadarmesskopf auf die Position relativ zu den Schwellen getriggert. Hierdurch wird erreicht, dass stets Messpunkte an vergleichbaren Stellen des Gleisbetts aufgenommen werden.By means of such triggering, it is possible to calculate line shape profiles from the recorded measuring points that run parallel to the course of the rails. Another advantage of this is that at the points where excessive reflection must be expected, for example in the area of the rails or the claws, the recording of measured data can be suppressed. In these areas, the measurement data would be heavily distorted due to the strong reflection. Alternatively or additionally, the georadar gauge is triggered to the position relative to the thresholds. This ensures that measuring points are always recorded at comparable points of the track bed.

Bevorzugt ist eine Planumsverbesserungsmaschine, bei der zumindest ein Georadarmesskopf an einer Stirnseite angeordnet ist Vorzugweise weist die Planumsverbesserungsmaschine einen Georadarmesskopf bzw. Georadarmessköpfe auf, die senkrecht zur Arbeitsrichtung bewegbar antreibar angeordnet sind.Preferably, a tarmac improvement machine in which at least one Georadarmesskopf is disposed on a front side Preferably, the tarmac improvement machine on a Georadarmesskopf or Georadarmessköpfe which are arranged to be driven perpendicular to the working direction drivable.

Es ist bevorzugt, dass Mittel zum Ermitteln der Position des Georadarmesskopfs ausgebildet sind. Solche Mittel sind beispielsweise Winkelsensoren oder Triangulationssensoren.It is preferred that means for determining the position of the georadar measuring head are formed. Such means are, for example, angle sensors or triangulation sensors.

Bevorzugt ist eine Planumsverbesserungsmaschine mit mindestens einem Aufnahmeelement für die Georadarmessköpfe bzw. den Georadarkopf, mindestens einem Sensor zum Erkennen von Körpern in der Umgebung des Aufnahmeelements und Mitteln zum Nachführen des mindestens einen Aufnahmeelements versehen, die so ausgebildet sind, dass weder Aufnahmeelement noch Georadarmessköpfe das Lichtraumprofil der Planumsverbesserungsmaschine verlassen.Preferably, a tarmac improvement machine is provided with at least one receiving element for the Georadarmessköpfe or Georadarkopf, at least one sensor for detecting bodies in the vicinity of the receiving element and means for tracking the at least one receiving element, which are formed so that neither receiving element nor Georadarmessköpfe the clearance space leave the tarmac improvement machine.

Das Lichtraumprofil ist die größte zulässige Ausdehnung eines Schienenfahrzeugs in Höhe und Breite, mit der es sich sicher innerhalb des Regellichtraums bewegen kann. Der Regellichtraum ist derjenige Abstand, den alle an den Schienenweg angrenzende Bebauungen einhalten müssen. Durch die Mittel zum Nachführen des mindestens einen Aufnahmeelements wird sichergestellt, dass weder Aufnahmeelement, noch Georadarmesskopf mit Körpern außerhalb des Lichtraumprofils kollidieren können. Durch den Sensor zum Erkennen von Körpern in der Umgebung des Aufnahmeelements wird zudem sichergestellt, dass Körper, die sich trotzdem im Lichtraumprofil der Planumsverbesserungsmaschine befinden, nicht mit dem (teuren) Georadarmesskopf kollidieren. Diese Maßnahme dient dem Schutz des Georadarmesskopfs aber auch der Menschen und Gegenstände, die sich möglicherweise nur kurzfristig in dem Bereich aufhalten, in dem eine Kollision mit dem Georadarmesskopf oder dem Aufnahmeelement möglich ist.The clearance gauge is the maximum permissible extent of a rail vehicle in height and width, with which it can safely move within the control clearance. The control clearance is the distance that all buildings adjacent to the railroad must comply with. The means for tracking the at least one receiving element ensures that neither receiving element, nor Georadarmesskopf can collide with bodies outside the clearance space. The sensor for detecting bodies in the vicinity of the receiving element also ensures that bodies that are nevertheless located in the clearance profile of the tilling improvement machine do not collide with the (expensive) georadar measuring head. This measure is used to protect the Georadarmesskopfs but also the people and objects that may be only briefly in the area in which a collision with the Georadarmesskopf or the receiving element is possible.

Bevorzugt ist eine Planumsverbesserungsmaschine mit einem zugeordneten, gleisgebundenen Ausleger, der den in Arbeitsrichtung vorderen Teil der Planumsverbesserungsmaschine bildet, der sich in einstellbarem Abstand vor dem in Arbeitsrichtung nächst folgenden Teil der Planumsverbesserungsmaschine bewegt und auf dem der Georadarmessekopf eingeordnet ist. Das den Georadarmesskopf tragende Bauelement der Planumsverbesserungsmaschine wird dazu auf einem Ausleger montiert, der in einem fixen Abstand vom Rest der Planumsverbesserungsmaschine in Fahrtrichtung vorweg läuft. Der Abstand zwischen dem Ausleger und dem nächst folgenden Teil der Planumsverbesserungsmaschine wird dabei durch eine starre Verbindung, wie ein Stahlseil, oder eine sonstige Verbindung hergestellt. Eine sonstige Verbindung wird beispielsweise dadurch hergestellt, dass ein Entfernungsmesser, der am Ausleger angebracht ist, einen Antrieb des Auslegers so ansteuert, dass der Abstand zwischen Ausleger und dem nächst folgenden Teil der Planumsverbesserungsmaschine konstant bleibt.Preference is given to a tarmac improvement machine with an associated, track-bound boom, which forms the working direction front part of the tarmac improvement machine, which moves at an adjustable distance in front of the working direction next following part of the tilling machine and on which the Georadarmessekopf is arranged. The Georadarmesskopf bearing component of the tarmac improvement machine is mounted on a boom that runs in the direction of travel at a fixed distance from the rest of the tarmac improvement machine. The distance between the boom and the next following part of the tarmac improvement machine is made by a rigid connection, such as a steel cable, or other connection. Another connection is made, for example, in that a rangefinder mounted on the boom drives a drive of the boom so that the distance between the boom and the next following part of the tilling improving machine remains constant.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1: einen Ausschnitt einer Planumsverbesserungsmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematisierten Seitenansicht,
Figur 2: den in Fahrtrichtung vorne liegenden Teil der Planumsverbesserungsmaschine aus Figur 1 mit einem daran angeordneten Georadarmesskopf in einer Draufsicht,
Figur 3: eine schematisierte Darstellung der zur Erzeugung von Georadarwellenimpulsen verwendeten elektrischen Impulse und der vom Georadarmesskopf aufgenommenen reflektierten Georadarwellenimpulse bei Ausführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 4: einen Teil einer Planumsverbesserungsmaschine mit einem Ausleger gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematisierten Draufsicht und
Figur 5: den Pfad, den ein Georadarmesskopf relativ zum Erboden zurücklegt, und die Stellen, an denen Messpunkte bei Ausführung eines Verfah- rens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgenommen werden.

In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Showing:

FIG. 1: 1 a section of a tarmac improvement machine according to an embodiment of the invention in a schematic side view,
FIG. 2: 1 in the direction of travel front lying part of the tarmac improvement machine of Figure 1 with a georadar measuring head arranged thereon in a plan view,
FIG. 3: 4 is a schematic representation of the electrical pulses used to generate georadar wave pulses and the reflected georadar wave pulses received by the geodance head when performing a method according to an embodiment of the invention;
FIG. 4: a part of a tarmac improvement machine with a boom according to another embodiment of the invention in a schematic plan view and
FIG. 5: the path that a georadar head travels relative to the soil, and the locations where measurement points occur when a procedure is rens are received according to an embodiment of the invention.

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Planumsverbesserungsmaschine 10, die auf Schienen 11 läuft und die eine Schotteraushubvorrichtung 12, eine Planumsschutzschichtaushubvorrichtung 14, eine Planumsschutzschichteinbringungsvorrichtung 16 und eine hier nicht eingezeichnete Schottereinbringung umfasst.FIG. 1 shows a detail of a tarmac improvement machine 10 running on rails 11 and comprising a ballast excavator 12, a tarmac layer excavator 14, a tarmac layering device 16, and a bulkhead tucker not shown here.

Die Schotteraushubvorrichtung 12 entfernt eine Schotterschicht 20, die Bestandteil eines Oberbaus 22 eines Schienenwegs 23 ist. Der Oberbau 22 umfasst zusätzlich eine Planumsschutzschicht 24, die an einen anstehenden Erdkörper 26 angrenzt. Zwischen Planumsschutzschicht 24 und Oberbau 22 befindet sich in Fahrtrichtung hinter der Planumsschutzschichteinbringungsvorrichtung 16 eine Geotextilabgabevorrichtung 28, mit deren Hilfe eine Geotexlilbahn 30 in den Oberbau eingebracht wird.The ballast excavator 12 removes a ballast layer 20 that is part of a track 22 of a rail track 23. The superstructure 22 additionally comprises a layer protection layer 24, which adjoins a pending earth body 26. Between the surface protection layer 24 and the superstructure 22 is located in the direction of travel behind the tarmac layering device 16, a geotextile dispenser 28, with the aid of a Geotexlilbahn 30 is introduced into the superstructure.

Wenn sich die Planumsverbesserungsmaschine 10 in Vorschubrichtung in Richtung des Pfeils P bewegt, so wird zunächst die Schotterschicht 20 aufgenommen und entweder zum Recycling oder zur Entsorgung gebracht. Anschließend wird die Planumsschutzschicht 24 aufgenommen und ebenfalls recycelt oder entsorgt. Die Schienen 11 und die an den Schienen befestigten Schwellen 32 werden in diesem Zustand nicht mehr von: einer-Schottersehicht getragen, sondern von einem Schienenhalter 34 der Planumsverbesserungsmaschine 10 gehalten.When the tarmac improvement machine 10 moves in the direction of arrow P in the direction of advance, the ballast layer 20 is first picked up and either returned for recycling or disposal. Subsequently, the tarmac layer 24 is taken up and also recycled or disposed of. The rails 11 and the thresholds 32 attached to the rails are no longer supported in this state by a gravel eye, but are held by a rail holder 34 of the tarmac improvement machine 10.

Die Planumsverbesserungsmaschine 10 weist in Vorschubrichtung vorne eine Stirnseite 36 auf, die in Figur 1 nicht eingezeichnet ist. An der in Figur 2 dargestellten Stirnseite 36 ist ein Aufnahmeelement 38 schwenkbar angeordnet, an dem wiederum ein Georadarmesskopf 40 angeordnet ist. Das Aufnahmeelement 38 wird von einem Elektromotor 42 so geschwenkt, dass es sich hin und her bewegt, so dass der Georadarmesskopf 40 eine Bahn zurücklegt; die in Figur 2 gestrichelt gezeichnet ist. Ein Positionssensor 39 misst dabei kontinuierlich den Schwenkwinkel, um den das Aufnahmeelement 38 gegenüber dem Stirnseite 36 verschwenkt ist.The tarmac improvement machine 10 has an end face 36 in the forward feed direction, which is not shown in FIG. At the front side 36 shown in Figure 2, a receiving element 38 is pivotally mounted on which in turn a Georadarmesskopf 40 is arranged. The receiving element 38 is pivoted by an electric motor 42 so that it moves back and forth, so that the Georadarmesskopf 40 travels a path; which is shown in dashed lines in Figure 2. A position sensor 39 continuously measures the pivot angle by which the receiving element 38 is pivoted relative to the end face 36.

Die vom Georadarmesskopf 40 aufgenommenen Georadarmessdaten werden über ein Kabel 44 an eine zentrale Steuerung 46 geleitet, die diese verarbeitet und in einem Speicher 48 ablegt Die zentrale Steuerung 46 gibt zudem einen Triggerimpuls an den Georadarmesskopf 40 ab, wenn der Positionssensor 39 einen Wert für den Schwenkwinkel misst, der in einem voreingestellten Intervall liegt. Aufgrund dieses Triggerimpulses nimmt der Georadarmesskopf 40 einen Messpunkt auf.The georadar sensing data collected by the georadar head 40 is passed through a cable 44 to a central controller 46 which processes and stores it in a memory 48. The central controller 46 also provides a trigger pulse to the georadizer head 40 when the position sensor 39 sets a value for the swivel angle measures at a pre-set interval. Due to this trigger pulse the georadar measuring head 40 picks up a measuring point.

Der Georadarmesskopf 40 umfasst eine Steuereinheit, die in regelmäßigen Zeitabständen oder nach Empfang eines Triggerimpulses einen Radarsender ansteuert. Figur 3 zeigt im oberen Diagramm schematisch über der Zeit t aufgetragene, kurze elektrische Impulse 41a, 41b, 41c,..., die an den Radarsender abgegeben werden. Die zeitliche Länge t1 dieser kurzen elektrischen Impulse 41a, 41b, 41 c mit einer vorgegebenen Spannung U beträgt ca. 2 ns. Diese Impulse werden durch eine one-shot-Schaltung innerhalb der Steuereinneit erzeugt. Eine derartige one-shot-Schaltung umfasst beispielsweise eine Scholtky-Diode.The georadar measuring head 40 comprises a control unit which activates a radar transmitter at regular time intervals or after receiving a trigger pulse. Figure 3 shows in the upper diagram schematically over the time t applied, short electrical pulses 41a, 41b, 41c, ..., which are delivered to the radar transmitter. The time length t1 of these short electrical pulses 41a, 41b, 41c with a predetermined voltage U is approximately 2 ns. These pulses are generated by a one-shot circuit within the control unit. Such a one-shot circuit includes, for example, a Scholtky diode.

Die Steuereinheit gibt in regelmäßigen Zeitabständen oder nach Empfang eines Triggerimpulses in einem gleichbleibenden zeitlichen Abstand von t2 derartige kurze elektrische Impulse 41a, 41b, 41c ab. Der Radarsender erzeugt aufgrund dieser kurzen elektrischen Impulse entsprechende Georadarwellenimpulse und strahlt diese ab. Der zeitliche Abstand t2 liegt bei etwa 2,5 µs bis 10 µs.The control unit emits such short electrical pulses 41a, 41b, 41c at regular time intervals or after receiving a trigger pulse at a constant time interval of t2. The radar transmitter generates corresponding Georadarwellenimpulse and emits these due to these short electrical pulses. The time interval t2 is about 2.5 μs to 10 μs.

So abgestrahlte Georadarwellenimpulse dringen in den Oberbau des Schienenwegs ein und werden an Grenzflächen, beispielsweise an der Grenzfläche von Schotterschicht zu Planumsschutzschicht reflektiert. Ein Teil der reflektierten Georadarwellenimpulse gelangt an eine Antenne, die Teil des Georadarmesskopfes ist, und wird dort registriert. In Figur 3 sind schematisch von der Antenne aufgenommene, reflektierte Georadarwellenimpulse 37a, 37b, 37c gezeigt.Georadar wave pulses emitted in this way penetrate into the superstructure of the rail track and are reflected at interfaces, for example at the interface between ballast layer and protective layer. A portion of the reflected georadar wave pulses arrive at an antenna that is part of the georadar probe and are registered there. FIG. 3 schematically shows reflected georadar wave pulses 37a, 37b, 37c picked up by the antenna.

Um die Digitalisierung der von der Antenne aufgenommenen Messwerte zu erleichtern, werden die Stützstellen für die Digitalisierung an aufeinander folgenden reflektierten Georadarwellenimpulsen aufgenommen; So wird der erste Sampling-Punkt t_a1 am Radarwellenzug 37a aufgenommen, der nachfolgende, zweite Sampling-Punkt t₅₁ am zweiten Radarwellenzug 37b, und so fort. Insgesamt werden so vorzugsweise 1024 Sampling-Punkte aufgenommen. Die Samplingzeit t_s, also die Zeit, die vergehen würde, wenn an nur einem Radarwellenzug alle Sampling-Punkte aufgenommen werden würden, liegt je nach Anwendung zwischen 5 ns und 200 ns.To facilitate the digitization of the measurements taken by the antenna, the digitizing support points are recorded on successive reflected georadar wave pulses; This is the first sampling point t _a1 at the radar wave train 37a, the subsequent, second sampling point t ₅₁ at the second radar wave train 37b, and so on. All in all, 1024 sampling points are recorded. The sampling time t _s , ie the time that would pass if all sampling points were recorded at only one radar wave train, lies between 5 ns and 200 ns depending on the application.

Diese Art des Samplings (d.h. der Abtastung der registrierten reflektierten Georadarwellenimpulse) führt zu keinem gravierenden Fehler gegenüber einem Sampling nur eines einzigen reflektierten Radarwellenzugs, da der Weg, den der Georadarmesskopf in der Zeit, in der im Beispiel 1024 Sampling-Punke aufgenommen werden, so klein ist, dass sich die Reflexionseigenschaften des Bodens in guter Näherung nicht geändert haben. Durch die oben beschriebene Art des Samplings wird jedoch erreicht, dass für das Sampling kostengünstigere Bauteile verwendbar sind. Die so durch das Sampling erhaltenen Georadarmessdaten, die einen Georadarmesspunkt darstellen, werden an die zentrale Steuerung 46 übermittelt und dort weiter verarbeitet.This type of sampling (ie the sampling of the registered reflected georadar wave pulses) does not result in any serious error compared to sampling only a single reflected radar wave train, since the path taken by the georadical probe in the time taken in the sample pit in Example 1024 is so it is small that the reflection properties of the soil have not changed in a good approximation. The type of sampling described above, however, ensures that less expensive components can be used for the sampling. The georadar measurement data thus obtained by the sampling, which represent a georadar measurement point, are transmitted to the central controller 46 and further processed there.

Auf der Bahnseite der Planumsverbesserungsmaschine 10, in Figur 2 also auf der linken Seite, ist ein Fächerlasersensor 49 angebracht. Dieser Fächerlasersensor 49 scannt den Arbeitsbereich des Georadarmesskopfs 40 nach Hindernissen ab. Sobald ein Hindernis erkannt wird, wird ein Signal an die zentrale Steuerung 46 gesendet, worauf hin diese das Aufnahmeelement 38 so verschwenkt, dass es zu keiner Kollision des Georadarmesskopfs 40 mit dem erkannten Hindernis kommt. Alternativ wird die Schwenkbewegung durch die zentrale Steuerung 46 gestoppt.On the web side of the tarmac improvement machine 10, in Figure 2 so on the left side, a fan laser sensor 49 is attached. This fan laser sensor 49 scans the working area of the georadar measuring head 40 for obstacles. Once an obstacle is detected, a signal is sent to the central controller 46, whereupon it pivots the receiving element 38 so that there is no collision of the georadar measuring head 40 with the detected obstacle. Alternatively, the pivotal movement is stopped by the central controller 46.

Figur 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Anbringung des Georadarmesskopfs 40. An einem Ausleger 50 ist über zwei Lager 52 eine Gewindestange 54 durch einen Motor 56 antreibbar gelagert. Die Gewindestange 54 durchsetzt eine Mutter 58, an welcher der Georadarmesskopf 40 befestigt ist. Durch Drehen der Gewindestange 54 im bzw. gegen den Uhrzeigersinn wird der Georadarmesskopf 40 nach links bzw. nach rechts bewegt.Figure 4 shows an alternative embodiment of the attachment of Georadarmesskopfs 40. On a boom 50 via two bearings 52, a threaded rod 54 is driven by a motor 56 driven. The threaded rod 54 passes through a nut 58, to which the Georadarmesskopf 40 is attached. By rotating the threaded rod 54 clockwise or counterclockwise, the georadar measuring head 40 is moved to the left or to the right.

Die vom Georadarmesskopf aufgenommenen Georadarmessdaten werden über das Kabel 44 an die zentrale Steuerung 46 weitergeleitet, die diese Daten wiederum in den Speicher 48 schreibt. Die zentrale Steuerung 46 steuert den Motor 56 so an, dass der Georadarmesskopf 40 sich entlang der Gewindestange 54 hin und her bewegt.The georadar measurement data taken by the georadar probe is forwarded via the cable 44 to the central controller 46, which in turn writes this data into the memory 48. The central controller 46 controls the motor 56 so that the georadar gauge head 40 reciprocates along the threaded rod 54.

Der Ausleger 50 wird durch einen Motor 60 angetrieben. Um den Abstand zum nächst folgenden Teil der Planumsverbesserungsmaschine konstant zu halten ist ein Seil 62 vorgesehen, das zwischen dem Ausleger 50 und dem nächst folgenden Teil der Planumsverbesserungsmaschine verläuft und beide miteinander verbindet. Das Seil 62 wird dabei durch den Motor 60 des Auslegers 50 straff gespannt.The boom 50 is driven by a motor 60. In order to keep the distance to the next following part of the tarmac improvement machine constant, a rope 62 is provided which extends between the boom 50 and the next following part of the tarmac improvement machine and connects them together. The cable 62 is stretched taut by the motor 60 of the boom 50.

In der zentralen Steuerung 46 werden die aufgenommenen Georadar- und Positionsmessdaten zunächst so verarbeitet, dass ein dreidimensionaler Graph erhalten wird, der das Tiefenprofil des Untergrunds angibt. Dieser Graph wird kontinulerlich auf einem hier nicht eingezeichneten Bildschirm ausgegeben. Zusätzlich wird aus den Messdaten der Verschmutzungshorizont berechnet. Hierzu wird ein Mustererkennungsprogramm verwendet, das auf der zentralen Steuerung 46 läuft. Das Mustererkennungsprogramm beruht auf einer Schmiellenwertanalyse, wie sie oben beschrieben ist. Alternativ wird ein auf einem neuronalen Netz beruhendes Mustererkennungsprogramm eingesetzt.In the central controller 46, the recorded georadar and position measurement data are first processed to obtain a three-dimensional graph indicating the depth profile of the ground. This graph is output continuously on a screen not shown here. In addition, the pollution horizon is calculated from the measured data. For this purpose, a pattern recognition program running on the central controller 46 is used. The pattern recognition program relies on a narrow-value analysis as described above. Alternatively, a neural network based pattern recognition program is used.

Unterschreitet der Verschmutzungshorizont ein voreingestellte Niveau, so wird über einen Lautsprecher 64 ein Tonsignaf ausgegeben. Nach einer voreirigestellten Karenzzeit wird über eine nicht eingezeichnete Funkverbindung an die Geotextilabgabevorrichtung 28 eine Meldung abgegeben, so dass diese die Geotextilbahn 30 in den Oberbau einbaut. Sobald der Verschmutzungshorizont das voreingestellte Niveau wieder unterschreitet, wird wiederum nach einer voreingestellten Karenzzeit der Einbau des Geotextils eingestellt. Die Karenzzeiten werden dabei geringer gewählt, als die Zeit beträgt, die zwischen dem Vermessen eines Gleisabschnitts und dem Zeitpunkt vergeht, zu dem dieser Gleisabschnitt die Geotextilabgabevorrichtung 28 passiert.If the contamination horizon falls below a preset level, a tone signal is output via a loudspeaker 64. After a pre-set grace period, a message is issued via a non-drawn radio link to the geotextile dispenser 28, so that this incorporates the geotextile 30 in the superstructure. As soon as the contamination horizon falls below the pre-set level again, the geotextile installation will be discontinued after a pre-set grace period. The waiting times are chosen to be less than the time that passes between the measurement of a track section and the time at which this track section passes through the geotextile dispenser 28.

Figur 5 zeigt einen Pfad 64, den der Georadarmesskopf 40 relativ zum Erdboden zurücklegt und auf dem er Messpunkte 66 aufnimmt. Es muss sich dabei nicht notwendigerweise um einen sinusförmigen Verlauf handeln. Die Schwenk- bzw. Hin- und Herbewegung des Georadarmesskopfs 40 wird dabei so gesteuert und die Zahl der Messpunkte 66 so hoch gewählt, dass eine Ortsauflösung Y in Richtung entlang der Schienen von ca. 20 cm und eine Ortsauflösung X in Richtung quer zu den Schienen von ca. 5 cm erhalten wird.FIG. 5 shows a path 64 which the georadar measuring head 40 travels relative to the ground and on which it receives measuring points 66. It does not necessarily have to be sinusoidal. The pivoting or reciprocating movement of Georadarmesskopfs 40 is controlled so and the number of measuring points 66 selected so high that a spatial resolution Y in the direction along the rails of about 20 cm and a spatial resolution X in the direction transverse to the rails of about 5 cm is obtained.

Claims

Method for repairing track railways (23) using a tarmac improvement machine (10) characterized by the step: Measuring the track bed (20; 24) by means of a georadar measuring head (40) arranged on the tarmac improvement machine (10) during the phase of execution of the remediation work.

Method according to claim 1, characterized by the additional step: • Determining a contamination horizon of the ballast layer of the track bed (20; 24) from the data obtained by measuring the track bed (20; 24) by pattern recognition.

Method according to claim 2, characterized by the additional step: • Issuing a message if the determined contamination horizon deviates from a predetermined level.

Method according to one of the preceding claims, characterized by the additional step (s): If necessary, removal of an existing cover protection layer (24),

• Introduction of a new layer protection layer (24).

Method according to claim 4, characterized by the additional step: • introducing a geotextile (30) between the protective cover layer (24) and pending earth body (26), in particular at the locations where the determined contamination of the gravel layer (20) deviates from the preset level, and in their surroundings.

Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the Georadarmesskopf (40) when measuring the track bed (20; 24) is moved with a component of movement perpendicular to the track.

Method according to claim 6,
characterized in that the Georadarmesskopf (40) when measuring the track bed (20; 24) is moved so that the position of the plane of polarization of the electric field of georadar waves relative to the rail (11) and / or relative to the horizon remains constant.

Method according to one of the preceding claims,
characterized in that when measuring the track bed (20; 24) the measuring rate and the speed of movement of the Georadarmesskopfs (40) are selected as a function of the feed rate so that the Georadarmessdaten obtained a spatial resolution of less than 100 cm, in particular less than 50 cm, in particular below 30 cm.

Method according to claim 8,
characterized in that when measuring the track bed (20; 24) the measuring rate is selected as a function of the feed rate so that the Georadarmessdaten obtained have a constant spatial resolution.

Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the measuring of the track bed (20; 24) comprises moving, in particular pivoting, a georadar measuring head (40) with a movement component perpendicular to the track (23).

The method of claim 10 additionally comprising the steps of: • Recording position data of the Georadar head (40) and

• Save the georadar measurement data along with the position data.

Method according to one of the preceding claims,
characterized in that a track cross section is calculated from the georadar measurement data obtained by measuring the track bed (20; 24) and the volume of the ballast layer (20) and / or the protective layer (24) is calculated from this track cross section by integration.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement of the track bed by means of the georadar measuring head comprises the following steps: • Sending consecutive georadar wave pulses

• receiving reflected georadar wave pulses and

• Measuring the field strength of the reflected Georadarwellenirripulsen at different, preferably temporally equidistant from each other, times after sending the respective Georadarwellenimpulses

Method according to claim 13,
characterized in that the Georadarwellenimpulse have a pulse duration of less than 20 ns, in particular less than 3 ns.

Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the Georadarmesskopf (40) is operated pulsed at an Imulsfolgefrequenz from 50 kHz to 700 kHz.

Method according to one of the preceding claims,
characterized in that the georadarr measuring head (40) is triggered triggered to the position relative to the rail (11).

Tarpaulin improving machine for carrying out a method according to one of claims 1 to 14 for the superstructure rehabilitation of railways (23), characterized by at least one georadar measuring head (40) arranged on the tilling machine (10).

Roadway improvement machine according to claim 17,
characterized in that at least one georadar measuring head (40) is arranged on an end face (36) of the tarmac improvement machine (10).

Tilling machine according to one of claims 17 or 18,
characterized in that the Georadarmesskopf (40) and the Georadarmessköpfe (40) is arranged to be driven drivable perpendicular to the working direction or are.

A tarmac improvement machine (10) according to any one of claims 17 to 19, characterized by means for determining the position of the georadar gauge (40).

A clearing machine according to any one of claims 17 to 20, characterized by

At least one receiving element (38) for the georadar measuring heads (40) or the georadum measuring head (40),

• at least one sensor (49) for detecting bodies in the vicinity of the receiving element (38) and

• Means for tracking the at least one receiving element (38) so that neither receiving element (38) nor Georadarmessköpfe (40) leave the clearance profile of the tarmac improvement machine (10).

A tarmac improvement machine according to any one of claims 17 to 21, characterized in that it comprises an associated track-mounted boom (50) forming the upstream part of the tarmac improvement machine (10) at an adjustable distance in front of the next following part of the tilling improvement machine moved and on which the Georadarmesskopf (40) is arranged.

A tarmac improvement machine according to any one of claims 17 to 22 including means for carrying out the step or steps according to a method according to any one of claims 1 to 16.