EP3350055B1

EP3350055B1 - Track clearer for a rail vehicle

Info

Publication number: EP3350055B1
Application number: EP16804727.2A
Authority: EP
Inventors: Markus WECHTITSCH; Bernhard Kittinger
Original assignee: Siemens Mobility Austria GmbH
Current assignee: Siemens Mobility Austria GmbH
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2036-11-23
Also published as: AT518142B1; WO2017102274A1; ES2858048T3; CN209521696U; EP3350055A1; SA518391705B1; AT518142A1

Description

Technical area

Die Erfindung betrifft einen Bahnräumer für ein Schienenfahrzeug, mit einem Bahnräumer-Balken und zumindest zwei in einer Querrichtung voneinander beabstandeten, länglichen Federelemente, deren Längserstreckung im Betriebszustand parallel zu einer Vertikalrichtung verläuft, welche Federelemente gegenüber einer Belastung in Vertikalrichtung steif und gegenüber einer Belastung in einer Längsrichtung elastisch nachgiebig ausgebildet sind, wobei die Federelemente einerseits fest mit einem Fahrwerksrahmen des Schienenfahrzeugs verbunden sind und andererseits der in Querrichtung verlaufende Bahnräumer-Balken über Verbindungsmittel mit den Federelementen verbunden ist.The invention relates to a track clearing device for a rail vehicle, with a track clearing beam and at least two elongated spring elements spaced apart from one another in a transverse direction, the longitudinal extent of which in the operating state runs parallel to a vertical direction, which spring elements are rigid with respect to a load in the vertical direction and with respect to a load in one Are designed to be elastically resilient in the longitudinal direction, the spring elements on the one hand being firmly connected to a chassis frame of the rail vehicle and on the other hand the rail clearing bar running in the transverse direction being connected to the spring elements via connecting means.

State of the art

Da sich Schienenfahrzeuge mitunter mit hohen Geschwindigkeiten fortbewegen, kann ein auf der Trasse des Schienenfahrzeugs befindlicher Fremdkörper im Fall einer Kollision erhebliche Schäden beim Schienenfahrzeug verursachen die bis hin zum Entgleisen des Schienenfahrzeugs führen können. Daher ist in der Regel ein Bahnräumer am Schienenfahrzeug angebracht, mit dem das Hindernis aus dem Weg geräumt werden kann. Der Bahnräumer umfasst dabei in der Regel einen quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Bahnräumer-Balken, der üblicher Weise zwischen zwei Längsträgern eines Fahrwerksrahmens bzw. Drehgestellrahmens des Schienenfahrzeugs verläuft, wobei der Bahnräumer-Balken über zwei in einer Querrichtung voneinander beabstandete Federelemente am Hauptrahmen des Schienenfahrzeugs oder am Fahrwerksrahmen befestigt ist. Um den Kollisionsschutz bereitstellen zu können und die entsprechenden gesetzlichen Bestimmungen einhalten zu können, muss der Bahnräumer in Fahrtrichtung gesehen vor dem ersten Radsatz angebracht sein und muss einen möglichst geringen Abstand in vertikaler Richtung zur Schienenoberkante aufweisen.Since rail vehicles sometimes move at high speeds, a foreign object on the route of the rail vehicle can cause considerable damage to the rail vehicle in the event of a collision, which can even lead to the rail vehicle derailing. For this reason, a rail clearer is usually attached to the rail vehicle with which the obstacle can be cleared out of the way. The track clearer usually comprises a track clearing bar running transversely to the direction of travel, which usually runs between two longitudinal members of a chassis frame or bogie frame of the rail vehicle, the track clearing bar via two spring elements spaced apart in a transverse direction on the main frame of the rail vehicle or on the Chassis frame is attached. To the collision protection In order to be able to provide and comply with the relevant legal requirements, the clearing device must be installed in front of the first wheel set when viewed in the direction of travel and must be as small as possible in the vertical direction from the upper edge of the rail.

Beispielsweise beschreibt die WO 2015/135752 A1 eine Vorrichtung zur Hinderniserkennung bei Schienenfahrzeugen, bei der die Aufhängung durch vertikal angeordnete Federelemente ausgebildet ist und die Federelemente einen Spannungs-Dehnungswandler aufweisen, mittels dessen eine genauere Aussage über die tatsächliche Kollisionsmasse getroffen werden kann.For example, describes the WO 2015/135752 A1 a device for obstacle detection in rail vehicles, in which the suspension is formed by vertically arranged spring elements and the spring elements have a stress-strain converter, by means of which a more precise statement about the actual collision mass can be made.

Aufgrund vertikaler Gleislage-Störungen in Verbindung mit der fertigungsbedingten bzw. verschleißbedingten Unrundheit der Räder kommt es beim Betrieb des Schienenfahrzeugs zu einer dominanten vertikalen Schwingungsanregung des Bahnräumers. Da der Bahnräumer aufgrund seiner Masse und der Elastizitäten von Aufhängung und Bahnräumer-Balken ein schwingfähiges System bildet, sind die struktur-dynamischen Eigenschaften von besonderer Bedeutung bei der Auslegung des Bahnräumers. Insbesondere horizontale Schwingungen in Längsrichtung, deren Amplitude parallel zur Fahrtrichtung verläuft, und vertikalhorizontale Mischschwingungen führen dabei zu Ermüdungserscheinungen in der Aufhängung bzw. im Bahnräumer und sind generell als nachteilig anzusehen. Da der Bahnräumer-Balken aufgrund der gesetzlichen Bestimmungen möglichst nah an der Schienenoberkante angeordnet sein muss, werden bei den oben erwähnten Schwingungsformen Biegemomente um eine Querrichtung in den Federelementen erzeugt, sodass die Federelemente höher beansprucht sind.Due to vertical track position disturbances in connection with the production-related or wear-related out-of-roundness of the wheels, a dominant vertical vibration excitation of the track clearer occurs during the operation of the rail vehicle. Since the track scraper forms a vibratory system due to its mass and the elasticity of the suspension and track scraper beam, the structural-dynamic properties are of particular importance when designing the track scraper. In particular, horizontal vibrations in the longitudinal direction, the amplitude of which runs parallel to the direction of travel, and vertical-horizontal mixed vibrations lead to symptoms of fatigue in the suspension or in the lane clearer and are generally to be regarded as disadvantageous. Since the railroad clearing beam has to be arranged as close as possible to the upper edge of the rail due to the legal regulations, bending moments around a transverse direction are generated in the spring elements in the above-mentioned forms of vibration, so that the spring elements are subject to higher loads.

Object of the invention

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und einen Bahnräumer für ein Schienenfahrzeug vorzuschlagen, welcher besonders gute strukturdynamische Eigenschaften aufweist, wobei horizontale Schwingungen in Längsrichtung weitest gehend vermieden werden.It is therefore an object of the invention to overcome the disadvantages of the prior art and provide a web clearer for a To propose a rail vehicle which has particularly good structural dynamic properties, with horizontal vibrations in the longitudinal direction being largely avoided.

Presentation of the invention

Diese Aufgabe wird durch einen Bahnräumer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by a lane clearer with the features of claim 1. Advantageous configurations of the invention are defined in the respective dependent claims.

Die Erfindung betrifft einen Bahnräumer für ein Schienenfahrzeug, mit einem Bahnräumer-Balken und zumindest zwei in einer Querrichtung voneinander beabstandeten, länglichen Federelementen, deren Längserstreckung im Betriebszustand parallel zu einer Vertikalrichtung verläuft, welche Federelemente gegenüber einer Belastung in Vertikalrichtung steif und gegenüber einer Belastung in einer Längsrichtung elastisch nachgiebig ausgebildet sind, wobei die Federelemente einerseits fest mit einem Fahrwerksrahmen des Schienenfahrzeugs verbunden sind und andererseits der in Querrichtung verlaufende Bahnräumer-Balken über Verbindungsmittel mit den Federelementen verbunden ist.The invention relates to a rail clearer for a rail vehicle, with a rail clearer bar and at least two elongated spring elements spaced apart from one another in a transverse direction, the longitudinal extent of which in the operating state runs parallel to a vertical direction, which spring elements are rigid with respect to a load in the vertical direction and rigid with respect to a load in one Are designed to be elastically resilient in the longitudinal direction, the spring elements on the one hand being firmly connected to a chassis frame of the rail vehicle and on the other hand the rail clearing bar running in the transverse direction being connected to the spring elements via connecting means.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Massenzentrum des Bahnräumers innerhalb eines Abstands von einer durch die geometrischen Schwerpunkte der Federelemente verlaufenden Vertikalebene angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen 0% und 40%, vorzugsweise zwischen 0% und 25%, insbesondere zwischen 0% und 15%, einer Breite des Bahnräumer-Balkens, gemessen normal zur Vertikalebene, beträgt.According to the invention it is provided that the center of mass of the path clearer is arranged within a distance of a vertical plane running through the geometric centers of gravity of the spring elements, the distance between 0% and 40%, preferably between 0% and 25%, in particular between 0% and 15 %, a width of the clearing bar, measured normal to the vertical plane.

Dadurch, dass die Aufhängung des Bahnräumer-Balkens am Fahrwerksrahmen über die zumindest zwei Federelemente erfolgt, ist die Gestaltung der Federelemente maßgeblich für die Schwingung des Gesamtsystems. Der Abstand zwischen den Federelementen in Querrichtung ist dabei vorzugsweise derart gewählt, dass jeweils ein Federelement mit einem Längsträger des Fahrwerksrahmens entweder direkt oder indirekt, beispielsweise über eine oder mehrere Konsolen, verbunden ist. Beispielsweise kann die Aufhängung zwei Arme umfassen, wobei jeweils ein Arm eines der beiden Federelemente aufweist. So wird eine symmetrische Anbindung und eine größtmögliche Stabilität der Aufhängung bzw. des Bahnräumers erreicht. Die Federelemente, die bevorzugt baugleich ausgeführt sind, sind des Weiteren länglich ausgebildet und weisen damit ein Längserstreckung auf, welche der Haupterstreckungsrichtung der Federelemente entspricht. Um den Abstand zwischen dem Fahrwerksrahmen bzw. zwischen den Längsträgern des Fahrwerksrahmens und der Schienenoberkante zu überbrücken, verläuft die Längserstreckung der Federelemente parallel zur Vertikalrichtung. Diesem Umstand geschuldet sind die Abmessungen des Federelements in Längsrichtung und Querrichtung kleiner als die Abmessung des Federelements in Vertikalrichtung. Längsrichtung, Querrichtung und Vertikalrichtung bilden dabei ein orthogonales Bezugssystem, wobei die Längsrichtung einer Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs entspricht.Because the suspension of the track clearance beam on the chassis frame is carried out via the at least two spring elements, the design of the spring elements is decisive for the vibration of the overall system. The distance between the Spring elements in the transverse direction are preferably selected in such a way that in each case one spring element is connected to a longitudinal member of the chassis frame either directly or indirectly, for example via one or more brackets. For example, the suspension can comprise two arms, one arm each having one of the two spring elements. In this way, a symmetrical connection and the greatest possible stability of the suspension or the lane clearer is achieved. The spring elements, which are preferably of identical construction, are also designed to be elongated and thus have a longitudinal extent which corresponds to the main direction of extent of the spring elements. In order to bridge the distance between the chassis frame or between the longitudinal members of the chassis frame and the upper edge of the rail, the longitudinal extent of the spring elements runs parallel to the vertical direction. Due to this fact, the dimensions of the spring element in the longitudinal direction and transverse direction are smaller than the dimensions of the spring element in the vertical direction. The longitudinal direction, the transverse direction and the vertical direction form an orthogonal reference system, with the longitudinal direction corresponding to a direction of travel of the rail vehicle.

Die Vertikalebene, die durch die geometrischen Schwerpunkte der Federelemente verläuft und normal auf die Längsrichtung steht, stellt dabei eine sogenannte schwingungsneutrale Ebene des Federelements in Bezug auf die vertikale Anregung dar. Bei einem auf Biegung beanspruchten Bauteil existiert eine sogenannte neutrale Faser, welche aufgrund der Biegebeanspruchung weder gelängt noch verkürzt wird. Bei einem rein auf Biegung belasteten Bauteil verläuft die neutrale Faser durch den geometrischen Schwerpunkt der Querschnittsfläche des Bauteils. Dementsprechend verläuft die Vertikalebene durch die neutrale Faser der auf Biegung beanspruchten Federelemente. Kräfte die in Vertikalrichtung gerichtet sind und in der Vertikalebene angreifen, bewirken daher kein Biegemoment in den Federelementen. Der geometrische Schwerpunkt definiert sich rein über die äußere Gestalt der Federelemente bzw. über die Gestalt der einzelnen horizontalen Querschnitte, normal zur Vertikalrichtung gesehen. Weisen die Federelemente beispielsweise eine zur Vertikalebene parallele Symmetrieebene auf, so sind die geometrischen Schwerpunkte aller horizontalen Querschnitte der Federelemente auf einer Geraden angeordnet.The vertical plane, which runs through the geometric centers of gravity of the spring elements and is perpendicular to the longitudinal direction, represents a so-called vibration-neutral plane of the spring element in relation to the vertical excitation. In a component subject to bending, there is a so-called neutral fiber, which due to the bending stress is neither lengthened nor shortened. In the case of a component that is only subjected to bending stress, the neutral fiber runs through the geometric center of gravity of the cross-sectional area of the component. Accordingly, the vertical plane runs through the neutral fiber of the spring elements subject to bending. Forces that are directed in the vertical direction and act in the vertical plane therefore do not cause any bending moment in the spring elements. The geometric focus is defined purely by the outer one Shape of the spring elements or the shape of the individual horizontal cross-sections, viewed normal to the vertical direction. If the spring elements have, for example, a plane of symmetry parallel to the vertical plane, the geometric centers of gravity of all horizontal cross-sections of the spring elements are arranged on a straight line.

Durch die vertikale Ausrichtung der Federelemente wird erreicht, dass durch das Eigengewicht des Bahnräumer-Balkens kein Biegemoment auf das Federelement ausgeübt wird. Bei der Gestaltung der Federelemente gilt es zu berücksichtigen, dass oftmals gefordert wird, dass die Federelemente gegenüber einer Belastung in Vertikalrichtung steif sind, also bei einer solchen Belastung nur minimale Verformungen auftreten, aber gegenüber einer Belastung in Längsrichtung elastisch nachgiebig ausgebildet sind, um beispielsweise Aufprallkräfte durch die zur Verformung notwendige Energie abschwächen zu können und/oder um ein Hindernis mittels eines am Federelement angebrachten Dehnungs-Spannungswandler detektieren zu können. Aufgrund der mit der Gestaltung der Federelemente verbundenen Schwingungseigenschaften, wirken sich Schwingungen mit horizontalem Anteil in Längsrichtung besonders nachteilig aus, da aufgrund der Nachgiebigkeit der Federelemente gegenüber horizontalen Belastungen in Längsrichtung große Biegemomente und elastische Verformungen hervorgerufen werden.The vertical alignment of the spring elements ensures that no bending moment is exerted on the spring element due to the weight of the path clearing beam. When designing the spring elements, it must be taken into account that it is often required that the spring elements are stiff with respect to a load in the vertical direction, i.e. only minimal deformations occur with such a load, but are designed to be elastically flexible with respect to a load in the longitudinal direction, for example to accommodate impact forces to be able to weaken the energy necessary for deformation and / or to be able to detect an obstacle by means of a strain-voltage converter attached to the spring element. Due to the vibration properties associated with the design of the spring elements, vibrations with a horizontal component in the longitudinal direction have a particularly detrimental effect, since large bending moments and elastic deformations are caused in the longitudinal direction due to the flexibility of the spring elements to horizontal loads.

Findet eine vertikale Schwingungsanregung aber direkt in der schwingungsneutralen Ebene, also der Vertikalebene, statt, so resultiert daraus, abhängig von der Steifigkeit des Federelements, nur eine dominante vertikale Schwingung, die vertikale Kräfte hervorruft, ohne horizontale Schwingungskomponente in Längsrichtung. Da durch horizontale Schwingungskomponenten hervorgerufene Kräfte im Massenzentrum des Bahnräumers subsumiert werden können, ist die Lage des Massenzentrums in Bezug zur Vertikalebene von besonderer Bedeutung. Desto näher nämlich das Massenzentrum des Bahnräumers an der Vertikalebene angeordnet ist, desto geringer ist die horizontale Schwingungskomponente in Längsrichtung bei dominanter vertikaler Schwingungsanregung des gesamten Bahnräumers. Desto geringer die horizontale Schwingungskomponente in Längsrichtung ist, desto geringer sind die aus dieser Schwingung resultierenden Kräfte. So reduziert sich Biegebeanspruchung des Federelements und gleichzeitig auch die durch die schwingungsinduzierten Biegemomente bedingten Verformungen der Federelemente. Positive Effekte haben sich dabei bereits eingestellt, wenn der Abstand zwischen dem Massenzentrum des Bahnräumers, normal zur Vertikalebene bzw. in Längsrichtung gemessen, und der Vertikalebene höchstens 40% der Breite des Bahnräumer-Balkens, gemessen in derselben Richtung, beträgt. Die Reduktion der horizontalen Schwingungskomponenten in Längsrichtung erhöht sich, wenn der Abstand höchstens 30%, 20% oder 10% der Breite des Bahnräumer-Balkens beträgt. Ein optimales Ergebnis lässt sich dann erreichen, wenn das Massenzentrum in der Vertikalebene liegt, als der Abstand 0% beträgt. Gattungsgemäße Bahnräumer-Balken weisen eine Breite zwischen 50mm und 150mm, vorzugsweise zwischen 60mm und 100mm, insbesondere 80mm, auf. Umso größer die Masse eines Elements ist, desto mehr wirkt sich der Abstand auf die horizontale Schwingungskomponente in Längsrichtung aus. Der Abstand zwischen dem Massenzentrum von Elementen mit höherer Masse, etwa dem Bahnräumer-Balken, und der Vertikalebene sollte daher in der Regel geringer sein als der zwischen dem Schwerpunkt von Elementen mit geringerer Masse und der Vertikalebene.However, if a vertical vibration excitation takes place directly in the vibration-neutral plane, i.e. the vertical plane, then, depending on the stiffness of the spring element, only a dominant vertical vibration results, which causes vertical forces, without horizontal vibration components in the longitudinal direction. Since forces caused by horizontal vibration components can be subsumed in the center of mass of the clearance machine, the position of the center of mass in relation to the vertical plane is of particular importance. That is, the closer the center of mass of the clearing machine is to the vertical plane, the more The horizontal vibration component in the longitudinal direction is lower when the vertical vibration excitation of the entire track clearer is dominant. The lower the horizontal vibration component in the longitudinal direction, the lower the forces resulting from this vibration. This reduces the bending stress on the spring element and, at the same time, the deformations of the spring elements caused by the vibration-induced bending moments. Positive effects have already set in when the distance between the center of mass of the track clearer, measured normal to the vertical plane or in the longitudinal direction, and the vertical plane is at most 40% of the width of the track clearer beam, measured in the same direction. The reduction of the horizontal vibration components in the longitudinal direction increases if the distance is at most 30%, 20% or 10% of the width of the lane clearer bar. An optimal result can be achieved when the center of mass lies in the vertical plane when the distance is 0%. Generic path clearing bars have a width between 50 mm and 150 mm, preferably between 60 mm and 100 mm, in particular 80 mm. The greater the mass of an element, the more the distance affects the horizontal vibration component in the longitudinal direction. The distance between the center of mass of elements with a higher mass, such as the track scraper bar, and the vertical plane should therefore generally be less than that between the center of gravity of elements with lower mass and the vertical plane.

Aufgrund der verringerten horizontalen Schwingungen in Längsrichtung, die durch die dominante vertikale Schwingungsanregung hervorgerufen werden, treten keine oder nur sehr geringe Ermüdungserscheinungen im Bahnräumer, insbesondere in den Federelementen, auf, sodass sich die Lebensdauer des Bahnräumers erhöht und die Wartungsintensität verringert.Due to the reduced horizontal vibrations in the longitudinal direction, which are caused by the dominant vertical vibration excitation, there are no or only very little signs of fatigue in the path clearer, especially in the spring elements, so that the service life of the path clearer is increased and the maintenance intensity is reduced.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Federelemente als Blattfedern ausgebildet sind. Insbesondere wenn die Federelemente als Blattfedern ausgebildet sind, wirkt sich die zuvor beschriebene Anordnung des Massenzentrums des Bahnräumers bezüglich der Vertikalebene besonders positiv aus, da Blattfedern bezüglich horizontaler Schwingungen in Längsrichtung empfindlicher sind als andere Federelemente. Das trifft vor allem dann zu, wenn die Blattfeder derart ausgerichtet ist, dass die Breitseite der Blattfeder in die Längsrichtung weist, also die Biegesteifigkeit und das Biegewiderstandsmoment der Blattfedern bei einer Belastung in Fahrtrichtung geringer sind als quer zur Fahrtrichtung. Grundsätzlich müssen die Federelemente aber nicht blattförmig oder flächig ausgebildet sein, sondern können auch durch offene oder geschlossene Profile, z.B. als Abschnitt eines Profilrohrs, ausgebildet sein.According to one embodiment of the invention it is provided that the spring elements are designed as leaf springs. Especially when the spring elements are designed as leaf springs, the above-described arrangement of the center of mass of the path clearer has a particularly positive effect with respect to the vertical plane, since leaf springs are more sensitive to horizontal vibrations in the longitudinal direction than other spring elements. This is especially true when the leaf spring is aligned in such a way that the broad side of the leaf spring points in the longitudinal direction, i.e. the bending stiffness and bending resistance moment of the leaf springs are lower when loaded in the direction of travel than transversely to the direction of travel. In principle, however, the spring elements do not have to be leaf-shaped or flat, but can also be formed by open or closed profiles, e.g. as a section of a profile tube.

Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass das Massenzentrum des Bahnräumer-Balkens und die Massenzentren der Verbindungsmittel innerhalb des Abstands von der Vertikalebene angeordnet sind. Obwohl sich die einzelnen Massezentren bei der Bestimmung des Gesamtmassenzentrums, also des Massenzentrums des Bahnräumers, gegenseitig beeinflussen können, sodass alle Einzelmassenzentren außerhalb des erfindungsgemäßen Abstands liegen, aber das Massenzentrum des Bahnräumers innerhalb liegt, sinkt die horizontale Schwingungskomponente in Längsrichtung der durch die dominante vertikale Anregung hervorgerufenen Schwingungen maßgeblich, wenn auch die Massenzentren der einzelnen den Bahnräumer aufbauenden Elemente, also vor allem der Verbindungsmittel und des Bahnräumer-Balkens, innerhalb des Abstands, so nah wie möglich an der Vertikalebene angeordnet sind.Another embodiment of the invention provides that the center of mass of the path clearing beam and the centers of mass of the connecting means are arranged within the distance from the vertical plane. Although the individual centers of mass can influence each other when determining the total center of mass, i.e. the center of mass of the path clearer, so that all individual centers of mass lie outside the distance according to the invention, but the center of mass of the path clearer is within, the horizontal vibration component decreases in the longitudinal direction of that caused by the dominant vertical excitation caused vibrations are decisive, even if the centers of mass of the individual elements building the track clearer, i.e. especially the connecting means and the track clearing beam, are arranged within the distance, as close as possible to the vertical plane.

Da die Masse des Bahnräumer-Balkens in der Regel den größten Anteil an der schwingungsfähigen Masse des Bahnräumers hat, ist die Lage des Massenzentrums des Bahnräumer-Balkens von zentraler Bedeutung, um die horizontalen Schwingungen bzw. die horizontalen Komponenten von Mischschwingungen in Längsrichtung zu minimieren. Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass das Massenzentrum des Bahnräumer-Balkens in der Vertikalebene liegt, sodass der Bahnräumer-Balken durch die dominante vertikale Schwingungsanregung während des Betriebs des Schienenfahrzeugs nicht in eine Mischschwingung mit horizontaler Komponente in Längsrichtung versetzt wird. Besonders gute Effekte lassen sich erreichen, wenn zusätzlich das Massenzentrum des schwingungsfähigen Systems, also des den Bahnräumer-Balken, das zumindest eine Federelement und die Verbindungsmittel umfassenden Bahnräumers, in der Vertikalebene liegt.Since the mass of the track clearing beam usually has the largest share of the oscillating mass of the track clearing beam, the position of the center of mass of the track clearing beam is from of central importance in order to minimize the horizontal vibrations or the horizontal components of mixed vibrations in the longitudinal direction. Therefore, in a preferred embodiment of the invention, it is provided that the center of mass of the track clearing beam lies in the vertical plane, so that the dominant vertical vibration excitation during operation of the rail vehicle does not cause the track clearing beam to be mixed with a horizontal component in the longitudinal direction. Particularly good effects can be achieved if, in addition, the center of mass of the oscillatory system, that is to say of the path clearer comprising the path clearing bar, the at least one spring element and the connecting means, lies in the vertical plane.

Um die Masse des Bahnräumer-Balkens zu reduzieren, ohne dabei die notwendige Stabilität des Bahnräumer-Balkens, die zum Räumen der Trasse gefordert ist, zu vernachlässigen, ist der Bahnräumer-Balken als Hohlprofil, beispielsweise als kreisrundes Rohr oder als Hohlprofil mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, ausgebildet. Um den Schwerpunkt des Bahnräumer-Balkens und den der Verbindungsmittel in einfacher Art und Weise erfindungsgemäß relativ zur Vertikalebene positionieren zu können, ragen dabei freie Enden der Federelemente in den hohlen Bahnräumer-Balken hinein, um das freie Ende der Federelemente mit dem Bahnräumer-Balken verbinden zu können. Dazu ist in der Regel jeweils eine Öffnung für ein freies Ende in einer oberen Deckwand des Bahnräumer-Balkens vorgesehen, um das freie Ende des jeweiligen Federelements aufnehmen zu können. Das freie Ende des Federelements ist dabei jenes Ende, welches nicht fest mit dem Fahrwerksrahmen verbunden ist. Daher ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass der Bahnräumer-Balken als Hohlprofil ausgeführt ist und freie Enden des zumindest einen Federelements in den Bahnräumer-Balken hinein ragen.In order to reduce the mass of the clearing beam without neglecting the necessary stability of the clearing beam, which is required for clearing the route, the clearing beam is available as a hollow profile, for example as a circular tube or as a hollow profile with a rectangular or square Cross-section, formed. In order to be able to position the center of gravity of the path clearing beam and that of the connecting means in a simple manner according to the invention relative to the vertical plane, free ends of the spring elements protrude into the hollow path clearing beam to connect the free end of the spring elements to the path clearing beam to be able to. For this purpose, an opening for a free end is generally provided in an upper cover wall of the path clearing beam in order to be able to accommodate the free end of the respective spring element. The free end of the spring element is that end which is not firmly connected to the chassis frame. Therefore, in a further embodiment of the invention it is provided that the path clearing bar is designed as a hollow profile and free ends of the at least one spring element protrude into the path clearing bar.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verbindungsmittel zumindest ein Verbindungselement und zumindest ein am Verbindungselement angeordnetes Elastomerelement umfasst, um im Betrieb auftretende Schwingungen zu dämpfen. Elastomerelemente eignen sich besonders gut zur Dämpfung von Schwingungen sowohl in vertikaler Richtung als auch in Längsrichtung, hier in Fahrtrichtung, und in Querrichtung, hier quer zur Fahrtrichtung. Somit kann zumindest ein Teil der durch die vertikale Schwingungsanregung hervorgerufenen Schwingungen, also auch noch immer auftretende horizontale Schwingungen in Längsrichtung oder in Querrichtung, gedämpft werden. Ein weiterer Vorteil der Anbindung des Federelements über ein Verbindungselement, bspw. eine Schraube, und ein daran angeordnetes Elastomerelement besteht darin, dass eine Relativbewegung zwischen den Enden der Längsträger des Fahrwerksrahmens, beispielsweise durch eine Verwindung der Schienen bedingt, nicht zu einer Verspannung des Bahnräumers führt, sondern das zumindest eine Elastomerelement elastisch verformt und so die Relativbewegung kompensiert wird. Somit wird die Entstehung großer Verspannkräfte im Fahrwerksrahmen unterbunden bzw. treten nur vergleichsweise kleine Verspannkräfte auf.In a further preferred embodiment variant of the invention it is provided that a connecting means comprises at least one connecting element and at least one elastomer element arranged on the connecting element in order to dampen vibrations occurring during operation. Elastomer elements are particularly suitable for damping vibrations both in the vertical direction and in the longitudinal direction, here in the direction of travel, and in the transverse direction, here transversely to the direction of travel. Thus at least some of the vibrations caused by the vertical vibration excitation, that is to say also still occurring horizontal vibrations in the longitudinal direction or in the transverse direction, can be damped. Another advantage of connecting the spring element via a connecting element, for example a screw, and an elastomer element arranged on it is that a relative movement between the ends of the longitudinal members of the chassis frame, for example caused by twisting the rails, does not lead to tension on the clearing machine , but the at least one elastomer element is elastically deformed and the relative movement is compensated for. Thus, the creation of large tension forces in the chassis frame is prevented or only comparatively small tension forces occur.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Bahnräumers sind die freien Enden der Federelemente jeweils zwischen zwei Elastomerelementen eines Verbindungsmittels eingespannt. Durch die Einspannung des freien Endes des jeweiligen Federelements zwischen zwei Elastomerelementen wird eine besonders gute Dämpfung der Schwingungen erreicht. Beispielsweise ist das Verbindungselement dabei als in einer Metallbuchse geführte Schraube ausgeführt, auf welchem Verbindungselement jeweils vor und hinter dem Federelement ein Elastomerelement auf der Metallbuchse angeordnet ist und wobei die Verspannung durch eine hinter einem der Elastomerelemente angeordnete Scheibe erreicht wird.According to a further preferred embodiment of the web clearer according to the invention, the free ends of the spring elements are each clamped between two elastomer elements of a connecting means. By clamping the free end of the respective spring element between two elastomer elements, particularly good damping of the vibrations is achieved. For example, the connecting element is designed as a screw guided in a metal bushing, on which connecting element an elastomer element is arranged on the metal bushing in front of and behind the spring element and the bracing is achieved by a washer arranged behind one of the elastomer elements.

Um einerseits das Massenzentrum des schwingungsfähigen Systems, also des Bahnräumers, in die Vertikalebene bzw. in die Nähe der Vertikalebene verlagern zu können und andererseits eine optimierte Schwingungsdämpfung erreichen zu können, ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen, dass das freie Ende jedes Federelements mittels einer geraden Anzahl an Verbindungsmitteln am Bahnräumer-Balken angebunden ist, wobei eine Hälfte der Verbindungsmittel auf der dem Fahrwerksrahmen zugewandten Seite der Vertikalebene und die andere Hälfte der Verbindungsmittel auf der dem Fahrwerksrahmen abgewandten Seite der Vertikalebene am Bahnräumer-Balken befestigt ist. Die optimierte Schwingungsdämpfung wird dabei sowohl durch die Anbindung des Federelements an beide Seitenwände des Bahnräumer-Balkens, in Längsrichtung gesehen, als auch durch die gerade Anzahl an Verbindungsmitteln erreicht. Durch die symmetrische Aufteilung der Verbindungsmittel auf beiden Seiten der Vertikalebene wird ein Ausgleich der Schwerpunkte der einzelnen Verbindungsmittel in Bezug zur Vertikalebene erreicht.In order, on the one hand, to be able to shift the center of mass of the vibratory system, i.e. the path clearer, into the vertical plane or in the vicinity of the vertical plane and, on the other hand, to be able to achieve optimized vibration damping, it is provided in a particularly preferred embodiment that the free end of each spring element is An even number of connecting means is connected to the track clearing bar, one half of the connecting means being attached to the side of the vertical plane facing the chassis frame and the other half of the connecting means being fastened to the track clearing bar on the side of the vertical plane facing away from the chassis frame. The optimized vibration damping is achieved both by the connection of the spring element to both side walls of the path clearing beam, viewed in the longitudinal direction, and by the even number of connecting means. The symmetrical division of the connecting means on both sides of the vertical plane balances the centers of gravity of the individual connecting means in relation to the vertical plane.

Eine besonders einfache Fertigung und schwingungstechnische Auslegung der Federelemente wird dadurch erreicht, dass die Federelemente in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung, bezüglich der Vertikalebene symmetrisch ausgebildet sind, also in anderen Worten die Vertikalebene auch Symmetrieebene des Federelements ist.A particularly simple production and vibration design of the spring elements is achieved in that, in a further embodiment of the invention, the spring elements are designed symmetrically with respect to the vertical plane, in other words the vertical plane is also the plane of symmetry of the spring element.

Insbesondere bei fahrerlosen Schienenfahrzeugen, beispielsweise U-Bahnen oder Nahverkehrszügen, dient der Bahnräumer gleichzeitig als Vorrichtung zur Hinderniserkennung, um beispielsweise nach der Detektion einer Kollision, wobei die detektierte Kollisionsmasse über einem bestimmten Grenzwert liegt, eine Notbremsung auslösen zu können. Daher kann an zumindest einem der Federelemente ein Dehnungs-Spannungswandler, bspw. ein Dehn-Messstreifen oder ein piezoelektrischer Messumformer, angebracht sein, über welchen laufend der Kraft-Zeit-Verlauf des Federelements bestimmbar ist. Kommt es durch eine Kollision zu einer elastischen oder plastischen Verformung des Federelements, so wird diese vom Dehnungs-Spannungswandler detektiert und an eine bordseitig angeordnete Auswertungseinheit weitergeleitet. Da aber horizontale Schwingungen in Längsrichtung des Bahnräumers bzw. daraus resultierende Biegemomente oder Verformungen ähnliche Messergebnisse wie eine Kollision liefern und es daher bei der Auswertung der Messergebnisse zu fehlerhaften Entscheidungen führen kann, hat die Verringerung der horizontalen Schwingungen in Längsrichtung für Bahnräumer mit derartigen Messsystemen eine besonders große Bedeutung. Daher ist in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass ein, vorzugsweise über eine signalleitenden Verbindung mit einer bordseitigen Auswertungseinheit verbindbarer, Dehnungs-Spannungswandler an zumindest einem der Federelemente angebracht ist. Die positiven Effekte durch die Schwingungsdämpfung und Verringerung der horizontalen Schwingungen in Längsrichtung wirken sich dabei besonders positiv auf die Messgenauigkeit des Dehnungs-Spannungswandlers und die Zuverlässigkeit der Messergebnisse aus, wodurch die Auswertung der Messdaten vereinfacht wird und Fehler in der Auswerteeinheit, die beispielsweise zu einer unnötigen Vollbremsung des Schienenfahrzeugs führen können, verringert bzw. gänzlich vermieden werden können.In particular in driverless rail vehicles, for example subways or local trains, the road clearer also serves as a device for obstacle detection, for example to be able to trigger an emergency braking after a collision has been detected, the collision mass detected being above a certain limit value. Therefore, a strain-voltage converter, for example a strain gauge or a piezoelectric measuring transducer, can be attached to at least one of the spring elements, via which the force-time curve of the spring element is continuously monitored is determinable. If an elastic or plastic deformation of the spring element occurs as a result of a collision, this is detected by the strain-voltage converter and forwarded to an evaluation unit arranged on board. However, since horizontal vibrations in the longitudinal direction of the path clearer or the resulting bending moments or deformations provide similar measurement results as a collision and can therefore lead to incorrect decisions when evaluating the measurement results, the reduction of horizontal vibrations in the longitudinal direction for path clearers with such measurement systems is particularly important big meaning. Therefore, in a further particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that a strain-voltage converter, preferably connectable via a signal-conducting connection to an on-board evaluation unit, is attached to at least one of the spring elements. The positive effects of the vibration damping and reduction of horizontal vibrations in the longitudinal direction have a particularly positive effect on the measurement accuracy of the strain-voltage converter and the reliability of the measurement results, which simplifies the evaluation of the measurement data and eliminates errors in the evaluation unit, which, for example, lead to unnecessary Can lead to full braking of the rail vehicle, can be reduced or completely avoided.

Brief description of the figures

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Die Figuren sind als beispielhaft zu verstehen und sollen den Erfindungscharakter zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Es zeigt:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante eines Bahnräumers an einem Fahrwerksrahmen;
Fig. 2: eine Frontansicht eines Unterteils des Bahnräumers;
Fig. 3: eine Draufsicht des Bahnräumers aus Fig. 2;
Fig. 4: eine Schnittdarstellung der Verbindung zwischen Federelement und Bahnräumer-Balken;
Fig. 5: eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante eines Bahnräumers;
Fig. 6: eine Seitenansicht des am Fahrwerksrahmen montierten Bahnräumers nach Fig. 1;
Fig. 7: eine Seitenansicht des am Fahrwerksrahmen montierten Bahnräumers nach Fig. 5.

To further explain the invention, reference is made in the following part of the description to the figures, from which further advantageous embodiments, details and developments of the invention can be found. The figures are to be understood as exemplary and are intended to illustrate the character of the invention, but in no way restrict it or reproduce it conclusively. It shows:

Fig. 1: a perspective view of a first variant embodiment of a lane clearer on a chassis frame;
Fig. 2: a front view of a lower part of the path clearer;
Fig. 3: a top view of the path clearer Fig. 2 ;
Fig. 4: a sectional view of the connection between the spring element and track clearing bar;
Fig. 5: a perspective view of a second embodiment of a path clearer;
Fig. 6: a side view of the track clearer mounted on the chassis frame Fig. 1 ;
Fig. 7: a side view of the track clearer mounted on the chassis frame Fig. 5 .

Implementation of the invention

Figur 1 zeigt eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Bahnräumers. Der Bahnräumer umfasst zwei in einer Querrichtung Y voneinander beabstandete, längliche Federelemente 2,2' und einen in Querrichtung Y verlaufenden Bahnräumer-Balken 1, wobei jedes Federelement 2,2' über Verbindungsmittel 3 mit dem Bahnräumer-Balken 1 verbunden ist. Die Federelemente 2,2'sind fest mit einem Fahrwerksrahmen 7, dessen prinzipieller Verlauf in Fig. 6 beispielhaft dargestellt ist, eines Schienenfahrzeugs verbunden, wobei der Bahnräumer in Fahrtrichtung, welche einer Längsrichtung X entspricht, gesehen vor dem vordersten Radsatz des Schienenfahrzeugs angebracht ist. Die Federelemente 2,2' sind im Betriebszustand im Wesentlichen vertikal ausgerichtet, sodass die Längserstreckung der Federelemente 2,2' parallel zu einer Vertikalrichtung Z verläuft. Jedes Federelement 2,2' ist an einem Längsende fest mit einer an einem Längsträger 7a des Fahrwerksrahmens 7 befestigten Konsole 10,10' verbunden und weist am anderen Längsende ein freies Ende 4,4' auf, welches mit dem Bahnräumer-Balken 1 verbunden ist. Der Bahnräumer-Balken 1 verläuft dabei parallel zur Querrichtung Y zwischen den beiden Längsträgern 7a. Figure 1 shows a variant embodiment of a path clearer according to the invention. The web clearer comprises two elongated spring elements 2, 2 ′ spaced from one another in a transverse direction Y and a web clearing bar 1 running in transverse direction Y, each spring element 2, 2 ′ being connected to the web clearing bar 1 via connecting means 3. The spring elements 2, 2 'are fixed to a running gear frame 7, the basic course of which is shown in Fig. 6 is shown by way of example, connected to a rail vehicle, wherein the track clearer is attached in the direction of travel, which corresponds to a longitudinal direction X, in front of the foremost wheel set of the rail vehicle. The spring elements 2, 2 ′ are aligned essentially vertically in the operating state, so that the longitudinal extension of the spring elements 2, 2 ′ runs parallel to a vertical direction Z. Each spring element 2, 2 ′ is firmly connected at one longitudinal end to a bracket 10, 10 ′ fastened to a longitudinal beam 7a of the chassis frame 7 and has a free end 4, 4 ′ at the other longitudinal end, which is connected to the lane clearing bar 1 . The lane clearing bar 1 runs parallel to the transverse direction Y between the two longitudinal members 7a.

Das linke Federelement 2 bildet mit der linken Konsole 4 einen ersten Arm aus, während das rechte Federelement 2' mit der rechten Konsole 4' einen zweiten Arm ausbildet. Die Verbindung von Konsole 10,10' und Längsträger 7a erfolgt beispielsweise über eine Schraub- oder Schweißverbindung, im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung über Befestigungsschrauben 9. Konsole 10,10' und Federelement 2,2' sind über Verbindungsschrauben 8 miteinander verbunden. In alternativen Ausführungsvarianten ist es genauso denkbar, dass keine Konsolen 10,10' zwischen den Federelementen 2,2' und den Längsträgern 7a vorgesehen sind, sondern die Federelemente 2,2' direkt am Längsträger 7a befestigt ist. Gemäß gesetzlichen Bestimmungen muss die Unterkante des Bahnräumer-Balkens 1 in Vertikalrichtung Z möglichst nahe an der Schienenoberkante angeordnet sein, wodurch sich auch die vertikale Anordnung der Arme bzw. der Federelemente 2,2' erklärt.The left spring element 2 forms a first arm with the left bracket 4, while the right spring element 2 'forms a second arm with the right bracket 4'. The connection of the bracket 10, 10 'and the longitudinal member 7a takes place, for example, via a screw or welded connection; in the present exemplary embodiment, the connection is made via fastening screws 9. In alternative design variants, it is just as conceivable that no brackets 10, 10 'are provided between the spring elements 2, 2' and the longitudinal supports 7a, but rather the spring elements 2, 2 'are fastened directly to the longitudinal support 7a. According to legal regulations, the lower edge of the clearing beam 1 must be arranged as close as possible to the upper edge of the rail in the vertical direction Z, which also explains the vertical arrangement of the arms or the spring elements 2, 2 '.

Die Federelemente 2,2' sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Blattfedern ausgebildet, deren Breitseiten in bzw. gegen die Fahrtrichtung ausgerichtet sind, sodass die Federelemente 2,2' durch eine Kollision des Bahnräumer-Balkens 1 mit einem auf der Trasse liegenden Hindernis in Richtung des Fahrwerksrahmens 7, also gegen die Fahrtrichtung, gebogen wird. Damit sind die
Federelemente 2,2' aufgrund Ihrer Ausführung als Blattfedern gegenüber einer Belastung in Längsrichtung X nachgiebig ausgebildet, wie zuvor beschrieben, wohingegen die Federelemente 2,2' gegenüber einer Belastung in Vertikalrichtung Z vergleichsweise steif ausgebildet sind und daher unempfindlich gegenüber Belastungen in Vertikalrichtung Z sind.The spring elements 2, 2 'are designed as leaf springs in the present embodiment, the broad sides of which are aligned in or against the direction of travel, so that the spring elements 2, 2' by a collision of the path clearing beam 1 with an obstacle lying on the route in the direction of the Chassis frame 7, so against the direction of travel, is bent. So they are
Spring elements 2, 2 'are designed to be resilient to a load in the longitudinal direction X due to their design as leaf springs, as described above, whereas the spring elements 2, 2' are made comparatively stiff with respect to a load in the vertical direction Z and are therefore insensitive to loads in the vertical direction Z.

Während die Konsolen 10,10' relativ starr mit den Längsträgern 7a verbunden und massiv ausgebildet sind, bilden die Federelemente 2,2' gemeinsam mit dem Bahnräumer-Balken 1 ein schwingfähiges System, welches durch die dominante vertikale Schwingungsanregung im Betriebszustand des Schienenfahrzeugs in Schwingungen versetzt wird. Die vertikale Anregung resultiert dabei in der Regel aus vertikalen Gleislagestörungen und/oder der unvermeidbaren Unrundheit der Räder des Schienenfahrzeuges. Aufgrund der Federelemente 2,2', insbesondere wenn diese wie im vorliegenden Fall als Blattfedern ausgebildet sind, werden bei Bahnräumern gemäß dem Stand der Technik neben den vertikalen Schwingungen in Vertikalrichtung Z auch horizontale Schwingungen in Längsrichtung X oder Mischschwingungen mit horizontaler Komponente in Längsrichtung X angeregt. Die Amplitude der horizontalen Schwingungen ist dabei im vorliegenden Fall parallel zur Längsrichtung X ausgerichtet. Solche horizontalen Schwingungen bewirken Ermüdungserscheinungen in den Schraub- oder Schweißverbindungen bzw. in den Federelementen 2,2' selbst und sollten weitest gehend vermieden werden.While the consoles 10,10 'are relatively rigidly connected to the longitudinal members 7a and are solid, form the spring elements 2, 2 'together with the railroad clearing beam 1 form an oscillatable system which is caused to oscillate by the dominant vertical oscillation excitation in the operating state of the rail vehicle. The vertical excitation usually results from vertical track disturbances and / or the unavoidable ovality of the wheels of the rail vehicle. Due to the spring elements 2, 2 ', especially if they are designed as leaf springs as in the present case, in the case of path clearers according to the prior art, in addition to vertical vibrations in vertical direction Z, horizontal vibrations in longitudinal direction X or mixed vibrations with horizontal components in longitudinal direction X are also excited . The amplitude of the horizontal oscillations is aligned parallel to the longitudinal direction X in the present case. Such horizontal vibrations cause symptoms of fatigue in the screw or welded connections or in the spring elements 2, 2 'themselves and should be avoided as far as possible.

Fig. 2 zeigt eine Frontansicht einer Hälfte des schwingungsfähigen Systems des Bahnräumers, wobei zu erkennen ist, dass ein freies Ende 4 des linken Federelements 2, hier das in vertikaler Richtung gesehen untere Ende, über zwei Verbindungsmittel 3 mit dem Bahnräumer-Balken 1 verbunden ist. Der Bahnräumer-Balken 1 ragt in Querrichtung Y gesehen über das Federelement 2 hinaus. Fig. 2 shows a front view of one half of the vibratory system of the track clearer, it being possible to see that a free end 4 of the left spring element 2, here the lower end seen in the vertical direction, is connected to the track clearer beam 1 via two connecting means 3. The path clearing bar 1 protrudes beyond the spring element 2 as seen in the transverse direction Y.

In Figur 3 ist das Grundprinzip der Erfindung, anhand einer Draufsicht des schwingungsfähigen Systems aus Fig. 2 verdeutlicht, dargestellt. Eine Vertikalebene E, die durch den geometrischen Schwerpunkt S₂ des linken Federelements 2 und durch den geometrischen Schwerpunkt S₂' des rechten Federelements 2' verläuft, dient als Referenzebene für die nachfolgenden Betrachtungen. Die Vertikalebene E, die normal zur Längsrichtung X bzw. parallel zur Vertikalrichtung Z und zur Querrichtung Y ausgerichtet ist, stellt die schwingungsneutrale Ebene der Federelemente 2,2' dar, da die Vertikalebene E durch die neutralen Fasern der Federelemente 2,2' verläuft.In Figure 3 is the basic principle of the invention, based on a plan view of the oscillatable system Fig. 2 clarified, shown. A vertical plane E, which runs through the geometric center of gravity S _{2 of} the left spring element 2 and through the geometric center of gravity S ₂ 'of the right spring element 2', serves as a reference plane for the following considerations. The vertical plane E, which is aligned normal to the longitudinal direction X or parallel to the vertical direction Z and the transverse direction Y, represents the vibration-neutral plane of the spring elements 2, 2 ', since the Vertical plane E runs through the neutral fibers of the spring elements 2, 2 '.

Liegt das Massenzentrum M des Bahnräumers außerhalb der Vertikalebene E, so führt die dominante vertikale Anregung im Betrieb zu einer Mischschwingung mit horizontaler Komponente in Längsrichtung X. Gemäß dem Stand der Technik ist der Abstand des Massenzentrums M zur Vertikalebene E oft groß, sodass die horizontalen Schwingungen durch aufwändige Konstruktionen vermieden werden müssen.If the center of mass M of the clearing machine is outside the vertical plane E, the dominant vertical excitation during operation leads to a mixed vibration with a horizontal component in the longitudinal direction X. According to the prior art, the distance between the center of mass M and the vertical plane E is often large, so that the horizontal vibrations must be avoided by complex constructions.

Da die horizontale Schwingungskomponente in Längsrichtung X von durch die dominante vertikale Anregung angeregten Schwingungen immer kleiner wird, je geringer der Abstand D des Massenzentrums M zur Vertikalebene E ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Massenzentrum M innerhalb eines Abstands D von der Vertikalebene E angeordnet sind. Der Abstand D beträgt dabei zwischen 0% und 40% der in Fig. 1 und Fig. 5 gezeigten Breite B des Bahnräumer-Balkens 1. Dadurch entsteht ein Bereich der dem Doppeltem des Abstands D entspricht, in diesem Fall 80% der Breite B des Bahnräumer-Balkens 1, welcher symmetrisch zur Vertikalebene E ausgerichtet ist und in welchem das Massenzentrum M angeordnet ist. Da sich ein geringerer Abstand D positiv auf die Schwingungseigenschaften auswirkt, beträgt der Abstand D vorzugsweise bis zu 25% oder bis zu 15% der Breite B des Bahnräumer-Balkens 1. Zur Verdeutlichung wurden die durch den Abstand D definierten Bereichsgrenzen als strichlierte Linien eingezeichnet.Since the horizontal oscillation component in the longitudinal direction X of oscillations excited by the dominant vertical excitation becomes smaller and smaller, the smaller the distance D between the center of mass M and the vertical plane E, the invention provides that the centers of mass M are arranged within a distance D from the vertical plane E. . The distance D is between 0% and 40% of the in Fig. 1 and Fig. 5 The width B of the track clearing bar 1 shown here results in an area which corresponds to twice the distance D, in this case 80% of the width B of the track clearing bar 1, which is aligned symmetrically to the vertical plane E and in which the center of mass M is arranged . Since a smaller distance D has a positive effect on the vibration properties, the distance D is preferably up to 25% or up to 15% of the width B of the lane clearing bar 1. For clarification, the range limits defined by the distance D are shown as dashed lines.

Da die Masse des Bahnräumer-Balkens 1 im Vergleich zu den Verbindungsmitteln 3 und den Federelementen 2,2' groß ist, ist in der vorliegenden Ausführungsvariante vorgesehen, dass das Massenzentrum M₁ des Bahnräumer-Balkens 1 in der Vertikalebene E liegt, also der Abstand D für den Bahnräumer-Balken 1 Null ist. Aufgrund der Ausbildung der Verbindungsmittel 3, auf die in der Folge näher eingegangen wird, liegen die Massenzentren M₃ der Verbindungsmittel 3 nicht direkt auf der Vertikalebene E sondern innerhalb des Abstands D. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bahnräumer-Balken 1 als Hohlprofil mit quadratischem Querschnitt ausgebildet (siehe Figuren 6 und 7), wobei die Breite B des Bahnräumer-Balkens 1 80mm beträgt. Die Massenzentren M₃ liegen in Längsrichtung X gesehen innerhalb von 28mm vor bzw. hinter der Vertikalebene E.Since the mass of the track clearing beam 1 is large compared to the connecting means 3 and the spring elements 2, 2 ', it is provided in the present embodiment that the center of mass M _{1 of} the track clearing beam 1 lies in the vertical plane E, i.e. the distance D for the lane clearer bar 1 is zero. Due to the design of the connecting means 3, which will be discussed in more detail below, the centers of mass M _{3 of} the connecting means 3 are located not directly on the vertical plane E but within the distance D. In the present exemplary embodiment, the path clearing beam 1 is designed as a hollow profile with a square cross-section (see FIG Figures 6 and 7th ), where the width B of the track clearance bar is 1 80mm. The centers of mass M ₃ are seen in the longitudinal direction X within 28 mm in front of or behind the vertical plane E.

Aus der in Figur 4 dargestellten Schnittdarstellung ist der Aufbau der beiden Verbindungsmittel 3 ersichtlich, die zur Verbindung des Endes 4 eines der Federelemente 2 mit dem Bahnräumer-Balken 1 dienen. Es versteht sich von selbst, dass das freie Ende 4' des anderen Federelements 2' analog zur folgenden Beschreibung am Bahnräumer-Balken 1 angebunden ist. Wie in den Figuren 6 und 7 ersichtlich ist, ragt das freie Ende 4 des Federelements 2 in den als Hohlkörper ausgebildeten Bahnräumer-Balken 1 hinein und wird mittels der Verbindungsmittel 3 mit den Seitenwänden des Bahnräumer-Balkens 1 verbunden. Um das freie Enden 4 des Federelements 2 aufnehmen zu können, weist die obere Deckwand des Bahnräumer-Balkens 1 eine Öffnung auf, durch die das freie Ende 4 des Federelements 2 in den Innenraum des Bahnräumer-Balkens 1 hineingeführt ist.From the in Figure 4 The sectional view shown here shows the structure of the two connecting means 3 which serve to connect the end 4 of one of the spring elements 2 to the path clearing bar 1. It goes without saying that the free end 4 ′ of the other spring element 2 ′ is connected to the lane clearing bar 1 in a manner analogous to the following description. As in the Figures 6 and 7th As can be seen, the free end 4 of the spring element 2 protrudes into the clearance bar 1, which is designed as a hollow body, and is connected to the side walls of the clearance bar 1 by means of the connecting means 3. In order to be able to accommodate the free ends 4 of the spring element 2, the upper cover wall of the path clearing beam 1 has an opening through which the free end 4 of the spring element 2 is guided into the interior of the path clearing beam 1.

Um im Betrieb auftretende Schwingungen in vertikaler und/oder horizontaler Richtung, insbesondere in Längsrichtung X, zu dämpfen, umfasst das Verbindungsmittel 3 zwei hülsenförmige Elastomerelemente 3b,3c die auf einem als Schraube ausgebildeten Verbindungselement 3a bzw. auf einer auf das Verbindungselement 3a aufgeschobenen Buchse 3d, vorzugsweise aus Metall, sitzen. Die Elastomerelemente 3b,3c sind dabei so angeordnet, dass das eine Elastomerelement 3b die eine Seite des Federelements 2 kontaktiert und das andere Elastomerelement 3c die andere Seite des Federelements 2 kontaktiert. Mit anderen Worten ist das Federelement 2 zwischen den beiden Elastomerelementen 3b,3c am Verbindungselement 3a gelagert und über eine Mutter und eine Scheibe verspannt. Für eine optimale Schwingungsentkoppelung sind zwei analog aufgebaute Verbindungsmittel 3 pro Federelement 2,2' vorgesehen, wobei ein Verbindungselement 3 mit der einen Seitenwand des Bahnräumer-Balkens 1 und das andere Verbindungselement 3 mit der anderen Seitenwand des Bahnräumer-Balkens 1 verbunden ist. In alternativen Ausführungsvarianten können auch mehr als zwei Verbindungsmittel 3 pro Federelement 2,2' vorgesehen sein, wobei zur Verlagerung des Gesamtschwerpunkts in die Vertikalebene E eine gerade Anzahl von Verbindungsmitteln 3 vorgesehen ist, sodass jeweils gleich viele Verbindungsmittel 3 mit jeder Seitenwand verbunden sind.In order to dampen vibrations occurring during operation in the vertical and / or horizontal direction, in particular in the longitudinal direction X, the connecting means 3 comprises two sleeve-shaped elastomer elements 3b, 3c on a connecting element 3a designed as a screw or on a bushing 3d pushed onto the connecting element 3a , preferably made of metal. The elastomer elements 3b, 3c are arranged so that one elastomer element 3b contacts one side of the spring element 2 and the other elastomer element 3c contacts the other side of the spring element 2. In other words, the spring element 2 is mounted between the two elastomer elements 3b, 3c on the connecting element 3a and is braced by a nut and a washer. For optimal vibration decoupling two similarly structured connecting means 3 are provided per spring element 2, 2 ′, one connecting element 3 being connected to one side wall of the rail clearing beam 1 and the other connecting element 3 being connected to the other side wall of the rail clearing beam 1. In alternative design variants, more than two connecting means 3 per spring element 2, 2 'can be provided, an even number of connecting means 3 being provided for shifting the overall center of gravity into the vertical plane E, so that the same number of connecting means 3 are connected to each side wall.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung die sich lediglich in der Gestaltung der Konsolen 10,10' von der ersten Ausführungsvariante gemäß Fig. 1 unterscheidet, wohingegen das schwingungsfähige System ident ausgebildet ist. Während in der ersten Ausführungsvariante die Verbindungsschrauben 8 zwischen den Konsolen 10,10' und den Federelementen 2,2' ortsfest angebracht sind, also Konsolen 10,10' und Federelemente 2,2' relativ zueinander nicht verschiebbar sind, sind die Verbindungsschrauben 8 in der zweiten Ausführungsvariante in von den Konsolen ausgebildeten Langlöchern angeordnet, sodass die Federelemente 2,2' bzw. auch der Bahnräumer-Balken 1 relativ zu den Konsolen 10,10'in Vertikalrichtung Z verschiebbar sind, sobald die Verbindungsschrauben 8 gelöst sind. Andererseits sind die Konsolen 10,10' in der zweiten Ausführungsvariante über Befestigungsschrauben 9 an den Längsträgern 7a befestigt, während in der ersten Ausführungsvariante die Befestigungsschrauben 9 in von den Konsolen 10,10' ausgebildeten Langlöchern angeordnet sind, um den gesamten Bahnräumer in Vertikalrichtung Z positionieren zu können, sobald die Befestigungsschrauben 9 gelöst sind. Eine solche vertikale Positionierbarkeit ist notwendig, um den Abstand zur Schienenoberkante bei Verschleiß der Räder einstellen zu können. Fig. 5 shows a second embodiment variant of the invention, which only differs from the first embodiment variant in the design of the consoles 10,10 ' Fig. 1 differs, whereas the vibratory system is designed identically. While in the first embodiment the connecting screws 8 between the consoles 10, 10 'and the spring elements 2, 2' are fixedly attached, that is to say consoles 10, 10 'and spring elements 2, 2' are not displaceable relative to one another, the connecting screws 8 are in FIG Second embodiment variant arranged in elongated holes formed by the consoles, so that the spring elements 2, 2 'or also the path clearing bar 1 can be displaced relative to the consoles 10, 10' in the vertical direction Z as soon as the connecting screws 8 are loosened. On the other hand, the consoles 10,10 'in the second variant are fastened to the longitudinal members 7a via fastening screws 9, while in the first variant the fastening screws 9 are arranged in elongated holes formed by the consoles 10,10' in order to position the entire path clearer in the vertical direction Z. to be able to as soon as the fastening screws 9 are loosened. Such vertical positioning is necessary in order to be able to adjust the distance to the upper edge of the rail when the wheels wear.

In Figur 6 ist eine Seitenansicht der ersten Ausführungsvariante des Bahnräumers dargestellt, wobei auch ein Großteil des Fahrwerksrahmens 7 zu sehen ist. In Figur 7 ist hingegen eine vergrößerte Seitenansicht der zweiten Ausführungsvariante des Bahnräumers abgebildet.In Figure 6 a side view of the first embodiment of the lane clearer is shown, with a large part of the chassis frame 7 can also be seen. In Figure 7 however, an enlarged side view of the second variant embodiment of the path clearer is shown.

In der in Figur 6 dargestellten ersten Ausführungsvariante sind die Verbindungsschrauben 8 und die Befestigungsschrauben 9 parallel zur Längsrichtung X ausgerichtet, wobei die Befestigungsschrauben 9 eine Stirnfläche des Längsträgers 7a mit den plattenförmigen Konsolen 10,10' fest verbinden. In der in Figur 7 dargestellten zweiten Ausführungsvariante umgreifen die Konsolen 10,10' den oberen Teil einer Primärfederung 11, wobei die Verschraubung mit den Längsträgern 7a im umgreifenden Abschnitt mittels parallel zur Vertikalrichtung Z ausgerichteten Befestigungsschrauben 9 erfolgt, wobei die Befestigungsschrauben 9 mit der Unterseite des Längsträgers 7a verbunden sind. Die Verbindungsschrauben 8, welche die Konsolen 10,10' mit den Federelementen 2,2' verbinden, sind an einer ebenen, parallel zur Vertikalebene E ausgerichteten Stirnfläche der jeweiligen Konsole 10,10' angebracht.In the in Figure 6 The first embodiment shown, the connecting screws 8 and the fastening screws 9 are aligned parallel to the longitudinal direction X, the fastening screws 9 firmly connecting an end face of the longitudinal member 7a with the plate-shaped brackets 10, 10 '. In the in Figure 7 The brackets 10,10 'shown encompass the upper part of a primary suspension 11, the screwing to the longitudinal members 7a in the encompassing section by means of fastening screws 9 aligned parallel to the vertical direction Z, the fastening screws 9 being connected to the underside of the longitudinal member 7a. The connecting screws 8, which connect the consoles 10, 10 'to the spring elements 2, 2', are attached to a flat end face of the respective console 10, 10 'that is aligned parallel to the vertical plane E.

Ebenfalls deutlich zu erkennen ist der analoge Aufbau des schwingungsfähigen Systems in beiden Ausführungsvarianten, also von Federelementen 2,2', Bahnräumer-Balken 1 und Verbindungsmitteln 3. Wie bereits zuvor erwähnt, geht aus den Seitenansichten hervor, dass die freien Enden 4,4' der Federelemente 2,2' in den als Hohlprofil
ausgebildeten Bahnräumer-Balken 1 hinein ragen und dort mittels der Verbindungsmittel 3 am Bahnräumer-Balken 1 befestigt sind. Die Federelemente 2,2' haben eine längliche Form und sind parallel zur Vertikalrichtung Z ausgerichtet, sodass die Längserstreckung der Federelemente 2,2' parallel zur Vertikalrichtung Z verläuft.The similar structure of the vibratory system in both design variants, i.e. of spring elements 2, 2 ', track clearing bars 1 and connecting means 3, can also be clearly seen. As already mentioned, the side views show that the free ends 4, 4' the spring elements 2.2 'in the as a hollow profile
formed track clearing bar 1 protrude and are fastened there by means of the connecting means 3 on the track clearing bar 1. The spring elements 2, 2 ′ have an elongated shape and are aligned parallel to the vertical direction Z, so that the longitudinal extension of the spring elements 2, 2 ′ runs parallel to the vertical direction Z.

In den beiden Figuren 6 und 7 ist auch zu erkennen, dass ein Dehnungs-Spannungswandler 6, bspw. in Form eines Dehn-Messstreifens oder eines piezoelektrischen Messumformers, an zumindest einem der Federelement 2,2' bzw. an beiden Federelementen 2,2', genauer an der dem Fahrwerksrahmen 7 zugewandten Seite der Federelements 2,2', angebracht ist. Mittels des Dehnungs-Spannungswandlers 6 wird laufend die Biegung bzw. Verformung des entsprechenden Federelements 2,2' gemessen, um eine Kollision mit einem Hindernis detektieren zu können. Da solche Dehnungs-Spannungswandler 6 auch die Amplituden von horizontalen Schwingungen in Längsrichtung X detektieren, wird durch die Kombination des Dehnungs-Spannungswandlers 6 und des erfindungsgemäßen Bahnräumers die Messgenauigkeit des Dehnungs-Spannungswandlers 6 erhöht und die Wahrscheinlichkeit von schwingungsbedingten Messfehlern reduziert. Der Dehnungs-Spannungswandler 6 ist über einen Anschluss 6a mit einer signalleitenden Verbindung 5, auch in den Figuren 1 und 5 zu sehen, verbunden. Die signalleitende Verbindung 5 wiederum läuft zu einer nicht dargestellten bordseitig angeordneten Auswerteeinheit.In both Figures 6 and 7th It can also be seen that a strain-voltage converter 6, for example in the form of a strain gauge or a piezoelectric measuring transducer, is attached to at least one of the spring elements 2, 2 'or on both spring elements 2, 2', more precisely on the chassis frame 7 facing side of the spring element 2, 2 'is attached. The bending or deformation of the corresponding spring element 2, 2 ′ is continuously measured by means of the strain-voltage converter 6 in order to be able to detect a collision with an obstacle. Since such strain-voltage converters 6 also detect the amplitudes of horizontal vibrations in the longitudinal direction X, the combination of the strain-voltage converter 6 and the path clearer according to the invention increases the measurement accuracy of the strain-voltage converter 6 and reduces the likelihood of vibration-related measurement errors. The strain-voltage converter 6 is via a connection 6a with a signal-conducting connection 5, also in the Figures 1 and 5 to see connected. The signal-conducting connection 5 in turn runs to an evaluation unit (not shown) which is arranged on the board.

In Figur 7 sind der Übersichtlichkeit halber nochmals die Vertikalebene E und der Abstand D, sowie das Massezentrum M₁ des Bahnräumer-Balken 1 und die Massezentren M₃ der Verbindungsmittel sowie das Massezentrum M des Bahnräumers eingezeichnet. Ebenfalls angedeutet ist die Position der geometrischen Schwerpunkts S₂,S₂' der Federelemente 2,2'. Dabei ist zu erkennen, dass die Vertikalebene E einerseits eine Symmetrieebene der Federelemente 2,2' darstellt und andererseits auch der als Hohlprofil ausgebildete Bahnräumer-Balken 1 symmetrisch zur Vertikalebene E ausgerichtet ist.In Figure 7 For the sake of clarity, the vertical plane E and the distance D, as well as the center of mass M _{1 of} the clearing beam 1 and the centers of mass M _{3 of} the connecting means and the center of mass M of the clearing device are shown again. The position of the geometric center of gravity S ₂ , S ₂ 'of the spring elements ₂ , ₂ ' is also indicated. It can be seen that the vertical plane E, on the one hand, represents a plane of symmetry of the spring elements 2, 2 'and, on the other hand, the path clearing bar 1, which is designed as a hollow profile, is also aligned symmetrically to the vertical plane E.

List of reference symbols:

11: Bahnräumer-BalkenLane clearer bar
22: FederelementSpring element
33: Verbindungsmittel
3a Verbindungselement
3b erstes Elastomerelement
3c zweites Elastomerelement
3d BuchseLanyard
3a connecting element
3b first elastomer element
3c second elastomer element
3d socket
44th: freies Ende des Federelements 2free end of the spring element 2
55: signalleitende Verbindungsignal-conducting connection
66th: Spannungs-Dehnungswandler
6a AnschlussStress-strain converter
6a connection
77th: Fahrwerksrahmen
7a LängsträgerUndercarriage frame
7a side member
88th: VerbindungsschraubeConnecting screw
99: BefestigungsschraubeFastening screw
1010: Konsoleconsole
1111: PrimärfederungPrimary suspension
XX: LängsrichtungLongitudinal direction
YY: QuerrichtungTransverse direction
ZZ: VertikalrichtungVertical direction
BB.: Breitewidth
DD.: Abstanddistance
EE.: VertikalebeneVertical plane
MM.: Massenzentrum des BahnräumersCenter of mass of the track clearer
M₁ M ₁: Massenzentrum des Bahnräumer-BalkensCenter of mass of the track clearing beam
M₃ M ₃: Massenzentrum des VerbindungsmittelsCenter of mass of the lanyard
S₂ S ₂: geometrischer Schwerpunkt des Federelementsgeometric center of gravity of the spring element

Claims

Track sweeper for a rail vehicle, with a track sweeper bar (1) and at least two elongate spring elements (2, 2') which are spaced apart from one another in a transverse direction (Y) and the longitudinal extent of which runs parallel to a vertical direction (Z) in the operating state, which spring elements (2, 2') are of rigid configuration with respect to a load in the vertical direction (z) and are of elastically resilient configuration with respect to a load in a longitudinal direction (X), the spring elements (2, 2') being configured firstly fixedly to a chassis frame (7) of the rail vehicle, and secondly the track sweeper bar (1) which runs in the transverse direction (Y) being connected via connecting means (3) to the spring elements (2, 2'), characterized in that the centre of mass (M) of the track sweeper is arranged within a spacing (D) from a vertical plane (E) which runs through the geometric centroids (S₂, S₂') of the spring elements (2, 2'), the spacing (D) being between 0% and 40%, preferably between 0% and 25%, in particular between 0% and 15%, of a width (B) of the track sweeper bar (1), measured perpendicularly with respect to the vertical plane (E).
Track sweeper according to Claim 1, characterized in that the spring elements (2, 2') are configured as leaf springs.
Track sweeper according to Claim 1 or 2, characterized in that the centre of mass (M₁) of the track sweeper bar (1) and the centres of mass (M₃) of the connecting means (3), which comprise sleeve-shaped elastomer elements 3b, 3c which are seated on connecting elements 3a which are configured as screws or bushings 3d which are pushed onto the connecting elements 3a, are arranged within the spacing (D) from the vertical plane (E).
Track sweeper according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the centre of mass (M₁) of the track sweeper bar (1) lies in the vertical plane (E).
Track sweeper according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the track sweeper bar (1) is configured as a hollow profile, and free ends (4, 4') of the spring elements (2, 2') protrude into the track sweeper bar (1).
Track sweeper according to one of Claims 1 to 5, characterized in that a connecting means (3) comprises at least one connecting element (3a) and at least one elastomer element (3b, 3c) which is arranged on the connecting element (3a), in order to damp vibrations which occur during operation.
Track sweeper according to Claim 6, characterized in that the free ends (4, 4') of the spring elements (2, 2') are clamped in each case between two elastomer elements (3b, 3c) of a connecting means (3).
Track sweeper according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the free end (4, 4') of each spring element (2, 2') is attached to the track sweeper bar (1) by means of an even number of connecting means (3), one half of the connecting means (3) being connected to the track sweeper bar (1) on that side of the vertical plane (E) which faces the chassis frame (7), and the other half of the connecting means (3) being fastened to the track sweeper bar (1) on that side of the vertical plane (E) which faces away from the chassis frame (7).
Track sweeper according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the spring elements (2, 2') are of symmetrical configuration with regard to the vertical plane (E) .
Track sweeper according to one of Claims 1 to 9, characterized in that a strain transducer (6) which can preferably be connected via signal-conducting connection (5) to an on-board evaluation unit is attached to at least one of the spring elements (2, 2').