EP3973104A1 - Gleisbaumaschine und verfahren zum stopfen eines gleises - Google Patents

Gleisbaumaschine und verfahren zum stopfen eines gleises

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EP3973104A1
EP3973104A1 EP20721205.1A EP20721205A EP3973104A1 EP 3973104 A1 EP3973104 A1 EP 3973104A1 EP 20721205 A EP20721205 A EP 20721205A EP 3973104 A1 EP3973104 A1 EP 3973104A1
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EP
European Patent Office
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track
tamping
image
tamping unit
camera
Prior art date
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EP20721205.1A
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French (fr)
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EP3973104C0 (de
EP3973104B1 (de
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Samuel WOLLANEK
Johannes MAX-THEURER
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Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
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Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
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Publication of EP3973104C0 publication Critical patent/EP3973104C0/de
Publication of EP3973104B1 publication Critical patent/EP3973104B1/de
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    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
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    • E01B2203/00—Devices for working the railway-superstructure
    • E01B2203/16—Guiding or measuring means, e.g. for alignment, canting, stepwise propagation

Definitions

  • the invention relates to a track construction machine for tamping a track, which has sleepers mounted in a ballast bed with rails attached to them, with a movable on rail bogies
  • Tamping unit a camera is arranged for the transmission of real-time recordings to an output device.
  • the invention also relates to a
  • a camera is aimed at the working units of the machine in order to transmit real-time recordings to a display device in a driver's cab. This eliminates the need to arrange a separate work cabin with a view of the work units.
  • the image section of the camera largely corresponds to the field of vision of an operator in such a work booth.
  • the invention is based on the objects of improving the real-time recordings for the remote control of the tamping unit for a track construction machine of the type mentioned at the beginning.
  • an improved method for operating a corresponding track-laying machine is to be specified.
  • a first camera system is arranged in the working direction in front of the tamping unit in order to capture a first surface area of the track as a first image section; in the working direction after the tamping unit, a second camera system is arranged around a second
  • the tamping unit can be efficiently positioned remotely over a respective threshold and a tamping cycle can be carried out.
  • tamping unit is arranged to be displaceable relative to the camera systems by means of displacement drives and that the output device is set up to display a current position of the tamping unit.
  • the displacement paths of the displacement drives are continuously registered and evaluated. This applies, for example, to displacements of the tamping unit in
  • the camera systems have camera axes oriented obliquely downwards, with one
  • Computer unit is set up to rectify the captured image sections.
  • the inclined camera axes allow larger image sections to be captured without covered areas.
  • the rectification that has been carried out has the effect that the merged image gives a realistic overall representation of the track in a top view.
  • each camera system is arranged at least two side by side in a cross machine direction
  • Cameras for capturing partial image sections include that the partial image sections of the two cameras arranged next to one another overlap and that the output device is set up to merge all of the partial image sections. With this arrangement, additional image content is available without covered areas, which increases the information content of the merged image. In addition, camera optics with longer focal lengths can be used, which reduces the effort required to avoid distortion errors.
  • a lighting device with downwardly directed light beams for generating a light marking, in particular in the form of a lighting pattern, is detected in the
  • This light marking is visible in the merged image and provides the operator with additional position information.
  • the camera systems are set up to detect infrared light and if at least one infrared light source is arranged to illuminate the surface areas of the track to be detected.
  • An infrared light source is also used for any light marking that may be generated.
  • first camera system a sensor device for detecting
  • Threshold positions is arranged. Such a sensor system provides the operator with additional assistance in remote control of the
  • the output device is coupled to the sensor device in order to determine the detected threshold positions in the view merged figure.
  • the thresholds shown are delimited with a digital marking. This increases the safety when positioning the tamping unit.
  • At least one camera is additionally arranged to the side of the tamping unit to show a current height position of the
  • the tamping unit is positioned across from the track using the merged image.
  • the tamping tools can be easily positioned over a respective sleeper compartment.
  • Penetration points of the tamping tools are shown in the merged figure.
  • current positions of tamping tines arranged on the lower tamping tool ends with respect to the track are determined by means of sensors and a computer unit and displayed in the merged image. This is particularly useful with displaceable or rotatable tamping units and when using swiveling tamping tines. This shows the operator in real time at which points the tamping ax would penetrate the ballast bed during a lowering process.
  • Another improvement of the method provides that a light marking is generated on the detected surface areas of the track by means of a lighting device. With such a marking, for example, the current position of the tamping unit can be displayed.
  • Illumination pattern is generated and when the image details are merged by matching the illumination pattern. To this In this way, a simple compilation (stitching) of the image sections is feasible.
  • mapping of the recorded surface areas of the track is calculated.
  • the output device is thus three-dimensional
  • Real-time model of the track can be displayed, with depth information of the
  • the positioning of the tamping unit above a threshold is facilitated if threshold positions are detected by means of a sensor device during a forward movement of the track-laying machine and if the threshold positions are displayed to the operator in the merged image.
  • the thresholds in the figure are marked with a colored border.
  • An additional relief for the operator is achieved if tamping positions are specified by means of an assistance system and the proposed tamping positions are displayed to the operator in the merged image.
  • the tamping unit is then positioned in such a way that the current positions of the tamping tools are brought into agreement with the proposed tamping positions.
  • Fig. 1 track construction machine
  • Fig. 2 tamping unit and camera systems over a track in one
  • FIG. 3 shows the arrangement according to FIG. 2 in a cross section through the track.
  • FIG. 4 shows a plan view of the track with recorded surface regions Fig. 5 output device
  • the track construction machine 1 shown in FIG. 1 is a tamping machine and comprises a machine frame 3 that can be moved on rail bogies 2.
  • a tamping unit 4 is arranged on the machine frame 3.
  • the tamping machine is used to process a track 5 in which rails 7 fastened to sleepers 6 are mounted in a ballast bed 8.
  • Track construction machine 1 can also have additional functions.
  • the machine 1 comprises a cleaning device for cleaning ballast or a stabilization unit for track stabilization.
  • the track grid formed from sleepers 6 and rails 7 is lifted into a desired position by means of a fleece / straightening unit 9 and a measuring system 10 and, if necessary, shifted to the side.
  • vibrating tamping tools 11 with tamping picks 12 arranged at the lower ends are immersed in the ballast bed 8.
  • the submerged tampons 12 are placed side by side and in the process compact gravel below the raised sleepers 6.
  • the camera systems 14, 15 are coupled to a
  • Output device 16 which is accommodated in a cabin 17 of the track construction machine 1.
  • An operating device 18 with operating elements for remote control of the tamping unit 4 is also set up in this cabin 17.
  • Units 4, 9 and a drive of the track construction machine 1 can be operated.
  • Sensor device 20 is arranged for detecting threshold positions.
  • This sensor device 20 includes, for example, a
  • Rotary laser scanner 21 for detecting surface contours and eddy current sensors 22 for detecting rail fastenings By The merging of the sensor signals is the position of a respective one
  • Threshold 6 precisely detectable.
  • FIGS. 2 and 3 An exemplary arrangement of the camera systems 14, 15 is shown in FIGS. 2 and 3. With the first camera system 14, a first
  • the image details 24, 25, 27, 28 are brought together to form an image 29 of the track 5 located below the tamping unit 4.
  • Such a combination of image details 24, 25, 27, 28 to form an entire image 29 is also called stitching. Since this is the output of real-time recordings, an operator is able to control the tamping unit 4 on the basis of the merged image 29. A sufficiently high frame rate is specified to capture the dynamics of the stuffing process.
  • FIG. 5 shows the output device 16 in a monitor window
  • the respective camera system 14, 15 for capturing the partial image sections 24, 25 and 27, 28 in a cross machine direction comprises two cameras 30 arranged next to one another. For loss-free stitching, the partial image sections 24, 25 and 27, respectively, overlap. 28 of the respective camera system 14, 15.
  • the cameras 30 have camera axes 31 oriented obliquely downwards (FIG. 2). The one with it
  • each camera or each camera system 14, 15 includes its own computer unit.
  • one A common computer unit in the output device 16 can be used for rectifying the image details 24, 25, 27, 28.
  • video cameras 30 with an HD resolution and a high depth of field are used.
  • the video data is processed in real time and as a merged figure 29 in the
  • Output device 16 displayed. With an efficient compression of the video data, it is easy to document the
  • Illumination device 32 is arranged, which with downwardly directed light beams light markings 33 within the detected
  • Light markings 33 result in an illumination pattern.
  • the light beams of the lighting device 32 are advantageously along a
  • the light markings 33 can be used for stitching the image details 24, 25, 27, 28. So-called parallel beam LEDs, for example, can be used as the luminous element of the lighting device 32.
  • Threshold positions known.
  • the relative position of the tamping unit 4 with respect to the detected sleepers 6 results from the known geometric relationship between the arrangement of the sensor device 20 and the arrangement of the tamping unit 4 on the machine frame 3.
  • the positions of the sleepers 6 in the merged figure 29 with markings 35 shown By coupling with the output device 16, the positions of the sleepers 6 in the merged figure 29 with markings 35 shown. In this way, the operator recognizes the current position of the tamping unit 4 in relation to the sleepers 6 even if these are partially covered by gravel.
  • Stuffing positions is coupled to the proposed stuffing positions in the merged figure 29.
  • obstacles in the track are detected by means of the sensor device 20 and the assistance system suggests an appropriate adjustment to the operator
  • the output device 16 is useful for displaying additional
  • route data 37 is displayed next to the thresholds 6.
  • Status data 38 of the tamping unit 4 or other devices of the track construction machine 1 are indicated in a further window.
  • Aggregate units 40 additional cameras 30 are arranged (Fig. 6). In this way, additional partial image excerpts 24, 25, 27, 28 are available in order to generate a merged image 29 of the track 5 located below the multi-sleeper tamping unit 39. In addition, a lighting device 32 is located above each aggregate unit 40

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Abstract

Gleisbaumaschine (1) zum Stopfen eines Schotterbetts (8) eines Gleises (5), mit einem auf Schienenfahrwerken (2) verfahrbaren Maschinenrahmen (3) und mit einem Stopfaggregat (4), das in das Schotterbett (8) absenkbare, in Vibration versetzbare und zueinander beistellbare Stopfwerkzeuge (11) umfasst, wobei in einer Arbeitsrichtung (13) vor dem Stopfaggregat (4) eine Kamera (30) zur Übertragung von Echtzeitaufnahmen an eine Ausgabeeinrichtung (16) angeordnet ist. In Arbeitsrichtung (13) vor dem Stopfaggregat (4) ist ein erstes Kamera System (14) angeordnet, um einen ersten Oberflächenbereich (23) des Gleises (5) als einen ersten Bildausschnitt (24, 25) zu erfassen. Zudem ist in Arbeitsrichtung (13) nach dem Stopfaggregat (4) ein zweites Kamera System (15) angeordnet ist, um einen zweiten Oberflächenbereich (26) des Gleises (5) als einen zweiten Bildausschnitt (27, 28) zu erfassen, wobei sich die erfassten Bildausschnitte (24, 25, 27, 28) teilweise überschneiden und wobei die Ausgabeeinrichtung (16) zur Ausgabe der Bildausschnitte (24, 25, 27, 28) in einer zusammengeführten Abbildung eingerichtet ist.

Description

Beschreibung
Gleisbaumaschine und Verfahren zum Stopfen eines Gleises
Gebiet der Technik
[01] Die Erfindung betrifft eine Gleisbaumaschine zum Stopfen eines Gleises, welches in einem Schotterbett gelagerte Schwellen mit darauf befestigten Schienen aufweist, mit einem auf Schienenfahrwerken verfahrbaren
Maschinenrahmen und mit einem Stopfaggregat, das in das Schotterbett absenkbare, in Vibration versetzbare und zueinander beistellbare
Stopfwerkzeuge umfasst, wobei in einer Arbeitsrichtung vor dem
Stopfaggregat eine Kamera zur Übertragung von Echtzeitaufnahmen an eine Ausgabeeinrichtung angeordnet ist. Zudem betrifft die Erfindung ein
Verfahren zum Betreiben der Gleisbaumaschine.
Stand der Technik
[02] Aus der WO 2018/206214 A1 ist eine gattungsgemäße Gleisbaumaschine bekannt, die mit einem Assistenzsystem für eine fernsteuerbare
Durchführung von Stopfvorgängen ausgestattet ist. Dabei ist eine Kamera auf Arbeitsaggregate der Maschine gerichtet, um Echtzeitaufnahmen an eine Anzeigevorrichtung in einer Fahrerkabine zu übertragen. Damit entfällt die Notwendigkeit, eine eigene Arbeitskabine mit Sicht auf die Arbeitsaggregate anzuordnen. Der Bildausschnitt der Kamera entspricht dabei weitgehend dem Blickfeld einer Bedienperson in einer solchen Arbeitskabine.
Darstellung der Erfindung
[03] Der Erfindung liegen die Aufgaben zugrunde, für eine Gleisbaumaschine der eingangs genannten Art die Echtzeitaufnahmen zur Fernsteuerbarkeit des Stopfaggregats zu verbessern. Zudem soll ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer entsprechenden Gleisbaumaschine angegeben werden.
[04] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch die Merkmale der
Ansprüche 1 und 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. [05] Dabei ist in Arbeitsrichtung vor dem Stopfaggregat ein erstes Kamerasystem angeordnet, um einen ersten Oberflächenbereich des Gleises als einen ersten Bildausschnitt zu erfassen, in Arbeitsrichtung nach dem Stopfaggregat ist ein zweites Kamerasystem angeordnet, um einen zweiten
Oberflächenbereich des Gleises als einen zweiten Bildausschnitt zu erfassen, wobei sich die erfassten Bildausschnitte teilweise überschneiden und wobei die Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe der Bildausschnitte in einer zusammengeführten Abbildung eingerichtet ist. Durch die Anordnung eines solchen Videosystems stehen einer Bedienperson hindernisfreie
Echtzeitaufnahmen des unter dem Stopfaggregat befindlichen Gleises zur Verfügung. Die von Komponenten des Stopfaggregats im Bildausschnitt des vorderen Kamerasystems verdeckten Bereiche des Gleises werden im Bildausschnitt des hinteren Kamerasystems erfasst. Umgekehrt erfasst das vordere Kamerasystem Bereiche, die für das hintere Kamerasystem abgedeckt sind. Über die geometrischen Bezüge der Befestigungsstellen und der Ausrichtungen der Kamerasysteme und des Stopfaggregates ist auch die Lage des Stopfaggregats in der zusammengeführten Abbildung bekannt. Die Ausgabeeinrichtung liefert somit der Bedienperson eine umfassende
Abbildung des aktuell zu stopfenden Gleisbereiches in Bezug zu der momentanen Position des Stopfaggregats. Mit diesen Echtzeitinformationen ist das Stopfaggregat auf effiziente Weise aus der Ferne über einer jeweiligen Schwelle positionierbar und ein Stopfzyklus durchführbar.
[06] Eine Weiterbildung dieser Lösung sieht vor, dass das Stopfaggregat mittels Verschiebeantriebe gegenüber den Kamerasystemen verschiebbar angeordnet ist und dass die Ausgabeeinrichtung zur Anzeige einer aktuellen Position des Stopfaggregats eingerichtet ist. Dazu werden beispielsweise Verschiebewege der Verschiebeantriebe laufend registriert und ausgewertet. Das betrifft beispielsweise Verschiebungen des Stopfaggregats in
Arbeitsrichtung oder quer dazu sowie Drehungen des Stopfaggregates um eine Hochachse.
[07] In einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung weisen die Kamerasysteme schräg nach unten ausgerichtete Kameraachsen auf, wobei eine
Rechnereinheit zur Entzerrung der erfassten Bildausschnitte eingerichtet ist. Die schrägen Kameraachsen erlauben die Erfassung größerer Bildausschnitte ohne abgedeckte Bereiche. Dabei bewirkt die durchgeführte Entzerrung, dass sich in der zusammengeführten Abbildung eine realistische Gesamtdarstellung des Gleises in einer Draufsicht ergibt.
[08] Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass jedes Kamerasystem in einer Maschinenquerrichtung zumindest zwei nebeneinander angeordnete
Kameras zur Erfassung von Teilbildausschnitten umfasst, dass sich die Teilbildausschnitte der beiden nebeneinander angeordneten Kameras überschneiden und dass die Ausgabeeinrichtung zur Zusammenführung aller Teilbildausschnitte eingerichtet ist. Bei dieser Anordnung stehen zusätzliche Bildinhalte ohne abgedeckte Bereiche zur Verfügung, wodurch sich der Informationsgehalt der zusammengeführten Abbildung erhöht. Zudem sind Kameraoptiken mit längeren Brennweiten einsetzbar, wodurch sich der Aufwand zur Vermeidung von Verzerrungsfehlern reduziert.
[09] In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Beleuchtungseinrichtung mit nach unten gerichteten Lichtstrahlen zur Erzeugung einer Lichtmarkierung, insbesondere in Form eines Beleuchtungsmusters, in den erfassten
Oberflächenbereichen des Gleises angeordnet. Diese Lichtmarkierung ist in der zusammengeführten Abbildung sichtbar und liefert der Bedienperson zusätzliche Positionsinformationen.
[10] Um eine negative Beeinflussung der Aufnahmequalität durch direkte
Sonneneinstrahlung zu vermeiden ist es sinnvoll, wenn die Kamerasysteme zur Erfassung von Infrarotlicht eingerichtet sind und wenn zumindest eine Infrarotlichtquelle zur Beleuchtung der zu erfassenden Oberflächenbereiche des Gleises angeordnet ist. Dabei wird auch für eine gegebenenfalls erzeugte Lichtmarkierung eine Infrarotlichtquelle genutzt.
[11] Eine vorteilhafte Erweiterung sieht vor, dass in Arbeitsrichtung vor dem
ersten Kamerasystem eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von
Schwellenpositionen angeordnet ist. Ein solches Sensorsystem liefert der Bedienperson zusätzliche Hilfestellungen beim Fernbedienen des
Stopfaggregates.
[12] Dabei ist es günstig, wenn die Ausgabeeinrichtung mit der Sensoreinrichtung gekoppelt ist, um die erfassten Schwellenpositionen in der zusammengeführten Abbildung anzuzeigen. Beispielsweise sind die abgebildeten Schwellen mit einer digitalen Markierung umgrenzt. Das erhöht die Sicherheit bei der Positionierung des Stopfaggregats.
[13] Vorteilhafterweise ist zusätzlich zumindest eine Kamera seitlich neben dem Stopfaggregat angeordnet, um eine aktuelle Höhenposition der
Stopfwerkzeuge zu Erfassen. Auf diese Weise ist auch eine Eindringtiefe der Stopfwerkzeuge in das Schotterbett fernsteuerbar.
[14] Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der Gleisbaumaschine wird einer Bedienperson mittels der Ausgabeeinrichtung die
zusammengeführte Abbildung in Echtzeit angezeigt, wobei das
Stopfaggregat unter Nutzung der zusammengeführten Abbildung gegenüber dem Gleis positioniert wird. Durch die Abbildung des Gleises in einer
Draufsicht sind die Stopfwerkzeuge in einfacher Weise über einem jeweiligen Schwellenfach positionierbar.
[15] In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird eine aktuelle
Position des Stopfaggregates erfasst, wobei sich daraus ergebende
Eindringstellen der Stopfwerkzeuge in der zusammengeführten Abbildung angezeigt werden. Günstigerweise werden mittels Sensoren und einer Rechnereinheit aktuelle Positionen von an unteren Stopfwerkzeugenden angeordneten Stopfpickeln bezüglich des Gleises ermittelt und in der zusammengeführten Abbildung angezeigt. Das ist insbesondere bei verschiebbaren oder drehbaren Stopfaggregaten sowie beim Einsatz schwenkbarer Stopfpickeln sinnvoll. Damit wird der Bedienperson in Echtzeit angezeigt, an welchen Stellen die Stopfpickel bei einem Absenkvorgang in das Schotterbett eindringen würden.
[16] Eine weitere Verbesserung des Verfahrens sieht vor, dass auf den erfassten Oberflächenbereichen des Gleises mittels einer Beleuchtungseinrichtung eine Lichtmarkierung erzeugt wird. Mit einer solchen Markierung kann beispielsweise die aktuelle Position des Stopfaggregats angezeigt werden.
[17] Zudem ist es günstig, wenn mittels der Beleuchtungseinrichtung ein
Beleuchtungsmuster erzeugt wird und wenn die Bildausschnitte durch ein Matching des Beleuchtungsmusters zusammengeführt werden. Auf diese Weise ist ein einfaches Zusammenstellen (Stitchen) der Bildausschnitte durchführbar.
[18] Weitere Möglichkeiten bietet eine vorteilhafte Verfahrenserweiterung, bei der aus erfassten Bilddaten der Kamerasysteme eine dreidimensionale
Abbildung der erfassten Oberflächenbereiche des Gleises errechnet wird. Damit ist mittels der Ausgabeeinrichtung ein dreidimensionales
Echtzeitmodell des Gleises darstellbar, mit Tiefeninformationen des
Schotterbettes, der Schwellen und der Schienen.
[19] Erleichtert wird die Positionierung des Stopfaggregats über einer Schwelle, wenn bei einer Vorwärtsbewegung der Gleisbaumaschine mittels einer Sensoreinrichtung Schwellenpositionen erfasst werden und wenn der Bedienperson in der zusammengeführten Abbildung die Schwellenpositionen angezeigt werden. Mit dieser Anreicherung der Echtzeitinformationen ist auch bei schlechten Lichtverhältnissen eine sichere Bedienung möglich. Beispielsweise sind die Schwellen in der Abbildung mit einer farbigen Umrandung markiert.
[20] Eine zusätzliche Entlastung der Bedienperson wird erreicht, wenn mittels eines Assistenzsystems Stopfpositionen vorgegeben werden und wenn der Bedienperson in der zusammengeführten Abbildung die vorgeschlagenen Stopfpositionen angezeigt werden. Die Positionierung des Stopfaggregats erfolgt dann in der Weise, dass die aktuellen Positionen der Stopfwerkzeuge mit den vorgeschlagenen Stopfpositionen in Übereinstimmung gebracht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[21] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer
Darstellung:
Fig. 1 Gleisbaumaschine
Fig. 2 Stopfaggregat und Kamerasysteme über einem Gleis in einer
Seitenansicht
Fig. 3 Anordnung gemäß Fig. 2 in einem Querschnitt durch das Gleis Fig. 4 Draufsicht auf das Gleis mit erfassten Oberflächenbereichen Fig. 5 Ausgabeeinrichtung
Fig. 6 Mehrschwellen-Stopfaggregat in einer Seitenansicht
Beschreibung der Ausführungsformen
[22] Die in Fig. 1 dargestellte Gleisbaumaschine 1 ist eine Stopfmaschine und umfasst einen auf Schienenfahrwerken 2 verfahrbaren Maschinenrahmen 3. Am Maschinenrahmen 3 ist ein Stopfaggregat 4 angeordnet. Die
Stopfmaschine dient der Bearbeitung eines Gleises 5, bei dem auf Schwellen 6 befestigte Schienen 7 in einem Schotterbett 8 gelagert sind. Die
Gleisbaumaschine 1 kann auch zusätzliche Funktionen aufweisen.
Beispielsweise umfasst die Maschine 1 eine Reinigungsvorrichtung zur Schotterreinigung oder ein Stabilisationsaggregat zur Gleisstabilisierung.
[23] Bei einem Stopfvorgang wird der aus Schwellen 6 und Schienen 7 gebildete Gleisrost mittels eines Flebe-/Richtaggregats 9 und eines Messsystems 10 in eine Solllage gehoben und gegebenenfalls seitlich verschoben. Zur Fixierung dieser Lage tauchen vibrierende Stopfwerkzeuge 11 mit an unteren Enden angeordneten Stopfpickel 12 in das Schotterbett 8 ein. Die eingetauchten Stopfpickel 12 werden zueinander beigestellt und verdichten dabei Schotter unterhalb der angehobenen Schwellen 6.
[24] In einer Arbeitsrichtung 13 sind vor dem Stopfaggregat 4 ein erstes
Kamerasystem 14 und nach dem Stopfaggregat 4 ein zweites Kamerasystem 15 angeordnet. Gekoppelt sind die Kamerasysteme 14, 15 mit einer
Ausgabeeinrichtung 16, die in einer Kabine 17 der Gleisbaumaschine 1 untergebracht ist. In dieser Kabine 17 ist auch eine Bedieneinrichtung 18 mit Bedienelementen zum Fernsteuern des Stopfaggregats 4 eingerichtet.
Konkret sind über eine Maschinensteuerung 19 diverse Antriebe der
Aggregate 4, 9 und ein Fahrantrieb der Gleisbaumaschine 1 bedienbar.
[25] In Arbeitsrichtung 13 vor dem ersten Kamerasystem 14 ist optional eine
Sensoreinrichtung 20 zur Erfassung von Schwellenpositionen angeordnet. Diese Sensoreinrichtung 20 umfasst beispielsweise einen
Rotationslaserscanner 21 zur Erfassung von Oberflächenkonturen und Wirbelstromsensoren 22 zum Detektieren von Schienenbefestigungen. Durch Zusammenführung der Sensorsignale ist die Position einer jeweiligen
Schwelle 6 genau erfassbar.
[26] In den Figuren 2 und 3 ist eine beispielhafte Anordnung der Kamerasysteme 14, 15 dargestellt. Mit dem ersten Kamerasystem 14 wird ein erster
Oberflächenbereich 23 des Gleises 5 als ein erster Bildausschnitt 24, 25 erfasst (Fig. 4). Das zweite Kamerasystem 15 erfasst einen zweiten
Oberflächenbereich 26 des Gleises 5 als einen zweiten Bildausschnitt 27, 28. Dabei ist wesentlich, dass sich die Bildausschnitte 24, 25, 27, 28 teilweise überschneiden, sodass sie teilweise dieselben Bildinhalte aufweisen.
[27] In der Ausgabeeinrichtung 16 werden die Bildausschnitte 24, 25, 27, 28 zu einer Abbildung 29 des unterhalb des Stopfaggregats 4 befindlichen Gleises 5 zusammengeführt. Eine solche Zusammenführung von Bildausschnitten 24, 25, 27, 28 zu einer gesamten Abbildung 29 wird auch Stitching genannt. Da es sich dabei um die Ausgabe von Echtzeitaufnahmen handelt, ist eine Bedienperson in die Lage versetzt, das Stopfaggregat 4 auf Basis der zusammengeführten Abbildung 29 zu steuern. Dabei ist eine ausreichend hohe Bildrate vorgegeben, um die Dynamik des Stopfprozesses zu erfassen.
[28] Fig. 5 zeigt in einem Monitorfenster der Ausgabeeinrichtung 16 die
zusammengeführte Abbildung 29 der in Fig. 4 dargestellten Bildausschnitte 24, 25, 27, 28. Dabei sind dem jeweiligen Oberflächenbereich 24, 26 jeweils zwei Teilbildausschnitte 24, 25 bzw. 27, 28 zugeordnet. Wie in Fig. 3 ersichtlich umfasst des jeweilige Kamerasystem 14, 15 für die Erfassung der Teilbildausschnitte 24, 25 bzw. 27, 28 in einer Maschinenquerrichtung zwei nebeneinander angeordnete Kameras 30. Für ein verlustfreies Stitching überschneiden sich die Teilbildausschnitte 24, 25 bzw. 27, 28 des jeweiligen Kamerasystems 14, 15.
[29] Um Abdeckungen des Gleises 5 durch Komponenten des Stopfaggregates 4 zu minimieren ist es günstig, wenn die Kameras 30 schräg nach unten ausgerichtete Kameraachsen 31 aufweisen (Fig. 2). Die damit
einhergehende Verzerrung der Bildausschnitte 24, 25, 27, 28 wird mittels einer Rechnereinheit entzerrt. Dabei umfasst beispielsweise jede Kamera oder jedes Kamerasystem 14, 15 eine eigene Rechnereinheit. Auch eine gemeinsame Rechnereinheit in der Ausgabeeinrichtung 16 ist für eine Entzerrung der Bildausschnitte 24, 25, 27, 28 nutzbar.
[30] Beispielsweise kommen Videokameras 30 mit einer HD-Auflösung und einer hohen Tiefenschärfe zum Einsatz. Die Videodaten werden in Echtzeit verarbeitet und als zusammengeführte Abbildung 29 in der
Ausgabeeinrichtung 16 angezeigt. Mit einer effizienten Komprimierung der Videodaten sind diese ohne großen Aufwand zur Dokumentation der
Arbeitsvorgänge abspeicherbar.
[31] Das Fernsteuern des Stopfaggregats 4 wird erleichtert, wenn eine
Beleuchtungseinrichtung 32 angeordnet ist, die mit nach unten gerichteten Lichtstrahlen Lichtmarkierungen 33 innerhalb der erfassten
Oberflächenbereiche 23, 26 erzeugt. Dabei ist es günstig, wenn die
Lichtmarkierungen 33 ein Beleuchtungsmuster ergeben. Die Lichtstrahlen der Beleuchtungseinrichtung 32 sind vorteilhafterweise entlang einer
Symmetrieachse 34 des Stopfaggregats 4 ausgerichtet. Auf diese Weise wird der Bedienperson zusätzlich angezeigt, wenn sich die Symmetrieachse 34 über einer Schwelle 6 befindet. Zudem sind die Lichtmarkierungen 33 für das Stitching der Bildausschnitte 24, 25, 27, 28 nutzbar. Als Leuchtkörper der Beleuchtungseinrichtung 32 sind beispielsweise sogenannte Parallel-Beam- LEDs einsetzbar.
[32] Bei vorhandener Sensoreinrichtung 20 sind zusätzlich die detektierten
Schwellenpositionen bekannt. Die relative Position des Stopfaggregats 4 gegenüber den detektierten Schwellen 6 ergibt sich über die bekannte geometrische Beziehung zwischen der Anordnung der Sensoreinrichtung 20 und der Anordnung des Stopfaggregats 4 auf dem Maschinenrahmen 3. Durch eine Kopplung mit der Ausgabeeinrichtung 16 werden die Positionen der Schwellen 6 in der zusammengeführten Abbildung 29 mit Markierungen 35 angezeigt. Auf diese Weise erkennt die Bedienperson auch dann die momentane Position des Stopfaggregats 4 gegenüber den Schwellen 6, wenn diese teilweise von Schotter abgedeckt sind.
[33] Die Anforderungen an die Bedienperson werden weiter reduziert, wenn die Ausgabeeinrichtung 16 mit einem Assistenzsystem zur Vorgabe von
Stopfpositionen gekoppelt ist, um die vorgeschlagenen Stopfpositionen in der zusammengeführten Abbildung 29 anzuzeigen. Beispielsweise werden mittels der Sensoreinrichtung 20 Hindernisse im Gleis detektiert und das Assistenzsystem schlägt dem Bediener entsprechend angepasste
Stopfpositionen vor. Jedenfalls ist es günstig, wenn in der
zusammengeführten Abbildung 29 sich aus der Position des Stopfaggregats 4 aktuell ergebende Eindringstellen 36 der Stopfpickel 12 in das Schotterbett 8 angezeigt werden. Diese angezeigten Eindringstellen 36 werden dann gegebenenfalls mit vorgeschlagenen Stopfpositionen in Übereinstimmung gebracht.
[34] Sinnvollerweise ist die Ausgabeeinrichtung 16 zur Anzeige zusätzlicher
Informationen eingerichtet. Wie in Fig. 5 ersichtlich werden z.B. neben den Schwellen 6 Streckendaten 37 angezeigt. In einem weiteren Fenster sind Zustandsdaten 38 des Stopfaggregats 4 bzw. anderer Einrichtungen der Gleisbaumaschine 1 angegeben. Diese Ergänzungen der Anzeige
ermöglichen der Bedienperson einen umfassenden Überblick und ein rasches Reagieren auf Fehlentwicklungen.
[35] Bei einem Mehrschwellen-Stopfaggregat 39 zur gleichzeitigen Unterstopfung mehrerer Schwellen 6 ist es sinnvoll, wenn zwischen den einzelnen
Aggregateinheiten 40 zusätzliche Kameras 30 angeordnet sind (Fig. 6). Auf diese Weise stehen zusätzliche Teilbildausschnitte 24, 25, 27, 28 zur Verfügung, um eine zusammengeführte Abbildung 29 des unterhalb des Mehrschwellen-Stopfaggregat 39 befindlichen Gleises 5 zu erzeugen. Zudem ist über jeder Aggregateinheit 40 eine Beleuchtungseinrichtung 32
angeordnet, um die entsprechende Symmetrieachse 34 zu markieren.

Claims

Patentansprüche
1. Gleisbaumaschine (1) zum Stopfen eines Gleises (5), welches in einem
Schotterbett (8) gelagerte Schwellen (6) mit darauf befestigten Schienen (7) aufweist, mit einem auf Schienenfahrwerken (2) verfahrbaren Maschinenrahmen (3) und mit einem Stopfaggregat (4), das in das Schotterbett (8) absenkbare, in Vibration versetzbare und zueinander beistellbare Stopfwerkzeuge (11) umfasst, wobei in einer Arbeitsrichtung (13) vor dem Stopfaggregat (4) eine Kamera (30) zur
Übertragung von Echtzeitaufnahmen an eine Ausgabeeinrichtung (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Arbeitsrichtung (13) vor dem Stopfaggregat (4) ein erstes Kamerasystem (14) angeordnet ist, um einen ersten
Oberflächenbereich (23) des Gleises (5) als einen ersten Bildausschnitt (24, 25) zu erfassen, dass in Arbeitsrichtung (13) nach dem Stopfaggregat (4) ein zweites Kamerasystem (15) angeordnet ist, um einen zweiten Oberflächenbereich (26) des Gleises (5) als einen zweiten Bildausschnitt (27, 28) zu erfassen, dass sich die erfassten Bildausschnitte (24, 25, 27, 28) teilweise überschneiden und dass die Ausgabeeinrichtung (16) zur Ausgabe der Bildausschnitte (24, 25, 27, 28) in einer zusammengeführten Abbildung eingerichtet ist.
2. Gleisbaumaschine (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Stopfaggregat (4) mittels Verschiebeantriebe gegenüber den Kamerasystemen (14, 15) verschiebbar angeordnet ist und dass die Ausgabeeinrichtung (16) zur Anzeige einer aktuellen Position des Stopfaggregats (4) eingerichtet ist.
3. Gleisbaumaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamerasysteme (14, 15) schräg nach unten ausgerichtete Kameraachsen (31) aufweisen und dass eine Rechnereinheit zur Entzerrung der erfassten
Bildausschnitte (24, 25, 27, 28) eingerichtet ist.
4. Gleisbaumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass jedes Kamerasystem (14, 15) in einer
Maschinenquerrichtung zumindest zwei nebeneinander angeordnete Kameras (30) zur Erfassung von Teilbildausschnitten (24, 25, 27, 28) umfasst, dass sich die Teilbildausschnitte (24, 25, 27, 28) der beiden nebeneinander angeordneten
Kameras (30) überschneiden und dass die Ausgabeeinrichtung (16) zur
Zusammenführung aller Teilbildausschnitte (24, 25, 27, 28) eingerichtet ist.
5. Gleisbaumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungseinrichtung (32) mit nach unten gerichteten Lichtstrahlen zur Erzeugung einer Lichtmarkierung (33), insbesondere in Form eines Beleuchtungsmusters, in den erfassten Oberflächenbereichen (23, 26) des Gleises (5) angeordnet ist.
6. Gleisbaumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kamerasysteme (14, 15) zur Erfassung von Infrarotlicht eingerichtet sind und dass zumindest eine Infrarotlichtquelle zur Beleuchtung der zu erfassenden Oberflächenbereiche (23, 26) des Gleises (5) angeordnet ist.
7. Gleisbaumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass in Arbeitsrichtung (13) vor dem ersten Kamerasystem (14) eine Sensoreinrichtung (20) zur Erfassung von Schwellenpositionen angeordnet ist und dass insbesondere die Ausgabeeinrichtung (16) mit der Sensoreinrichtung (20) gekoppelt ist, um die erfassten Schwellenpositionen in der zusammengeführten Abbildung (29) anzuzeigen.
8. Gleisbaumaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass für eine Erfassung einer Höhenposition der Stopfwerkzeuge (11) zumindest eine Kamera (30) seitlich neben dem Stopfaggregat (4) angeordnet ist.
9. Verfahren zum Betreiben einer Gleisbaumaschine (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer Bedienperson mittels der Ausgabeeinrichtung (16) die zusammengeführte Abbildung (29) in Echtzeit angezeigt wird und dass das Stopfaggregat (4) unter Nutzung der
zusammengeführten Abbildung (29) gegenüber dem Gleis (5) positioniert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Position des Stopfaggregates (4) erfasst wird und dass sich daraus ergebende Eindringstellen (36) der Stopfwerkzeuge (11) in der zusammengeführten Abbildung (29) angezeigt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf den erfassten Oberflächenbereichen (23, 26) des Gleises (5) mittels einer
Beleuchtungseinrichtung (32) eine Lichtmarkierung (33) erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Beleuchtungseinrichtung (32) ein Beleuchtungsmuster erzeugt wird und dass die Bildausschnitte (24, 25, 27, 28) durch ein Matching des Beleuchtungsmusters zusammengeführt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus erfassten Bilddaten der Kamerasysteme (14, 15) eine dreidimensionale Abbildung der erfassten Oberflächenbereiche (23, 26) des Gleises (5) errechnet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Vorwärtsbewegung der Gleisbaumaschine (1) mittels einer
Sensoreinrichtung (20) Schwellenpositionen erfasst werden und dass der
Bedienperson in der zusammengeführten Abbildung (29) die Schwellenpositionen angezeigt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Assistenzsystems Stopfpositionen vorgegeben werden und dass der Bedienperson in der zusammengeführten Abbildung (29) die vorgeschlagenen Stopfpositionen angezeigt werden.
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