EP4176133A1

EP4176133A1 - Verfahren und maschine zum unterstopfen eines gleises

Info

Publication number: EP4176133A1
Application number: EP21731090.3A
Authority: EP
Inventors: Josef HOFSTÄTTER; Heinz SPRINGER
Original assignee: Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Current assignee: Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2023-05-10
Also published as: WO2022002522A1; AT524006A1; JP2023531809A

Abstract

Verfahren und Maschine zum Unterstopfen von mehreren hintereinander in einem Schotterbett (2) gelagerten Schwellen (4) eines Gleises (3) mittels eines Stopfaggregats (7), das mehrere in einer Arbeitsrichtung (25) hintereinander angeordnete und unabhängig voneinander höhenverstellbare Stopfeinheiten (14) mit zueinander beistellbaren Stopfpickeln (22) umfasst, wobei während eines Stopfzyklus die Stopfpickel (22) einer vorderen Stopfeinheit (14) und die Stopfpickel (22) einer hinteren Stopfeinheit (14) auf unterschiedliche Tauchtiefen (Ti, T₂, T₃) in das Schotterbett (2) abgesenkt werden, wobei das Stopfaggregat (7) für einen nächsten Stopfzyklus in Arbeitsrichtung (25) um eine Anzahl von Schwellen (4) weiterbewegt wird, die geringer ist als die Anzahl der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten (14). Auf diese Weise unterstopfen die hintereinander angeordneten Stopfeinheiten (14) dieselbe Schwelle (4) mehrmals in unterschiedlichen Tiefenzonen (Ζ₁, Z₂, Z₃) des Schotterbettes (2).

Description

Beschreibung

Verfahren und Maschine zum Unterstopfen eines Gleises

Technisches Gebiet

[01] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstopfen von mehreren hintereinander in einem Schotterbett gelagerten Schwellen eines Gleises mittels eines Stopfaggregats, das mehrere in einer Arbeitsrichtung hintereinander angeordnete und unabhängig voneinander höhenverstellbare Stopfeinheiten mit zueinander beistellbaren Stopfpickeln umfasst. Zudem betrifft die Erfindung eine Maschine zur Ausführung des Verfahrens.

Stand der Technik

[02] Zur Wiederherstellung bzw. Erhaltung einer vorgegebenen Gleislage werden Gleise mit Schotterbettung regelmäßig mittels einer Stopfmaschine bearbeitet. Dabei befährt die Stopfmaschine das Gleis und hebt den aus Schwellen und Schienen gebildeten Gleisrost mittels eines Hebe- /Richtaggregats auf ein Sollniveau. Eine Fixierung der neuen Gleislage erfolgt durch Unterstopfen der Schwellen mittels eines Stopfaggregats. Das Stopfaggregat umfasst Stopfwerkzeuge mit Stopfpickeln, die bei einem Stopfvorgang mit einer Schwingung beaufschlagt in das Schotterbett eintauchen und zueinander beigestellt werden. Dabei wird der Schotter unter die jeweilige Schwelle geschoben und verdichtet.

[03] Insbesondere Strecken-Stopfmaschinen nutzen Stopfaggregate zum gleichzeitigen Unterstopfen mehrerer Schwellen. Die damit erreichte hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit ermöglicht die Durcharbeitung eines Gleises in kurzen Sperrpausen. Moderne Stopfmaschine zeichnen sich zudem durch geringe Verschleißwirkungen sowohl auf das Stopfaggregat als auch auf den Schotter aus.

[04] Aus der AT 513034 A1 sind ein Verfahren und eine gattungsgemäße

Maschine mit zumindest zwei hintereinander angeordneten Stopfeinheiten bekannt. Jede Stopfeinheit ist höhenverstellbar in einem gemeinsamen Aggregatträger angeordnet. Ein Stopfzyklus beginnt mit dem gemeinsamen Absenken der Stopfeinheiten. Diese gemeinsame Absenkung von aneinandergrenzenden Stopfeinheiten zum Unterstopfen von in Maschinenlängsrichtung benachbarten Schwellen erfolgt dabei zeitverzögert. Damit wird insbesondere das Eintauchen von unmittelbar benachbarten, in ein gemeinsames Schwellenfach eintauchenden Stopfpickel erleichtert.

Darstellung der Erfindung

[05] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass insbesondere bei großen Hebungen des Gleises und bei Neulagen qualitativ hochwertige Stopfergebnisse erzielt werden. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine entsprechend verbesserte Maschine anzugeben.

[06] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

[07] Dabei ist vorgesehen, dass während eines Stopfzyklus die Stopfpickel einer vorderen Stopfeinheit und die Stopfpickel einer hinteren Stopfeinheit auf unterschiedliche Tauchtiefen in das Schotterbett abgesenkt werden, wobei das Stopfaggregat für einen nächsten Stopfzyklus in Arbeitsrichtung um eine Anzahl von Schwellen weiterbewegt wird, die geringer ist als die Anzahl der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten. Auf diese Weise unterstopfen die hintereinander angeordneten Stopfeinheiten dieselbe Schwelle mehrmals in unterschiedlichen Tiefenzonen des Schotterbettes. Resultat ist eine homogene Verdichtung des gesamten Schotterpolsters unterhalb der jeweiligen Schwelle.

[08] Eine schwellenweise Vorfahrt führt zu einem gleichmäßigeren

Verdichtungsverlauf. Zudem verringert sich die Schotterbelastung, weil bei jedem Stopfzyklus ein anderes Schotterpaket dynamisch gepresst wird. Insbesondere bei großen Hebungen des Gleises werden Hohllagen verhindert. Da auch bei größeren Hebewerten nur ein Stopfdurchgang erforderlich ist, kommt es zu einer Zeitersparnis durch den Entfall von Rückwärtsfahrten und wiederholte Rampenbildung bei separaten Stopfgängen. [09] Bei mehr als zwei hintereinander angeordneten Stopfeinheiten werden günstigerweise annähernd gleichmäßig abgestufte Tauchtiefen vorgegeben. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Stopfpickel der jeweils vorderen Stopfeinheit bis zu einer größeren Tauchtiefe als die Stopfpickel der dahinter angeordneten Stopfeinheit in das Schotterbett abgesenkt werden.

[10] In einer Weiterbildung des Verfahrens werden die Schwellen und darauf befestigte Schienen des Gleises vor dem Unterstopfen mittels eines Hebeaggregats angehoben, wobei die jeweilige Tauchtiefe in Abhängigkeit eines Hebewertes vorgegeben wird. Ein veränderter Hebewert führt zu einer veränderten Staffelung der Tauchtiefen, um eine optimierte Verdichtung des Schotterbettes zu erzielen.

[11] Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass jede der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten mit eigenen Vibrationsparametern für eine Vibrationsbeaufschlagung der Stopfpickel und/oder eigenen Beistellparametern für eine Bestellbewegung der Stopfpickel betrieben wird. Insbesondere ist für jede Stopfeinheit eine eigene Vibrationsfrequenz, Vibrationsamplitude und Beistellzeit vorgebbar. Die Stopfpickel jeder der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten werden somit auf eigene Weise in Schwingung versetzt und zueinander beigestellt. Damit wird auf unterschiedliche Schottereigenschaften in den einzelnen Bettungsschichten und auf die unterschiedlichen Pickel-Gegenkräfte aufgrund der unterschiedlichen Tauchtiefen Rücksicht genommen.

[12] Um einen angehobenen Gleisrost großflächig in seiner Lage zu fixieren ist es von Vorteil, wenn während eines Stopfzyklus mehrere unmittelbar hintereinander positionierte Schwellen mittels mehrerer Stopfeinheiten gleichzeitig unterstopft werden, indem benachbarte Stopfpickel unmittelbar hintereinander angeordneter Stopfeinheiten in dasselbe Schwellenfach eintauchen. Dabei kommt ein kompaktes Mehrschwellen-Stopfaggregat (Reihenaggregat) mit in Maschinenlängsrichtung schmal ausgeführten Stopfeinheiten zum Einsatz.

[13] In einer Weiterbildung dieser Verfahrensvariante werden während eines Stopfzyklus mehrere unmittelbar hintereinander angeordnete Stopfeinheiten zeitversetzt abgesenkt. Die in dasselbe Schwellenfach eintauchenden Stopfpickel treffen somit nicht gleichzeitig auf die Schotterbettoberfläche auf. Ein Stopfpickel dringt zuerst ins Schotterbett ein und versetzt die umgebenden Schotterkörner in Schwingung. Der zeitverzögert abgesenkte Stopfpickel trifft auf die bereits mobilisierten Schotterkörner, wodurch der Eindringwiderstand deutlich herabgesetzt ist. Auf diese Weise wird die Abnützung der Stopfeinheiten und der Schotterkörner reduziert.

[14] Vorteilhafterweise werden während eines Stopfzyklus zumindest zwei hintereinander positionierte Schwellen in zwei unterschiedlich tiefen Schichten des Schotterbetts unterstopft, indem die Stopfpickel einer hinteren Stopfeinheit bis zu einer ersten Tauchtiefe abgesenkt werden und indem die Stopfpickel einer vorderen Stopfeinheit bis zu einer zweiten Tauchtiefe abgesenkt werden.

[15] Dabei ist in einer Variante vorgesehen, dass allen hintereinander angeordneten Stopfeinheiten unterschiedliche Tauchtiefen vorgegeben werden. Somit erfolgt bei mehr als zwei hintereinander angeordneten Stopfeinheiten eine Unterstopfung in mehr als zwei unterschiedlichen Tiefenzonen des Schotterbettes. Diese Variante ist insbesondere bei einem lockeren Schotterbett und großen Hebewerten sinnvoll.

[16] Eine andere Variante sieht vor, dass hintereinander angeordnete Stopfeinheiten eine Absenkgruppe bilden, die bis zu einer gemeinsamen Tauchtiefe abgesenkt werden. Mit der jeweiligen Absenkgruppe werden die Schotterauflagen unter mehreren Schwellen gleichzeitig in derselben Tiefenzone des Schotterbettes verdichtet. Beispielsweise sind zwei Absenkgruppen mit jeweils zwei hintereinander angeordneten Stopfeinheiten vorgesehen. Dann erfolgt eine Unterstopfung in zwei Tiefenzonen, wobei das Stopfaggregat nach jedem Stopfzyklus um zwei Schwellen vorwärtsbewegt wird.

[17] Für eine mehrfache Unterstopfung jeder Schwelle mit kleinen Abstufungen der Tiefenzonen ist es von Vorteil, wenn das Stopfaggregat nach jedem Stopfzyklus mittels eines Fahrantriebs um eine Schwellenteilung vorwärtsbewegt wird. Auf diese Weise wird die Schotterauflage unter jeder Schwelle durch jede der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten in aufeinanderfolgenden Schritten unterstopft. [18] Eine erfindungsgemäße Maschine umfasst ein Stopfaggregat zum gleichzeitigen Unterstopfen von mehreren hintereinander positionierten Schwellen eines Gleises mittels mehrerer in Bezug auf eine Maschinenlängsrichtung hintereinander angeordneter Stopfeinheiten, wobei jede Stopfeinheit einen mittels eines Höhenstellantriebs höhenverstellbaren Werkzeugträger umfasst, auf dem gegenüberliegende Stopfwerkzeuge gelagert sind, welche über Antriebe in Schwingung versetzbar und zueinander bestellbar sind. Dabei ist die Maschine in der Weise zur Ausführung eines der beschriebenen Verfahrens eingerichtet, dass alle Höhenstellantriebe mit einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung verbunden sind und dass in der Steuerungseinrichtung für die Höhenstellantriebe der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten unterschiedliche Absenkwerte hinterlegt sind. Somit sind die Tauchvorgänge der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten mittels der Steuerungseinrichtung aufeinander abgestimmt.

[19] Vorteilhafterweise ist jeder Höhenstellantrieb mit einer Wegmesseinrichtung gekoppelt, die mit der Steuerungseinrichtung verbunden ist. Jede Wegmesseinrichtung liefert ein Wegmesssignal für die Höhenlage eines zugeordneten Werkzeugträgers, wodurch die Absenkung auf eine vorgegebene Tauchtiefe regelbar ist. In einer einfacheren Variante sind die unterschiedlichen Absenkwerte in Form von abgestuften Aktivierungszeitspannen für die Höhenstellantriebe hinterlegt. Bei hydraulischen Höhenstellantrieben können auch die Durchflussmengen einer Hydraulikflüssigkeit als Maß für die Absenkung des zugeordneten Werkzeugträgers herangezogen werden.

[20] Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass jeder Stopfeinheit ein Vibrationsantrieb zugeordnet ist und dass gegenüberliegende Stopfwerkzeuge jeweils über Beistellantriebe mit dem zugeordneten Vibrationsantrieb gekoppelt sind. Insbesondere ist jeder Vibrationsantrieb separat ansteuerbar, sodass jede Stopfeinheit mit einer eigenen Vibrationsfrequenz und Vibrationsamplitude betreibbar ist.

[21] Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn jeder der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten zur Beaufschlagung der Beistellantriebe eine eigene Druckstufe eines Hydraulikdrucksystems zugeordnet ist. Auf diese Weise ist der Beistellvorgang jeder Stopfeinheit auf die bearbeitete Tiefenzone des Schotterbettes anpassbar.

[22] Vorteilhafterweise bilden quer zur Maschinenlängsrichtung mehrere nebeneinander angeordnete Stopfwerkzeuge samt zugeordneter Beistellantriebe eine Beistellgruppe, wobei die jeweilige Beistellgruppe mittels der Steuerungseinrichtung einheitlich ansteuerbar ist. Das betrifft die nebeneinander angeordneten Stopfeinheiten, die eine Schwelle beidseits der beiden Schienen des Gleises unterstopfen. Im Betrieb erfolgt eine gemeinsame Ansteuerung der Beistellgruppen, um entlang einer Schwelle einen gleichmäßigen Verdichtungsvorgang sicherzustellen.

[23] In einer vorteilhaften Ausprägung der Maschine ist dem Stopfaggregat ein Hebeaggregat vorgeordnet, wobei ein dem Hebeaggregat vorgegebener Hebewert der Steuerungseinrichtung des Stopfaggregats zugeführt ist. Auf diese Weise sind die Absenkwerte an den aktuell vorgegebenen Hebewert anpassbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[24] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 Maschine mit Stopfaggregat

Fig. 2 Stopfaggregat zum gleichzeitigen Unterstopfen von drei Schwellen in Seitenansicht

Fig. 3 Stopfvorgang mit Stopfaggregat gemäß Fig. 2 Fig. 4 Stopfaggregat in Vorderansicht

Fig. 5 Stopfvorgang mit Stopfaggregat zum gleichzeitigen Unterstopfen von vier Schwellen

Fig. 6 Stopfvorgang mit Stopfzonenverlauf nach dem Stand der Technik Fig. 7 Stopfvorgang mit unterschiedlich tiefen Stopfzonen Beschreibung der Ausführungsformen

[25] Die in Fig. 1 dargestellte Maschine 1 ist als Streckenstopfmaschine zum gleichzeitigen Unterstopfen von drei in einem Schotterbett 2 eines Gleises 3 gelagerten Schwellen 4 ausgebildet. Die Maschine 1 umfasst einen auf Schienenfahrwerken 5 gestützten Maschinenrahmen 6, auf dem ein Stopfaggregat 7 befestigt ist. Zudem umfasst die Maschine 1 ein Hebe- /Richtaggregat 8 zum Heben und Richten des aus Schwellen 4 und Schienen 9 gebildeten Gleisrostes. Mit einem Messsystem 10 wird eine aktuelle Schienenlage erfasst.

[26] Das Stopfaggregat 7 ist mittels einer Justiervorrichtung 11 am Maschinenrahmen 6 befestigt. Es umfasst einen Aggregatrahmen 12 mit Führungen 13 und mehrere Stopfeinheiten 14, wie in Fig. 2 dargestellt. In einer nicht dargestellten Variante ist jeder Stopfeinheit 14 ein eigener Aggregatrahmen 12 zugeordnet. Jede Stopfeinheit 14 umfasst einen Werkzeugträger 15, der mittels eines Höhenstellantriebs 16 höhenverstellbar auf den zugeordneten Führungen 13 gelagert ist. Am jeweiligen Werkzeugträger 15 sind in einer Maschinenlängsrichtung 17 gegenüberliegende Stopfwerkzeuge 18 schwenkbar gelagert.

[27] Zudem ist am jeweiligen Werkzeugträger 15 ein Vibrationsantrieb 19 angeordnet, mit dem die Stopfwerkzeuge 17 über Beistellantriebe 20 gekoppelt sind. In einer nicht dargestellten alternativen Variante ist zwischen Werkzeugträger 15 und dem jeweiligen Stopfwerkzeug 17 ein Hydraulikzylinder angeordnet, der sowohl als Vibrationsantrieb 19 als auch als Beistellantrieb 20 eingerichtet ist. Zur Vibrationserzeugung ist der Hydraulikzylinder mit einem pulsierenden Hydraulikdruck beaufschlagt. Während eines Beistellvorgangs überlagert der pulsierende Hydraulikdruck den mittels Hydraulikzylinder erzeugten Beistelldruck.

[28] Jedes Stopfwerkzeug 18 umfasst einen Schwenkhebel 21 mit einem oberen und einem unteren Hebelarm. Der Schwenkhebel 21 ist am zugeordneten Werkzeugträger 15 gelagert, wobei der obere Hebelarm mit dem zugeordneten Beistellantrieb 20 verbunden ist. Am freien unteren Hebelarm sind gewöhnlich zwei Stopfpickel 22 befestigt. [29] Die Höhenstellantriebe 16 sind mittels einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung 23 ansteuerbar, wobei in der Steuerungseinrichtung 23 unterschiedliche Absenkwerte für die einzelnen Stopfeinheiten 14 hinterlegt sind. Zur Erfassung der Höhenposition des jeweiligen Werkzeugträgers 15 ist jedem Höhenstellantrieb 16 eine Wegmesseinrichtung 24 zugeordnet. Diese umfasst beispielweise ein Seil mit einem Seilzugsensor. Alternativ dazu oder ergänzend ist eine Positionserfassung im Höhenstellantrieb 16 integriert, zum Beispiel als Wegmessung eines Kolbens in einem Hydraulikzylinder.

[30] Während eines Stopfzyklus werden die Höhenstellantriebe 16 mittels der Steuerungseinrichtung 23 auf Basis der unterschiedlichen Absenkwerte angesteuert. Beispielsweise gibt der jeweilige Absenkwert an, wie lange ein Steuerventil des als Hydraulikzylinder ausgebildeten Höhenstellantriebs 16 geöffnet wird. Auch ein Kolbenweg des entsprechenden Hydraulikzylinders oder ein zu erreichender Abstand zwischen dem Werkzeugträger 15 und dem Maschinenrahmen 6 kann als Absenkwert definiert sein.

[31] Zudem ist es sinnvoll, für den jeweils vorgegebenen Absenkwert einen Regelkreis einzurichten. Dabei generiert die Steuerungseinrichtung 23 ein Steuersignal für den jeweiligen Höhenstellantrieb16. Die sich ergebende Position des Werkzeugträgers 15 bzw. der Stopfpickel 22 wird mittels der Wegmesseinrichtung 24 laufend erfasst und mit dem vorgegebenen Absenkwert abgeglichen.

[32] In einer Weiterbildung wird der Widerstand der Stopfpickel 22 beim Auftreffen auf das Schotterbett 2 erfasst. Dazu ist die jeweilige Stopfeinheit 14 mit einer entsprechenden Sensorik ausgestattet. Beispielsweise ist an jedem Stopfwerkzeug 18 ein Beschleunigungssensor angeordnet. Aus der erfassten Beschleunigung wird der Absenkweg abgeleitet, den der jeweilige Stopfpickel 22 ab dem Auftreffen auf das Schotterbett 2 zurücklegt. Daraus ergibt sich direkt die entsprechende Tauchtiefe T 1 , T2, T₃, ausgehend von einer gemeinsamen Höhenreferenz R. Als Höhenreferenz R dient neben einer vorgegebenen Obergrenze des Schotterbetts 2 beispielsweise die Höhenlage der einzelnen Stopfeinheiten 14 in angehobener Position. [33] Ein Stopfzyklus gliedert sich in mehrere Phasen. In einer ersten Phase wird das Stopfaggregat 7 über den zu unterstopfenden Schwellen 4 positioniert. Konkret werden die Stopfpickel 22 über den zwischen den Schwellen 4 befindlichen Schwellenfächern in Stellung gebracht. In einer zweiten Phase erfolgt ein Absenken der Werkzeugträger 15 mit den daran befindlichen Stopfwerkzeugen 18. Dabei tauchen die in Vibration versetzten Stopfpickel 22 in das Schotterbett 2 ein. Erfindungsgemäß sind den hintereinander angeordneten Stopfeinheiten 14 gestaffelte Absenkwerte vorgegeben, sodass die zugehörigen Stopfpickelenden unterschiedliche Tauchtiefen T 1 , T2, T 3 erreichen, wie in Fig. 3 dargestellt.

[34] Während einer dritten Phase werden die Stopfpickel 22 der gegenüberliegenden Stopfwerkzeuge 18 zueinander beigestellt. Je nach Tauchtiefe Ti, T2, T3 werden dabei unterschiedliche Tiefenzonen Zi, Z₂, Z3 des Schotterbettes 2 verdichtet. Die Ausdehnung der jeweilige Tiefenzone Zi, Z₂, Z₃ richtet sich nach den Abmaßen der an den Stopfpickelenden angeordneten Pickelplatten. Konkret erfolgt mittels der Pickelplatten eine Übertragung der Bewegungsenergie der Stopfwerkzeuge 18 auf die in der jeweiligen Tiefenzone Zi, Z₂, Z₃ befindlichen Schotterkörner. Dabei geraten die Schotterkörner in Schwingung und nehmen einen fluidähnlichen Zustand an. Resultat ist eine dichtere Packung und eine Verlagerung der Schotterkörner unter die jeweilige Schwelle 4.

[35] Sinnvollerweise wird bei der Abstufung der Tauchtiefen T ₁ , T2, T₃ die Höhe der jeweiligen Pickelplatte mitberücksichtigt. Die sich ergebenden Tiefenzonen Zi, Z2, Z₃ sind dabei so festgelegt, dass die unterste Tiefenzone Z₃ eine untere Grenze einer lockeren Bettungsschicht erreicht. Abhängig ist die Höhe der lockeren Bettungsschicht vom Zustand des Gleises (Neulage, Altlage), von der Menge an Neuschotter und von der Hebung des Gleisrostes. Die geringste Tauchtiefe Ti wird so gewählt, dass die oberstes Tiefenzone Z1 bis unter die zugeordnete Schwelle reicht.

[36] In einer vierten Phase des Stopfzyklus werden die Stopfpickel 22 mittels der Beistellantriebe 20 rückgestellt und durch ein Anheben der Werkzeugträger 15 aus dem Schotterbett 2 gezogen. Sobald die Stopfpickel 22 über die Schwellenoberkante angehoben sind, wird das Stopfaggregat 7 in einer Arbeitsrichtung 25 vorwärtsbewegt und ein neuer Stopfzyklus beginnt.

[37] In Fig. 3 sind drei hintereinander durchgeführte Stopfzyklen jeweils am Ende der dritten Phase dargestellt. Während des ersten Stopfzyklus im oberen Bild werden drei Schwellen 4 hintereinander in unterschiedlichen, schraffiert dargestellten Tiefenzonen Zi, Z2, Z3 unterstopft. Die vordere Stopfeinheit 14 ist am tiefsten abgesenkt und bearbeitet die unterste Tiefenzone Z3. Die mittlere Stopfeinheit 14 bearbeitet die mittlere Tiefenzone Z2 und die hintere Stopfeinheit 14 bearbeitet die oberste Tiefenzone Zi, die sich unmittelbar unter der Schwelle 4 befindet.

[38] Für den nächsten Stopfzyklus im mittlerne Bild ist das Stopfaggregat 7 um eine Schwellenteilung t in Arbeitsrichtung 25 weiterbewegt. Dabei unterstopft die mittlere Stopfeinheit 14 die zuvor von der vorderen Stopfeinheit 14 unterstopfte Schwelle 4. Somit wird das Schotterbett 2 unter dieser Schwelle 4 nach erfolgter Bearbeitung in der untersten Tiefenzone Z₃ nun in der mittleren Tiefenzone Z2 bearbeitet. Mit der hinteren Stopfeinheit 14 wird die entsprechende Schwelle 4 bereits in der dritten, obersten Tiefenzone Z1 unterstopft. Unter allen bereits vollständig unterstopften Schwellen 4 befindet sich ein Verdichtungsbereich V, der aus den drei überlagerten Tiefenzonen Z₁-Z3 gebildet ist.

[39] Der jeweilige Verdichtungsbereich V ergibt sich somit aus den vorgegebenen unterschiedlichen Tauchtiefen T₁-T₃, die aus in der Steuerungseinrichtung 23 hinterlegten Absenkwerten für die einzelnen Stopfeinheiten 14 resultieren.

[40] In der beispielhaften Ausführung in Fig. 4 ist ersichtlich, dass jeder Schiene 9 des Gleises 3 zwei separat absenkbare Stopfeinheiten 14 zugeordnet sind. Somit umfasst das Stopfaggregat 7 in jeder Reihe vier nebeneinander angeordnete Stopfeinheiten 14. In einer vereinfachten, nicht dargestellten Variante ist jeder Schiene 9 eine kombinierte Stopfeinheit 14 mit schieneninnenseitigen Stopfwerkzeugen 18 und schienenaußenseitigen Stopfwerkzeugen 18 zugeordnet. Zum Unterstopfen einer Schwelle 4 sind die in einer Reihe nebeneinander angeordnete Stopfeinheiten 14 vorgesehen. Diese Stopfeinheiten 14 bilden Beistellgruppen, deren Stopfpickel 22 auf eine gemeinsame Tauchtiefe T ₁ , T₂, T₃ abgesenkt und gemeinsam beigestellt werden.

[41] Fig. 5 zeigt einen Stopfvorgang mit vier hintereinander angeordneten Stopfeinheiten 14. Dabei sind zwei vordere Stopfeinheiten 14 bzw. Reihen zu einer vorderen Absenkgruppe 26 und zwei hintere Stopfeinheiten 14 bzw. Reihen zu einer hinteren Absenkgruppe 26 zusammengefasst. Beide Absenkgruppen 26 werden während eines Stopfzyklus auf unterschiedliche Stopftiefen T 1 , T2 abgesenkt. Die vordere Absenkgruppe 26 bearbeitet das Schotterbett 2 in einer unteren Tiefenzone Z2. Die unmittelbar unter den Schwellen 4 befindliche obere Tiefenzone Z1 wird von der hinteren Absenkgruppe 26 bearbeitet.

[42] Nach einem ersten Stopfzyklus im oberen Bild wird das Stopfaggregat um zwei Schwellenteilungen t nach vorne bewegt. Somit ist auch hier die Anzahl der Schwellen 4, um die das Stopfaggregat 7 in Arbeitsrichtung 25 weiterbewegt wird, geringer als die Anzahl der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten 14. Zur Vorwärtsbewegung in Arbeitsrichtung 25 umfasst die Maschine 1 einen Fahrantrieb 27, der mit einer Maschinensteuerung 28 angesteuert wird. Günstigerweise ist die Maschinensteuerung 28 mit der Steuerungseinrichtung 23 gekoppelt, um die hiebe- und Senkbewegungen der Stopfeinheiten 14 und die Vorwärtsbewegung des Stopfaggregats 7 automatisch aufeinander abzustimmen.

[43] Im unteren Bild der Fig. 5 ist der anschließende Stopfzyklus am Ende der dritten Phase dargestellt. Die hintere Absenkgruppe 26 finalisiert die Verdichtung in den Verdichtungsbereichen V unterhalb der entsprechenden Schwellen 4. Die vordere Absenkgruppe 26 beginnt die Unterstopfung zweier weiterer Schwellen 4 in der unteren Tiefenzone T2. Dieses Verfahren kombiniert die zonenweise Unterstopfung mit einer gesteigerten Bearbeitungsgeschwindigkeit infolge der zyklischen Vorwärtsbewegung um die doppelte Schwellenteilung t.

[44] In einem alternativen Verfahren kann es sinnvoll sein, die zyklische Vorwärtsbewegung auf eine Schwellenteilung t zu reduziert und dabei vier feiner abgestufte Tauchtiefen vorzusehen. Vorteilhaft ist diese Variante bei großen Hebungen des Gleisrostes oder bei Neulagen mit einer relativ lockeren Schüttung des Schotterbetts 2. Auf diese Weise erfolgt eine qualitativ hochwertige Verdichtung eines Verdichtungsbereichs V mit großer vertikaler Ausdehnung.

[45] In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die unterschiedlichen Tauchtiefen T1-T3 in Abhängigkeit eines Hebewertes vorgegeben. Dabei ist der Hebewert zur Ansteuerung des Hebe- /Richtaggregats 8 auch der Steuerungseinrichtung 23 des Stopfaggregats 7 zugeführt. In einer alternativen Ausprägung wird ein aktueller Ist-Hebewert mittels des Messsystems 10 erfasst und an die Steuerungseinrichtung 23 gemeldet.

[46] Beispielsweise werden für die Tauchtiefen T1-T3 bei höheren Hebewerten größere Abstufungen gewählt, um den Verdichtungsbereich V in vertikaler Richtung zu vergrößern. Insbesondere ist die Bildung von Absenkgruppen 26 in Abhängigkeit vom vorgegebenen Hebewert sinnvoll. Beispielsweise wird anhand des Hebewertes entschieden, welches der beiden oben beschriebenen Verfahren mittels des Stopfaggregats 7 zur gleichzeitigen Unterstopfung von vier Schwellen 4 durchgeführt wird. Dabei werden entweder zwei Tauchtiefen T 1 , T2 für zwei Absenkgruppen 26 oder vier feiner abgestufte Tauchtiefen vorgegeben.

[47] Ein herkömmlicher Stopfvorgang mit einem Stopfaggregat zur gleichzeitigen Unterstopfung von drei Schwellen 4 ist in Fig. 6 dargestellt. Nach dem Stand der Technik werden alle Stopfpickel 22 auf eine gemeinsame Tauchtiefe T abgesenkt und in einer Tiefenzone beigestellt. Dann wird das Stopfaggregat 7 um drei Schwellenteilungen t vorwärtsbewegt. Somit sind nach einer Durcharbeitung alle Schwellen 4 nur einmalig unterstopft.

[48] Bekannt ist auch eine sogenannte Mehrfachstopfung, bei der die Stopfpickel 22 zweimal oder öfter in dieselben Schwellenfächer abgesenkt und beigestellt werden, bevor eine Weiterfahrt zu den nächsten Schwellen 4 erfolgt. Auch bei diesem Verfahren wirken die Stopfpickel 22 immer in derselben Tiefenzone, ohne Auswirkungen auf die Größe des Verdichtungsbereichs V.

[49] Dem gegenüber ist in Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt. Hier sind unterschiedliche, annähernd gleichmäßig abgestufte Tauchtiefen T1-T3 vorgesehen. Jede Schwelle 4 wird hintereinander in drei unterschiedlichen Tiefenzonen Z1-Z3 unterstopft. Die Schwelle 4 unter der vordersten Stopfeinheit 14 wird zunächst in der tiefsten Zone Z3 unterstopft. Zwei Schwellenteilungen t entgegen der Arbeitsrichtung 25 erfolgt bereits die abschließende Verdichtung unterhalb der entsprechenden Schwelle 4. Auf diese Weise entsteht ein rampenförmig abgestufter Aufbau der Verdichtungsbereiche V über drei Schwellen 4 hinweg. Die Höhe des Verdichtungsbereichs V ist dabei wesentlich größer als bei einem herkömmlichen Verfahren. Zudem resultieren aus dem gleichmäßigen Verdichtungsverlauf ein besonders homogenes und stabiles Schotterbett 2 und eine nachhaltige Gleislage.

[50] Hinzu kommt eine Anpassung der Verdichtungsenergie auf die jeweilige

Bettungsschicht. So wird vorteilhafterweise jede Stopfeinheit 14 mit eigenen Vibrations- und Beistellparametern betrieben. Eine tiefere Bettungsschicht wird beispielsweise mit einer größeren Vibrationsenergie beaufschlagt, weil die Gefahr eines seitlichen Abwanderns des Schotters geringer ist. Zudem kann ein höherer Beistelldruck sinnvoll sein, weil in der tieferen Schicht ein höherer Gegendruck herrscht. Jedenfalls sind die über mehrere Schwellen 4 hinweg in unterschiedlichen Tiefenzonen T1-T3 stattfindenden Verdichtungsvorgänge aufeinander abgestimmt. Somit bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren einen gleichmäßigen Verdichtungsaufbau des Schotterbetts 2 sowohl in vertikaler Richtung als auch in Arbeitsrichtung 25.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Unterstopfen von mehreren hintereinander in einem Schotterbett (2) gelagerten Schwellen (4) eines Gleises (3) mittels eines Stopfaggregats (7), das mehrere in einer Arbeitsrichtung (25) hintereinander angeordnete und unabhängig voneinander höhenverstellbare Stopfeinheiten (14) mit zueinander beistellbaren Stopfpickeln (22) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Stopfzyklus die Stopfpickel (22) einer vorderen Stopfeinheit (14) und die Stopfpickel (22) einer hinteren Stopfeinheit (14) auf unterschiedliche Tauchtiefen (Ti, T2, T3) in das Schotterbett (2) abgesenkt werden und dass das Stopfaggregat (7) für einen nächsten Stopfzyklus in Arbeitsrichtung (25) um eine Anzahl von Schwellen (4) weiterbewegt wird, die geringer ist als die Anzahl der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten (14).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellen (4) und darauf befestigte Schienen (9) des Gleises (3) vor dem Unterstopfen mittels eines Hebeaggregats (8) angehoben werden und dass die jeweilige Tauchtiefe (T 1 , T2, T3) in Abhängigkeit eines Hebewertes vorgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten (14) mit eigenen Vibrationsparametern für eine Vibrationsbeaufschlagung der Stopfpickel (22) und/oder eigenen Beistellparametern für eine Bestellbewegung der Stopfpickel (22) betrieben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Stopfzyklus mehrere unmittelbar hintereinander positionierte Schwellen (4) mittels mehrerer Stopfeinheiten (14) gleichzeitig unterstopft werden, indem benachbarte Stopfpickel (22) unmittelbar hintereinander angeordneter Stopfeinheiten (14) in dasselbe Schwellenfach eintauchen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Stopfzyklus mehrere unmittelbar hintereinander angeordnete Stopfeinheiten (14) zeitversetzt abgesenkt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Stopfzyklus zumindest zwei hintereinander positionierte Schwellen (4) in zwei unterschiedlich tiefen Schichten des Schotterbetts (2) unterstopft werden, indem die Stopfpickel (22) einer hinteren Stopfeinheit (14) bis zu einer ersten Tauchtiefe (Ti) abgesenkt werden und indem die Stopfpickel (22) einer vorderen Stopfeinheit (14) bis zu einer zweiten Tauchtiefe (T2) abgesenkt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass allen hintereinander angeordneten Stopfeinheiten (14) unterschiedliche Tauchtiefen (T 1 , T2, T3) vorgegeben werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass hintereinander angeordnete Stopfeinheiten (14) eine Absenkgruppe (26) bilden, die bis zu einer gemeinsamen Tauchtiefe (T 1 , T2, T3) abgesenkt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Stopfzyklus das Stopfaggregat (7) mittels eines Fahrantriebs (27) um eine Schwellenteilung (t) vorwärtsbewegt wird.

10. Maschine (1) mit einem Stopfaggregat (7) zum gleichzeitigen Unterstopfen von mehreren hintereinander positionierten Schwellen (4) eines Gleises (3) mittels mehrerer in Bezug auf eine Maschinenlängsrichtung (17) hintereinander angeordneter Stopfeinheiten (14), wobei jede Stopfeinheit (14) einen mittels eines Höhenstellantriebs (16) höhenverstellbaren Werkzeugträger (15) umfasst, auf dem gegenüberliegende Stopfwerkzeuge (18) gelagert sind, welche über Antriebe in Schwingung versetzbar und zueinander bestellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (1) in der Weise zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist, dass alle Höhenstellantriebe (18) mit einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung (23) verbunden sind und dass in der Steuerungseinrichtung (23) für die Höhenstellantriebe (16) der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten (14) unterschiedliche Absenkwerte hinterlegt sind.

11. Maschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Höhenstellantrieb (18) mit einer Wegmesseinrichtung (24) gekoppelt ist und dass jede Wegmesseinrichtung (24) mit der Steuerungseinrichtung (23) verbunden ist.

12. Maschine (1) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stopfeinheit (14) ein Vibrationsantrieb (19) zugeordnet ist und dass gegenüberliegende Stopfwerkzeuge (18) jeweils über Beistellantriebe (20) mit dem zugeordneten Vibrationsantrieb (19) gekoppelt sind.

13. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der hintereinander angeordneten Stopfeinheiten (14) zur Beaufschlagung der Beistellantriebe (20) eine eigene Druckstufe eines Hydraulikdrucksystems zugeordnet ist.

14. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass quer zur Maschinenlängsrichtung (17) mehrere nebeneinander angeordnete Stopfwerkzeuge (18) samt zugeordneter Beistellantriebe (20) eine Beistellgruppe bilden und mittels der Steuerungseinrichtung (23) gemeinsam ansteuerbar sind.

15. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stopfaggregat (7) ein Hebeaggregat (8) vorgeordnet ist und dass ein dem Hebeaggregat (8) vorgegebener Hebewert der Steuerungseinrichtung (23) des Stopfaggregats (7) zugeführt ist.