EP4323587A1 - Method and machine for tamping a track - Google Patents

Method and machine for tamping a track

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Publication number
EP4323587A1
EP4323587A1 EP22712378.3A EP22712378A EP4323587A1 EP 4323587 A1 EP4323587 A1 EP 4323587A1 EP 22712378 A EP22712378 A EP 22712378A EP 4323587 A1 EP4323587 A1 EP 4323587A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tamping
current value
speed
delivery
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22712378.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Harald Daxberger
Christian KOCZWARA
Samir OMEROVIC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Original Assignee
Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH filed Critical Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Publication of EP4323587A1 publication Critical patent/EP4323587A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E01B27/12—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track; Compacting track-carrying ballast
    • E01B27/13—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track
    • E01B27/16—Sleeper-tamping machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E01B27/12—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track; Compacting track-carrying ballast
    • E01B27/13—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track
    • E01B27/16—Sleeper-tamping machines
    • E01B27/17—Sleeper-tamping machines combined with means for lifting, levelling or slewing the track
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2203/00—Devices for working the railway-superstructure
    • E01B2203/12—Tamping devices

Definitions

  • the invention relates to a method for tamping sleepers of a track grid mounted in a ballast bed using a tamping unit which comprises two opposite tamping tools which, when tamping the respective sleeper, are lowered into the ballast bed and subjected to vibrations and are moved towards one another with a side movement while the track panel is held in a raised position.
  • the invention relates to a tamping machine for carrying out the method.
  • railway lines with ballasted superstructure require regular correction of the track geometry, with track tamping machines or turnout tamping machines or universal tamping machines being used as a rule.
  • Such machines which can be moved cyclically or continuously on the track, usually comprise a measuring system, a lifting/straightening unit and a tamping unit. The track is raised to a specified position by means of the lifting/aligning unit. To fix this new layer, track ballast is tamped and compacted from both sides under a respective sleeper of the track by means of tamping tools located on the tamping unit.
  • AT 350097 B discloses a tamping unit with hydraulic auxiliary drives which are connected on the one hand to a rotating eccentric shaft to generate vibrations and on the other hand to pivotable tamping tools.
  • AT 339358 B discloses a tamping unit with hydraulic drives which serve in a combined function as auxiliary drives and as vibration generators.
  • AT 515801 A4 describes a method for compressing a
  • each oscillation cycle caused by a vibration drive is analyzed for at least one tamping tool. Specifically, during an oscillation cycle, a course of a force acting on the tamping tool is recorded over a path covered by the tamping tool. By continuously evaluating these force-displacement curves, the condition of a ballast bed can be recognized in real time and whether sufficient compaction has been achieved.
  • the object of the invention is to improve a method of the type mentioned at the outset in such a way that cavities under the sleepers can be optimally filled with ballast in a simple manner. It is also an object of the invention to specify a corresponding tamping machine.
  • An evaluation device is used to monitor the delivery speed of at least one tamping tool, with a current value of the delivery speed being compared to a limit value when a specified delivery time or a predefined delivery path is reached, with a message signal indicating whether the current value is above the limit value.
  • this effect is used to detect the current filling status. If the current value of the order speed is still above the limit value after a specified provision phase, corresponding information is output by means of the notification signal. For example, an optical or acoustic alarm signal is issued.
  • the current filling status can also be indicated by maintaining an alarm signal or by changing the alarm signal when the status changes.
  • the notification signal indicates whether, on the basis of the comparison of values, the cavity located under the threshold has already been sufficiently filled or whether the filling is still insufficient. In the latter case, optimal backfilling is achieved with the following measures.
  • the notification signal is fed to a display device in order to indicate to an operator that a cavity has not been sufficiently filled below the threshold to be plugged. In this way, the operator is informed that the current delivery process is to be continued and that further tamping processes may be necessary in order to achieve optimal backfilling.
  • the notification signal is fed to a control device of the tamping unit, in particular by means of the control device automatically specifying a longer supply duration and/or a changed supply force. This means that no operator intervention is required to optimize the ballast backfill.
  • control device automatically initiates a further stuffing process for the threshold that is currently to be stuffed. This measure is particularly advantageous if an available ordering process for the Tamping tool is not sufficient to achieve a desired filling condition.
  • An advantageous development of the invention is characterized in that the frequency of the vibrations of the tamping tool is increased when the current value falls below the limit value.
  • the current value is continuously compared with the limit value in order to record when an optimal backfilling state has been reached. Only when this optimum filling state is reached do the vibrations transmitted from the tamping tool to the ballast lead to an increased temporary dynamic fluidization of the ballast due to the increased vibration frequency.
  • This so-called gravel flow causes the gravel grains to slide with one another with little friction.
  • the ballast behaves like a fluid and vibrates independently to a higher storage density. During the backfilling phase, this effect only comes into play to a limited extent due to the lower vibration frequency.
  • the upright friction between the ballast grains facilitates the backfilling process because the tamping tools are used to move larger, interlocking ballast packages. Flow around the tamping tools is avoided.
  • a value of the delivery speed averaged over a range of the delivery time or the delivery distance can be evaluated as the current value. This compensates for inaccuracies in speed recording or irregularities during the delivery process.
  • Another variant provides that the current value is determined as the result of a weighted time or distance integral. Less computing power is required when the current value is a weighted sum of several Measured values of the positioning speed is determined. Irregularities in the supply process are also compensated for with these measures, with certain phases of the supply process being emphasized by a corresponding weighting.
  • a weighting is specified depending on a calculated or measured process variable of the tamping process.
  • a penetration work or a penetration force during a lowering process of the tamping tool is advantageously determined as such a process variable.
  • an adjusted weighting for the formation of the current value of the delivery speed is then derived.
  • a further improvement in the evaluation is achieved if a time profile of the delivery speed or the delivery route is fed to a machine learning model as input data.
  • a machine learning model For example, a neural network, a support vector machine, a decision tree, a regression analysis or a Bayesian network is set up in the evaluation device.
  • Other process variables such as a lifting value of the track grid or a desired additional worker can also serve as input data for the model.
  • the output of the model provides a current value that can be used to assess the state of backfilling.
  • a sensor system is arranged for detecting a positioning speed, the sensor system being coupled to an evaluation device.
  • An algorithm is set up in the evaluation device, which compares a current value of the positioning speed with a limit value.
  • the evaluation device is set up to output a message signal that indicates whether the current value is within the specified range comparison time is above the limit value.
  • the evaluation device is coupled to a display device for displaying a message.
  • the display alerts an operator to an insufficient filling status, whereupon necessary follow-up measures are initiated.
  • the evaluation device is coupled to a control device of the tamping unit. As soon as the control device receives the information that the filling is insufficient by means of the alarm signal, measures for further filling of the cavities are automatically initiated. For example, the availability time is extended or another stuffing process is carried out for the current threshold to be stuffed.
  • the tamping machine 1 shown in FIG. 1 can be moved by means of rail chassis 2 on rails 3 of a track 4. Sleepers 6 mounted in a ballast bed 5 form a track grid 7 with the rails 3 fastened to them. To carry out the present method, the tamping machine 1 a lifting unit 8 and a tamping unit 9. In addition, a measuring system 10 is arranged for correcting the track position. The units 8, 9 can be adjusted relative to a machine frame 12 via actuators 11.
  • the lifting unit 8 is advantageously also provided for laterally straightening the track panel 7 .
  • FIG. 1 The tamping unit 9 and a processed section of the track 4 are shown in FIG.
  • a tool carrier 14 is guided vertically in a unit frame 13 .
  • a driven eccentric shaft is arranged on the tool carrier 14 as a vibration drive 15 .
  • Two auxiliary drives 16 are articulated on the eccentric shaft. The rotation of the eccentric shaft causes the auxiliary drives 16 to oscillate, with the respective eccentricity determining the oscillation amplitude.
  • tamping tools 17 On the tool carrier 14 opposite tamping tools 17 are mounted with respect to a sleeper 6 to be tamped.
  • the respective tamping tool 17 includes a tamping lever 18 whose upper lever arm is connected to the associated auxiliary drive 16 .
  • a tamping pick 19 is arranged on the lower lever arm and dips into the ballast bed 5 during the tamping process.
  • FIG. 2 shows the tamping unit 9 during a lowering movement 20 of the tamping tools 17, the tamping picks 19 exerting a penetrating force 21 on the ballast bed 5.
  • the vibration drive 15 is active, so that the respective tamping pick 19 is subjected to vibrations 22 via the associated tamping lever 18 and the blocked auxiliary drive 16 .
  • the machined section of the track panel 7 is lifted into a predetermined desired position by means of the lifting unit 8 with a lifting force 23 .
  • cavities 24 form under the sleepers 6 that are still to be tamped, which cavities are to be decayed with gravel during a tamping operation.
  • Roller tongs 25 of the lifting unit 8 hold the processed track panel 7 in position until the end of each tamping process.
  • At least one tamping tool 17 has a sensor 26 for detecting a positioning speed v.
  • This sensor 26 is coupled to an evaluation device 27 to a current value 28 of To compare supply speed v with a stored limit value (threshold value) 29 .
  • This comparison of values takes place continuously or at least at a specific point in time after the start of a positioning movement 30.
  • the result of that value comparison is subsequently relevant, which is carried out when a predetermined positioning time ti or a predetermined positioning distance s is reached.
  • a corresponding default value of the supply time t and/or the supply path s is stored in the evaluation device 27 . When this default value is reached, the additional movement is usually not yet complete.
  • the entire envisaged supply time or the entire envisaged supply route is greater than the default value relevant for the comparison of values.
  • a corresponding notification signal 31 is output by the evaluation device 27. This indicates that the cavity 24 of the currently blocked sleeper 6 has not yet been sufficiently filled.
  • An operator receives the corresponding information via a display device 32 which receives the notification signal 31 . In this way, the operator is able to initiate measures to optimize the filling of the cavity 24.
  • the evaluation device 27 is coupled to a control device 33 of the tamping unit 9 for the automated implementation of corresponding measures.
  • the message signal 31 initially causes the positioning movement to be continued by means of the control device 33 by means of an adapted control of the positioning drives 16 . It is continuously checked whether the current value 28 of the positioning speed v still reaches the limit value 29 . The maximum possible supply path limits this measure. In addition, a reserve is necessary so that the ballast pushed under the sleeper 6 during the backfilling can be finally compacted. If necessary, the same sleeper 6 is tamped again as a further measure in order to ensure that the cavity 24 is optimally filled. This is checked Process again by comparing the current value 28 of the positioning speed v with the limit value 29.
  • the positioning movement 30 begins through a corresponding activation of the positioning drives 16.
  • the positioning process initially causes the cavity 24 located under the sleeper 6 to be filled, as shown in FIG.
  • the tamping picks 19 exert a constant adjustment force 34 on the ballast grains, because the adjustment drives 16 designed as hydraulic cylinders are subjected to a constant pressure.
  • the tamping tools 17 are subjected to vibrations 22, with the vibration frequency advantageously being lower than the frequency when immersed in the ballast bed 5. In this way, the ballast grains remain mobile. The lower frequency prevents excessive fluidization of the ballast grains, so that the ballast grains do not migrate laterally.
  • the start of the positioning movement 30 is recorded in the evaluation device 27 in order to compare the current value 28 of the positioning speed v with the stored limit value 29 when the specified positioning time ti is reached.
  • the limit value 29 is determined in advance by theoretical analyses, by a simulation or by an experiment and is stored in the evaluation device 27 .
  • a first step 35 the track panel 7 is raised, as shown in FIG.
  • the delivery speed v and, if applicable, the delivery force 34 are measured in a second step 36.
  • the time to is determined from a measurement of the lifting force 23, from which the ballast due to the complete filling of the cavity 24 Threshold 6 pushes up. At this point in time to, the lifting force 23 decreases and the positioning speed v decreases.
  • the threshold 29 for the detection, whether the backfilling process is complete corresponds in this example to the speed v measured when the backfill is reached.
  • the limit value 29 and/or the point in time ti for carrying out the comparison with the current value 28 of the positioning speed v is determined as a function of other calculated or measured process variables.
  • the penetration force 21 or the penetration work during the lowering of the tamping picks 19 into the ballast bed 5 is used as such a process variable.
  • the lifting of the track panel 7 by means of the lifting unit 8 and the desired additional force 34 can also serve as process variables for influencing the limit value 29 or the comparison time ti.
  • an average speed as the current value 28 of the delivery speed v.
  • the positioning speed v is recorded from the beginning of a positioning process and a mean value is continuously formed.
  • the average speed can be determined by a weighted time or distance integral or by a weighted sum of several speed measurement values. The weighting can take place as a function of time or distance and can be defined as a function of the process variables mentioned above. If the current value 28 determined in this way is above the limit value 29, insufficient backfilling is identified.
  • a final compression process 38 of the backfilled gravel is shown in FIG. This process only occurs when the upstream backfilling process 39 has been completed. Since the resistance of the ballast during filling is lower than in the already filled state, with a constant additional force 34 the additional movement 30 takes place during the filling at a higher speed v than during the final compaction of the filled ballast.
  • the corresponding speed profile is shown in Fig. 5.
  • the limit value 29 is determined in advance.
  • a comparison of the current value 28 of the positioning speed v with the limit value 29 is carried out at a predefined positioning time ti. This first example shows that the current value 28 is still above the limit value 29. This is linked to the information that the backfilling process 39 has not yet been completed.
  • the comparison takes place at a later point in time ti' because a longer availability time is specified. Here the current value 28' has already fallen below the limit value 29. The comparison supplies the information that the backfilling process 39 has been completed.
  • the speed v is measured or estimated, for example, by measuring the adjustment path on the adjustment cylinder 16, by measuring a pivoting angle of the tamping lever 18, or by measuring a volume flow of an adjustment cylinder 16 or multiple adjustment cylinders 16.
  • the course the measured or estimated delivery speed v is used as an input variable for a machine learning model.
  • a neural network, a support vector machine, a decision tree, an algorithm for regression analysis or a Bayesian network is set up in the evaluation device 27 .
  • Fig. 7 shows a simple evaluation using the evaluation device 27.
  • limit value 29 is determined and stored in advance. During each positioning process 40, the positioning speed v is recorded. In a comparison process 41, the current value 28 of the positioning speed v is compared with the stored value Limit 29 compared. From this, an automated decision is made as to whether the current backfilling process 39 has been completed or not. In the event of insufficient backfilling, a corresponding notification signal 31 is output.
  • the stuffing process is interrupted after a predetermined number of stuffing processes or if there is an obvious change in the conditions, in order to redetermine the limit value 29 .
  • This can be useful, for example, when a new gravel layer changes to an old gravel layer or when the type of sleepers 6 changes. Otherwise, usual changes in the track conditions are compensated for by the described weightings depending on the determined process variables.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a method for tamping sleepers (6) of a track section (7) mounted in a ballast bed (5) by means of a tamping unit (9) comprising two opposite tamping tools (17) which, when tamping each sleeper (6), are subjected to vibrations (22), lowered into the ballast bed (5) and moved towards one another by a supply movement (30), while the track section (7) is held in a raised position. A supply speed (v) of at least one tamping tool (17) is monitored by means of an evaluation apparatus (27), wherein, when a predetermined supply time (t1) or a predetermined supply path (s) is reached, a current value (28) of the supply speed (v) is compared with a limit value (29), and wherein a notification signal (31) indicates whether the current value (28) is over the limit value (29). This optionally indicates that a cavity (24) located under the sleeper (6) has not yet been adequately filled.

Description

Beschreibung description
Verfahren und Maschine zum Stopfen eines Gleises Method and machine for tamping a track
Technisches Gebiet technical field
[01] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstopfen von Schwellen eines in einem Schotterbett gelagerten Gleisrosts mittels eines Stopfaggregats, das zwei gegenüberliegende Stopfwerkzeuge umfasst, die beim Unterstopfen der jeweiligen Schwelle mit Schwingungen beaufschlagt in das Schotterbett abgesenkt und mit einer Beistellbewegung aufeinander zubewegt werden, während der Gleisrost in einer angehobenen Position gehalten wird. Zudem betrifft die Erfindung eine Stopfmaschine zur Durchführung des Verfahrens. [01] The invention relates to a method for tamping sleepers of a track grid mounted in a ballast bed using a tamping unit which comprises two opposite tamping tools which, when tamping the respective sleeper, are lowered into the ballast bed and subjected to vibrations and are moved towards one another with a side movement while the track panel is held in a raised position. In addition, the invention relates to a tamping machine for carrying out the method.
Stand der Technik State of the art
[02] Eisenbahnstrecken mit Schotteroberbau erfordern eine regelmäßige Korrektur der Gleislage, wobei in der Regel Gleisstopfmaschinen bzw. Weichenstopf- oder Universalstopfmaschinen zum Einsatz kommen. Solche zyklisch oder kontinuierlich am Gleis verfahrbare Maschinen umfassen gewöhnlich ein Messsystem, ein Hebe-/Richtaggregat und ein Stopfaggregat. Mittels des Hebe-/Richtaggregats erfolgt eine Anhebung des Gleises in eine vorgegebene Lage. Zur Fixierung dieser neuen Lage wird mittels am Stopfaggregat befindlicher Stopfwerkzeuge Gleisschotter von beiden Seiten unter eine jeweilige Schwelle des Gleises gestopft und verdichten. [02] Railway lines with ballasted superstructure require regular correction of the track geometry, with track tamping machines or turnout tamping machines or universal tamping machines being used as a rule. Such machines, which can be moved cyclically or continuously on the track, usually comprise a measuring system, a lifting/straightening unit and a tamping unit. The track is raised to a specified position by means of the lifting/aligning unit. To fix this new layer, track ballast is tamped and compacted from both sides under a respective sleeper of the track by means of tamping tools located on the tamping unit.
[03] Für Stopfaggregate zum Unterstopfen von Schwellen eines in einem[03] For tamping units for tamping sleepers one in one
Schotterbett gelagerten Gleisrostes sind verschiedene Bauformen bekannt. Beispielsweise offenbart die AT 350097 B ein Stopfaggregat mit hydraulischen Beistellantrieben, die einerseits zur Vibrationserzeugung an eine rotierende Exzenterwelle und andererseits an schwenkbare Stopfwerkzeuge angeschlossen sind. Aus der AT 339358 B kennt man ein Stopfaggregat mit Hydraulikantrieben, die in einer kombinierten Funktion als Beistellantriebe und als Schwingungserzeuger dienen. Various designs are known for ballasted track gratings. For example, AT 350097 B discloses a tamping unit with hydraulic auxiliary drives which are connected on the one hand to a rotating eccentric shaft to generate vibrations and on the other hand to pivotable tamping tools. AT 339358 B discloses a tamping unit with hydraulic drives which serve in a combined function as auxiliary drives and as vibration generators.
[04] Die AT 515801 A4 beschreibt ein Verfahren zum Verdichten eines[04] AT 515801 A4 describes a method for compressing a
Gleisschotterbettes mittels eines Stopfaggregats, wobei eine Qualitätsziffer für eine Schotterbetthärte ausgewiesen werden soll. Zu diesem Zweck wird eine Beistellkraft eines Beistellzylinders in Abhängigkeit eines Beistellweges erfasst und über einen daraus abgeleiteten Energieverbrauch eine Kennziffer definiert. Allerdings hat diese Kennziffer wenig Aussagekraft, weil ein nicht zu vernachlässigender Energieanteil, der im System verloren geht, keine Berücksichtigung findet. Zudem würde auch die während eines Stopfvorgangs tatsächlich in den Schotter eigebrachte Gesamtenergie keine verlässliche Beurteilung eines Schotterbettzustands erlauben. track ballast bed using a tamping unit, with a quality number should be reported for a gravel bed hardness. For this purpose, an auxiliary force of an auxiliary cylinder is recorded as a function of an auxiliary path and a code number is defined via an energy consumption derived from this. However, this key figure has little significance because a non-negligible proportion of energy that is lost in the system is not taken into account. In addition, the total energy actually introduced into the ballast during a tamping process would not allow a reliable assessment of the condition of the ballast bed.
[05] Bei einem aus der AT 520056 A1 bekannten Verfahren wird für zumindest ein Stopfwerkzeug jeder durch einen Vibrationsantrieb hervorgerufener Schwingungszyklus analysier. Konkret wird während eines Schwingungszyklus ein Verlauf einer auf das Stopfwerkzeug wirkenden Kraft über einem vom Stopfwerkzeug zurückgelegten Weg erfasst. Durch eine laufende Auswertung dieser Kraft-Weg-Verläufe wird in Echtzeit erkannt, wie ein Schotterbett beschaffen ist und ob eine ausreichende Verdichtung erreicht wird. [05] In a method known from AT 520056 A1, each oscillation cycle caused by a vibration drive is analyzed for at least one tamping tool. Specifically, during an oscillation cycle, a course of a force acting on the tamping tool is recorded over a path covered by the tamping tool. By continuously evaluating these force-displacement curves, the condition of a ballast bed can be recognized in real time and whether sufficient compaction has been achieved.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
[06] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auf einfache Weise eine optimale Schotterverfüllung von Hohlräumen unter den Schwellen durchführbar ist. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Stopfmaschine anzugeben. The object of the invention is to improve a method of the type mentioned at the outset in such a way that cavities under the sleepers can be optimally filled with ballast in a simple manner. It is also an object of the invention to specify a corresponding tamping machine.
[07] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Maschine gemäß Anspruch 13. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an. [07] According to the invention, these objects are achieved by a method according to claim 1 and a machine according to claim 13. Dependent claims specify advantageous refinements of the invention.
[08] Dabei wird mittels einer Auswerteeinrichtung eine Beistellgeschwindigkeit zumindest eines Stopfwerkzeugs überwacht, wobei beim Erreichen einer vorgegebenen Beistellzeit oder eines vorgegebenen Beistellwegs ein aktueller Wert der Beistellgeschwindigkeit mit einem Grenzwert verglichen wird, wobei ein Meldesignal angibt, ob der aktuelle Wert über dem Grenzwert liegt. Während des Verfüllens der Hohlräume unter den Schwellen wirkt auf die Stopfwerkzeuge eine durch Reibung des Schotters hervorgerufene Gegenkraft. Diese Gegenkraft nimmt zu, wenn der Hohlraum verfüllt ist und die Steifigkeit der unter der Schwelle gebildeten Schotterauflage zunimmt. Infolgedessen sinkt bei gleichbleibendem Beistelldruck die Beistellgeschwindigkeit. [08] An evaluation device is used to monitor the delivery speed of at least one tamping tool, with a current value of the delivery speed being compared to a limit value when a specified delivery time or a predefined delivery path is reached, with a message signal indicating whether the current value is above the limit value. During the filling of the cavities under the sleepers, the friction of the ballast acts on the tamping tools counterforce. This opposing force increases when the cavity is filled and the stiffness of the ballast layer formed under the sleeper increases. As a result, the positioning speed drops while the positioning pressure remains the same.
[09] Mit der vorliegenden Erfindung wird dieser Effekt genutzt, um den aktuellen Verfüllungszustand zu erfassen. Wenn nach einer vorgegebenen Beistellphase der aktuelle Wert der Bestellgeschwindigkeit noch immer über dem Grenzwert liegt, erfolgt eine entsprechende Informationsausgabe mittels des Meldesignals. Beispielsweise wird ein optisches oder akustisches Meldesignal ausgegeben. Der aktuelle Verfüllungszustand kann auch durch Beibehaltung eines Meldesignals oder durch ein verändertes Meldesignal bei einer Statusänderung angezeigt werden. Jedenfalls gibt das Meldesignal an, ob auf Basis des Wertevergleichs bereits eine ausreichende Verfüllung des unter der Schwelle befindlichen Hohlraums erfolgt ist oder ob die Verfüllung noch unzureichend ist. Im letzteren Fall wird mit nachfolgenden Maßnahmen eine optimale Verfüllung erreicht. [09] With the present invention, this effect is used to detect the current filling status. If the current value of the order speed is still above the limit value after a specified provision phase, corresponding information is output by means of the notification signal. For example, an optical or acoustic alarm signal is issued. The current filling status can also be indicated by maintaining an alarm signal or by changing the alarm signal when the status changes. In any case, the notification signal indicates whether, on the basis of the comparison of values, the cavity located under the threshold has already been sufficiently filled or whether the filling is still insufficient. In the latter case, optimal backfilling is achieved with the following measures.
[10] In einer einfachen Variante wird das Meldesignal einer Anzeigeeinrichtung zugeführt, um einer Bedienperson eine unzureichende Verfüllung eines Hohlraums unter der aktuell zu unterstopfenden Schwelle anzuzeigen. Auf diese Weise wird die Bedienperson darauf hingewiesen, dass der aktuelle Beistellvorgang fortgesetzt werden soll und dass gegebenenfalls weitere Stopfvorgänge notwendig sind, um die optimale Verfüllung zu erreichen. [10] In a simple variant, the notification signal is fed to a display device in order to indicate to an operator that a cavity has not been sufficiently filled below the threshold to be plugged. In this way, the operator is informed that the current delivery process is to be continued and that further tamping processes may be necessary in order to achieve optimal backfilling.
[11] Bei einer verbesserten Erfindungsausprägung wird das Meldesignal einer Steuerungseinrichtung des Stopfaggregats zugeführt, wobei insbesondere mittels der Steuerungseinrichtung automatisch eine längere Beistelldauer und/oder eine veränderte Beistellkraft vorgegeben wird. Damit ist kein Eingreifen einer Bedienperson erforderlich, um die Schotterverfüllung zu optimieren. [11] In an improved embodiment of the invention, the notification signal is fed to a control device of the tamping unit, in particular by means of the control device automatically specifying a longer supply duration and/or a changed supply force. This means that no operator intervention is required to optimize the ballast backfill.
[12] Gegebenenfalls ist es sinnvoll, wenn mittels der Steuerungseinrichtung automatisch ein weiterer Stopfvorgang für die aktuell zu unterstopfende Schwelle angestoßen wird. Diese Maßnahme ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein zur Verfügung stehender Bestellweg des Stopfwerkzeugs nicht ausreicht, um einen erwünschten Verfüllungszustand zu erreichen. [12] It may be useful if the control device automatically initiates a further stuffing process for the threshold that is currently to be stuffed. This measure is particularly advantageous if an available ordering process for the Tamping tool is not sufficient to achieve a desired filling condition.
[13] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Frequenz der Schwingungen des Stopfwerkzeugs angehoben wird, wenn der aktuelle Wert den Grenzwert unterschreitet. Dazu wird der aktuelle Wert laufend mit dem Grenzwert verglichen, um das Erreichen eines optimalen Verfüllungszustands zu erfassen. Erst beim Erreichen dieses optimalen Verfüllungszustands führen die vom Stopfwerkzeug auf den Schotter übertragenen Schwingungen durch die erhöhte Schwingungsfrequenz zu einer gesteigerten temporären dynamischen Fluidisierung des Schotters. Dieses sogenannten Schotterfließen bewirkt ein reibungsarmes Gleiten der Schotterkörner untereinander. Der Schotter verhält sich fluidähnlich und vibriert eigenständig in eine höhere Lagerungsdichte. Während der Verfüllungsphase kommt dieser Effekt aufgrund der niedrigeren Schwingungsfrequenz nur eingeschränkt zum Tragen. Die aufrechte Reibung zwischen den Schotterkörnern erleichtert den Verfüllungsvorgang, weil mit den Stopfwerkzeugen größere in sich verzahnte Schotterpakete bewegt werden. Ein Umfließen der Stopfwerkzeuge wird vermieden. [13] An advantageous development of the invention is characterized in that the frequency of the vibrations of the tamping tool is increased when the current value falls below the limit value. For this purpose, the current value is continuously compared with the limit value in order to record when an optimal backfilling state has been reached. Only when this optimum filling state is reached do the vibrations transmitted from the tamping tool to the ballast lead to an increased temporary dynamic fluidization of the ballast due to the increased vibration frequency. This so-called gravel flow causes the gravel grains to slide with one another with little friction. The ballast behaves like a fluid and vibrates independently to a higher storage density. During the backfilling phase, this effect only comes into play to a limited extent due to the lower vibration frequency. The upright friction between the ballast grains facilitates the backfilling process because the tamping tools are used to move larger, interlocking ballast packages. Flow around the tamping tools is avoided.
[14] Für den Vergleich mit dem Grenzwert ist es sinnvoll, wenn als aktueller Wert die Beistellgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Erreichens der vorgegebenen Beistellzeit oder des vorgegebenen Beistellwegs ausgewertet wird. Bei dieser Variante wird keine hohe Rechenleistung der Auswerteeinrichtung benötigt, weil keine Modifizierung des erfassten Geschwindigkeitswerts notwendig ist. [14] For the comparison with the limit value, it makes sense if the delivery speed at the time the specified delivery time or the specified delivery distance is reached is evaluated as the current value. In this variant, no high computing power of the evaluation device is required because no modification of the recorded speed value is necessary.
[15] In einer anderen Variante kann es vorteilhaft sein, dass als aktueller Wert ein über einen Bereich der Beistellzeit oder des Beistellwegs gemittelter Wert der Beistellgeschwindigkeit ausgewertet wird. Damit werden Ungenauigkeiten bei der Geschwindigkeitserfassung oder Unregelmäßigkeiten während des Beistellvorgangs ausgeglichen. [15] In another variant, it can be advantageous for a value of the delivery speed averaged over a range of the delivery time or the delivery distance to be evaluated as the current value. This compensates for inaccuracies in speed recording or irregularities during the delivery process.
[16] Eine weitere Variante sieht vor, dass der aktuelle Wert als Ergebnis eines gewichteten Zeit- oder Wegintegrals ermittelt wird. Weniger Rechenleistung ist erforderlich, wenn der aktuelle Wert als eine gewichtete Summe mehrerer Messwerte der Beistellgeschwindigkeit ermittelt wird. Auch mit diesen Maßnahmen werden Unregelmäßigkeiten des Beistellvorgangs ausgeglichen, wobei bestimmte Phasen des Beistellvorgangs durch eine entsprechende Gewichtung hervorgehoben werden. [16] Another variant provides that the current value is determined as the result of a weighted time or distance integral. Less computing power is required when the current value is a weighted sum of several Measured values of the positioning speed is determined. Irregularities in the supply process are also compensated for with these measures, with certain phases of the supply process being emphasized by a corresponding weighting.
[17] Bei einer Verbesserung diese Varianten wird eine Gewichtung in Abhängigkeit einer berechneten oder gemessenen Prozessgröße des Stopfvorgangs vorgegeben. Mit dieser besonderen Gewichtung ist eine automatisierte Anpassung der Auswertealgorithmen auf geänderte Stopfverhältnisse durchführbar. [17] In an improvement of these variants, a weighting is specified depending on a calculated or measured process variable of the tamping process. With this special weighting, an automated adaptation of the evaluation algorithms to changed stuffing ratios can be carried out.
[18] Vorteilhafterweise wird als eine solche Prozessgröße eine Eindringarbeit oder eine Eindringkraft während eines Absenkvorgangs des Stopfwerkzeugs ermittelt. In Abhängigkeit dieser Prozessgröße wird in weiterer Folge eine angepasste Gewichtung für die Bildung des aktuellen Wertes der Beistellgeschwindigkeit abgeleitet. [18] A penetration work or a penetration force during a lowering process of the tamping tool is advantageously determined as such a process variable. Depending on this process variable, an adjusted weighting for the formation of the current value of the delivery speed is then derived.
[19] Eine weitere Verbesserung der Auswertung wird erreicht, wenn ein zeitlicher Verlauf der Beistellgeschwindigkeit oder des Beistellwegs als Eingangsdaten einem Machine-Learning-Modell zugeführt werden. Beispielsweise ist in der Auswerteeinrichtung ein Neuronales Netz, eine Support Vector Machine, ein Decision Tree, eine Regressionsanalyse oderein Bayessches Netz eingerichtet. Dabei können auch weitere Prozessgrößen wie ein Hebewert des Gleisrostes oder eine gewünschte Beistellkraft als Eingangsdaten des Modells dienen. Der Ausgang des Modells liefert einen aktuellen Wert, der zur Bewertung des Verfüllungszustandes heranziehbar ist. [19] A further improvement in the evaluation is achieved if a time profile of the delivery speed or the delivery route is fed to a machine learning model as input data. For example, a neural network, a support vector machine, a decision tree, a regression analysis or a Bayesian network is set up in the evaluation device. Other process variables such as a lifting value of the track grid or a desired additional worker can also serve as input data for the model. The output of the model provides a current value that can be used to assess the state of backfilling.
[20] Die erfindungsgemäße Stopfmaschine zur Durchführung eines der angegebenen Verfahren umfasst ein Hebeaggregat zum Heben des Gleisrostes und ein Stopfaggregat zum Unterstopfen von angehobenen Schwellen. Dabei ist eine Sensorik zur Erfassung einer Beistellgeschwindigkeit angeordnet, wobei die Sensorik mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt ist. In der Auswerteeinrichtung ist ein Algorithmus eingerichtet, der einen aktuellen Wert der Beistellgeschwindigkeit mit einem Grenzwert vergleicht. Zudem ist die Auswerteinrichtung zur Ausgabe eines Meldesignals eingerichtet, mit dem angegeben wird, ob der aktuelle Wert zum vorgegebenen Vergleichszeitpunkt über dem Grenzwert liegt. Die solcherart ausgebildete Stopfmaschine ermöglicht auf einfache Weise eine optimale Verfüllung der unter den angehobenen Schwellen gebildeten Hohlräumen. [20] The tamping machine according to the invention for carrying out one of the specified methods comprises a lifting unit for lifting the track grid and a tamping unit for tamping raised sleepers. In this case, a sensor system is arranged for detecting a positioning speed, the sensor system being coupled to an evaluation device. An algorithm is set up in the evaluation device, which compares a current value of the positioning speed with a limit value. In addition, the evaluation device is set up to output a message signal that indicates whether the current value is within the specified range comparison time is above the limit value. The tamping machine designed in this way enables the cavities formed under the raised sleepers to be optimally filled in a simple manner.
[21] In einer einfachen Weiterbildung ist die Auswerteeinrichtung mit einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige einer Meldung gekoppelt. Die Anzeige weist eine Bedienperson auf einen unzureichenden Verfüllungszustand hin, woraufhin notwendige Folgemaßnahmen eingeleitet werden. [21] In a simple development, the evaluation device is coupled to a display device for displaying a message. The display alerts an operator to an insufficient filling status, whereupon necessary follow-up measures are initiated.
[22] Bei einerweiteren Verbesserung der Maschine ist die Auswerteeinrichtung mit einer Steuerungseinrichtung des Stopfaggregats gekoppelt. Sobald die Steuerungseinrichtung mittels des Meldesignals die Information einer unzureichenden Verfüllung erhält, werden automatisch Maßnahmen zur weiteren Verfüllung der Hohlräume angestoßen. Beispielsweise wird die Beistellzeit verlängert oder ein weiterer Stopfvorgang für die aktuelle zu unterstopfende Schwelle durchgeführt. [22] In a further improvement of the machine, the evaluation device is coupled to a control device of the tamping unit. As soon as the control device receives the information that the filling is insufficient by means of the alarm signal, measures for further filling of the cavities are automatically initiated. For example, the availability time is extended or another stuffing process is carried out for the current threshold to be stuffed.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
[23] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung: [23] The invention is explained below in an exemplary manner with reference to the accompanying figures. They show in a schematic representation:
Fig. 1 Stopfmaschine Fig. 1 tamping machine
Fig. 2 Stopfaggregat während eines Absenkvorgangs Fig. 3 Stopfwerkzeuge beim Verfüllen eines Hohlraums Fig. 4 Stopfwerkzeuge beim Verdichten der Schotterauflage Fig. 5 Diagramm der Beistellgeschwindigkeit über der Zeit Fig. 6 Bestimmung des Grenzwertes Fig. 2 tamping unit during a lowering process Fig. 3 tamping tools when filling a cavity Fig. 4 tamping tools when compacting the ballast layer Fig. 5 diagram of the loading speed over time Fig. 6 determination of the limit value
Fig. 7 Bestimmung des Grenzwertes und Auswertung der gemessenen Beistellgeschwindigkeit Fig. 7 Determination of the limit value and evaluation of the measured positioning speed
Beschreibung der Ausführungsformen Description of the embodiments
[24] Die in Fig. 1 dargestellte Stopfmaschine 1 ist mittels Schienenfahrwerke 2 auf Schienen 3 eines Gleises 4 verfahrbar. In einem Schotterbett 5 gelagerte Schwellen 6 bilden mit den darauf befestigten Schienen 3 einen Gleisrost 7. Zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens umfasst die Stopfmaschine 1 ein Hebeaggregat 8 und ein Stopfaggregat 9. Zudem ist für eine Gleislagekorrektur ein Messsystem 10 angeordnet. Die Aggregate 8, 9 sind über Stellantriebe 11 gegenüber einem Maschinenrahmen 12 verstellbar.[24] The tamping machine 1 shown in FIG. 1 can be moved by means of rail chassis 2 on rails 3 of a track 4. Sleepers 6 mounted in a ballast bed 5 form a track grid 7 with the rails 3 fastened to them. To carry out the present method, the tamping machine 1 a lifting unit 8 and a tamping unit 9. In addition, a measuring system 10 is arranged for correcting the track position. The units 8, 9 can be adjusted relative to a machine frame 12 via actuators 11.
Das Hebeaggregat 8 ist vorteilhafterweise auch zum seitlichen Richten des Gleisrostes 7 vorgesehen. The lifting unit 8 is advantageously also provided for laterally straightening the track panel 7 .
[25] Das Stopfaggregat 9 und ein bearbeiteter Abschnitt des Gleises 4 sind in Fig. 2 dargestellt. In einem Aggregatrahmen 13 ist ein Werkzeugträger 14 vertikal geführt. Am Werkzeugträger 14 ist als Schwingungsantrieb 15 eine angetriebene Exzenterwelle angeordnet. An der Exzenterwelle sind zwei Beistellantriebe 16 angelenkt. Die Rotation der Exzenterwelle versetzt die Beistellantriebe 16 in Schwingung, wobei die jeweilige Exzentrizität die Schwingungsamplitude bestimmt. [25] The tamping unit 9 and a processed section of the track 4 are shown in FIG. A tool carrier 14 is guided vertically in a unit frame 13 . A driven eccentric shaft is arranged on the tool carrier 14 as a vibration drive 15 . Two auxiliary drives 16 are articulated on the eccentric shaft. The rotation of the eccentric shaft causes the auxiliary drives 16 to oscillate, with the respective eccentricity determining the oscillation amplitude.
[26] Am Werkzeugträger 14 sind bezüglich einer zu unterstopfenden Schwelle 6 gegenüberliegende Stopfwerkzeuge 17 gelagert. Das jeweilige Stopfwerkzeug 17 umfasst einen Stopfhebel 18, dessen oberer Hebelarm mit dem zugeordneten Beistellantrieb 16 verbunden ist. Am unteren Hebelarm ist ein Stopfpickel 19 angeordnet, der im Zuge eines Stopfvorgangs in das Schotterbett 5 eintaucht. On the tool carrier 14 opposite tamping tools 17 are mounted with respect to a sleeper 6 to be tamped. The respective tamping tool 17 includes a tamping lever 18 whose upper lever arm is connected to the associated auxiliary drive 16 . A tamping pick 19 is arranged on the lower lever arm and dips into the ballast bed 5 during the tamping process.
[27] Fig. 2 zeigt das Stopfaggregat 9 während einer Absenkbewegung 20 der Stopfwerkzeuge 17, wobei die Stopfpickel 19 auf das Schotterbett 5 eine Eindringkraft 21 ausüben. Während diese Vorgangs ist der Schwingungsantrieb 15 aktiv, sodass der jeweilige Stopfpickel 19 überden zugeordneten Stopfhebel 18 und den blockierten Beistellantrieb 16 mit Schwingungen 22 beaufschlagt ist. Der bearbeitete Abschnitt des Gleisrostes 7 wird mittels des Hebeaggregat 8 mit einer Hebekraft 23 in eine vorgegebene Sollposition gehoben. Dabei bilden sich unter den noch zu unterstopfenden Schwellen 6 Hohlräume 24, die während eines Stopfvorgangs mit Schotter verfällt werden sollen. Rollenzangen 25 des Hebeaggregats 8 halten den bearbeiteten Gleisrost 7 bis zum Ende eines jeweiligen Stopfvorgangs in Position. 2 shows the tamping unit 9 during a lowering movement 20 of the tamping tools 17, the tamping picks 19 exerting a penetrating force 21 on the ballast bed 5. During this process, the vibration drive 15 is active, so that the respective tamping pick 19 is subjected to vibrations 22 via the associated tamping lever 18 and the blocked auxiliary drive 16 . The machined section of the track panel 7 is lifted into a predetermined desired position by means of the lifting unit 8 with a lifting force 23 . In the process, cavities 24 form under the sleepers 6 that are still to be tamped, which cavities are to be decayed with gravel during a tamping operation. Roller tongs 25 of the lifting unit 8 hold the processed track panel 7 in position until the end of each tamping process.
[28] Zumindest an einem Stopfwerkzeug 17 ist ein Sensor 26 zur Erfassung einer Beistellgeschwindigkeit v angeordnet. Diese Sensorik 26 ist mit einer Auswerteeinrichtung 27 gekoppelt, um einen aktuellen Wert 28 der Beistellgeschwindigkeit v mit einem hinterlegten Grenzwert (Schwellwert) 29 zu vergleichen. Dieser Wertevergleich erfolgt laufend oder zumindest zu einem bestimmten Zeitpunkt nach Beginn einer Beistellbewegung 30. Jedenfalls ist in weiterer Folge das Ergebnis jenes Wertevergleichs relevant, welcher beim Erreichen einer vorgegebenen Beistellzeit ti oder eines vorgegebenen Beistellwegs s durchgeführt wird. Dazu ist in der Auswerteeinrichtung 27 ein entsprechender Vorgabewert der Beistellzeit t und/oder des Beistellwegs s abgespeichert. Beim Erreichen dieses Vorgabewertes ist die Beistellbewegung in der Regel noch nicht beendet. Die gesamte vorgesehene Beistellzeit bzw. der gesamte vorgesehene Beistellweg ist größer als der für den Wertevergleich relevante Vorgabewert. [28] At least one tamping tool 17 has a sensor 26 for detecting a positioning speed v. This sensor 26 is coupled to an evaluation device 27 to a current value 28 of To compare supply speed v with a stored limit value (threshold value) 29 . This comparison of values takes place continuously or at least at a specific point in time after the start of a positioning movement 30. In any case, the result of that value comparison is subsequently relevant, which is carried out when a predetermined positioning time ti or a predetermined positioning distance s is reached. For this purpose, a corresponding default value of the supply time t and/or the supply path s is stored in the evaluation device 27 . When this default value is reached, the additional movement is usually not yet complete. The entire envisaged supply time or the entire envisaged supply route is greater than the default value relevant for the comparison of values.
[29] Wenn der relevante Wertevergleich ergibt, dass der aktuelle Wert 28 der Beistellgeschwindigkeit v noch über dem Grenzwert 29 liegt, wird mittels der Auswerteeinrichtung 27 ein entsprechendes Meldesignal 31 ausgegeben. Dieses gibt an, dass noch keine ausreichende Verfüllung des Hohlraums 24 der aktuell unterstopften Schwelle 6 erfolgt ist. Über eine Anzeigeeinrichtung 32, die das Meldesignal 31 empfängt, erhält eine Bedienperson die entsprechende Information. Auf diese Weise wird die Bedienperson in die Lage versetzt, Maßnahmen zur Optimierung der Verfüllung des Hohlraums 24 einzuleiten. [29] If the relevant comparison of values shows that the current value 28 of the positioning speed v is still above the limit value 29, a corresponding notification signal 31 is output by the evaluation device 27. This indicates that the cavity 24 of the currently blocked sleeper 6 has not yet been sufficiently filled. An operator receives the corresponding information via a display device 32 which receives the notification signal 31 . In this way, the operator is able to initiate measures to optimize the filling of the cavity 24.
[30] Zur automatisierten Durchführung entsprechender Maßnahmen ist die Auswerteeinrichtung 27 mit einer Steuerungseinrichtung 33 des Stopfaggregats 9 gekoppelt. Das Meldesignal 31 bewirkt zunächst, dass mittels der Steuerungseinrichtung 33 durch eine angepasste Ansteuerung der Beistellantriebe 16 die Beistellbewegung fortgesetzt wird. Dabei wird laufend überprüft, ob der aktuelle Wert 28 der Beistellgeschwindigkeit v den Grenzwert 29 doch noch erreicht. Der maximal mögliche Beistellweg begrenzt diese Maßnahme. Zudem ist eine Reserve notwendig, damit der während des Verfüllens unter die Schwelle 6 geschobene Schotter abschließend verdichtet werden kann. Gegebenenfalls erfolgt als weitere Maßnahme eine nochmalige Unterstopfung derselben Schwelle 6, um die optimale Verfüllung des Hohlraums 24 sicherzustellen. Überprüft wird dieser Vorgang wiederum durch einen Vergleich des aktuellen Werts 28 der Beistellgeschwindigkeit v mit dem Grenzwert 29. [30] The evaluation device 27 is coupled to a control device 33 of the tamping unit 9 for the automated implementation of corresponding measures. The message signal 31 initially causes the positioning movement to be continued by means of the control device 33 by means of an adapted control of the positioning drives 16 . It is continuously checked whether the current value 28 of the positioning speed v still reaches the limit value 29 . The maximum possible supply path limits this measure. In addition, a reserve is necessary so that the ballast pushed under the sleeper 6 during the backfilling can be finally compacted. If necessary, the same sleeper 6 is tamped again as a further measure in order to ensure that the cavity 24 is optimally filled. This is checked Process again by comparing the current value 28 of the positioning speed v with the limit value 29.
[31] Kurz bevor die Stopfpickel 19 die vorgegebene Eintauchtiefe erreicht haben, beginnt die Beistellbewegung 30 durch eine entsprechende Aktivierung der Beistellantriebe 16. Der Beistellvorgang bewirkt zunächst ein Verfüllten des unter der Schwelle 6 befindlichen Hohlraums 24, wie in Fig. 3 dargestellt. Dabei üben die Stopfpickel 19 auf die Schotterkörner eine konstante Beistellkraft 34 aus, weil die als Hydraulikzylinder ausgebildeten Beistellantriebe 16 mit einem konstanten Druck beaufschlagt sind. [31] Shortly before the tamping tines 19 have reached the predetermined immersion depth, the positioning movement 30 begins through a corresponding activation of the positioning drives 16. The positioning process initially causes the cavity 24 located under the sleeper 6 to be filled, as shown in FIG. The tamping picks 19 exert a constant adjustment force 34 on the ballast grains, because the adjustment drives 16 designed as hydraulic cylinders are subjected to a constant pressure.
[32] Während der Verfüllung des Hohlraums 24 bleiben die Stopfwerkzeuge 17 mit Schwingungen 22 beaufschlagt, wobei die Schwingungsfrequenz vorteilhafterweise niedriger ist gegenüber der Frequenz beim Eintauchen in das Schotterbett 5. Auf diese Weise bleiben die Schotterkörner mobil. Die niedrigere Frequenz verhindert eine zu starke Fluidisierung der Schotterkörner, damit kein seitliches Abwandern der Schotterkörner auftritt. [32] While the cavity 24 is being filled, the tamping tools 17 are subjected to vibrations 22, with the vibration frequency advantageously being lower than the frequency when immersed in the ballast bed 5. In this way, the ballast grains remain mobile. The lower frequency prevents excessive fluidization of the ballast grains, so that the ballast grains do not migrate laterally.
[33] Der Beginn der Beistellbewegung 30 wird in der Auswerteeinrichtung 27 erfasst, um beim Erreichen der vorgegebenen Beistellzeit ti den aktuellen Wert 28 der Beistellgeschwindigkeit v mit dem hinterlegten Grenzwert 29 zu vergleichen. Der Grenzwert 29 wird im Vorfeld durch theoretische Analysen, durch eine Simulation oder durch einen Versuch bestimmt und in der Auswerteeinrichtung 27 abgespeichert. [33] The start of the positioning movement 30 is recorded in the evaluation device 27 in order to compare the current value 28 of the positioning speed v with the stored limit value 29 when the specified positioning time ti is reached. The limit value 29 is determined in advance by theoretical analyses, by a simulation or by an experiment and is stored in the evaluation device 27 .
[34] Eine Möglichkeit zur Bestimmung des Grenzwertes 29 durch einen Versuch besteht darin, den Gleisrost 7 vordem Beginn des eigentlichen Stopfprozesses auf den gewünschten Hebewert anzuheben. In einem ersten Schritt 35 erfolgt die Hebung des Gleisrostes 7, wie in Fig. 6 dargestellt. Während des Beistellvorgangs erfolgt in einem zweiten Schritt 36 die Messung der Beistellgeschwindigkeit v und gegebenenfalls der Beistellkraft 34. Zudem wird in einem dritten Schritt 37 aus einer Messung der Hebekraft 23 der Zeitpunkt to ermittelt, ab welchem der Schotter aufgrund der vollständigen Verfüllung des Hohlraums 24 die Schwelle 6 nach oben drückt. Zu diesem Zeitpunkt to nimmt die Hebekraft 23 ab und die Beistellgeschwindigkeit v reduziert sich. Der Grenzwert 29 für die Erkennung, ob der Verfüllungsvorgang abgeschlossen ist, entspricht in diesem Beispiel der beim Erreichen der Verfüllung gemessenen Geschwindigkeit v. [34] One possibility for determining the limit value 29 by means of an experiment is to raise the track panel 7 to the desired lifting value before the actual tamping process begins. In a first step 35, the track panel 7 is raised, as shown in FIG. During the delivery process, the delivery speed v and, if applicable, the delivery force 34 are measured in a second step 36. In addition, in a third step 37, the time to is determined from a measurement of the lifting force 23, from which the ballast due to the complete filling of the cavity 24 Threshold 6 pushes up. At this point in time to, the lifting force 23 decreases and the positioning speed v decreases. The threshold 29 for the detection, whether the backfilling process is complete corresponds in this example to the speed v measured when the backfill is reached.
[35] Durch einen laufenden Vergleich des aktuellen Wertes 28 der Beistellgeschwindigkeit v mit dem Grenzwert 29 wird bei jedem Beistellvorgang das Erreichen der optimalen Verfüllung des Hohlraums 24 erkannt. Vorteilhafterweise wird ab diesem Zeitpunkt die Frequenz der Schwingungen 22 der Stopfwerkzeuge 17 erhöht. Die erhöhte dynamische Anregung steigert die Mobilität der Schotterkörner, wodurch diese in ein dichteres Gefüge übergehen. Auf diese Weise wird in der letzten Phase des Beistellvorgangs eine optimale Verdichtung des unter die Schwelle 6 geschobenen Schotters erzielt. Die Umschaltung von Verfüllungsfrequenz auf Verdichtungsfrequenz kann auch lediglich wegabhängig oder zeitabhängig erfolgen. Ein entsprechender Schwellenwert wird wie oben beschrieben im Vorfeld durch Messung der Hebekraft 23 empirisch ermittelt. [35] Through a continuous comparison of the current value 28 of the delivery speed v with the limit value 29, the achievement of the optimum filling of the cavity 24 is recognized for each delivery process. From this point in time, the frequency of the vibrations 22 of the tamping tools 17 is advantageously increased. The increased dynamic excitation increases the mobility of the ballast grains, causing them to change into a denser structure. In this way, optimal compaction of the ballast pushed under the sleeper 6 is achieved in the last phase of the placement process. The switchover from backfilling frequency to compaction frequency can also be carried out solely as a function of path or as a function of time. A corresponding threshold value is determined empirically in advance by measuring the lifting force 23, as described above.
[36] In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Grenzwert 29 und/oder der Zeitpunkt ti zur Durchführung des Vergleichs mit dem aktuellen Wert 28 der Beistellgeschwindigkeit v in Abhängigkeit von anderen berechneten oder gemessenen Prozessgrößen festgelegt. Als eine solche Prozessgröße wird beispielsweise die Eindringkraft 21 oder die Eindringarbeit während des Absenkens der Stopfpickel 19 in das Schotterbett 5 herangezogen. Auch die Hebung des Gleisrostes 7 mittels des Hebeaggregats 8 und die gewünschte Beistellkraft 34 können als Prozessgröße zur Beeinflussung des Grenzwertes 29 bzw. des Vergleichszeitpunktes ti dienen. [36] In a further development of the invention, the limit value 29 and/or the point in time ti for carrying out the comparison with the current value 28 of the positioning speed v is determined as a function of other calculated or measured process variables. The penetration force 21 or the penetration work during the lowering of the tamping picks 19 into the ballast bed 5 is used as such a process variable. The lifting of the track panel 7 by means of the lifting unit 8 and the desired additional force 34 can also serve as process variables for influencing the limit value 29 or the comparison time ti.
[37] Zudem kann es sinnvoll sein, als aktuellen Wert 28 der Beistellgeschwindigkeit v eine Durchschnittsgeschwindigkeit zu ermitteln. Dabei wird die Beistellgeschwindigkeit v vom Beginn eines Beistellvorgangs an erfasst und laufend ein Mittelwert gebildet. Beispielsweise ist die Durchschnittsgeschwindigkeit durch ein gewichtetes Zeit- oder Wegintegral oder durch eine gewichtete Summe mehrerer Geschwindigkeitsmesswerte bestimmbar. Die Gewichtung kann zeit- oder wegabhängig erfolgen und ist in Abhängigkeit von den oben genannten Prozessgrößen festlegbar. Liegt der so bestimmte aktuelle Wert 28 über dem Grenzwert 29, wird eine unzureichende Verfüllung erkannt. [38] Ein abschließender Verdichtungsvorgang 38 des verfüllten Schotters ist in Fig. 4 dargestellt. Dieser Vorgang stellt sich erst dann ein, wenn der vorgelagerte Verfüllungsvorgang 39 abgeschlossen ist. Da der Widerstand des Schotters beim Verfüllen gering ist als im bereits verfüllten Zustand, erfolgt bei konstanter Beistellkraft 34 die Beistellbewegung 30 während des Verfüllens mit einer höheren Geschwindigkeit v als beim abschließenden Verdichten des verfüllten Schotters. [37] In addition, it can be useful to determine an average speed as the current value 28 of the delivery speed v. The positioning speed v is recorded from the beginning of a positioning process and a mean value is continuously formed. For example, the average speed can be determined by a weighted time or distance integral or by a weighted sum of several speed measurement values. The weighting can take place as a function of time or distance and can be defined as a function of the process variables mentioned above. If the current value 28 determined in this way is above the limit value 29, insufficient backfilling is identified. [38] A final compression process 38 of the backfilled gravel is shown in FIG. This process only occurs when the upstream backfilling process 39 has been completed. Since the resistance of the ballast during filling is lower than in the already filled state, with a constant additional force 34 the additional movement 30 takes place during the filling at a higher speed v than during the final compaction of the filled ballast.
[39] Der entsprechende Geschwindigkeitsverlauf ist in Fig. 5 dargestellt. Im Zeitpunkt to, bei dem der Flohlraum 24 unter der Schwelle 6 vollständig verfällt ist, wird im Vorfeld der Grenzwert 29 ermittelt. In einem ersten Beispiel eines Beistellvorgangs wird bei einer vorgegebenen Beistellzeit ti ein Vergleich des aktuellen Wertes 28 der Beistellgeschwindigkeit v mit dem Grenzwert 29 durchgeführt. In diesem ersten Beispiel ergibt sich, dass der aktuelle Wert 28 noch über dem Grenzwert 29 liegt. Damit ist die Information verbunden, dass der Verfüllungsvorgang 39 noch nicht abgeschlossen ist. Im zweiten Beispiel erfolgt der Vergleich zu einem späteren Zeitpunkt ti‘, weil eine längere Beistellzeit vorgegeben wird. Hier ist der aktuelle Wert 28‘ bereits unter den Grenzwert 29 gefallen. Der Vergleich liefert die Information, dass der Verfüllungsvorgang 39 abgeschlossen ist. [39] The corresponding speed profile is shown in Fig. 5. At the point in time to, at which the flea room 24 has completely decayed below the threshold 6, the limit value 29 is determined in advance. In a first example of a positioning process, a comparison of the current value 28 of the positioning speed v with the limit value 29 is carried out at a predefined positioning time ti. This first example shows that the current value 28 is still above the limit value 29. This is linked to the information that the backfilling process 39 has not yet been completed. In the second example, the comparison takes place at a later point in time ti' because a longer availability time is specified. Here the current value 28' has already fallen below the limit value 29. The comparison supplies the information that the backfilling process 39 has been completed.
[40] Gemessen oder geschätzt wird die Geschwindigkeit v beispielsweise durch die Messung des Beistellwegs am Beistellzylinder 16, durch die Messung eines Schwenkwinkels des Stopfhebels 18 oder durch die Messung eines Volumenstromes eines Beistellzylinders 16 oder mehrerer Beistellzylinder 16. In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Verlauf der gemessenen oder geschätzten Beistellgeschwindigkeit v als Eingangsgrößen für ein Machine- Learning Modell verwendet. Beispielsweise ist in der Auswerteeinrichtung 27 ein Neuronales Netz, eine Support Vector Machine, ein Dicision Tree, ein Algorithmus zur Regressionsanalyse oder ein Bayessches Netz eingerichtet. [40] The speed v is measured or estimated, for example, by measuring the adjustment path on the adjustment cylinder 16, by measuring a pivoting angle of the tamping lever 18, or by measuring a volume flow of an adjustment cylinder 16 or multiple adjustment cylinders 16. In a further development of the invention, the course the measured or estimated delivery speed v is used as an input variable for a machine learning model. For example, a neural network, a support vector machine, a decision tree, an algorithm for regression analysis or a Bayesian network is set up in the evaluation device 27 .
[41] Fig. 7 zeigt eine einfache Auswertung mittels der Auswerteeinrichtung 27. [41] Fig. 7 shows a simple evaluation using the evaluation device 27.
Wie oben beschrieben wird im Vorfeld der Grenzwert 29 ermittelt und abgespeichert. Während jedes Beistellvorgangs 40 erfolgt eine Erfassung der Beistellgeschwindigkeit v. In einem Vergleichsvorgang 41 wird der aktuelle Wert 28 der Beistellgeschwindigkeit v mit dem abgespeicherten Grenzwert 29 verglichen. Daraus erfolgt eine automatisierte Entscheidung, ob der aktuelle Verfüllungsvorgang 39 abgeschlossen ist oder nicht. Im Falle einer unzureichenden Verfüllung wird ein entsprechendes Meldesignal 31 ausgegeben. As described above, limit value 29 is determined and stored in advance. During each positioning process 40, the positioning speed v is recorded. In a comparison process 41, the current value 28 of the positioning speed v is compared with the stored value Limit 29 compared. From this, an automated decision is made as to whether the current backfilling process 39 has been completed or not. In the event of insufficient backfilling, a corresponding notification signal 31 is output.
[42] Damit ist sichergestellt, dass jede Schwelle 6 optimal unterstopft wird. Erst wenn der Hohlraum 24 unter der jeweiligen Schwelle 6 vollständig verfüllt und die Verdichtung des verfüllten Schotters abgeschossen ist, erfolgt die Unterstopfung der nächsten Schwelle 6 in Arbeitsrichtung 42. Dieser Vorgang läuft vorteilhafterweise automatisiert ab, indem die Steuerungseinrichtung 33 einer Maschinensteuerung meldet, dass ein Stopfvorgang abgeschlossen ist. Infolgedessen wird die Maschine 1 oder ein sogenannter Satellit um eine Schwellenteilung oder bei einem Mehrschwellenstopfaggregat 9 um mehrere Schwellenteilungen vorwärtsbewegt. [42] This ensures that each sleeper 6 is optimally padded. The next sleeper 6 in the working direction 42 is only tamped when the cavity 24 under the respective sleeper 6 has been completely filled and the compaction of the filled ballast has been completed is completed. As a result, the machine 1 or a so-called satellite is advanced by one sleeper pitch or, in the case of a multi-sleeper tamping unit 9, by several sleeper pitches.
[43] Gegebenenfalls wird nach einer vorgegebenen Anzahl an Stopfvorgängen oder bei einer offensichtlichen Änderung der Verhältnisse der Stopfprozess unterbrochen, um den Grenzwert 29 neu zu bestimmen. Das kann zum Beispiel sinnvoll sein, wenn eine Schotterneulage in eine Altschotterlage übergeht oder wenn sich die Art der Schwellen 6 ändert. Ansonsten werden übliche Änderungen der Gleisverhältnisse durch die beschriebenen Gewichtungen in Abhängigkeit von ermittelten Prozessgrößen kompensiert. [43] If necessary, the stuffing process is interrupted after a predetermined number of stuffing processes or if there is an obvious change in the conditions, in order to redetermine the limit value 29 . This can be useful, for example, when a new gravel layer changes to an old gravel layer or when the type of sleepers 6 changes. Otherwise, usual changes in the track conditions are compensated for by the described weightings depending on the determined process variables.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zum Unterstopfen von Schwellen (6) eines in einem Schotterbett (5) gelagerten Gleisrosts (7) mittels eines Stopfaggregats (9), das zwei gegenüberliegende Stopfwerkzeuge (17) umfasst, die beim Unterstopfen der jeweiligen Schwelle (6) mit Schwingungen (22) beaufschlagt in das Schotterbett (5) abgesenkt und mit einer Beistellbewegung (30) aufeinander zubewegt werden, während der Gleisrost (7) in einer angehobenen Position gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Auswerteeinrichtung (27) eine Beistellgeschwindigkeit (v) zumindest eines Stopfwerkzeugs (17) überwacht wird, dass beim Erreichen einer vorgegebenen Beistellzeit (ti) oder eines vorgegebenen Beistellwegs (s) ein aktueller Wert (28) der Beistellgeschwindigkeit (v) mit einem Grenzwert (29) verglichen wird und dass ein Meldesignal (31) angibt, ob der aktuelle Wert (28) über dem Grenzwert (29) liegt. 1. Method for tamping sleepers (6) of a track grid (7) stored in a ballast bed (5) by means of a tamping unit (9) which comprises two opposing tamping tools (17) which, when tamping the respective sleeper (6) with vibrations ( 22) are lowered into the ballast bed (5) and moved towards one another with an adjustment movement (30), while the track panel (7) is held in a raised position, characterized in that an evaluation device (27) determines an adjustment speed (v) at least a tamping tool (17) is monitored, that when a specified supply time (ti) or a specified supply path (s) is reached, a current value (28) of the supply speed (v) is compared with a limit value (29) and that a notification signal (31) indicates whether the current value (28) is above the limit (29).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Meldesignal (31) einer Anzeigeeinrichtung (32) zugeführt wird, um einer Bedienperson eine unzureichende Verfüllung eines Hohlraums (24) unter der aktuell zu unterstopfenden Schwelle (6) anzuzeigen. 2. The method according to claim 1, characterized in that the message signal (31) is fed to a display device (32) in order to indicate to an operator that a cavity (24) under the threshold (6) that is currently to be tamped is insufficiently filled.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Meldesignal (31) einer Steuerungseinrichtung (33) des Stopfaggregats (9) zugeführt wird und dass insbesondere mittels der Steuerungseinrichtung (33) automatisch eine längere Beistelldauer und/oder eine veränderte Beistellkraft (34) vorgegeben wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the reporting signal (31) is fed to a control device (33) of the tamping unit (9) and that in particular by means of the control device (33) automatically a longer supply duration and/or a changed supply force ( 34) is specified.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungseinrichtung (33) automatisch ein weiterer Stopfvorgang für die aktuell zu unterstopfende Schwelle (6) angestoßen wird. 4. The method as claimed in claim 3, characterized in that a further tamping process for the threshold (6) to be tamped at the moment is automatically initiated by means of the control device (33).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Schwingungen (22) des Stopfwerkzeugs (17) angehoben wird, wenn der aktuelle Wert (28) den Grenzwert (29) unterschreitet. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the frequency of the vibrations (22) of the tamping tool (17) is increased when the current value (28) falls below the limit value (29).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als aktueller Wert (28) die Beistellgeschwindigkeit (v) zum Zeitpunkt des Erreichens der vorgegebenen Beistellzeit (ti) oder des vorgegebenen Beistellwegs (s) ausgewertet wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the positioning speed (v) at the time the predetermined positioning time (ti) or the predetermined positioning path (s) is reached is evaluated as the current value (28).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als aktueller Wert (28) ein über einen Bereich der Beistellzeit (t) oder des Beistellwegs (s) gemittelter Wert der Beistellgeschwindigkeit (v) ausgewertet wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a value of the delivery speed (v) averaged over a range of the delivery time (t) or the delivery distance (s) is evaluated as the current value (28).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Wert (28) als Ergebnis eines gewichteten Zeit- oder Wegintegrals ermittelt wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the current value (28) is determined as the result of a weighted time or distance integral.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Wert (28) als eine gewichtete Summe mehrerer Messwerte der Beistellgeschwindigkeit (v) ermittelt wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the current value (28) is determined as a weighted sum of a plurality of measured values of the delivery speed (v).
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gewichtung in Abhängigkeit einer berechneten oder gemessenen Prozessgröße des Stopfvorgangs vorgegeben wird. 10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that a weighting is specified as a function of a calculated or measured process variable of the stuffing process.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgröße eine Eindringarbeit oder eine Eindringkraft (21) während des Absenkens der Stopfwerkzeuge (17) erfasst wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that a penetration work or a penetration force (21) during the lowering of the tamping tools (17) is detected as a process variable.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf der Beistellgeschwindigkeit (v) oder des Beistellwegs (s) als Eingangsdaten einem Machine-Learning-Modell zugeführt werden. 12. The method as claimed in one of claims 1 to 11, characterized in that a time profile of the delivery speed (v) or of the delivery distance (s) is fed to a machine learning model as input data.
13. Stopfmaschine (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend ein Hebeaggregat (8) zum Heben des Gleisrosts (7) und ein Stopfaggregat (9) zum Unterstopfen von angehobenen Schwellen (6), dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik (26) angeordnet ist zur Erfassung einer Beistellgeschwindigkeit (v) und dass die Sensorik (26) mit einer Auswerteeinrichtung (27) gekoppelt ist, die eingerichtet ist zum Vergleichen eines aktuellen Werts (28) der Beistellgeschwindigkeit (v) mit einem Grenzwert (29) und zur Ausgabe eines Meldesignals (31), das angibt, ob der aktuelle Wert (28) über dem Grenzwert (29) liegt. 13. Tamping machine (1) for carrying out a method according to one of Claims 1 to 12, comprising a lifting unit (8) for lifting the track panel (7) and a tamping unit (9) for tamping raised sleepers (6), characterized in that a sensor system (26) is arranged for detection a positioning speed (v) and that the sensor system (26) is coupled to an evaluation device (27) which is set up to compare a current value (28) of the positioning speed (v) with a limit value (29) and to output a notification signal (31 ) indicating whether the current value (28) is above the limit (29).
14. Stopfmaschine (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (27) mit einer Anzeigeeinrichtung (32) zur Anzeige einer Meldung gekoppelt ist. 14. Tamping machine (1) according to claim 13, characterized in that the evaluation device (27) is coupled to a display device (32) for displaying a message.
15. Stopfmaschine (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (27) mit einer Steuerungseinrichtung (33) des Stopfaggregats (9) gekoppelt ist. 15. Tamping machine (1) according to claim 13 or 14, characterized in that the evaluation device (27) is coupled to a control device (33) of the tamping unit (9).
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