EP4580927A1 - Verfahren zum bestimmen der anordnung eines gleisobjekts, insbesondere eines gleisstrukturbauteils, messvorrichtung und system - Google Patents

Verfahren zum bestimmen der anordnung eines gleisobjekts, insbesondere eines gleisstrukturbauteils, messvorrichtung und system

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Publication number
EP4580927A1
EP4580927A1 EP23764834.0A EP23764834A EP4580927A1 EP 4580927 A1 EP4580927 A1 EP 4580927A1 EP 23764834 A EP23764834 A EP 23764834A EP 4580927 A1 EP4580927 A1 EP 4580927A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
track
arrangement
measurement signal
track object
determining
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
EP23764834.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David GRÖSSBACHER
Martin BÜRGER
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 EP4580927A1 publication Critical patent/EP4580927A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/042—Track changes detection
    • B61L23/048—Road bed changes, e.g. road bed erosion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0081—On-board diagnosis or maintenance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/04—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for monitoring the mechanical state of the route
    • B61L23/041—Obstacle detection
    • 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
    • E01B35/00—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes

Definitions

  • a method for controlling a track construction machine is known from AT 519739 A4.
  • position data of track objects in particular track sleepers and track rails, and obstacles are recorded.
  • the sensor device can have a laser scanner or a camera. How reliably and precisely the position data of the track objects can be recorded depends on the nature of the object to be recorded and its surroundings.
  • the arrangement of a track object in particular a track structure component, can be determined particularly robustly and precisely if the detection of a measurement signal that correlates with the arrangement of the track object includes the detection of radar radiation.
  • Radar radiation in particular in contrast to visible light, penetrates into the track, particularly into the track floor, particularly into the ballast bed. At interfaces, especially on the surface of the Track object, the radar radiation is reflected.
  • the radar collection therefore enables both the detection of track objects to which there is a direct line of sight, as well as to track objects to which there is no direct line of sight, in particular which are obscured, in particular which are obscured by an opaque object.
  • track objects can be detected in the area of a track floor, which are arranged on a surface of the track floor and/or are arranged at least in sections below, in particular completely below, a surface of the track floor, in particular a ballast bed.
  • This advantageously ensures that the track object can be determined reliably and robustly, in particular independently of the nature of the track object to be detected and/or its surroundings, in particular regardless of the existence of a direct line of sight to the track object.
  • the arrangement of a track object can be reliably determined even if it is covered by an obstacle, such as vegetation and/or dirt and/or another track object. Determining the arrangement of the track object based on the measurement signal detected by detecting radar radiation can in particular be done without contact.
  • the arrangement of the track object can be determined essentially independently of the material of the track object. The method is therefore particularly robust, particularly resistant to interference, precise in operation and in terms of the measurement results.
  • a track object is understood to mean an object, in particular a component, of the track.
  • the track object can include a track structure component and/or a signaling element and/or a balise and/or an actuator, in particular for setting switches, and/or a track crossing.
  • the track object is preferably arranged in the area of the track floor, in particular on the surface of the track floor and/or at least partially penetrating into the track floor and/or below the surface of the track floor.
  • the detected measurement signal preferably correlates with the arrangement of the track structure component, in particular on the track floor.
  • the arrangement of an object is understood to mean its position and/or orientation.
  • the arrangement of the track object can be determined in a global coordinate system.
  • the arrangement of the track object is determined in a local coordinate system, in particular relative to a local coordinate system of the track, in particular a section of the track, and/or relative to a measurement coordinate system, in particular a measuring device for carrying out the method, and/or relative to a carriage for driving on the track, in particular on which the measuring device is arranged, and / or relative to a track processing unit, which is arranged in particular on the carriage.
  • the radar radiation is preferably electromagnetic radiation with a frequency in a range from 1 MHz to 5000 MHz, in particular from 100 MHz to 4000 MHz, in particular from 200 MHz to 2000 MHz, in particular from 400 MHz to 1000 MHz, in particular from 600 MHz to 800 MHz, got it.
  • the radar radiation is preferably L-band electromagnetic radiation. This advantageously ensures that a high depth of penetration, particularly into the track floor, and/or a high measurement resolution can be achieved. Such radar radiation is particularly suitable for penetrating the track floor, especially the ballast bed of the track.
  • the radar radiation is preferably up to a penetration depth in a range of 0.1 m to 50 m, in particular from 0.3 m to 25 m, in particular from 1 m to 10 m, in particular from 2 m to 5 m, detectable.
  • the measurement signal correlating with the arrangement of the track object is preferably detected by means of a georadar, in particular by means of a multi-channel georadar.
  • the arrangement of the track object is preferably determined on the basis of measurement signals which are generated due to radar radiation coming from a surface of the track, in particular the track floor, and/or from an area behind the surface, in particular below the surface, of the track, in particular of the track floor is radiated, in particular back-radiated, in particular reflected.
  • the measurement signal is preferably recorded at at least one, in particular a single, measurement position.
  • a receiving unit in particular a receiving antenna for detecting the radar radiation, can be arranged at the at least one measuring position.
  • the number, in particular the total number, of track objects present in a specific track section can be determined.
  • a count of track objects, in particular track sleepers, along a given track section can be carried out.
  • the detection of the measurement signal preferably takes place during the displacement of the at least one measuring position, in particular over the track floor, in particular along the longitudinal direction of the rail, in particular when shifting the at least one measuring position coupled to the carriage along the longitudinal direction of the rail.
  • the measurement signal is preferably recorded repeatedly along the longitudinal direction of the rail.
  • the measurement signals preferably correlate with information, in particular two-dimensional information, about the nature of the measurement object, in particular the track floor, in a measurement area which is spanned between a measurement direction, in particular a main detection direction, and the longitudinal direction of the rail.
  • the measurement signals correspond to the condition of the track floor in a section along the longitudinal direction of the rail and along the main detection direction.
  • the arrangement of the track object is preferably determined offline, in particular independently of a network connection, in particular locally using the measuring device.
  • the arrangement of the track object can be determined online, in particular by means of a data center, which is in particular arranged remotely from the measuring device.
  • the measurement signal can be transmitted to the network, in particular to the data center, in a wired or wireless manner, in particular by radio, in particular by means of a mobile radio network.
  • Obstacles can be detected based on the arrangement of the track object.
  • the track object can be identified as an obstacle, in particular depending on its arrangement in a clearance profile of the track, in particular in a clearance profile of the carriage and/or in a processing space of a processing unit.
  • detecting the measurement signal includes detecting the track floor.
  • the track floor preferably includes the track rails and/or the track sleepers and/or the ballast bed and/or other track objects which are arranged in the area of the floor of the track.
  • the condition of the track floor can be different at different positions along the track.
  • the condition of the track floor can vary over time.
  • a surface of the track floor may have growth and/or be covered with dirt.
  • new track ballast can be added to the track floor, with a corresponding influence on the surface of the track floor.
  • Detecting the measurement signal preferably includes detecting the radar radiation from the track floor, in particular from the ballast bed, with the detected radar radiation preferably penetrating a surface of the ballast bed.
  • the radar radiation is emitted by means of a transmitting unit.
  • the transmitting unit and the receiving unit can each have independent or the same antenna for transmitting and/or receiving the radar radiation.
  • the transmitting unit and the receiving unit can be designed separately, in particular arranged in separate housings, or combined into a single unit, in particular designed integrally.
  • a method according to claim 3 ensures that the arrangement of the track object is determined in a particularly robust and reliable manner.
  • the track structure component preferably comprises, in particular it consists of, a track support plate and/or the track rail and/or the track sleeper.
  • the track structure component is preferably a component of the track floor.
  • Such track structure components can only be inadequately detected using conventional methods due to their surface, which changes over position and/or time and/or due to their arrangement, at least in sections, in particular completely, below a surface of the track floor. Because the radar radiation can reliably penetrate to the track structure component, the arrangement of the track structure component can be determined in a particularly robust and reliable manner.
  • a method according to claim 4 can be carried out particularly reliably and efficiently. Determining the arrangement of the track object can be done reliably, although the track object, in particular the track sleeper, is at least is covered at least in sections, in particular completely, with the track ballast.
  • the radar radiation penetrates the track ballast at least partially and is reflected on the track object, so that the measurement signal correlating with the arrangement of the track object can be reliably detected.
  • the radar radiation reflected on the track object is reflected back from the track ballast that covers the track object.
  • the reflected radar radiation is recorded. This advantageously ensures that track ballast does not first have to be removed from the track object before the method can be carried out.
  • new track ballast can be applied to the track floor before the method is carried out on the track floor loaded with the new track ballast.
  • a method according to claim 5 ensures particularly reliable and efficient track processing.
  • a track processing step is a process in which the track and/or the track environment is processed.
  • the track processing step can involve establishing and/or releasing a connection between the track sleepers and the track rails, in particular a screw connection and/or a nail connection, and/or separating a track structure component, in particular a track rail, and/or grinding a track structure component, in particular the track rail , and/or filling the track floor, in particular with concrete and/or track ballast.
  • the control can include a control process, in particular with feedback of a controlled variable.
  • the control can be completely automated or semi-automatic, in particular only after a user input required to release the track processing step, in particular a user confirmation, and / or manually by a user based on information, that correlate with the arrangement of the track object.
  • the information that correlates with the arrangement of the track object is visualized, in particular output to an operator.
  • the control preferably includes controlling the arrangement, in particular the position and/or the orientation of a track processing unit, in particular relative to the track.
  • controlling the track processing step may include arranging the track processing unit relative to the track, in particular the track object, in particular the track sleepers and/or the track rails.
  • the threshold distance required for arranging the track processing unit can be determined, in particular calibrated, based on the specific arrangement of the track object.
  • the track processing unit preferably includes a tamping unit and/or a lifting and straightening unit.
  • the tamping unit can have several, in particular at least two, in particular at least three, in particular at least four, in particular at least six, in particular at least eight tamping units.
  • the tamping units preferably include at least two, in particular at least four, tamping picks for penetrating the ballast bed.
  • the lifting and straightening unit can be designed to move the track rails, in particular the track sleepers attached to them, in the vertical direction and/or in the transverse direction of the rails.
  • new track ballast can be placed on the track floor.
  • the track sleepers are often at least partially covered by the Track gravel covered. Using the radar radiation, the measurement signal that correlates with the arrangement of the track object can still be detected reliably and precisely.
  • the at least one track processing unit in particular the tamping unit, can be arranged, in particular positioned and/or aligned, relative to the carriage and/or the track by means of an aggregate positioning unit.
  • the stuffing units can be arranged independently of one another using the unit positioning unit.
  • a method according to claim 7 can be used particularly flexibly.
  • the arrangement of the track object is determined in real time. This makes it possible to control a track processing step in a flexible manner based on the specific arrangement of the track object.
  • the arrangement of the track object can be determined by means of a measuring device which is arranged on the same carriage as the at least one track processing unit.
  • the arrangement of the track object is preferably determined at a time interval of a maximum of 120 s, in particular a maximum of 90 s, in particular a maximum of 60 s, in particular a maximum of 20 s, in particular a maximum of 10 s, in particular a maximum of 5 s, in particular a maximum of 2 s, in particular a maximum of 1 s, in particular a maximum of 0.1 s, in particular a maximum of 0.01 s, after detecting the measurement signal.
  • the arrangement of the measurement object is preferably determined locally, in particular by means of a central control device, which is preferably also arranged on the carriage. This means that the track processing step can be controlled based on the specific arrangement of the track object and can therefore be carried out particularly reliably, precisely and safely.
  • a method according to claim 8 ensures that the arrangement of the track object is determined in a particularly reliable manner and with high accuracy.
  • the measurement signal is preferably detected at at least two, in particular at least three, in particular at least four, in particular at least five, in particular at least seven, in particular at least nine, and/or a maximum of 20, in particular a maximum of 10, measuring positions.
  • At each measuring position at least one, in particular a single, receiving antenna is preferably provided for receiving the radar radiation.
  • the at least two measuring positions can be arranged spaced apart from one another at an angle, in particular an acute angle, of at least 45°, in particular at least 60°, in particular at least 75°, in particular at least 85°, in particular 90°, to the longitudinal direction of the rail, in particular in a horizontal direction be.
  • the measurement signals recorded at the at least two measurement positions lead to redundant information. Due to the redundancy, the arrangement of the track object can be determined particularly reliably, especially even if the measurement signal recorded at at least one measurement position is invalid.
  • a method according to claim 10 ensures that the arrangement of the track object is determined in a particularly reliable and robust manner.
  • the detection of the measurement signal and/or the track processing, in particular the control of the track processing step takes place in the switch section.
  • the switch section In the area of a switch section, there may be an irregular arrangement of track objects, in particular track sleepers and/or track signals and/or balises. Reliable detection of the track object is therefore particularly important in the area of switch sections.
  • the switch section is preferably understood to mean a section of the track that extends from a switch heart, in particular along the longitudinal direction of the rail, in a range of up to 50 m, in particular up to 30 m, in particular up to 20 m, in particular up to 10 m.
  • the measuring device 2 has a sensor device 16 for detecting a measurement signal that correlates with the arrangement p, cp of a track object 3, 4 and an evaluation device 17 for determining the arrangement p, cp of the track object 3, 4 based on the measurement signal.
  • the sensor device 16 and the evaluation device 17 are attached to the carriage 10.
  • the evaluation device 17 is in signal connection with the sensor device 16.
  • a unit control device 18 is designed to control the at least one track processing unit 5, in particular the tamping unit 5 and/or the lifting and straightening unit.
  • a central control device 23 is in signal connection with the evaluation device 17, the aggregate control device 18, the driving evaluation device 20, the inductance evaluation device 22 and the driving control 12.
  • the central control device 23 has a user interface 24, an electronic computing unit 25, in particular a processor for processing digital information, and a storage unit 26, in particular an electronic storage unit.
  • the user interface 24 includes an input unit, not shown, for inputting information by a user and/or an output unit for outputting information to the user.
  • the input unit can include a keyboard.
  • the output unit preferably comprises a screen.
  • the user interface 24 can in particular have a touch-sensitive screen.
  • the tamping unit 5, in particular the tamping units 27, can be arranged, in particular positioned and/or aligned, relative to the carriage 10 and/or to the track 6, independently of one another, by means of an aggregate positioning unit (not shown).
  • the inductive sensor 21 comprises four inductance measuring units 31 for detecting metallic connecting elements, in particular for fastening the track rails 4 to the track sleepers 3, in particular rail clamps, on both sides of the respective track rail 4.
  • the displacement sensor 19 is a speed sensor for detecting the speed of a rail wheel 32.
  • the rail wheel 32 can be a component of a bogie 33.
  • the sensor device 16 is shown in further detail in FIG.
  • a horizontally oriented rail transverse direction 34 is oriented perpendicular to the rail longitudinal direction 15, in particular oriented parallel to the y-direction.
  • An upper side of the track sleepers 3 determines a rail support level 35.
  • a driving level 36 is determined by an upper side of the track rails 4.
  • the track ballast 7 covers the track sleepers 3, especially in a plan view, at least in sections, in particular completely.
  • the sensor device 16 comprises several, in particular at least two, in particular at least four, in particular seven, sensor modules 37.
  • Each of the sensor modules 37 comprises a transmitting unit and a receiving unit.
  • the transmitting unit and the receiving unit can have individual transmitting antennas and receiving antennas and/or a common transmitting and receiving antenna.
  • the transmitting unit and the receiving unit can be combined into a single unit, in particular be designed integrally.
  • the sensor plane 38 is arranged at a vertical sensor distance h above the driving plane 36.
  • the vertical sensor distance h is preferably in a range from 5 mm to 500 mm, in particular from 10 mm to 300 mm, in particular from 5 mm to 200 mm.
  • a measuring distance ys between two adjacent sensor modules 37, in particular between central measuring axes 39 of adjacent sensor modules 37, is preferably in a range of 250 mm to 1 m, in particular from 300 mm to 750 mm, in particular from 400 mm to 600 mm.
  • the sensor device 16 is designed to detect radar radiation.
  • the sensor modules 37 are designed to detect radar radiation.
  • the receiving units are designed to receive the radar radiation and the transmitting units are designed to emit the radar radiation.
  • the sensor device 16, in particular the respective sensor module 37, in particular the transmitter unit, is designed to emit radar radiation with different wavelengths.
  • the sensor device 16 is preferably designed to detect radar radiation in a wavelength range from 1 MHz to 5000 MHz, in particular from 50 MHz to 4000 MHz, in particular from 400 MHz to 2000 MHz, in particular from 750 MHz to 1500 MHz.
  • the sensor device can be designed to emit radar radiation which is in the same frequency range.
  • the sensor device is designed to emit and/or detect radar radiation with a bandwidth of at least 100 MHz, in particular at least 300 MHz, in particular at least 600 MHz, in particular at least 1 GHz.
  • the bandwidth is preferably a 3 dB bandwidth.
  • the sensor device 16, in particular the at least one sensor module 37 has a main detection direction 41.
  • the main detection direction 41 is essentially vertically oriented, in particular oriented parallel to a respective central measuring axis 39.
  • the system 1, in particular the carriage 10, is arranged on the track 6.
  • the measuring device, in particular the sensor device 16, and the at least one track processing unit 5 are located in a transport arrangement.
  • the carriage 10 is moved into a section of the track 6 to be measured and/or processed by means of the traction motor 13 controlled by the driving control 12.
  • the measuring device in particular the sensor device 16, is relocated to a measuring arrangement.
  • a positioning unit 42 is controlled by the central control device 23 for displacing the sensor device 16, in particular the inductive sensor 21, between the transport arrangement and the measuring arrangement, in particular in the vertical direction.
  • the vertical sensor distance h between the sensor plane 38 and the driving plane 36 is approximately 100 mm.
  • Track processing is started.
  • track ballast 7 is applied to the ballast bed 8, in particular in a top view, to the side of the rails 4, in the area and between the track sleepers 3.
  • the gravel dispensing device can be arranged on the carriage 10. Alternatively, the gravel dispensing device can be arranged on a carriage preceding the system 1.
  • the traction motor 13 is controlled to move the carriage 10 along the longitudinal direction 15 of the rail.
  • the position sensor 19 detects a measurement signal that correlates with the route and the vehicle speed. Based on this measurement signal, the travel path and the travel speed are determined using the driving evaluation device 20.
  • the respective sensor modules 37 are georadar modules.
  • the sensor device is a multi-channel georadar. Based on Fig. 4, the measurement signal of one of the sensor modules 37 of the sensor device 16 is shown over the track x, along the longitudinal direction 15 of the rail.
  • the vertical axis indicates the transit time ts of the detected radar radiation.
  • the respective gray value corresponds to the amplitude of the detected radar radiation. In other words, the radar radiation is determined continuously along the route x, with the respective amplitude of the radar radiation being recorded for different durations ts.
  • the amplitude is shown as an example gray value over the travel path and for a predetermined range of transit time, in particular from 0 ns to 65 ns, in FIG.
  • the arrangement p, cp of a track object 3, 4 can be deduced.
  • the position p of the track sleepers 3, in particular along the longitudinal direction of the rail 15, is marked by a cross in the radargram shown in FIG. 4.
  • the evaluation of the measurement signal is carried out using the evaluation device 17.
  • the arrangement p, cp of the track object 3, 4 is determined using the evaluation device 17 based on the measurement signal.
  • the arrangement p, cp around- summarizes the position p and the orientation cp of the track object 3, 4, in particular the track sleeper 3 and/or the track rail 4.
  • Determining the orientation cp of the track object 3, 4 preferably includes determining the orientation cp about the vertical direction z and/or about the rail longitudinal direction 15.
  • the arrangement p, cp of the track object 3, 4, in particular the track rails 4 and/or the track sleepers 3, is preferably determined continuously.
  • a time interval At between determining the arrangement p, cp of the track object 3, 4 and detecting the measurement signal is preferably a maximum of 120 s, in particular a maximum of 60 s, in particular a maximum of 30 s, in particular a maximum of 10 s, in particular a maximum of 1 s, in particular 0 ,1 s.
  • the determination of the orientation of the track objects 3, 4 is preferably carried out on the basis of the multiple position information relating to the track object 3, 4, in particular in different detection positions, in particular in detection positions spaced apart along the rail transverse direction 34. Based on at least two measurement signals recorded at spaced positions along the rail transverse direction 34 and/or along the rail longitudinal direction 15, the orientation cp of the track object 3, 4 can be deduced.
  • the multiple measurement signals which are recorded along the rail transverse direction 34 at spaced measurement positions, lead to partially redundant information about the arrangement p, cp of the track object 3, 4. Based on Invalid measurement signals are eliminated during a plausibility check. For this purpose, it can be checked whether the respective measurement signal reaches a predetermined plausibility threshold for its admissibility.
  • metallic connecting elements in particular the rail clips
  • the position of the connecting elements and thus the position of the track sleepers 3 can be deduced.
  • the arrangement p, cp of the track object 3, 4 is determined by means of the inductance value device 22.
  • the central control device 23 receives the arrangement p, cp of the track object 3, 4 from the evaluation device 17, in particular from the inductance evaluation device 22. Furthermore, the central control device 23 receives the position x of the system 1, in particular of the carriage 10, on the track 6, in particular along the longitudinal direction of the rail 15.
  • the arrangement p, cp of the track object 3, 4 is preferably determined relative to the system 1, in particular to the carriage 10.
  • the track processing unit 5 preferably has an aggregate sensor device, not shown, which is used to detect a measurement signal that correlates with the position of the track processing unit 5, in particular the respective tamping unit 27. Based on the measurement signal from the aggregate sensor device, the aggregate control device 18 the arrangement of the track processing unit 5, in particular the respective tamping unit 27, in particular relative to the system 1, in particular relative to the carriage 10, is determined.
  • the arrangement is determined, in particular by means of the central control device 23 of the track processing unit 5, in particular the respective tamping unit 27, relative to the track object 3, 4, in particular to the track sleepers 3.
  • the arrangement, in particular the position and/or the orientation, of the track processing unit 5, in particular the respective tamping unit 27, is controlled relative to the track 6, in particular to the track rails 4 and/or to the track sleepers 3 .
  • Controlling the arrangement of the track processing unit 5 can be completely automated.
  • information about a target arrangement of the track processing unit 5, in particular by means of the user interface 24, are output to the operator. The operator can use this information to manually control the arrangement of the track processing unit 5, in particular the respective tamping unit 27.
  • the arrangement of the track processing unit 5 relative to the track 6 can be done semi-automatically.
  • the operator is provided with information about the specific, in particular the calculated, target arrangement of the track processing unit 5, in particular via the user interface 24.
  • the operator can be asked to confirm, in particular to release, that the processing unit 5, in particular otherwise automated, may be relocated to the specific target arrangement.
  • the operator can be given information about the current arrangement of the track processing unit 5 and/or the target arrangement, in particular via the user interface 24.
  • the operator can monitor the arrangement and/or the target arrangement of the track processing unit 5.
  • the operator can interrupt the track processing, in particular the arrangement of the track processing unit 5, at any time, especially if he fears a collision.
  • the operator therefore essentially has the function of a monitoring authority. Because the arrangement of the track processing unit 5 relative to the track 6 is carried out essentially automatically, the operator is relieved of his workload. This allows the operator to carry out his function as a monitoring entity even more reliably.

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Abstract

Ein Verfahren zum Bestimmen der Anordnung (p, φ) eines Gleisobjekts (3, 4), insbesondere eines Gleisstrukturbauteils (3, 4), umfasst die Schritte: Erfassen eines mit der Anordnung (p, φ) des Gleisobjekts (3, 4) korrelierenden Messsignals, und Bestimmen der Anordnung (p, φ) des Gleisobjekts (3, 4) anhand des Messsignals, wobei das Erfassen des Messsignals das Erfassen von Radarstrahlung umfasst. Eine Messvorrichtung (2) zum Bestimmen der Anordnung (p, φ) eines Gleisobjekts (3, 4), insbesondere eines Gleisstrukturbauteils (3, 4), umfasst eine Sensoreinrichtung (16) zum Erfassen eines mit der Anordnung (p, φ) des Gleisobjekts (3, 4) korrelierenden Messsignals, und eine Auswerteeinrichtung (17) zum Bestimmen der Anordnung (p, φ) des Gleisobjekts (3, 4) anhand des Messsignals, wobei die Sensoreinrichtung (16) zum Erfassen von Radarstrahlung ausgebildet ist. Ein System (1) mit einer derartigen Messvorrichtung (2) und mindestens einem Gleisbearbeitungsaggregat (5).

Description

Verfahren zum Bestimmen der Anordnung eines Gleisobjekts, insbesondere eines Gleisstrukturbauteils, Messvorrichtung und System
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Messvorrichtung zum Bestimmen der Anordnung eines Gleisobjekts, insbesondere eines Gleisstrukturbauteils. Ferner betrifft die Erfindung ein System mit einer derartigen Messvorrichtung.
Aus der AT 519739 A4 ist ein Verfahren zum Steuern einer Gleisbauma- schine bekannt. Mittels einer Sensoreinrichtung werden Lagedaten von Gleisobjekten, insbesondere von Gleisschwellen und Gleisschienen, und von Hindernisse, erfasst. Die Sensoreinrichtung kann hierzu einen Laserscanner oder eine Kamera aufweisen. Wie zuverlässig und präzise die Lagedaten der Gleisobjekte erfasst werden können, ist abhängig von der Beschaffenheit des zu erfassenden Objekts und seiner Umgebung.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen der Anordnung eines Gleisobjekts, insbesondere eines Gleisstrukturbauteils, zu schaffen, welches besonders robust und hinsichtlich der Messergebnisse präzise ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es wurde erkannt, dass die Anordnung eines Gleisobjekts, insbesondere eines Gleisstrukturbauteils, besonders robust und präzise bestimmt werden kann, wenn das Erfassen eines mit der Anordnung des Gleisobjekts korrelierenden Messsignals das Erfassen von Radarstrahlung umfasst. Radarstrahlung dringt, insbesondere im Unterschied zu sichtbarem Licht, in das Gleis, insbesondere in den Gleisboden, insbesondere in das Schotterbett, ein. An Grenzflächen, insbesondere an der Oberfläche des Gleisobjekts, wird die Radarstrahlung reflektiert. Die Radarstiahlung ermöglicht folglich sowohl das Erfassen von Gleisobjekten, zu denen eine direkte Sichtverbindung besteht, als auch zu Gleisobjekten, zu denen kein direkte Sichtverbindung besteht, insbesondere welche verdeckt sind, insbesondere welche durch ein opakes Objekt verdeckt sind. Beispielsweise können Gleisobjekte im Bereich eines Gleisbodens erfasst werden, welche an einer Oberfläche des Gleisbodens angeordnet sind und/oder zumindest abschnittsweise unterhalb, insbesondere vollständig unterhalb, einer Oberfläche des Gleisbodens, insbesondere eines Schotterbetts, angeordnet sind. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass das Gleisobjekt zuverlässig und robust, insbesondere unabhängig von der Beschaffenheit des zu erfassenden Gleisobjekts und/oder seiner Umgebung, insbesondere unabhängig vom Bestehen einer direkten Sichtverbindung zu dem Gleisobjekt, bestimmt werden kann. Beispielsweise kann die Anordnung eines Gleisobjekts auch dann zuverlässig bestimmt werden, wenn es durch ein Hindernis, wie beispielsweise Bewuchs und/oder Verschmutzungen und/oder ein weiteres Gleisobjekt, verdeckt ist. Das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts anhand des durch das Erfassen von Radarstrahlung erfassten Messsignals kann insbesondere berührungslos erfolgen. Die Anordnung des Gleisobjekts kann im Wesentlichen unabhängig von dem Material des Gleisobjekts bestimmt werden. Das Verfahren ist somit besonders robust, insbesondere störresistent, im Betrieb und hinsichtlich der Messergebnisse präzise.
Unter einem Gleisobjekt wird ein Objekt, insbesondere ein Bestandteil, des Gleises verstanden. Das Gleisobjekt kann ein Gleisstrukturbauteil und/oder ein Signalelement und/oder eine Balise und/oder ein Stellglied, insbesondere zum Stellen von Weichen, und/oder einen Gleisübergang, umfassen. Das Gleisobjekt ist vorzugsweise im Bereich des Gleisbodens angeordnet, insbesondere an der Oberfläche des Gleisbodens und/oder zumindest abschnittsweise in den Gleisboden eindringend und/oder unterhalb der Oberfläche des Gleisbodens. Vorzugsweise korreliert das erfasste Messsignal mit der Anordnung des Gleisstrukturbauteils, insbesondere an dem Gleisboden.
Unter der Anordnung eines Objekts wird dessen Position und/oder dessen Ausrichtung verstanden. Die Anordnung des Gleisobjekts kann in einem globalen Koordinatensystem bestimmt werden. Vorzugsweise wird die Anordnung des Gleisobjekts in einem lokalen Koordinatensystem bestimmt, insbesondere relativ zu einem lokalen Koordinatensystem des Gleises, insbesondere eines Streckenabschnitts des Gleises, und/oder relativ zu einem Mess-Koordinatensystem, insbesondere einer Messvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens, und/oder relativ zu einem Fahrwagen zum Befahren des Gleises, insbesondere an dem die Messvorrichtung angeordnet ist, und/oder relativ zu einem Gleisbearbeitungsaggregat, welches insbesondere an dem Fahrwagen angeordnet ist.
Unter der Radarstrahlung wird vorzugsweise eine elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz in einem Bereich von 1 MHz bis 5000 MHz, insbesondere von 100 MHz bis 4000 MHz, insbesondere von 200 MHz bis 2000 MHz, insbesondere von 400 MHz bis 1000 MHz, insbesondere von 600 MHz bis 800 MHz, verstanden. Die Radarstrahlung ist vorzugsweise eine elektromagnetische Strahlung des L-Bands. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass eine hohe Eindringtiefe, insbesondere in den Gleisboden, und/oder eine hohe Messauflösung erzielbar ist. Derartige Radarstrahlung ist insbesondere dazu geeignet, in den Gleisboden, insbesondere das Schotterbett des Gleises, einzudringen. Vorzugsweise ist die Radarstrahlung bis zu einer Eindringtiefe in einem Bereich von 0, 1 m bis 50 m, insbesondere von 0,3 m bis 25 m, insbesondere von 1 m bis 10 m, insbesondere von 2 m bis 5 m, erfassbar.
Das Erfassen des mit der Anordnung des Gleisobjekts korrelierenden Messsignals erfolgt vorzugsweise mittels eines Georadars, insbesondere mittels eines Multikanal-Georadars.
Das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts erfolgt vorzugsweise anhand von Messsignalen, die aufgrund einer Radar Strahlung erzeugt werden, die von einer Oberfläche des Gleises, insbesondere des Gleisbodens, und/oder aus einem Bereich hinter der Oberfläche, insbesondere unterhalb der Oberfläche, des Gleises, insbesondere des Gleisbodens abgestrahlt, insbesondere zurückgestrahlt, insbesondere reflektiert wird.
Das Messsignal wird vorzugsweise an mindestens einer, insbesondere einer einzigen, Messposition erfasst. An der mindestens einen Messposition kann eine Empfangseinheit, insbesondere eine Empfangsantenne zum Erfassen der Radarstrahlung, angeordnet sein.
Anhand des Messsignals, insbesondere anhand der Anordnung des Gleisobjekts, insbesondere mehrerer Gleisobjekte, kann die Anzahl, insbesondere die Gesamtzahl, der in einem bestimmten Gleisabschnitt vorliegenden Gleisobjekte bestimmt werden. Eine Zählung der Gleisobjekte, insbesondere von Gleisschwellen, entlang eines vorgegebenen Gleisabschnitts kann vorgenommen werden.
Das Erfassen des Messsignals und/oder das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, insbesondere mit einer Messrate von mindestens 0,1 Hz, insbesondere mindestens 0,5 Hz, insbesondere mindestens 1 Hz, insbesondere mindestens 2 Hz, insbesondere mindestens 5 Hz, insbesondere mindestens 10 Hz, insbesondere mindestens 50 Hz, und/oder maximal 1 MHz, insbesondere maximal 1 kHz.
Das Erfassen des Messsignals erfolgt vorzugsweise während des Verlagerns der mindestens einen Messposition, insbesondere über den Gleisboden, insbesondere entlang der Schienenlängsrichtung, insbesondere beim Verlagern der mindestens einen, an den Fahrwagen gekoppelten Messposition entlang der Schienenlängsrichtung. Vorzugsweise wird das Messsignal wiederholt entlang der Schienenlängsrichtung erfasst. Vorzugsweise korrelieren die Messsignale mit einer, insbesondere zweidimensionalen, Information über die Beschaffenheit des Messobjekts, insbesondere des Gleisbodens, in einer Messfläche, welche aufgespannt ist zwischen einer Messrichtung, insbesondere einer Haupterfassungsrichtung, und der Schienenlängsrichtung. Insbesondere entsprechen die Messsignale der Beschaffenheit des Gleisbodens in einem Schnitt entlang der Schienenlängsrichtung und entlang der Haupterfassungsrichtung.
Das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts erfolgt vorzugsweise offline, insbesondere unabhängig von einer Netzwerkanbindung, insbesondere lokal mittels der Messvorrichtung. Alternativ kann das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts online, insbesondere mittels eines Rechenzentrums, welches insbesondere entfernt von der Messeinrichtung angeordnet ist, erfolgen. Das Messsignal kann an das Netzwerk, insbesondere an das Rechenzentrum, kabelgebunden oder kabellos, insbesondere per Funk, insbesondere mittels eines Mobilfunknetzes, übertragen werden. Anhand der Anordnung des Gleisobjekts können Hindernisse erkannt werden. Das Gleisobjekt kann als Hindernis identifiziert werden, insbesondere in Abhängigkeit von seiner Anordnung in einem Lichtraumprofil des Fahrwegs, insbesondere in einem Lichtraumprofil des Fahrwagens und/oder in einem Bearbeitungsraum eines Bearbeitungsaggregats.
Ein Verfahren nach Anspruch 2 gewährleistet das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts in besonders robuster und zuverlässiger Weise. Vorzugsweise umfasst das Erfassen des Messsignals das Erfassen des Gleisbodens. Der Gleisboden umfasst vorzugsweise die Gleisschienen und/oder die Gleisschwellen und/oder das Schotterbett und/oder weitere Gleisobjekte, welche im Bereich des Bodens des Gleises angeordnet sind. Die Beschaffenheit des Gleisbodens kann an unterschiedlichen Positionen entlang des Gleises unterschiedlich sein. Die Beschaffenheit des Gleisbodens kann mit der Zeit variieren. Insbesondere kann eine Oberfläche des Gleisbodens Bewuchs aufweisen und/oder mit Verschmutzungen überlagert sein. Insbesondere vor dem Verdichten des Schotterbetts kann dem Gleisboden neuer Gleisschotter zugeführt werden, mit entsprechender Einflussnahme auf die Oberfläche des Gleisbodens. Dadurch, dass die Radarstrahlung von dem Gleisboden erfasst wird, kann die Anordnung des Gleisobjekts zuverlässig und robust, insbesondere störresistent, gegenüber Veränderungen der Oberfläche des Gleisbodens, bestimmt werden. Das Erfassen des Messsignals umfasst vorzugsweise das Erfassen der Radarstrahlung aus dem Gleisboden, insbesondere aus dem Schotterbett, wobei die erfasste Radarstrahlung eine Oberfläche des Schotterbetts vorzugsweise durchdringt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird Radarstrahlung, insbesondere Primärstrahlung in den Gleisboden eingestrahlt, insbesondere in einem Winkel von maximal 45°, insbesondere maximal 30°, insbesondere maximal 10°, insbesondere maximal 5°, zu einer Vertikalrichtung und/oder zu einer Oberflächennormalen des Gleisbodens.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt das Abstrahlen der Radarstrahlung mittels einer Sendeeinheit. Die Sendeeinheit und die Empfangseinheit können jeweils voneinander unabhängige oder dieselbe Antenne zum Senden und/oder Empfangen der Radarstrahlung aufweisen. Insbesondere könne die Sendeeinheit und die Empfangseinheit separat ausgebildet, insbesondere in separaten Gehäusen angeordnet, sein oder zu einer einzigen Einheit kombiniert, insbesondere integral ausgebildet, sein.
Ein Verfahren nach Anspruch 3 gewährleistet das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts in besonders robuster und zuverlässiger Weise. Das Gleisstrukturbauteil umfasst vorzugsweise eine Gleistragplatte und/oder die Gleisschiene und/oder die Gleisschwelle, insbesondere besteht es daraus. Das Gleisstrukturbauteil ist vorzugsweise ein Bestandteil des Gleisbodens. Derartige Gleisstrukturbauteile sind aufgrund ihrer über der Position und/oder der Zeit veränderlichen Oberfläche und/oder aufgrund ihrer Anordnung zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, unterhalb einer Oberfläche des Gleisbodens mit herkömmlichen Verfahren nur unzulänglich erfassbar. Dadurch, dass die Radarstrahlung zuverlässig bis zu dem Gleisstrukturbauteil vordringen kann, ist die Anordnung des Gleisstrukturbauteils besonders robust und zuverlässig bestimmbar.
Ein Verfahren nach Anspruch 4 ist besonders zuverlässig und effizient ausführbar. Das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts kann zuverlässig erfolgen, obwohl das Gleisobjekt, insbesondere die Gleisschwelle, zumin- dest abschnittsweise, insbesondere vollständig mit dem Gleisschotter bedeckt ist. Die Radarstrahlung durchdringt den Gleisschotter zumindest anteilig und wird an dem Gleisobjekt reflektiert, sodass das mit der Anordnung des Gleisobjekts korrelierende Messsignal zuverlässig erfassbar ist. Insbesondere wird die an dem Gleisobjekt reflektierte Radarstrahlung zurückgestrahlt aus dem Gleisschotter, der das Gleisobjekt bedeckt. Die zurückgestrahlte Radarstrahlung wird erfasst. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass Gleisschotter nicht zunächst von dem Gleisobjekt entfernt werden muss, bevor das Verfahren ausführbar ist. Insbesondere kann neuer Gleisschotter auf den Gleisboden ausgebracht werden, bevor das Verfahren an dem mit dem neuen Gleisschotter beaufschlagten Gleisboden ausgeführt wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 5 gewährleistet eine besonders zuverlässige und effiziente Gleisbearbeitung. Unter einem Gleisbearbeitungsschritt wird ein Prozess verstanden, in dem das Gleis und/oder die Gleisumgebung bearbeitet wird. Der Gleisbearbeitungsschritt kann das Herstellen und/oder Lösen einer Verbindung zwischen den Gleisschwellen und den Gleisschienen, insbesondere einer Schraubverbindung und/oder einer Nagelverbindung, und/oder das Trennen eines Gleisstrukturbauteils, insbesondere einer Gleisschiene, und/oder das Schleifen eines Gleisstrukturbauteils, insbesondere der Gleisschiene, und/oder das Verfüllen des Gleisbodens, insbesondere mit Beton und/oder mit Gleisschotter, umfassen. Das Steuern kann einen Regelungsvorgang, insbesondere unter Rückschleifung einer Regelgröße, umfassen. Das Steuern kann vollständig automatisiert oder halbautomatisch, insbesondere nur nach einer zur Freigabe des Gleisbearbeitungsschritts erforderlichen Benutzereingabe, insbesondere einer Benutzerbestätigung, und/oder manuell durch einen Benutzer anhand von Informationen, die mit der Anordnung des Gleisobjekts korrelieren, erfolgen. Vorzugsweise werden die Informationen, die mit der Anordnung des Gleisobjekts korrelieren, visualisiert, insbesondere an einen Bediener ausgegeben. Das Steuern umfasst vorzugsweise das Steuern der Anordnung, insbesondere der Position und/oder der Ausrichtung eines Gleisbearbeitungsaggregats, insbesondere relativ zu dem Gleis. Beispielsweise kann das Steuern des Gleisbearbeitungsschritts das Anordnen des Gleisbearbeitungsaggregats relativ zu dem Gleis, insbesondere dem Gleisobjekt, insbesondere den Gleisschwellen und/oder den Gleisschienen, umfassen. Insbesondere kann anhand der bestimmten Anordnung des Gleisobjekts der für das Anordnen des Gleisbearbeitungsaggregats erforderliche Schwellenab stand bestimmt, insbesondere kalibriert werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 6 gewährleistet das Verdichten des Schotterbetts des Gleises in besonders zuverlässiger und effizienter Weise. Das Gleisbearbeitungsaggregat umfasst vorzugsweise ein Stopfaggregat und/oder ein Hebe- und Richtaggregat. Das Stopfaggregat kann mehrere, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens sechs, insbesondere mindestens acht Stopfeinheiten aufweisen. Die Stopfeinheiten umfassen vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere mindestens vier, Stopfpickel zum Eindringen in das Schotterbett. Das Hebe- und Richtaggregat kann zum Verlagern der Gleisschienen, insbesondere ferner der daran angebrachten Gleisschwellen, in vertikaler Richtung und/oder in Schienenquerrichtung, ausgebildet sein. Vor dem Verdichten des Schotterbetts mittels des Stopfaggregats kann neuer Gleisschotter auf den Gleisboden ausgebracht werden. Die Gleisschwellen werden hierbei oftmals zumindest abschnittsweise von dem Gleisschotter bedeckt. Mittels der Radarstrahlung ist das mit der Anordnung des Gleisobjekts korrelierende Messsignal weiterhin zuverlässig und präzise erfassbar.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Gleisbearbeitungsaggregat, insbesondere das Stopfaggregat, mittels einer Aggregat-Positioniereinheit relativ zu dem Fahrwagen und/oder zu dem Gleis anordenbar, insbesondere positionierbar und/oder ausrichtbar. Insbesondere sind die Stopfeinheiten unabhängig voneinander mittels der Aggregat-Positioniereinheit anordenbar.
Ein Verfahren nach Anspruch 7 ist besonders flexibel einsetzbar. Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts in Echtzeit. Hierdurch wird eine Steuerung eines Gleisbearbeitungsschritts anhand der bestimmten Anordnung des Gleisobjekts in flexibler Weise ermöglicht. Insbesondere kann das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts mittels einer Messvorrichtung erfolgen, welche an demselben Fahrwagen angeordnet ist, wie das mindestens eine Gleisbearbeitungsaggregat. Das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts erfolgt vorzugsweise in einem zeitlichen Abstand von maximal 120 s, insbesondere maximal 90 s, insbesondere maximal 60 s, insbesondere maximal 20 s, insbesondere maximal 10 s, insbesondere maximal 5 s, insbesondere maximal 2 s, insbesondere maximal 1 s, insbesondere maximal 0,1 s, insbesondere maximal 0,01 s, nach dem Erfassen des Messsignals. Das Bestimmen der Anordnung des Messobjekts erfolgt vorzugsweise lokal, insbesondere mittels einer zentralen Steuereinrichtung, welche vorzugsweise ebenfalls an dem Fahrwagen angeordnet ist. Hierdurch kann das Steuern des Gleisbearbeitungsschritts anhand der bestimmten Anordnung des Gleisobjekts und somit besonders zuverlässig, präzise und sicher erfolgen. Ein Verfahren nach Anspruch 8 gewährleistet das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts in besonders zuverlässiger Weise und mit hoher Genauigkeit. Das Erfassen des Messsignals erfolgt vorzugsweise an mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sieben, insbesondere mindestens neun, und/oder maximal 20, insbesondere maximal 10, Messpositionen. An jeder Messposition ist vorzugsweise mindestens eine, insbesondere eine einzige, Empfangsantenne zum Empfangen der Radarstrahlung vorgesehen. Die mindestens zwei Messpositionen können in einem Winkel, insbesondere einem spitzen Winkel, von mindestens 45°, insbesondere mindestens 60°, insbesondere mindestens 75°, insbesondere mindestens 85°, insbesondere 90°, zu der Schienenlängsrichtung, insbesondere in einer Horizontalrichtung, beabstandet zueinander angeordnet sein. Vorzugsweise führen die an den mindestens zwei Messpositionen erfassten Messsignale zu redundanten Informationen. Aufgrund der Redundanz kann die Anordnung des Gleisobjekts besonders zuverlässig bestimmt werden, insbesondere auch dann, wenn das an mindestens einer Messposition erfasste Messsignal ungültig ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Messsignal daraufhin überprüft, ob es mit der Anordnung des Gleisobjekts hinreichend korreliert. Beispielsweise können hierzu die an mindestens zwei Messpositionen erfassten Messsignale miteinander verglichen werden. Ein mit der Qualität des Messsignals korrelierender Plausibilitätsparameter kann ermittelt werden. Der Plausibilitätsparameter wird vorzugsweise mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn der Plausibilitätsparameter des Messsignals den Schwellenwert erreicht, kann das Messsignal verworfen werden. Ein derartiges Verfahren gewährleistet das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts in besonders zuverlässiger und robuster Weise.
Ein Verfahren nach Anspruch 9 ist besonders flexibel einsetzbar. Unterschiedliche Gleisobjekte können unterschiedliche Signaturen, insbesondere Radarsignaturen, aufweisen. Die individuelle Signatur unterschiedlicher Gleisobjekte ist vorzugsweise vorbekannt, insbesondere auf einer Speichereinheit hinterlegt, beispielsweise auf der Speichereinheit der zentralen Steuereinrichtung hinterlegt. Zur Identifizierung des Gleisobjekts anhand der Signatur des erfassten Messsignals kann ein Abgleich zwischen den vorbekannten Signaturen unterschiedlicher Gleisobjekte und der Signatur des erfassten Messsignals erfolgen. Stimmt die Signatur des erfassten Messsignals mit einer der vorbekannten Signaturen der Gleisobjekte überein, insbesondere im Wesentlichen, ist das erfasste Gleisobjekt identifiziert. Identifizierbar sind insbesondere der Typ des Gleisobjekts, insbesondere ob eine Gleisschwelle oder eine Gleisschiene oder eine Gleistragplatte oder eine Balise oder ein Gleissignal vorliegt, und/oder eine Abmessung des Gleisobjekts und/oder Material des Gleisobjekts, insbesondere ob das Gleisobjekt Beton und/oder Holz umfasst, insbesondere daraus besteht, und/oder ein Zustand des Gleisobjekts, insbesondere ein Verschleißzustand. Das Identifizieren des Gleisobjekts kann ausschließlich anhand des anhand der Radarstrahlung erfassten Messsignals erfolgen und/oder anhand eines Messsignals mindestens eines weiteren Sensors, beispielsweise anhand eines induktiven Sensors.
Ein Verfahren nach Anspruch 10 gewährleistet das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts in besonders zuverlässiger und robuster Weise. Vor- zugsweise erfolgt das Erfassen des Messsignals und/oder die Gleisbearbeitung, insbesondere das Steuern des Gleisbearbeitungsschritts, in dem Weichenabschnitt. Im Bereich eines Weichenabschnitts kann es zu einer umegelmäßigen Anordnung von Gleisobjekten kommen, insbesondere von Gleisschwellen und/oder Gleissignalen und/oder Balisen. Eine zuverlässige Erfassung des Gleisobjektes ist im Bereich von Weichenabschnitten deshalb besonders wichtig. Unter dem Weichenabschnitt wird vorzugsweise ein Streckenabschnitt des Gleises verstanden, der sich ausgehend von einem Weichenherz, insbesondere entlang der Schienenlängsrichtung, in einem Bereich bis 50 m, insbesondere bis 30 m, insbesondere bis 20 m, insbesondere bis 10 m, erstreckt.
Ein Verfahren nach Anspruch 11 gewährleistet das Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts mit einer besonders hohen Messgenauigkeit. Die erfasste Radarstrahlung ist vorzugsweise durch die ausgestrahlte Radarstrahlung bewirkt. Die erfasste Radarstrahlung kann eine Reflexion der ausgestrahlten Radarstrahlung, insbesondere eine Reflexion an dem Gleisobjekt und/oder an der Umgebung des Gleisobjekts, sein. Vorzugsweise umfasst das ausgestrahlte Wellenlängenspektrum mindestens 2, insbesondere mindestens 3, insbesondere mindestens 4, und/oder maximal 10, insbesondere maximal 6, Frequenzen mit einem lokalen Maximum der Leistungsdichte der Radars Strahlung. Eine Bandbreite der ausgestrahlten Radarstrahlung, insbesondere eine 3-dB-Bandbreite, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 100 MHz bis 5000 MHz, insbesondere von 200 MHz bis 4000 MHz, insbesondere von 400 MHz bis 2000 MHz, insbesondere von 500 MHz bis 1000 MHz. Hohe Frequenzen gewährleisten eine verbesserte räumliche Auflösung des Messsignals, insbesondere eine präzisere Bestimmung der Anordnung des Gleisobjekts. Geringere Frequenzen gewährleisten eine hohe Eindringtiefe, insbesondere in den Gleisboden, womit auch verdeckte, insbesondere tiefliegende, Gleisobjekte noch zuverlässig erfassbar sind. Vorzugsweise wird die Radarstiahlung unterschiedlicher Wellenlängen in den Gleisboden ausgestrahlt, insbesondere zum Erzeugen einer erfassbaren reflektierten Radar Strahlung. Das Ausstrahlen von Radarstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen gewährleistet vorteilhaft, dass die erforderliche Messtiefe zuverlässig erreichbar ist, wobei eine besonders hohe Messauflösung erzielbar ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 12 gewährleistet eine besondere detaillierte Bestimmung der Anordnung des Gleisobjekts. Die Position des Gleisobjekts wird vorzugsweise entlang der Schienenlängsrichtung und/oder in einer Vertikalrichtung und/oder entlang einer Schienenquerrichtung, insbesondere in einem globalen Koordinatensystem und/oder in einem lokalen Koordinatensystem, insbesondere in einem Mess-Koordinatensystem, insbesondere in einem Koordinatensystem eines Fahrwagens, an dem die Messvorrichtung angeordnet ist, bestimmt. Die Ausrichtung des Gleisobjekts umfasst vorzugsweise die Ausrichtung des Gleisobjekts um eine Vertikalachse und/oder um die Schienenlängsrichtung und/oder um die Schienenquerrichtung. Hierdurch ist die Position des Gleisobjekts, insbesondere der Gleisschwelle und/oder der Gleisschiene, besonders umfassend erfassbar. Insbesondere kann die Lage des Gleisobjekts im Raum, insbesondere eine Schräglage der Gleisschwelle und/oder der Gleisschiene, erfasst werden. Ein Gleisbearbeitungsschritt kann insbesondere anhand der Position und/oder der Ausrichtung des Gleisobjekts besonders präzise gesteuert werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestellt darin, eine verbesserte Messvorrichtung zum Bestimmen der Anordnung eines Gleisobjekts, insbesondere eines Gleisstrukturbauteils, zu schaffen, welche insbesondere besonders robust im Betrieb ist und präzise Messergebnisse bereitstellt.
Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Die Vorteile der Messvorrichtung entsprechen den Vorteilen des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Insbesondere kann die Messvorrichtung mit mindestens einem der Merkmale weitergebildet sein, die vorstehend im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind.
Die Messvorrichtung weist vorzugsweise eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines mit der Anordnung des Gleisobjekts korrelierenden Messsignals auf. Die Sensoreinrichtung kann mindestens ein Sensormodul zum Erfassen des Messsignals an der mindestens einen Messposition aufweisen. Vorzugsweise weist die Sensoreinrichtung mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sieben, insbesondere mindestens neun, und/oder maximal zwanzig, insbesondere maximal zehn, Sensormodule auf. Das jeweilige Sensormodul kann eine Empfangseinheit zum Erfassen der Radarstrahlung und/oder eine Sendeeinheit zum Aussenden der Radarstrahlung aufweisen. Die Sensoreinrichtung ist vorzugsweise zum Erfassen der Radarstrahlung aus dem Gleisboden und/oder zum Ausstrahlen der Radarstrahlung in den Gleisboden ausgebildet. Eine Haupterfassungsrichtung für die Radarstrahlung ist vorzugsweise vertikal orientiert.
Die Messvorrichtung weist vorzugsweise eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts anhand des Messsignals auf. Die Auswerteeinrichtung kann mit der Sensoreinrichtung eine Einheit bilden oder separat von dieser ausgebildet sein und mit dieser in Signalverbindung stehen. Die Auswerteeinrichtung umfasst vorzugsweise eine elektronische Recheneinheit, insbesondere einen Prozessor, zur Verarbeitung des Messsignals, insbesondere zum Bestimmen der Anordnung anhand des Messsignals. Das Messsignal und/oder die Anordnung des Gleisobjekts liegen vorzugsweise als elektronisch verarbeitbare, insbesondere analoge und/oder digitale, Information vor. Das Gleisobjekt umfasst vorzugsweise ein Gleisstrukturbauteil, insbesondere eine Gleisschiene und/oder eine Gleisschwelle.
Eine Messvorrichtung nach Anspruch 14 ist besonders flexibel einsetzbar. Der Fahrwagen ist vorzugsweise ein Schienenfahrwagen, insbesondere ein Mehrwegefahrwagen zum Befahren von Schienen und Straßen. Der Fahrwagen kann einen Fahrmotor und/oder eine Fahrsteuerung zum Steuern des Fahrmotors aufweisen oder antriebsfrei ausgebildet sein. Die Sensorein- richtungen und/oder die Auswerteeinrichtungen sind vorzugsweise an dem Fahrwagen angebracht.
Die Messvorrichtung kann eine zentrale Steuereinrichtung und/oder eine Versorgungseinrichtung zum Bereitstellen elektrischer Leistung aufweisen. Die zentrale Steuereinrichtung und/oder die Versorgungseinrichtung sind vorzugsweise an dem Fahrwagen angebracht. Die zentrale Steuereinrichtung kann signalübertragend mit der Aus werte einrichtung und/oder der Fahrsteuerung verbunden sein. Die Versorgungseinrichtung kann zum Versorgen der Sensoreinrichtung und/oder der Auswerteeinrichtung und/oder der zentralen Steuereinrichtung mit elektrischer Energie ausgebildet sein. Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestellt darin, ein verbessertes System bereitzustellen, welches insbesondere besonders flexibel einsetzbar sowie robust und wirtschaftlich im Betrieb ist.
Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Die Vorteile des Systems entsprechen den Vorteilen des vorstehend beschriebenen Verfahrens und/oder der Messvorrichtung. Das System ist vorzugsweise mit mindestens einem der Merkmale weitergebildet, die vorstehend in Zusammenhang mit dem Verfahren und/oder der Messvorrichtung beschrieben sind.
Das System umfasst die vorstehend beschriebene Messvorrichtung und mindestens ein Gleisbearbeitungsaggregat zum Bearbeiten des Gleises. Das mindestens eine Gleisbearbeitungsaggregat kann ein Stopfaggregat und/oder ein Hebeaggregat und/oder ein Richtaggregat und/oder ein Hebe- und Richtaggregat und/oder ein Schraubaggregat und/oder ein Schweißaggregat und/oder ein Schleifaggregat, insbesondere ein Trennschleifaggregat, und/oder ein Nagelaggregat umfassen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die zentrale Steuereinrichtung dazu ausgebildet, das mindestens eine Gleisbearbeitungsaggregat, insbesondere die Anordnung, insbesondere die Positionierung und/oder die Ausrichtung, des mindestens einen Gleisbearbeitungsaggregats anhand der bestimmten Anordnung des Gleisobjekts zu steuern. Insbesondere kann die zentrale Steuereinrichtung zum vollständig automatisierten Steuern des Gleisbearbeitungsaggregats ausgebildet sein. Alternativ kann, insbesondere gemäß der vorstehenden Beschreibung, die zentrale Steuereinrichtung zur Unterstützung der manuellen Steuerung des Gleisbearbeitungsaggregats ausgebildet sein, insbesondere zum Ausgeben unterstützender Informationen über die Anordnung des Gleisobjekts an den Bediener. Die zentrale Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine halbautomatisierte Steuerung des Gleisbearbeitungsaggregats zu gewährleisten, welche eine Bestätigung des Bedieners erfordert, insbesondere als Freigabe zum Ausführen jedes einzelnen Gleisbearbeitungsschritts oder einer Gruppe von Gleisbearbeitungsschritten. Der Bediener wird durch die zumindest teilweise automatisierte Steuerung entlastet. Der Bediener kann seine Funktion als Kontrollinstanz besonders zuverlässig ausüben. Das System gewährleistet die Gleisbearbeitung in besonders zuverlässiger, robuster und sicherer Weise.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer Messvorrichtung zum Bestimmen der Anordnung eines Gleisobjekts, insbesondere eines Gleisstrukturbauteils, und mindestens einem Gleisbearbeitungsaggregat zum Bearbeiten des Gleises,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Systems in der Fig. 1, wobei die Messvorrichtung eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines mit der Anordnung des Gleisobjekts korrelierenden Messsignals und eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Anordnung des Gleisobjekts anhand des Messsignals aufweist,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Sensoreinrichtung des Systems in der Fig. 1, wobei die Sensoreinrichtung mehrere, in einer Horizontalrichtung schräg zur Schienenlängsrichtung voneinander beabstandete Empfangseinheiten aufweist,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines mit der Sensoreinrichtung des Systems in der Fig. 1 erfassbaren Radargramms, bzw.
Fig. 5 eine schematische Darstellung mehrerer, mittels der Empfangseinheiten in der Fig. 3 erfassbarer Radargramme.
Anhand der Fig. 1 bis Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Systems 1 mit einer Messvorrichtung 2 und eines Verfahrens zum Bestimmen der Anordnung p, cp eines Gleisobjekts 3, 4, insbesondere eines Gleisstrukturbauteils 3, 4 beschrieben.
Das System 1 umfasst mindestens ein Gleisbearbeitungsaggregat 5 zum Bearbeiten des Gleises 6. Das mindestens eine Gleisbearbeitungsaggregat 5 ist als Stopfaggregat 5 zum Verdichten von Gleisschotter 7 des Gleises 6 ausgebildet. Ein Schotterbett 8 des Gleises 6 umfasst den Gleisschotter 7. Das System 1 weist vorzugsweise ein in der Fig. 1 nicht dargestelltes Gleisbearbeitungsaggregat 5 in der Form eines Hebe- und Richtaggregats zum Anheben und Ausrichten von Gleisschienen 4 und damit verbundener Gleisschwellen 3 auf.
Der Gleisschotter 7, die darauf aufliegenden Gleisschwellen 3 und die an den Gleisschwellen 3 angebrachten Gleisschienen 4 sind Bestandteil des Gleises 6. Auf den Gleisschienen 4 ist ein Fahrwagen 10 angeordnet. Der Fahrwagen 10 weist eine Antriebseinrichtung 11 mit einer Fahrsteuerung 12 und mindestens einem Fahrmotor 13 auf. Die Fahrsteuerung 12 ist zum Ansteuem des mindestens einen Fahrmotors 13 ausgebildet und steht hierzu mit diesem in Signal Verbindung. Der Fahrwagen 10 ist zum Verlagern des Systems 1, insbesondere der Messvorrichtung 2 und des Gleisbearbeitungsaggregats 5, entlang einer Fahrrichtung 14, insbesondere parallel zu einer Schienenlängsrichtung 15 ausgebildet.
In der Fig. 1 ist ein kartesisches Koordinatensystem dargestellt. Eine x- Richtung weist in Fahrrichtung 14. Eine z-Richtung weist in vertikaler Richtung nach oben. Eine y-Richtung ist horizontal und senkrecht zu der Schienenlängsrichtung 15 orientiert. Die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung bilden ein Rechtssystem.
Die Messvorrichtung 2 weist eine Sensoreinrichtung 16 zum Erfassen eines mit der Anordnung p, cp eines Gleisobjekts 3, 4 korrelierenden Messsignals und eine Auswerteeinrichtung 17 zum Bestimmen der Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 anhand des Messsignals auf. Die Sensoreinrichtung 16 und die Auswerteeinrichtung 17 sind an dem Fahrwagen 10 angebracht. Die Auswerteeinrichtung 17 steht mit der Sensoreinrichtung 16 in Signalverbindung.
Eine Aggregat-Steuereinrichtung 18 ist zum Steuern des mindestens einen Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere des Stopfaggregats 5 und/oder des Hebe- und Richtaggregats, ausgebildet.
Die Messvorrichtung 2 umfasst einen Wegaufnehmer 19 zum Erfassen der Position der Messvorrichtung 2 auf dem Gleis 6, insbesondere entlang der Schienenlängsrichtung 15. Der Wegaufnehmer 19 steht in Signalverbindung mit einer Fahr-Auswerteeinrichtung 20. Die Messvorrichtung 2 weist einen induktiven Sensor 21 auf. Mit dem induktiven Sensor 21 steht eine Induktivitäts-Auswerteeinrichtung 22 in Signalverbindung.
Eine zentrale Steuereinrichtung 23 steht in Signal Verbindung mit der Auswerteeinrichtung 17, der Aggregat-Steuereinrichtung 18, der Fahr- Auswerteeinrichtung 20, der Induktivitäts-Auswerteeinrichtung 22 und der Fahrsteuerung 12. Die zentrale Steuereinrichtung 23 weist eine Benutzerschnittstelle 24, eine elektronische Recheneinheit 25, insbesondere einen Prozessor zum Verarbeiten von digitalen Informationen, und eine Speichereinheit 26, insbesondere eine elektronische Speichereinheit, auf.
Die Benutzerschnittstelle 24 umfasst eine nicht dargestellte Eingabeeinheit zum Eingeben von Informationen durch einen Benutzer und/oder eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben von Informationen an den Benutzer. Die Eingabeeinheit kann eine Tastatur umfassen. Die Ausgabeeinheit umfasst vorzugsweise einen Bildschirm. Die Benutzerschnittstelle 24 kann insbesondere einen berührungsempfindlichen Bildschirm aufweisen.
Das Stopfaggregat 5 umfasst vier Stopfeinheiten 27. Jede der Stopfeinheiten 27 umfasst einen Vibrationsantrieb 28, einen Vertikalantrieb 29 und mindestens zwei Stopfpickel 30 zum Eindringen in den Gleisschotter 7.
Vorzugsweise ist das Stopfaggregat 5, insbesondere sind die Stopfeinheiten 27 unabhängig voneinander, mittels einer nicht dargestellten Aggregat-Positioniereinheit relativ zu dem Fahrwagen 10 und/oder zu dem Gleis 6 anordenbar, insbesondere positionierbar und/oder ausrichtbar. Der induktive Sensor 21 umfasst vier Induktivitätsmesseinheiten 31 zum Erfassen metallischer Verbindungselemente, insbesondere zum Befestigen der Gleisschienen 4 an den Gleisschwellen 3, insbesondere von Schienenklammem, zu beiden Seiten der jeweiligen Gleisschiene 4.
Der Wegaufnehmer 19 ist ein Drehzahlsensor zum Erfassen der Drehzahl eines Schienenrads 32. Das Schienenrad 32 kann ein Bestandteil eines Drehgestells 33 sein.
In der Fig. 3 ist die Sensoreinrichtung 16 weiter im Detail dargestellt. Eine horizontal orientierte Schienenquerrichtung 34 ist senkrecht zu der Schienenlängsrichtung 15 orientiert, insbesondere parallel zu der y-Richtung orientiert. Eine Oberseite der Gleisschwellen 3 bestimmt eine Schienenauflageebene 35. Eine Fahrebene 36 ist durch eine Oberseite der Gleisschienen 4 bestimmt.
Der Gleisschotter 7 bedeckt die Gleisschwellen 3, insbesondere in einer Draufsicht, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig.
Die Sensoreinrichtung 16 umfasst mehrere, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens vier, insbesondere sieben, Sensormodule 37. Jedes der Sensormodule 37 umfasst eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit. Die Sendeeinheit und die Empfangseinheit können individuelle Sendeantennen und Empfangsantennen und/oder eine gemeinsame Sende- und Empfangsantenne aufweisen. Insbesondere könne die Sendeeinheit und die Empfangseinheit zu einer einzigen Einheit kombiniert sein, insbesondere integral ausgebildet sein. Eine Empfangsebene der Sensoreinrichtung 16, insbesondere eine Unterseite der Sensormodule 37, bestimmt eine Sensorebene 38. Die Sensorebene 38 ist in einem vertikalen Sensorabstand h oberhalb der Fahrebene 36 angeordnet. Der vertikale Sensorabstand h liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5 mm bis 500 mm, insbesondere von 10 mm bis 300 mm, insbesondere von 5 mm bis 200 mm. Ein Messabstand ys zwischen zwei benachbarten Sensormodulen 37, insbesondere zwischen zentralen Messachsen 39 benachbarter Sensormodule 37, liegt vorzugsweise in einem Bereich 250 mm bis 1 m, insbesondere von 300 mm bis 750 mm, insbesondere von 400 mm bis 600 mm.
Die Sensoreinrichtung 16 ist zum Erfassen von Radarstrahlung ausgebildet. Insbesondere sind die Sensormodule 37 zum Erfassen von Radarstrahlung ausgebildet. Die Empfangseinheiten sind zum Empfangen der Radarstrahlung ausgebildet und die Sendeeinheiten zum Aussenden der Radarstrahlung ausgebildet. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung 16, insbesondere das jeweilige Sensormodul 37, insbesondere die Sendeeinheit, dazu ausgebildet, Radarstrahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen auszustrahlen.
Die Sensoreinrichtung 16 ist vorzugsweise ausgebildet zum Erfassen von Radarstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 1 MHz bis 5000 MHz, insbesondere von 50 MHz bis 4000 MHz, insbesondere von 400 MHz bis 2000 MHz, insbesondere von 750 MHz bis 1500 MHz. Die Sensoreinrichtung kann dazu ausgebildet sein, Radarstrahlung auszustrahlen, welche in demselben Frequenzbereich liegt. Vorzugsweise ist die Sensoreinrichtung zum Ausstrahlen und/oder Erfassen von Radarstrahlung mit einer Bandbreite von mindestens 100 MHz, insbesondere mindestens 300 MHz, insbesondere mindestens 600 MHz, insbesondere mindestens 1 GHz, ausgebildet. Die Bandbreite ist vorzugsweise eine 3-dB-Bandbreite. Die Sensoreinrichtung 16, insbesondere das mindestens eine Sensormodul 37, weisen eine Haupterfassungsrichtung 41 auf. Die Haupterfassungsrichtung 41 ist im Wesentlichen vertikal orientiert, insbesondere parallel zu einerjeweiligen zentralen Messachse 39 orientiert.
Die Funktionsweise des Systems 1, der Messvorrichtung 2 und des Verfahrens zum Bestimmen der Anordnung p, cp eines Gleisobjekts 3, 4 ist wie folgt:
Das System 1, insbesondere der Fahrwagen 10, ist auf dem Gleis 6 angeordnet. Die Messvorrichtung, insbesondere die Sensoreinrichtung 16, und das mindestens eine Gleisbearbeitungsaggregat 5 befinden sich in einer Transportanordnung .
Der Fahrwagen 10 wird mittels des von der Fahrsteuerung 12 angesteuerten Fahrmotors 13 in einen zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden, Streckenabschnitt des Gleises 6 verlagert.
Die Messvorrichtung, insbesondere die Sensoreinrichtung 16, wird in eine Messanordnung verlagert. Eine Positioniereinheit 42 wird von der zentralen Steuereinrichtung 23 zum Verlagern der Sensoreinrichtung 16, insbesondere ferner des induktiven Sensors 21, zwischen der Transportanordnung und der Messanordnung, insbesondere in vertikaler Richtung, angesteuert. In der Messanordnung beträgt der vertikale Sensorabstand h zwischen der Sensorebene 38 und der Fahrebene 36 etwa 100 mm. Die Gleisbearbeitung wird gestartet. Mittels einer nicht dargestellten Schotterausbringeinrichtung wird Gleisschotter 7 auf dem Schotterbett 8, insbesondere in einer Draufsicht, seitlich der Schienen 4, im Bereich und zwischen den Gleisschwellen 3, ausgebracht. Die Schotterausbringeinrichtung kann an dem Fahrwagen 10 angeordnet sein. Alternativ kann die Schotterausbringeinrichtung an einem dem System 1 vorausfahrenden Fahrwagen angeordnet sein.
Mittels eines Steuerbefehls der Fahrsteuerung 12 wird der Fahrmotor 13 zum Verlagern des Fahrwagens 10 entlang der Schienenlängsrichtung 15 angesteuert.
Der Wegaufnehmer 19 erfasst ein mit dem Fahrweg und der Fahrgeschwindigkeit korrelierendes Messsignal. Anhand dieses Messsignals werden der Fahrweg und die Fahrgeschwindigkeit mittels der Fahr-Auswerteeinrich- tung 20 bestimmt.
Die Sensoreinrichtung 16 erfasst ein mit der Anordnung p, cp der Gleisobjekte 3, 4 korrelierendes Messsignal. Hierzu strahlen die Sendeeinheiten der Sensormodule 37 Radarstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen, insbesondere in einem Bereich von 400 MHz bis 2000 MHz, in die Haupterfassungsrichtung 41, insbesondere in vertikaler Richtung nach unten, in den Gleisboden 43 ab. Die Sensormodule 37, insbesondere die Erfassungseinheiten, erfassen eine von der ausgestrahlten Radarstrahlung bewirkte und von dem Gleisboden 43 zurückgestrahlte Radar Strahlung.
Die jeweiligen Sensormodule 37 sind Georadar-Module. Die Sensoreinrichtung ist ein Multikanal-Georadar. Anhand der Fig. 4 ist das Messsignal eines der Sensormodule 37 der Sen- soreimichtung 16 über dem Fahrweg x, entlang der Schienenlängsrichtung 15 dargestellt. Die Hochachse gibt die Laufzeit ts der erfassten Radarstrahlung an. Der jeweilige Grauwert entspricht der Amplitude der erfassten Radarstrahlung. Mit anderen Worten wird die Radar Strahlung entlang des Fahrwegs x kontinuierlich bestimmt, wobei für unterschiedliche Lauzeiten ts die jeweilige Amplitude der Radarstrahlung erfasst wird. Die Amplitude ist als Grauwert exemplarisch über dem Fahrweg und für einen vorgegebenen Bereich der Laufzeit, insbesondere von 0 ns bis 65 ns, in der Fig. 4 dargestellt.
Anhand des sich ergebenden Musters des Messsignals kann auf die Anordnung p, cp eines Gleisobjekts 3, 4 geschlossen werden. Die Position p der Gleisschwellen 3, insbesondere entlang der Schienenlängsrichtung 15, ist in dem in der Fig. 4 dargestellten Radargramm durch jeweils ein Kreuz markiert.
Anhand der Fig. 5 sind exemplarisch mehrere Radargramme dargestellt, deren zugrundeliegende Messsignale mittels der mehreren Sensormodule 37 erfasst werden. Im Unterschied zu der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Sensoreinrichtung 16 mit sieben Sensormodulen 37, wurden die in der Fig. 5 dargestellten insgesamt 13 Radargramme mit einer Sensoreinrichtung erfasst, welche 13 Sensormodule 37 aufweist.
Die Auswertung des Messsignals, insbesondere des jeweiligen Messsignals der mehreren Sensormodule 37, erfolgt mittels der Auswerteeinrichtung 17. Mittels der Auswerteeinrichtung 17 wird die Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 anhand des Messsignals bestimmt. Die Anordnung p, cp um- fasst die Position p und die Ausrichtung cp des Gleisobjekts 3, 4, insbesondere der Gleisschwelle 3 und/oder der Gleisschiene 4. Insbesondere werden mittels der Auswerteeinrichtung 17 die Position des Gleisobjekts 3, 4 entlang der Schienenlängsrichtung 15 und/oder entlang der Vertikalrichtung z und/oder entlang der Schienenquerrichtung 34 bestimmt. Das Bestimmen der Ausrichtung cp des Gleisobjekts 3, 4 umfasst vorzugsweise das Bestimmen der Ausrichtung cp um die Vertikalrichtung z und/oder um die Schienenlängsrichtung 15.
Die Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4, insbesondere der Gleisschienen 4 und/oder der Gleisschwellen 3 wird vorzugsweise kontinuierlich bestimmt. Ein zeitlicher Abstand At zwischen dem Bestimmen der Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 und dem Erfassen des Messsignals beträgt vorzugsweise maximal 120 s, insbesondere maximal 60 s, insbesondere maximal 30 s, insbesondere maximal 10 s, insbesondere maximal 1 s, insbesondere 0,1 s.
Das Bestimmen der Ausrichtung der Gleisobjekte 3, 4 erfolgt vorzugsweise anhand der mehreren Positionsinformation bezüglich des Gleisobjekts 3, 4, insbesondere in unterschiedlichen Erfassungspositionen, insbesondere in entlang der Schienenquerrichtung 34 beabstandeten Erfassungspositionen. Anhand von mindestens zwei an beabstandeten Positionen entlang der Schienenquerrichtung 34 und/oder entlang der Schienenlängsrichtung 15 erfassten Messsignalen kann auf die Ausrichtung cp des Gleisobjekts 3, 4 geschlossen werden.
Die mehreren Messsignale, die entlang der Schienenquerrichtung 34 an beabstandeten Messpositionen erfasst werden, führen zu teilweise redundanten Informationen über die Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4. Anhand einer Plausibilitätsüberprüfung werden ungültige Messsignale ausgesondert. Hierzu kann überprüft werden, ob das jeweilige Messsignal einen vorgegebenen Plausibilitäts-Schwellenwert für dessen Zulässigkeit erreicht.
Mittels des induktiven Sensors 21 werden metallische Verbindungselemente, insbesondere die Schienenklammern, erfasst. Anhand des mittels des induktiven Sensors 21 erzeugten Messsignals kann auf die Position der Verbindungselemente und damit auf die Position der Gleisschwellen 3 geschlossen werden. Die mehreren induktiven Messeinheiten 31, die entlang der Schienenquerrichtung 34 voneinander beabstandet positioniert sind, gewährleisten das Bestimmen der Ausrichtung des Gleisobjekts 3, 4, entsprechend der vorstehenden Beschreibung. Das Bestimmen der Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 erfolgt mittels der Induktivitäts- Aus Werteeinrichtung 22.
Die zentrale Steuereinrichtung 23 empfängt die Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 von der Auswerteeinrichtung 17, insbesondere ferner von der Induktivitäts-Auswerteeimichtung 22. Ferner empfängt die zentrale Steuereinrichtung 23 die Position x des Systems 1, insbesondere des Fahrwagens 10, auf dem Gleis 6, insbesondere entlang der Schienenlängsrichtung 15.
Die Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 wird vorzugsweise relativ zu dem System 1, insbesondere zu dem Fahrwagen 10, bestimmt.
Das Gleisbearbeitungsaggregat 5 weist vorzugweise eine nicht dargestellte Aggregat-Sensoreinrichtung auf, welche zum Erfassen eines mit der Position des Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere der jeweiligen Stopfeinheit 27, korrelierenden Messsignals. Anhand des Messsignals der Aggregat-Sensoreinrichtung wird mittels der Aggregat-Steuereinrichtung 18 die Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere der jeweiligen Stopfeinheit 27, insbesondere relativ zu dem System 1, insbesondere relativ zu dem Fahrwagen 10, bestimmt.
Anhand der Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4, insbesondere relativ zu dem Fahrwagen 10, und anhand der Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere der jeweiligen Stopfeinheit 27, insbesondere zu dem Fahrwagen 10, wird, insbesondere mittels der zentralen Steuereinrichtung 23, die Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere der jeweiligen Stopfeinheit 27 relativ zu dem Gleisobjekt 3, 4, insbesondere zu den Gleisschwellen 3, bestimmt.
Ein Gleisbearbeitungsschritt wird anhand der Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere der jeweiligen Stopfeinheit 27, relativ zu dem System 1, insbesondere zu dem Fahrwagen 10, insbesondere mittels der zentralen Steuereinrichtung 23, gesteuert. Hierzu wird das Gleisbearbeitungsaggregat 5, insbesondere die jeweilige Stopfeinheit 27, derart an dem Gleis 6, insbesondere relativ zu dem Fahrwagen 10, angeordnet, dass eine Kollision des Stopfaggregats 5, insbesondere der jeweiligen Stopfeinheit 27, insbesondere der Stopfpickel 30, mit dem Gleisobjekt 3, 4, insbesondere mit den Gleisschwellen 3, zuverlässig verhindert wird.
Mittels eines Signals der zentralen Steuereinrichtung 23 wird die Anordnung, insbesondere die Position und/oder die Ausrichtung, des Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere der jeweiligen Stopfeinheit 27, relativ zu dem Gleis 6, insbesondere zu den Gleisschienen 4 und/oder zu den Gleisschwellen 3, gesteuert. Das Steuern der Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5 kann vollständig automatisiert erfolgen. Alternativ kann eine Information über eine Soll- Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere mitels der Benutzerschnitstelle 24, an den Bediener ausgegeben werden. Der Bediener kann diese Information zur manuellen Steuerung der Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere der jeweiligen Stopfeinheit 27, verwenden.
Gemäß einer weiteren Alternative kann das Anordnen des Gleisbearbeitungsaggregats 5 relativ zu dem Gleis 6 halbautomatisch erfolgen. Vorzugsweise werden dem Bediener Informationen über die bestimmte, insbesondere die errechnete, Soll- Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere über die Benutzerschnitstelle 24, ausgegeben. Der Bediener kann dazu aufgefordert werden, zu bestätigen, insbesondere freizugeben, dass das Bearbeitungsaggregat 5, insbesondere im Übrigen automatisiert, in die bestimmte Soll- Anordnung verlagert werden darf.
Im Allgemeinen können dem Bediener Informationen über die momentane Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5 und/oder die Soll-Anordnung, insbesondere über die Benutzerschnitstelle 24, ausgegeben werden. Der Bediener kann die Anordnung und/oder die Soll- Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5 überwachen. Insbesondere kann der Bediener die Gleisbearbeitung, insbesondere das Anordnen des Gleisbearbeitungsaggregats 5 jederzeit unterbrechen, insbesondere, wenn er eine Kollision befürchtet. Der Bediener hat somit im Wesentlichen die Funktion einer Überwachung sinstanz. Dadurch, dass die Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5 relativ zu dem Gleis 6 im Wesentlichen automatisiert vorgenommen wird, wird der Bediener entlastet. Seine Funktion als Überwachungsinstanz kann der Bediener hierdurch nochmals zuverlässiger ausüben.
Die Sensoreinrichtung 16, insbesondere ferner der induktive Sensor 21, sind in Fahrrichtung 14 vor dem Gleisbearbeitungsaggregat 5 angeordnet. Somit kann die Anordnung p, cp des jeweiligen Gleisobjekts 3, 4 bestimmt werden, bevor das Gleisbearbeitungsaggregat 5 an der Position des Gleisobjekts 3, 4 angelangt ist. Der zeitliche Abstand At zwischen dem Erfassen des Messsignals und dem Bestimmen der Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 beträgt vorzugsweise maximal 120 s, insbesondere maximal 60 s, insbesondere maximal 10 s, insbesondere maximal 1 s, insbesondere maximal 0,1 s. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Anordnung des Gleisbearbeitungsaggregats 5 relativ zu dem Gleisobjekt 3, 4, insbesondere die Soll- Anordnung, bestimmt werden kann, rechtzeitig bevor das Bearbeitungsaggregat 5 an der Position p des jeweiligen Gleisobjekts 3, 4 angelangt ist, insbesondere in Echtzeit.
Dadurch, dass das Erfassen des Messsignals das Erfassen von Radarstrahlung umfasst, kann das Messsignal besonders robust, präzise und störresistent erfasst werden. Das Erfassen des Messsignals erfolgt berührungslos. Eine hohe Messauflösung kann erreicht werden insbesondere, wenn Radarstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen erfasst wird. Dadurch, dass die Sensoreinrichtung 16 zum Erfassen von Radarstrahlung ausgebildet ist, insbesondere als Georadar ausgebildet ist, kann ein Bereich unterhalb der Oberfläche des Gleisbodens 43 erfasst werden. Hierdurch wird ermöglicht, dass Gleisobjekte 3, 4 erfasst werden, welche zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, unterhalb des Gleisbodens 43 angeordnet sind. Auf das Gleis ausgebrachter Schotter, welcher das Gleisobjekt 3, 4, insbesondere die Gleisschwellen 3, zumindest abschnittsweise von oben bedeckt, kann von der Radarstrahlung durchdrungen werden. Somit können unterhalb der Oberfläche des Gleisbodens 43 angeordnete Gleisobjekte 3, 4 zuverlässig erfasst und deren Anordnung p, cp bestimmt werden. Die vorzugsweise Ausbildung der Sensoreinrichtung 16 als Multikanal- Georadar gewährleistet vorteilhaft, dass redundante Informationen über die Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 vorliegen. Hierdurch werden die Zuverlässigkeit und Robustheit der Messsignalerfassung nochmals gesteigert.
Die Zuverlässigkeit und Robustheit der Messsignalerfassung wird ferner dadurch gesteigert, dass die Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4, insbesondere der Gleisschwellen 3, mittels des induktiven Sensors 21 erfasst wird. Ein Abgleich zwischen den mittels der Sensoreinrichtung 16 und dem induktiven Sensor 21 erfassten Messsignalen und/oder der mittels der Auswerteeinrichtung 17 und der Induktivitäts-Auswerteeinrichtung 22 bestimmten Anordnung p, cp, insbesondere mittels der zentralen Steuereinrichtung 23 gewährleistet das Bestimmen der Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 in besonders zuverlässiger und präziser Weise.
Die Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 wird vorzugsweise im Bereich von nicht dargestellten Weichen des Gleises 6 bestimmt. Im Bereich von Weichen ist die Anordnung p, cp der Gleisobjekte 3, 4, insbesondere der Abstand zwischen Gleisschwellen 3 und/oder deren Ausrichtung, typischerweise nicht konstant, insbesondere umegelmäßig. Das Bestimmen der Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4 gewährleistest zuverlässig eine präzise Anordnung p, cp des Gleisbearbeitungsaggregats 5 und beugt einer Kollision des Gleisbearbeitungsaggregats 5 mit dem Gleisobjekt 3, 4 vor.
Vorzugsweise wird das Gleisobjekt 3, 4 anhand einer Signatur des Messsignals identifiziert. Vorzugsweise sind für unterschiedliche Gleisobjekte 3, 4 individuelle Signaturen erfassbar. Die individuellen Signaturen können in einer Datenbank, insbesondere in der Speichereinheit 26, hinterlegt sein. Anhand eines Abgleichs der vorbekannten individuellen Signatur mit der Signatur des Messsignals des Gleisobjekts 3, 4 kann auf die Beschaffenheit des Gleisobjekts 3, 4 geschlossen werden. Die Beschaffenheit umfasst vorzugsweise den Typ, die Abmessung, das Material und/oder den Zustand, insbesondere den Gütezustand, insbesondere den Verschleißzustand, des Gleisobjekts 3, 4. Beispielsweise kann anhand der Signatur des Messsignals das Material des Gleisobjekts 3, 4 bestimmt werden und/oder anhand des Verschleißzustands des Gleisobjekts 3, 4 kann über die Erforderlichkeit von Wartungsarbeiten an dem Gleisobjekt 3, 4 entschieden werden.
Das vorstehend beschriebene System 1, insbesondere die Messvorrichtung
2, und das Verfahren gewährleisten, dass die Anordnung p, cp des Gleisobjekts 3, 4, insbesondere von Gleisschienen 4 und/oder von Gleisschwellen
3, berührungslos, materialunabhängig, robust, insbesondere störresistent, und präzise, insbesondere mit einer hohen Messauflösung, bestimmt werden kann. Insbesondere wird das Bestimmen der Anordnung p, cp von Gleisobjekten 3, 4, insbesondere von Gleisstrukturbauteilen 3, 4, ermöglicht, welche unterhalb der Oberfläche des Gleisbodens 43 angeordnet sind. Hierdurch kann die Bearbeitung des Gleises 6, insbesondere mittels eines Gleisbearbeitungsaggregats 5, insbesondere mittels mindestens einer Stopfeinheit 27, besonders zuverlässig und störungsfrei erfolgen. Die Anordnung p, cp eines Gleisbearbeitungsaggregats 5 in dem Gleis 6, insbesondere relativ zu den Gleisobjekten 3, 4 kann zumindest teilweise automatisiert, insbesondere vollständig automatisiert, erfolgen. Ein Bediener des Systems 1 kann entlastet werden. Kollisionen zwischen dem Bearbeitungsaggregat 5 und dem Gleisobjekt 3, 4 werden somit besonders zuverlässig vermieden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen der Anordnung (p, cp) eines Gleisobjekts (3, 4), insbesondere eines Gleisstrukturbauteils (3, 4), aufweisend die Schritte:
1.1 Erfassen eines mit der Anordnung (p, cp) des Gleisobjekts (3, 4) korrelierenden Messsignals, und
1.2 Bestimmen der Anordnung (p, cp) des Gleisobjekts (3, 4) anhand des Messsignals, dadurch gekennzeichnet, dass
1.3 das Erfassen des Messsignals das Erfassen von Radarstrahlung umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erfasste Messsignal mit der Anordnung (p, cp) des Gleisobjekts (3, 4) im Bereich eines Gleisbodens (43) korreliert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erfasste Messsignal mit der Anordnung (p, cp) einer Gleisschwelle (3) und/oder einer Gleisschiene (4) korreliert.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erfassen des Messsignals das Gleisobjekt (3, 4) mit darauf liegendem Gleisschotter (7) bedeckt ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Steuern eines Gleisbearbeitungsschritts anhand der Anordnung (p, cp) des Gleisobjekts (3, 4). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleisbearbeitungsschritt das Verdichten eines Schotterbetts (8) umfasst. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Anordnung (p, cp) des Gleisobjekts (3, 4) in einem zeitlichen Abstand (At) von maximal 120 s nach dem Erfassen des Messsignals erfolgt. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Messsignals an mindestens zwei Messpositionen erfolgt, welche in einer Horizontalrichtung schräg zu einer Schienenlängsrichtung (15) voneinander beabstandet sind. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Identifizieren des Gleisobjekts (3, 4) anhand einer Signatur des Messsignals. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Messsignals in einem Weichenabschnitt des Gleises (6) erfolgt. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ausstrahlen von Radarstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Anordnung (p, cp) des Gleisobjekts (3, 4) das Bestimmen der Position (p) und der Ausrichtung (cp) des Gleisobjekts (3, 4) umfasst. Messvorrichtung (2) zum Bestimmen der Anordnung (p, cp) eines Gleisobjekts (3, 4), insbesondere eines Gleisstrukturbauteils (3, 4), aufweisend 13.1 eine Sensoreinrichtung (16) zum Erfassen eines mit der Anordnung (p, cp) des Gleisobjekts (3, 4) korrelierenden Messsignals,
13.2 eine Auswerteeinrichtung (17) zum Bestimmen der Anordnung (p, cp) des Gleisobjekts (3, 4) anhand des Messsignals, dadurch gekennzeichnet, dass 13.3 die Sensoreinrichtung (16) zum Erfassen von Radarstrahlung ausgebildet ist. Messvorrichtung (2) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Fahrwagen (10) zum Befahren eines Gleises (6), an dem die Sensorein- richtung (16) und/oder die Auswerteeinrichtung (17) angeordnet sind. System (1), aufweisend
15.1 eine Messvorrichtung (2) nach Anspruch 13 oder 14, und
15.2 mindestens ein Gleisbearbeitungsaggregat (5).
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