WO2024052306A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der beschaffenheit, insbesondere des verdichtungsgrads, eines gleisbetts - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der beschaffenheit, insbesondere des verdichtungsgrads, eines gleisbetts Download PDF

Info

Publication number
WO2024052306A1
WO2024052306A1 PCT/EP2023/074238 EP2023074238W WO2024052306A1 WO 2024052306 A1 WO2024052306 A1 WO 2024052306A1 EP 2023074238 W EP2023074238 W EP 2023074238W WO 2024052306 A1 WO2024052306 A1 WO 2024052306A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
track
track bed
measurement signal
bed
compaction
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/074238
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz SPRINGER
Michael KLEMENT
Josef HOFSTÄTTER
Original Assignee
Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gesellschaft M. B. H.
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 & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gesellschaft M. B. H. filed Critical Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gesellschaft M. B. H.
Publication of WO2024052306A1 publication Critical patent/WO2024052306A1/de

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E01B27/12—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track; Compacting track-carrying ballast
    • E01B27/13—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track
    • E01B27/16—Sleeper-tamping machines
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • E01B27/20—Compacting the material of the track-carrying ballastway, e.g. by vibrating the track, by surface vibrators
    • 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

  • the invention relates to a method for determining the condition, in particular the degree of compaction, of a track bed.
  • the invention further relates to a device for determining the condition, in particular the degree of compaction, of a track bed.
  • the condition of a track bed can be determined with a particularly high level of information regarding the load capacity of the track bed during operation if the measurement signal recorded to determine the condition correlates with a reaction force between the track bed and the track arranged on it.
  • the effect of the load on the track bed, recorded based on the reaction force allows particularly precise conclusions to be drawn about the load capacity of the track bed when used as intended, especially when rail vehicles are driving on the track. Determining the condition of the track bed based on the reaction force ensures a high degree of significance of the measurement result, in particular the condition of the track bed, with regard to the load capacity of the track bed during operation.
  • the condition of the track bed preferably correlates with, in particular corresponds to, the quality condition and/or a maintenance condition and/or a compaction condition, in particular the degree of compaction, of the track bed.
  • the condition of the track bed provides information about the load capacity and/or the stability of the track bed, especially when subjected to load due to intended use.
  • the load on the track bed due to intended use includes the load on the track bed when rail vehicles travel on the track, in particular it essentially consists of this.
  • the track preferably has track sleepers and track rails attached thereto, in particular it consists of them.
  • the combination of track sleepers and track rails is also known as track grate.
  • the track may have rail fasteners for connecting the track rails to the track sleepers.
  • the track bed is preferably a gravel bed.
  • the track bed can consist of track ballast.
  • Information that correlates with one another, in particular signals, in particular measurement signals that correlate with a reaction force is present when there is a determinable, in particular mathematically describable, relationship between this information, in particular when there is a known, for example a proportional, relationship between this information.
  • the correlated information can correspond to each other.
  • the measurement signal can correspond to the reaction force.
  • the reaction force can be described as a function of the measurement signal, or vice versa.
  • a reaction force between the track bed and a track arranged thereon is understood to be a force that acts between the track bed and the track.
  • the reaction force can be caused, for example, by the weight of the track and/or by the weight of a rail vehicle carried by the track and/or by a processing unit acting on the track.
  • the measurement signal can correlate with a horizontal reaction force, in particular in the longitudinal direction of the rail and/or in the transverse direction of the rail, and/or with a vertical reaction force.
  • the measurement signal correlates with the reaction force acting between the track bed and at least one, in particular at least two, and/or a maximum of ten, in particular a maximum of five, in particular a maximum of two, in particular a single, track sleeper.
  • the reaction force is preferably at least partially, in particular essentially, in particular exclusively, caused by the loading of the track.
  • the measurement signal preferably correlates with a reaction force between the track bed and caused by the loading of the track bed the track.
  • the measurement signal can correlate with a reaction force caused exclusively by the loading of the track bed.
  • the loading of the track bed is preferably carried out mechanically.
  • the loading of the track bed is preferably carried out by transmitting a force to the track bed, in particular to the surface of the track bed and/or into an area below a surface of the track bed, in particular by means of a penetrating tool, in particular by means of a tamping pick.
  • the loading of the track bed can be done statically, in particular by applying a static load to the track bed, and/or dynamically, in particular by applying a dynamic load to the track bed.
  • the load is exerted directly on the track bed, in particular the track ballast, and in particular not via the track.
  • the load can be applied directly to the track bed using a load body. This means that stress on the track can be avoided when the track bed is loaded.
  • the measurement signal can be recorded before and/or after the track bed is loaded. Preferably, the measurement signal is recorded while the track bed is being loaded.
  • the measurement signal can be detected continuously or at discrete times, in particular at predetermined time intervals.
  • a time interval between two successive measurements is preferably a maximum of 10 s, in particular a maximum of 1 s, in particular a maximum of 0.1 s, in particular a maximum of 0.01 s, in particular a maximum of 0.001 s, and/or at least 1 ps.
  • a continuous and/or high-frequency recording of the measurement signal when the track bed is loaded, especially in real time, enables a particularly precise determination of the condition of the track bed.
  • the measurement signal can be a single measured value.
  • the measurement signal preferably comprises a plurality of measured values, in particular a time course of a measured value.
  • the measurement signal is preferably detected on the track, in particular on the track sleepers, in particular on a single track sleeper, and / or on the track rails, in particular a single track rail.
  • the measurement signal can be contact-based, for example by means of a measuring sensor, in particular a length sensor and/or a rotary sensor and/or a pressure sensor and/or a vibration sensor, and/or non-contact, in particular by means of a laser sensor and/or an ultrasonic sensor and/or a microphone and/ or a Hall sensor and/or an optical sensor, in particular a camera, and/or a light barrier.
  • a rail contact means for detecting the measurement signal is preferably provided, which is designed to come into contact with a track rail in order to detect the measurement signal.
  • a threshold contact means for contacting the track sleepers can also be provided.
  • the rail contact means is preferably designed to contact a running surface of the track rail, whereby a particularly precise and defined contact surface is available for detecting the measurement signal.
  • the loading of the track bed takes place by loading the track.
  • the load applied to the track is transferred to the track bed.
  • the measuring signal correlating with the reaction force between the track bed and the track can be detected by means of a measuring body that contacts the track bed, in particular the track ballast.
  • the measurement signal and/or the condition of the track bed are preferably documented, in particular stored locally and/or centrally, in particular in an electronic storage unit.
  • a method according to claim 2 ensures that the condition of the track bed is determined in a particularly time-, cost- and energy-efficient manner.
  • the track ballast is preferably compacted.
  • the track bed can be compacted by means of at least one tamping unit, in particular by means of at least one compaction tool for penetrating the track bed.
  • the compaction tool preferably comprises at least one tamping pick, in particular at least one pair of tamping picks.
  • the measurement signal is preferably recorded during the compaction of the track bed and/or before and/or afterwards.
  • the compaction of the track bed preferably includes at least one compaction phase, in particular several compaction phases, in particular the penetration of the compaction tool into the track bed, the positioning of the compaction tool, in particular in the direction of the track sleeper, and / or the excitation of the compaction tool to a vibratory movement.
  • the measurement signal is preferably recorded during at least one, in particular during all, of these compression phases. This advantageously ensures that the condition of the track bed can be determined while it is still being influenced.
  • a method according to claim 3 ensures that the condition of the track bed is determined in a particularly precise manner.
  • the measurement signal can be detected at the track sleeper and/or on the track rail.
  • the track is contacted to detect the measurement signal.
  • a running surface of the track rail is used to capture the Contacted measuring signal.
  • the measurement signal that correlates with the reaction force is recorded on the running surface of the track rail.
  • a method according to claim 4 ensures that the condition of the track bed is determined in a particularly reliable and robust manner.
  • the detected measurement signal correlates with the position, in particular in a horizontal direction, in particular in the longitudinal direction of the rail and/or in the transverse direction of the rail, and/or in the vertical direction, and/or with an orientation of the track, in particular around one of the aforementioned directions.
  • the arrangement is preferably determined relative to the track bed and/or relative to a device for detecting the measurement signal, in particular relative to a carriage for driving on the track.
  • the position and/or the orientation of the track can be done by means of a position sensor, in particular a displacement sensor, in particular the displacement sensor of a processing unit, in particular a lifting and straightening unit.
  • the measurement signal preferably correlates with a change in the arrangement of the track, in particular with a change in the position of the track.
  • the measurement signal can correlate with a vibration of the track, in particular a vibration amplitude and/or a vibration frequency of the track.
  • At least one acceleration sensor can be provided to detect such a measurement signal.
  • a method according to claim 5 ensures the determination of the condition of the track bed in such a way that it is particularly meaningful with regard to the quality condition of the track bed, in particular with regard to the stability and / or resilience, in particular with regard to a load when the track bed is used as intended.
  • the main load on the track bed occurs in the vertical direction.
  • the vertical position preferably correlates with a vertical reaction force between the track bed and the track arranged thereon.
  • the vertical position can be determined in a contact or non-contact manner according to the above statements.
  • the measurement signal that correlates with the vertical position is preferably recorded when the track bed is compacted.
  • a method according to claim 6 ensures that the condition of the track bed is determined in such a way that the condition has a particularly high level of significance with regard to the load capacity of the track bed when used as intended.
  • a change in position of the track particularly in the vertical direction
  • the force required to counteract a change in position of the track, particularly in the vertical direction can be measured.
  • a piston-cylinder unit in particular a hydraulic cylinder
  • a load cell can be used to determine the force required to counteract the change in position.
  • the measurement signal can be recorded in particular as a change in the, in particular vertical, reaction force acting between the track bed and the track.
  • a method according to claim 7 ensures that the track bed is compacted in a particularly reliable, time-, cost- and energy-efficient manner Way.
  • the degree of compaction can be determined depending on the position, in particular a change in position, of the track, particularly in the vertical direction.
  • a target degree of compaction to be achieved and/or a maximum degree of compaction that can be achieved can be determined based on a predetermined change in position of the track, in particular in the vertical direction.
  • a change in position of the track in particular in the vertical direction, in a range from 0.1 mm to 10 mm, in particular from 0.2 mm to 5 mm, in particular from 0.5 mm to 3 mm, in particular from 1 mm to 2 mm, in particular depending on the length-dependent weight of the track, correspond to the target degree of compaction to be achieved and / or the maximum degree of compaction that can be achieved.
  • the target degree of compaction and/or the maximum achievable degree of compaction can alternatively be determined based on the time profile of the measurement signal, in particular based on a convergence value against which the measurement signal converges.
  • the degree of compaction can be determined as a ratio between a current actual degree of compaction and the target degree of compaction and/or the maximum achievable degree of compaction.
  • the degree of compaction is determined as a percentage value of the actual degree of compaction with respect to a maximum achievable degree of compaction.
  • the difference between the current measurement signal and an initial measurement signal can be related to the convergence value of the measurement signal. For example, if the convergence value of the measurement signal is 1 and the difference between the initial measurement signal, especially with uncompacted track ballast, and the current measurement signal is 0.8, a degree of compaction of 0.8 or 80% can be determined from this. Determining the degree of compaction ensures that a measure of the quality condition and/or can be determined for the change in the quality condition of the track bed.
  • the processing of the track bed, in particular the track bed compaction can be controlled particularly efficiently based on the degree of compaction. In particular, the processing result can be documented in a comprehensible manner.
  • a method according to claim 8 ensures that the condition of the track bed is determined in a particularly reliable and precise manner.
  • the measuring distance between the location of detection of the measurement signal, in particular along the longitudinal direction of the rail and/or along the transverse direction of the rail, and the location of loading of the track bed, in particular the penetration position of the tamping unit, in particular of the at least one tamping tool, in particular of the at least one tamping pick, is preferably maximum 10 m, in particular a maximum of 5 m, in particular a maximum of 2 m, in particular a maximum of 1 m, in particular a maximum of 0.5 m, in particular a maximum of 0.2 m, in particular a maximum of 0.1 m.
  • the measurement signal correlates particularly reliably with the effect of the load on the reaction force between the track and the track bed.
  • the measurement signal can be detected in the direction of travel before and/or after the location of the loading of the track bed, in particular the engagement position of the tamping unit, in particular the location of the engagement of the tamping picks in the track bed, and/or between two tamping picks, in particular interacting in pairs.
  • the measurement signal is detected at a position of the track at which the track experiences a vertical upward reaction force, in particular is raised, due to the compaction of the track bed, in particular due to the interaction of the tamping unit with the track bed.
  • the condition of the track bed is preferably determined taking the measuring distance into account.
  • the measuring distance can be incorporated into a structural mechanical model of the track, which is used to calculate the condition of the track bed.
  • the structural mechanical model can take into account a bending line of the track and/or vibration damping of the track and/or the track bed.
  • a method according to claim 9 ensures that the track is processed in a particularly economical manner.
  • the track processing step may include positioning and/or aligning the track and/or stabilizing the track. Because the at least one track processing step is controlled using the measurement signal, the track processing can be carried out at least partially, in particular completely, automatically. For example, based on the measurement signal, in particular based on the condition of the track bed, it can be determined whether and/or to what extent stabilization of the track bed is required. In particular, the load exerted on the track for track stabilization can be determined depending on the measurement signal, in particular the condition of the track bed. This means that time and energy can be saved, the track processing unit can be operated with reduced wear and the track ballast can be processed with reduced stress. Preferably, at least one parameter of the track processing is adjusted continuously or after predetermined time intervals based on the measurement signal. This means that track processing can be carried out in a particularly energy-efficient, material-friendly and time-efficient manner.
  • a method according to claim 10 is particularly economical and efficient in operation.
  • the extent of track bed compaction can depend on requirements. gig, in particular based on the degree of compaction.
  • the compaction of the track bed can be controlled based on the specific degree of compaction.
  • the energy introduced into the track bed can be adjusted based on the degree of compaction.
  • Compaction of the track bed can be stopped as soon as a threshold level of compaction is reached.
  • the condition, in particular the degree of compaction can be determined during the compaction of the track bed, in particular continuously and/or at regular time intervals.
  • the duration and/or the number of tamping cycles, in particular per track sleeper can be determined based on the measurement signal, in particular based on the condition, in particular based on the degree of compaction. Performing multiple tamping cycles on the same track sleeper is also known as multiple tamping.
  • a tamping cycle in particular an additional tamping cycle, in particular a multiple tamping, should be carried out at the same position of the track bed, in particular at the same track sleeper.
  • a tamping cycle in particular a further tamping cycle, is preferably carried out if the current actual degree of compression does not yet reach the target degree of compression to be achieved has reached.
  • the tamping cycle can be repeated until the target degree of compaction is reached and/or until a limit value for the maximum number of tamping cycles to be carried out is reached.
  • the limit value for the maximum number of tamping cycles to be carried out is preferably in a range from 1 to 10, in particular in a range from 2 to 6, in particular in a range from 3 to 5.
  • a single tamping cycle involves moving the at least one compaction tool from a starting position in which the compaction tool is disengaged from the track bed, to a penetration position in which the compaction tool penetrates the track bed, and back to the starting position understood.
  • the control of several tamping units can be done jointly, in particular with identical control parameters, and/or independently of one another, with individual control parameters, in particular based on the same and/or measurement signals recorded individually for each tamping unit.
  • measurement signals that are detected at the adjacent tamping units can be interpolated. The same procedure can be used in connection with the control of any other processing units.
  • the determination of the condition of the track bed, in particular the degree of compaction, and/or the control of the compaction of the track bed, in particular the regulation of the tamping unit takes place based on a, in particular previously known, condition of the track superstructure, in particular at the tamping point.
  • the nature of the Track superstructure can in particular the type and/or the type and/or the condition, in particular the material and/or the density and/or the stiffness and/or the damping properties, of the track, in particular the track sleeper and/or the track rail, and/or of the track ballast.
  • the condition of the track superstructure is preferably determined site-specifically in the area of the tamping position.
  • the tamping position can be recorded using GPS localization.
  • the condition of the track superstructure can be determined using a track database, particularly depending on the location.
  • the condition of the track superstructure is read from the track database based on the determined position.
  • Corresponding data can be used to determine correction parameters and/or evaluation parameters and/or weighting parameters.
  • a heavy track superstructure has a different vibration behavior and/or buoyancy behavior than a light track superstructure.
  • a heavy track superstructure therefore leads to a different measurement signal that correlates with the reaction force than a light track superstructure. Taking the condition of the track superstructure into account ensures a particularly precise determination of the condition of the track bed, in particular the degree of compaction.
  • control of the at least one track processing step is preferably carried out taking into account the nature of the superstructure present at the tamping point.
  • the compaction of the track bed can be controlled taking into account known properties of the track superstructure, in particular based on the type and/or condition of the track sleepers and/or the track rails and/or the track ballast.
  • position data can be used, in particular regarding the Position of the track processing unit, in particular GPS data, and/or information from a track database, in particular regarding the local condition of the track superstructure, are recorded and/or processed.
  • collision detection in particular between the penetrating tool and the track, can be carried out using the measurement signal. Since the measurement signal correlates with the reaction force between the track and the track bed, it is fundamentally suitable for determining other forces acting on the track, in particular forces due to a collision, in particular of a processing unit, in particular a penetrating tool, with the track.
  • the control, in particular stopping, of the at least one track processing step takes place based on a result of the collision detection. Damage to the track can therefore be reliably prevented.
  • a collision is detected if the measurement signal changes suddenly, in particular suddenly, and/or by at least 5%, in particular at least 10%, in particular at least 50%, in particular at least 100%, in a period of a maximum of 5 s, in particular a maximum of 1 s, in particular a maximum of 0.1 s.
  • the impact device in particular the processing unit, in particular the tamping unit, has collided with a component of the track superstructure, in particular with the track, in particular with a track sleeper and/or a track rail.
  • the measurement signal preferably correlates with a position, in particular a distance and/or a movement, in particular a speed and/or a Acceleration, and/or a force, in particular a pressure, in particular a hydraulic pressure.
  • the processing unit is automatically switched off, in particular the processing process is stopped, in particular the compaction process, in particular a setting process, and/or the processing unit is moved backwards, in particular the tamping unit, in particular the at least one penetrating tool. Damage, in particular to the processing unit and/or to the track superstructure, in particular to the track and/or to electrical and/or electronic components, in particular to signaling devices and/or balises, can thus be reliably avoided.
  • a method according to claim 11 ensures the operation of the track, in particular a section of route formed with it, in a particularly reliable manner.
  • the stability of the track bed can be determined based on a curve of the measurement signal, in particular over time and/or over the load exerted on the track bed, in particular the energy introduced into the track bed.
  • the resistance of the track bed in particular the mechanical resistance to loads when used as intended and/or the robustness of the track bed, is higher the smaller the change in the measurement signal is at a certain load on the track bed.
  • a service life of the track bed, in particular a maintenance interval can be determined based on the relevant properties of the track bed. Maintenance intervals that are too long or unnecessarily short can therefore be avoided.
  • a method according to claim 12 ensures particularly economical maintenance of the track. Based on the measurement signal, in particular based on the condition, in particular based on the durability, of the track bed and/or based on historical and/or planned track usage data, the forecast about the temporal development of the condition of the track bed can be made. Based on this, maintenance intervals can be determined. The maintenance of the track bed can therefore be carried out in a particularly time-, cost- and energy-efficient manner.
  • the invention is also based on the object of creating an improved device for determining the condition, in particular the degree of compaction, of a track bed, which is particularly efficient in operation and reliably provides meaningful measurement results.
  • the advantages of the device correspond to the advantages of the method described above.
  • the device can be developed with at least one of the features described above in connection with the method.
  • the impact device for loading the track bed preferably comprises at least one, in particular at least two, in particular at least three, in particular at least six, in particular at least eight, tamping units and/or at least one lifting and straightening unit and/or at least one stabilization unit for stabilizing the track.
  • the detection device preferably comprises at least one sensor for detecting the measurement signal that correlates with the reaction force between the track bed and the track.
  • the evaluation device preferably has an electronic computing unit and/or an electronic storage unit and/or a user interface.
  • the electronic computing unit can include a processor and/or a microcontroller.
  • a computer program product for carrying out the method described above is preferably stored on the electronic storage unit.
  • the invention relates in particular to such a computer program product, in particular to a storage unit with such a computer program product stored thereon.
  • a device according to claim 14 can be used particularly flexibly.
  • the carriage preferably has a travel drive, in particular with at least one traction motor, for displacing the carriage along the track.
  • the carriage can have a support structure.
  • the action device and/or the detection device and/or the evaluation device are attached to the carriage, in particular to the support structure.
  • the device is preferably a track tamping machine.
  • a device is particularly robust in operation and ensures a precise determination of the condition of the track bed.
  • the at least one position sensor can be a contacting or non-contacting length sensor, in particular a height sensor, and/or a rotary sensor and/or an optical distance measuring device, in particular a laser distance measuring device and/or a light barrier and/or an ultrasonic sensor.
  • the at least one acceleration sensor is preferably designed to detect an acceleration, in particular a vibration, in particular a vibration frequency and/or a vibration amplitude, in the vertical direction and/or in the horizontal direction, in particular in the longitudinal direction of the rail and/or in the transverse direction of the rail.
  • the at least one acceleration sensor can be attached to a height sensor, in particular to a support means, in particular to a support rod, which preferably connects a sensor head to a track contact means, in particular a rail contact means.
  • the at least one acceleration sensor can be attached to the lifting and straightening unit, in particular to a height sensor of the lifting and straightening unit.
  • the at least one force sensor can have a pressure sensor, in particular on a piston-cylinder unit, and/or a load cell.
  • the at least one force sensor is designed to detect a measurement signal which correlates with a, in particular vertical, reaction force acting between the track and the track bed.
  • the detection device can have a single sensor. Alternatively, the detection device can have several, in particular different, sensors.
  • the multiple sensors preferably provide measurement signals that correlate with at least partially redundant information.
  • the measurement signals from the multiple sensors are preferably evaluated together to determine the condition of the track bed. This allows the condition of the track bed to be determined even more reliably and precisely. Further features, details and advantages of the invention result from the following description of several exemplary embodiments based on the figures. Show it:
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device for
  • Detecting the condition of a track bed with an impact device for loading the track bed, a detection device for detecting a measurement signal and an evaluation device for determining the condition of the track bed based on the measurement signal,
  • Fig. 2 is a schematic representation of the device in the
  • the device further comprising a carriage for driving on a track and a lifting and straightening unit for acting on an arrangement of the track,
  • Fig. 3 is a schematic representation of the device in the
  • the action device is designed as a tamping unit, which is arranged in a starting position
  • Fig. 4 is a schematic representation of the device in the
  • Fig. 5 is a schematic representation of the device in the
  • Fig. 6 is a schematic representation of the device in the
  • Fig. 7 is a schematic representation of the device in the
  • FIG. 8 is a schematic representation of a time course of a measurement signal detected by the detection device of the device in FIG. 1,
  • Fig. 9 is a schematic representation of a device for
  • Fig. 10 is a schematic representation of a device for
  • Detecting the condition of a track bed comprising an action device and a detection device arranged along the longitudinal direction of the track at a distance from the action device.
  • a first exemplary embodiment of a method or a device 1 for detecting the condition, in particular the degree of compaction a, of a track bed 2 is described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • the track bed 2 has track ballast 3, in particular it consists of it.
  • a track 4 is arranged on the track bed 2.
  • the track 4 has track sleepers 5 and track rails 6, in particular it consists of them.
  • the combination of track sleepers 5 and track rails 6 is also referred to as track grate.
  • the track bed 2 and track 4 together form the track superstructure 7.
  • the device 1 has a carriage 8 for driving on the track 4.
  • the carriage 8 is formed with a support structure 9 and a chassis 10 arranged thereon.
  • the carriage 8 has a drive device 11 with at least one traction motor 12 and a drive control 13 for controlling the drive device 11.
  • the carriage 8 is designed to move the device 1 on the track 4, in particular in a longitudinal direction 14 of the rail.
  • FIG. 1 A Cartesian coordinate system is shown in FIG.
  • An x direction points in the longitudinal direction of the rail 14, in particular in the direction of travel.
  • a z direction points vertically upward.
  • a y-direction is oriented horizontally and perpendicular to the rail longitudinal direction 14. The x-direction, the y-direction and the z-direction form a legal system.
  • the device 1 has an action device 15, a detection device 16 and an evaluation device 17.
  • the impact device 15 is designed to load the track bed 2.
  • the action device 15 includes a tamping unit 18 for compacting the track bed 2.
  • the tamping unit 18 has an additional drive 19 and a vibration drive 20 for acting on the track bed 2, in particular for loading the track bed 2.
  • the auxiliary drive 19 and the vibration drive 20 act between a tamping unit frame 21 and tamping picks 22, which are designed to penetrate into the track bed 2, in particular into the track ballast 3.
  • the tamping unit 18 has a vertical drive 23, which acts between the support structure 9 and the tamping picks 22, in particular between the support structure 9 and the tamping unit frame 21.
  • the tamping picks 22 can be moved between an initial position in which the tamping picks 22 are out of engagement with the track bed 2 and a penetration position in which the tamping picks 22 penetrate into the track bed 2.
  • the tamping picks 22 are arranged in particular completely above the track sleepers 5, in particular the track 4.
  • the tamping picks 22 are arranged at least in sections vertically below an underside of the track sleepers 5.
  • the detection device 16 has a first position sensor 24 for detecting the position of the track 4, in particular the rails 6.
  • the first position sensor 24 is designed as a height sensor for detecting a vertical position of the track 4, in particular the track rails 6.
  • the first position sensor 24 has a rail contact means 25 which is attached to a support means 26.
  • the supporting element 26 is preferably designed in the form of a vertically oriented rod.
  • a sensor head 27 is connected to the rail contact element 25 in a force-transmitting manner via the support element 26.
  • the first position sensor 24 is designed to detect a measurement signal h, which correlates with a reaction force between the track bed 2 and the track 4 arranged thereon.
  • the first position sensor 24 detects a variable vertical position h of the track 4, in particular the track rail 6, in particular relative to the carriage 8 and/or in a global coordinate system.
  • the evaluation device 17 is designed to determine the condition of the track bed 2, in particular the degree of compaction a of the track bed 2, based on the measurement signal h, A, p.
  • the device 1 is shown in further detail with reference to FIG.
  • the detection device 16 has an acceleration sensor 28.
  • the acceleration sensor 28 is arranged, in particular attached, to the suspension element 26.
  • the acceleration sensor 28 is designed to detect the measurement signal in the form of a vibration movement acting on the suspension element 26, in particular an amplitude A of the vibration movement.
  • the device 1 comprises a lifting and straightening unit 29 for changing the arrangement of the track 4 relative to the track bed 2, in particular for lifting the track 4 and/or for displacing the track 4 along a transverse rail direction 30.
  • the detection device 16 has a pressure sensor 31.
  • the pressure sensor 31 is on a lifting drive 32 of the lifting and straightening unit 29 arranged.
  • the lifting drive 32 is designed to move the track 4 upwards in the vertical direction.
  • the lifting drive 32 includes a hydraulic cylinder 33.
  • the pressure sensor 31 is designed to detect the measurement signal in the form of a pressure p with which the hydraulic cylinder 33 is acted upon. The measurement signal p therefore correlates with the vertical reaction force F z .
  • the vertical reaction force F z acting on the track 4 can be detected via the lifting drive 32, which depends on the load exerted on the track bed 2 by the impact device 15, in particular the tamping unit 18.
  • the detection device 16 has a second position sensor 34, which is arranged on a lowering unit 35.
  • the lowering unit 35 is designed to exert a downward force on the track 4 in the vertical direction, in particular to limit the vertical position of the track 4 in the upward direction.
  • the impact device 15 can have the lowering unit 35.
  • the device 1, in particular the action device 15 and the detection device 16, are shown in different arrangements when compacting the track bed 2.
  • the operation of the method and the device 1 for detecting the condition, in particular the degree of compaction a, of the track bed 2 is as follows:
  • the device 1 is arranged on the track 4, in particular the carriage 8 is arranged on the track rails 6.
  • the action device 15 and the detection device 16 are in a transport arrangement.
  • the action device 15, in particular the tamping unit 18, in particular the tamping picks 22, and the detection device 16, in particular the rail contact means 25, are arranged above the track 4, in particular arranged vertically at a distance from the track 4.
  • the device 1 is moved into a section of the track 4 to be measured and/or processed by means of the carriage 8, in particular by means of the traction motor 12 controlled by the driving control 13.
  • the device 1 is relocated to a measuring arrangement.
  • the rail contact means 25 is brought into contact with the track rails 6.
  • the lifting and straightening unit 29 is brought into engagement with the track rails 6 and the lowering unit 35 is brought into contact with the track rails 6.
  • the track 4 is raised using the lifting and straightening unit 29.
  • the vertical position h of the track, in particular relative to the carriage 8, is detected by means of the position sensors 24, 34.
  • the pressure sensor 31 detects the pressure p in the hydraulic cylinder 33.
  • the acceleration sensor 28 detects the amplitude A of a movement of the suspension element 26.
  • the track bed 2 is loaded by means of the impact device 15.
  • the tamping unit 18 is moved from the starting position shown in FIG. tion shifted downwards in the vertical direction.
  • the tamping picks 22 penetrate into the track bed 2.
  • 4 shows the tamping unit 18 in a first penetration position.
  • FIG. 4 Based on Fig. 4 it can be seen that below the track sleeper 5 there is a space, in particular a cavity 36, which is not filled with track ballast 3.
  • a corresponding cavity 36 can be formed by repeatedly driving on the track 4.
  • the cavity 36 is created by lifting the track 4 by means of the lifting and straightening unit 29.
  • the track 4 is shifted upwards by the vertical path Ahi in the first penetration position shown in FIG.
  • a horizontal tamping pick distance xi between two opposing tamping picks 22 of a pair of tamping picks is approximately 0.6 m.
  • the vertical path Ahi over which the track 4 is raised is approximately 0.1 m.
  • the vertical path Ahi is in a wide range The area can be variably adapted to the existing condition of track 4.
  • the tamping pick distance is understood to mean a, in particular horizontal, distance between the tips 22 arranged in pairs.
  • a movement of the tamping pick 22 is carried out.
  • the tamping picks 22 are moved towards each other and in the direction of the track sleeper 5. This movement is caused by the additional drive 19.
  • the tamping pick distance X2 is reduced, in particular to approximately 0.4 m.
  • the cavity 36 is thereby filled with track ballast 3.
  • the tamping picks 22 are displaced further towards each other and in the direction of the track sleeper 5 by means of the additional drive 19.
  • the tamping pick distance X3 is approximately 0.36 m.
  • the vertical position h of the track 4 increases due to the increasing tamping of the track sleepers 5 with the track ballast 3.
  • the tamping picks 22 are displaced further towards one another and in the direction of the track sleeper 5 by means of the additional drive 19.
  • the tamping picks 22 penetrating the track ballast 3 are stimulated to an oscillatory movement by means of the vibration drive 20, in particular in each of the penetration positions.
  • This oscillatory movement is transmitted to the track bed 2 and leads to a compaction of the track bed 2, in particular of the track ballast 3, in particular under the track sleeper 5.
  • This compaction process leads to an increasing tamping of the track sleeper 5 with the track ballast 3 and correspondingly to a lifting of the track 4 to a higher vertical position h.
  • the vibration movement of the tamping picks 22 is transmitted to the track rails 6 via the track bed 2 and the track sleepers 5.
  • the vibration movement from the track rails 6 is transmitted via the rail contact means 25 and the supporting element 26 are transferred to the acceleration sensor 28.
  • the vibration movement present on the support element 26 and detectable by the acceleration sensor 28, in particular the amplitude A depends on the transmission behavior of the transmission path in between.
  • the vibration movement present at the acceleration sensor 28 depends on the condition of the track bed 2, in particular the state of compaction, in particular in an area of the track bed 2 adjacent to the track sleeper 5.
  • the condition of the track bed can be determined using the measurement signal A detected by the acceleration sensor 28 2, in particular the degree of compression a, can be closed.
  • the vertical position h of the track 4 can be detected by means of the respective position sensor 24, 34.
  • the recorded vertical position h correlates with the tamping progress.
  • the vertical path Ah i also decreases. Al too.
  • the measurement signal h detected by the position sensors 24, 34 can thus be used to determine the condition of the track bed 2, in particular the degree of compaction a.
  • the track 4 is raised by means of the hydraulic cylinder 33 of the lifting drive 32, in particular to form the cavity 36.
  • a certain hydraulic pressure p in the hydraulic cylinder 33 is required.
  • the vertical reaction force F z acting on the track 4, in particular the track sleeper 5 increases.
  • the vertical force to be exerted on the track 4 by the hydraulic cylinder 33 decreases.
  • the hydraulic pressure p present in the hydraulic cylinder 33 decreases.
  • the resulting pressure difference Ap can be detected by means of the pressure sensor 31 and correlates with the reaction force F z between the track bed 2 and the track 4. Based on the measurement signal p detected by the pressure sensor 31, the condition of the track bed 2, in particular the degree of compaction a, can be determined.
  • the measurement signals h, A, p each correlate with the vertical reaction force F z between the track bed 2 and the track 4 arranged thereon.
  • the measurement signal h, A, p is preferably detected at a distance Ax, in particular along the rail longitudinal direction 14, from the location of loading of the track bed 2, in particular a penetration position of the tamping picks 22, the distance Ax being a maximum of 5 m, in particular a maximum of 2 m, in particular a maximum of 1 m, in particular 0.5 m, in particular a maximum of 0.2 m, in particular a maximum of 0.1 m.
  • FIG. 1 An exemplary course of the determined measurement signals h, A, p over time t is shown using FIG.
  • the vertical position h of the track 4, in particular the track rails 6, increases.
  • the amplitude A of the vibration movement detected by the acceleration sensor 28 increases.
  • a reduction in the hydraulic pressure p can be detected by means of the pressure sensor 31.
  • 8 shows the amount of change in the respective measurement signal h, A, p starting from the first penetration position.
  • the measurement signals h, A, p can be evaluated individually or in combination to determine the condition of the track bed 2.
  • a degree of compaction a of the track bed 2 can be determined.
  • the degree of compaction a preferably correlates with the convergence behavior of the measurement signal h, A, p.
  • the degree of compaction can be given in percent, where 0% correlates with an uncompacted track bed 2 and where 100% correlates with a maximally compacted track bed 2. It is preferably determined to which convergence value 11K, AK, PK the measurement signal h, A, p converges in order to determine at which measurement signal the maximum compaction of the track bed 2 is present.
  • the current degree of compression a can be determined based on the ratio between the current measurement signal h, A, p and the convergence value 11K, AK, PK of the measurement signal h, A, p.
  • the maximum achievable degree of compaction UK of 100% is reached when the measurement signal h, A, p no longer changes despite increasing influence of the tamping unit 18 on the track bed 2, in particular despite increasing influence from the side movement and/or the vibration movement.
  • the track processing in particular the tamping process, can be controlled using the measurement signal h, A, p.
  • the track bed 2 can be compacted until a predetermined degree of compaction a is reached.
  • the threshold as can be, for example, 80%. At the time ts, at which the threshold value as is reached, the compaction of the track bed 2 be terminated. This means that the track bed 2 can be compacted in a particularly time- and cost-efficient manner.
  • the device 1, in particular the action device 15, in particular the tamping unit 18, and / or the track ballast 3 are excessively stressed, in particular unnecessarily worn, and / or that the track ballast 3 begins to flow off the track 4.
  • a measure of the durability of the track bed 2 can be determined.
  • the measure of the durability of the track bed 2 is preferably determined based on the time course of the measurement signal h, A, p and/or based on the load exerted on the track bed 2, in particular the compaction energy introduced into the track bed 2. If the measurement signal h, A, p changes significantly over time t, in particular over the load, in particular over the compaction power introduced into the track bed 2, there is a low resistance of the track bed 2 to a corresponding load. From this it can be concluded that the service life of the track bed 2 is reduced. An increased service life of the track bed 2 can be concluded if the measurement signal h, A, p changes only slightly over time t, in particular over the compaction power introduced into the track bed 2.
  • the resistance of the track bed 2 includes in particular the stability and/or the robustness of the condition of the track bed 2 against intended loads, in particular against loads when driving on the track 4 with a rail vehicle.
  • a maintenance interval of the track superstructure 7, in particular the track bed 2 is determined based on the measure of the durability of the track bed 2. This allows the maintenance of track 4 and/or the track bed 2 can be carried out in a particularly time-, energy- and cost-efficient manner.
  • a prediction can be made about the development of the condition of the track bed 2 over time. This forecast is preferably made using the measure of the durability of track bed 2.
  • the action device 15 has a plurality of tamping units 18, which are arranged on the carriage 8 at a distance from one another along the longitudinal direction 14 of the rail for simultaneous processing of the track bed 2 on several track sleepers 5.
  • the detection device 16 has a first position sensor 24 for each tamping unit 18. This makes it possible for the track bed 2 to be compacted at the same time on two track sleepers 5, particularly adjacent ones. Because the detection device 16 has the two position sensors 24, different properties of the track bed 2 in the area of the two track sleepers 5 can be detected.
  • the tamping units 18 can be controlled independently of each other, in particular based on the respective measurement signal h, A, p of the respective position sensor 24. This allows the method to be carried out in a particularly time-, cost- and energy-efficient manner.
  • the detection device 16 also has two acceleration sensors 28. One acceleration sensor 28 is attached to a suspension element 26 of the respective position sensor 24.
  • the operation of the device 1 otherwise corresponds to the operation of the previously described embodiment.
  • a further embodiment of the method and the device 1 for detecting the condition, in particular the degree of compaction a, of the track bed 2 is described with reference to FIG.
  • the detection device 16 is designed without the position sensors 24 and the acceleration sensors 28.
  • the measurement signal h, A, p is detected by means of the second position sensor 34 and/or the pressure sensor 3 E.
  • the mode of operation of the device 1 otherwise corresponds to the mode of operation of the embodiments described above.
  • the method or the device 1 ensure that the condition, in particular the degree of compaction a, of the track bed 2 is determined in a particularly reliable, precise, time- and cost-efficient manner. Because the measurement signal h, A, p correlates with the reaction force F z between the track bed 2 and the track 4 arranged thereon, the condition of the track bed 2 determined thereby has a greater significance with regard to the relevant properties of the track bed 2, in particular with regard to the load capacity of the track bed 2 when used as intended, namely when traveling with rail vehicles. The condition determined in this way is therefore particularly meaningful with regard to the actual quality condition of the track bed 2. Because the method can be carried out when the track bed 2 is compacted, It can be carried out particularly time-, cost- and energy-efficiently.
  • Controlling the compaction of the track bed 2 based on the measurement signal h, A, p reduces the stress on the device 1, in particular on the respective tamping unit 18, as well as on the track ballast 3 and prevents the track ballast 3 from flowing away from the track 4. Controlling the compaction of the track bed 2 based on the determined properties also ensures that the desired compaction quality is achieved particularly reliably.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Erfassen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads, eines Gleisbetts (2) umfasst die Schritte: Belasten des Gleisbetts (2), Erfassen eines Messsignals (h), welches mit einer Reaktionskraft (Fz) zwischen dem Gleisbett (2) und einem darauf angeordneten Gleis (4) korreliert und Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts (2) anhand des Messsignals (h). Eine Vorrichtung (1) zum Erfassen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads, des Gleisbetts (2) umfasst eine Einwirkeinrichtung (15) zum Belasten des Gleisbetts (2), eine Erfassungseinrichtung (16) zum Erfassen eines Messsignals (h), welches mit einer Reaktionskraft (Fz) zwischen dem Gleisbett (2) und einem darauf angeordneten Gleis (4) korreliert und eine Auswerteeinrichtung (17) zum Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts (2) anhand des Messsignals (h).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads, eines Gleisbetts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads, eines Gleisbetts. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads, eines Gleisbetts.
Aus der WO 2017/129215 Al ist ein Verfahren zum Verdichten eines Gleisbetts bekannt, bei welchem an Stopfpickeln wirkende Beschleunigungen erfasst werden, um die in das Gleisbett eingetragene Energie zu bestimmen und daraus auf einen Verdichtungsgrad des Gleisbetts zu schließen. Die Aussagekraft des anhand eines derartigen Verfahrens bestimmten Verdichtungsgrads ist begrenzt. Für den effizienten Betrieb einer Gleisstrecke ist es förderlich, wenn die Beschaffenheit des Gleisbetts mit einer möglichst hohen Aussagekraft hinsichtlich der Belastbarkeit des Gleisbetts im Betrieb bestimmbar ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads, eines Gleisbetts zu schaffen, welches effizient ausführbar ist und zuverlässig zu aussagekräftigen Messergebnissen führt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es wurde erkannt, dass die Beschaffenheit eines Gleisbetts mit einer besonders hohen Aussagekraft hinsichtlich der Belastbarkeit des Gleisbetts im Betrieb bestimmbar ist, wenn das zum Bestimmen der Beschaffenheit erfasste Messsignal mit einer Reaktionskraft zwischen dem Gleisbett und dem darauf angeordneten Gleis korreliert. Insbesondere wurde erkannt, dass die anhand der Reaktionskraft erfassten Auswirkung der Belastung auf das Gleisbett besonders präzise Rückschlüsse auf die Belastbarkeit des Gleisbetts bei bestimmungsgemäßer Benutzung, insbesondere beim Befahren des Gleises mit Schienenfahrzeugen, erlaubt. Das Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts anhand der Reaktionskraft gewährleistet eine hohe Aussagekraft des Messergebnisses, insbesondere der Beschaffenheit des Gleisbetts, hinsichtlich der Belastbarkeit des Gleisbetts im Betrieb.
Die Beschaffenheit des Gleisbetts korreliert vorzugsweise mit, insbesondere entspricht sie, dem Gütezustand und/oder einem Instandhaltungszustand und/oder einem Verdichtungszustand, insbesondere dem Verdichtungsgrad, des Gleisbetts. Vorzugsweise gibt die Beschaffenheit des Gleisbetts Aufschluss über die Belastbarkeit und/oder die Stabilität des Gleisbetts, insbesondere bei einer Belastung aufgrund bestimmungsgemäßer Benutzung. Die Belastung des Gleisbetts aufgrund bestimmungsgemäßer Benutzung umfasst die Belastung des Gleisbetts beim Befahren des Gleises mit Schienenfahrzeugen, insbesondere besteht sie im Wesentlichen daraus.
Das Gleis weist vorzugsweise Gleisschwellen und daran angebrachte Gleisschienen auf, insbesondere besteht es daraus. Die Kombination von Gleisschwellen und Gleisschienen wird auch als Gleisrost bezeichnet. Zusätzlich kann das Gleis Schienenbefestigungsmittel zum Verbinden der Gleisschienen mit den Gleisschwellen aufweisen.
Das Gleisbett ist vorzugsweise ein Schotterbett. Das Gleisbett kann aus Gleisschotter bestehen. Miteinander korrelierende Informationen, insbesondere Signale, insbesondere mit einer Reaktionskraft korrelierende Messsignale, liegen vor, wenn zwischen diesen Informationen eine bestimmbare, insbesondere eine mathematisch beschreibbare, Beziehung besteht, insbesondere, wenn zwischen diesen Informationen ein bekannter, beispielsweise ein proportionaler, Zusammenhang besteht. Die miteinander korrelierenden Informationen können einander entsprechen. Zwischen dem Messsignal und der Reaktionskraft kann ein mathematisch beschreibbarer Zusammenhang bestehen. Insbesondere kann das Messsignal der Reaktionskraft entsprechen. Vorzugsweise ist die Reaktionskraft als eine Funktion des Messsignals beschreibbar, oder anders herum.
Unter einer Reaktionskraft zwischen dem Gleisbett und einem darauf angeordneten Gleis wird eine Kraft verstanden, die zwischen dem Gleisbett und dem Gleis wirkt. Die Reaktionskraft kann beispielsweise verursacht sein durch das Gewicht des Gleises und/oder durch das Gewicht eines von dem Gleis getragenen Schienenfahrzeugs und/oder durch ein auf das Gleis einwirkendes Bearbeitungsaggregat. Das Messsignal kann mit einer horizontalen Reaktionskraft, insbesondere in Schienenlängsrichtung und/oder in Schienenquerrichtung, und/oder mit einer vertikalen Reaktionskraft korrelieren. Vorzugsweise korreliert das Messsignal mit der zwischen dem Gleisbett und mindestens einer, insbesondere mindestens zwei, und/oder maximal zehn, insbesondere maximal fünf, insbesondere maximal zwei, insbesondere einer einzigen, Gleisschwelle wirkenden Reaktionskraft.
Die Reaktionskraft wird vorzugsweise zumindest anteilig, insbesondere im Wesentlichen, insbesondere ausschließlich, durch das Belasten des Gleises bewirkt. Vorzugsweise korreliert das Messsignal mit einer durch das Belasten des Gleisbetts bewirkten Reaktionskraft zwischen dem Gleisbett und dem Gleis. Das Messsignal kann mit einer ausschließlich durch das Belasten des Gleisbetts bewirkten Reaktionskraft korrelieren.
Das Belasten des Gleisbetts erfolgt vorzugsweise mechanisch. Vorzugsweise erfolgt das Belasten des Gleisbetts durch Übertragen einer Kraft auf das Gleisbett, insbesondere auf die Oberfläche des Gleisbetts und/oder in einen Bereich unterhalb einer Oberfläche des Gleisbetts, insbesondere mittels eines Eindringwerkzeugs, insbesondere mittels eines Stopfpickels. Das Belasten des Gleisbetts kann statisch erfolgen, insbesondere durch Aufbringen einer statischen Last auf das Gleisbett, und/oder dynamisch, insbesondere durch Aufbringen einer dynamischen Last auf das Gleisbett. Vorzugsweise wird die Belastung direkt auf das Gleisbett, insbesondere den Gleisschotter, ausgeübt, insbesondere nicht über das Gleis. Die Belastung kann mittels eines Belastungskörpers unmittelbar auf das Gleisbett ausgeübt werden. Hierdurch kann eine Beanspruchung des Gleises beim Belasten des Gleisbetts vermieden werden.
Das Erfassen des Messsignals kann vor und/oder nach dem Belasten des Gleisbetts erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Erfassen des Messsignals während des Belastens des Gleisbetts. Das Erfassen des Messsignals kann kontinuierlich erfolgen oder zu diskreten Zeitpunkten, insbesondere in vorbestimmten zeitlichen Abständen. Ein zeitlicher Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Messungen beträgt vorzugsweise maximal 10 s, insbesondere maximal 1 s, insbesondere maximal 0, 1 s, insbesondere maximal 0,01 s, insbesondere maximal 0,001 s, und/oder mindestens 1 ps. Eine kontinuierliche und/oder eine hochfrequente Erfassung des Messsignals beim Belasten des Gleisbetts, insbesondere in Echtzeit, ermöglicht eine besonders präzise Bestimmung der Beschaffenheit des Gleisbetts. Das Messsignal kann ein einzelner Messwert sein. Vorzugsweise umfasst das Messsignal eine Vielzahl von Messwerten, insbesondere einen zeitlichen Verlauf eines Messwerts.
Das Erfassen des Messsignals erfolgt vorzugsweise an dem Gleis, insbesondere an den Gleis schwellen, insbesondere an einer einzigen Gleisschwelle, und/oder an den Gleis schienen, insbesondere einer einzigen Gleisschiene. Das Messsignal kann kontaktierend, beispielsweise mittels eines Messfühlers, insbesondere eines Längengebers und/oder eines Drehgebers und/oder eines Drucksensors und/oder eines Vibrationssensors, und/oder kontaktfrei, insbesondere mittels eines Lasersensors und/oder eines Ultraschallsensors und/oder eines Mikrofons und/oder eines Hall-Sensors und/oder eines optischen Sensors, insbesondere einer Kamera, und/oder einer Lichtschranke, erfasst werden. Vorzugsweise ist ein Schienenkontaktmittel zum Erfassen des Messsignals vorgesehen, welches dazu ausgebildet ist, zum Erfassen des Messsignals in Kontakt mit einer Gleisschiene zu treten. Zum Erfassen des Messsignals kann auch ein Schwellenkontaktmittel zum Kontaktieren der Gleis schwellen vorgesehen sein. Das Schienenkontaktmittel ist vorzugweise zum Kontaktieren einer Lauffläche der Gleisschiene ausgebildet, wodurch eine besonders präzise und definierte Anlagefläche zum Erfassen des Messsignals bereitsteht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt das Belasten des Gleisbetts durch Belasten des Gleises. Die auf das Gleis aufgebrachte Belastung wird auf das Gleisbett übertragen. Das Erfassen des mit der Reaktionskraft zwischen dem Gleisbett und dem Gleis korrelierenden Messsignals kann mittels eines das Gleisbett, insbesondere den Gleisschotter, kontaktierenden Messkörpers erfolgen. Das Messsignal und/oder die Beschaffenheit des Gleisbetts werden vorzugsweise dokumentiert, insbesondere lokal und/oder zentral gespeichert, insbesondere in einer elektronischen Speichereinheit.
Ein Verfahren nach Anspruch 2 gewährleistet das Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts in besonders zeit-, kosten-, und energieeffizienter Weise. Beim Verdichten des Gleisbetts wird vorzugsweise der Gleisschotter verdichtet. Das Verdichten des Gleisbetts kann mittels mindestens eines Stopfaggregats erfolgen, insbesondere mittels mindestens eines Verdichtung s Werkzeugs zum Eindringen in das Gleisbett. Das Verdichtung s Werkzeug umfasst vorzugsweise mindestens einen Stopfpickel, insbesondere mindestens ein Stopfpickelpaar. Das Erfassen des Messsignals erfolgt vorzugsweise während des Verdichtens des Gleisbetts und/oder davor und/oder danach. Das Verdichten des Gleisbetts umfasst vorzugsweise mindestens eine Verdichtungsphase, insbesondere mehrere Verdichtungsphasen, insbesondere das Eindringen des Verdichtung s Werkzeugs in das Gleisbett, das Beistellen des Verdichtungswerkzeugs, insbesondere in Richtung der Gleisschwelle, und/oder das Anregen des Verdichtung s Werkzeugs zu einer Vibrationsbewegung. Das Messsignal wird vorzugsweise während mindestens einer, insbesondere während sämtlicher, dieser Verdichtungsphasen erfasst. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Beschaffenheit des Gleisbetts ermittelt werden kann, noch während darauf Einfluss genommen wird.
Ein Verfahren nach Anspruch 3 gewährleistet das Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts in besonders präziser Weise. Das Erfassen des Messsignals kann an der Gleisschwelle und/oder an der Gleisschiene erfolgen. Vorzugsweise wird das Gleis zum Erfassen des Messsignals kontaktiert. Vorzugsweise wird eine Lauffläche der Gleisschiene zum Erfassen des Messsignals kontaktiert. Insbesondere wird das mit der Reaktionskraft korrelierende Messsignal an der Lauffläche der Gleisschiene erfasst.
Ein Verfahren nach Anspruch 4 gewährleistet das Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts in besonders zuverlässiger und robuster Weise. Vorzugsweise korreliert das erfasste Messsignal mit der Position, insbesondere in einer Horizontalrichtung, insbesondere in Schienenlängsrichtung und/oder in Schienenquerrichtung, und/oder in Vertikalrichtung, und/oder mit einer Orientierung des Gleises, insbesondere um eine der vorgenannten Richtungen. Die Anordnung wird vorzugsweise relativ zu dem Gleisbett und/oder relativ zu einer Vorrichtung zum Erfassen des Messsignals, insbesondere relativ zu einem Fahrwagen zum Befahren des Gleises, bestimmt. Die Position und/oder die Orientierung des Gleises kann mittels eines Positionssensors, insbesondere eines Wegaufnehmers, insbesondere des Wegaufnehmers eines Bearbeitungsaggregats, insbesondere eines Hebe- und Richtaggregats, erfolgen. Vorzugsweise korreliert das Messsignal mit einer Änderung der Anordnung des Gleises, insbesondere mit einer Positionsänderung des Gleises. Das Messsignal kann mit einer Schwingung des Gleises, insbesondere einer Schwingungsamplitude und/oder einer Schwingungsfrequenz, des Gleises korrelieren. Zum Erfassen eines derartigen Messsignals kann mindestens ein Beschleunigungssensor vorgesehen sein.
Ein Verfahren nach Anspruch 5 gewährleistet das Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts derart, dass diese hinsichtlich des Gütezustands des Gleisbetts, insbesondere hinsichtlich der Stabilität und/oder der Belastbarkeit, insbesondere bezüglich einer Belastung bei bestimmungsgemäßer Benutzung des Gleisbetts, besonders aussagekräftig ist. Bei bestimmungsgemäßer Benutzung, insbesondere beim Befahren mit Schienenfahrzeugen, erfolgt die Hauptbelastung des Gleisbetts in Vertikalrichtung. Dadurch, dass das Messsignal mit der Vertikalposition korreliert, kann die Beschaffenheit des Gleisbetts, insbesondere hinsichtlich der Belastbarkeit in Vertikalrichtung, besonders präzise bestimmt werden. Die Vertikalposition korreliert vorzugsweise mit einer vertikalen Reaktionskraft zwischen dem Gleisbett und dem darauf angeordneten Gleis. Die Vertikalposition kann gemäß den vorstehenden Ausführungen kontaktierend oder kontaktfrei bestimmt werden. Das mit der Vertikalposition korrelierende Messsignal wird vorzugsweise beim Verdichten des Gleisbetts erfasst.
Ein Verfahren nach Anspruch 6 gewährleistet das Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts derart, dass die Beschaffenheit eine besonders hohe Aussagekraft hinsichtlich der Belastbarkeit des Gleisbetts bei bestimmungsgemäßer Benutzung aufweist. Beim Erfassen des Messsignals kann eine Positionsänderung des Gleises, insbesondere in vertikaler Richtung, zumindest gehemmt, insbesondere vollständig verhindert, werden. Die zum Entgegenwirken einer Positionsänderung des Gleises, insbesondere in vertikaler Richtung, erforderliche Kraft kann gemessen werden. Zum Entgegenwirken der Positionsänderung des Gleises kann beispielsweise eine Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere ein Hydraulikzylinder, verwendet werden, wobei das Messsignal als Fluiddruck erfasst wird, der auf den Kolben wirkt. Alternativ kann zum Bestimmen der zum Entgegenwirken der Positionsänderung erforderlichen Kraft eine Kraftmessdose verwendet werden. Das Messsignal kann insbesondere als Änderung der zwischen dem Gleisbett und dem Gleis wirkenden, insbesondere vertikalen, Reaktionskraft erfasst werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 7 gewährleistet das Verdichten des Gleisbetts in besonders zuverlässiger, zeit-, kosten-, und energieeffizienter Weise. Der Verdichtungsgrad kann in Abhängigkeit von der Position, insbesondere einer Positionsänderung, des Gleises, insbesondere in vertikaler Richtung, bestimmt werden. Ein zu erreichender Soll- Verdichtungsgrad und/oder ein maximal erzielbarer Verdichtungsgrad kann bestimmt sein anhand einer vorgegebenen Positionsänderung des Gleises, insbesondere in vertikaler Richtung. Beispielsweise kann eine Positionsänderung des Gleises, insbesondere in vertikaler Richtung, in einem Bereich von 0, 1 mm bis 10 mm, insbesondere von 0,2 mm bis 5 mm, insbesondere von 0,5 mm bis 3 mm, insbesondere von 1 mm bis 2 mm, insbesondere abhängig von dem längenabhängigen Gewicht des Gleises, dem zu erreichenden Soll-Verdichtungsgrad und/oder dem maximal erzielbaren Verdichtungsgrad entsprechen. Der Soll- Verdichtungsgrad und/oder der maximal erzielbare Verdichtungsgrad können alternativ bestimmt werden anhand des zeitlichen Verlaufs des Messsignals, insbesondere anhand eines Konvergenzwerts, gegen welchen das Messsignal konvergiert. Der Verdichtungsgrad kann als Verhältnis zwischen einem momentanen Ist-Verdichtungsgrad und dem Soll- Verdichtungsgrad und/oder dem maximal erzielbaren Verdichtungsgrad, bestimmt werden. Beispielsweise bestimmt sich der Verdichtungsgrad als prozentualer Wert des Ist- Verdichtungsgrads bezüglich eines maximal erreichbaren Verdichtungsgrads.
Zum Bestimmen des Verdichtungsgrads kann die Differenz des momentanen Messsignals und eines anfänglichen Messsignals in Bezug gesetzt werden zu dem Konvergenzwert des Messsignals. Beträgt beispielsweise der Konvergenzwert des Messsignals 1 und beträgt die Differenz zwischen dem anfänglichen Messsignal, insbesondere bei unverdichtetem Gleisschotter, und dem momentanen Messsignal 0,8, so kann hieraus ein Verdichtungsgrad von 0,8 bzw. von 80 % bestimmt werden. Das Bestimmen des Verdichtungsgrads gewährleistet, dass ein Maß für den Gütezustand und/oder für die Veränderung des Gütezustands des Gleisbetts bestimmt werden kann. Die Bearbeitung des Gleisbetts, insbesondere die Gleisbettverdichtung, kann anhand des Verdichtungsgrads besonders effizient gesteuert werden. Insbesondere kann das Bearbeitungsergebnis nachvollziehbar dokumentiert werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 8 gewährleistet das Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts in besonders zuverlässiger und präziser Weise. Der Messabstand zwischen dem Ort des Erfassens des Messsignals, insbesondere entlang der Schienenlängsrichtung und/oder entlang der Schienenquerrichtung, und dem Ort des Belastens des Gleisbetts, insbesondere der Eindringposition des Stopfaggregats, insbesondere des mindestens einen Stopfwerkzeugs, insbesondere des mindestens einen Stopfpickels, beträgt vorzugsweise maximal 10 m, insbesondere maximal 5 m, insbesondere maximal 2 m, insbesondere maximal 1 m, insbesondere maximal 0,5 m, insbesondere maximal 0,2 m, insbesondere maximal 0, 1 m. Hierdurch korreliert das Messsignal besonders zuverlässig mit der Auswirkung der Belastung auf die Reaktionskraft zwischen dem Gleis und dem Gleisbett. Das Erfassen des Messsignals kann in Fahrrichtung vor und/oder nach dem Ort des Belastens des Gleisbetts, insbesondere der Eingriffsposition des Stopfaggregats, insbesondere dem Ort des Eingriffs der Stopfpickel in das Gleisbett, und/oder zwischen zwei, insbesondere paarweise zusammenwirkenden, Stopfpickelen, erfolgen. Insbesondere erfolgt das Erfassen des Messsignals an einer Position des Gleises, an welcher das Gleis aufgrund des Verdichtens des Gleisbetts, insbesondere aufgrund des Zusammenwirkens des Stopfaggregats mit dem Gleisbett, eine vertikale nach oben gerichtete Reaktionskraft erfährt, insbesondere nach angehoben wird. Vorzugsweise wird die Beschaffenheit des Gleisbetts unter Berücksichtigung des Messabstands bestimmt. Beispielsweise kann der Messabstand in ein strukturmechanisches Modell des Gleises einfließen, anhand dessen die Beschaffenheit des Gleisbetts berechnet wird. Das strukturmechanische Modell kann eine Biegelinie des Gleises und/oder eine Vibrationsdämpfung des Gleises und/oder des Gleisbetts berücksichtigen.
Ein Verfahren nach Anspruch 9 gewährleistet das Bearbeiten des Gleises in besonders wirtschaftlicher Weise. Der Gleisbearbeitungsschritt kann das Positionieren und/oder das Ausrichten des Gleises und/oder das Stabilisieren des Gleises umfassen. Dadurch, dass das Steuern des mindestens einen Gleisbearbeitungsschritts anhand des Messsignals erfolgt, kann die Gleisbearbeitung zumindest teilweise, insbesondere vollständig, automatisiert erfolgen. Beispielsweise kann anhand des Messsignals, insbesondere anhand der Beschaffenheit des Gleisbetts, bestimmt werden, ob und/oder in welchem Umfang eine Stabilisation des Gleisbetts erforderlich ist. Insbesondere kann die auf das Gleis ausgeübte Belastung zur Gleisstabilisation in Abhängigkeit von dem Messsignal, insbesondere der Beschaffenheit, des Gleisbetts bestimmt werden. Somit können Zeit und Energie eingespart werden, wobei das Gleisbearbeitungsaggregat verschleißreduziert betrieben und der Gleisschotter beanspruchungsreduziert bearbeitet werden können. Vorzugsweise wird mindestens ein Parameter der Gleisbearbeitung anhand des Messsignals kontinuierlich oder nach vorgegebenen zeitlichen Abständen angepasst. Die Gleisbearbeitung kann hierdurch besonders energieeffizient, materialschonend und zeiteffizient erfolgen.
Ein Verfahren nach Anspruch 10 ist besonders wirtschaftlich und effizient im Betrieb. Der Umfang der der Gleisbettverdichtung kann bedarfsabhän- gig, insbesondere anhand des Verdichtungsgrads, gesteuert werden. Vorzugsweise werden die Beistellbewegung, insbesondere die Beistellgeschwindigkeit und/oder die Beistellkraft und/oder der Beistelldruck und/oder der Beistellweg und/oder die Schwingungsbewegung, insbesondere die Schwingungsamplitude und/oder die Schwingungsfrequenz, des Stopfaggregats, insbesondere des mindestens einen Verdichtungswerkzeugs, insbesondere des mindestens einen Stopfpickels, anhand des Messsignals gesteuert. Beispielsweise kann das Steuern des Verdichtens des Gleisbetts anhand des bestimmten Verdichtungsgrads erfolgen. Insbesondere kann die in das Gleisbett eingebrachte Energie, insbesondere aufgrund der Beistellbewegung und/oder aufgrund der Vibrationsbewegung, anhand des Verdichtungsgrads eingestellt werden. Das Verdichten des Gleisbetts kann beendet werden, sobald ein Schwellenwert des Verdichtungsgrads erreicht ist. Hierzu kann die Beschaffenheit, insbesondere der Verdichtungsgrad während des Verdichtens des Gleisbetts, insbesondere kontinuierlich und/oder in regelmäßigen zeitlichen Abständen, bestimmt werden. Insbesondere können die Dauer und/oder die Anzahl von Stopfzyklen, insbesondere pro Gleisschwelle, anhand des Messsignals, insbesondere anhand der Beschaffenheit, insbesondere anhand des Verdichtungsgrads, bestimmt werden. Das Durchführen mehrerer Stopfzyklen an derselben Gleisschwelle wird auch als Mehrfachstopfung bezeichnet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird anhand des Messsignals, insbesondere anhand der Beschaffenheit, bestimmt, ob ein Stopfzyklus, insbesondere ein zusätzlicher Stopfzyklus, insbesondere eine Mehrfachstopfung, an derselben Position des Gleisbetts, insbesondere an derselben Gleisschwelle, durchgeführt werden soll. Ein Stopfzyklus, insbesondere ein weiterer Stopfzyklus, wird vorzugsweise durchgeführt, sofern der momentane Ist-Verdichtungsgrad den zu erzielenden Soll-Verdichtungsgrad noch nicht erreicht hat. An derselben Position und/oder an derselben Gleisschwelle kann der Stopfzyklus solange wiederholt werden, bis der Soll-Verdichtungsgrad erreicht ist und/oder bis ein Grenzwert für die maximale Anzahl durchzuführender Stopfzyklen erreicht ist. Der Grenzwert für die maximale Anzahl durchzuführender Stopfzyklen liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 10, insbesondere in einem Bereich von 2 bis 6, insbesondere in einem Bereich von 3 bis 5.
Unter einem einzelnen Stopfzyklus wird das Verlagern des mindestens einen Verdichtung s Werkzeugs aus einer Ausgangsstellung, in der das Verdichtung s Werkzeug außer Eingriff mit dem Gleisbett steht, in eine Eindringstellung, in der das Verdichtung s Werkzeug in das Gleisbett eindringt, und zurück in die Ausgangstellung verstanden.
Das Steuern mehrerer Stopfaggregate kann gemeinsam, insbesondere mit identischen Steuerparametem, und/oder unabhängig voneinander, mit individuellen Steuerparametem, insbesondere anhand derselben und/oder für jedes Stopfaggregat individuell erfasster Messsignale erfolgen. Zur Steuerung von Zwischen-Stopfaggregaten, welche zwischen benachbarten Stopfaggregaten angeordnet sind, können Messsignale, die an den benachbarten Stopfaggregaten erfasst werden, interpoliert werden. Ebenso kann in Zusammenhang mit der Steuerung beliebiger anderer Bearbeitungsaggregate verfahren werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt das Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts, insbesondere des Verdichtungsgrads, und/oder das Steuern des Verdichtens des Gleisbetts, insbesondere das Regeln des Stopfaggregats, anhand einer, insbesondere vorbekannten, Beschaffenheit des Gleisoberbaus, insbesondere an der Stopfstelle. Die Beschaffenheit des Gleisoberbaus kann insbesondere den Typ und/oder die Art und/oder die Beschaffenheit, insbesondere das Material und/oder die Dichte und/oder die Steifigkeit und/oder die Dämpfungseigenschaften, des Gleises, insbesondere der Gleisschwelle und/oder der Gleisschiene, und/oder des Gleisschotters umfassen. Die Beschaffenheit des Gleisoberbaus wird vorzugsweise ortsspezifisch im Bereich der Stopfposition bestimmt. Hierzu kann die Stopfposition mittels GPS-Lokalisierung erfasst werden. Die Beschaffenheit des Gleisoberbaus kann anhand einer Gleisdatenbank, insbesondere ortsabhängig, ermittelt werden. Vorzugsweise wird die Beschaffenheit des Gleisoberbaus anhand der ermittelten Position aus der Gleisdatenbank ausgelesen. Entsprechende Daten können zum Bestimmen von Korrekturpara- metem und/oder Bewertungsparametem und/oder Gewichtungsparametem herangezogen werden. Beispielsweise hat ein schwerer Gleisoberbau ein anderes Schwingungs verhalten und/oder Auftriebs verhalten als ein leichter Gleisoberbau. Damit führt ein schwerer Gleisoberbau zu einem anderen, mit der Reaktionskraft korrelierenden Messsignal, als ein leichter Gleisoberbau. Die Berücksichtigung der Beschaffenheit des Gleisoberbaus gewährleistet eine besonders präzise Bestimmung der Beschaffenheit des Gleisbetts, insbesondere des Verdichtungsgrads.
Das Steuern des mindestens einen Gleisbearbeitungsschritts, insbesondere des Verdichtens des Gleisbetts, erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung der Beschaffenheit des an der Stopfstelle vorliegenden Oberbaus.
Das Steuern des Verdichtens des Gleisbetts kann unter Berücksichtigung bekannter Eigenschaften des Gleisoberbaus erfolgen, insbesondere anhand der Art und/oder der Beschaffenheit der Gleisschwellen und/oder der Gleisschienen und/oder des Gleisschotters. Zum Ermitteln der Eigenschaften des Gleisoberbaus können Positionsdaten, insbesondere bezüglich der Position des Gleisbearbeitimgsaggregats, insbesondere GPS-Daten, und/oder Informationen einer Gleisdatenbank, insbesondere zur lokalen Beschaffenheit des Gleisoberbaus, erfasst und/oder verarbeitet werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann anhand des Messsignals eine Kollisionserkennung, insbesondere zwischen dem Eindringwerkzeug und dem Gleis, erfolgen. Da das Messsignal mit der Reaktionskraft zwischen dem Gleis und dem Gleisbett korreliert, ist es grundsätzlich zur Bestimmung auch anderer auf das Gleis einwirkender Kräfte geeignet, insbesondere von Kräften aufgrund einer Kollision, insbesondere eines Bearbeitungsaggregats, insbesondere eines Eindringwerkzeugs, mit dem Gleis. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung, insbesondere ein Stoppen, des mindestens einen Gleisbearbeitungsschritts anhand eines Ergebnisses der Kollisionserkennung. Eine Beschädigung des Gleises kann somit zuverlässig verhindert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Kollision erkannt, wenn sich das Messsignal sprunghaft, insbesondere schlagartig, und/oder um mindestens 5 %, insbesondere mindestens 10 %, insbesondere mindestens 50 %, insbesondere mindestens 100 %, in einem Zeitraum von maximal 5 s, insbesondere maximal 1 s, insbesondere maximal 0, 1 s, ändert. Bei einer entsprechend sprunghaften Änderung des Messsignals kann davon ausgegangen werden, dass die Einwirkeinrichtung, insbesondere das Bearbeitungsaggregat, insbesondere das Stopfaggregat, mit einem Bauteil des Gleisoberbaus, insbesondere mit dem Gleis, insbesondere mit einer Gleisschwelle und/oder einer Gleisschiene kollidiert ist. Das Messsignal korreliert vorzugsweise mit einer Position, insbesondere einem Abstand und/oder einer Bewegung, insbesondere einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung, und/oder einer Kraft, insbesondere einem Druck, insbesondere einem hydraulischen Druck. Vorzugsweise erfolgt eine automatische Abschaltung des Bearbeitungsaggregats, insbesondere ein Stoppen des Bearbeitungsvorgangs, insbesondere des Verdichtungsvorgangs, insbesondere eines Beistellvorgangs, und/oder eine Rückwärtsbewegung des Bearbeitungsaggregats, insbesondere des Stopfaggregats, insbesondere des mindestsens einen Eindringwerkzeugs. Somit können Beschädigungen, insbesondere an dem Bearbeitungsaggregat und/oder an dem Gleisoberbau, insbesondere an dem Gleis und/oder an elektrischen und/oder elektronischen Komponenten, insbesondere an Signaleinrichtungen und/oder Bali- sen, zuverlässig vermieden werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 11 gewährleistet den Betrieb des Gleises, insbesondere eines damit ausgebildeten Streckenabschnitts, in besonders zuverlässiger Weise. Die Beständigkeit des Gleisbetts kann anhand eines Verlauf des Messsignals, insbesondere über der Zeit und/oder über der auf das Gleisbett ausgeübten Belastung, insbesondere der in das Gleisbett eingebrachten Energie, bestimmt werden. Die Beständigkeit des Gleisbetts, insbesondere die mechanische Beständigkeit gegenüber Belastungen bei bestimmungsgemäßer Benutzung und/oder die Robustheit des Gleisbetts, ist umso höher, je geringer die Änderung des Messsignals bei einer bestimmten Belastung des Gleisbetts ist. Abhängig von der Beständigkeit des Gleisbetts kann eine Standzeit des Gleisbetts, insbesondere ein Instandhaltung sintervall, anhand der hierfür maßgeblichen Eigenschaften des Gleisbetts bestimmt werden. Zu lange oder unnötig kurze Instandhaltungsintervalle können somit vermieden werden. Ein Verfahren nach Anspruch 12 gewährleistet eine besonders wirtschaftliche Instandhaltung des Gleises. Anhand des Messsignals, insbesondere anhand der Beschaffenheit, insbesondere anhand der Beständigkeit, des Gleisbetts und/oder anhand historischer und/oder geplanter Gleisnutzungsdaten kann die Prognose über die zeitliche Entwicklung der Beschaffenheit des Gleisbetts erstellt werden. Basierend hierauf können Instandhaltungsintervalle festgelegt werden. Die Instandhaltung des Gleisbetts kann somit besonders, zeit-, kosten-, und energieeffizient erfolgen.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Bestimmen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads, eines Gleisbetts zu schaffen, welche insbesondere effizient im Betrieb ist und zuverlässig aussagekräftige Messergebnisse bereitstellt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Die Vorteile der Vorrichtung entsprechen den Vorteilen des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Insbesondere kann die Vorrichtung mit mindestens einem der Merkmale weitergebildet sein, die vorstehend in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind.
Die Einwirkeinrichtung zum Belasten des Gleisbetts umfasst vorzugsweise mindestens ein, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens sechs, insbesondere mindestens acht, Stopfaggregate und/oder mindestens ein Hebe- und Richtaggregat und/oder mindestens ein Stabilisationsaggregat zum Stabilisieren des Gleises.
Die Erfassungseinrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen Sensor zum Erfassen des mit der Reaktionskraft zwischen dem Gleisbett und dem Gleis korrelierenden Messsignals. Die Auswerteeinrichtung weist vorzugsweise eine elektronische Recheneinheit und/oder eine elektronische Speichereinheit und/oder eine Benutzerschnittstelle auf. Die elektronische Recheneinheit kann einen Prozessor und/oder einen Microcontroller umfassen. Auf der elektronischen Speichereinheit ist vorzugsweise ein Computerprogrammprodukt zum Ausfuhren des vorstehend beschriebenen Verfahrens hinterlegt.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein derartiges Computerprogrammprodukt, insbesondere eine Speichereinheit mit einem darauf hinterlegten, derartigen Computerprogrammprodukt.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 14 ist besonders flexibel einsetzbar. Der Fahrwagen weist vorzugsweise einen Fahrantrieb, insbesondere mit mindestens einem Fahrmotor, zum Verlagern des Fahrwagens entlang des Gleises auf. Der Fahrwagen kann eine Trägerstruktur aufweisen. Vorzugsweise sind die Einwirkeinrichtung und/oder die Erfassungseinrichtung und/oder die Auswerteeinrichtung an dem Fahrwagen, insbesondere an der Trägerstruktur angebracht. Die Vorrichtung ist vorzugsweise eine Gleisstopfmaschine.
Eine Vorrichtung nach Anspruch 15 ist besonders robust im Betrieb und gewährleistet eine präzise Bestimmung der Beschaffenheit des Gleisbetts. Der mindestens eine Positionssensor kann ein kontaktierender oder kontaktloser Längengeber, insbesondere ein Höhengeber, und/oder ein Drehgeber und/oder ein optisches Distanzmessgerät, insbesondere ein Laserdistanzmessgerät und/oder eine Lichtschranke und/oder ein Ultraschallsensor sein. Der mindestens eine Beschleunigungssensor ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Beschleunigung, insbesondere eine Schwingung, insbesondere eine Schwingungsfrequenz und/oder eine Schwingungsamplitude, in vertikaler Richtung und/oder in horizontaler Richtung, insbesondere in Schienenlängsrichtung und/oder in Schienenquerrichtung, zu erfassen. Der mindestens eine Beschleunigungssensor kann an einem Höhengeber angebracht sein, insbesondere an einem Tragmittel, insbesondere an einer Tragstange, das vorzugsweise einen Sensorkopf mit einem Gleiskontaktmittel, insbesondere einem Schienenkontaktmittel, verbindet. Der mindestens eine Beschleunigungssensor kann an dem Hebe- und Richtaggregat angebracht sein, insbesondere an einem Höhengeber des Hebe- und Richtaggregats.
Der mindestens eine Kraftsensor kann einen Drucksensor, insbesondere an einer Kolben-Zylinder-Einheit, und/oder eine Kraftmessdose aufweisen. Vorzugsweise ist der mindestens eine Kraftsensor dazu ausgebildet, ein Messsignal zu erfassen, welches mit einer zwischen dem Gleis und dem Gleisbett wirkenden, insbesondere vertikalen, Reaktionskraft korreliert.
Die Erfassungseinrichtung kann einen einzelnen Sensor aufweisen. Alternativ kann die Erfassungseinrichtung mehrere, insbesondere unterschiedliche, Sensoren aufweisen. Die mehreren Sensoren stellen vorzugsweise Messsignale bereit, welche mit zumindest teilweise redundanten Informationen korrelieren. Die Messsignale der mehreren Sensoren werden vorzugsweise gemeinsam zum Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts ausgewertet. Hierdurch kann die Beschaffenheit des Gleisbetts nochmals zuverlässiger und präziser bestimmt werden. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum
Erfassen der Beschaffenheit eines Gleisbetts, mit einer Einwirkeinrichtung zum Belasten des Gleisbetts, einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Messsignals und einer Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts anhand des Messsignals,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in der
Fig. 1 weiter im Detail, wobei die Vorrichtung ferner einen Fahrwagen zum Befahren eines Gleises und ein Hebe- und Richtaggregat zum Einwirken auf eine Anordnung des Gleises aufweist,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in der
Fig. 1, wobei die Einwirkeinrichtung als Stopfaggregat ausgebildet ist, welches in einer Ausgangsstellung angeordnet ist,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in der
Fig. 1, wobei das Stopfaggregat in einer ersten Eindringstellung angeordnet ist,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in der
Fig. 1, wobei das Stopfaggregat in einer zweiten Eindringstellung angeordnet ist, Fig. 6 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in der
Fig. 1, wobei das Stopfaggregat in einer dritten Eindringstellung angeordnet ist,
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in der
Fig. 1, wobei das Stopfaggregat in einer vierten Eindringstellung angeordnet ist,
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines von der Erfassungseinrichtung der Vorrichtung in der Fig. 1 erfassten Messsignals,
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum
Erfassen der Beschaffenheit eines Gleisbetts gemäß einer weiteren Ausführungsform, aufweisend mehrere, entlang einer Schienenlängsrichtung beabstandete Einwirkeinrichtungen bzw.
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum
Erfassen der Beschaffenheit eines Gleisbetts gemäß einer weiteren Ausführungsform, aufweisend eine Einwirkeinrichtung und eine entlang der Gleislängsrichtung beabstandet von der Einwirkeinrichtung angeordnete Erfas sung seinrichtung .
Anhand der Fig. 1 bis Fig. 8 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung 1 zum Erfassen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads a, eines Gleisbetts 2 beschrieben. Das Gleisbett 2 weist Gleisschotter 3 auf, insbesondere besteht es daraus. Auf dem Gleisbett 2 ist ein Gleis 4 angeordnet. Das Gleis 4 weist Gleisschwellen 5 und Gleisschienen 6 auf, insbesondere besteht es daraus. Die Kombination von Gleisschwellen 5 und Gleisschienen 6 wird auch als Gleisrost bezeichnet. Das Gleisbett 2 und das Gleis 4 bilden zusammen den Gleisoberbau 7.
Die Vorrichtung 1 weist einen Fahrwagen 8 zum Befahren des Gleises 4 auf. Der Fahrwagen 8 ist mit einer Trägerstruktur 9 und einem daran angeordneten Fahrwerk 10 ausgebildet. Der Fahrwagen 8 weist eine Antrieb s- einrichtung 11 mit mindestens einem Fahrmotor 12 und eine Fahr Steuerung 13 zum Steuern der Antriebseinrichtung 11 auf. Der Fahrwagen 8 ist zum Verlagern der Vorrichtung 1 auf dem Gleis 4, insbesondere einer Schienenlängsrichtung 14, ausgebildet.
In der Fig. 1 ist ein kartesisches Koordinatensystem dargestellt. Eine x- Richtung weist in Schienenlängsrichtung 14, insbesondere in Fahrrichtung. Eine z-Richtung weist in vertikaler Richtung nach oben. Eine y-Richtung ist horizontal und senkrecht zu der Schienenlängsrichtung 14 orientiert. Die x-Richtung, die y-Richtung und die z-Richtung bilden ein Rechtssystem.
Die Vorrichtung 1 weist eine Einwirkeinrichtung 15, eine Erfassungseinrichtung 16 und eine Auswerteeinrichtung 17 auf.
Die Einwirkeinrichtung 15 ist zum Belasten des Gleisbetts 2 ausgebildet. Hierzu umfasst die Einwirkeinrichtung 15 ein Stopfaggregat 18 zum Verdichten des Gleisbetts 2. Das Stopfaggregat 18 weist einen Beistellantrieb 19 und einen Vibrationsantrieb 20 zum Einwirken auf das Gleisbet 2, insbesondere zum Belasten des Gleisbets 2, auf. Der Beistellantrieb 19 und der Vibrationsantrieb 20 wirken zwischen einem Stopfaggregatrahmen 21 und Stopfpickeln 22, die zum Eindringen in das Gleisbet 2, insbesondere in den Gleisschoter 3, ausgebildet sind.
Das Stopfaggregat 18 weist einen Vertikalantrieb 23 auf, welcher zwischen der Trägerstruktur 9 und den Stopfpickeln 22, insbesondere zwischen der Trägerstruktur 9 und dem Stopfaggregatrahmen 21, wirkt. Mitels des Vertikalantriebs 23 sind die Stopfpickel 22 zwischen einer Ausgangsstellung, in welcher die Stopfpickel 22 aus Eingriff mit dem Gleisbet 2 stehen, und einer Eindringstellung, in welcher die Stopfpickel 22 in das Gleisbet 2 eindringen, verlagerbar. In der Ausgangsstellung sind die Stopfpickel 22 insbesondere vollständig oberhalb der Gleisschwellen 5, insbesondere des Gleises 4, angeordnet. In der Eindringstellung sind die Stopfpickel 22 zumindest abschnitsweise vertikal unterhalb einer Unterseite der Gleisschwellen 5 angeordnet.
Die Erfassungseinrichtung 16 weist einen ersten Positionssensor 24 zum Erfassen der Position des Gleises 4, insbesondere der Schienen 6, auf. Der erste Positionssensor 24 ist als Höhengeber zum Erfassen einer Vertikalposition des Gleises 4, insbesondere der Gleisschienen 6, ausgebildet. Der erste Positionssensor 24 weist ein Schienenkontaktmittel 25 auf, das an einem Tragmitel 26 angebracht ist. Das Tragmitel 26 ist vorzugsweise in Form einer vertikal orientierten Stange ausgebildet. Ein Sensorkopf 27 ist über das Tragmitel 26 mit dem Schienenkontaktmitel 25 kraftübertragend verbunden. Der ersten Positionssensor 24 ist dazu ausgebildet, ein Messsignal h zu erfassen, welches mit einer Reaktionskraft zwischen dem Gleisbett 2 und dem darauf angeordneten Gleis 4 korreliert. Abhängig von einer vertikalen Reaktionskraft Fz zwischen dem Gleisbett 2 und dem Gleis 4, insbesondere zwischen dem Gleisschotter 3 und den Gleisschwellen 5, erfasst der erste Positionssensor 24 eine veränderliche Vertikalposition h des Gleises 4, insbesondere der Gleisschiene 6, insbesondere relativ zu dem Fahrwagen 8 und/oder in einem globalen Koordinatensystem.
Die Auswerteeinrichtung 17 ist dazu ausgebildet, die Beschaffenheit des Gleisbetts 2, insbesondere den Verdichtungsgrad a des Gleisbetts 2, anhand des Messsignals h, A, p zu bestimmen.
Anhand der Fig. 2 ist die Vorrichtung 1 weiter im Detail dargestellt. Die Erfassungseinrichtung 16 weist einen Beschleunigungssensor 28 auf. Der Beschleunigungssensor 28 ist an dem Tragmittel 26 angeordnet, insbesondere angebracht. Der Beschleunigungssensor 28 ist dazu ausgebildet, das Messsignal in Form einer auf das Tragmittel 26 wirkenden Vibrationsbewegung, insbesondere eine Amplitude A der Vibrationsbewegung, zu erfassen.
Die Vorrichtung 1 umfasst ein Hebe- und Richtaggregat 29 zum Verändern der Anordnung des Gleises 4 relativ zu dem Gleisbett 2, insbesondere zum Anheben des Gleises 4 und/oder zum Verlagern des Gleises 4 entlang einer Schienenquerrichtung 30.
Die Erfassungseinrichtung 16 weist einen Drucksensor 31 auf. Der Drucksensor 31 ist an einem Hebeantrieb 32 des Hebe- und Richtaggregats 29 angeordnet. Der Hebeantrieb 32 ist zum Verlagern des Gleises 4 in vertikaler Richtung nach oben ausgebildet. Hierzu umfasst der Hebeantrieb 32 einen Hydraulikzylinder 33. Der Drucksensor 31 ist dazu ausgebildet, das Messsignal in Form eines Drucks p zu erfassen, mit dem der Hydraulikzylinder 33 beaufschlagt ist. Das Messsignal p korreliert folglich mit der vertikalen Reaktionskraft Fz. Mittels des Drucksensors 31 ist über den Hebeantrieb 32 die auf das Gleis 4 wirkende vertikale Reaktionskraft Fz erfassbar, welche abhängig ist von der von der Einwirkeinrichtung 15, insbesondere dem Stopfaggregat 18, auf das Gleisbett 2 ausgeübten Belastung.
Die Erfassungseinrichtung 16 weist einen zweiten Positionssensor 34 auf, der an einem Senkaggregat 35 angeordnet ist. Das Senkaggregat 35 ist dazu ausgebildet, eine in vertikaler Richtung nach unten gerichtete Kraft auf das Gleis 4 auszuüben, insbesondere die Vertikalposition des Gleises 4 in Richtung nach oben zu begrenzen. Die Einwirkeinrichtung 15 kann das Senkaggregat 35 aufweisen.
Anhand der Fig. 3 bis Fig. 7 ist die Vorrichtung 1, insbesondere sind die Einwirkeinrichtung 15 und die Erfassungseinrichtung 16, in unterschiedlichen Anordnungen beim Verdichten des Gleisbetts 2 dargestellt.
Anhand der Fig. 8 ist exemplarisch ein zeitlicher Verlauf der mittels der Erfassungseinrichtung 16 erfassten Messsignale h, A, p dargestellt.
Die Funktionsweise des Verfahrens und der Vorrichtung 1 zum Erfassen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads a, des Gleisbetts 2 ist wie folgt: Die Vorrichtung 1 ist auf dem Gleis 4 angeordnet, insbesondere ist der Fahrwagen 8 auf den Gleisschienen 6 angeordnet. Die Einwirkeinrichtung 15 und die Erfassungseinrichtung 16 befinden sich in einer Transportanordnung. In der Transportanordnung sind die Einwirkeinrichtung 15, insbesondere das Stopfaggregat 18, insbesondere die Stopfpickel 22, und die Erfassungseinrichtung 16, insbesondere das Schienenkontaktmittel 25, oberhalb des Gleises 4 angeordnet, insbesondere vertikal beabstandet zu dem Gleis 4 angeordnet.
Die Vorrichtung 1 wird mittels des Fahrwagens 8, insbesondere mittels des von der Fahrsteuerung 13 angesteuerten Fahrmotors 12, in einen zu vermessenden und/oder zu bearbeitenden Streckenabschnitt des Gleises 4 verlagert.
Die Vorrichtung 1 wird in eine Messanordnung verlagert. Das Schienenkontaktmittel 25 wird hierzu in Kontakt mit den Gleisschienen 6 gebracht. Das Hebe- und Richtaggregat 29 wird in Eingriff mit den Gleisschienen 6 gebracht und das Senkaggregat 35 wird in Kontakt mit den Gleisschienen 6 gebracht.
Das Gleis 4 wird mittels des Hebe- und Richtaggregat 29 angehoben. Mittels der Positionssensoren 24, 34 wird die Vertikalposition h des Gleises, insbesondere relativ zu dem Fahrwagen 8 erfasst. Der Drucksensor 31 erfasst den Druck p in dem Hydraulikzylinder 33. Der Beschleunigungssensor 28 erfasst die Amplitude A einer Bewegung des Tragmittels 26.
Mittels der Einwirkeinrichtung 15 wird das Gleisbett 2 belastet. Hierzu wird das Stopfaggregat 18 aus der in der Fig. 3 dargestellten Ausgangsstel- lung in vertikaler Richtung nach unten verlagert. Die Stopfpickel 22 dringen in das Gleisbett 2 ein. In der Fig. 4 ist das Stopfaggregat 18 in einer ersten Eindringstellung dargestellt.
Anhand der Fig. 4 ist ersichtlich, dass unterhalb der Gleisschwelle 5 ein Raum, insbesondere ein Hohlraum 36, vorliegt, welcher nicht mit Gleisschotter 3 gefüllt ist. Ein entsprechender Hohlraum 36 kann sich durch wiederholtes Befahren des Gleises 4 bilden. Vorliegend entsteht der Hohlraum 36 durch das Anheben des Gleises 4 mittels des Hebe- und Richtaggregats 29. Das Gleis 4 ist in der in der Fig. 4 dargestellten ersten Eindringstellung, um den Vertikalweg Ahi nach oben verlagert.
In der ersten Eindringstellung beträgt ein horizontaler Stopfpickelabstand xi zwischen zwei einander gegenüberliegenden Stopfpickeln 22 eines Stopfpickelpaares in etwa 0,6 m. Der Vertikalweg Ahi über den das Gleis 4 angehoben ist, beträgt in etwa 0,1 m. Der Vertikalweg Ahi ist in einem weiten Bereich variabel an die vorliegende Beschaffenheit des Gleises 4 anpassbar. Unter dem Stopfpickelabstand wird ein, insbesondere horizontaler, Abstand zwischen den Spitzen paarweise angeordneter Stopfpickel 22 verstanden.
Zwischen der ersten Eindringstellung und einer zweiten Eindringstellung, in welcher das Stopfaggregat 18 in der Fig. 5 dargestellt ist, wird eine Beistellbewegung der Stopfpickel 22 ausgeführt. Hierbei werden die Stopfpickel 22 aufeinander zu und jeweils in Richtung der Gleisschwelle 5 bewegt. Diese Bewegung bewirkt der Beistellantrieb 19. Der Stopfpickelabstand X2 wird reduziert, insbesondere auf etwa 0,4 m. Der Hohlraum 36 wird hierdurch mit Gleisschotter 3 verfällt. Zwischen der zweiten Eindringstellung und der dritten Eindringstellung, in welcher das Stopfaggregat 18 in der Fig. 6 dargestellt ist, werden die Stopfpickel 22 mittels des Beistellantriebs 19 nochmals weiter aufeinander zu und in Richtung der Gleisschwelle 5 verlagert. Der Stopfpickelabstand X3 beträgt etwa 0,36 m. Die Vertikalposition h des Gleises 4 nimmt aufgrund der zunehmenden Unterstopfung der Gleisschwellen 5 mit dem Gleisschotter 3 zu.
Gegenüber der dritten Eindringstellung sind in der vierten Eindringstellung, in welcher das Stopfaggregat 18 in der Fig. 7 dargestellt ist, die Stopfpickel 22 mittels des Beistellantriebs 19 nochmals weiter aufeinander zu und in Richtung der Gleisschwelle 5 verlagert. Der Stopfpickelabstand X4 beträgt etwa 0,35 m. Das Gleis 4 wird aufgrund der zunehmenden Unterstopfung der Gleisschwelle 5 mit dem Gleisschotter 3 nochmals weiter angehoben, insbesondere um den Vertikalweg Ah gegenüber der Vertikalposition h in der dritten Eindringstellung.
Die in den Gleisschotter 3 eindringenden Stopfpickel 22 werden, insbesondere in jeder der Eindringstellungen, mittels des Vibrationsantriebs 20 zu einer Schwingungsbewegung angeregt. Diese Schwingungsbewegung wird auf das Gleisbett 2 übertragen und führt zu einer Verdichtung des Gleisbetts 2, insbesondere des Gleisschotters 3, insbesondere unter der Gleisschwelle 5. Dieser Verdichtungsvorgang führt zu einer zunehmenden Unterstopfung der Gleisschwelle 5 mit dem Gleisschotter 3 und entsprechend zu einem Anheben des Gleises 4 in eine höhere Vertikalposition h.
Die Vibrationsbewegung der Stopfpickel 22 wird über das Gleisbett 2 und die Gleisschwellen 5 auf die Gleisschienen 6 übertragen. Von den Gleisschienen 6 wird die Vibrationsbewegung über das Schienenkontaktmittel 25 und das Tragmitel 26 auf den Beschleunigungssensor 28 übertragen. Bei einer konstanten Vibrationsanregung des Gleisbets 2 mitels des Stopfaggregats 18 hängt die an dem Tragmitel 26 vorliegende und mitels des Beschleunigungssensors 28 erfassbare Vibrationsbewegung, insbesondere die Amplitude A, von dem Übertragungsverhalten des dazwischenliegenden Übertragungswegs ab. Insbesondere hängt die an dem Beschleunigungssensor 28 vorliegende Vibrationsbewegung von der Beschaffenheit des Gleisbets 2 ab, insbesondere des Verdichtungszustands, insbesondere in einem an die Gleisschwelle 5 angrenzenden Bereich des Gleisbets 2. Hierdurch kann mitels des von dem Beschleunigungssensor 28 erfassten Messsignals A auf die Beschaffenheit des Gleisbets 2, insbesondere des Verdichtungsgrads a, geschlossen werden.
Die Vertikalposition h des Gleises 4 ist mitels des jeweiligen Positionssensors 24, 34 erfassbar. Die erfasste Vertikalposition h korreliert mit dem Unterstopfungsfortschrit. Mit zunehmender Unterstopfung der Gleisschwelle 5 nimmt auch der Vertikalweg Ah i. Al zu. Das mitels der Positionssensoren 24, 34 erfasste Messsignal h kann somit zum Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbets 2, insbesondere des Verdichtungsgrads a, herangezogen werden.
Das Gleis 4 wird mittels des Hydraulikzylinders 33 des Hebeantriebs 32, insbesondere zum Bilden des Hohlraums 36, angehoben. Zum Anheben des Gleises 4 ist ein bestimmter Hydraulikdruck p in dem Hydraulikzylinder 33 erforderlich. Mit zunehmender Unterstopfung des Gleises 4, insbesondere der Gleisschwelle 5 nimmt die auf das Gleis 4, insbesondere die Gleisschwelle 5 wirkende vertikale Reaktionskraft Fz zu. Die von dem Hydraulikzylinder 33 auf das Gleis 4 auszuübende Vertikalkraft nimmt ab. Ent- sprechend nimmt der in dem Hydraulikzylinder 33 vorliegende Hydraulikdruck p ab. Die resultierende Druckdifferenz Ap ist mittels des Drucksensors 31 erfassbar und korreliert mit der Reaktionskraft Fz zwischen dem Gleisbett 2 und dem Gleis 4. Anhand des mittels des Drucksensors 31 erfassten Messsignals p kann die Beschaffenheit des Gleisbetts 2, insbesondere der Verdichtungsgrad a, bestimmt werden.
Die Messsignale h, A, p korrelieren jeweils mit der vertikalen Reaktionskraft Fz zwischen dem Gleisbett 2 und dem darauf angeordneten Gleis 4.
Das Erfassen des Messsignals h, A, p erfolgt vorzugsweise in einem Abstand Ax, insbesondere entlang der Schienenlängsrichtung 14, vom Ort des Belastens des Gleisbetts 2, insbesondere einer Eindringposition der Stopfpickel 22, wobei der Abstand Ax maximal 5 m, insbesondere maximal 2 m, insbesondere maximal 1 m, insbesondere 0,5 m, insbesondere maximal 0,2 m, insbesondere maximal 0, 1 m betragen kann.
Anhand der Fig. 8 ist ein exemplarischer Verlauf der ermittelten Messsignale h, A, p über der Zeit t dargestellt. Mit zunehmender Zeit t, insbesondere mit zunehmender Verdichtung des Gleisbetts 2 nimmt die Vertikalposition h des Gleises 4, insbesondere der Gleisschienen 6, zu. Gleichermaßen nimmt aufgrund der reduzierten Dämpfung des verdichteten Gleisschotters 3 die mittels des Beschleunigungssensors 28 erfasste Amplitude A der Vibrationsbewegung zu. Mittels des Drucksensors 31 ist eine Reduktion des Hydraulikdrucks p erfassbar. In der Fig. 8 ist der Betrag der Änderung des jeweiligen Messsignals h, A, p ausgehend von der ersten Eindringstellung dargestellt. Die Messsignale h, A, p können zum Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbets 2 einzeln oder in Kombination ausgewertet werden. Anhand des mindestens einen Messsignals h, A, p kann ein Verdichtungsgrad a des Gleisbets 2 bestimmt werden. Der Verdichtungsgrad a korreliert vorzugsweise mit dem Konvergenzverhalten des Messsignals h, A, p. Der Verdichtungsgrad kann in Prozent angegeben sein, wobei 0 % mit einem unverdichteten Gleisbet 2 korreliert und, wobei 100 % mit einem maximal verdichteten Gleisbet 2 korreliert. Vorzugsweise wird bestimmt, zu welchem Konvergenzwert 11K, AK, PK das Messsignal h, A, p konvergiert, um zu bestimmen, bei welchem Messsignal die maximale Verdichtung des Gleisbets 2 vorliegt. Der momentan vorliegende Verdichtungsgrad a kann bestimmt werden anhand des Verhältnisses zwischen dem momentanen Messsignal h, A, p und dem Konvergenzwert 11K, AK, PK des Messsignals h, A, p.
Beispielsweise ist der maximal erzielbare Verdichtungsgrad UK von 100 % erreicht, wenn sich das Messsignal h, A, p trotz zunehmender Einwirkung des Stopfaggregats 18 auf das Gleisbet 2 nicht mehr ändert, insbesondere trotz zunehmender Einwirkung durch die Beistellbewegung und/oder die V ibrationsbe wegung .
Die Gleisbearbeitung, insbesondere der Stopfvorgang, kann anhand des Messsignals h, A, p gesteuert werden. Beispielsweise kann das Verdichten des Gleisbets 2 bis zum Erreichen eines vorbestimmten Verdichtungsgrads a erfolgen. Beim Erreichen eines derartigen Stellenwerts as des Verdichtungsgrads a kann der Verdichtungsvorgang beendet werden. Der Schwellenwert as kann beispielsweise 80 % betragen. Zum Zeitpunkt ts, zu dem der Schwellenwert as erreicht wird, kann das Verdichten des Gleisbets 2 beendet werden. Hierdurch kann die Verdichtung des Gleisbetts 2 besonders zeit- und kosteneffizient erfolgen. Insbesondere wird vermieden, dass die Vorrichtung 1, insbesondere die Einwirkeinrichtung 15, insbesondere das Stopfaggregat 18, und/oder der Gleisschotter 3 übermäßig beansprucht werden, insbesondere unnötig verschlissen werden, und/oder dass der Gleisschotter 3 beginnt, von dem Gleis 4 abzufließen.
Anhand des Messsignals h, A, p kann ein Maß für die Beständigkeit des Gleisbetts 2 bestimmt werden. Das Maß für die Beständigkeit des Gleisbetts 2 wird vorzugsweise anhand des zeitlichen Verlaufs des Messsignals h, A, p und/oder anhand der auf das Gleisbett 2 ausgeübten Belastung, insbesondere der in das Gleisbett 2 eingebrachten Verdichtungsenergie, bestimmt. Ändert sich das Messsignal h, A, p über der Zeit t stark, insbesondere über der Belastung, insbesondere über der in das Gleisbett 2 eingebrachten Verdichtungsleistung, liegt eine geringe Beständigkeit des Gleisbetts 2 gegenüber einer entsprechenden Belastung vor. Hieraus kann geschlossen werden, dass die Standzeit des Gleisbetts 2 reduziert ist. Auf eine erhöhte Standzeit des Gleisbetts 2 kann geschlossen werden, wenn sich das Messsignal h, A, p über der Zeit t, insbesondere über der in das Gleisbett 2 eingebrachten Verdichtungsleistung nur geringfügig ändert.
Die Beständigkeit des Gleisbetts 2 umfasst insbesondere die Stabilität und/oder die Robustheit der Beschaffenheit des Gleisbetts 2 gegenüber bestimmungsgemäßen Belastungen, insbesondere gegenüber Belastungen beim Befahren des Gleises 4 mit einem Schienenfahrzeug.
Vorzugsweise wird ein Instandhaltungsintervall des Gleisoberbaus 7, insbesondere des Gleisbetts 2 anhand des Maßes für die Beständigkeit des Gleisbetts 2 festgelegt. Hierdurch kann die Instandhaltung des Gleises 4 und/oder des Gleisbets 2 besonders zeit-, energie- und kosteneffizient erfolgen.
Anhand des Messsignal h, A, p kann insbesondere eine Prognose über die zeitliche Entwicklung der Beschaffenheit des Gleisbets 2 getroffen werden. Diese Prognose erfolgt vorzugsweise anhand des Maßes für die Beständigkeit des Gleisbets 2.
Anhand der Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung 1 zum Erfassen der Beschaffenheit, insbesondere des Dichtungsgrads a, des Gleisbetts 2 beschrieben. Im Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die Einwirkeinrichtung 15 mehrere Stopfaggregate 18 auf, welche zum gleichzeitigen Bearbeiten des Gleisbets 2 an mehreren Gleis schwellen 5 entlang der Schienenlängsrichtung 14 zueinander beabstandet an dem Fahrwagen 8 angeordnet sind. Die Erfassungseinrichtung 16 weist jeweils einen ersten Positionssensor 24 je Stopfaggregat 18 auf. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Gleisbet 2 an zwei, insbesondere zueinander benachbarten, Gleisschwellen 5 zugleich verdichtet wird. Dadurch, dass die Erfassungseinrichtung 16 die zwei Positionssensoren 24 aufweist, können unterschiedliche Beschaffenheiten des Gleisbets 2 im Bereich der beiden Gleisschwellen 5 erfasst werden.
Die Stopfaggregate 18 können voneinander unabhängig gesteuert werden, insbesondere anhand des jeweiligen Messsignals h, A, p des jeweiligen Positionssensors 24. Hierdurch ist das Verfahren besonders zeit-, kosten-, und energieeffizient ausführbar. Die Erfassungseinrichtung 16 weist ferner zwei Beschleunigungssensoren 28 auf. Je ein Beschleunigungssensor 28 ist an einem Tragmittel 26 des jeweiligen Positionssensors 24 angebracht.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 1 entspricht im Übrigen der Funktionsweise der zuvor beschriebenen Ausführungsform.
Anhand der Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung 1 zum Erfassen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads a des Gleisbetts 2 beschrieben. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Erfassungseinrichtung 16 ohne die Positionssensoren 24 und die Beschleunigungssensoren 28 ausgebildet. Das Erfassen des Messsignals h, A, p erfolgt mittels des zweiten Positionssensors 34 und/oder des Drucksensors 3 E Die Funktionsweise der Vorrichtung 1 entspricht im Übrigen der Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
Das Verfahren beziehungsweise die Vorrichtung 1 gewährleisten das Bestimmen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads a, des Gleisbetts 2 in besonders zuverlässiger, präziser, zeit- und kosteneffizienter Weise. Dadurch, dass das Messsignal h, A, p mit der Reaktionskraft Fz zwischen dem Gleisbett 2 und dem darauf angeordneten Gleis 4 korreliert, hat die damit bestimmte Beschaffenheit des Gleisbetts 2 eine stärkere Aussagekraft hinsichtlich der maßgeblichen Eigenschaften des Gleisbetts 2, insbesondere hinsichtlich der Belastbarkeit des Gleisbetts 2 bei bestimmungsgemäßer Benutzung, nämlich beim Befahren mit Schienenfahrzeugen. Die so ermittelte Beschaffenheit ist folglich besonders aussagekräftig hinsichtlich des tatsächlichen Gütezustands des Gleisbetts 2. Dadurch, dass das Verfahren beim Verdichten des Gleisbetts 2 ausgeführt werden kann, ist es besonders zeit-, kosten- und energieeffizient durchführbar. Die Steuerung der Verdichtung des Gleisbetts 2 anhand des Messsignals h, A, p reduziert die Beanspruchung der Vorrichtung 1, insbesondere des jeweiligen Stopfaggregats 18, sowie des Gleisschotters 3 und verhindert ein Abfließen des Gleisschotters 3 von dem Gleis 4. Die Steuerung der Verdichtung des Gleisbetts 2 anhand der ermittelten Beschaffenheit gewährleistet zudem, dass die gewünschte Verdichtung squalität besonders zuverlässig erreicht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads (a), eines Gleisbetts (2), umfassend die Schritte:
1.1 Belasten des Gleisbetts (2),
1.2 Erfassen eines Messsignals (h, A, p), welches mit einer Reaktionskraft (Fz) zwischen dem Gleisbett (2) und einem darauf angeordneten Gleis (4) korreliert, und
1.3 Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts (2) anhand des Messsignals (h, A, p)
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verdichten des Gleisbetts (2) zum Belasten des Gleisbetts (2).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Messsignals (h, A, p) an dem Gleis (4) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch Erfassen des Messsignals (h, A, p) derart, dass es mit der Anordnung (h) des Gleises (4) korreliert.
5. Verfahren nach Anspruch 4 gekennzeichnet durch Erfassen des Messsignals (h, A, p) derart, dass es mit einer Vertikalposition (h) des Gleises (4) korreliert.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Erfassen des Messsignals (h, A, p) derart, dass es mit einer zwischen dem Gleisbett (2) und dem Gleis (4) wirkenden vertikalen Reaktionskraft (Fz) korreliert. . Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bestimmen des Verdichtungsgrads (a) des Gleisbetts (2) anhand des Messsignals (h, A, p).
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Messsignals (h, A, p) entlang einer Schienenlängsrichtung (14) in einem Messabstand (Ax) vom Ort des Belastens des Gleisbetts (2) von maximal 5 m erfolgt. . Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Steuern mindestens eines Gleisbearbeitungsschritts anhand des Messsignals (h, A, p).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleisbearbeitungsschritt ein Verdichten des Gleisbetts (2) umfasst.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Bestimmen der Beständigkeit des Gleisbetts (2) anhand des Messsignals (h, A, p).
12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Bestimmen einer Prognose über die zeitliche Entwicklung der Beschaffenheit des Gleisbetts (2) anhand des Messsignals (h, A, p).
13. Vorrichtung (1) zum Bestimmen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads (a), eines Gleisbetts (2), aufweisend
13.1 eine Einwirkeinrichtung (15) zum Belasten des Gleisbetts (2), und
13.2 eine Erfassungseinrichtung (16) zum Erfassen eines Messsignals (h, A, p), welches mit einer Reaktionskraft (Fz) zwischen dem Gleisbett (2) und einem darauf angeordneten Gleis (4) korreliert, und 13.3 eine Auswerteeinrichtung (17) zum Bestimmen der Beschaffenheit des Gleisbetts (2) anhand des Messsignals (h, A, p). Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Fahrwagen (8) zum Befahren des Gleises (4). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (16) mindestens einen Positionssensor (24, 34) und/oder mindestens einen Beschleunigungssensor (28) und/oder mindestens einen Kraftsensor (31) aufweist.
PCT/EP2023/074238 2022-09-06 2023-09-05 Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der beschaffenheit, insbesondere des verdichtungsgrads, eines gleisbetts WO2024052306A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50676/2022 2022-09-06
AT506762022 2022-09-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024052306A1 true WO2024052306A1 (de) 2024-03-14

Family

ID=88018237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/074238 WO2024052306A1 (de) 2022-09-06 2023-09-05 Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der beschaffenheit, insbesondere des verdichtungsgrads, eines gleisbetts

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT18149U1 (de)
WO (1) WO2024052306A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2558236A1 (de) * 1975-01-28 1976-07-29 Plasser Bahnbaumasch Franz Verfahren und einrichtung zur feststellung des zustandes bzw. der dichte von grobkoernigem gut, insbesondere eines gleis-schotterbettes
WO2017055838A1 (en) * 2015-09-28 2017-04-06 University Of Huddersfield Method and system for predicting railway track quality
WO2017129215A1 (de) 2016-01-26 2017-08-03 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gesellschaft M.B.H. Verfahren zur verdichtung der schotterbettung eines gleises sowie stopfaggregat
WO2020083596A1 (de) * 2018-10-24 2020-04-30 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Verfahren und vorrichtung zum verdichten eines schotterbettes
WO2021115722A1 (de) * 2019-12-10 2021-06-17 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gesellschaft M.B.H. Maschine und verfahren zum stabilisieren eines schottergleises

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT400162B (de) * 1990-02-06 1995-10-25 Plasser Bahnbaumasch Franz Verfahren und gleisbaumaschine zur messung des querverschiebewiderstandes
AT521481B1 (de) * 2018-10-24 2020-02-15 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Stabilisieren eines Gleises

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2558236A1 (de) * 1975-01-28 1976-07-29 Plasser Bahnbaumasch Franz Verfahren und einrichtung zur feststellung des zustandes bzw. der dichte von grobkoernigem gut, insbesondere eines gleis-schotterbettes
WO2017055838A1 (en) * 2015-09-28 2017-04-06 University Of Huddersfield Method and system for predicting railway track quality
WO2017129215A1 (de) 2016-01-26 2017-08-03 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gesellschaft M.B.H. Verfahren zur verdichtung der schotterbettung eines gleises sowie stopfaggregat
WO2020083596A1 (de) * 2018-10-24 2020-04-30 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Verfahren und vorrichtung zum verdichten eines schotterbettes
WO2021115722A1 (de) * 2019-12-10 2021-06-17 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gesellschaft M.B.H. Maschine und verfahren zum stabilisieren eines schottergleises

Also Published As

Publication number Publication date
AT18149U1 (de) 2024-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3631087B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verdichten eines gleisschotterbetts
EP0688902B1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen Messung des Querverschiebewiderstandes eines Gleises
EP2957674B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer auf einer Gleisanlage verfahrbaren Oberbaumaschine
AT515801B1 (de) Verfahren zum Verdichten des Schotterbettes eines Gleises
DE4102869A1 (de) Gleisbaumaschine zum verdichten der schotterbettung
EP3870760B1 (de) Verfahren und gleisbaumaschine zum stabilisieren eines gleises
WO2020037343A1 (de) Verfahren zur automatischen lagekorrektur eines gleises
CH661757A5 (de) Fahrbare gleisbaumaschine mit zwei miteinander verbundenen fahrgestell-rahmen.
DE3132708C2 (de) Gleisstopf-Nivellier-und Richtmaschine mit Stabilisationsaggregat und Verfahren zum Verdichten der Schotterbettung eines zu korrigierenden Gleises
AT520117B1 (de) Verfahren zum Verdichten eines Schotterbettes eines Gleises
WO2024052306A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der beschaffenheit, insbesondere des verdichtungsgrads, eines gleisbetts
AT521956B1 (de) Gleisbaumaschine und Verfahren zum Stabilisieren eines Schotterbettes
AT524860B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Verdichten eines Gleisbettes
AT524861B1 (de) Verfahren und Maschine zum Stopfen eines Gleises
AT524005A1 (de) Verfahren und Maschine mit einem Stopfaggregat
AT520771B1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Stopfaggregats einer Gleisbaumaschine sowie Stopfvorrichtung zur Gleisbettverdichtung und Gleisbaumaschine
WO2019120829A1 (de) Verfahren zum betreiben eines stopfaggregats einer gleisbaumaschine sowie stopfvorrichtung zur gleisbettverdichtung und gleisbaumaschine
EP4134485B1 (de) Verfahren zum stabilisieren der schotterbettung eines gleises
AT16891U1 (de) Verfahren und Stopfaggregat zum Stopfen eines Gleises
AT525289A4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Längskräfte in Gleisschienen
AT18243U1 (de) Stopfaggregat und Verfahren zum Unterstopfen einer Gruppe von benachbarten Schwellen eines Gleises
AT372437B (de) Verfahren zum verdichten der schotterbettung eines zu korrigierenden gleises

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23768491

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1