AT524100B1

AT524100B1 - Stopfmaschine zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises

Info

Publication number: AT524100B1
Application number: ATA50686/2020A
Authority: AT
Inventors: Hofer Ing Hansjörg; Lichtberger Dr Bernhard
Original assignee: Hp3 Real Gmbh
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2025-02-15
Also published as: JP7604624B2; CN116018440A; EP4196638B1; EP4196638A1; JP2023537140A; WO2022032319A1; EP4196638C0; AT524100A1

Abstract

Es wird eine Stopfmaschine (1) zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises (2), mit einem auf zwei Schienenfahrwerken (9) verfahrbaren, sich in Stopfmaschinenlängsrichtung erstreckenden Maschinenrahmen (14) und einem zwischen den Schienenfahrwerken (9) angeordneten und über ein Fahrwerk (10) am Gleis (2) verfahrbaren Satelliten (3) beschrieben, der über eine Satellitenlängsführung (18) mit dem Maschinenrahmen (14) führungsverbunden ist und der ein Gleishebe-Richt-Aggregat (7) aufweist. Um vorteilhafte Positionierungsverhältnisse zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der Satellit (3) über einen Linearantrieb (4) mit Positionserfassung direkt mit dem Maschinenrahmen (14) verbunden ist, wobei der Lineartrieb (4) den Satellit (3) innerhalb eines vorgesehenen Verschiebebereiches (A) zwischen den Schienenfahrwerken (9) derart beschleunigt und verzögert, dass ein vorgegebenes Verfahrmass eingehalten ist, wobei zwei Hydraulikzylinder (4) vorgesehen sind, von denen der eine den Satelliten (3) bei einer Verlagerung zwischen den Schienenfahrwerken (9) schiebt und der andere zieht.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Stopfmaschine zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises, mit einem auf zwei Schienenfahrwerken verfahrbaren, sich in Stopfmaschinenlängsrichtung erstreckenden Maschinenrahmen und einem zwischen den Schienenfahrwerken angeordneten und über ein Fahrwerk am Gleis verfahrbaren Satelliten, der über eine Satellitenlängsführung mit dem Maschinenrahmen führungsverbunden ist und der zwischen Fahrwerk und Satellitenlängsführung ein bezüglich des Satelliten höhenverstellbares Stopfaggregat sowie ein Gleishebe-Richt-Aggregat aufweist, wobei der Satellit über einen Linearantrieb mit Positionserfassung direkt mit dem Maschinenrahmen verbunden ist, wobei der Lineartrieb den Satellit innerhalb eines vorgesehenen Verschiebebereiches zwischen den Schienenfahrwerken derart beschleunigt und verzögert, dass ein vorgegebenes Verfahrmass (Schwellenteilung oder ein Vielfaches davon) eingehalten ist.

[0002] Derartige, beispielsweise aus der DE 3409846 A1 bekannte Stopfmaschinen arbeiten kontinuierlich mit Arbeitssatelliten, hier kurz Satelliten. Die Stopfmaschine fährt während der Arbeit mit konstanter Geschwindigkeit, während der integrierte Stopfsatellit mit Stopfaggregaten, Hebe-Richteinrichtung und Messwagen diskontinuierlich von Stopfbereich zu Stopfbereich vorfährt und das Gleis hebt und richtet sowie die Schwellen unterstopft.

[0003] Eine solche im Arbeitseinsatz kontinuierlich fahrende Stopfmaschine ist beispielsweise durch US 6 705 232 bekannt. Der große Vorteil dieser Art von Stopfmaschinen besteht darin, dass die Hauptmaschine mit einer wesentlich größeren Masse nicht bei jeder zu unterstopfender Schwelle gestoppt und anschließend wieder beschleunigt werden muss. Dadurch erhöht sich die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine gegenüber zyklisch arbeitenden Maschinen und außerdem werden die auf den Maschinisten wirkenden Beschleunigungen verringert. Die zyklische Vorfahrt von Schwellenbereich zu Schwellenbereich beschränkt sich auf den die Arbeitsaggregate tragenden Satelliten, der relativ zum Hauptrahmen der Maschine längsverschiebbar ausgebildet ist. Eine solche Maschine geht auch aus der AT401943B hervor.

[0004] Werden bestimmte von den Bahndirektionen festgelegte Komfortgrenzwerte oder Sicherheitsgrenzwerte einer geometrischen Gleislage überschritten, dann werden Gleisstopfarbeiten geplant und zeitgerecht durchgeführt. Zur Behebung und Berichtigung dieser geometrischen Gleisfehler kommen heute meist Gleisbaumaschinen zum Einsatz.

[0005] Stopfaggregate fixieren die Lage eines Gleises während einer Instandhaltungsmaßnahme. Dies geschieht über Stopfwerkzeuge, so genannte Stopfpickel, die in den Schotter neben den Schwellen eintauchen und über eine lineare Schließbewegung die durch eine Verdichtschwingung überlagert wird, den Schotter unter der Schwelle verdichten.

[0006] Es gibt Stopfmaschinen die auf das Stopfen von Weichen spezialisiert sind (mit teilbaren Stopfaggregaten - so genannte Splitheadaggregate, Zusatzhebeeinrichtungen für den abzweigenden Strang, schwenkbare Verdichtpickel etc.) und Stopfmaschinen die vorzugsweise für das Streckenstopfen gebaut sind. Stopfmaschinen sind zyklisch aber auch kontinuierlich arbeitend bekannt. Daneben gibt es noch Einschwellen- und Mehrschwellenstopfmaschinen. Mehrschwellenstopfmaschinen stopfen in einem Arbeitszyklus mehrere Schwellen auf einmal. Sie können aber auch so eingesetzt werden, dass nur eine Schwelle gestopft wird.

[0007] Der Satellitenrahmen ruht bei den vorbekannten Lösungen auf einem Fahrwerk, welches mit Bremsen und einem Antrieb, der auf die Räder wirkt, verbunden ist. Der Nachteil von solchen Antrieben ist, dass sie nicht verzögerungsfrei wirken, sondern eine Totzeit aufweisen. Wie die Bremsen so ist auch der Antrieb vom Reibwert zwischen Rad-Schiene und der auf dem Fahrwerk ruhenden Masse abhängig. Ist die Antriebs- oder Bremskraft zu hoch dann kommen die Antriebsräder entweder ins Schleudern oder Blockieren. Beim Schleudern wird die Schiene beansprucht und viel Zeit verloren. Beim Blockieren rutscht der Satellit über den geplanten Vorschub hinaus. Dann muss der Satellit zurücksetzen, damit die Stopfpickel ins Zwischenfach zwischen den Schwellen tauchen kann. Dies bedeutet ebenfalls einen Zeitverlust, zudem wird die Kontinuität der Arbeit unterbrochen. Kontinuierlich arbeitende Maschinen arbeiten mit einer fix eingestellten

Stopfzeit. Bei einer veränderlichen Stopfzeit müsste die Vorfahrgeschwindigkeit der Hauptmaschine ständig an die varieriende Stopfzeit angepasst werden oder überhaupt, wenn der Verstellweg des Satelliten erschöpft ist, stehenbleiben. Aus AT 515801 ist eine Methode bekannt bei der eine optimale Verdichtzeit automatisch durch die Maschine selbst bestimmt und vorgegeben wird. Die Methode nach AT 515801, das zeigen praktische Ergebnisse, führt zu einer wesentlich längeren haltbaren Gleislage und damit zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen. Die Anwendung dieser Methode mit nicht vorhersehbaren varierienden Stopfzeiten, erschwert oder verunmöglicht sogar die Anwendung des kontinuierlichen Stopfens.

[0008] Stopfarbeiten stellen kostspielige Betriebsbehinderungen dar, weshalb eine möglichst hohe Arbeitsleistung der Stopfmaschinen und eine möglichst hohe Haltbarkeit der berichtigten Gleislage bedeutend sind.

[0009] Antriebe von Fahrwerken bestehen aus Leistungsversorger, Regelkreis, Getriebe und Antriebsmotor und sind aufwendig und kostspielig.

[0010] Aus EP 1387003B1 ist bekannt, dass der Fahrantrieb des Satelliten mit Hilfe eines Beschleunigungszylinders unterstützt werden kann. Damit wird zwar die Anfahrverzögerung des Antriebs der Fahrwerke zum Teil kompensiert, aber so ein Beschleunigungszylinder trägt zur Präzision der Positionierung des Satelliten nichts bei. Er weist auch keinen Anteil an der Bremswirkung des Satelliten auf.

[0011] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile zu vermeiden und eine präzise und schnelle Positionsregelung des Satelliten zu ermöglichen.

[0012] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass zwei Hydraulikzylinder vorgesehen sind, von denen der eine den Satelliten bei einer Verlagerung zwischen den Schienenfahrwerken schiebt und der andere zieht.

[0013] Unterschiedliche Stopfzeiten werden erfindungsgemäß automatisch durch Anpassung der Anfahr- und Bremsbeschleunigung über den Linearantrieb ausgeglichen. Bei längerer Stopfzeit wird der Satellit schneller vorgefahren, bei kürzerer langsamer. Es können auch mehr als zwei, Hydraulikzylinder vorgesehen sein, von denen der eine den Satelliten bei einer Verlagerung zwischen den Schienenfahrwerken schiebt und der andere zieht. Damit kann die gleiche Wirkung wie bei einer Verwendung eines Gleichgangzylinders erzielt werden.

[0014] Der Satellit ist über mindestens zwei Linearantriebe fest mit dem Maschinenrahmen der Stopfmaschine verbunden. Der Linearantrieb greift also einerends am Maschinenrahmen und andernends am Satelliten an. Der Linearantrieb kann als Hydraulikzylinder mit einem Positionsgeber ausgeführt werden. Dieser Linearantrieb wird sowohl zum Beschleunigen des Satelliten als auch zum Verzögern beim Positionieren zwischen den Schienenfahrwerken der Stopfmaschine verwendet. Der Verlauf der Anfahrrampe und der Bremsrampe kann über Proportionalregelventile bzw. Servoventile und entsprechende Regelektronik exakt vorgegeben werden. Die Satellitenmasse weist nur 10-15% der Hauptmaschinenmasse auf, deshalb ist die Stoßwirkung auf den Maschinisten auf der kontinuierlich fahrenden Hauptmaschine beim Anfahren und Bremsen entsprechend gering. Zudem kann die Rückwirkung (Beschleunigungs- und Bremsimpulsrückwirkung) durch Wahl entsprechender Beschleunigungs- und Bremsrampen gewählt werden. Der Lineartrieb beschleunigt und verzögert den Satelliten innerhalb eines vorgesehenen Verschiebebereiches zwischen den Schienenfahrwerken derart, dass ein vorgegebenes Verfahrmass eingehalten ist. Abhängig von Zykluszeit von Stopfaggregat und Gleishebe-Richt-Aggregat, von Fahrgeschwindigkeit der Stopfmaschine und dem Verschiebebereich des Satelliten ist das vorgegebene Verfahrmass einzuhalten, welches innerhalb des erlaubten Verschiebebereiches zu liegen hat und ein Maß für die Verschiebung des Satelliten gegenüber dem Maschinenrahmen entlang des Gleises darstellt. Zusätzlich kann zur Unterstützung natürlich auch ein Fahrantrieb und eine Bremsvorrichtung aufgebaut werden. Dies hat den Vorteil einer möglichen Redundanz und einer Unterstützung der Hydraulikzylinder die kleiner ausgeführt werden könnten. Anwendbar sind auch zwei Linearantriebe einer in Arbeitsrichtung bei der Vorfahrt ziehend und einer drückend und beim Bremsen in umgekehrter Richtung wirkend. Dies hat den Vorteil gleicher Kraftwirkung

beim Beschleunigen als auch beim Bremsen. Ein Hydraulikzylinder als Linearantrieb hat ja auf Grund der Kolben- und Ringfläche unterschiedliche Kraftwirkung je nach Betätigungsrichtung.

[0015] Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist der Entfall des Fahrantriebes und der Bremse des Satellitenlaufwerkes, die überaus exakte Positionierbarkeit des Satelliten zwischen den zwei Schienenfahrwerken und die Möglichkeit, die Position bei Abweichungen sofort zu korrigieren, da es verglichen mit Fahrantrieben und Bremsen auf Fahrwerken nur äußerst geringe Totzeiten und Ansprechverzögerungen, beispielsweise durch Schlupf zwischen Rädern und Schiene, gibt. Zudem ergibt sich eine Unabhängigkeit von Rad-Schiene Reibwerten. Im Herbst muss z. B. die Geschwindigkeit der Stopfmaschine (wegen Laub auf der Schiene) an die vorhandenen schlechten Reibwerte angepasst werden. Damit sinkt die Arbeitsgeschwindigkeit. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Ausführung vermieden. Bei Einschwellenstopfmaschinen ist der vorgegebene Vorfahrweg die Schwellenteilung (typisch 60cm) oder bei Mehrschwellenstopfmaschinen das entsprechende Vielfache davon. Erfindungsgemäß ergibt sich der Vorteil, dass varierende Stopfzeiten durch automatisch angepasste Beschleunigungs- und Bremsverzögerungen der Linearantriebe ausgeglichen werden können und damit die kontinuierliche Vorfahrt der Hauptmaschine gewährleistet bleibt. Insgesamt kann die Arbeitsgeschwindigkeit der Stopfmaschine wegen des Wegfalls der Totzeiten des Fahrantriebes des Satelliten erhöht werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass bei einer Anhebung oder Reduzierung der kontinuierlichen Vorfahrgeschwindigkeit der Stopfmaschine automatische die Anfahr- und Bremsbeschleunigungen angepasst werden. Damit können noch höhere Arbeitsgeschwindigkeiten erzielt werden.

[0016] Der Linearantrieb umfasst vorzugsweise mindestens zwei Hydraulikzylinder, insbesondere ein Gleichgangzylinder, mit Positionserfassung. Insbesondere kann ein Regelkreis vorgesehen sein, der Anfahr- und Bremsbeschleunigungen des Satelliten in Abhängigkeit einer, insbesondere konstanten, Stopfmaschinenfahrgeschwindigkeit mittels des Linearantriebs vorgibt, um das vorgegebene erlaubte Verfahrmass zu erreichen.

[0017] In der Zeichnung Fig. 1 ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

[0018] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer kontinuierlich arbeitenden Stopfmaschine 1 mit Satelliten 3 und linearen Antrieb 4 in Seitenansicht,

[0019] Fig. 2 ein Weg Zeitdiagramm Diagramm und [0020] Fig. 3 ebenfalls ein Weg Zeitdiagramm Diagramm.

[0021] Die Stopfmaschine 1 zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises 2, umfasst einen auf zwei Schienenfahrwerken 9 verfahrbaren, sich in Stopfmaschinenlängsrichtung erstreckenden Maschinenrahmen 14 und einen zwischen den Schienenfahrwerken 9 angeordneten und über ein Fahrwerk 10 am Gleis 2 verfahrbaren Satelliten 3, der über eine Satellitenlängsführung 18 mit dem Maschinenrahmen 14 führungsverbunden ist und der zwischen Fahrwerk 10 und Satellitenlängsführung 18 ein bezüglich des Satelliten 3 höhenverstellbares Stopfaggregat 5 sowie ein Gleishebe-Richt-Aggregat 7 aufweist.

[0022] Der Satellit 3 ist über einen Linearantrieb 4 mit Positionserfassung direkt mit dem Maschinenrahmen 14 verbunden, wobei der Lineartrieb 4 den Satellit 3 innerhalb eines vorgesehenen Verschiebebereiches A zwischen den Schienenfahrwerken 9 derart beschleunigt und verzögert, dass ein vorgegebenes Verfahrmass eingehalten ist.

[0023] Innerhalb des Maschinenrahmens 14 der Maschine ruht der längsverschiebbare Satellit 3 auf dem Fahrwerk 10. Der Satellit 3 wird durch Satellitenlängsführungen 18 im Hauptrahmen 14 nach Art einer Schubkarre, einerends mit Laufwerk, anderends mit Führungsarmen längsverschiebbar geführt. Die Maschine 1 mit der Stopfkabine 15 ist über Drehgestelle 9, 10 auf dem Gleis 2 verfahrbar. Die Maschine weist ein Gleismesssystem 6, 11, 12 welches zum Regeln des Hebe-Richt-Aggregates 7, das in den Satelliten 3 integriert ist, auf. Auf dem Satelliten 3 befindet sich ein senk- und hebbares Stopfaggregat 5 das über einen Drehkranz 19 um die Hochachse um den Winkel a drehbar und über eine quer zur Arbeitsrichtung liegende Verschiebeeinrichtung 20 auch quer verschiebbar ist. Das Hebe-Richt-Aggregat ist über einen Linearantrieb 8 der mit

dem Satellitenrahmen 13 verbunden ist in Gleislängsrichtung verschiebbar. Dem GleishebeRicht-Aggregat 7 ist wenigstens ein Hebezylinder H und wenigstens ein Richtzylinder R zugeordnet.

[0024] Die Maschine arbeitet in Arbeitsrichtung AR. Der Satellit 3 ist bezogen auf den Hauptrahmen 14 um den Verschiebebereich A verfahrbar innerhalb dem das arbeitsabhängige (richten und/oder stopfen, Gleisbettqualität) Verfahrmass liegt. Uber den Linearantrieb 4 der über ein, insbesondere integriertes Wegmesssystem verfügt wird der Satellit 3 im bzw. unter dem Maschinenrahnen 14 geführt, in Fahrtrichtung nach vorne beschleunigt und zum genauen Erreichen der nötigen Vorfahrdistanz wieder rechtzeitig abgebremst.

[0025] Das Diagramm Fig. 2 zeigt vertikal aufgetragen den Weg s und horizontal die Zeitachse t. Die kontinuierliche konstanten Vorfahrtgeschwindigkeit vm der Hauptmaschine 1 ist durch die Gerade gegeben. Darüber ist der Weg-Zeit-Verlauf des Satelliten 3 gezeigt. Ts entspricht der Stopfzeit, tr ist die Totzeit des Antriebes, a der Vorfahrweg (Schwellenteilung) und t- die Vorfahrzeit. Bei ST tritt eine anomale Verlängerung der Stopfzeit tx‘ auf. Da der Vorfahrweg des Satellitent erschöpft ist, muss die Hauptmaschine für die Zeit twmst anhalten und kann erst nach der Vorfahrt des Satelliten 3 ihre Fahrt wieder aufnehmen.

[0026] Das Diagramm Fig. 3 zeigt vertikal aufgetragen den Weg s und horizontal die Zeitachse t. Die kontinuierliche konstanten Vorfahrtgeschwindigkeit vm der Hauptmaschine 1 ist durch die Gerade gegeben. Darüber ist der Weg-Zeit-Verlauf des Satelliten 3 gezeigt. Ts Ist die Stopfzeit der 1. Stopfung und t-1 die entsprechende Vorfahrzeit. Da der erfindungsgemäße Linearantrieb keine Totzeiten tr aufweist, ist die zur Vorfahrt verfügbare Zeit tr, bei vergleichbarer Arbeitsgeschwindigkeit vw, länger. Die Anfahr- und Bremsbeschleunigungen des Satelliten 3 können sanfter ausgeführt werden. Die 2. Stopfung benötigt zum Beispiel eine längere Zeit tsız. Die Vorfahrzeit tr2 verringert sich entsprechend, Anfahr- und Bremsbeschleunigungen werden automatisch angepasst und größer. Die 3. Stopfung benötigt tsıs Mit entsprechend eingestellter Anfahr- und Bremsbeschleunigung ergibt sich die Vorfahrzeit zu tr3 usw. Auf diese Weise kann die Stopfmaschine 1 mit kontinuierlicher Geschwindigkeit arbeiten obwohl die Stopfzeiten varieren.

Claims

Patentansprüche

1. Stopfmaschine (1) zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises (2), mit einem auf zwei Schienenfahrwerken (9) verfahrbaren, sich in Stopfmaschinenlängsrichtung erstreckenden Maschinenrahmen (14) und einem zwischen den Schienenfahrwerken (9) angeordneten und über ein Fahrwerk (10) am Gleis (2) verfahrbaren Satelliten (3), der über eine Satellitenlängsführung (18) mit dem Maschinenrahmen (14) führungsverbunden ist und der zwischen Fahrwerk (10) und Satellitenlängsführung (18) ein bezüglich des Satelliten (3) höhenverstellbares Stopfaggregat (5) sowie ein Gleishebe-Richt-Aggregat (7) aufweist, wobei der Satellit (3) über einen Linearantrieb (4) mit Positionserfassung direkt mit dem Maschinenrahmen (14) verbunden ist, wobei der Lineartrieb (4) den Satellit (3) innerhalb eines vorgesehenen Verschiebebereiches (A) zwischen den Schienenfahrwerken (9) derart beschleunigt und verzögert, dass ein vorgegebenes Verfahrmass eingehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hydraulikzylinder (4) vorgesehen sind, von denen der eine den Satelliten (3) bei einer Verlagerung zwischen den Schienenfahrwerken (9) schiebt und der andere zieht.

2. Stopfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (4) ein Hydraulikzylinder, insbesondere ein Gleichgangzylinder, mit Positionserfassung ist.

3. Stopfmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Regelkreis, der Anfahr- und Bremsbeschleunigungen des Satelliten (3) in Abhängigkeit einer, insbesondere konstanten, Stopfmaschinenfahrgeschwindigkeit mittels des Linearantriebs (4) vorgibt, um das vorgegebene erlaubte Verfahrmass zu erreichen.

4. Stopfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Regelkreis, der Anfahr- und Bremsbeschleunigungen des Satelliten (3) in Abhängigkeit einer, insbesondere konstanten, Stopfmaschinenfahrgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Stopfzeiten (tri) mittels des Linearantriebs (4) vorgibt, um das vorgegebene erlaubte Verfahrmass zu erreichen.

5. Stopfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Linearantrieb (4) ein Fahrantrieb (16) am Fahrwerk (19) des Satelliten (3) vorgesehen ist.

6. Stopfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass zusätzlich zum Linearantrieb (4) eine Bremse (17) am Fahrwerk (19) des Satelliten (3) vorgesehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen