AT527392A1 - Verfahren und Gleisbaumaschine zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstopfen von Schwellen (9) eines Gleises (3) mittels eines Stopfaggregats (6), dessen Stopfwerkzeuge (12) in ein Schotterbett (11) eingetaucht und zueinander beigestellt werden, wobei die Beschaffenheit des Schotterbetts (11) ermittelt wird. Dabei wird auf Basis der ermittelten Beschaffenheit des Schotterbetts (11) eine Einstellgröße (E) für einen Beistelldruck (pB) zur Beaufschlagung von Beistellzylindern (16) des Stopfaggregats (6) automatisch vorgegeben. Damit ist es möglich, den Beistelldruck (pB) bei jedem Stopfvorgang an die Gegebenheiten des Schotterbetts (11) anzupassen.

Description

15

20

25

30

23008

1

Verfahren und Gleisbaumaschine zum Unterstopfen von

Schwellen eines Gleises

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises mittels eines Stopfaggregats, dessen Stopfwerkzeuge in ein Schotterbett eingetaucht und zueinander beigestellt werden, wobei die Beschaffenheit des Schotterbetts ermittelt wird. Zudem betrifft die Erfindung

ein entsprechendes System zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der AT 520698 Al ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt. Dabei wird ein Sensor zur Erfassung einer Belastung des Stopfaggregats zusätzlich zur Bestimmung der Beschaffenheit eines Schotterbetts genutzt. Konkret wird während eines Eindringvorgangs eines Stopfwerkzeuges in ein Schotterbett eine Eindringkraft ermittelt. Ein daraus abgeleiteter Belastungs-Zeit-Verlauf bildet die

Bewertungsgrundlage für die Schotterbeschaffenheit.

Auch in der AT 521850 Al wird ein Eintauchvorgang eines Stopfwerkzeugs genutzt, um Rückschlüsse auf die Beschaffenheit eines Schotterbetts zu erhalten. Dabei erfolgt eine geregelte Absenkbewegung der Stopfwerkzeuge, wobei zumindest eine im Regelkreis verarbeitete Größe einer Auswerteeinrichtung zur Ableitung einer Kenngröße für das

Schotterbett zugeführt wird.

Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Beschaffenheit eines Schotterbetts offenbart die AT 520056 Al. Dabei wird eine aufgrund einer horizontalen Vibrationsbewegung von Stopfwerkzeugen auf den Gleisschotter übertragene Kraft erfasst, um daraus Rückschlüssen auf die Beschaffenheit des

Schotterbetts zu ziehen.

15

20

25

30

23008

2

Die AT 521798 Al offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer Schotterbettbeschaffenheit mittels eines Arbeitsaggregats zum Schotterverdichten, wobei das Arbeitsaggregat einen elektrischen Antrieb umfasst. Wenigstens aus einer Betriebsgröße des elektrischen Antriebs wird mittels einer Auswerteeinrichtung eine

Schotterbettkenngröße abgleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf Basis des Verfahren der eingangs genannten Art eine verbesserte Bedienung des Stopfaggregats zu ermöglichen. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein entsprechend verbessertes System zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises

anzugeben.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 10. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung

an.

(Anseruch 17 Dabei wird auf Basis der ermittelten Beschaffenheit des Schotterbetts eine Einstellgröße für einen Beistelldruck zur Beaufschlagung von Beistellzylindern des Stopfaggregats automatisch vorgegeben. Der Beistelldruck ist eine wichtige Größe beim asynchronen Gleichdruckstopfen, bei welchem bezüglich einer zu unterstopfenden Schwelle gegenüberliegende Stopfwerkzeuge mit gleichem Druck zueinander beigestellt werden. Der gleiche Druck ergibt sich durch eine gemeinsame Aktivierung der den Stopfwerkzeugen zugeordneten Beistellzylinder. Während einer vorgegebenen Beistellzeit führen gegebenenfalls unterschiedliche Reaktionskräfte des Schotters auf das jeweilige

Stopfwerkzeug zu unterschiedlichen Beistellwegen.

15

20

25

30

23008

3

Die vorgegebene Beistellzeit und der eingestellte Beistelldruck sind wichtige Größen zur Beeinflussung der Verdichtungsqualität des Schotters. Beide Größen werden in Abhängigkeit der lokalen Gegebenheiten an der zu stopfenden Gleisstelle gewählt. Von wesentlicher Bedeutung ist hier der aktuelle Zustand des Schotterbetts. Die Information über die Beschaffenheit des Schotterbetts kann insbesondere eine Information zu einer Korngröße, einem Feinanteil, einem Verdichtungsgrad, einem Verschmutzungsgrad, insbesondere einem Grad an Bewuchs, und/oder zu einer Schotterbettsteifigkeit enthalten. Die Beschaffenheit kann auch Informationen zu einer Schichtdicke des Gleisschotters, insbesondere über eine Füllhöhe relativ zu einer

Gleisschwellenunterseite, umfassen.

Insbesondere wird unter der Beschaffenheit des Schotterbetts mindestens eine für den Betrieb des Gleises maßgebliche Eigenschaft verstanden. Maßgeblich sind insbesondere diejenigen Eigenschaften, welche die Tragfähigkeit, die Steifigkeit und/oder die Dämpfungseigenschaften des Schotterbetts betreffen. Die Bandbreite reicht hier von einem relativ lockeren Schotterbett zu Beginn einer Gleiserrichtung (Neulage, weiches Schotterbett) bis hin zu einem stark verschmutzen und kompakten Schotterbett gegen Ende einer Instandhaltungsperiode (hartes Schotterbett). Bei Letzterem ist ein deutlich höherer Beistelldruck erforderlich, um Schotterkörner während eines Beistellvorgangs in ein neues, verdichtetes Gefüge zu

verschieben.

Bisher oblag es einer Bedienperson, anhand abschätzbarer Einflussfaktoren einen passenden Beistelldruck einzustellen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine

automatische Vorgabe des Beistelldrucks in Abhängigkeit der

15

20

25

30

23008

4

vor einem Beistellvorgang der Stopfwerkzeuge ermittelten Beschaffenheit des Schotterbetts. Somit ist es möglich, den Beistelldruck bei jedem Stopfvorgang an die Gegebenheiten des Schotterbetts anzupassen. Typischerweise erfolgt eine Anpassung in einem Bereich von 8 MPa bis 12 MPa (80-120 bar), woraus sich in der Regel am freien Ende des Jeweiligen Stopfwerkzeugs (Pickelplatte) eine Beistellkraft von 3 kN bis 12 kN ergibt.

Durch die automatische Vorgabe des Beistelldrucks in Abhängigkeit der Schotterbettbeschaffenheit ist eine gleichbleibende Stopfqualität sichergestellt. Das Risiko einer Schwellenverschiebung wird ausgeschlossen. Zudem werden die an eine Bedienperson gestellten Anforderungen reduziert. In weiterer Folge bildet die erfindungsgemäße Beistelldruckautomatik ein Teilsystem einer teilautonom oder gänzlich autonom arbeitenden Gleisbaumaschine.

>;

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird die

Einstellgröße des Beistelldrucks als Anteil eines zur Verfügung stehenden Systemdrucks eines mit dem Stopfaggregat gekoppelten Hydrauliksystems vorgegeben. Druckkammern der Beistellzylinder sind über Servo- oder Proportionalventile an das Hydrauliksystem angeschlossen. In der Regel führt eine Druckabsenkung in einer stangenseitigen Druckkammer zur Ausführung einer Beistellbewegung. Eine Druckabsenkung in einer kolbenseitigen Druckkammer bewirkt eine Rückstellbewegung des Beistellzylinders. Zur Erzeugung eines maximalen Beistelldrucks wird die stangenseitige Druckkammer nahezu drucklos geschaltet, sodass der gesamte Systemdruck in der kolbenseitigen Druckkammer als Beistelldruck anliegt. Die Einstellgröße beträgt 100% des Systemdrucks. Zur Absenkung des Beistelldrucks unter 100% des Systemdrucks

wird mittels der Servo- oder Proportionalventile die

15

20

25

30

23008

5

kolbenseitige Druckkammer und/oder die stangenseitige Druckkammer mit reduziertem Systemdruck beaufschlagt. Der aktuelle Beistelldruck ergibt sich aus den Druckunterschieden in den beiden Druckkammern unter Berücksichtigung des Verhältnisses der Kolbenfläche zur Ringfläche des jeweiligen Beistellzylinders.

(Anseruch 31 Vorteilhafterweise wird die Einstellgröße in einer Ausgabeeinrichtung angezeigt. Auf diese Weise erhält eine Bedienperson die Möglichkeit, die Vorgabe zu überwachen und gegebenenfalls Anpassungen vorzunehmen. Beispielsweise wird die Einstellgröße bei einer Neulage weiter reduziert, wenn während des Stopfvorgangs an der aktuellen Gleisstelle nur eine minimale Gleishebung vorgesehen ist. Zusätzlich wird die Einstellgröße bei jedem Stopfvorgang protokolliert,

damit die Stopfergebnisse später nachvollziehbar sind.

uch 4? Zur weiteren Verbesserung des Verfahrens wird

während eines Hebe- und Stopfvorgangs des Gleises die zunächst auf Basis der Schotterbettbeschaffenheit vorgegebene Einstellgröße in Abhängigkeit eines Hebewertes und/oder einer Beistellzeit und/oder einer Anzahl von Stopfzyklen automatisch angepasst. Damit wird der Automatisierungsgrad weiter erhöht. Die Einstellgröße wird dabei so angepasst, dass bei jedem Beistellvorgang genügend Schotter in einen durch den Hebevorgang unter der jeweiligen Schwelle entstehenden Hohlraum geschoben wird. Die in Vibration versetzten Stopfwerkzeuge bewirken eine Verdichtung des unter die Schwelle geschobenen Schotters. Der Beistellvorgang soll beendet sein, sobald die optimale Verdichtung des Schotters erreicht ist. Der Zusammenhang zwischen einer ermittelten Schotterbeschaffenheit, dem Beistelldruck und der Beistellzeit sowie dem Hebewert wird

vorzugsweise vor der Einrichtung der automatischen

15

20

25

30

23008

6

Beistelldruckvorgabe für den Jeweiligen Stopfaggregattvp empirisch ermittelt. Falls eine optimale Verdichtung nicht mit einem Beistellvorgang erreicht werden kann, erfolgt ein weiterer Stopfzyklus an derselben Gleisstelle. Auf einem solchen Fall wird auch die Anzahl der Stopfzyklus bei der Vorgabe der Einstellgröße berücksichtigt.

Bevorzugt ist ein Steuerungsverfahren, bei dem

die Einstellgröße einer Steuerungseinrichtung des Stopfaggregats zugeführt wird, wobei die Beistellzylinder mittels der Steuerungseinrichtung entsprechend der Einstellgröße angesteuert werden. Beispielsweise erfolgt eine Ansteuerung von Servo- oder Proportionalventilen, mittels derer die Beistellzylinder an ein Hydrauliksystem

angeschlossen sind.

[Anspruch 61 Vorteilhafterweise ist eine Regelung vorgesehen, bei welcher der Beistelldruck während eines Beistellvorgangs in Abhängigkeit einer erfassten Bewegungsgröße des Stopfwerkzeugs und/oder einer auf das Stopfwerkzeug wirkenden Reaktionskraft automatisch angepasst wird. Mit diesem optimierten Verfahren ist sichergestellt, dass der mit der Einstellgröße vorgegebene Beistelldruck zu der gewünschten Beistellwirkung im Schotterbett führt. Beispielsweise wird der Beistelldruck erhöht, wenn eine punktuelle Verklumpung des Schotters unter einer Schwelle die Beistellbewegung verlangsamt. Insbesondere werden während des Beistellvorgangs die Beistellgeschwindigkeit und/oder die maximale dynamische Reaktionskraft erfasst. Letztere tritt infolge einer Vibrationsbewegung auf, die der Beistellbewegung überlagert ist. Die dynamische Reaktionskraft ist dann am größten, wenn die Vibrationsrichtung mit der Beistellrichtung übereinstimmt.

Im Anschluss an diese Verdichtungsphase kommt es während

7127

15

20

25

30

23008

eines Vibrationszyklus zu einer Entlastungsphase mit einer Vibrationsrichtung entgegen der Beistellrichtung.

(Anspruch 71 In einer voreilhaften Ausprägung des Verfahrens wird zum Bestimmen der Beschaffenheit des Schotterbetts während eines Eintauchvorgangs der Stopfwerkzeuge in das Schotterbett eine mit einer Eindringkraft korrelierender Messgröße erfasst, wobei aus der Messgröße die Einstellgröße für den Beistelldruck abgeleitet wird. Auf diese Weise wird unmittelbar vor einem Beistellvorgang an der aktuell bearbeiteten Gleisstelle die Schotterbettbeschaffenheit durch einen Messvorgang während des Eintauchens der Stopfwerkzeuge in das Schotterbett erfasst. Die automatische Beistelldruckvorgabe reagiert sofort auf plötzlich

wechselnde Verhältnisse des Schotterbetts.

Eine bevorzugte Kenngröße zur Schotterkategorisierung stellt die ermittelte Eindringkraft der Stopfwerkzeuge dar. Diese errechnet sich aus der resultierenden Kraft eines Senkzylinders, mittels dem die Stopfwerkzeuge in das Schotterbett eingetaucht werden. Maßgeblich sind hierbei ein Senkdruck, ein Gegendruck, eine Kolbenfläche und eine Ringfläche des Senkzylinders. Des Weiteren ist eine aus der Beschleunigung und der Masse der abgesenkten Komponenten des Stopfaggregats resultierende Impulsänderung zu

berücksichtigen.

Si Zur qualitativen Verbesserung des Verfahrens

werden während eines Eintauchvorgangs mehrere Messwerte der Messgröße zu unterschiedlichen Messzeiten erfasst, um daraus die Einstellgröße abzuleiten. Grundlage für die Bestimmung der Schotterbettbeschaffenheit ist somit ein

Reaktionsverlauf des Schotterbetts auf das vertikal bewegte

15

20

25

30

23008

Stopfwerkzeug. Das Resultat ist aussagekräftiger als eine

singuläre Messung pro Eintauchvorgang.

Beispielsweise sind aus einem Eindringkraftverlauf eine gemittelte, eine gewichtete oder eine maximale Senkkraft ermittelbar. Anhand der erfassten Resultate wird das Schotterbett kategorisiert (z.B. niedrige Eindringkraft, mittlere Eindringkraft, hohe Eindringkraft).

Insbesondere kann eine Beschaffenheitskennzahl mit einer Energie korrelieren, die erforderlich ist, um zumindest eines der Stopfwerkzeuge, insbesondere bis zur maximalen Eindringtiefe, in das Schotterbett zu verlagern. Die Eindringenergie kann bestimmt werden als Integral einer vertikalen Antriebskraft, die auf das mindestens eine Stopfwerkzeug wirkt, über dem Weg, insbesondere dem vertikalen Weg, den das Stopfwerkzeug in dem Schotterbett zurücklegt. Eine besonders aussagekräftige Beschaffenheitskennzahl ergibt sich aus dem Quotienten der Eindringenergie und einer maximalen Eindringtiefe. Die resultierende Beschaffenheitskennzahl ist damit weitgehend unabhängig von der Jeweiligen Eindringtiefe der

Stopfwerkzeuge.

Insbesondere werden zur automatischen Vorgabe des Beistelldrucks der Druckverlauf des Senkdrucks und eine gemessene Trajektorie der Senkbewegung der abgesenkten Aggregatkomponenten - im Wesentlichen sind das ein Werkzeugträger mit den Stopfwerkzeugen und den Werkzeugantrieben - herangezogen.

Sa

Bei einer Weiterbildung dieser

Verfahrensausprägung werden insbesondere bei einer

erstmaligen Bearbeitung eines Gleises für mehrere

15

20

25

30

23008

9

Stopfvorgänge Messwerten der Messgröße erfasst, um diese gemeinsam auszuwerten und so die Beschaffenheit des Schotterbetts zu bestimmen. Auf diese Weise werden die Messdaten vorangegangener Stopfvorgänge, insbesondere Messdaten der Senkbewegung und der Beistellbewegung, für die Einstellung des Beistelldrucks eines aktuellen Stopfvorgangs genutzt. Damit ist sichergestellt, dass die Beschaffenheit des Schotterbetts auch dann richtig erkannt wird, wenn

störende Einflüssen auf einzelne Messvorgänge wirken.

Das erfindungsgemäße System zum Unterstopfen

von Schwellen eines Gleises umfasst ein Stopfaggregat mit in ein Schotterbett eintauchbaren sowie zueinander beistellbaren Stopfwerkzeugen und ist zum Bestimmen der Beschaffenheit des Schotterbetts eingerichtet, wobei eine Kenngröße für die Beschaffenheit des Schotterbetts einer Auswerteeinrichtung zur Ableitung einer Einstellgröße für einen Beistelldruck zur Beaufschlagung von Beistellzylindern des Stopfaggregats zugeführt ist. Somit dient eine im System erfasste Kategorisierung des Schotterbetts zur automatischen Einstellung des Beistelldrucks. Das erhöht die Prozesssicherheit und entlastet eine Bedienperson des

Stopfaggregats.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen

in schematischer Darstellung:

Fig. 1 System mit einer auf einem Gleis fahrenden Gleisbaumaschine zum Unterstopfen von Schwellen des Gleises;

Fig. 2 Stopfaggregat der Gleisbaumaschine;

Fig. 3 Hydraulisches Schaltbild für die Ansteuerung eines Beistellzylinders des Stopfaggregats.

15

20

25

30

23008

10

Das in Fig. 1 dargestellte System 1 umfasst eine Gleisbaumaschine 2 zum Stopfen eines Gleises 3. Beispielhaft ist die Gleisbaumaschine 2 als zyklisch arbeitende Stopfmaschine ausgebildet, mit einem auf Schienenfahrwerken 4 abgestützten Maschinenrahmen 5, an dem ein Stopfaggregat 6 und in einer Arbeitsrichtung 7 davor ein Hebe- und Richtaggregat 8 angeordnet sind. Auch jede andere mit einem Stopfaggregat 6 ausgestattete Gleisbaumaschine 2 ist zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbar.

Im Wesentlichen betrifft die Erfindung einen Stopfvorgang, bei dem ein aus Schwellen 9 und darauf befestigten Schienen 10 gebildeter Gleisrost mittels des Stopfaggregats 6 in einer aus einem Schotterbett 11 gehobenen und gegebenenfalls seitlich gerichteten Position fixiert wird. Die Fixierung erfolgt, indem zunächst am Stopfaggregat 6 angeordnete Stopfwerkzeuge 12 beidseits der aktuell zu unterstopfenden Schwelle 9 in das Schotterbett 11 eintauchen. Mittels einer anschießenden Beistellbewegung 13 werden Schotterkörner unter die Schwelle 9 geschoben und verdichtet. Eine Vibrationsbewegung 14 der Stopfwerkzeuge 12 während des Eintauchens und des Beistellens erleichtert das Verlagern der Schotterkörner. Vorzugsweise wird für den Eintauchvorgang eine höhere Vibrationsfrequenz (z.B. 45 Hz)

als für den Beistellvorgang (z.B. 35 Hz) gewählt.

In der Regel sind die gegenüberliegenden Stopfwerkzeuge 12 als Schwinghebel ausgebildet und auf einem gemeinsamen Werkzeugträger 15 gelagert (Fig. 2). Obere Hebelarme der Stopfwerkzeuge 12 sind über Beistellzylinder 16 mit einem Vibrationsantrieb 17 verbunden. In einer anderen Ausprägung wird die Vibrationsbewegung 14 durch die Beistellzylinder 16

erzeugt, indem Hydraulikflüssigkeit mit der

15

20

25

30

23008

11

Vibrationsfrequenz zwischen einer kolbenseitigen Druckkammer 18 und einer stangenseitigen Druckkammer 19 hin und her bewegt wird. An unteren Hebelarmen der Stopfwerkezeuge 12 sind Stopfpickel 20 zum Eintauchen in das Schotterbett 11 befestigt.

Die Beistellbewegung 13 des jeweiligen Beistellzylinders 16 erfolgt durch Beaufschlagung mit einem Beistelldruck ps. Erfindungsgemäß wird dieser Beistelldruck ps auf Basis einer

ermittelten Beschaffenheit des Schotterbetts 11 eingestellt.

In einer Variante der Erfindung wird die Beschaffenheit des Schotterbetts 11 während einer separaten Messfahrt vor der mittels der Gleisbaumaschine 2 durchgeführten Gleisbearbeitung erfasst. Diese Voraberfassung erfolgt durch die Gleisbaumaschine 2 selbst oder durch eine andere Komponente des Systems 1, insbesondere durch ein Messfahrzeug 21, welches das Gleis 3 vor der Gleisbaumaschine 2 befährt. Beispielsweise umfasst die Gleisbaumaschine 2 oder das Messfahrzeug 21 eine Messeinrichtung 22 zur berührungslosen Detektion des

Schotterbetts 11.

Insbesondere weist die Messeinrichtung 22 mindestens eine Sendeeinheit zum Ausstrahlen einer elektromagnetischen Primärstrahlung in das Schotterbett 11 und mindestens eine Empfangseinheit zum Erfassen einer von der Primärstrahlung bewirkten und aus dem Schotterbett 11 zurückgestrahlten Sekundärstrahlung auf, wobei die Empfangseinheit von der Sendeeinheit beabstandet ist. Die Sendefrequenz liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 MHz bis 5000 MHz, insbesondere zwischen 400 MHz bis 600 MHz. Durch eine Auswertung der erfassten Sekundärstrahlung ist die

Beschaffenheit des Schotterbetts 11 ermittelbar.

15

20

25

30

23008

12

Insbesondere wird an einer einzigen Sendeposition die Primärstrahlung ausgestrahlt und an mehreren Erfassungspositionen wird die Sekundärstrahlung erfasst. Auf diese Weise erfolgt die Erfassung einer Mehrzahl an Messsignalen, die mit der Beschaffenheit des Schotterbetts 11 korrelieren. Der Abstand zwischen der Sendeeinheit und der mindestens einen Empfangseinheit ermöglicht eine Strahlungsausbreitung im Schotterbett 11 ohne Abschattung durch eine Schwelle 9 oder eine Schiene 10. Damit ist auch der Schotter unter der jeweiligen Schwelle 9 und der jeweiligen Schiene 10 qualitativ erfassbar. Gleichzeitig mit der Messsignalerfassung erfolgt eine Positionserfassung,

beispielsweise mittels einer GNSS-Antenne 23.

Über ein Mobilfunknetz 24 werden Daten, welche die Beschaffenheit des Schotterbetts 11 verknüpft mit einer Messposition 25 am Gleis 3 angeben, an eine Systemzentrale 26 gesendet und in einer Datenbank 27 gespeichert. Für eine nachfolgende Gleisbearbeitung werden diese Daten auf eine Auswerteeinrichtung 28 der Gleisbaumaschine 2 übertragen. Im Falle einer zuvor erfolgten Datenerfassung durch die Gleisbaumaschine 2 erfolgt eine unmittelbare Speicherung in der Auswerteeinrichtung 28. Eine Übertragung an die

Systemzentrale 26 dient gegebenenfalls der Dokumentation.

Mittels einer an der Gleisbaumaschine 2 angeordneten GNSSAntenne 23 erfolgt eine aktuelle Positionsbestimmung, um die entsprechenden Daten über die Beschaffenheit des Schotterbetts 11 einer aktuellen Arbeitsposition 29 des Stopfaggregats 6 zuzuordnen. Bei einer Anordnung der Messeinrichtung 22 an der Gleisbaumaschine 2 erfolgt die örtliche Zuordnung insbesondere über eine Wegmesseinrichtung 30, insbesondere über einen an einem der Schienenfahrwerke 4

angeordneten Drehgeber.

15

20

25

30

23008

13

In einer bevorzugten Ausprägung der Erfindung erfolgt die Bestimmung der Beschaffenheit des Schotterbetts 11 mittels des Stopfaggregats 6 während eines Eintauchvorgangs der Stopfpickel 20. Ermittelt wird dabei eine mit einer Eindringkraft Fz korrelierende Messgröße, aus der die Beschaffenheit des Schotterbetts 11 hervorgeht. Die Eindringkraft Fz” ergibt sich aus einer resultierenden Zylinderkraft Fz eines Senkzylinders 31 und einer Impulsänderung der abgesenkten Massen. Zur Erfassung entsprechender Messsignale sind am Senkzylinder 31 Drucksensoren 32 zur Erfassung der Drücke in den Zylinderdruckkammern und am Werkzeugträger 15 ein

Beschleunigungssensor 33 angeordnet.

Vorzugsweise werden während eines Eintauchvorgangs mehrere Messwerte zu unterschiedlichen Messzeiten oder kontinuierliche Messwerteverläufe erfasst. Daraus lässt sich eine mittlere Eindringkraft F- ermitteln, welche in hohem

Maße mit der Beschaffenheit des Schotterbetts 11 korreliert.

Eine Örtliche Zuordnung zur Position am Gleis 3 ist nicht erforderlich, weil die weiteren Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens unmittelbar anschließend an derselben Stelle erfolgen. Die Arbeitsposition 29 entspricht einer aktuellen Messposition 25‘. Das gilt auch, wenn die Messungen mehrerer aufeinanderfolgender Stopfvorgänge zur Bestimmung der Beschaffenheit des Schotterbetts 11

herangezogen werden.

Auf Basis der ermittelten Beschaffenheit des Schotterbetts 11 wird eine Einstellgröße E für den Beistelldruck ps zur Beaufschlagung der Beistellzylinder 16 automatisch

vorgegeben. Beispielsweise ist in der Auswerteeinrichtung 28

15

20

25

30

23008

14

ein Zuordnungsschema hinterlegt, aus dem für unterschiedliche Beschaffenheitskennzahlen zugeordnete Beistelldruckwerte hervorgehen. Als Beschaffenheitskennzahl des Schotterbetts 11 ist beispielsweise eine während des aktuellen Eintauchvorgangs der Stopfpickel 20 erfasste mittlere Eindringkraft Fr; festgelegt. Liegt diese mittlere Eindringkraft Fz7 unter 25 kN, wird das Schotterbett 11 entsprechend kategorisiert (niedrige Eindringkraft) und ein Beistelldruck ps von 8 MPa eingestellt. Bei einer mittleren Eindringkraft F:7 in einem Bereich von 25 kN bis 45 kN wird zum Beispiel ein Beistelldruck ps von 10 MPa vorgegeben. Liegt die mittlere Eindringkraft Fz” bei einem Wert von über

45 kN, wird ein Beistelldruck ps von 12 MPa eingestellt.

Neben der Einteilung der Schotterbettbeschaffenheit in diskrete Kategorien können die ermittelten Messwerte auch kontinuierlich auf den Beistelldruck ps abgebildet werden. Dabei ist die Einstellgröße E oder der Beistelldruck pz als stetige Funktion 34 einer Beschaffenheitsmessgröße, insbesondere der Eindringkraft Fr-, in der Auswerteeinrichtung 28 hinterlegt. Mittels einer entsprechenden Funktion 34 wird die Einstellgröße E automatisch bestimmt und einer Steuerungseinrichtung 35 des

Stopfaggregats 6 vorgegeben.

Zusätzlich können in der Auswerteeinrichtung 28 weitere Parameter zur Anpassung des Beistelldrucks ps berücksichtigt werden. Das sind zum Beispiel ein Hebewert H, um den der Gleisrost an der aktuellen Stelle mittels des Hebe- und Richtaggregats 8 gehoben wird, und/oder eine vorgegebene Beistellzeit tz, welche die Dauer eines Beistellvorgangs vorgibt, und/oder eine Anzahl A an Stopfeingriffen an

derselben Gleisstelle. Mehrmalige Stopfeingriffe mit einer

15

20

25

30

23008

15

bestimmten Anzahl A sind beispielsweise vorgeschrieben, wenn

eine vorgegebene Grenze des Hebewert H überschritten wird.

Bei einer Verfüllkontrolle, wie in der AT 524861 A4 beschrieben, erfolgt eine automatische Vorgabe der Anzahl A der Stopfeingriffe. Dabei wird nach Jedem Beistellvorgang das Verfüllen des Hohlraums unter der gestopften Schwelle 11 mittels einer erfassten Beistellgeschwindigkeit kontrolliert, wobei eine mangelnde Verfüllung des Hohlraums

eine automatische Wiederholung des Stopfvorgangs bewirkt.

Zusätzlich können Messdaten der Beistellbewegung wie zum Beispiel die Beistellgeschwindigkeit und/oder eine maximale dynamische Reaktionskraft Fr verwendet werden, um den Beistelldruck ps während der Beistellbewegung anzupassen. Ein am jeweiligen Stopfwerkzeug 12 angeordneter Bewegungsund/oder Kraftmesssensor 36 liefert ein entsprechendes Messsignal. Dabei erfolgt eine Rückführung der Messdaten in die Steuerungseinrichtung 35, woraus sich eine Regelung des

Beistelldrucks ps während des Beistellvorgangs ergibt.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Anordnung zur Anpassung des Beistelldrucks ps: mittels zweier Ansteuerventile 37, die als 3/3 Wegeventile ausgebildet sind. Jeder Beistellzylinder 16 ist über solche Ansteuerventile 37 mit einem Hydrauliksystem verbunden. Dieses umfasst eine Hydraulikpumpe, die ein Hydraulikmedium mit einem vorgegebenen Systemdruck beaufschlagt, sowie einen Tank und gegebenenfalls einen

Ölkühler, einen Ölfilter etc.

In der dargestellten passiven Mittelstellung (Ventilruhestellung) des jeweiligen Ansteuerventils 37 wird ein Ventilschieber mit Hilfe zweier Rückstellfedern in

Position gehalten. Dabei wirkt auf Jeder Seite des

15

20

25

30

23008

16

Ventilschiebers eine Federkraft, sodass zwischen einem Systemdruckanschluss 38 sowie einem Tankableitungsanschluss 39 einerseits und einem Druckkammeranschluss 40 andererseits keine Verbindung gegeben ist. Der entsprechende

Beistellzylinder 16 ist blockiert.

Mittels eines Steuersignals der Steuerungseinrichtung 35 wird das jeweilige Ansteuerventil 37 aus der passiven Mittelstellung in eine zum Ansteuersignal proportionale Stellung gebracht, indem das auf der einen Seite befindlichen Steuerelement gegen die Federkraft der auf der

gegenüberliegenden Seite befindlichen Rückstellfeder drückt.

Der links der Mittelstellung befindliche Schaltzustand des Ventilschiebers verbindet den Druckleitungsanschluss 38 mit dem jeweiligen Druckkammeranschluss 40, wodurch gegebenenfalls das Strömen des Hydraulikmediums in Richtung des geringeren Druckniveaus ermöglicht wird. Die Verbindung

zum Tankableitungsanschluss 39 bleibt dabei unterbrochen.

Die rechts der Mittelstellung befindliche Stellung des Ventilschiebers verbindet die jeweilige Druckkammer 18, 19 mit dem Tank des Hydrauliksystems, wobei sich eine Strömung des Hydraulikmediums in Richtung des geringeren Druckniveaus einstellt. In diesem Fall bleibt die Verbindung zum

Systemdruckanschluss 38 unterbrochen.

Drucksensoren 32 sind £fluidleitend mit der kolbenseitigen Druckkammer 18 sowie der stangenseitigen Druckkammer 19 verbunden. Damit wird den Druck in der jeweiligen Druckkammer 18, 19 gemessen und in ein durch die Steuerungseinrichtung 35 erkennbares elektrisches Signal

umgewandelt.

15

20

25

30

23008

17

Ein Wegmesssensor 41 ist in der Umgebung des jeweiligen Beistellzylinders 16 angeordnet. Ein gemessenes Positionssignal wird in die Steuerungseinrichtung 35 eingelesen und verarbeitet, woraus auf die Position des Kolbens 42 im jeweiligen Beistellzylinder 16 rückgeschlossen

werden kann.

Die Ansteuerventile 37 werden unter Berücksichtigung der Messsignale in der Weise angesteuert, dass sich der gewünschte Beistelldruck pz entsprechend der vorgegebenen Einstellgröße E ergibt. Über die Stellung der Ventilschieber und der sich daraus ergebenden proportionalen Verbindungen der Druckkammern 18, 19 mit dem Systemdruckanschluss 38 sowie dem Tankableitungsanschluss 39 ist in Jeder Druckkammer 18, 19 ein Jjeweiliger Druck einstellbar. Konkret ergibt sich der Beistelldruck ps aus dem Druck in der kolbenseitigen Druckkammer 18 abzüglich des Drucks in der stangenseitigen Druckkammer 19 unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen Kolbenfläche und Ringfläche. Die Kolbenfläche des Kolbens 42 begrenzt die kolbenseitige Druckkammer 18 und die Ringfläche des Kolbens 42 begrenzt

die stangenseitige Druckkammer 19,

Vorteilhafterweise wird der resultierende Beistelldruck pz in Abhängigkeit eines vorhandenen Systemdrucks angegeben, beispielsweise als prozentualer Wert des Systemdrucks. Eine entsprechende Ausgabeeinrichtung 43 ist im Sichtfeld einer Bedienperson angeordnet, wodurch eine laufende Kontrolle ermöglicht wird. Gegebenenfalls wird der Wert durch die Bedienperson über eine Eingabeeinrichtung 44 angepasst, um von der Beschaffenheit des Schotterbetts 11 unabhängige

Aspekte zu berücksichtigen.

18

Weitere Einstellmöglichkeiten des Beistelldrucks pz ergeben sich durch die Nutzung von Digitalventilen oder durch einen variablen Systemdruck. Des Weiteren können im Hydrauliksystem unterschiedliche Druckniveaus bereitgestellt werden. Eine abwechselnde Verbindung des jeweiligen Beistellzylinders 16 an eines dieser Druckniveaus bewirkt

eine entsprechende Anpassung des Beistelldrucks ps.

Claims (10)

15 20 25 30 23008 19 Patentansprüche

1. Verfahren zum Unterstopfen von Schwellen (9) eines Gleises (3) mittels eines Stopfaggregats (6), dessen Stopfwerkzeuge (12) in ein Schotterbett (11) eingetaucht und zueinander beigestellt werden, wobei die Beschaffenheit des Schotterbetts (11) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der ermittelten Beschaffenheit des Schotterbetts (11) eine Einstellgröße (E) für einen Beistelldruck (pe) zur Beaufschlagung von Beistellzylindern (16) des Stopfaggregats (6) automatisch

vorgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellgröße (E) als Anteil eines zur Verfügung stehenden Systemdrucks eines mit dem Stopfaggregat (6) gekoppelten Hydrauliksystems vorgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellgröße (E) in einer

Ausgabeeinrichtung (43) angezeigt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Hebe- und Stopfvorgangs des Gleises (3) die Einstellgröße (E) in Abhängigkeit eines Hebewertes (H) und/oder einer Beistellzeit (tz) und/oder

einer Anzahl (A) von Stopfzyklen automatisch angepasst wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellgröße (E) einer Steuerungseinrichtung (35) des Stopfaggregats (6) zugeführt wird und dass die Beistellzylinder (16) mittels der Steuerungseinrichtung (6) entsprechend der Einstellgröße (E)

angesteuert werden.

15

20

25

30

23008

20

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Beistelldruck (ps) während eines Beistellvorgangs in Abhängigkeit einer erfassten Bewegungsgröße des Stopfwerkzeugs (6) und/oder einer auf das Stopfwerkzeug (12) wirkenden Reaktionskraft (Fr) automatisch

angepasst wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Beschaffenheit des Schotterbetts (11) während eines Eintauchvorgangs der Stopfwerkzeuge (12) in das Schotterbett (11) eine mit einer Eindringkraft (F:) korrelierender Messgröße erfasst wird und dass aus der Messgröße die Einstellgröße (E) für den

Beistelldruck (ps) abgeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffenheit des Schotterbetts (11) anhand mehrerer Messwerte der Messgröße zu unterschiedlichen Messzeiten während des Eintauchvorgangs bestimmt und daraus

die Einstellgröße (E) abgeleitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass während mehrerer Stopfvorgänge Messwerte der Messgröße erfasst werden und daraus die

Beschaffenheit des Schotterbetts (11) bestimmt wird.

10. System (1) zum Unterstopfen von Schwellen (9) eines Gleises (3) mittels eines Stopfaggregats (6) mit in ein Schotterbett (11) eintauchbaren und zueinander beistellbaren Stopfwerkzeugen (12), wobei das System (1) zum Bestimmen der Beschaffenheit des Schotterbetts (11) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kenngröße für die

Beschaffenheit des Schotterbetts (11) einer

21

Auswerteeinrichtung (28) zur Ableitung einer Einstellgröße (E) für einen Beistelldruck (ps) zur Beaufschlagung von

Beistellzylindern (16) des Stopfaggregats (6) zugeführt ist.