AT528411B1 - Akkusystem für Stopfaggregat - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Akkusystem (1) für mindestens ein Stopfaggregat (9) umfassend eine Motor-Hydraulikpumpeneinheit (2), einen Hydraulikspeicher (3) und Messeinheiten (4), angeordnet zur Bereitstellung von Hydraulikmedium mit einem hydraulischen Versorgungsdruck (pV) für hydraulische Aktuatoren (94) des Stopfaggregates (9), wobei die Motor- Hydraulikpumpeneinheit (2) verstellbar ausgeführt ist und eine Veränderung des Förderstroms von Hydraulikmedium mittels der Hydraulikpumpe (221) zu den hydraulischen Aktuatoren (94) ermöglicht, wobei weiters eine Regler-Einheit (7) zur Steuerung des Förderstroms mit einer Betätigungseinheit (225) der Motor-Hydraulikpumpeneinheit (2) verbunden ist und Signalleitungen der Messeinheiten (4) mit Eingängen der Regler-Einheit (7) verbunden sind, wobei ein Ausgang der Regler-Einheit (7) zur Vorsteuerung mit einem Eingang der Betätigungseinheit (225) der Motor-Hydraulikpumpeneinheit (2) verbunden ist, zur Hinterlegung und Auswertung eines mit Hilfe der Messeinheiten (4) erfassten Betriebsbedarfs an hydraulischem Versorgungsdruck (pV) und/oder Volumenstrom des Hydraulikmediums des Stopfaggregates (9) eine Hinterlegungseinheit (73) und eine Auswerteeinheit (74) angeordnet sind und die Regler-Einheit (7, 72) weiters ausgestattet ist, um Abweichungen vom mittels der Auswerteeinheit (74) prognostizierten Volumenstrom des Hydraulikmediums und/oder des hydraulischen Versorgungsdruck (pV) zu kompensieren.

Description

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Beschreibung

AKKUSYSTEM FÜR STOPFAGGREGAT

[0001] Die Erfindung betrifft ein Akkusystem für mindestens ein Stopfaggregat einer Gleisbaumaschine umfassend eine Motor-Hydraulikpumpeneinheit, einen Hydraulikspeicher und Messeinheiten, angeordnet zur Bereitstellung von Hydraulikmedium mit einem hydraulischen Versorgungsdruck pv für hydraulische Aktuatoren des Stopfaggregates, wobei die Motor-Hydraulikpumpeneinheit verstellbar ausgeführt ist und eine Veränderung des Förderstroms von Hydraulikmedium mittels der Hydraulikopumpe zu den hydraulischen Aktuatoren ermöglicht, wobei weiters eine Regler-Einheit zur Steuerung des Förderstroms mit einer Betätigungseinheit der Motor-Hydraulikopumpeneinheit verbunden ist und Signalleitungen der Messeinheiten mit Eingängen der Regler-Einheit verbunden sind.

[0002] Stopfaggregate dienen der Herstellung einer korrekten Gleislage eines Schienenfahrweges, der Teil eines Schienennetzwerks zum Transport von Gütern und zur Beförderung von Personen mit Hilfe von Schienenfahrzeugen ist.

[0003] Dazu sind Stopfaggregate zur gleichzeitigen Bearbeitung der Schotterschicht, auf denen eine oder mehrere Schwellen des zu berichtigenden Gleises lagern, auf Gleisbaumaschinen angeordnet.

[0004] Gleisbaumaschinen sind aufgrund der mitgeführten Arbeitsaggregate, insbesondere Hebe-Richt-Aggregate und Stopfaggregate, spezielle Schienenfahrzeuge, die die Arbeitsaggregate in einem Streckenabschnitt, in dem die Gleislage zu berichtigen ist, von einer zu bearbeitender Schwellengruppe zur in Arbeitsrichtung darauffolgenden nächsten Schwellengruppe bewegen.

[0005] Der Stopfvorgang ist durch aufeinanderfolgende Arbeitsphasen gekennzeichnet, in denen die Stopfwerkzeuge der Stopfaggregate periodisch wechselnden Belastungen ausgesetzt sind.

[0006] Gleichermaßen sind Hebe- und Richtaggregate beim Stopfvorgang einem Arbeitszyklus unterworfen, bei dem vor dem Unterstopfen der Schwellenauflage der Gleisrostabschnitt angehoben und nach erfolgtem Unterstopfen in eine korrekte Position abgesenkt wird.

[0007] Beim Stopfvorgang werden in der Regel vier parallel zu einer Schwelle nebeneinander angeordneten Stopfwerkzeugpaare, die die Schotterauflage dieser Schwelle bearbeiten sollen, von einer Ruheposition oberhalb der Schotterschicht vertikal abgesenkt, bis sie in die Schotterschicht eintauchen.

[0008] Haben die Stopfpickel der Stopfwerkzeuge ihre vertikale Endposition innerhalb der Schotterschicht erreicht, werden die Stopfwerkzeugpaare durch eine Beistellbewegung aufeinander zubewegt und der Schotter der Schotterschicht wird umgelagert, wodurch die Schwellenauflage gezielt beeinflusst wird.

[0009] Nach erfolgter Beistellbewegung und erfolgreicher Verdichtung der Schwellenauflage werden die Stopfwerkzeugpaare wieder vertikal angehoben und rückgestellt, so dass die Stopfpickel oberhalb der Schotterschicht ihre Ruheposition erreichen, von der aus sie durch die Fahrbewegung der Gleisbaumaschine zur nächsten zu bearbeitenden Schwelle transportiert werden.

[0010] Es ist auch eine Ausführungsform der Gleisbaumaschine aus dem Stand der Technik bekannt, bei der die Gleisbaumaschine selbst auf dem Gleis kontinuierlich in Arbeitsrichtung bewegt wird und ein eigener Maschinenrahmen, in dem Arbeitsaggregate wie das Stopfaggregat angeordnet sind, derart relativ zur kontinuierlich bewegten Gleisbaumaschine bewegt wird, dass die Stopfwerkzeugpaare die oben beschriebene diskontinuierliche Bewegung in der Arbeitsrichtung ausführen.

[0011] Diesem Bewegungsablauf wird in einer oder mehreren Phasen eine Vibrationsbewegung der Stopfwerkzeugpaare überlagert, um das Eintauchen der Stopfpickel in die Schotterschicht und die Umlagerung des Schotters in der Schotterschicht zu fördern.

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[0012] Das Stellen der Bewegungsabläufe der Stopfwerkzeuge erfolgt in der Regel durch hydraulische Aktuatoren in Kombination mit Komponenten zur mechanischen Kraftleitung, zur Kraftumlenkung, insbesondere mechanischen Hebeln, und zur Kraftverteilung.

[0013] Aufgrund der vom Arbeitsschritt abhängigen unterschiedlichen Belastung der Stopfwerkzeuge, insbesondere der Stopfpickel, die sich im direkten Kontakt mit dem Schotter befinden, ist der benötigte Versorgungsdruck des Hydraulikmediums für die hydraulischen Aktuatoren zeitlichen Schwankungen unterworfen.

[0014] Zur Bereitstellung dieses hydraulischen Versorgungsdrucks dient üblicherweise ein Akkusystem, dass zumindest eine Hydraulikopumpe, einen Hydraulikspeicher und Drucksensoren als wesentliche funktionelle Komponenten beinhaltet.

[0015] Im Arbeitsbetrieb ist der Bedarf an dem Hydraulikmedium, insbesondere einem Hydrauliköl, für die hydraulischen Aktuatoren in der Regel starken, aber zyklischen Schwankungen unterworfen.

[0016] Dabei kommt es auch vor, dass der vom Akkusystem bereitgestellte Druck vor einer Verbrauchsspitze minimal ist, und die Verbrauchsspitze signifikante Druckeinbrüche zur Folge hat.

[0017] Diese Druckeinbrüche wirken sich ungünstig auf die Funktion des Stopfaggregats und die Leistungsfähigkeit der Gleisbaumaschine aus.

[0018] Im Stand der Technik wird der vom Akkusystem bereitgestellte Druck durch eine Zweipunktregelung innerhalb eines bestimmten Druckbereichs Ap, der durch einen minimalen hydraulischen Druckwert pmin und einen maximalen hydraulischen Druckwert pmax festgelegt ist, aufrechterhalten.

[0019] Fällt der bereitgestellte Druck p unter den minimalen Druckwert pmin, SO wird die Fördereinheit des Akkusystems, die mindestens eine Hydraulikbumpe umfasst, angesteuert, um die maximale mögliche Menge an Hydraulikmedium zu fördern.

[0020] Wird hingegen der maximale Druckwert pmax erreicht und überschritten, so schaltet die Fördereinheit des Akkusystems ab.

[0021] Um die Druckschwankungen in den Grenzen des Druckbereichs Ap, die bei der Zweipunktregelung auftreten, zu vermindern, kommen Hydraulipumpen mit verstellbarer Förderleistung zur Anwendung.

[0022] Diese Hydraulikpumpen arbeiten druckgeregelt, indem sie intern oder extern hydromechanisch rückgeführt sind.

[0023] Aufgrund einer systembedingten Ansprechverzögerung einer solchen Regelung können Druckschwankungen auch in diesem Fall nicht gänzlich vermieden werden.

[0024] Bei vorgegebenen erforderlichen Leistungen während eines Arbeitsschritts des Stopfzyklus, beispielsweise bei der Absenkbewegung der Stopfpickel vor dem Eintauchen in die Schotterschicht und bei der Beistellbewegung der Stopfwerkzeugpaare in der Schotterschicht, ist in den hydraulischen Aktuatoren ein größerer Volumenstrom des Hydraulikmediums erforderlich.

[0025] Dieser erhöhte Bedarf an Hydraulikmedium wird durch eine Steigerung der Förderleistung der Hydraulikopumpe des Akkusystems erzielt.

[0026] Der gemessene Druck p am Hydraulikopumpenausgang wird bei Erhöhung der Förderleistung bei druckgeregelten Hydraulikpumpen nach dem Stand der Technik auf einen vorgegebenen Drucksollwert ausgeregelt.

[0027] Wenn der für die hydraulischen Aggregate erforderliche Spitzenwert des Hydraulikölbedarfs mit dem maximalen Förderstrom der Hydraulikopumpe nicht mehr abgedeckt werden kann und deswegen Hydraulikmedium aus dem Hydraulikspeicher des Akkusystems bereitgestellt wird, kommt es jedoch auch bei diesen druckgeregelten Hydraulikbumpen eines Akkusystem zu unerwünschten Einbrüchen des hydraulischen Drucks am Hydraulikpumpenausgang.

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[0028] Aus dem allgemeinen Stand der Technik zur Regelung hydraulischer Systeme offenbart WO 2024/1943299 A1 ein Verfahren und ein hydraulisches System zur Ausführung dieses Verfahrens, das eine Kombination aus Antriebsmotor und Verdränger-Einheit einerseits mittels geschlossenem Regelkreis ansteuert, dem ein Sollwertverlauf vorgegeben wird, und bei dem andererseits zusätzliche Steuersignale zur Einstellung der Druckmittelzufuhr mindestens eines hydraulischen Aktors mittels eines wissensbasierten Entscheidungssystems generiert werden.

[0029] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Akkusystem zur Bereitstellung von Hydraulikmedium mit einem gegebenen hydraulischen Versorgungsdruck pv für ein Stopfaggregat eingangs genannter Art eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben.

[0030] Weiters ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb dieses Akkusystems offenzulegen.

[0031] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch den Vorrichtungsanspruch 1 und den Verfahrensanspruch 12.

[0032] Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

[0033] Ein Akkusystem für mindestens ein Stopfaggregat einer Gleisbaumaschine, umfassend eine Motor-Hydraulikpumpeneinheit, einen Hydraulikspeicher und Messeinheiten, ist angeordnet zur Bereitstellung von Hydraulikmedium mit einem hydraulischen Versorgungsdruck pv für hydraulische Aktuatoren des Stopfaggregates, wobei die Motor-Hydraulikpumpeneinheit verstellbar ausgeführt ist und eine Veränderung des Förderstroms von Hydraulikmedium mittels der Hydraulikbumpe zu den hydraulischen Aktuatoren ermöglicht, wobei weiters eine Regler-Einheit zur Steuerung des Förderstroms mit einer Betätigungseinheit der Motor-Hydraulikpumpeneinheit verbunden ist, und Signalleitungen der Messeinheiten mit Eingängen der Regler-Einheit verbunden sind, sowie ein Ausgang der Regler-Einheit zur Vorsteuerung mit einem Eingang der Betätigungseinheit der Motor-Hydraulikopumpeneinheit verbunden ist und zur Hinterlegung und Auswertung eines mit Hilfe der Messeinheiten erfassten Betriebsbedarfs an hydraulischem Versorgungsdruck pv und/oder Volumenstrom des Hydraulikmediums eines Stopfaggregates eine Hinterlegungseinheit und eine Auswerteeinheit angeordnet sind und die Regler-Einheit weiters ausgestattet ist, um Abweichungen vom mittels der Auswerteeinheit prognostizierten Volumenstrom des Hydraulikmediums und/oder des hydraulischen Versorgungsdrucks pv zu kompensieren.

[0034] Die Vermeidung von Einbrüchen des hydraulischen Versorgungsdruck pv, der vom Akkusystem bereitgestellt wird, und eine Kompensation von Abweichungen vom ermittelten oder vorgegebenen hydraulischen Versorgungsdruck p’v führen zu gleichmäßigere Stopfergebnisse beim Betrieb des mindestens einen Stopfaggregats der Gleisbaumaschine.

[0035] Der Sollwert des hydraulischen Versorgungsdrucks p’v ist dabei entweder ein konstanter prognostizierter Versorgungsdruckwert oder ein prognostizierter Versorgungdruckwertverlauf

p’v(t).

[0036] Andere Funktionen der Gleisbaumaschine werden bei der Vorsteuerung des Versorgungsdrucks pv, der dem Stopfaggregat vom Akkusystem zur Verfügung gestellt wird, wenig oder nicht beeinflusst.

[0037] Insbesondere werden gegenseitige Beeinflussungen durch Druckeinbrüche aufgrund von Verbrauchsschwankungen verringert oder vermieden.

[0038] Dabei ist es besonders günstig, wenn zusätzliche Steuerungseinheiten und Regelungsverfahren den Druck und/oder der Volumenstrom anderer hydraulischer Verbraucher überwachen und stellen, die zusätzlich zu den Stopfaggregaten auf der Gleisbaumaschine angeordnet sind und von demselben Akkusystem vorsorgt werden.

[0039] Hinterlegungseinheit und/oder Auswertungseinheit sind in einer bevorzugten Ausführungsform Untereinheiten der Regler-Einheit.

[0040] Alternativ dazu sind die Hinterlegungseinheit und/oder die Auswerteeinheit von der Regler-Einheit getrennte Einheiten, die mit dieser mittels Datenverbindungen Daten oder Datensätze

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austauschen.

[0041] Es ist in einer Ausführungsvariante vorteilhaft, wenn das Akkusystem mit einer Hydraulikpumpe der verstellbaren Motor-Hydraulikopumpeneinheit ausgestattet ist, die eine Hydraulikpumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen ist.

[0042] In einer besonders günstigen Ausführungsvariante des Akkusystems ist die Hydraulikpumpe der verstellbaren Motor-Hydraulikpumpeneinheit bevorzugt eine Hydraulikpumpe mit veränderlichen Verdrängungsvolumen.

[0043] Der Motor der verstellbaren Motor-Hydraulikbumpeneinheit des Akkusystems ist in dieser Ausführungsvariante ein Motor mit konstanter Drehzahl.

[0044] Alternativ ist es günstig, wenn der Motor der verstellbaren Motor-Hydraulikpumpeneinheit des Akkusystems ein Motor mit variabler Drehzahl ist.

[0045] Gerade bei dieser Ausführungsvariante ergeben sich als weitere Vorteile kürzere Ansprechzeiten bei Veränderung des Bedarfs an Hydraulikmedium zur Aufrechterhaltung des Versorgungsdrucks pv und eine bessere Regelbarkeit dieser Regelgröße pv.

[0046] In einer weiteren günstigen Ausführungsvariante des Akkusystems ist mindestens eine weitere Hydraulikpumpe und/oder eine weitere Motor-Hydraulikpumpeneinheit mittels der ReglerEinheit zuschaltbar.

[0047] Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn aufgrund des prognostizierten Bedarfs an Hydraulikmedium oder des erfassten hydraulischen Versorgungsdrucks pv, eine Erhöhung der hydraulischen Förderleistung eine kürzere Ansprechzeit und eine bessere Regelbarkeit des Versorgungsdrucks pv zur Folge hat.

[0048] Vorzugsweise ist mindestens ein weiterer Hydraulikspeicher mittels der Regler-Einheit zuschaltbar.

[0049] In einer weiteren günstigen Ausführungsform des Akkusystems ist mindestens ein Hydraulikventil in der hydraulischen Druckleitung nach der Motor-Hydraulikpumpeneinheit angeordnet, das mittels der Regler-Einheit angesteuert wird.

[0050] Die Anordnung dieser weiteren Hydraulikopumpen, Motor-Hydraulikpumpeneinheiten, Hydraulikspeichern und/oder Hydraulikventilen ermöglicht eine Beeinflussung des Förderstroms von Hydraulikmedium und/oder des Versorgungsdrucks pv des Hydraulikmediums.

[0051] Es ist besonders günstig, wenn entweder am Ausgang der Motor-Hydraulikpumpeneinheit des Akkusystems eine Messeinheit mit einem Drucksensor zur Ermittlung des hydraulischen Pumpenausgangsdrucks p oder in der Umgebung der Hochdruckleitung eine Messeinheit mit einem Drucksensor zur Ermittlung des hydraulischen Versorgungsdrucks pv des Hydraulikmediums angeordnet ist.

[0052] Vorzugsweise können auch sowohl der hydraulische Pumpenausgangsdruck p als auch der hydraulische Versorgungsdruck pv mittels einer Messeinheit mit Drucksensoren erfasst werden.

[0053] Bevorzugt wird auch der Ausgangsdruck ps des mindestens einen Hydraulikspeichers erfasst.

[0054] In einer alternativen Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn am Ausgang der Motor-Hydraulikbumpeneinheit eine Messeinheit mit einer hydraulischen Rückführung angeordnet ist, um den Volumenstrom des Hydraulikmediums zu ermitteln.

[0055] Ein Verfahren zur Bereitstellung von Hydraulikmedium mit einem hydraulischen Versor-

gungsdruck pv für die hydraulischen Aktuatoren eines Stopfaggregats mittels eines Akkusystems

in einer der genannten Ausführungsvarianten umfasst folgende Schritte:

(1) Die zeitlich kontinuierliche oder fortlaufend zeitlich diskrete Ermittlung eines Messwertes pv. des hydraulischen Versorgungsdrucks pv und/oder eines Messwertes des Volumenstroms des Hydraulikmediums mittels der Messeinheit;

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(2) Übermittlung des ermittelten Messwertes pv.x an die Hinterlegungseinheit;

(3) Bestimmung mindestens eines für die Vorsteuerung der Motor-Hydraulikpumpeneinheit notwendigen Parameters t aus mindestens einer Zeitreihe {pv.; Pv.2; ...; Pv.ı der in der Hinterlegungseinheit gespeicherten Messwerte pv.ı; Pv.2; ...; Pvk Mittels der Auswerteeinheit;

(4) Erzeugung des aktuellen Vorsteuersignals unter Heranziehung des aktuellen Messwertes {pv,.ıXı und/oder mindestens eines notwendigen Vorsteuerparameters t und/oder des Messwertes {pv.kl-m Mindestens eines vorangegangenen Arbeitszyklus mittels der Regler-Einheit;

(5) Ausgabe des aktuellen Vorsteuersignals von der Regler- Einheit an die Betätigungseinheit der Motor-Hydraulikopumpeneinheit.

[0056] Der im Schritt 3 bestimmte für die Vorsteuerung der Motor-Hydraulikpumpeneinheit notwendige Parameter ist insbesondere eine Zeitkonstante t, vorzugsweise die durchschnittliche Periodendauer T eines Arbeitszyklus des Stopfaggregats.

[0057] Die Periodendauer T eines Arbeitszyklus dient umgekehrt auch gemeinsam mit einer diskreten Messwerterfassungsrate f zur Festlegung der Länge k einer Messwertzeitreihe.

[0058] Daher wird in einer alternativen Ausführungsvariante die Periodendauer T der Regel-Einheit und insbesondere der Hinterlegungseinheit von einer anderen Steuerungseinrichtung der Gleisbaumaschine zur Verfügung gestellt.

[0059] Das ist insbesondere eine zentrale Maschinensteuerung, die für die Überwachung und Steuerung der Arbeitszyklen der Arbeitsaggregate, insbesondere der Stopfzyklen der Stopfaggregate, zuständig ist.

[0060] Sind zusätzliche Hydraulikpumpen, Motor-Hydraulikopumpeneinheiten und/oder Hydraulikspeicher angeordnet, so werden diese in einem ergänzenden Verfahrensschritt durch das Steuersignal, insbesondere das Vorsteuersignal, angesteuert.

[0061] (6) Die Zuschaltung mindestens einer Hydraulikpbumpe und/oder mindestens einer MotorHydraulikopumpeneinheit und/oder mindestens eines Hydraulikspeichers mittels des aktuellen Vorsteuersignals der Regler-Einheit.

[0062] Befinden sich schließlich auch noch Hydraulikventile, insbesondere Proportionalventile, in der Druckleitung des Akkusystems, so werden auch diese in einem weiteren Verfahrensschritt durch das Steuersignal, insbesondere das Vorsteuersignal, angesteuert.

[0063] (7) Ansteuerung mindestens eines Hydraulikventils mittels des aktuellen Vorsteuersignals der Regler-Einheit.

[0064] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

[0065] Fig. 1 Motor-Hydraulikpumpeneinheit nach dem Stand der Technik

[0066] Fig. 2 Akkusystem mit vorgesteuerter Pumpe

[0067] Fig. 3 Stopfaggregat mit erfindungsgemäßen Akkusystem

[0068] Fig. 4 Schematische Darstellung des Akkusystems und der Regler-Einheit

[0069] Eine Motor-Hydraulikpumpeneinheit 2 zur Förderung von Hydraulikmedium ist in Figur 1 dargestellt.

[0070] Eine Motor 21 mit konstanter Drehzahl ist mittels einer gemeinsamen Welle 211, 224, die beispielsweise durch die mechanische Verbindung zweier Wellen 211 und 224 entsteht, mit einer druckgeregelten, hydromechanisch rückgeführten Pumpeneinheit 22 mechanisch gekoppelt.

[0071] Diese Hydraulikopumpeneinheit 22 umfasst eine Hydraulikpumpe 221 mit verstellbarer Förderleistung, eine hydraulische Steuerleitung 222 und eine hydromechanisches Betätigungseinheit 223.

[0072] Der Pumpenausgang ist mittels hydraulischer Steuerleitung 222 und hydromechanischer Betätigungseinheit 223 auf den Steuereingang der Hydraulikpumpe 221, der dem Einstellen der

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Förderleistung dient, rückgeführt.

[0073] Die Betätigungseinheit 223 umfasst eine einstellbare mechanische Feder 2231, mit der ein Sollwert des von der Pumpe erzeugten hydraulischen Drucks p eingestellt wird.

[0074] Sobald die Hydraulikpumpe 221 Hydraulikmedium fördert, wird mittels hydraulischer Steuerleitung 222 vom Hydraulikbpumpenausgang der hydraulische Druck p auf die Betätigungseinheit 223 übertragen und dieses verstellt die Förderleistung der Hydraulikpumpe, indem es an deren Steuereingang das Steuerelement zur Verstellung der Förderleistung gegen die Federkraft der mechanischen Feder 2231 bewegt und die Förderleistung so verändert, dass der hydraulische Druck p am Hydraulikopumpenausgang entsprechend dem eingestellten Sollwert aufrechterhalten wird.

[0075] Figur 2 zeigt demgegenüber eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Akkusystems 1 umfassend eine Motor-Hydraulikpbumpeneinheit 2, einen Hydraulikspeicher 3, eine Messeinheit 4 zur Erfassung des Hydraulikdrucks pv und Umwandlung in ein elektrisches Messsignal, ein Filter 5 für das mittels der Hydraulikpbumpe 221 aus einem Behälter 6 geförderte Hydraulikmedium sowie einer Regler-Einheit 7 zur Vorsteuerung der einstellbaren Hydraulikpbumpe 221 mittels einer elektromechanischen Betätigungseinheit 225.

[0076] Die Hydraulikopumpe 221 mit einstellbarer Förderleistung ist mittels einer gemeinsamen Welle 211, 224 mechanisch mit einem elektrischen Antriebsmotor 21 mit konstanter Drehzahl n gekoppelt.

[0077] Im Betrieb fördert die Hydraulikpbumpe 221 Hydraulikmedium aus dem Tankbehälter 6 mittels der hydraulischen Leitungen 65, 52, 23 und 28 zu einer Hydraulikventilanordnung 8, die die hydraulischen Aktuatoren 91, 94 eines Stopfaggregats 9 ansteuert.

[0078] Zur Entfernung von Feststoffen, insbesondere Metallteilchen, aus dem geförderten Hydraulikmedium, ist ein Filter 5 angeordnet.

[0079] Über die Messeinheit 4, die mittels der Hydraulikleitung 24 mit der Versorgungsleitung 28 verbunden ist, wird der Druck p, des Hydraulikmediums erfasst und in eine elektrisches Messsignal px umgewandelt, das mittels der Messsignalleitung 47 an einen Eingang der Regler-Einheit 7 übertragen wird.

[0080] Die Regler-Einheit 7 erzeugt unter Heranziehung der als Messignale erhaltenen Messwerte px ein intern ermitteltes Steuersignal, das von einem Ausgang der Regler-Einheit 7 mittels der Steuerleitung 72 zum Eingang der elektromechanische Betätigungseinheit 225 gelangt.

[0081] Die elektromechanische Betätigungseinheit 225 wirkt auf das Steuerelement zur Verstellung der Förderleistung der Hydraulikpumpe 221.

[0082] Der Hydraulikspeicher 3 ist mittels der hydraulischen Leitung 23 mit der Hydraulikopumpe 221 verbunden.

[0083] Der vom Hydraulikspeicher 3 bereitgestellte Druck ps wirkt mittels der hydraulischen Leitung 28 auf die Hydraulikventilanordnung 8, für den Fall, dass der Volumenstrom des Hydraulikmediums zur Aufrechterhaltung eines erforderliche Versorgungsdruck pv der als Verbraucher agierenden hydraulischen Aktuatoren 94 den von der Motor-Hydraulikpumpeneinheit bereitgestellten Förderstrom mit einem Druck p übersteigt.

[0084] Mittels dieses zusätzlichen Reservoirs 3 an Hydraulikmedium kann somit ein erhöhter Bedarf an Hydraulikmedium zur Aufrechterhaltung eines Druckbedarfs pv zusätzlich zur Hydraulikpumpenregelung mittels der Regler-Einheit 7 abgedeckt werden.

[0085] Die Einbindung der Anordnung aus Akkusystem 1 und Regler-Einheit 7 in die Ansteuerung der hydraulischen Aktuatoren 91, 94 eines Stopfaggregats 9 ist in Figur 3 dargestellt. Im Rahmen 97 des Stopfaggregats 9 sind zwei Führungsstangen 92 und ein hydraulischen Aktuator 91 angeordnet.

[0086] Der hydraulische Aktuator 91 ermöglicht eine vertikale Absenkbewegung und eine dieser

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entgegengesetzten Aufwärtsbewegung des Schlittens 93, auf dem die Stopfwerkzeugpaare angeordnet sind.

[0087] Der Bedarf an Hydraulikmedium und der dafür erforderliche hydraulische Druck dieses hydraulischen Aktuators 91 wird gleichfalls durch das erfindungsgemäße Akkusystem 1 bereitgestellt, wodurch sich auch für die Stellbewegungen dieses Aktuators 91 die erfindungsgemäßen Vorteile der Vorsteuerung und Kompensation mittels einer Regler-Einheit 7 ergeben.

[0088] Ein dem hydraulischen Aktuator 91 ähnlicher Aktuator ist auch Teil des Hebe-Richt-Aggregats zum Anheben und Absenken des Gleisrostabschnitts, der durch die zu unterstopfende Schwelle verbunden wird.

[0089] Die Stopfwerkzeugpaare umfassen jeweils zwei hydraulische Aktuatoren 94 für die Beistellbewegung und Vibration, zwei Schwenkhebel 95 und zwei Stopfpickel 96.

[0090] Alternativ finden sich im Stand der Technik auch Stopfwerkzeugpaare, bei denen die Vibration durch ein zwischen den hydraulischen Aktuatoren 94 angeordneten Vibrationsantrieb, insbesondere eine Exzenterwelle, erzeugt wird.

[0091] Die Stopfwerkzeugpaare sind in Figur 3 auf halbem Weg in die Schotterschicht 12 abgesenkt, auf der ein Gleisrost aus Schienenpaar 10 und zu unterstopfenden Schwellen 11 ruht.

[0092] Die hydraulischen Aktuatoren 94 für die Beistellbewegung und Vibration werden von der Ventilanordnung 8 mittels hydraulischer Steuerleitungen 894 angesteuert.

[0093] Das Hydraulikmedium mit dem erforderlichen Versorgungsdruck pv wird der Ventilanordnung 8 von dem Akkusystem 1 mittels der hydraulischen Druckleitung 18 zur Verfügung gestellt.

[0094] Der Versorgungsdruck pv des vom Akkusystems 1 bereitgestellten Hydraulikmediums für den Betrieb des Stopfaggregats 9 wird mittels der Regler-Einheit 7 beeinflusst.

[0095] Einerseits werden Messwerte pv.ı; Pv2; ...; Pv,k VON verschiedenen Betriebsgrößen, insbesondere vom Druck p des Hydraulikmediums am Hydraulikbpumpenausgang und vom Versorgungsdruck pv in der Hochdruckleitung 18 mittels der Messsignalleitung 17 vom Akkusystem an die Regler-Einheit 7 übermittelt.

[0096] Andererseits wird ein Steuersignal, insbesondere ein Vorsteuersignal, zur Erzeugung eines bedarfsgerechten Versorgungsdrucks pv des Hydraulikmediums, das den hydraulischen Aktuatoren 94 des Stopfaggregats mittels der Hydraulikventilanordnung 8 zur Verfügung gestellt wird, von der Regler-Einheit 7 mittels der Steuersignalleitung 71 an das Akkusystem 1 übermittelt.

[0097] Dieses oder ein weiteres Steuersignal wird auch dem hydraulischen Aktuator 91 zur Verfügung gestellt.

[0098] Das vom Akkusystem 1 geförderte Hydraulikmedium wird aus einem Behälter 6A mittels Motor-Hydraulikpumpeneinheiten 2 auf ein höheres Energieniveau gepumpt und mittels Hydraulikventilanordnung 8 in einen Behälter 6B abgegeben, nachdem die enthaltene Energie größtenteils in den Stopfwerkzeugen mittels der hydraulischen Aktuatoren 91, 94 in Arbeit umgewandelt wurde, die die Stopfpickel 96 im Schotterbett 12 durch ihre Bewegungen, insbesondere die Beistellbewegung und Vibration, verrichten.

[0099] Eine Detailansicht des geregelten Akkusystems 1 aus Figur 3 zeigt Figur 4.

[00100] Dargestellt ist das Akkusystem 1 mit seiner Verbindung zum Behälter 6A, aus dem Hydraulikmedium gefördert wird, der Verbindung 18 zur Hydraulikventilanordnung 8 sowie der Verbindung 17 zur Übermittlung von Messsignalen an die Regler-Einheit 7 und der Verbindung 71 zum Empfangen von Steuersignalen, die von dieser Regler-Einheit 7 erzeugt werden.

[00101] Die Regler-Einheit 7 umfasst in dieser Ausführungsform drei Untereinheiten 72, 73 und 74.

[00102] Die mittels der Messsignalleitung 17 vom Akkusystem 1 empfangene Messsignale pv.ı; Pv2; ...} Pv,k werden der Hinterlegungseinheit 73 zur Verfügung gestellt, die die Zeitreihe der

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Messsignale {pv.1; Pv.2; ...; Pv.k} erfasst und speichert.

[00103] Die Auswerteeinheit 7/4 der Regler-Einheit 7 bestimmt mittels Abschnitten {pv.1; Pv.,2; ...; Pv,m} 1, {Pv,m+1; Pv,m+2; ...; Pv,2mb2, +. {PV.n-1)*m+1; PV,in-1)*m+2; +.) Pv,nmin der Messignalzeitreihe {pv,ı; Pv,2; ...} Pv.k} aus der Hinterlegungseinheit 73, auf die sie zugreifen kann, mindestens einen Parameter t, der zur Vorsteuerung der Motor-Hydraulikbpbumpeneinheit 2 des Akkusystems 1 notwendig ist.

[00104] Der Vorsteuerparameter t wird der Steuersignalerzeugungseinheit 72 der Regler-Einheit 7 von der Auswerteeinheit 74 zur Verfügung gestellt.

[00105] Die Steuersignaleinheit 72 erzeugt Steuersignale, insbesondere das Vorsteuersignal für die Motor-Hydraulikopumpeneinheit 2 des Akkusystems 1 mittels des mindestens einen von der Auswerteeinheit 74 ermittelten Vorsteuerparameters t und der von der Hinterlegungseinheit zur Verfügung gestellten aktuellen Messsignalwerts pv,x und/oder früherer Messsignalwerte pv.ı; Pv.2; ...) Pv.k-1 derselben oder früherer Abschnitte der Messzeitreihe.

[00106] Alternativ werden die Steuersignale vorangegangener Arbeitszyklen in der Hinterlegungseinheit 73 gespeichert, wobei vorausgesetzt wird, dass die Steuersignale aufeinanderfolgender Arbeitszyklen nur wenig voneinander abweichen.

[00107] In einer weiteren Ausführungsform werden die gespeicherten Steuersignalzeitreihen von n Arbeitszyklen nach einem statistischen Verfahren in der Auswerteeinheit 74 ausgewertet, um eine angepasste Steuersignalzeitreihe eines Arbeitszyklus zu erhalten.

[00108] Somit wird das Vorsteuersignal an veränderte Umgebungsbedingungen angepasst, womit die Abweichungen des erforderlichen Volumenstroms des Hydraulikmediums, die vorzugsweise während eines Arbeitszyklus, insbesondere während eines Stopfzyklus auftreten, verringert werden.

[00109] Diese übergeordnete adaptive oder selbstlernende Regelung des Vorsteuersignals entlastet damit das der Vorsteuerung unterlagerte Regelverfahren zur Kompensation der Abweichungen.

[00110] Als statistisches Verfahren wird insbesondere die Bestimmung eines arithmetischen Mittelwerts verwendet.

[00111] Alternativ werden die Steuersignalserien mit unterschiedlichen Faktoren gewichtet und aus den erhaltenen gewichteten Steuersignalserien ein arithmetischer Mittelwert bestimmt.

Claims (14)

x bes AT 528 411 B1 2026-01-15 Ss N Patentansprüche

1. Akkusystem (1) für mindestens ein Stopfaggregat (9) umfassend eine Motor-Hydraulikpumpeneinheit (2), einen Hydraulikspeicher (3) und Messeinheiten (4), angeordnet zur Bereitstellung von Hydraulikmedium mit einem hydraulischen Versorgungsdruck (pv) für hydraulische Aktuatoren (94) des Stopfaggregates (9), wobei die Motor-Hydraulikpumpeneinheit (2) eine Veränderung des Förderstroms von Hydraulikmedium zu den hydraulischen Aktuatoren (91, 94) ermöglicht, wobei weiters eine Regler-Einheit (7) zur Steuerung des Förderstroms mit einer Betätigungseinheit (225) der Motor-Hydraulikpumpeneinheit (2) verbunden ist und Signalleitungen (24, 17) der Messeinheiten (4) mit Eingängen der Regler Einheit (7) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang der Regler-Einheit (7) zur Vorsteuerung mit einem Eingang der Betätigungseinheit (225) der Motor-Hydraulikopumpeneinheit (2) verbunden ist und zur Hinterlegung und Auswertung eines mit Hilfe der Messeinheiten (4) erfassten Betriebsbedarfs an hydraulischem Versorgungsdruck (pv) und/oder Volumenstrom des Hydraulikmediums des Stopfaggregats (9) eine Hinterlegungseinheit (73) und eine Auswerteeinheit (74) angeordnet sind und die Regler-Einheit (7, 72) weiters ausgestattet ist, um Abweichungen vom mittels der Auswerteeinheit prognostizierten Volumenstrom des Hydraulikmediums und/oder des hydraulischen Versorgungsdrucks (pv) zu kompensieren.

2. Akkusystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (221) der verstellbaren Motor-Hydraulikopumpeneinheit (2) eine Hydraulikpumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen ist.

3. Akkusystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (221) der verstellbaren Motor-Hydraulikpumpeneinheit (2) eine Hydraulikpumpe mit veränderlichen Verdrängungsvolumen ist.

4. Akkusystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (21) der verstellbaren Motor-Hydraulikbumpeneinheit (2) ein Motor mit konstanter Drehzahl ist.

5. Akkusystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (21) der verstellbaren Motor-Hydraulikpumpeneinheit (2) ein Motor mit variabler Drehzahl ist.

6. Akkusystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Hydraulikpumpe (221) und/oder eine weitere Motor-Hydraulikpumpeneinheit (2) mittels der Regler-Einheit (7) zugeschaltbar ist.

7. Akkusystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Hydraulikspeicher (3) mittels der Regler-Einheit (7) zugeschaltbar ist.

8. Akkusystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hydraulikventil in einer hydraulischen Druckleitung (28) angeordnet ist und zur Ansteuerung mittels der Regler-Einheit (7) mit einem Steuerausgang der Regler-Einheit verbunden ist.

9. Akkusystem (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hydraulikventil ein Proportionalventil ist.

10. Akkusystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des hydraulischen Versorgungsdrucks (pv) des Hydraulikmediums am Ausgang der Motor-Hydraulikbumpeneinheit (2) eine Messeinheit (4) mit einem Drucksensor angeordnet ist.

11. Akkusystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Volumenstroms des Hydraulikmediums am Ausgang der Motor-Hydraulikpumpeneinheit (2) eine Messeinheit (4) mit einer hydraulischen Rückführung angeordnet ist.

12. Verfahren zur Bereitstellung von Hydraulikmedium mit einem hydraulischen Versorgungsdruck (pv) für hydraulische Aktuatoren (91, 94) eines Stopfaggregates (9) mittels eines Akkusystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

gekennzeichnet durch

- zeitlich kontinuierliche oder fortlaufend zeitlich diskrete Ermittlung eines Messwertes pv, des hydraulischen Versorgungsdrucks (pv) und/oder eines Messwertes des Volumenstroms des Hydraulikmediums mittels der Messeinheit (4), zeitlich kontinuierliche oder fortlaufend zeitlich diskrete Übermittlung des ermittelten Messwertes pv,« an die Hinterlegungseinheit (73),

- Bestimmung mindestens eines für die Vorsteuerung der Motor-Hydraulikbpumpeneinheit (2) notwendigen Parameters (rt, T) aus mindestens einem Abschnitt einer Messwertzeitreihe {pv.ı: Pv.2: ...: Pv.k}n der in der Hinterlegungseinheit (73) gespeicherten Messwerte Pv.1; Pv2; -..; Pv.k Mittels der Auswerteeinheit (74),

- Erzeugung eines aktuellen Vorsteuersignals unter Heranziehung des aktuellen Messwertes pvx des hydraulischen Versorgungsdrucks (pv) und/oder des mindestens einen notwendigen Vorsteuerparameters t, T und/oder eines vorangegangen Messwertes pPvy,k-j und/oder eines Messwertes {pv.k-#m}n-i Mindestens eines vorangegangenen Arbeitszyklus mittels der Regler-Einheit (7, 72),

- Ausgabe des aktuellen Vorsteuersignals von der Regler-Einheit (7, 72) an die Betätigungseinheit (225) der Motor Hydraulikpumpeneinheit (2).

13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch - Zuschaltung mindestens einer Hydraulikpumpe (221) und/oder mindestens einer MotorHydraulikopumpeneinheit (2) und/oder mindestens eines Hydraulikspeichers (3) mittels des aktuellen Vorsteuersignals der Regler-Einheit (7).

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch - Ansteuerung mindestens eines Hydraulikventils mittels des aktuellen Vorsteuersignals der Regler-Einheit (7).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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