DE3122898C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fahrbare Gleisbaumaschine mit Schienenfahrwerken für schrittweise Arbeitsvor­ fahrt, insbesondere Gleisstopfmaschine, zum Ausführen von in relativ kurzen Abständen von Schwelle zu Schwelle durchzuführenden Gleisbauarbeiten, mit einem an der Schiene abrollbaren Meßrad und einer mit einer Bremsanlage für die Arbeitsvorfahrt und wenigstens einem Fahrantrieb verbundenen Steuereinrichtung.

Ein besonderes Problem bei derartigen schrittweise ar­ beitenden Gleisbaumaschinen ist das ständige, für je­ den Arbeitszyklus notwendige Anfahren und Abbremsen der relativ schweren Maschinen. Für eine Leistungs­ steigerung der Gleisbaumaschinen ist es jedoch erfor­ derlich, durch ein hohes, auf die Antriebsräder ein­ wirkendes Antriebsmoment rasch zu beschleunigen. Nach einer kurzen Beschleunigung muß jedoch schon infolge des relativ kurzen, beispielsweise durch einen Schwel­ lenabstand von etwa 50 bis 60 cm festgelegten Fahrwe­ ges, der Bremsvorgang eingeleitet werden, um die Ma­ schine rechtzeitig zum Stillstand zu bringen. Für die dafür erforderliche hohe Bremsleistung haben nun der­ artige Gleisbaumaschinen auch eine eigene Bremsanlage. Bei nassem, veröltem oder verrostetem Gleis neigen nun alle Räder beim Bremsen zum Blockieren bzw. Gleiten und die Triebräder beim Anfahren zum Durchdrehen. Es liegen daher beispielsweise auch durch ein Gefälle bzw. bei einer Steigung des Gleises oft sehr unter­ schiedliche Verhältnisse und damit unterschiedliche Reibwerte zwischen Schiene und Antriebsrad vor. Da­ durch kommt es sowohl beim Anfahren als auch beim Abbremsen zu einem Schlupf des Antriebsrades, d.h., die Antriebsräder drehen beim Anfahren durch bzw. die Räder blockieren oder gleiten beim Abbremsen. Es sind z.B. bei etwa 5 Sekunden für einen Arbeitszyklus einer Stopfmaschine über 700 Anfahrten und ebenso viele Ab­ bremsungen pro Stunde notwendig. Diese hohe Anzahl von Anfahrten bzw. Abbremsungen verursacht durch das Durchdrehen bzw. Blockieren neben einer Leistungsmin­ derung auch eine sich sehr nachteilig auswirkende, un­ gleichmäßige Abnützung von Antriebsrad und Schiene. Zusätzlich wird durch den oft unterschiedlichen Brems­ weg eine genaue Zentrierung der Arbeitsaggregate über der Arbeitsstelle erschwert.

Gemäß DE-OS 20 56 288 ist eine Gleisstopfmaschine der eingangs beschriebenen Art bekannt, mit welcher die Nachteile der beim schrittweisen Arbeitsvorschub von Schwelle zu Schwelle vorhandenen unterschiedlichen Reibungs- und Bremsverhältnisse zwischen Rad und Schiene - hinsichtlich der Zentrierung des Arbeitsag­ gregates - durch eine automatische Vorfahrtsteuerein­ richtung beseitigt werden. Diese Einrichtung umfaßt ein auf der Schiene abrollbares Meßrad zur Wegmessung, in Verbindung mit der Erfassung der Ist-Lage der ein­ zelnen Schwellen. Das als Impulsgeber ausgebildete Meßrad ist einem als Pulsor ausgebildeten Steuerorgan zugeordnet, wobei die dem zurückgelegten Weg der Stopfmaschine in Gleislängsrichtung entsprechenden Im­ pulse auf ein Steuergerät übertragen werden. Der Im­ pulsgeber ist mit einem Impulszähler des Steuergerätes verbunden, welches zwei vorwählbare Zählwerkstände aufweist. Sobald die Stopfmaschine zur nächsten zu un­ terstopfenden Schwelle vorfährt, bewirkt der Pulsor beim Erreichen eines Schienenbefestigungsmittels eine Null-Stellung des Impulsgebers. Nach weiterer Arbeits­ vorfahrt - beim Erreichen einer am Steuergerät vorge­ wählten Anzahl von Impulsen durch den Impulsgeber - wird der Bremsvorgang automatisch eingeleitet. Nach Erreichen einer zweiten, am Steuergerät vorgegebenen Impulszahl wird das Absenken der Stopfaggregate einge­ leitet. Sollte z.B. durch einen vorhandenen Schlupf ein längerer Bremsweg vorliegen, wird der vorwählbare Zählwerkstand vom Maschinisten entsprechend abgeän­ dert. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann eine Gleis­ stopfmaschine wesentlich genauer über den zu unter­ stopfenden Schwellen zentriert werden, auch wenn re­ lativ unterschiedliche Schwellenabstände vorhanden sind bzw. auch unterschiedliche, sich auf die Länge des Bremsweges auswirkende Schlupfwerte zwischen Antriebsrad und Schiene gegeben sind. Diese automati­ sche Vorfahrtsteuereinrichtung stellt jedoch ebenso einen zusätzlichen Aufwand dar und ist daher im we­ sentlichen nur für Hochleistungsmaschinen vorgesehen. Derartige, mit einem hydraulischen Fahrantrieb und einer hydraulischen Arbeits-Bremsanlage ausgebildete Gleisstopfmaschinen haben sich mit dieser Einrichtung in der Praxis gut bewährt, jedoch ist auch die durch den Schlupf hervorgerufene ungleichmäßige Abnutzung von Antriebsrad und Schiene nicht immer vermeidbar.

Es ist auch - gemäß DE-OS 19 06 513 - bei kontinuier­ lich verfahrbaren Triebfahrzeugen, z.B. bei Lokomoti­ ven, bereits eine sogenannte Schleuderschutzeinrich­ tung zur Vermeidung des Durchdrehens der Antriebsräder für die bei derartigen Triebfahrzeugen relativ langen Anfahrwege bekannt. Bei dieser ausschließlich aus me­ chanischen bzw. elektrischen Elementen bestehenden Schleuderschutzeinrichtung für Schienentriebfahrzeuge sind Mittel zur Erfassung der kontinuierlichen Fahr­ geschwindigkeit (Translationsgeschwindigkeit) der Lo­ komotive und zur Erfassung einer aus der Differenz zwischen Triebrad-Umfangsgeschwindigkeit und Fahrge­ schwindigkeit gebildeten, sogenannten Schlupfgeschwin­ digkeit (Geschwindigkeit bei vorhandenem Schlupf) so­ wie Vorrichtungen zur Auslösung von Schleuderschutz­ maßnahmen, in Abhängigkeit von dieser Schlupfge­ schwindigkeit, vorgesehen. Dieses Mittel umfaßt ferner ein aus einem mit einer Widerstandskette versehenen, sogenannten Tote-Zone-Glied und einem Begrenzungsrech­ ner gebildetes Schlupf-Begrenzungsgerät, welches mit einem Stromrichter-Steuergerät und einem Steuerventil des Bremssystems verbunden ist. Wenn nun beim Anfahren der Lokomotive die Antriebsräder durchdrehen, wird die gegenüber der mit einem Meßrad gemessenen tatsächli­ chen Translationsgeschwindigkeit festgestellte Meß­ wertdifferenz mit der Größe des Tote-Zone-Gliedes ver­ glichen. Die daraus resultierende Differenz der Meß­ werte wirkt dabei über das Stromrichter-Steuergerät auf das Antriebsmoment des Motors ein. Das Tote-Zone- Glied ist derart aufgebaut, daß innerhalb eines be­ stimmten, von einer Hilfsspannung abhängigen Bereiches kein Meßsignal weitergeleitet wird. Die Hilfsspannung wird vom Begrenzungsrechner in Abhängigkeit der Trans­ lationsgeschwindigkeit, des Motorstroms und einer vom Fahrer wählbaren Vorgabe bestimmt. Dabei wird eine vom Schienenzustand und der Translationsgeschwindigkeit abhängige Verzögerung des Schleuderschutzes zwecks Er­ zielung eines im Bereich eines geringen Schlupfes hö­ heren Adhäsions-Koeffizienten bewirkt. Diese Schleu­ derschutzeinrichtung ist aber lediglich auf die Eigen­ schaften von kontinuierlich verfahrbaren Schienentrieb­ fahrzeugen mit den zur Beförderung von Fahrzeugverbän­ den erforderlichen hohen Zug- bzw. Schubkräften sowie mit sehr langen Anfahrwegen abgestimmt. Mit dieser Einrichtung kann zwar ein Durchdrehen der Antriebsrä­ der - keinesfalls jedoch der Schlupf bzw. ein Gleiten beim Bremsvorgang - vermieden werden, so daß eine An­ wendung auf schrittweise arbeitende Gleisbaumaschinen nicht möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu­ grunde, eine Gleisbaumaschine der eingangs beschriebe­ nen Art für schrittweise Arbeitsvorfahrt, insbesondere von Schwelle zu Schwelle, zu schaffen, mit welcher auch bei unterschiedlichen Gleisverhältnissen die er­ wähnten Nachteile vermindert bzw. vermieden und die erforderlichen schrittweisen Arbeitsvorschübe immer genau eingehalten werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch wird in überraschend einfacher Weise eine Gleisbaumaschine geschaffen, mit welcher auch bei den unterschiedlichsten Arbeitsbedingungen am Gleis bzw. unabhängig von den jeweiligen Gleisverhältnissen, sei es durch Verschmutzung oder auch durch Lageungenauig­ keiten, immer eine automatische Ausnützung der jeweils größtmöglichen Adhäsion zwischen Antriebsrad und Schiene - im wesentlichen unter Ausschluß eines Schlupfes - sowohl beim Anfahren als auch beim Abbrem­ sen ermöglicht wird. Mit einer erfindungsgemäß ausge­ bildeten Gleisbaumaschine wird somit in zuverlässiger Weise praktisch automatisch sowohl ein Durchdrehen als auch ein Blockieren der Räder verhindert und werden damit wirkungsvoll Räder und Schienen vor übermäßigem und unregelmäßigem Verschleiß verschont. Die bei Gleisbauarbeiten besonders häufig auftretenden Schie­ nenzustandsänderungen und das damit verbundene Problem der auf relativ geringer Distanz vorhandenen verschie­ den hohen Reibungskoeffizienten wird mit der Erfindung auf besonders einfache und effektive Weise gelöst. In­ folge der direkten Zuordnung des durch die Einrichtung gebildeten Schlupf-Meßwertes zu den Regelorganen der Bremsanlage bzw. des Fahrantriebes wird der im Rahmen einer schrittweisen Arbeitsvorfahrt von Schwelle zu Schwelle sehr kurze Anfahr- und Bremsweg ohne Verzöge­ rung schlupffrei gehalten. Die ständige, dem ermittel­ ten Schlupf-Meßwert proportionale Regelung des An­ triebsmomentes bzw. des Bremsdruckes gewährleistet die Ausnützung der für den momentanen Schienenzustand größtmöglichen Adhäsion und damit auch eine größtmög­ liche Leistung der Gleisbaumaschine. Es wird somit eine ungleichmäßige Abnützung von Antriebsrad und insbesondere auch der Schienen trotz der sich ständig ändernden Schienenverhältnisse zuverlässig vermieden. Durch den kontinuierlichen Vergleich der durch das Meßrad gemessenen Arbeitsvorfahrtsgeschwindigkeit mit der Radumfangsgeschwindigkeit des Antriebsrades wird für jeden Arbeitszyklus, sowohl beim Anfahren als auch beim Bremsen, der Schlupf-Meßwert ständig neu ermit­ telt, um die beste Einstellung für den nächsten schrittweisen Vorschub zu erhalten, so daß bei jedem Anfahr- und Bremsvorgang im wesentlichen kein Schlupf mehr entsteht.

Eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestal­ tung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. Die Kombination der Steuereinrichtung mit einem hydrauli­ schen Fahrantrieb-Steuerblock und einem Bremsdruck- Steuerblock einer hydraulisch ausgebildeten Bremsanla­ ge für die Arbeitsvorfahrt gewährleistet eine beson­ ders rasche und verzögerungsfreie Abstellung auf die jeweiligen Schienen- bzw. Gleisverhältnisse, wobei außerdem die durch die hydraulische Ausbildung bei Gleisbaumaschinen bisher gegebenen Vorteile beibehal­ ten werden können, beispielsweise einerseits eine si­ chere und rasche und andererseits doch robuste An­ triebscharakteristik. Diese Vorteile werden noch ver­ stärkt, da praktisch immer ein ständiger Vergleich der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit mit den entsprechen­ den Radumdrehungen mittels trägheitsarmer Geber in Form von Impuls- oder Analogsignalen durchgeführt wird.

Mit der vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ge­ mäß Anspruch 3 wird insbesondere ein unmittelbares An­ sprechen auch bei geringfügigen Differenzen ermög­ licht, wodurch Fahrantrieb und Bremsanlage besonders wirksam und genau entsprechend der jeweiligen Arbeits­ bedingungen beaufschlagt werden können.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 4 gekennzeichnet. Die voneinander unabhängige Regelung der einzelnen Schienenfahrwerke schließt einen Schlupf auch im Bereich von auf kurzen Distanzen auftretenden unterschiedlichen Schienenverhältnissen, die kleiner als der Schienenfahrwerksabstand sein kön­ nen, zuverlässig aus.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 5 angegeben. Mit der dem positiven Schlupfmeßwertsignal zugeordneten Regeleinheit ist un­ ter Berücksichtigung von verschiedenen Einflüssen eine spezifische Abstimmung ausschließlich auf den Anfahr­ vorgang möglich, wobei durch die dynamische Beein­ flussung insbesondere eine ruckartige Fortbewegung vermieden wird. Ebenso kann durch die zweite Regelein­ heit die Reduzierung des Bremsdruckes speziell auf den Abbremsvorgang eingestellt werden. Die Verstärkerkom­ bination hat durch den proportionalen Anteil eine so­ fortige volle Aussteuerung der Regelorgane zur Folge, so daß am Beginn des Anfahr- bzw. Bremsvorganges, wo die Massenträgheit der Gleisbaumaschine und damit die Schlupfbildung am größten ist, ein Durchdrehen bzw. Blockieren der Antriebsräder ausgeschlossen ist. Die durch den integralen Anteil bewirkte Verzögerung in der Rückstellung des Regelorgans verhindert, daß das Antriebsmoment bzw. der Bremsdruck zu früh auf die volle Ausgangsgröße gebracht wird.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 zielt insbesondere darauf ab, daß, wenn am Eingang einer Re­ geleinheit nur ein sehr kleines Schlupf-Meßwertsignal wirksam wird, das Schaltglied ein Ansprechen des Inte­ gral-Verstärkers verhindert. Für einen geringen Schlupf genügt ein kurzzeitiges Durchschalten des Pro­ portional-Verstärkers, da durch das sofortige Überge­ ben auf das volle Antriebsmoment bzw. den vollen Bremsdruck eine Leistungssteigerung der Gleisbauma­ schine erzielt wird. Ferner wird durch diese Maßnahme insbesondere eine ruckartige Abbremsung mitberücksich­ tigt, da durch die in kurzen Abständen folgende Schwankung des Bremsdruckes es oft zu einem, beim An­ fahren nicht gewünschten ruckartigen Abbremsen kommt, wodurch die Wirksamkeit der Bremsen optimal ausgenützt werden kann.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 7 wird infolge der Speicherung des beim Abbremsen ermit­ telten Schlupf-Meßwertsignals und seiner zusätzlichen Verwendung für die Regelung des auf den Fahrantrieb- Kreislauf einwirkenden Regelorgans jeweils beim An­ fahrvorgang der ansonsten zur Schlupf-Messung erfor­ derliche kurzzeitige Schlupf ausgeschlossen. Der beim Abbremsen festgestellte Schlupf-Meßwert ist somit praktisch identisch mit dem beim Anfahren auftretenden Schlupf.

Schließlich ist durch eine Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 gesichert, daß bei jedem Schienen­ fahrwerk die bisher bekannten Nachteile beim Durchdre­ hen bzw. Anfahren mit Sicherheit vermieden werden. Eine derartige Steuereinrichtung kann selbstverständ­ lich in Verbindung mit einem einachsigen Schienenfahr­ werk oder auch bei einem Drehgestell od. dgl. zur An­ wendung gebracht werden.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungs­ beispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Gleisstopfmaschine mit schrittweisem Arbeitsvorschub zur Unterstopfung jeweils einer Schwelle,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der Steuereinrich­ tung der Gleisstopfmaschine nach Fig. 1 mit dem erfindungsgemäßen antriebsmoment- und brems­ druckregelnden Steuer- und Regelsystem,

Fig. 3 eine detaillierte Darstellung der elektroni­ schen Signal- und Regel-Einrichtung der in Fig. 2 dargestellten Steuereinrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte und in der durch einen Pfeil dargestellten Arbeitsrichtung verfahrbare Gleis­ stopfmaschine 1 ist mit zwei Schienenfahrwerken 2, 3 auf einem aus Schienen 4 und Schwellen 5 bestehenden Gleis 6 verfahrbar. Das Schienenfahrwerk 2 besteht aus zwei von einem als Ölmotor ausgebildeten hydraulischen Fahrantrieb 7 angetriebenen Antriebsachsen 8, auf die eine hydraulische Bremsanlage 9 für die Arbeitsvor­ fahrt einwirkt. Auf einem Fahrgestellrahmen 10 zwi­ schen Fahrkabinen 11 und 12 ist jeweils pro Schiene 4 ein Stopf­ aggregat 13 und ein Hebe- und Richtaggregat 14 höhenverstellbar angeordnet. Der auf die Antriebsachsen 8 einwirkende Fahrantrieb 7 wird von einer Öldruckversorgungsanlage 15 mit Drucköl versorgt. Eine Bremsdruckversorgungsanlage 16 für die hydraulische Bremsanlage 9 steht ebenso wie die Öldruckversorgungsanlage 15 mit einem Dieselmotor 17 in Verbindung. Von der Öldruckversor­ gungsanlage 15 führen Druck-Leitungen 18 und von der Bremsdruck­ versorgungsanlage 16 Druck-Leitungen 19 zu einer elektronischen Steuereinrichtung 20. Die Steuereinrichtung 20 ist über in Fig. 2 bezeichnete Leitungen mit einer von der Antriebsachse 8 des Schie­ nenfahrwerkes 2 antreibbaren Vorrichtung 21 zum Messen der Radum­ fangsgeschwindigkeit und mit einer Vorrichtung 22 zum Messen der Fahrgeschwindigkeit sowie mit dem Fahrantrieb 7 und der Bremsanlage 9 verbunden. Ein Generator 23 der Vorrichtung 22 zum Messen der Fahrgeschwindigkeit kann durch ein auf der Schiene 4 abrollbares, gummibeschichtetes Meßrad 24 angetrieben werden. Eine am Fahrgestellrahmen 10 angelenkte und mit dem Meß­ rad 24 verbundene Aufhängung 25 ist über einen Hubzylinder 26 höhenverstellbar. Das während der - durch die Pfeile 27 darge­ stellten - schrittweisen Arbeitsvorfahrt auf dem Schienenkopf ab­ rollbare Meßrad 24 ist spurkranzlos ausgebildet und zur Vermei­ dung einer starken Auslenkung in Gleisbögen unmittelbar dem Schie­ nenfahrwerk 2 benachbart angeordnet. Ein Steuerpult 28 dient zur Steuerung der schrittweisen Arbeitsvorfahrt der Gleisstopfmaschine 1 und ein Bremspedal 29 zur Steuerung der Bremsanlage 9.

Die in Fig. 2 detailliert dargestellte Steuereinrichtung 20 be­ steht aus einem Bremsdruck-Steuerblock 30, einem Fahrantrieb- Steuerblock 31 und einer Einrichtung 32 mit Signal- und Regelorganen, die durch im folgenden noch näher beschriebene Leitungen miteinander verbunden sind.

In dem, in Fig. 2 links oben dargestellten Bremsdruck-Steuerblock 30 sind die aus der Bremsdruckversorgungsanlage 16 kommenden Druck-Leitungen 19 einem die Bremsanlage 9 steuernden Zweiwegeventil 33 zugeordnet, wobei Leitungen 34 das Zweiwegeventil 33 mit dem als Schalter dienenden Bremspedal 29 verbinden. In der als Zuleitung dienenden Druck-Leitung 19 ist ein Druckbegrenzungsven­ til 35 zur Begrenzung des Öldruckes vorgesehen. Über eine Druck- Leitung 36 ist eine Verbindung der als Zuleitung dienenden Druck- Leitung 19 zu einem Regelorgan 37 und einem Auslaß 38 der Brems­ druckversorgungsanlage 16 hergestellt. Das Regelorgan 37 ist als elektro-hydraulisches Proportionalventil 39 mit einer der über eine Leitung 40 kommenden Eingangsgröße proportionalen Aussteue­ rung ausgebildet. Die Druck-Leitungen 19 sind mit der Bremsanlage 9 verbunden.

In dem, in Fig. 2 links unten dargestellten Fahrantrieb-Steuerblock 31 sind die aus der Öldruckversorgungsanlage 15 kommenden Druck- Leitungen 18 einem den Fahrantrieb 7 steuerndem Dreiwegeventil 41 zugeordnet. Das Dreiwegeventil 41 ist über Leitungen 42 in eine den Fahrantrieb 7 in beide Drehrichtungen antreibbare Endlage steuerbar, wobei eine Zwischenstellung für den Stillstand des Fahrantriebes 7 vorgesehen ist. Vom Dreiwegeventil 41 führt eine den Druck zuführende Leitung 43 und eine den Druck abführende Lei­ tung 44 zum Fahrantrieb 7, wobei beide Leitungen 43, 44 endseitig jeweils ein Rückschlagventil 45, 46 aufweisende Leitungen 47, 48 miteinander verbunden sind. Während die Rückschlagventile 45 der einen Leitung 47 die Verbindung der beiden Leitungen 43, 44 jeweils sperren, wird die Verbindung durch die Rückschlagventile 46 in der zweiten Leitung 48 in beiden Richtungen nicht gesperrt. Die beiden Leitungen 47 und 48 sind durch ein Regelorgan 49 im Be­ reich zwischen den Rückschlagventilen 45, 46 miteinander verbunden. Das als elektro-hydraulisches Proportionalventil 50 ausgebildete Regelorgan 49 weist einen Servomotor zum stufenlosen Umformen von stufenlos veränderlichen, über eine Leitung 51 fließenden elektri­ schen Signalen in hydraulische Energie durch eine Veränderung des Leitungsquerschnittes auf.

Die in Fig. 2 rechts oben dargestellte Einrichtung 32 besteht ein­ gangsseitig aus zwei Frequenz/Spannungsumsetzern 52, 53, die über Leitungen 54, 55 mit der Vorrichtung 22 zum Messen der Fahrgeschwin­ digkeit bzw. mit der Vorrichtung 21 zum Messen der Radumfangsge­ schwindigkeit verbunden sind. Einem an die Ausgänge der Fre­ quenz/Spannungsumsetzer 52, 53 über Leitungen 56 anschließendem Differenzglied 57 sind zwei einem positiven bzw. einem negativen Schlupf-Meßwertsignal des Differenzgliedes 57 zugeordnete Regel­ einheiten 58, 59 über Leitungen 60 zugeordnet. An die Regeleinhei­ ten 58, 59 über Leitungen 61 anschließend sind zwei am Ein- und Ausgang eines Leistungs-Verstärkers 62 angeschlossene Umschalter 63 vorgesehen. An den ausgangsseitigen Umschalter 63 schließen die zum Bremsdruck-Steuerblock 30 bzw. zum Fahrantrieb-Steuerblock 31 führenden Leitungen 40 und 51 an.

In Fig. 2 ist das den Fahrantrieb 7 aufweisende hintere Schienen­ fahrwerk 2 ebenso wie die Vorrichtung 22 zum Messen der Fahrge­ schwindigkeit zum besseren Verständnis der Funktionsweise der Steuereinrichtung 20 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 21 zum Messen der Radumfangsgeschwindigkeit besteht aus einem von der Antriebsachse 8 des Schienenfahrwerkes 2 über ein Zahnrad 66 ange­ triebenen Generator 67. Der Generator 23 der Vorrichtung zum Mes­ sen der Fahrgeschwindigkeit 22 wird ebenfalls über ein Zahnrad 68 vom auf der Schiene 4 abrollenden Meßrad 24 angetrieben. Die Bremsanlage 9 des Schienenfahrwerkes 2 besteht aus einem einen Bremsklotz 64 gegen das Antriebsrad der Antriebsachse 8 drückenden, doppeltwirkenden Bremszylinder 65. Das die Bremsanlage 9 steuernde Bremspedal 29 ist als Schalter ausgebil­ det und wird zur Einleitung des Bremsvorganges in die durch einen Pfeil 69 angedeutete Richtung gegen die Wirkung einer Schrauben­ feder 70 verschwenkt. Das den Fahrantrieb 7 durch Verschwenken eines Steuerhebels 71 in eine der durch einen Pfeil 72 angedeute­ ten Richtungen steuernde Steuerpult 28 ist über die Leitungen 42 dem Dreiwegeventil 41 des Fahrantrieb-Steuerblockes 31 zugeordnet.

Während die Einrichtung 32 eingangsseitig über die Leitungen 54, 55 mit dem vom Meßrad 24 angetriebenen Generator 23 bzw. mit dem von der Antriebsachse 8 angetriebenen Generator 67 verbunden ist, sind die Ausgänge über die Leitungen 40 und 51 mit dem Regelorgan 37 des Bremsdruck-Steuerblockes 30 bzw. mit dem Regelorgan 49 des Fahrantrieb-Steuerblockes 31 verbunden. Dem Bremsdruck-Steuerblock 30 ist einerseits über die Leitungen 34 das Bremspedal 29 und über die Druck-Leitungen 19 die Bremsanlage 9 zugeordnet, während andererseits über die Leitung 40 eine Verbindung zur Ein­ richtung 32 besteht. Analog zum Bremsdruck-Steuerblock 30 ist der Fahrantrieb-Steuerblock 31 mit dem Steuerpult 28 über die Leitun­ gen 42 und dem Fahrantrieb 7 über die Leitungen 43, 44 verbunden. Durch die Leitung 51 besteht auch eine Verbindung zur Einrich­ tung 32.

Mit dem, insbesondere an Hand der Fig. 2 beschriebenen Steuer- und Regelsystem ist folgende Funktionsweise durchführbar:

Zur Einleitung des Anfahr- und Abbremsvorganges während der schritt­ weisen Arbeitsvorfahrt in der mit dem großen Pfeil in Fig. 1 ange­ deuteten Arbeitsrichtung verschwenkt bzw. betätigt die Bedienungs­ person den mit dem Fahrantrieb-Steuerblock 31 verbundenen Steuer­ hebel 71 bzw. das mit dem Bremsdruck-Steuerblock 30 verbundene Bremspedal 29. Dadurch wird das Zweiwegeventil 33 bzw. 41 derart ver­ schoben, daß der Fahrantrieb 7 in Drehbewegung versetzt wird bzw. der Bremszylinder 65 den Bremsklotz 64 an das Antriebsrad andrückt. Sobald der Steuerhebel 71 in die in Fig. 2 dargestellte mittige Position verschwenkt wird, verbleibt der Fahrantrieb 7 in Ruhe­ stellung. Die Schraubenfeder 70 verschwenkt das Bremspedal 29 nach dem Abheben des Fußes der Bedienungsperson sofort in eine Stellung, in der der durch die Leitungen 42 gebildete Stromkreis unterbro­ chen ist und der Bremszylinder in die entgegengesetzte Richtung beaufschlagt wird.

Bei sehr guten Schienenverhältnissen rollen das antriebslose Meß­ rad 24 der Vorrichtung 22 zum Messen der Fahrgeschwindigkeit und die Antriebsräder der Antriebsachse 8 mit gleicher Umfangsge­ schwindigkeit auf der Schiene 4 ab. Dabei erzeugen die beiden einerseits vom Meßrad 24 und andererseits vom Antriebsrad der An­ triebsachse 8 angetriebenen Generatoren 23 und 67 eine gleiche An­ zahl von Impulsen. Es wird also ein ständiger Vergleich der tat­ sächlichen Fahrgeschwindigkeit mit den entsprechenden Radumdrehun­ gen der Antriebsräder durch die als trägheitsarme Geber wirksamen Generatoren 23, 67 in Form von Impulssignalen (es können selbst­ verständlich auch Analog-Signale verwendet werden) durchgeführt.

Sobald jedoch nasse, verölte oder verrostete Schienen befahren wer­ den, neigen alle gebremsten Räder beim Abbremsen zum Blockieren und die Antriebsräder beim Anfahren zum Durchdrehen. Mit Hilfe der erfindungsgemäß ausgebildeten Gleisstopfmaschine 1 wird somit automatisch ein Durchdrehen und Blockieren verhindert, so daß die Räder und Schienen vor übermäßigem und unregelmäßigem Verschleiß wirkungsvoll verschont werden. Sobald von den beiden Generatoren 23, 67 nicht die gleiche Anzahl von Impulsen abgegeben wird, kommt es zu einer Relativbewegung zwischen Gleisstopfmaschine 1 und Schiene 4, d.h., daß die Antriebsräder beim Anfahren durchdre­ hen und damit eine höhere Umfangsgeschwindigkeit aufweisen als das auf der Schiene 4 abrollende Meßrad 24 oder daß beim Abbremsen die Fahrgeschwindigkeit der Gleisstopfmaschine größer ist als die durch das Bremsen blockierten Räder.

Die von den Leitungen 54 und 55 zur Einrichtung 32 kommenden digi­ talen Eingangssignale werden in den beiden Frequenz/Spannungsum­ setzern 52, 53 in analoge Spannungen umgesetzt. Im Differenzglied 57 wird die Differenz der beiden Eingangsspannungen gebildet und so abgeglichen, daß bei Übereinstimmung der Soll- und Ist-Drehzahl (kein Schlupf) die Differenz zu Null wird. Je nachdem, ob die durch das Meßrad 24 gemessene Ist-Drehzahl voreilend (Durchrutschen der Räder) oder nacheilend (Blockieren bzw. Gleiten der Räder auf der Schiene) ist, entsteht am Ausgang des Differenzgliedes 57 eine positive oder negative Differenzspannung. Bei schlupfloser Koppe­ lung zwischen Rad und Fahrbahn sind also Bezugwert und Vergleichs­ werte gleich groß und es ist keine Differenzspannung bzw. kein Schlupf-Meßwertsignal vorhanden. Bei einem Schlupf zwischen Rad und Schiene ergibt sich ein Schlupf-Meßwertsignal, dessen Höhe der Größe und Art des Schlupfes entspricht: Antriebsschlupf, Durch­ rutschen entspricht einem positiven Schlupf-Meßwertsignal, ein Bremsschlupf (Blockieren bzw. Gleiten) entspricht einem negativen Schlupf-Meßwertsignal. Die Differenzspannung bzw. das Schlupf-Meß­ wertsignal wird durch die Regeleinheit 58 bzw. 59 dynamisch be­ einflußt. Die Art der Beeinflussung sowie der genaue Aufbau der Regeleinheit 58, 59 wird im Rahmen der Beschreibung der Fig. 3 noch näher erläutert. Die beiden vor und nach einem Leistungs-Verstär­ ker 62 angeordneten Umschalter 63 werden je nach Stellung des Bremspedals 29 bzw. des Steuerhebels 71 geschaltet. Mit der in Fig. 2 dargestellten Stellung des Steuerhebels 71 und des Brems­ pedals 29 ist der Vorgang des Abbremsens durch die Arbeits-Brems­ anlage 9 aufgezeigt. Das dynamisch beeinflußte Schlupf-Meßwert­ signal wird durch den Leistungs-Verstärker 62 verstärkt und ge­ langt durch die entsprechende Stellung des Umschalters 63 über die Leitung 40 zum Regelorgan 37 des Bremsdruck-Steuerblocks 30.

Der durch Betätigung des Bremspedals 29 in der durch den Pfeil 69 angezeigten Richtung geschlossene, die Leitungen 34 verbindende Stromkreislauf bewirkt eine Verschiebung des Zweiwegeventils 33 ge­ gen die Wirkung einer Schraubenfeder in die in Fig. 2 dargestellte Lage. Dadurch kommt es zu einer Druckbeaufschlagung des Bremszy­ linders 65, die ein Anpressen des am Maschinenrahmen 10 verschwenk­ bar gelagerten Bremsklotzes 64 verursacht. Das als Regelorgan 37 wirkende elektro-hydraulische Proportionalventil 39 wird propor­ tional zu der Größe des Schlupf-Meßwertsignals aus der Ausgangs­ stellung verschoben, wobei sich der Durchflußquerschnitt der an­ fänglich gesperrten Druck-Leitung 36 mit zunehmender Verschiebung des Ventils vergrößert. Das durch das Regelorgan 37 abfließende Drucköl wird über den Auslaß 38 der Bremsdruckversorgungsanlage 16 rückgeführt. Mit der Verschiebung des elektro-hydraulischen Proportionalventils 39 wird ein Druckabfall verursacht, der zu einer geringeren Anpressung des Bremsklotzes 64 durch den Brems­ zylinder 65 führt, so daß ein Blockieren der gebremsten Räder aus­ geschlossen ist. Sobald die Bedienungsperson ihren Fuß vom Brems­ pedal 29 abhebt, wird der das Zweiwegeventil 33 steuernde Strom­ kreislauf unterbrochen und das genannte Ventil wird durch die Wir­ kung einer Rückstellfeder in die andere Lage verschoben. Die da­ mit bewirkte Umkehr der Fließrichtung des Drucköls verursacht ein Abheben des Bremsklotzes 64 von den Rädern des Schienenfahr­ werkes 2.

Zur Einleitung des Anfahrvorganges wird durch die Bedienungsper­ son der Steuerhebel 71 verschwenkt, so daß über den Steuerhebel 71 der Stromkreislauf mit einer der beiden Leitungen 42 geschlos­ sen wird. Dadurch kommt es zu einer Erregung der Elektromagneten des Dreiwegeventils 41 und zu einer Verschiebung in eine der beiden Endpositionen. Der dadurch freigegebene Weg für das Drucköl aus der Öldruckversorgungsanlage 15 über eine der beiden Druck-Leitun­ gen 18 zur Leitung 43 und den Fahrantrieb 7 zurück über die Lei­ tung 44 und die Druck-Leitung 18 verursacht eine Drehbewegung des Fahrantriebes 7 in die gewünschte Richtung. Der Hydraulikdruck im Fahrantrieb-Kreislauf wird üblicherweise so gewählt, daß bei sehr guter Beschaffenheit von Rad und Fahrbahn kein Durchrutschen der Antriebsräder auftritt. Ein Antriebsschlupf wird durch eine der tatsächlichen Fahrbahnbeschaffenheit zu starke Zugkraft hervorge­ rufen. Beim Entstehen einer Durchrutschphase wird wieder durch das Differenzglied 57 der Einrichtung 32 eine dem Schlupf propor­ tionale elektrische Differenzspannung erzeugt, die wieder nach dynamischer Beeinflussung durch die Regeleinheit 58 über die Lei­ tung 51 dem Regelorgan 49 des Fahrantrieb-Steuerblockes 31 zuge­ ordnet wird. Dieses Signal wirkt über das als Regelorgan 49 ausge­ bildete elektro-hydraulische Proportionalventil 50 auf den Fahran­ trieb-Kreislauf derart ein, daß das Drehmoment der Antriebsachsen 8 auf das notwendige Maß reduziert wird. Diese Reduzierung erfolgt derart, daß in Abhängigkeit von der Größe des Schlupf-Meßwertsig­ nals der Querschnitt der die beiden Leitungen 48, 47 miteinander verbindenden Leitung durch Verschiebung des elektro-hydraulischen Proportionalventils 50 vergrößert wird. Mit dieser kurzgeschlosse­ nen Verbindung von der den Druck zuführenden Leitung 43 über das Rückschlagventil 46 und das Regelorgan 49 zum Rückschlagventil 45 zur den Druck ableitenden Leitung 44 kommt es zu einem das An­ triebsmoment des Fahrantriebes 7 reduzierenden Druckabfall. Da es sich bei dem automatischen Vorgang um eine Regelung handelt, bleiben die eingestellten Nenn-Sollwerte für Antriebs- und Brems­ momente ständig erhalten.

Das in der in Fig. 3 detailliert dargestellten Einrichtung 32 durch das Differenzglied 57 gebildete positive Schlupf-Meßwert­ signal wird der Regeleinheit 58 zugeordnet. Die positive Diffe­ renzspannung bzw. das Schlupf-Meßwertsignal wird einem Proportio­ nal-Verstärker 73 zugeführt und durch diesen über einen Verstär­ kungsregler 74 wesentlich verstärkt, damit bereits beim geringsten Ent­ stehen eines Schlupfes (noch keine erkennbaren Schleifmarkierun­ gen) eine kräftige Ausgangsspannung zur Ansteuerung des Regelor­ gans 49 des Fahrantrieb-Steuerblockes 31 zur Verfügung steht. Der Anteil dieser Regelspannung kann durch ein Regelglied 75 einge­ stellt werden. Die am Eingang 76 vorliegende positive Differenz­ spannung wird gleichzeitig auch einem Integral-Verstärker 77 zu­ geführt. Der durch ein Schaltglied 78 einstellbare Schaltpunkt er­ möglicht es, den Integral-Verstärker 77 bei sehr kleinen Differenz­ signalen ausgeschaltet zu lassen. Wird jedoch der eingestellte Schaltpunkt überschritten, wird der Integral-Verstärker 77 kurz­ zeitig (im Bereich von etwa 20 Millisekunden) durchgeschaltet und am Ausgang eines Summen-Verstärkers 79 je nach dem durch ein Regel­ glied 80 eingestellten Anteil wirksam. An den Ausgang des Integral- Verstärkers 77 ist ein Integral-Regler 81 mit einem Zeit-Regelglied 82 angeschlossen.

Das Schlupf-Meßwertsignal bzw. die Differenzspannung wird durch die in Fig. 3 ersichtliche Regeleinheit 58 auf folgende Weise dyna­ misch beeinflußt:

Sobald am Eingang 76 eine Differenzspannung vorliegt, wird durch den hohen Verstärkungsfaktor des Proportional-Verstärkers 73 der Summen-Verstärker 79 sofort zur Sättigung gebracht, d.h., das Regelorgan 49 des Fahrantrieb-Steuerblockes 31 wird voll ausge­ steuert. Das Ausmaß der durch eine volle Aussteuerung des Regel­ organs 49 bewirkten Reduzierung des Antriebsmomentes kann belie­ big eingestellt werden. Eine etwa 20%ige Reduzierung des auf nor­ male Schienenverhältnisse abstimmbaren Antriebsmomentes verursacht durch eine volle Aussteuerung des Regelorgans 49 auch bei schlech­ testen Schienenverhältnissen kein Durchdrehen der Antriebsräder mehr. Durch das reduzierte Antriebsmoment ist die Drehzahl der Antriebsachsen 8 gleich der des Meßrades 24. Damit liegt kein Schlupf-Meßwertsignal mehr am Eingang 76 vor und der Proportional- Verstärker 73 ist wirkungslos. Da der Proportionalanteil eine volle Aussteuerung des Regelorgans 49 zur Folge hat, kann die po­ sitive Summierung des Integral-Anteiles keinen Einfluß mehr aus­ üben. Das vom Summen-Verstärker 79 über den Leistungs-Verstärker 62 ansteuerbare Regelorgan 49 wird ausgesteuert und bringt durch Über­ einstimmung der Drehzahlen die Eingangsdifferenz sofort wieder auf null. Gleichzeitig wird auch der Proportionalanteil am Summen-Ver­ stärker 79 zu null. Das vom Integral-Regler 81 kommende Steuer­ signal bleibt jedoch vorerst voll gespeichert und kann nur in Form einer eingestellten Zeitrampe (im Bereich von etwa 500 Milli­ sekunden) auf null zurückfallen. Diese Zeitrampe überträgt sich auf das Regelorgan 49 und ermöglicht der Gleisstopfmaschine 1 ein ruckfreies Beschleunigen. Sollte es erneut zu einem Durchrutschen der Antriebsräder kommen, wiederholt sich der beschriebene Vorgang durch mehr oder weniger großes Aussteuern des Regelorgans 49. Der Bereich der Zeitrampe kann in Abstimmung auf verschiedene Parame­ ter, wie die gewünschte Leistung, Schienenverhältnisse usw., abge­ stimmt werden.

Wie in Fig. 3 deutlicher ersichtlich, besteht die der negativen Differenzspannung zugeordnete Regeleinheit 59 aus einem Eingang 83, einem Proportional-Verstärker 84, einem Integral-Verstärker 85, einem Integral-Regler 86 und einem Verstärkungs-Regler 87, Regel­ gliedern 88, 89, einem Schaltglied 90, einem Zeit-Regelglied 91 und einem Summen-Verstärker 92. Der konstruktive Aufbau der Regel­ einheit 59 ist ebenso wie der Aufbau der Regeleinheit 58. Durch die negative Differenzspannung wird die Regeleinheit 58 unwirksam und die Regeleinheit 59 aktiviert. Der Vorgang der dynamischen Beeinflussung vollzieht sich nun in gleicher Art wie bereits bei der Regeleinheit 58 beschrieben, jedoch über den Proportional-Ver­ stärker 84, den Integral-Verstärker 85, den Summen-Verstärker 92 und das Regelorgan 37 des Bremsdruck-Steuerblockes 30. Die ver­ schiedenen Einstellwerte der Schalt- und Regelglieder 87, 88, 89, 90, 91 können jedoch den Gegebenheiten beim Bremsen entsprechend anders eingestellt werden. So kann z.B. die abfallende Zeitrampe nur im Bereich von etwa 50 bis etwa 100 Millisekunden festgelegt werden, um beim Blockieren der Räder den beschriebenen Regel- und Steuervorgang in kürzeren Abständen zu wiederholen. Dadurch wird auch die Wirksamkeit der Bremsen optimal ausgenützt.

Im Rahmen der Erfindung kann die dynamische Beeinflussung des Schlupf-Meßwertsignals auch in Abstimmung auf verschiedene Para­ meter mit verschiedenen Reglern bzw. auch verschiedenen Kombina­ tionen erfolgen. So kann beispielsweise ein Differenz-Verstärker zusätzlich zum Proportional- und Integral-Verstärker in Anwendung kommen.

Claims (8)

1. Fahrbare Gleisbaumaschine mit Schienenfahrwerken für schrittweise Arbeitsvorfahrt, insbesondere Gleisstopfmaschine, zum Ausführen von in relativ kur­ zen Abständen von Schwelle zu Schwelle durchzuführen­ den Gleisbauarbeiten, mit einem an der Schiene abroll­ baren Meßrad und einer mit einer Bremsanlage für die Arbeitsvorfahrt und wenigstens einem Fahrantrieb ver­ bundenen Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (20) zur Vermeidung des Durchdrehens der Antriebsräder beim Anfahren und des Blockierens (Gleitens) der Räder beim Bremsen voll­ elektronisch ausgebildet ist und eine Einrichtung (32) umfaßt, die zur ständigen Aufrechterhaltung der Nenn- Sollwerte der Antriebs- und Bremsmomente bzw. zur Re­ duzierung der Antriebs- und Bremskräfte in Abhängig­ keit von einem vorhandenen Antriebs- bzw. Bremsschlupf beaufschlagbare Signal- und Regelorgane (52, 53, 57, 58, 59, 62, 63, 37, 49) aufweist und die mit einer Vorrichtung (22) zum Messen der Fahrgeschwindigkeit, insbesondere mit dem an der Schiene (4) abrollbaren Meßrad (24) und einer Vorrichtung (21) zum Messen der Radumfangsgeschwindigkeit, verbunden ist.

2. Gleisbaumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (32) mit den Signal- und Regelorganen (52, 53, 57, 58, 59, 62, 63, 37, 49) mit ihrem Eingang über Leitungen (54 und 55) an jeweils den beiden Vorrichtungen (22 und 21) zum Messen der Fahr- und Radumfangsgeschwindigkeit zugeordnete Gene­ ratoren (23 und 67) und mit ihrem Ausgang über Lei­ tungen (51 und 40) an einen hydraulischen Fahrantrieb- Steuerblock (31) und an einen Bremsdruck-Steuerblock (30) der hydraulisch ausgebildeten Bremsanlage (9) für die Arbeitsvorfahrt der Steuereinrichtung (20) angeschlossen ist.

3. Gleisbaumaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (32) zur Ver­ gleichsmessung und zur Abgabe eines Schlupf-Meßwert­ signals entsprechend der Differenz der beiden Ein­ gangssignale ausgebildet ist, und daß deren Ausgang jeweils einem Regelorgan (37 bzw. 49) der beiden, über Leitungen (19 bzw. 43, 44) mit der Bremsanlage (9) bzw. dem Fahrantrieb (7) verbundenen Steuerblöcke zu­ geordnet ist, wobei die Regelorgane (37, 49) als elek­ tro-hydraulische Proportionalventile (39, 50) ausge­ bildet sind.

4. Gleisbaumaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (32) aus zwei Frequenz/Spannungsumsetzern (52, 53) und einem zur Abgabe eines positiven Antriebsschlupf- oder negativen Bremsschlupf-Meßwertsignals ausgebildeten Differenz­ glied (57) besteht.

5. Gleisbaumaschine nach Anspruch 3 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung (32) zur dynamischen Beeinflussung des auf die Regelorgane (49, 37) jeweils einwirkenden positiven Antriebsschlupf- oder negativen Bremsschlupf-Meßwertsignals je eine elektronische Re­ geleinheit (58, 59) aufweist, die vorzugsweise jeweils aus einem Proportional-Verstärker (73, 84) und einem parallelgeschalteten Integral-Verstärker (77, 85) be­ stehen, deren Ausgänge mit einem Summen-Verstärker (79, 92) verbunden sind, wobei dem Integral-Verstärker (77, 85) ein Schaltglied (78, 90) und ein Integral- Regler (81, 86) zugeordnet ist.

6. Gleisbaumaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dem negativen Bremsschlupf-Meßwert­ signal zugeordnete Integral-Verstärker (85) mit kür­ zerer Schaltdauer als der dem positiven Antriebs­ schlupf-Meßwertsignal zugeordnete Integral-Verstärker (77) ausgebildet bzw. schaltbar ist.

7. Gleisbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung des beim Abbremsvorgang ermittelbaren und auf das Regelorgan (37) des hydraulischen Bremsdruck-Steuerblockes (30) einwirkbaren Schlupf-Meßwertsignals ein Speicher vor­ gesehen ist, dessen Ausgang nach Betätigung eines zur Einleitung des Anfahrvorgangs dienenden Steuerhebels (71) mit dem Regelorgan (49) des Fahrantriebes (7) schaltbar ist.

8. Gleisbaumaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Einrichtung (32) verbundene Steuereinrichtung (20) jedem mit einem Fahrantrieb versehenen Schienenfahrwerk (2) zugeordnet ist.