WO2018050143A2 - Vorrichtung zur zerstörung von pflanzen - Google Patents

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WO2018050143A2
WO2018050143A2 PCT/DE2017/000303 DE2017000303W WO2018050143A2 WO 2018050143 A2 WO2018050143 A2 WO 2018050143A2 DE 2017000303 W DE2017000303 W DE 2017000303W WO 2018050143 A2 WO2018050143 A2 WO 2018050143A2
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applicator
conveyor
brush
high voltage
bristles
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Matthias Eberius
Dirk Vandenhirtz
Sergio COUTINHO
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Zasso GmbH
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M21/00—Apparatus for the destruction of unwanted vegetation, e.g. weeds
    • A01M21/04—Apparatus for destruction by steam, chemicals, burning, or electricity
    • A01M21/046—Apparatus for destruction by steam, chemicals, burning, or electricity by electricity
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01H—STREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
    • E01H11/00—Control of undesirable vegetation on roads or similar surfaces or permanent ways of railways, e.g. devices for scorching weeds or for applying herbicides; Applying liquids, e.g. water, weed-killer bitumen, to permanent ways

Definitions

  • the invention relates to a device for killing and weakening plants and other organisms comprising a conveyor for moving the device, a high voltage source and an applicator electrically connected to the high voltage source.
  • CONFIRMATION COPY Used procedures that are very expensive and laborious or difficult to integrate in a high, logistically very advantageous speed sequence.
  • the invention is therefore based on the object, such devices especially but not exclusively for use in railroads to further develop so that an economical and effective use of high voltage to combat unwanted plant growth at speeds is made possible, the problems and disadvantages does not have chemical and thermal / mechanical control for much of the land.
  • the sensor-sensed height adjustment device of the applicators opens up a number of new applications, especially in the railway sector, where traffic areas and adjacent areas, in particular gravel areas and the directly adjacent control paths and spacing areas are to be kept free of undesired plant growth. In the area of tracks or traffic routes, it is both about the traffic route itself and about control routes that are necessary for traffic due to technical reasons, and about the safety distances to trees whose vegetation must be controlled and contained.
  • the sensor-guided height adjustment device according to the invention for the applicator leads to the fact that known applicators can also be used, provided that they are not adjusted manually to an optimal height, but, for example, by means of the sensor-guided height adjustment device Different heights of the vegetation and in particular of internals can be adjusted automatically at high speed. This makes it possible to optimally adjust the height of the applicator depending on the vegetation and technical equipment on the route to be traveled. As a result, the travel speed of the conveyor device can be increased and the applicator can be positioned at a continuously adjusted height above the surface to be processed in order to avoid collisions.
  • the height adjustment is preferably adjusted pneumatically.
  • a contractive return spring can sit in an accordion-like, air-tight plastic bellows.
  • compressed air When compressed air is applied to the bellows, it extends downward and the spring directs high voltage to a contact plate on the bottom of the applicator.
  • the underside can be bevelled in the direction of travel, so that larger plants have longer contact and better pre-brush on the applicator.
  • the degree of filling of the bellows or its length can be electronically monitored and controlled in order to avoid obstacles that have been detected by height sensors.
  • bellows can also be used to press down a band system which is used as an applicator, as a whole or over individual segments.
  • the applicator has at least one brush.
  • a brush can be brought relatively close to the surface to be treated, since the bristles give better resistance to a resistance due to their lower mass and avoid elastic, but then also due to the attenuation and support in the bristle composite return to the original position.
  • the surface can become uncontrollably rough (Gravel) and considerably profiled (sleepers).
  • the air resistance of the brush, the mobility of the bristles and the self-cleaning ability of the brush can be particularly well controlled locally by a suitable orientation of the bristles with straight or slightly backward arrangement and geometric arrangement of brush rows with oblique rows and snail-like interspaces.
  • the height adjustment allows the application of a brush applicator, especially with relatively long bristles or bristle bundles even at higher speeds of the conveyor relative to the machined surface, especially when higher installations such as signal systems or switch profiles must be skipped or unavoidable collisions must be possible wear.
  • the invention also relates to a method of using such a device, in particular for achieving the lasting efficiency at high speeds, in which the applicator is moved by means of the conveyor over a bottom surface and moved relative to the conveyor, wherein the speed of the Applicator is changed relative to the bottom surface depending on the lateral speed of the conveyor relative to the bottom surface.
  • This makes it possible to optimize the relative speed between the applicator and the overgrown vegetation to a speed that is generally smaller than the movement of the entire device relative to the floor surface to be treated. This reduces the mechanical stress on the applicator and the infrastructure, minimizes collision damage, and increases the effectiveness of the applicators, irrespective of the lateral speed of the conveyor, which changes for operational reasons, relative to the floor surface.
  • the applicator has at least one brush rotating at a dynamically adjustable speed. This makes it possible to optimally adjust the bristle speed relative to the plant (and the track system) for an optimized current transition and a sufficient contact time before passing or possibly tearing off the plant independently of the operationally changing speed of the transport vehicle.
  • the contact with the ballast or the threshold can be optimized to minimize abrasion on all elements.
  • a rotating brush It can be inserted into the upper interference contour of the uncontrollably rough (gravel) and considerably profiled (sleepers, rail fastenings, internals) surface to be treated.
  • the bristles of a correspondingly rotating brush often touch the objects with brushes that are less than 1/10 of the speed of the brush, and can therefore much better elude Eleatic or penetrate plants.
  • the lower deflection and vibration of the bristles and the even better working damping in the brush structure means that the bristles can return to the original position particularly quickly and can thus be much better controlled locally. This can be removed closer to metal parts weeds without risk of rollover. Since rotating brushes can selectively direct weed in one direction by means of a suitable bristle arrangement, weeds can be pulled in the direction of electrical contacts even with nonconductive bristles in peripheral areas in order to improve the cleaning performance.
  • the applicator may also comprise a band, which is guided as an endless band over spaced rollers.
  • the belt preferably moves in the direction of the conveyor, so that the spaced rollers are arranged one behind the other.
  • Such a belt like a brush rotating about an axis, can be adapted to the relative speed between the device and the surface to be processed by adjusting the peripheral speed of the belt or belt Brush is adjusted.
  • a band also has the advantage that the spaced rollers can be arranged at a different distance from the machined surface. For example, if the front roller is a greater distance from the ground than the rear roller, higher plants are in contact with the belt for longer than lower plants. Due to the duration of the admission of larger plants is thus extended in time.
  • the applicator has a roller, within which the high voltage source is arranged. Preferably, the applicator is driven by this roller. This leads to a particularly compact design.
  • the device has water jets. These water jets may be directed into the applicators or to a location in the direction of travel in front of them.
  • Further downwardly directed water nozzles which may also be arranged under a sensor-controlled height-flexible cover, can also spray steam or hot water on plants in order to destroy them or at least limit their growth.
  • the use of hot water or steam to kill plants is known. The process is very energy-intensive and is therefore used mostly in very slow-moving road vehicles, where it kills especially the above-ground parts of plants.
  • hot water or steam is sprayed only after all plants projecting beyond the rail profile have been electro-physically or mechanically killed or cut off.
  • the process with hot water or steam is particularly relevant in combination with high-voltage treatment or in cases where high-voltage treatment alone can not be used for spatial or technical reasons and with this method the use of chemical substances is further reduced or completely avoided can.
  • the applicator has brushes or band segments which are arranged so as to be movable relative to one another.
  • a mechanism allows the position of the segments to be changed during movement of the device above the surface.
  • bristles or surface structures may be provided on the belt which, as flexible elements, improve the contact between the belt and the plants.
  • applicator segments are connected to the high-voltage source separately from one another. This makes it possible to supply the segments at different times, with different and possibly changing polarity or with different intensity with high voltage in order to respond to a situation determined by sensors individually as quickly as possible.
  • This can z. B. the depth effect of the applicators in terms of plant growth and soil resistance energy consumption can be controlled and controlled.
  • applicators can be used with high plant density very energy efficient and effective as a plant-plant applicator, at low plant density (sensors / current characteristics of the individual applicators as detection) can, for. B. an applicator down to the soil material, preferably on the finer-grained and possibly better conductive Begehungsweg be lowered and serve as a better conductive Erdapplikator.
  • the applicator segments can be arranged side by side in such a way that a plurality of segments form an arc which, for example, is U-shaped with legs which can be arranged at different angles.
  • the applicators can be run over the central track area and the lateral slope areas in the case of a railway embankment and in each case be adapted in their height to the current situation.
  • the applicator itself may have a profiled surface.
  • the bristles of a brush can be of such a different length that a roller brush has longer bristles at the edges than in the central region.
  • brushes may have very long bristles in the area adjacent to the track bed, with appropriate stabilization, where appropriate, to avoid contact with solid objects while having shorter bristles in a central area above the track.
  • a special brush shape has very long and particularly close to the central axis material technology or by a mechanical device attached flexible bristles, which are mechanically controlled or erect in particular in response to the speed of rotation and make contact with the ground. This allows a free adaptation of the surface contours and a rapid retraction of the bristles from collision areas by a rapid deceleration of the brush.
  • a particularly preferred application is the use of the device with a rail vehicle as a conveyor.
  • the use of other conveyors such as wheeled vehicles, tracked / tracked vehicles, drones, walking conveyors, etc., in particular in the field of any traffic engineering facilities is equally possible.
  • Bogies are provided especially for rail vehicles. Therefore, it is proposed that in the event that the conveyor has a bogie, the applicator is attached to the bogie. This makes it possible to arrange applicator systems in the intermediate areas between carrier wagons.
  • the applicator can also be arranged between two bogies.
  • a side matching sensor is advantageous.
  • the rail-bound or rail-free conveyor it is particularly advantageous for the rail-bound or rail-free conveyor to have, in addition to the height adjustability of the applicators, in particular outside the track bed, one or more actuator robots which control the movement of the device. This results in moving semi-autonomous or autonomous treatment robots.
  • the device also has a mechanical device for killing or weakening plants or other organisms by chemical or physical methods.
  • a mechanical device for killing or weakening plants or other organisms by chemical or physical methods offers the possibility, even with a single crossing of a surface, a full-coverage impairment of plant growth on very different substrates and in areas with very different infrastructure or regulatory to cause conditional control restrictions.
  • the high-voltage method is used with priority, either close to the ground or, where this is not possible, to just above the interfering edges.
  • high-rooting plants are first electrophysically killed even in combination applications at the same location and, if necessary, brushing or other applicators massively reduce the high biomass.
  • the device has a data memory which is connected to a control device, which is connected to the height adjustment device.
  • This allows geoinformation to use for plant control.
  • the types of weed control such as chemical, mechanical or thermal can be controlled.
  • the data can be determined on the basis of route building data or regulatory data from water and nature conservation specifications.
  • Other options include localized input from automatic sensor data that identifies weed growth on the line, or plant data such as energy consumption based on voltage profiles, spray fluid consumption, and other test drives.
  • This data can come from different data sources. It is advantageous if, during use of the device, data is collected for the use of the device and / or for the treated and / or treated surfaces. This makes it possible to continuously improve the data set in order to be able to access this data in each case during the next treatment step.
  • manual input from mobile DAQ devices during surveys or patrols may indicate special structural data, specific plant species, and particularly resistant species.
  • Such data can also be determined by drone flights that take place in advance of or at the same time as the treatment.
  • Determining the productive data can also form the basis for a high-cost licensing licensing system and other processing steps to use geodata and route information, crop densities, etc. as a basis for billing.
  • FIG. 1 shows a cross section through a railway embankment with areas to be processed differently
  • FIG. 2 shows a schematic view of a cross-section of an applicator over train and railway embankment and track bed
  • Figure 3 is a schematic view of a cross section of an applicator on the ballast flanks
  • Figure 4 is a sensor-based height adjustment for here slotted or brush-like
  • FIG. 5 shows a bottom view of a first embodiment of a static brush with slanted rows of bristles as a development of straight rows of axial bristles;
  • FIG. 6 shows a bottom view of a second embodiment of a static brush with slanted bristle rows
  • FIG. 7 schematically shows the function of oblique bristles or bristle bundles
  • FIG. 8 shows a schematic representation of the dynamics of movement of a rotating brush
  • FIG. 9 shows in perspective a helical arrangement of the bristle bundles
  • FIG. 10 shows a front view of the bristle bundle shown in FIG. 9
  • FIG. 11 shows in perspective a bristle bundle with oblique bristles on the edge
  • FIG. 12 shows a cross section of rotating brushes in the application position on a track
  • FIG. 13 shows a schematic 3D representation of a brush edge with bristle units with
  • FIG. 14 shows a schematic representation of the load change on adherent objects
  • FIG. 15 shows a schematic illustration of a row of adjacent rotating brushes
  • FIG. 16 shows a schematic illustration with additionally offset rotating brushes
  • FIG. 18 shows a schematic representation of a band applicator with height-adjustable rollers
  • Figure 19 is a schematic view of a bellows-based set of abrasive applicators.
  • FIG. 20 shows a brush with retracted bristles
  • Figure 21 shows the brush shown in Figure 20 with extended bristles
  • Figure 22 is a schematic representation of a height-graded set height adjustable
  • FIG. 23 is a schematic of a cogeneration and storage system based on combined heat and power for hot water or wet steam.
  • FIG. 24 shows a schematic cross section through the traffic area with the representation of a
  • Applicator which is arranged robotically controlled on a vehicle located on or next to the rails,
  • FIG. 25 shows a schematic representation of a sensor-controlled driving and application robot
  • FIG. 26 shows a delivery system for hot water or steam
  • FIG. 27 shows a side view of a brush with long bristle strips stabilized in the central area
  • Figure 28 is a front view of the brush shown in Figure 27 and
  • FIG. 29 schematically shows a cross section through profiles profiled with different bristle lengths
  • FIG. 1 The cross-section through a railway embankment shown in FIG. 1 shows different areas which can be processed with the device according to the invention. These are the threshold area 1 between the rails 2, 3, the intermediate threshold area 4, 5 of the rail fasteners, the outer area 6 of the sleepers, the gravel flank 7, the operating area 8, the horizontal spacing area 9 and the increasing spacing area 10, in their place Also, a sloping distance surface, a retaining wall or a ditch can be provided.
  • FIG. 9 shows grinding applicators 11 to 15 which can be moved up and down in accordance with the arrows 16 to 20. Placed in the direction of the rails 2, 3, to the applicators 11 to 15, the applicators 21 and 22 shown in Figure 3 are arranged, which can be moved up and down in accordance with the arrows 23, 24.
  • FIG. 4 shows a plurality of height-adjustable applicators 25 to 31 which, like the applicators described above, are connected to a high-voltage source (not shown) and which correspond to the signal from the sensor 32 with height adjustment devices 33 to 39 corresponding to that determined by the sensor Height profile can be moved up and down. This allows a continuous adjustment of the height of the applicators according to the substrate and the strength of the plant growth.
  • the brushes shown in FIGS. 5 and 6 have rows of brushes arranged in a V-shape, which ensure that material which has been torn out during a uniform sweep of a surface is conveyed outwards. With a rapid movement of the brushes 40, 41 in the direction of arrow 42 creates an air flow, which promotes the material to the outside and prevents clogging of the brush.
  • FIG. 7 shows schematically the bristles 50 to 53 of the bristle bundle 54 that are rearward in the direction of travel and that are guided over the ballast material 55 and the sleepers 56 and 57 in the direction of travel 58.
  • the static bristles standing to the rear reduce the Abrasion of the thresholds 56 and 57 and at the same time increase the contact surface of the bristles 50 to 53 with the ballast 55 and plants growing there (not shown).
  • the rotating brushes 60, 61 shown in Figure 8 rotate slightly slower than the wheels 62 and 63.
  • the device 64 is moved in the direction 65 over the track 66 and the bristles of the brushes 60 and 61 act accordingly Arrow 67 slower to the ground and thus exert a force on the ground, which leads to a displacement of objects on the ground in the direction of arrow 67.
  • the bundles of bristles shown in FIGS. 9 to 11 have at least spiral-like regions in which the air resistance of the brushes is lowered and objects which have been torn off are conveyed through the brush with a minimum of stowage possibilities, preferably to the outside.
  • the cross-section shown in FIG. 12 by brushes 81 to 83 rotating about an axis 80 shows how the brushes in the region of the rails 84 and 85 process the track bed 86.
  • the brushes 81, 82, 83 have rows of bristles 87 to 90 made of insulating material.
  • the dense rows of bristles achieve intensive contact between the brushes subjected to high voltage as an applicator and on the other hand electrical contact between brush and rail 84, 85 is avoided. While smaller plants (not shown) are only mechanically damaged, larger plants (not shown) receive a debilitating or destructive amount of electrical energy.
  • FIG. 13 shows a brush edge with a specially rotated bristle arrangement. Due to the oblique position of the bristles, materials located on the edge of the rails 84, 85 are displaced laterally outwards.
  • FIG. 17, in conjunction with FIGS. 15 and 16, shows how rotatable brushes 121 to 125 arranged one behind the other on a web embankment 120 are provided by further laterally arranged ones Brushes 124 to 126 can be added.
  • a number of gleichpoligen brushes 121 to 125 may be arranged such that the brushes are always arranged alternately in the threshold and the ballast area. While a brush is arranged in the threshold area, thus the adjoining brush is arranged in the gravel area. As a result, the energy consumption can be reduced, since in each case only half of the brushes are arranged in the ballast area, while the other half of the brushes are arranged above the sleepers.
  • All brushes can be adjusted to the profiled surface of rail, sleepers, gravel and other installations in height by sensor control. In the exemplary embodiment, they turn controlled a little slower, but with the same sense of rotation as the wheels 127 and 128.
  • the height adjustment of the brushes are indicated by the arrows 129 and 130 (only exemplified).
  • All brushes can be profiled in the area of their radially outer surface. This is shown in FIG. 17, for example on the brush 126.
  • the arrangement of the brush type 126 in front of the bogie of the wheels 127, 128 exemplifies the place where sideways displacement, as under the central area of a bogie carriage, is not necessary to maintain the alignment.
  • the device 140 shown in FIG. 18 has a plurality of band applicators 141, 142 and 143, in each case one band 144 being guided around two rollers 145 and 146. These rollers are adjustable in height so that the entire band applicator can be moved to the track 147 and away from the track or the belt can be arranged obliquely such that in the direction of travel 148, the front roller 149 is higher than the rear roller 150. This causes larger plants have a longer contact time with the tape 144 of the tape applicator have been applied as small plants and thereby also with minimal energy consumption longer.
  • the strip surface can be smooth or brush-like, and have all the features of the previously described static and rotating brushes.
  • the device 160 shown in Figure 19 has a set 161 of abrasive applicators 162-167 which can be individually driven to vary the height of the applicator.
  • the inflated bladders of the applicators retract by an internal spring force.
  • the spring is used for energy transfer.
  • a static applicator 169 is arranged, which acts on high plants outside the technical interference contour with power.
  • Figures 120 and 121 show flexible bristles 171 disposed in sleeves 170 (numbered only by way of example). These bristles 171 may, depending on the peripheral speed of the brush 172, slide radially outwardly as a result of gravity or else moved mechanically in order to achieve contact of the bristles 171 with the bottom 173.
  • the water can be passed through a large-scale exhaust heat exchanger 195 in parallel or downstream, in which the water is discharged through the nozzle 196 for immediate consumption or superheated or optionally in the overheated condition under pressure in a tank 197 is stored.
  • the driving area can be treated with a brush 205 arranged on a robot 206.
  • the weeds can be robotically gripped or killed or cut off.
  • the hot water or steam delivery system 210 shown in FIG. 26 has a sensor controlled height adjustment 212, 213 that reduces the drift of the height adjustable hood 214 and increases the contact time to the track bed 215.
  • Obliquely downward bristle bundles 216 or correspondingly arranged flexible strips lighten the height adjustment 212, 213 to set a minimum space between the hood 214 and the ballast bed 215.
  • Openings 217, 218 at the top of the hood 214 allow air to flow into the area below the hood 214, thereby forcing the sprayed-out hot water or hot steam 211 into the track bed when traveling in the direction 219.

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Abstract

Vorrichtung zum Abtöten oder Schwächen von Pflanzen und anderen Organismen, die eine Fördereinrichtung für die Bewegung der Vorrichtung, eine Hochspannungsquelle und einen mit der Hochspannungsquelle elektrisch verbundenen Applikator mit einer sensorgeführten Höhenverstelleinrichtung aufweist, sowie Verfahren zur Verwendung dieser Vorrichtung.

Description

Vorrichtung zur Zerstörung von Pflanzen
[01] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtöten und Schwächen von Pflanzen und anderen Organismen, die eine Fördereinrichtung für die Bewegung der Vorrichtung, eine Hochspannungsquelle und einen mit der Hochspannungsquelle elektrisch verbundenen Applikator aufweist.
[02] Es ist bekannt, beispielsweise zum Auslichten von Wildkräutern, ein Gehäuse mit einer Elektronik zur Abgabe einer Hochspannung in einem vorbestimmten Abstand über den Boden zu führen. Durch eine Hochspannung zwischen der Elektrode und einem Erdkontakt oder der Erde oder Pflanze wird die betroffene Pflanze durch einen Stromschlag abgetötet oder geschwächt. [03] Insbesondere an Bahndämmen, im Gleisbett und den direkt angrenzenden Flächen werden chemische Unkrautbekämpfungsmittel eingesetzt, um den Schienenbereich von unerwünschtem Pflanzenbewuchs frei zu halten. In vielen Bereichen ist dies aber unerwünscht und daher schlagen die EP 1 256 275 A2 und die EP 0 026 248 AI gattungsgemäße Vorrichtungen vor, die es erlauben, das Wachstum von Pflanzen über eine Hochspannungseinrichtung zu behindern. [04] Derartige Einrichtungen sind aufwändig, elektrotechnisch sehr schwer handhabbar, nur bei niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten einsetzbar, berücksichtigen nicht die zunehmende Zahl von Steuerungs- und Signaltechnik im und in der Nähe des Gleisbetts, die zunehmende Art verschiedener Gleisbettausführungen und führen häufig nur zu einer begrenzten Schädigung der Pflanzen aber zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Infrastruktur. Daher haben sich diese Einrichtungen bisher gegenüber chemischen Pflanzenvernichtungsmitteln nicht durchgesetzt.
[05] Chemische Pflanzenvernichtungsmethoden haben eine generell hohe Wirkeffizienz und werden bei Geschwindigkeiten bis 50 km/h eingesetzt. Sie dürfen jedoch nicht oder nur noch sehr begrenzt z. B. in Naturschutz- und Wasserschutzgebieten, Bahnhöfen, auf Brücken etc. eingesetzt werden und haben oft generell nur noch eine befristete Ausnahmegenehmig aufgrund der (Öko)Toxizität der Wirkstoffe. Auch sind einige Pflanzenarten gegen die Herbizide resistent geworden oder konnten noch nie damit bekämpft werden, sodass sich diese Pflanze invasiv ausbreiten können. In einigen Fällen werden deshalb auch manuelle, thermische oder mechanische
BESTÄTIGUNGSKOPIE Verfahren eingesetzt, die jedoch sehr teuer und arbeitsaufwändig oder kaum in einen hohen, logistisch sehr vorteilhaften Geschwindigkeitsablauf zu integrieren sind.
[06] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, derartige Vorrichtungen insbesondere aber nicht ausschließlich für den Einsatz in Schienenverkehrsanlagen so weiter zu entwickeln, dass ein wirtschaftlicher und wirkungsvoller Einsatz von Hochspannung zur Bekämpfung von unerwünschtem Pflanzenbewuchs bei Fahrtgeschwindigkeiten ermöglicht wird, der die Probleme und Nachteile der chemischen und thermisch/mechanischen Bekämpfung für einen Großteil der Flächen nicht hat.
[07] Diese Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung gelöst, bei der der ge- schwindigkeitsangepasste Applikator eine sensorgeführte Höhenverstelleinrichtung aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[08] Die sensorgefühlte Höhenverstelleinrichtung der Applikatoren erschließt eine Reihe von neuen Anwendungen, insbesondere im Eisenbahnbereich, wo Verkehrsflächen und angrenzende Bereiche, insbesondere Schotterflächen und die direkt daran angrenzenden Kontrollwege und Abstandsflächen von unerwünschten Pflanzenbewuchs freizuhalten sind. Im Bereich von Gleisen oder Verkehrswegen geht es sowohl um den Verkehrsweg selber als auch um Kontrollwege, die aus technischen Gründen für den Verkehr notwendig sind, und um die Sicherheitsabstände zu Bäumen, deren Bewuchs kontrolliert und eingedämmt werden muss..
[09] Beim Einsatz von Hochspannung werden schleifende oder über den Schienen und Schwellen schwebende, festliegende Stromapplikatoren oder Ketten eingesetzt, die bei langsamer Fahrt und hoher elektrischer Leistung zu einer Einschränkung des Pflanzenbewuchses führen. Diese Vorrichtungen führen jedoch aufgrund der geringen Zahl unabhängig gesteuerter Applikatoren und der zum Teil mangelnden örtlichen Führung (schlagende Ketten, vibrierende Schleifapplikatoren) zu extrem ungleichmäßiger elektrischer Leistungsabgabe, sodass Flächen mit ungleichmäßigem Bewuchs nicht angemessen behandelt werden bzw. ganze Bereiche unbehandelt bleiben. Als Stromapplikatoren verwendete Bleche und Ketten erreichen in den meisten Fällen keine kleinen Pflanzen besonders zwischen höherliegenden Schwellen. Sie schlagen bei niedriger Anordnung permanent gegen jede Schwelle und sie geraten durch stoßbedingtes Taumeln und Vibration leicht in Berührung mit den Schienen, Weichen, Verschraubungen und der wachsenden Zahl anderer technischer Einbauten. Daher ist mit derartigen Applikatoren nur eine sehr niedrige Fahrgeschwindigkeit möglich und höhere Geschwindigkeiten führen zu einem massiv vergrößerten Verschleiß und Schadensrisiko an den Applikatoren und der Verkehrsinfrastruktur.
[10] Die erfindungsgemäße Sensor-geführte Höhenverstell einrichtung für den Applikator führt dazu, dass auch bekannte Applikatoren eingesetzt werden können, sofern sie nicht manuell ein- malig auf eine optimale Höhe eingestellt werden, sondern mittels der sensorgeführten Höhenver- stelleinrichtung während der Fahrt beispielsweise an unterschiedliche Höhen des Bewuchses und insbesondere von Einbauten automatisch mit hoher Geschwindigkeit angepasst werden können. Dies ermöglicht es, je nach Bewuchs und technischen Einrichtungen auf der zu befahrenen Strecke automatisch die Höhe des Applikators optimal einzustellen. Dadurch kann die Fahrtge- schwindigkeit der Fördereinrichtung erhöht werden und der Applikator kann in einer kontinuierlich angepassten Höhe oberhalb der zu bearbeitenden Oberfläche positioniert werden, um Kollisionen zu vermeiden. Die Höhenverstelleinrichtung wird vorzugsweise pneumatisch eingestellt. Hierzu kann in einem ziehharmonikaartigen, luftdichten Kunststoffbalg eine zusammenziehende Rückstellfeder sitzen. Wenn der Balg mit Druckluft beaufschlagt wird, verlängert er sich nach unten und durch die Feder wird Hochspannung auf eine Kontaktplatte an der Unterseite des Applikators geleitet. Die Unterseite kann in Fahrtrichtung angeschrägt sein, damit größere Pflanzen länger Kontakt haben und besser and dem Applikator vorbestreichen. Der Befüllungsgrad des Balgs bzw. dessen Länge können elektronisch überwacht und gesteuert werden, um Hindernissen auszuweichen, die von Höhensensoren erkannt wurden. Eine matrixartige Anordnung, bei der in einem Raster eine größere Zahl von einzeln steuerbaren Applikatoren in Fahrtrichtung nebeneinander und hintereinander angeordnet sind, ermöglicht lange Kontaktzeiten ohne Bodenberührung und der Schaden wird im Kollisionsfall minimiert, wenn die Konstruktion elastisch ist und spätestens nach Platzen des Balges nach oben zurückschnellt.
[11] Derartige Balge können neben der Nutzung für Schleifapplikatoren auch dazu benutzt werden, ein Bandsystem, welches als Applikator benutzt wird, insgesamt oder über einzelne Segmente herunterzudrücken.
[12] Bei einer derartigen Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn der Applikator mindestens eine Bürste aufweist. Eine Bürste kann relativ nah an die zu behandelnde Oberfläche herangeführt werden, da die Borsten einem Widerstand aufgrund ihrer geringeren Masse besser nachgeben und elastisch ausweichen, aber sich dann auch bedingt durch die Dämpfung und Stützung im Borstenverbund in die Ursprungsposition zurückbegeben. Die Oberfläche kann unkontrolliert rau (Schotter) und erheblich profiliert (Schwellen) sein. Der Luftwiderstand der Bürste, die Beweglichkeit der Borsten und die Selbstreinigungsfähigkeit der Bürste lassen sich durch eine geeignete Orientierung der Borsten mit gerader oder leicht nach hinten gerichteter Anordnung und geometrische Anordnung der Bürstenreihen mit schrägen Reihen und schneckenartig angeordneten Zwischenräumen besonders gut örtlich kontrollieren. Sofern die Borsten jedoch zu stark mit aus der Oberfläche vorstehenden feststehenden Teilen der Eisenbahninfrastruktur, Müll oder Pflanzen kollidieren, nutzen sich die Borsten zu schnell ab und Einrichtungen können beschädigt werden. Daher ermöglicht die Höhenverstelleinrichtung die Anwendung eines Bürstenapplikators insbesondere mit relativ langen Borsten oder Borstenbündeln auch bei höheren Geschwindigkei- ten der Fördereinrichtung relativ zur bearbeiteten Fläche, insbesondere wenn höhere Einbauten wie Signalanlagen oder Weichenprofile übersprungen werden müssen bzw. unvermeidbare Kollisionen möglichst verschleißarm erfolgen müssen.
[13] Die Erfindung betrifft, insbesondere für die Erreichung der dauerhaften Wirksamkeit bei hohen Geschwindigkeiten, auch ein Verfahren zur Verwendung einer derartigen Vorrichtung, bei dem der Applikator mittels der Fördereinrichtung über eine Bodenfläche bewegt wird und relativ zur Fördereinrichtung bewegt wird, wobei die Geschwindigkeit des Applikators relativ zur Bo- denfläche abhängig von der Lateralgeschwindigkeit der Fördereinrichtung relativ zur Bodenfläche verändert wird. Dies ermöglicht es, die Relativgeschwindigkeit zwischen Applikator und überstreiftem Bewuchs auf eine Geschwindigkeit zu optimieren, die zumeist kleiner ist als die Bewegung der Gesamtvorrichtung relativ zur zu behandelnden Bodenfläche. Dadurch werden die mechanische Beanspruchung des Applikators und der Infrastruktur verringert, Kollisionsschäden minimiert und die Wirksamkeit der Applikatoren wird unabhängig von der aus betriebstechnischen Gründen wechselnden Lateralgeschwindigkeit der Fördereinrichtung relativ zur Bodenfläche erhöht. [14] Bei einer derartigen Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn der Applikator mindestens eine mit dynamisch einstellbarer Geschwindigkeit rotierenden Bürste aufweist. Damit wird es ermöglicht, die Borstengeschwindigkeit relativ zur Pflanze (und der Gleisanlage) für einen optimierten Stromübergang und eine ausreichende Kontaktzeit vor einem Passieren oder einem eventuellen Abreißen der Pflanze unabhängig von der operativ bedingt wechselnden Geschwindigkeit des Transportfahrzeuges optimal einzustellen. Durch die optimierte Wahl der Drehgeschwindigkeit für die verschiedenen Bürstentypen kann auch der Kontakt zum Schotter oder den Schwelle so optimiert werden, dass die Abrasion an allen Elementen minimiert wird. Eine rotierende Bürste kann ein ganzes Stück in die obere Störkontur der zu behandelnden unkontrolliert rauen (Schotter) und erheblich profilierten (Schwellen, Schienenbefestigen, Einbauten) Oberfläche hineingeführt werden. Die Borsten einer sich entsprechend drehenden Bürste berühren die Objekte oft mit weniger als 1/10 der Geschwindigkeit stehender Bürsten und können deshalb noch viel bes- ser eleatisch ausweichen oder in Pflanzen eindringen. Die geringere Auslenkung und Vibration der Borsten und die noch besser funktionierende Dämpfung im Bürstenverband führt dazu, dass sich die Borsten besonders schnell in die Ursprungsposition zurückbegeben und damit deutlich besser örtlich kontrollieren lassen. Damit kann näher an Metallteilen Unkraut ohne Überschlagsgefahr entfernt werden. Da drehende Bürsten durch eine entsprechende Borstenanordnung Un- kraut gezielt in eine Richtung lenken können, kann auch mit nichtleitenden Borsten in Randbereichen Unkraut in Richtung elektrischer Kontakte gezogen werden, um damit die Reinigungsleistung zu verbessern. Mit einer Luftführung durch einen Borstenbesatz mit hohem Luftwiderstand oder eine schneckenartige Luftführung kann gerade durch den Lastwechsel des Luftwiderstandes an der Ober- und Unterseite der Bürste abgerissenes Blattmaterial gezielt aus dem Bo- den entfernt und ggf. nach außen ausgetragen werden. Sofern die Borsten jedoch zu stark mit aus der Oberfläche vorstehenden feststehenden Teilen der Eisenbahninfrastruktur, Müll oder Pflanzen kollidieren, nutzen sich die Borsten trotzdem zu schnell ab und die Einrichtungen können beschädigt werden. Daher ermöglicht gerade die Höhenverstelleinrichtung in Kombination mit der Anwendung eines drehenden Bürstenapplikators hohe Geschwindigkeiten der Fördereinrich- tung relativ zur bearbeiteten Fläche, insbesondere wenn höhere Einbauten wie Signalanlagen oder Weichenprofile übersprungen werden müssen bzw. unvermeidbare Kollisionen möglichst verschleißarm erfolgen müssen.
[15] Da sich die drehende Bürste an der Fahrtrichtungsseite nach oben bewegt, werden die Bereiche möglicher Plasmabildung und Erwärmung der Applikatoroberfläche durch den Fahrt- wind massiv reduziert und in die immer enger stehenden Borsten hineingedrückt. Dadurch können Abreißfunken ohne zusätzlichen Aufwand intrinsisch minimiert werden. Alternativ oder kumulativ zu einer Bürste oder mehreren hintereinander gelagerten Bürsten kann der Applikator auch ein Band aufweisen, das als Endlosband über beabstandete Rollen geführt ist. Das Band bewegt sich dabei vorzugsweise in der Richtung der Fördereinrichtung, sodass die beabstandeten Rollen hintereinander angeordnet sind. Ein derartiges Band kann wie eine sich um eine Achse drehende Bürste an die Relativgeschwindigkeit zwischen der Vorrichtung und der zu bearbeitenden Oberfläche angepasst werden, indem die Umfangsgeschwindigkeit des Bandes bzw. der Bürste angepasst wird. Ein Band hat darüber hinaus den Vorteil, dass die beabstandeten Rollen in einem unterschiedlichen Abstand zur bearbeiteten Fläche angeordnet werden können. Wenn beispielsweise die vordere Rolle einen größeren Abstand zum Untergrund aufweist als die hintere Rolle, stehen höhere Pflanzen länger mit dem Band in Berührung als niedere Pflanzen. Durch die Dauer wird somit die Beaufschlagung größerer Pflanzen zeitlich verlängert.
[16] Sowohl bei zylinderförmigen Bürsten als auch bei einem Endlosband ist es vorteilhaft, wenn der Applikator eine Rolle aufweist, innerhalb der die Hochspannungsquelle angeordnet ist. Vorzugsweise wird der Applikator durch diese Rolle angetrieben. Dies führt zu einem besonders kompakten Aufbau. [17] Da die Leitfähigkeit von Borsten oder eines Bandes durch Feuchtigkeit verbessert werden kann, wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung Wasserdüsen aufweist. Diese Wasserdüsen können in die Applikatoren hinein oder auf einen Ort in Fahrtrichtung davor gerichtet sein.
[18] Weitere nach unten gerichtete Wasserdüsen, die auch unter einer sensorgesteuerten höhenflexiblen Abdeckung angeordnet sein können, können auch Dampf oder Heißwasser auf Pflanzen sprühen, um diese zu zerstören oder zumindest im Wachstum einzuschränken. Die Nutzung von Heißwasser oder Dampf zur Abtötung von Pflanzen ist bekannt. Das Verfahren ist sehr energieaufwändig und wird deshalb zumeist bei sehr langsam fahrenden Straßenfahrzeugen eingesetzt, wo es insbesondere die oberirdischen Pflanzenteile abtötet. Bei dem hier erfindungsgemäß beschriebenen Verfahren wird Heißwasser oder Dampf erst gesprüht, nachdem alle über das Schienenprofil hinausragenden Pflanzen elektrophysikalisch oder mechanisch abgetötet oder abgeschnitten wurden. Das Verfahren mit Heißwasser oder Dampf ist vor allem in Kombination mit der Hochspannungsbehandlung relevant oder in Fällen, in denen eine Hochspannungsbehandlung alleine aus räumlichen oder technischen Gründen nicht angewandt werden kann und mit dieser Methode der Einsatz von chemischen Stoffen weiter reduziert oder komplett vermie- den werden kann. Darüber hinaus ist erfindungswesentlich, dass es keine weitere Energiequelle für die Heißwasser- bzw. Dampfbereitstellung benötigt wird, da die Energie erfindungsgemäß dem Kühlwasser und/oder einem Wärmetauscher im Abgasstrom der stromproduzierenden Generatoreinheit entnommen wird. Das zwischengespeicherte Wasser/Nassdampf kann dann sehr kurzfristig in großer Menge z. B. im Schotterbett eingesetzt werden. Der konzentrierte Einsatz, der ggf. durch Abdeckhauben noch weiter fokussiert wird und sensorgesteuert auf pflanzenbe- wachsene Bereiche konzentriert wird, erlaubt eine effiziente und wirksame Nutzung der Abwärme im Sinne der Kraftwärmekopplung.
[19] Um die Vorrichtung optimal an die zu bearbeitende Oberfläche anzupassen wird vorgeschlagen, dass der Applikator Bürsten oder Bandsegmente aufweist, die relativ zueinander be- weglich angeordnet sind. Vorzugsweise ermöglicht eine Mechanik die Veränderung der Position der Segmente während der Bewegung der Vorrichtung über der Oberfläche. Diese Segmente ermöglichen es, einen Applikator für die Bearbeitung einer geformten Oberfläche wie beispielsweise eines Bahndamms optimal anzupassen. Außerdem können auf dem Band Borsten oder Oberflächenstrukturen vorgesehen werden, die als flexible Elemente den Kontakt zwischen dem Band und den Pflanzen verbessern.
[20] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Applikatorsegmente getrennt voneinander mit der Hochspannungsquelle verbunden sind. Dies ermöglicht es, die Segmente zu unterschiedlichen Zeiten, mit unterschiedlicher und ggf. wechselnder Polarität oder mit unterschiedlicher Intensität mit Hochspannung zu versorgen, um auf eine durch Sensoren ermittelte Situation möglichst schnell individuell reagieren zu können. Damit kann z. B. die Tiefenwirkung der Applikatoren in Bezug auf dem Pflanzenwuchs und den Bodenwiderstand Energieverbrauch geregelt und gesteuert werden. So können Applikatoren bei hoher Pflanzendichte sehr energiesparend und wirkungsvoll als Pflanze-Pflanze Applikator eingesetzt werden, bei niedriger Pflanzendichte (Sensoren/Stromcharakteristik der einzelnen Applikatoren als Erkennung) kann z. B. ein Applikator bis auf das Bodenmaterial, bevorzugt auf dem feinkörnigeren und ggf. besser leitenden Begehungsweg abgesenkt werden und als besserer leitender Erdapplikator dienen.
[21] Die Applikatorsegmente können derart nebeneinander angeordnet werden, dass mehrere Segmente einen Bogen bilden, der beispielsweise U-förmig mit in unterschiedlichen Winkeln anordenbaren Schenkeln ausgebildet ist. Somit können die Applikatoren beispielsweise bei ei- nem Bahndamm den mittleren Gleisbereich und die seitlichen Böschungsbereiche überfahren und jeweils in ihre Höhe an die aktuelle Situation angepasst werden.
[22] Einerseits kann mit mehreren Applikatoren eine profilierte Oberfläche wie beispielsweise eine Dachform gebildet werden. Andererseits kann jedoch auch der Applikator selber eine profilierte Oberfläche aufweisen. So können beispielsweise die Borsten einer Bürste derart unter- schiedlich lang sein, dass eine Walzenbürste an den Rändern längere Borsten aufweist als im mittleren Bereich. [23] So können Bürsten beispielsweise im Bereich neben dem Gleisbett über sehr lange Borsten, gegebenenfalls mit entsprechenden Stabilisierungen verfügen, damit sie bei der Berührung von festen Objekten ausweichen können, während sie in einem mittleren Bereich oberhalb der Gleise kürzere Borsten aufweisen. [24] Eine besondere Bürstenform verfügt über sehr lange und besonders nahe der Zentralachse materialtechnisch oder durch eine mechanische Vorrichtung befestigte flexible Borsten, die sich mechanisch gesteuert oder insbesondere in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit aufrichten und den Kontakt zum Boden herstellen. Dies ermöglicht eine freie Anpassung der Oberflächenkonturen und einen schnellen Rückzug der Borsten aus Kollisionsbereichen durch ein schnelles Abbremsen der Bürste.
[25] Auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten gibt es Bereiche, die mit Sicherheit kollisionsfrei sind. In diesen Bereichen können auch Drähte und Schneiden als Stromapplikatoren eingesetzt werden, die unter Strom stehend mit diesen Drähten oder Schneiden in Berührung kommende Pflanzen in einem oder mehreren Schnitten mit Strom beaufschlagen und somit fast zeitgleich die Oberteile abtrennen.
[26] Ein besonders bevorzugtes Einsatzgebiet ist die Verwendung der Vorrichtung mit einem Schienenfahrzeug als Fördereinrichtung. Die Nutzung anderer Fördereinrichtungen wie Radfahrzeuge, Raupen-/Kettenfahrzeuge, Drohnen, Schreitfördereinrichtungen etc. insbesondere im Bereich beliebiger verkehrstechnischer Anlagen ist gleichermaßen möglich. [27] Insbesondere bei Schienenfahrzeugen werden Drehgestelle vorgesehen. Daher wird vorgeschlagen, dass für den Fall, dass die Fördereinrichtung ein Drehgestell aufweist, der Applikator am Drehgestell befestigt ist. Dies ermöglicht es, Applikatorsysteme in den Zwischenbereichen zwischen Trägerwagons anzuordnen.
[28] Kumulativ oder alternativ kann der Applikator auch zwischen zwei Drehgestellen ange- ordnet werden. In diesem Fall ist eine Seitenanpassungssensorik vorteilhaft.
[29] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die schienengebundene oder schienenungebundene Fördereinrichtung für Arbeiten insbesondere außerhalb des Gleisbetts über die Höhenverstell- barkeit der Applikatoren hinaus einen oder mehrere aktorische Roboter aufweist, die das Bewegen der Vorrichtung steuern. Dadurch entstehen bewegte teilautonome oder auch autonome Be- handlungsroboter. [30] Dadurch entsteht letztlich eine Vorrichtung zur Behandlung von Pflanzenbewuchs mit einem Generator, einer Hochspannungseinheit, einer Steuerung und mindestens einem beweglichen Stromapplikatorpaar auf Bürsten- oder Schleifkontaktbasis, die mit anderen mechanischen Einrichtungen, beispielsweise zum Mähen, Schneiden, Saugen und Blasen, kombiniert sein kann, um beispielsweise auch Brombeerranken oder andere größere Pflanzenteile bei oder nach deren Abtötung mit Strom mittels einer Greifervorrichtung zu erfassen, die die Ranke zuerst festhält und unter Strom setzt und dann abschneidet.
[31] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung auch eine mechanische Einrichtung zum Abtöten oder Schwächen von Pflanzen oder anderen Organismen über chemische oder phy- sikalische Verfahren aufweist. Gerade die Kombination von Hochspannung mit chemischem Pflanzenschutz oder weiteren physikalischen Verfahren zum Abtöten oder Schwächen von Pflanzen bietet die Möglichkeit, bereits bei einem einmaligen Überfahren einer Fläche eine den Vorgaben entsprechende flächendeckende Beeinträchtigung des Pflanzenwuchses auf sehr unterschiedlichen Untergründen und in Bereichen mit sehr unterschiedlichen infrastrukturseitig oder regulatorisch bedingten Bekämpfungsbeschränkungen zu bewirken.
[32] Erfindungsgemäß wird dabei mit Priorität das Hochspannungsverfahrens eingesetzt entweder bis nahe auf den Boden oder, wo dies nicht möglich ist, bis kurz oberhalb der Störkanten. Dadurch werden auch bei Kombinationsanwendungen am gleichen Ort hohe tiefwurzelnde Pflanzen zuerst elektrophysikalisch abgetötet und ggf. wird durch Bürsten oder andere Applika- toren noch die hochstehende Biomasse massiv verringert.
[33] Danach wird auf die nicht durch Hochspannung erreichbaren, aber nach der Vorbehandlung besser zugänglichen Bereiche insbesondere die aufgerissenen Pflanzenschnittstellen eine minimierbare Menge an chemischen Wirkstoffen gesprüht oder andere Verfahren wie Heißwasser oder Dampf erreichen jetzt deutlich besser (mit weniger Vorabkühlung) die bisher nicht er- reichten kleineren, zumeist auch weniger tief wurzelnden Pflanzen. Bei der räumlich alternierenden Nutzung werden genau die Bereiche, die durch Hochspannung nicht erreicht wurden aber ggf. sogar durch eine Sensorik des Pflanzenbestandes erkannt wurden, selektiv ausschließlich mit chemischen oder physikalischen Methoden behandelt.
[34] Besondere Möglichkeiten der Weiterbildung der Vorrichtung werden dadurch erschlos- sen, dass sie einen Datenspeicher aufweist, der mit einer Steuereinrichtung in Verbindung steht, die mit der Höhenverstelleinrichtung in Verbindung steht. Dies ermöglicht es, Geoinformationen zur Anlagensteuerung zu verwenden. Dadurch können auf der Grundlage von Geoinformationen die Arten der Unkrautbekämpfung wie chemisch, mechanisch oder thermisch gesteuert werden. Die Daten können auf der Grundlage von Streckenbaudaten oder regulatorischen Daten aus Wasser- und Naturschutzvorgaben ermittelt werden. Weitere Möglichkeiten bilden lokalisierte Eingaben aus automatischen Sensordaten, die den Unkrautbewuchs auf der Strecke ermitteln, oder aus Anlagendaten wie dem Energieverbrauch, auf der Grundlage von Spannungsprofilen, dem Sprühmittelverbrauch und anderen Messfahrten.
[35] Um die Vorrichtung weiter zu schonen und optimal einzusetzen, wird vorgeschlagen, dass zu der zu behandelnden Fläche Daten gesammelt werden und die Hochspannungsquelle und/oder die Höhenverstelleinrichtung auf der Grundlage der ermittelten Daten gesteuert werden.
[36] Diese Daten können aus unterschiedlichen Datenquellen stammen. Vorteilhaft ist es, wenn während der Verwendung der Vorrichtung Daten zum Einsatz der Vorrichtung und/oder zu den zu behandelnden und/oder den behandelten Flächen gesammelt werden. Dies ermöglicht es, den Datensatz immer weiter zu verbessern, um jeweils bei dem nächsten Behandlungsschritt auf diese Daten zugreifen zu können.
[37] Außerdem können manuelle Eingaben von mobilen Datenerfassungsgeräten bei Messfahrten oder Kontrollgängen auf besondere bauliche Daten, spezielle Pflanzenarten und insbesondere resistente Arten hinweisen. Derartige Daten können auch über Drohnenflüge ermittelt werden, die vorab oder zeitgleich mit der Behandlung erfolgen.
[38] Diese zeit- und georeferenzierten Daten können auch durch technische Geräte zur Realitätserweiterung (augmented reality, 3D Brillen, Einspiegelungen), automatische Beleuchtungsführung zur Markierung und als Arbeitslicht etc. unterstützt werden. Auch bei späteren Begehungen mit unabhängigen Geräten in der komplexen, sich durch den Vegetationsfortschritt ver- ändernden Umgebung kann sich der Nutzer mittels der transferierten Zeit- und Ortsdaten die früheren Behandlungsflächen in ein Kamera-Livebild virtuell einfügen lassen, um den Behandlungserfolg besser kontrollieren zu können bzw. weitere Behandlungen manuell zu initiieren bzw. automatisch robotisch ausführen zu lassen.
[39] Weitere Vorteile bietet ein physikalisches Modell der Fördereinrichtung, um durch auto- matische kontextbasierte Zuordnungen der Geodäten und anderer Anforderungsinformationen jeweils optimale Vernichtungsmethoden und -abläufe zu ermöglichen, wobei z. B. Brems-, Be- schleunigungs- und Rüstzeiten berücksichtigt werden.
[40] Das Ermitteln der Produktivdaten kann auch die Grundlage für ein Abrechnungssystem für Lizenzkosten für die Hochspannungsbehandlung und anderer Bearbeitungsschritte bilden, um Geodäten und Informationen über die gefahrenen Strecken, Pflanzendichten etc. als Basis für eine Abrechnung zu verwenden.
[41] Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung beschrieben und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 einen Querschnitt durch einen Bahndamm mit unterschiedlich zu bearbeitenden Berei- chen,
Figur 2 eine schematische Ansicht eines Querschnitts eines Applikators über Zug und Bahndamm und Gleisbett hinweg,
Figur 3 eine schematische Ansicht eines Querschnitts eines Applikators an den Schotterflanken, Figur 4 eine sensorbasierte Höhenverstellung für hier geschlitzte oder bürstenartige
Schleifapplikatoreinheiten,
Figur 5 eine Unteransicht einer ersten Ausführungsform einer statischen Bürste mit schräg stehende Borstenreihen als Fortentwicklung von geraden axialen Borstenreihen,
Figur 6 eine Unteransicht einer zweiten Ausführungsform einer statischen Bürste mit schräg stehende Borstenreihen,
Figur 7 schematisch die Funktion von schrägen Borsten oder Borstenbündeln,
Figur 8 eine schematische Darstellung der Bewegungsdynamik einer sich drehenden Bürste,
Figur 9 perspektivisch eine schneckenartige Anordnung der Borstenbündel,
Figur 10 eine Vorderansicht des in Figur 9 gezeigten Borstenbündels, Figur 11 perspektivisch ein Borstenbündel mit schrägen Borsten am Rand, Figur 12 einen Querschnitt drehender Bürsten in Anwendungsposition auf einem Gleis,
Figur 13 eine schematische 3D Darstellung eines Bürstenrandes mit Borsteneinheiten mit
Randeinzug
Figur 14 eine schematische Darstellung des Lastwechsels an festhaftenden Objekten, Figur 15 eine schematische Darstellung einer Reihe nebeneinander liegender rotierender Bürsten,
Figur 16 eine schematische Darstellung mit zusätzlich versetzt zueinander liegenden rotierenden Bürsten,
Figur 17 eine schematische Darstellung aller rotierenden Bürsten im direkten Verkehrswegebe- reich,
Figur 18 eine schematische Darstellung eines Bandapplikators mit höhenverstellbaren Rollen,
Figur 19 eine schematische Ansicht eines balgbasierten Satzes von Schleifapplikatoren,
Figur 20 eine Bürste mit eingefahrenen Borsten,
Figur 21 die in Figur 20 gezeigte Bürste mit ausgefahrenen Borsten, Figur 22 eine schematische Darstellung eines höhenabgestuften Satzes höhenverstellbarer
Schneiden oder Drähte,
Figur 23 schematisch ein auf Kraftwärmekopplung basierendes mobiles Bereitungs- und Speichersystem für Heißwasser oder Nassdampf,
Figur 24 einen schematischen Querschnitt durch den Verkehrsbereich mit der Darstellung eines
Applikators, der robotisch gesteuert an einen auf oder neben den Schienen befindlichen Fahrzeug angeordnet ist,
Figur 25 eine schematische Darstellung eines sensorgesteuerten Fahr und Applikationsroboters,
Figur 26 ein Ausbringungssystem für Heißwasser oder Dampf, Figur 27 eine Seitenansicht einer Bürste mit langen, im zentralen Bereich stabilisierten Borstenleisten,
Figur 28 eine Vorderansicht der in Figur 27 gezeigten Bürste und
Figur 29 schematisch einen Querschnitt durch mit unterschiedliche Borstenlängen profilierte
Walzenbürsten.
[42] Der in Figur 1 gezeigte Querschnitt durch einen Bahndamm zeigt unterschiedliche Bereiche, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bearbeitet werden können. Dies sind der Schwellenbereich 1 zwischen den Schienen 2, 3, der Zwischenschwellenbereich 4, 5 der Schienenbefestigungen, der Außenbereich 6 der Schwellen, die Schotterflanke 7, der Betriebs wegebe- reich 8, die waagerechte Abstandsfläche 9 und die ansteigende Abstandsfläche 10, an deren Stelle auch eine abfallende Abstandsfläche, eine Stützmauer oder ein Graben vorgesehen sein kann.
[43] Die Figur 9 zeigt Schleifapplikatoren 11 bis 15, die entsprechend den Pfeilen 16 bis 20 auf und ab bewegt werden können. In Richtung der Schienen 2, 3, zu den Applikatoren 11 bis 15 versetzt, sind die in Figur 3 gezeigten Applikatoren 21 und 22 angeordnet, die gemäß den Pfeilen 23, 24 auf und ab bewegt werden können.
[44] Die Figur 4 zeigt mehrere höhenverstellbare Applikatoren 25 bis 31, die wie die zuvor beschriebenen Applikatoren mit einer Hochspannungsquelle (nicht gezeigt) in Verbindung stehen und die entsprechend dem Signal des Sensors 32 mit Höhenverstell-einrichtungen 33 bis 39 entsprechend dem vom Sensor ermittelten Höhenprofil auf und ab bewegt werden können. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Einstellung der Höhe der Applikatoren entsprechend dem Untergrund und der Stärke des Pflanzenbewuchses.
[45] Die in den Figuren 5 und 6 gezeigten Bürsten, haben v-förmig angeordnete Bürstenreihen, die dafür sorgen, dass bei einem gleichmäßigen Überstreichen einer Oberfläche ausgerissenes Material nach Außen gefördert wird. Bei einer schnellen Bewegung der Bürsten 40, 41 in Richtung des Pfeiles 42 entsteht ein Luftstrom, der das Material nach Außen fördert und ein Verstopfen der Bürste verhindert.
[46] Die Figur 7 zeigt schematisch die in Fahrtrichtung nach hinten stehenden Borsten 50 bis 53 des Borstenbündels 54, die über das Schottermaterial 55 und die Schwellen 56 und 57 in Fahrtrichtung 58 geführt werden. Die nach hinten stehenden statischen Borsten verringern die Abrasion der Schwellen 56 und 57 und erhöhen gleichzeitig die Kontaktfläche der Borsten 50 bis 53 mit dem Schotter 55 und dort wachsenden Pflanzen (nicht gezeigt).
[47] Die in Figur 8 gezeigten sich drehenden Bürsten 60, 61 drehen sich etwas langsamer als die Räder 62 und 63. Dadurch wird die Vorrichtung 64 gemäß der Richtung 65 über das Gleis 66 bewegt und die Borsten der Bürsten 60 und 61 wirken entsprechend dem Pfeil 67 langsamer auf den Untergrund und üben somit eine Kraft auf den Untergrund aus, die zu einer Verschiebung von Objekten auf den Untergrund in Richtung des Pfeils 67 führt.
[48] Die in den Figuren 9 bis 1 1 gezeigten Borstenbündel haben zumindest schneckenartige Bereiche, in denen der Luftwiderstand der Bürsten erniedrigt wird und abgerissene Objekte mit einem Minimum an Staumöglichkeiten, bevorzugt nach Außen, durch die Bürste gefördert werden.
[49] Der in Figur 12 gezeigte Querschnitt durch um eine Achse 80 rotierende Bürsten 81 bis 83 zeigt, wie die Bürsten im Bereich der Schienen 84 und 85 das Gleisbett 86 bearbeiten. Im Bereich der Befestigungen der Schienen 84 und 85 haben die Bürsten 81, 82, 83 aus isolieren- dem Material hergestellte Borstenreihen 87 bis 90. Dadurch wird einerseits durch die dichte Reihung der Borsten ein intensiver Kontakt zwischen den als Applikator dienenden mit Hochspannung beaufschlagten Bürsten erreicht und andererseits wird ein elektrischer Kontakt zwischen Bürste und Schiene 84, 85 vermieden. Während kleinere Pflanzen (nicht gezeigt) nur mechanisch geschädigt werden, erhalten größere Pflanzen (nicht gezeigt) eine schwächende oder zer- störende Menge an elektrischer Energie.
[50] Die Figur 13 zeigt einen Bürstenrand mit einer speziell gedrehten Borstenanordnung. Durch die schräge Borstenposition werden am Rand der Schienen 84, 85 befindliche Materialien seitlich nach außen verschoben.
[51] Ein an einer Borste 100 anhaftendes Objekt 101 wird im unteren Bereich der rotierenden Bürste 102 durch den Fahrtwind 103 gegen die Borste 100 gedrückt. Bei der weiteren Drehung der Bürste 102 entsprechend dem Pfeil 104 während der Bewegung der Bürste 102 entsprechend dem Pfeil 105 relativ zum Gleis 106, wandert das Partikel 101 nach oben und wird an der Stelle 107 durch den Fahrtwind 108 von der Borste 100 weggeblasen.
[52] Die Figur 17 zeigt in Verbindung mit den Figuren 15 und 16, wie an einem Bahndamm 120 hintereinander angeordnete drehbare Bürsten 121 bis 125 durch weitere seitlich angeordnete Bürsten 124 bis 126 ergänzt werden können. Dabei kann eine Reihe von gleichpoligen Bürsten 121 bis 125 derart angeordnet sein, dass die Bürsten immer abwechselnd im Schwellen- und im Schotterbereich angeordnet sind. Während eine Bürste im Schwellenbereich angeordnet ist, ist somit die danebenliegende Bürste im Schotterbereich angeordnet. Dadurch kann der Energiever- brauch verringert werden, da jeweils immer nur die Hälfte der Bürsten im Schotterbereich angeordnet sind, während die andere Hälfte der Bürsten oberhalb der Schwellen angeordnet ist.
[53] Sämtliche Bürsten können sensorgesteuert der profilierten Oberfläche von Schiene, Schwellen, Schotter und anderen Einbauten in der Höhe angepasst werden. Im Ausführungsbeispiel drehen sie sich kontrolliert etwas langsamer, aber mit gleichem Drehsinn wie die Räder 127 und 128. Die Höhenverstellmöglichkeiten der Bürsten sind mit den Pfeilen 129 und 130 (nur exemplarisch beziffert) angedeutet.
[54] Alle Bürsten können im Bereich ihrer radial äußeren Oberfläche profiliert ausgebildet sein. Dies wird in Figur 17, beispielsweise an der Bürste 126, gezeigt. Die Anordnung des Bürstentyps 126 vor dem Drehgestell der Räder 127, 128 zeigt beispielhaft den Platz, an dem eine Seitwärtsverschiebung, wie unter dem Mittelbereich eines Drehgestellwagens zur Einhaltung der Fluchten, nicht notwendig ist.
[55] Die in Figur 18 gezeigte Vorrichtung 140 hat mehrere Bandapplikatoren 141, 142 und 143, bei denen jeweils ein Band 144 um zwei Rollen 145 und 146 geführt ist. Diese Rollen sind derart Höhenverstellbar, dass der gesamte Bandapplikator zum Gleis 147 und vom Gleis weg bewegt werden kann oder das Band derart schräg anordbar ist, dass in Fahrtrichtung 148 die vordere Rolle 149 höher steht, als die hintere Rolle 150. Dies führt dazu, dass größere Pflanzen eine längere Kontaktzeit mit dem Band 144 des Bandapplikators haben als kleine Pflanzen und dadurch auch bei minimalem Energieverbrauch länger beaufschlagt werden. Die Bandoberfläche kann dabei glatt sein oder bürstenartig gegliedert ausgeführt werden und alle Merkmale der zu- vor beschriebenen statischen und rotierenden Bürsten aufweisen.
[56] Die in Figur 19 gezeigte Vorrichtung 160 hat einen Satz 161 an Schleifapplikatoren 162 bis 167, die einzeln angesteuert werden können, um die Höhe des Applikators zu verändern. Die aufgeblasenen Balge der Applikatoren ziehen sich durch eine innere Federkraft wieder zusammen. Dabei wird die Feder zur Energieübertragung genutzt. In Fahrtrichtung 168 vorne ist ein statischer Applikator 169 angeordnet, der hohe Pflanzen außerhalb der technischen Störkontur mit Strom beaufschlagt. [57] Die Figuren 120 und 121 zeigen in Hülsen 170 angeordnete flexible Borsten 171 (nur exemplarisch beziffert). Diese Borsten 171 können sich in Abhängigkeit von der Umfangsgeschwindigkeit der Bürste 172 radial in Folge der Schwerkraft oder auch mechanisch bewegt nach außen schieben, um einen Kontakt der Borsten 171 mit dem Boden 173 zu erreichen. [58] Die in Figur 22 gezeigte Vorrichtung 180 weist einen höhenabgestuften Satz höhenverstellbarer Schneiden und Drähte 181 auf, die mit Strom beaufschlagt Pflanzen abschneiden oder abreißen können und gleichzeitig mit Strom abtöten oder schwächen. Hierzu ist an der Vorrichtung 108 eine Höhenverstelleinrichtung 182 vorgesehen, die auch sensorgesteuert betrieben werden kann. [59] Die Figur 23 zeigt ein auf Kraft-Wärme-Kopplung basierendes mobiles Bereitungs- und Speisersystem für Heißwasser oder Nassdampf. Dabei wird das Kühlwasser des Motors 191 in einem Kreuz- oder Gegenstromwärmetauscher 192 mit Wasser aus einem Tank 194 gekühlt und das entstehende Heißwasser wird in einem Tank 193 bis zur Verwendung gelagert. Zur Erreichung von Temperaturen über 100 °C oder zur weiteren Nutzung von Ab Wärmeenergie, kann parallel oder nachgeschaltet das Wasser durch einen großdimensionierten Abgas Wärmetauscher 195 geleitet werden, in dem das Wasser für den sofortigen Verbrauch durch die Düse 196 abgegeben wird oder überhitzt oder gegebenenfalls im überhitzten Zustand unter Druck in einem Tank 197 gespeichert wird.
[60] Ein auf den Schienen 200 oder auch neben den Schienen 200 fahrendes Fahrzeug, kann in einem langsamen Fahrbetrieb eingesetzt werden, um robotisch mit einer Bürste 201, die gemäß den Pfeilen 202 und 203 robotisch verfahrbar ist, zwischen Schiene und Außenbahnbereich unter Umgehung von Signalanlagen und Masten diesen Bereich behandeln.
[61] Neben dem Schotterbett 204 kann auch bei laufendem Schienenverkehr mit einem niedrigen sensorgesteuerten teilautonomen oder autonomen Fahr- und Applikationsroboter der Fahrbe- reich mit einer Bürste 205, die an einem Roboter 206 angeordnet ist, behandelt werden. Dabei kann das Unkraut robotisch gegriffen oder abgetötet oder abgeschnitten werden.
[62] Das in Figur 26 gezeigte Ausbringungssystem 210 für Heißwasser oder Dampf 21 1 hat eine sensorgesteuerte Höhenanpassung 212, 213, mit der die Abdrift der höhenverstellbaren Haube 214 verringert werden kann und die Kontaktzeit zum Gleisbett 215 erhöht wird. Schräg nach unten gerichtete Borstenbündel 216 oder entsprechend angeordnete flexible Streifen, er- leichtern der Höhenverstelleinrichtung 212, 213 einen minimalen Raum zwischen der Haube 214 und dem Schotterbett 215 einzustellen. Öffnungen 217, 218 an der Oberseite der Haube 214 erlauben einen Zustrom von Luft in den Bereich unterhalb der Haube 214, wodurch das ausgesprühte Heißwasser oder der Heißdampf 211 beim Fahren in Richtung 219 in das Gleisbett hin- eingedrückt wird.
[63] Die Figuren 27 und 28 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Bürste 230 mit längenverstellbaren Borsten 231, die im radial inneren Bereich 232 verstärkt sind und im radial äußeren Bereich 233 flexibel ausgebildet sind. Die Borsten 231 haben dadurch im radial inneren Bereich 232 eine höhere Stabilität als im radial äußeren Bereich 233. Auch bei dieser Ausfüh- rungsform können die flexiblen Borstenbestandteile 233 aus den mechanisch stabileren Borsten- halterungen des radial inneren Bereichs 232 mechanisch gesteuert oder in Folge der Umdrehungsgeschwindigkeit nach außen fahren, wodurch die Länge der Borsten erhöht wird, um einen guten Kontakt zum Gleisbett zu erzielen. Die Flexibilität des äußeren Bereichs 233 der Borste 231 sorgt dafür, dass die Bürste 230 nicht beschädigt wird, wenn die Borsten auf einen Wider- stand aufschlagen. Diese Borsten können am radialen Umfang auch unterschiedlich lang ausgebildet sein.
[64] Unterschiedlich lange Borsten an einer Walzenbürste ermöglichen es, wie in Figur 29 gezeigt, profilierte Walzenbürsten 240, 241 herzustellen, die optimal an die Gegebenheiten eines Gleisbetts 242 angepasst sind. Dies führt auch dazu, dass die längeren Borsten bei sich plötzlich ändernden Profilen des Gleisbetts 242 abrasionsarm weiter über die Objekte hinweggleiten, da die Flexibilität der Borsten, die Anpassung an kleinere Niveauunterschiede erleichtert.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Abtöten oder Schwächen von Pflanzen und anderen Organismen, die eine Fördereinrichtung für die Bewegung der Vorrichtung, eine Hochspannungsquelle und einen mit der Hochspannungsquelle elektrisch verbundenen Applikator aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator eine sensorgeführte Höhenverstelleinrich- tung aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator mindestens eine Bürste aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator mindestens ein Band aufweist, das als Endlosband über beabstandete Rollen geführt ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator eine Rolle aufweist, innerhalb der die Hochspannungsquelle angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator Hohlfaserborsten aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung zum Befeuchten des Applikators aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Wasserdüse aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator Bürsten- oder Bandsegmente aufweist, die relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Applikatorsegmente getrennt voneinander mit der Hochspannungsquelle verbunden sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikatorsegmente nebeneinander oder hintereinander angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator eine profilierte Oberfläche aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung ein Schienenfahrzeug ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung ein Drehgestell aufweist und der Applikator am Drehgestell befestigt ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung einen Roboter aufweist, der das Bewegen der Vorrichtung steuert.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mechanische Einrichtung zum Abtöten oder Schwächen von Pflanzen und anderen Organismen über chemische oder physikalische Verfahren aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Datenspeicher aufweist, der mit einer Steuereinrichtung in Verbindung steht, die mit der Höhenverstelleinrichtung in Verbindung steht.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenverstelleinrichtung pneumatisch einstellbar ist.
18. Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator mittels der Fördereinrichtung über eine Bodenfläche bewegt wird und relativ zur Fördereinrichtung bewegt wird, wobei die Geschwindigkeit des Applikators relativ zur Bodenfläche abhängig von der Lateralgeschwindigkeit der Fördereinrichtung relativ zur Bodenfläche verändert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zu der zu behandelnden Fläche Daten gesammelt werden und die Hochspannungsquelle und/oder die Höhenverstelleinrichtung auf der Grundlage der ermittelten Daten gesteuert werden.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass während der Verwendung der Vorrichtung Daten zum Einsatz der Vorrichtung und/oder zu den zu behandelnden und/oder den behandelten Flächen gesammelt werden.
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