AT524100A1

AT524100A1 - Stopfmaschine zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises

Info

Publication number: AT524100A1
Application number: ATA50686/2020A
Authority: AT
Inventors: Hofer Ing Hansjörg; Lichtberger Dr Bernhard
Original assignee: Hp3 Real Gmbh
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-02-15
Also published as: CN116018440A; JP2023537140A; EP4196638A1; WO2022032319A1

Abstract

Es wird eine Stopfmaschine (1) zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises (2), mit einem auf zwei Schienenfahrwerken (9) verfahrbaren, sich in Stopfmaschinenlängsrichtung erstreckenden Maschinenrahmen (14) und einem zwischen den Schienenfahrwerken (9) angeordneten und über ein Fahrwerk (10) am Gleis (2) verfahrbaren Satelliten (3) beschrieben, der über eine Satellitenlängsführung (18) mit dem Maschinenrahmen (14) führungsverbunden ist und der zwischen Fahrwerk (10) und Satellitenlängsführung (18) ein bezüglich des Satelliten (3) höhenverstellbares Stopfaggregat (5) sowie ein Gleishebe-Richt- Aggregat (7) aufweist. Um vorteilhafte Positionierungsverhältnisse zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der Satellit (3) über einen Linearantrieb (4) mit Positionserfassung direkt mit dem Maschinenrahmen (14) verbunden ist, wobei der Lineartrieb (4) den Satellit (3) innerhalb eines vorgesehenen Verschiebebereiches (A) zwischen den Schienenfahrwerken (9) derart beschleunigt und verzögert, dass ein vorgegebenes Verfahrmass eingehalten ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stopfmaschine zum Unterstopfen von Schwellen eines Gleises, mit einem auf zwei Schienenfahrwerken verfahrbaren, sich in Stopfmaschinenlängsrichtung erstreckenden Maschinenrahmen und einem zwischen den Schienenfahrwerken angeordneten und über ein Fahrwerk am Gleis verfahrbaren Satelliten, der über eine Satellitenlängsführung mit dem Maschinenrahmen führungsverbunden ist und der zwischen Fahrwerk und Satellitenlängsführung ein bezüglich des Satelliten höhenverstellbares

Stopfaggregat sowie ein Gleishebe-Richt-Aggregat aufweist.

Derartige Stopfmaschinen arbeiten kontinuierlich mit Arbeitssatelliten, hier kurz Satelliten. Die Stopfmaschine fährt während der Arbeit mit konstanter Geschwindigkeit, während der integrierte Stopfsatellit mit Stopfaggregaten, HebeRichteinrichtung und Messwagen diskontinuierlich von Stopfbereich zu Stopfbereich vorfährt und das Gleis hebt und richtet sowie die Schwellen unterstopft.

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

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

Gleisbaumaschinen zum Einsatz.

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

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

gestopft wird.

Der Satellitenrahmen ruht bei den vorbekannten Lösungen auf einem Fahrwerk, welches mit Bremsen und einem Antrieb, der auf die Räder wirkt, verbunden ist. Der Nachteil von solchen Antrieben ist, dass sie nicht verzögerungsfrei wirken, sondern eine Totzeit aufweisen. Wie die Bremsen so ist auch der Antrieb vom Reibwert zwischen Rad-Schiene und der auf dem Fahrwerk ruhenden Masse abhängig. Ist die Antriebs- oder Bremskraft zu hoch dann kommen die Antriebsräder entweder ins Schleudern oder Blockieren. Beim Schleudern wird die Schiene beansprucht und

viel Zeit verloren. Beim Blockieren rutscht der Satellit über den geplanten Vorschub

verunmöglicht sogar die Anwendung des kontinuierlichen Stopfens.

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

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

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

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile zu vermeiden und eine präzise und schnelle Positionsregelung des Satelliten zu

ermöglichen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Satellit über einen Linearantrieb mit Positionserfassung direkt mit dem Maschinenrahmen verbunden

ist, wobei der Lineartrieb den Satellit innerhalb eines vorgesehenen

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

bei der Vorfahrt ziehend und einer drückend und beim Bremsen in umgekehrter

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

Arbeitsgeschwindigkeiten erzielt werden.

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

In der Zeichnung Fig. 1 ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es

zeigen:

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

Fig. 2 ein Weg Zeitdiagramm Diagramm und

Fig. 3 ebenfalls ein Weg Zeitdiagramm Diagramm.

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

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

ist.

Innerhalb des Maschinenrahmens 14 der Maschine ruht der längsverschiebbare Satellit 3 auf dem Fahrwerk 10. Der Satellit 3 wird durch Satellitenlängsführungen 18 im Hauptrahmen 14 nach Art einer Schubkarre, einerends mit Laufwerk, anderends mit Führungsarmen längsverschiebbar geführt. Die Maschine 1 mit der Stopfkabine 15 ist über Drehgestelle 9, 10 auf dem Gleis 2 verfahrbar. Die

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

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

des Satelliten 3 ihre Fahrt wieder aufnehmen.

Das Diagramm Fig. 3 zeigt vertikal aufgetragen den Weg s und horizontal die Zeitachse t. Die kontinuierliche konstanten Vorfahrtgeschwindigkeit vm der Hauptmaschine 1 ist durch die Gerade gegeben. Darüber ist der Weg-Zeit-Verlauf des Satelliten 3 gezeigt. Tstı ist die Stopfzeit der 1. Stopfung und trı die entsprechende Vorfahrzeit. Da der erfindungsgemäße Linearantrieb keine Totzeiten tt aufweist, ist die zur Vorfahrt verfügbare Zeit tr, bei vergleichbarer

Claims

(43510) HEL Patentansprüche

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

und verzögert, dass ein vorgegebenes Verfahrmass eingehalten ist.

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

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

erreichen.

4. Stopfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Regelkreis, der Anfahr- und Bremsbeschleunigungen des Satelliten (3) in

5. Stopfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hydraulikzylinder (4) vorgesehen sind, von denen der eine den Satelliten (3) bei einer Verlagerung zwischen den Schienenfahrwerken (9) schiebt und der andere zieht.

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

Satelliten (3) vorgesehen ist.

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