DE3819388A1 - Einrichtung und verfahren zum automatischen trennen von gueterwagen mit schraubenkupplungen - Google Patents
Einrichtung und verfahren zum automatischen trennen von gueterwagen mit schraubenkupplungenInfo
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- B61—RAILWAYS
- B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
- B61G7/00—Details or accessories
- B61G7/04—Coupling or uncoupling by means of trackside apparatus
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Automatic Assembly (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und zugehörige Steue
rungsverfahren zum automatischen Trennen von Güterwagen mit
Schraubenkupplungen.
Das Transportsystem Eisenbahn ist durch die Spurführung wie
kein anderes für eine weitgehende Automation prädestiniert.
Eine Grenze der Automation - insbesondere im Güterverkehr
besteht zur Zeit noch darin, daß bei den systembedingten Ran
gierarbeiten das Kuppeln, d.h. das Trennen und Verbinden von
Waggons nach wie vor Handarbeit ist. Hierbei handelt es sich
um Tätigkeiten, die bei außerordentlicher Gefährdung des Per
sonals vorwiegend nachts und auch bei extremen Wetterlagen
durchgeführt werden müssen. Eine der Tätigkeiten, die einer
seits die Leistungsfähigkeit der Rangieranlage maßgeblich
beeinflußt, andererseits ein hohes Gefährdungspotential bein
haltet, ist das manuelle Auswerfen langgemachter Schrauben
kupplungen am Ablaufberg.
Die Automation dieses Vorganges erfordert neben einer geeig
neten Einrichtung eine Steuerung und Koordinierung des Bewe
gungsablaufes des Auswurfvorganges, zum einen, um diesen si
cher, zuverlässig und kontrolliert ausführen zu können, zum
anderen, um auch bei Behinderungen oder Kollisionen während
des Auswurfvorganges einen zuverlässigen Betrieb zu gewähr
leisten. Bei einer Abweichung von einem normalen Einsatz oder
Ausfall der Einrichtung muß das manuelle Auswerfen ohne Ein
schränkung möglich sein.
Zu den nennenswerten Arbeiten, die den Gedanken eines Kupp
lungsautomaten angedacht haben, gehört zunächst die Entwick
lung einer ferngesteuerten Entkupplungseinrichtung zum Ent
kuppeln der Fahrzeuge eines Schienenfahrzeugverbandes (vgl.
Patentauslegeschrift DE 21 64 770 BR) der Japanese National
Railways, die sich jedoch auf die Bedienung einer speziellen
japanischen automatischen Mittelpufferkupplung beschränkt. In
der Offenlegungsschrift DE 33 44 979 A1 wird eine Rangieranlage
für Schienenfahrzeuge beschrieben. Eine Teilaufgabe dabei ist
die automatischen Kupplungsbetätigung, die aber nicht hinrei
chend weit gelöst erscheint.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Trennen von
Güterwagen mit Schraubenkupplungen zu automatisieren, um so
mit das Gefahrenpotential zu reduzieren und die Wirtschaft
lichkeit der Rangieranlage zu erhöhen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung gemäß
dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 und Anspruches 2
und durch ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 3 bis 7 gelöst.
Im folgenden werden die Einrichtung und das Verfahren gemäß
der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfin
dung, genannt Kupplungsauswerfer (28) (s. Fig. 3), mittels
der Fig. 1 bis Fig. 6 erläutert.
In Fig. 1 ist der Arbeitsraum (1) des Kupplungsauswerfers
(28) skizziert. Fig. 2 zeigt ein Schema einer Ablaufanlage.
Anhand der Fig. 3 wird die Arbeit des Kupplungsauswerfers
(28) beschrieben. Die Fig. 4 bis 5 bringen zwei Vorschläge
zur konstruktiven Gestaltung des Kupplungsauswerfers (28).
Fig. 6 zeigt einen detaillierten Aufbau eines Funktionsteils
des Kupplungsauswerfers.
Einrichtung und Verfahren zum automatischen Trennen werden
maßgeblich beeinflußt von den Merkmalen des für den Kupp
lungsauswerfer verfügbaren Arbeitsraumes (1). In Fig. 1 sind
zu erkennen: Kupplungshalter (2), Anschlag (3), Kupplungsge
winde (4), parallele Achse (5) zum Kupplungsgewinde (4),
Schwengel (6), Knie (7) der nicht benutzten Kupplung (8) ,
nicht benutzte Kupplung (8), Kupplung (9), Ösengelenk (10),
Kupplungsbügel (11), Zughaken (12), Stirnfront (13), Puffer
hülse (14), Pufferstoßebene (15), übergang Hülse-Puffer-Hülse
(16). Damit alle geometrischen Aussagen eindeutig sind, ist
ein Koordinatensystem festgelegt.
In der Einfahrgruppe (17) des Rangierbahnhofes (s. Fig. 2),
werden die ankommenden Züge - im weiteren Zerlegeeinheiten
(18) genannt - für den nachfolgenden Rangiervorgang bereitge
stellt. Anhand einer sogenannten Zerlegeliste werden die
Schraubenkupplungen zwischen den, aus einem oder mehreren
Waggons bestehenden Wagengruppen an den Kupplungsstellen K i
(z.B. 24, 25, 26) manuell langgemacht, d.h. so weit aufgedreht,
daß sie später leicht ausgeworfen werden können. Die Zerlege
einheit (18) wird dann im Berggleis (19) durch eine Rangier
lok (23) in der in Fig. 2 skizzierten Weise über den Ablauf
berg (20) geschoben. Öas eigentliche - manuelle - Auswerfen
der Kupplung findet innerhalb einer Gehstrecke (27) statt.
Dabei geht der sogenannte Loshänger neben der langsam fahren
den Zerlegeeinheit (18) und hebelt mit Hilfe einer langen
Auswerferstange die vorher im Berggleis (19) langgemachten
Kupplungen aus. Dazu stützt er die Auswerferstange auf die
Pufferhülse (14) (Fig. 1) und greift am Zughaken (12) unter
dem Kupplungsbügel (11) an. Durch entsprechenden Kraftaufwand
am hinteren Ende der Auswerferstange wird die Kupplung ausge
worfen. Die entkuppelten Wagengruppen laufen dann ohne An
trieb durch die Schwerkraft und die Steuerung der Weichen in
der Weichenzone (21) in die entsprechenden Richtungsgleise
(22).
Die Automation des manuellen Auswerfens der Kupplung soll im
nächsten Schritt mit Hilfe der Fig. 3 beispielhaft anhand
eines charakteristischen Arbeitsspiels des Kupplungsauswer
fers (28) beschrieben werden.
Dem Kupplungsauswerfer (28) werden alle wichtigen Daten, wie
z.B. Geometrie der Waggons, Länge über Puffer (LüP) der Wag
gons, die Zerlegeliste der Zerlegeeinheit ZE, von der Be
triebsführung übermittelt. Nach der Informationsübergabe (32)
wartet das System in einer Grundposition auf ein Signal für
den Beginn des Arbeitsablaufs. Dies geschieht durch eine Zug
anfangserkennung (33) durch die sensorische Erfassung der
ersten Pufferstoßebene (15). Sobald dieses Anfangssignal ge
geben ist, setzt eine kontinuierliche Messung der Geschwindig
keit V A der Zerlegeeinheit (18) ein. Diese Geschwindigkeits
messung dient zum einen zur Synchronisation der Geschwindig
keit des Kupplungsauswerfers (28) mit der der Zerlegeeinheit
(18) während des Auswurfvorganges und zur Ermittlung des von
der Zerlegeeinheit (18) zurückgelegten Weges über eine nume
rische Integration der gemessenen Geschwindigkeit V A . Mit
Hilfe der Wegmessung werden durch Vergleich mit den gespei
cherten Daten - vor allen Dingen der Zerlegeliste, der Wagen
liste und der Längen über Puffer (LüP) (z.B. 29) - diejenigen
Kupplungsstellen K i (z.B. 25, 26) ermittelt, an denen die Zer
legeeinheit (18) getrennt werden soll. (Identifizierung der
Kuppelstelle (34)) Evtl. Fehler bei der Längenmessung werden
durch eine zeitlich parallel laufende sensorische Erkennung
des Überganges Hülse-Puffer-Hülse (16) mittels Durchmesser
messung korrigiert. Diese ist notwendig, weil durch eine aus
schließliche Längenmessung die Orte der zu trennenden Kupp
lungen nicht exakt genug bestimmt werden können. Ist z.B. die
Kupplungsstelle (26) ermittelt, wird der Kupplungsauswerfer
(28) beschleunigt und nach der Beschleunigungsstrecke (30)
unter die Kuppelstelle (26) grobpositioniert (Bereich (31)).
Mit Hilfe der kontinuierlichen Geschwindigkeitsmessung (s.o.)
wird der Kupplungsauswerfer (28) zunächst in der Grobposition
synchronisiert (36). Die anschließende Feinpositionierung
(37) zu den beiden Stirnfronten (13) der zu trennenden Wag
gons sorgt dafür, daß der Kupplungsauswerfer (28) mittig zur
Pufferstoßebene (15) gebracht wird. Auch in dieser Phase sind
die Geschwindigkeiten der Zerlegeeinheit (18) und des Kupp
lungsauswerfers (28) synchron. Nach der Feinpositionierung
(37) beginnt der eigentliche Auswurfvorgang (38). Eine Bewe
gung in z-Richtung führt den Effektor (s. Fig. 4) des Kupp
lungsauswerfers (28) an dem Knie (7) der nicht benutzten
Kupplung (8) vorbei, und mit Hilfe von Abstandssensoren par
allel unter die langgemachte Kupplung (9) (Auswurfposition).
Eine anschließende Beschleunigungsphase mit ausreichender
Kraftaufbringung in z-Richtung wirft die Kupplung (9) aus.
Danach verläßt der Effektor des Kupplungsauswerfers (28) wie
der den Arbeitsraum (1). Der Kupplungsauswerfer (28) wird ab
gebremst (39) und in eine Grundposition zurückgefahren (40).
Nach erneutem Startsignal kann die nächste Kuppelstelle der
Zerlegeeinheit (18) behandelt werden. Ist eine Zerlegeeinheit
vollständig behandelt worden, kann der oben skizzierte Ar
beitsvorgang für die nächste Zerlegeeinheit wiederholt wer
den. Wesentliche Bedingung dafür ist eine zuverlässige Zug
endeerkennung, die über numerische Längenbestimmung aus der
Geschwindigkeitsmessung und dem damit gekoppeltem Datenver
gleich und der Korrektur erfolgt.
Die Fig. 4-5 zeigen Vorder- und Seitenansicht einer zum auto
matischen Trennen langgemachter Schraubenkupplungen geeigne
ten Einrichtung. Der Kupplungsauswerfer (28) ist dabei inner
halb des Gleises in einer Grube (41) installiert. Die Ein
richtung besteht im wesentlichen aus drei Grundelementen.
Dies sind
- - eine Antriebseinrichtung (42) für die Beschleunigung, die Grob- und Feinpositionierung in x-Richtung, für das Bremsen und die Rückfahrt,
- - eine Stoßeinrichtung (43) in z-Richtung, die die langge machte Schraubenkupplung auswirft, sowie
- - der Effektor (44), der für die Führung der Schrauben kupplung während des Auswerfens sorgt.
In den Fig. 4 und Fig. 5 sind außerdem Konstruktionsbeispiele
des Effektors (44) angegeben. Fig. 4a (Vorderansicht) und
Fig. 4b (Seitenansicht) zeigen ein um die x-Achse drehbares
U-Profil (45). Fig. 5a (Vorderansicht) und Fig. 5b (Seitenan
sicht) zeigen eine schiefe Ebene (46). Da beide Konstruk
tionsbeispiele die gleiche Wirkung haben, sei im folgenden
die schiefe Ebene behandelt, deren Aufbau in Fig. 6 skizziert
und deren Funktion im folgenden beschrieben ist.
Ist der Kupplungsauswerfer (28) feinpositioniert, dienen die
abgerundeten Seitenflächen (47) dazu, bei der anschließenden
Bewegung in z-Richtung das Knie (7) der nichtbenutzten Kupp
lung (8) in der Ebene Y=O in die eingezeichnete Richtung (48)
zu verdrängen. Das Knie (7) der nicht benutzten Kupplung (8)
kann durchaus in der Ebene Y=O über das zugehörige Ösengelenk
(10) der Kupplung (9) hinausragen, sodaß ein direkter An
griffspunkt zum Ösengelenk (10) nicht gegeben ist. Die Aufla
gefläche der schiefen Ebene (46) ist so dimensioniert, daß
sie auch bei maximal langgemachter Schraubenkupplung gleich
zeitig beidseitig unter beide Ösengelenke (10) der Kupplung
(9) angreift (Parallele Achse (5)). Durch dieses beidseitige
Untergreifen ist es gleich, in welchem der beiden Zughaken
(2) die Schraubenkupplung eingehängt ist. Da die Schrauben
kupplung mit ihrem einen Ende durch die Verbindung mit dem
Zughaken (2) in x-Richtung arretiert ist, löst sich durch die
Bewegung in z-Richtung die Seite der Kupplung, die den Kupp
lungsbügel (11) besitzt, aus dem anderen Zughaken (2). Durch
die feste Neigung (Winkel α (49)) der schiefen Ebene (46),
läßt sich einerseits der Schwengel (6) der Kupplung (9) ver
drängen, andererseits gleitet die herunterfallende Schrauben
kupplung nach dem Auswerfen in Y-Richtung an der Neigung ab.
Aus Sicherheitsgründen ist für den Betrieb einer Anlage, wie
sie aus der Erfindung resultieren, eine der eigentlichen Aus
werfersteuerung übergeordnete Prozeßüberwachung erforderlich.
Es ist zweckmäßig sie nach folgenden Gesichtspunkten zu klas
sifizieren:
Sicherung des Umfeldes
Sicherung des Prozesses selbst
Maßnahmen im Fehlerfall.
Sicherung des Prozesses selbst
Maßnahmen im Fehlerfall.
Claims (7)
1. Einrichtung zum automatischen Trennen von Güterwagen mit
Schraubenkupplung gekennzeichnet durch
- - die Installation der Einrichtung innerhalb des Gleises (41),
- - eine Antriebseinrichtung (42) in Fahrtrichtung der Wagen wirkend,
- - eine Stoßeinrichtung (43) in vertikaler Richtung wir kend, die das Auswerfen durchführt,
- - einen Effektor (44), der die Schraubenkupplung (9) wäh rend des Auswerfens führt,
- - Sensoren und Sensorsignalverarbeitungseinrichtungen zur Prozeßüberwachung auf der Verfahrstrecke und/oder im Arbeitsraum (1) des Kupplungsauswerfers (28).
2. Effektor nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch
- - eine konstruktive Vorrichtung, die einerseits das Knie (7) der nicht benutzten Schraubenkupplung und den Schwengel (6) verdrängen oder letztgenannten sich frei bewegen lassen kann, andererseits parallel zur langge machten Schraubenkupplung gleichzeitig beidseitig unter beide Ösengelenke (10) der Kupplung (9) angreifen kann
- - ein Element mit fester oder verstellbarer Neigung (Kipp mechanismus (49)), das bewirkt, daß die Schraubenkupp lung (9) nach dem Auswerfen an dieser Neigung in y-Achse abgleiten kann.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch Sensoren
und Sensorsignalverarbeitungseinrichtungen zur
- - Ermittlung des Zuganfanges (33) und/oder des Zugendes,
- - Messung der Geschwindigkeit der Wagen,
- - Bestimmung des Überganges Hülse-Puffer-Hülse (16) der Pufferstoßebene (15).
4. Einrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch Steue
rungsvorrichtungen zur
- - Sperrung und Freigabe des Kupplungsauswerfers,
- - Steuerung der Bewegung des Kupplungsauswerfers von der Grundposition (32) in die Grobposition (36), die die Bewegung nur dann einleiten können, wenn alle nötigen Informationen (32) übergeben sind und die Sperrung des Kupplungsauswerfers (28) aufgehoben ist,
- - Steuerung des Antriebes mit dem Ziel der Synchronisation (36, 37, 38) des Kupplungsauswerfers mit den fahrenden Wagen,
- - Steuerung der Bewegung des Kupplungsauswerfers von der Grobposition (36) in die Feinposition (37), die die Be wegung nur dann einleiten können, wenn der Kupplungsaus werfer (28) synchronisiert ist,
- - Steuerung der Bewegung des Kupplungsauswerfers (28) nach dem Auswerfen in die Grundposition (40) , die die Bewe gung nur dann einleiten können, wenn der Kupplungsaus werfer (28) den Arbeitsraum (1) zwischen zwei Wagen ver lassen hat.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 4 gekennzeichnet
durch Sensoren und Sensorsignalverarbeitungseinrichtungen,
die die
- - Steuerungsvorrichtungen nach Anspruch 4 mit Informatio nen für die Feinpositionierung (37) versorgen,
- - Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 4 mit Informatio nen für die Synchronisation (36, 37, 38) versorgen.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch Steue
rungsvorrichtungen zur
- - Steuerung der Bewegung des Effektors (44) in die Aus wurfposition, die die Bewegung nur dann einleiten kön nen, wenn der Kupplungsauswerfer synchronisiert und feinpositioniert ist,
- - Steuerung der Bewegung des Effektors (44) beim Auswer fen, die die Bewegung nur dann einleiten können, wenn der Kupplungsauswerfer (28) synchronisiert und in die Auswurfposition gebracht worden ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 6 gekennzeichnet
durch Sensoren und Sensorsignalverarbeitungseinrichtungen,
die die
- - Steuerungsvorrichtungen nach Anspruch 6 mit Informatio nen zum Auffinden der Auswurfsposition versorgen,
- - Steuerungsvorrichtungen nach Anspruch 6 mit Informatio nen für das Auswerfen versorgen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883819388 DE3819388A1 (de) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | Einrichtung und verfahren zum automatischen trennen von gueterwagen mit schraubenkupplungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883819388 DE3819388A1 (de) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | Einrichtung und verfahren zum automatischen trennen von gueterwagen mit schraubenkupplungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3819388A1 true DE3819388A1 (de) | 1989-12-14 |
Family
ID=6356056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883819388 Withdrawn DE3819388A1 (de) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | Einrichtung und verfahren zum automatischen trennen von gueterwagen mit schraubenkupplungen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3819388A1 (de) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8141 | Disposal/no request for examination |