DE3819388A1 - Einrichtung und verfahren zum automatischen trennen von gueterwagen mit schraubenkupplungen - Google Patents

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.

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.