DE4442498A1 - Fahrbare Betoniermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine fahrbare Betoniermaschine, die im Zusammenhang mit der Herstellung eines schotterlosen Oberbau­ systems für zumindest ein Eisenbahngleis aus zwei Eisenbahn­ schienen eingesetzt wird, bei welchem Oberbausystem Aufnahme­ einrichtungen für die einzelnen Eisenbahnschienen mit Hilfe von Schalungen betoniert werden. Die Betoniermaschine ist vorzugs­ weise, aber nicht beschränkend, für das Betonieren dieser Aufnahmeeinrichtungen bestimmt. Die Eisenbahnschienen werden danach mit Hilfe von Schienenbefestigungsvorrichtungen in den Aufnahmeeinrichtungen befestigt. Die Betoniermaschine kann in diesem Rahmen für die Herstellung von schotterlosen Oberbau­ systemen unterschiedlichen Aufbaus eingesetzt werden. Insbesondere ist die Betoniermaschine jedoch für die Herstellung eines schotterlosen Oberbausystems bestimmt, welches eine Tragschicht, eine kontinuierlich gefertigte Betonfahrbahnplatte und die Aufnahmeeinrichtungen für die einzelnen Eisenbahnschienen aufweist und die im übrigen wie folgt aufgebaut ist: Die Betonfahr­ bahnplatte besteht aus zwei aufeinander gefertigten Schichten, zwischen denen eine Bewehrung aus in Gleisrichtung laufenden und quer dazu laufenden Bewehrungsstäben angeordnet ist, wobei der Beton der beiden Schichten der Betonfahrbahnplatte in den Bewehrungsmaschen stoffflüssig verbunden ist. Die Aufnahme­ einrichtungen sind als Schienenstützpunktelemente ausgeführt, die in die obere Schicht der Betonfahrbahnplatte einbetoniert und mit Bewehrungsbauteilen in Form von Bewehrungsschlaufen oder Bewehrungskörben in beiden Schichten der Betonfahrbahnplatte verankert sind. Die Schienenstützpunktelemente besitzen auf ihrer Oberseite Auskammerungen, in denen die Schienenbefestigungs­ vorrichtungen und darin befestigte Schienenfüße der einzelnen Eisenbahnschienen angeordnet sind. Die Schienenbefestigungsvor­ richtung und damit die Schienenfüße sind mit Hilfe von Schienenbefestigungsschrauben nach Art von Schwellenschrauben, die in die Schienenstützpunktelemente eingeschraubt sind, in den Auskammerungen gehalten. Die Tragschicht ist nach den Regeln der Baukunst zur Aufnahme der statischen und dynamischen Bean­ spruchungen eingerichtet. Solche schotterlosen Oberbausysteme sind insbesondere für Hochgeschwindigkeitsstrecken bestimmt. Es müssen daher an das Bauwerk insgesamt hohe Anforderungen gestellt werden. Das gilt vornehmlich auch in Bezug auf die Präzision der Anordnung der Aufnahmeeinrichtungen nach vorgegebenem Plan mit engen Toleranzen und in bezug auf die Anordnung der Schie­ nenbefestigungsvorrichtungen in den Schienenstützpunktelementen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine fahrbare Betoniermaschine zu schaffen, mit der im Zuge der Herstellung eines schotterlosen Oberbausystems, insbesondere eines schotterlosen Oberbausystems des beschriebenen Aufbaus, die Aufnahmeeinrichtungen für die einzelnen Eisenbahnschienen mit hoher Präzision und bei hohem Automationsgrad betoniert werden können.

Dieses technische Problem wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betrieb der Betoniermaschine nach Patentanspruch 1.

Im folgenden werden die beschriebenen und weitere Merkmale der Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Betonier­ maschine quer zur Fertigungsrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Gegenstand der Fig. 1 und

Fig. 3 das Betonverteilungssystem für die Betoniermaschine nach den Fig. 1 und 2.

Die in den Figuren dargestellte Betoniermaschine ist für das Betonieren von Aufnahmeeinrichtungen für Eisenbahnschienen mit Hilfe von Schalungen im Zuge der Herstellung eines schotterlosen Oberbausystems mit Betonfahrbahnplatte für zumindest ein Eisenbahngleis bestimmt.

Die Betoniermaschine besitzt einen Maschinenrahmen 1. Der Maschinenrahmen ist ein Portalrahmen mit vier Eckstützen 2, an die vier Eckstützen 2 oben angeschlossenen, in Fertigungsrichtung laufenden Längsrahmenelementen 3 sowie die Längsrahmenelemente 3 und/oder die Eckstützen 2 verbindenden Querrahmenelementen 4, wobei an die Eckstützen 2 Fahrwerke 5, vorzugsweise Raupen­ fahrwerke, angeschlossen sind. Der Maschinenrahmen 1 ist in Fertigungsrichtung, und gegebenenfalls zurück, verfahrbar. An den Längsrahmenelementen 3 sind Laufschienen 6 für einen Portalkran angeordnet und auf diesen ist ein Portalkran 7 geführt.

Im Maschinenrahmen ist eine Mehrzahl von Betonierrahmen 8 untergebracht, die in Fertigungsrichtung umsetzbar sind und die Einrichtungen 9 zur vertikalen Einstellung und Fixierung an der Betonfahrbahnplatte 10 aufweisen. An den Betonierrahmen 8 sind Schalungsträger 11 in Längsrichtung des Betonierrahmens 8 (d. h. quer zur Fertigungsrichtung) positionierbar und in vertikaler Richtung gegenüber den einzelnen Betonierrahmen 8 einstellbar befestigt. Die Schalungsträger 11 tragen die Schalungen 12 für die Aufnahmeeinrichtungen 13 und sind an Betonzuführleitungen 14 angeschlossen. Das Betonieren der Aufnahmeeinrichtungen 13 und das Umsetzen der Betonierrahmen 8 mit den Schalungsträgern 11 und den Schalungen 12 erfolgt im Wechseltakt, das Umsetzen mit Hilfe des Portalkrans. - Die Aufnahmeeinrichtungen 13 für die Schienenbefestigungsvorrichtungen werden im folgenden als Schienenstützpunkte bezeichnet. Die Betoniermaschine wird als Betonierautomat bezeichnet.

Dem Betonierautomat kommt die wichtige Aufgabe zu, die Schienenstützpunkte lagegenau einzuschalen. Der Portalkran erreicht alle Punkte der Geräteeinheit. Die Betonierrahmen sorgen dafür, daß jeder Stützpunktbereich für sich fixiert werden kann. Es wird angestrebt, die Betonierrahmen zu Schalungseinheiten, bestehend aus mindestens drei Betonierrahmen, zusammenzufassen. Über den Schienenstützpunkten ist ein querverschiebliches Rahmen­ teil angeordnet, welches den Betonierrahmen umfaßt. Dieser Über­ schiebrahmen ist über Spindeln oder Hydraulik horizontal fein justierbar. Zur vertikalen Feinjustierung sind zwischen Über­ schiebrahmen und Stützpunktschalung Justiervorrichtungen in Form von Spindeln oder einer Hydraulik zwischengeschaltet. Entscheidend ist, daß über diesen Überschiebrahmen und über die Feste Verbindung der beiden Schalungen die absolute Spurgenauigkeit für das Gleis sichergestellt wird.

Die Betonierrahmen werden über Spindeln oder Hydraulik mit der Fahrbahnplatte fixiert und festgesetzt. Da beim Betonieren der Schienenstützpunkte, bedingt durch die Betonierdrücke, abhebende Kräfte auftreten, ist eine Vertikalsicherung der Betonierrahmen von Bedeutung. Dazu werden seitliche Auflagertaschen bereits mit dem Fahrbahnfertiger gezogen. Dazu wird auf den Ausschnitt rechts unten in Fig. 1 verwiesen. In diese Taschen greifen entsprechend geformte Auflagerplatten ein. Diese Platten sind über ein Hydraulik- oder Gewindegestänge mit dem Betonierrahmen vertikal unverschüblich verbunden. Somit ist eine horizontale Lagesicherung sichergestellt. Abhebende Kräfte können ebenfalls sicher aufge­ nommen werden. Um zusätzliche Toleranzen aus der Fahrbahn­ plattenherstellung auszugleichen, werden die vertikalen Betonier­ rahmenelemente zusätzlich mit Spindeln bzw. Hydraulik zur Feinjustierung ausgestattet. Somit kann dieses Rahmenelement teleskopierbar aus- und eingefahren werden.

In Fig. 2 ist der Betonierautomat mit mehreren Schalungseinheiten dargestellt. Ziel ist es, eine ausreichende Anzahl dieser Schalungen vorzuhalten, so daß ein kontinuierliches Arbeiten sichergestellt ist. Wenn sich eine oder mehrere Schalungseinheiten in Betonierposition befinden, können gleichzeitig zusätzliche Einheiten entweder nachbehandelt und gereinigt werden bzw. schon in die neue Position gehoben werden. Durch die Anzahl der Schalungseinheiten und die Abbindezeiten für den Stützpunktbeton bzw. Mörtel kann die Baugeschwindigkeit für die Schienen­ stützpunkte positiv beeinflußt werden. Der Grundrahmen kann wahlweise so geschaltet werden, daß eine kontinuierliche Fort­ bewegung erreicht wird oder das Gerät mit dem Umsetzen der Schalung verfahren wird. Dies wird sichergestellt durch flexible Betonleitungen, die die Verbindung zu einem Rotorverteiler für den Beton herstellen. Dieser Rotorverteiler ist ebenfalls horizontal beweglich am Grundrahmen angebracht, wodurch die Position zur entsprechenden Schalungseinheit gewährleistet wird. Der über ein Betonfahrzeug bzw. Pumpe angelieferte Beton bzw. Mörtel wird über eine zwischengeschaltete Betonpumpe mit Steuerteil den einzelnen Schalungen zugeführt (siehe Fig. 3). Der Pumpvorgang wird über eine programmierbare Steuerung zentral gesteuert. Über einen Hubzähler hinter der Pumpe kann die exakte Betonmenge über die Hübe der Doppelkolbenpumpen gesteuert werden. Ein hydraulischer Schieber regelt die Zufuhr zum nachgeschalteten Rotorverteiler. Dieser bekannte Rotorverteiler ist in der Lage z. B. 2 × 3 = 6 Einzelstützpunkte unabhängig voneinander anzufahren und mit Beton zu versorgen. Durch Zwischenschaltung eines hydraulischen Schiebers, auch Eiserne Faust genannt, kann bei Erreichen einer bestimmten Füllmenge und eines bestimmten Betonierdruckes in der Stützpunktschalung jede Zuleitung für sich abgeschiebert werden. Die Betonierdrücke werden durch Druckmeßdosen gemessen. Die Stützpunktschalung wird nach Beendigung des Betoniervorganges durch bekannte Kugelschieber zur Betonleitung hin abgeriegelt. Die Betonleitungen werden direkt hinter dem Kugelschieber angeschlagen und können nach Abschluß der Beton arbeiten abgetrennt werden und am nächsten Schalungssatz wieder angeschlagen werden. Mit dieser Vorgehensweise ist ein kontinuierliches Betonieren möglich. Der Stützpunktbeton bzw. Mörtel kann wahlweise über Stahlfasern bzw. Kunststoffasern verstärkt werden.

Die einzelnen Schalungen werden an den Hochpunkten über ein Ventilsystem entlüftet, welches nicht genauer dargestellt ist. Dieses Ventilsystem besteht aus einem Standrohr und dem am Ende befindlichen Druckausgleichsventil. Auch hier sind direkt an der Schalhaut Kugelschieber zwischengeschaltet. Bei Erreichen der bestimmten Betonmenge bzw. des Betonierdruckes wird durch diese Kugelschieber die Schalung abgeriegelt. Mit dem beschriebenen System ist es möglich den Beton bzw. Mörtel unter definierten Drücken einzubauen. Zusätzlich ist es möglich, die Schalung mit Außenrüttlern zu versehen. Hierzu ist es sinnvoll, das Standrohr auf der Schalung als Mengenpuffer auszulegen. Je nach Verdich­ tungsgrad und Betonmenge, die wiederum von den Bautoleranzen abhängig ist, wird dieses Standrohr mit dem Rüttelvorgang entleert. Anschließend wird über den Kugelschieber abgeriegelt. Durch eine zusätzliche Schalungsheizung können die Ausschalfristen stark reduziert werden.

Im folgenden wird ein Ausschnitt aus einem schotterlosen Oberbau­ system beschrieben, dessen Aufnahmeeinrichtungen mit der erfin­ dungsgemäßen Betoniermaschine hergestellt worden sind. Es zeigen

Fig. 11 perspektivisch und bezüglich der einzelnen Her­ stellungsstufen auseinandergezogen einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen schotterlosen Oberbausystem, ausschnittsweise und ohne Eisenbahngleis,

Fig. 12 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ober­ bausystem mit eingebautem Eisenbahngleis,

Fig. 13 in gegenüber der Fig. 12 wesentlich vergrößertem Maßstab im Bereich A der Fig. 12 die Erläuterung von her­ stellungstechnischen Maßnahmen bei einem erfindungs­ gemäßen Oberbausystem,

Fig. 14 entsprechend und im Maßstab der Fig. 13 die Erläuterung von anderen herstellungstechnischen Maßnahmen von einem erfindungsgemäßen Oberbausystem,

Fig. 15 in einem Querschnitt entsprechend der Fig. 12 Einzel­ heiten zur Schienenbefestigungsvorrichtung bei einem erfindungsgemäßen Oberbausystem und

Fig. 16 in der Seitenansicht schematisch einen Fahrbahnfertiger, der zur Herstellung eines erfindungsgemäßen schotterlosen Oberbausystems geeignet ist.

Die Fig. 11 und 12 erläutern gemeinsam ein schotterloses Ober­ bausystem für zumindest ein Eisenbahngleis aus zwei Eisenbahn­ schienen 1, welches Oberbausystem insbesondere für Hochge­ schwindigkeitsstrecken eingerichtet ist. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 11 und 12 entnimmt man zunächst, daß eine Tragschicht 2, eine kontinuierlich gefertigte Betonfahrbahnplatte 3 und Aufnahmeeinrichtungen 4 für die einzelnen Eisenbahnschienen 1 vorgesehen sind. Die Eisenbahnschienen 1 sind mit Hilfe von Schienenbefestigungsvorrichtungen 5 in den Aufnahmeeinrichtungen 4 befestigt. Die Betonfahrbahnplatte 3 besteht aus zwei aufeinander gefertigten Schichten 6, 7, zwischen denen eine Bewehrung 8 aus in Gleisrichtung längslaufenden und querlaufen den Bewehrungs­ stäben angeordnet ist. Der Beton der Betonfahrbahnplatte 3 ist in den Bewehrungsmaschen 9, die die beabstandeten Bewehrungsstäbe bilden, stoffschlüssig, d. h. monolithisch ohne Fuge, verbunden. Die Aufnahmeeinrichtungen sind als Schienenstützpunktelemente 4 ausgeführt, die in die obere Schicht 7 der Betonfahrbahnplatte 3 einbetoniert und mit Bewehrungsbauteilen in Form von Bewehrungs­ schlaufen 10 oder Bewehrungskörben 11 in beiden Schichten 6, 7 der Betonfahrbahnplatte 3 verankert sind. Die Schienenstütz­ punktelemente 4 besitzen auf ihrer Oberseite Auskammerungen 12, In denen die Schienenbefestigungsvorrichtungen 5 und die darin befestigten Schienenfüße 13 der einzelnen Eisenbahnschienen 1 angeordnet sind. Die Schienenbefestigungsvorrichtungen 5 und damit die Schienenfüße 13 sind mit Hilfe von Schienenbefestigungs­ schrauben 14 nach Art von Schwellenschrauben, die in die Schienenstützpunktelemente 4 eingeschraubt sind, in den Auskammerungen 12 gehalten. Es versteht sich, daß zum Einschrauben der Schienenbefestigungsschrauben 14 regelmäßig Dübel 15 in die Schienenstützpunktelemente 4 eingesetzt sind.

Bei dem beschriebenen schotterlosen Oberbausystem ist die Tragschicht 2 nach den Regeln der Baukunst zur Aufnahme der statischen und dynamischen Beanspruchungen eingerichtet. Zumindest die obere 7 der beiden Schichten 6, 7 der Beton­ fahrbahnplatte 3 ist als faserbewehrte Betonschicht ausgeführt. Die Schienenstützpunktelemente 4 sind zusammen mit der kontinuier­ lichen Fertigung des gesamten schotterlosen Oberbausystems aus Ortbeton gefertigt und bei der Herstellung der oberen Schicht der Betonfahrbahnplatte 3 in diese einbetoniert.

Aus der Fig. 15 entnimmt man, daß die Auskammerungen 12 schräge Auskammerungswände 16 aufweisen und die Schienenbefestigungs­ vorrichtungen 5 an diesen mit komplementären Schrägflächen 17 abgestützt sind, so daß eine toleranzarme Verspannung erfolgen kann. Die Fig. 11 deutet im rückwärtigen Teil an, daß die Betonfahrbahnplatte 3 und auch die Tragschicht 2 mit einer schallabsorbierenden Abdeckung 18 versehen sind, aus der lediglich die Auskammerungswände 16 und der Auskammerungsboden 19 hervorragen.

Betrachtet man die Fig. 13, so erkennt man eine Schalung 20 die eingerichtet und bestimmt ist, bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Oberbausystems die Schienenstützpunktelemente 4 aus Ortbeton zu fertigen. Es versteht sich, daß der Ortbeton in den Schalungsinnenraum eingeführt wird. Im Ausführungsbeispiel ist er bereits eingefüllt. Er wurde durch entsprechende Schraf­ fierung kenntlich gemacht. Man erkennt, daß Bewehrungsbauteile in Form von Bewehrungsschlaufen 10, die in beiden Schichten 6, 7 der Betonfahrbahnplatte 3 verankert sind, in den Forminnenraum hineinragen. Die Schalung 20 trägt an Federklemmen 21 Dübel 15 für die Schwellenschrauben 14. Es versteht sich, daß nach dem Betonieren der Schienenstützpunktelemente 4 im Zuge der Herstellung der oberen Schicht 7 der Betonfahrbahnplatte 3 die Schalungselemente umgesetzt werden. Betrachtet man die Fig. 14, so erkennt man, wie verfahren wird, wenn nicht Bewehrungsschlaufen 10, sondern Bewehrungskörbe 11 eingesetzt werden. Hier ist in die Betonfahrbahnplatte 3 zunächst eine Bohrung 22 mit Hin­ terschneidung 23 eingebracht, in die an der Schalung 20 für die Schienenstützpunktelemente 4 befestigte Bewehrungskörbe 11 eingeführt werden. Hier ist die Betonierung noch nicht erfolgt. Man erkennt, daß sie unschwer durchgeführt werden kann. Zwischen den beiden Bewehrungskörben 11 ist ein Bereich 24 der Betonfahrbahnplatte 3 stehengeblieben, und zwar um eine sichere Verankerung des Betons für die Schienenstützpunktelemente 4 in diesem Bereich zu bewirken.

Die Fig. 16 verdeutlicht, daß ein erfindungsgemäßes schotterloses Oberbausystem auf einfache Weise kontinuierlich gefertigt werden kann. Die Figur zeigt das Schema einer entsprechenden Ein­ richtung. Die Arbeitsrichtung wurde durch Pfeile angedeutet. Man erkennt an der linken Seite der Fig. 16 am vorderen Ende des Fertigers 25 einen Aufnahmetrichter 26 für den Beton, der über geeignete Einrichtungen bei marschieren dem Fertiger 25 als Unterschicht 6 bzw. Oberschicht 7 der Betonfahrbahnplatte 3 eingebracht wird, untere Schicht 6 und obere Schicht 7 mit räumlichem und zeitlichem Abstand. Man erkennt fernerhin die höhenverstellbaren Fahrwerke 27, die eingerichtet sind, um die Dicke der Betonfahrbahnplatte 3 einzustellen und auch die Dicke der einzelnen Schichten 6, 7. Der Fertiger 25 ist mit einem Fahrerstand 28 ausgerüstet, er besitzt einen Grundrahmen 29, der durch Traversen verbunden ist. Eingebaut in dieses System sind der Dübelbesetzer 30, eine Einrichtung 31 für das Einbringen der Längsbewehrung 32 mit Vorratsrolle 33 und eine Einrichtung 34 für das Einbringen der Querbewehrung 35 mit Vorratskammer 36. Der Einbau des Betons der oberen Schicht 7 erfolgt mit nach­ geschaltetem Fahrbahnglätter 37. Man erkennt außerdem eine Einrichtung 38 zum Eindrücken der Schlaufenbewehrungen 10, mit denen die Schienenstützpunktelemente 4 mit den beiden Schichten 6, 7 der Betonfahrbahnplatte 3 verankert werden. Sollen nicht Schlaufenbewehrungen 10 sondern Bewehrungskörbe 11 eingesetzt werden, wie sie in Fig. 14 dargestellt wurden, so wird anstelle der Einrichtung 38 eine Einrichtung angeschlossen, die in die Betonfahrbahnplatte 3 zunächst die hinterschnittenen Bohrungen 22 einbringt und freispült oder freibläst, in die danach die Bewehrungskörbe 11 eingesetzt werden, wenn die schon beschriebenen Schalungen 20 für die Schienenstützpunktelemente 4 positioniert werden.

Claims (4)

1. Fahrbare Betoniermaschine für das Betonieren von Aufnahme­ einrichtungen für Eisenbahnschienen mit Hilfe von Schalungen im Zuge der Herstellung eines schotterlosen Oberbausystems mit Betonfahrbahnplatte für zumindest ein Eisenbahngleis, - mit den folgenden Merkmalen

• 1.1) der Maschinenrahmen ist ein Portalrahmen mit vier Eckstützen, an die Eckstützen oben angeschlossenen, in Fertigungsrichtung verlaufenden Längsrahmenelementen sowie die Längsrahmenelemente und/oder die Eckstützen verbindenden Querrahmenelementen, wobei an die Eck­ stützen Fahrwerke, vorzugsweise Raupenfahrwerke, ange­ schlossen sind und der Maschinenrahmen in Fertigungs­ richtung, und gegebenenfalls zurück verfahrbar ist,
• 1.2) an den Längsrahmenelementen sind Laufschienen für einen Portalkran angeordnet und auf diesem ist ein Portalkran geführt,
• 1.3) im Maschinenrahmen ist eine Mehrzahl (= Menge) von 1 bis x Betonierrahmen untergebracht, die in Fertigungs­ richtung umsetzbar sind und die Einrichtungen zur vertikalen Einstellung und Fixierung an der Beton­ fahrbahnplatte aufweisen,
• 1.4) an den Betonierrahmen sind Schalungsträger in Längs­ richtung des Betonierrahmens, d. h. quer zur Ferti­ gungsrichtung, positionierbar und in vertikaler Richtung gegenüber den einzelnen Betonierrahmen einstellbar befestigt, welche Schalungsträger die Schalungen für die Aufnahmeeinrichtungen tragen und an Betonzuführungs­ leitungen angeschlossen sind,

wobei das Betonieren der Aufnahmeeinrichtung und das Umsetzen der Betonierrahmen im Wechseltakt und das Umsetzen mit Hilfe des Portalkrans erfolgt.

2. Verfahren zum Betrieb einer Betoniermaschine nach Anspruch 1, wobei beim Umsetzen der Betonierrahmen die Ordnung 1 bis x in der Menge der Betonierrahmen nach Maßgabe des Umsetzschemas "x, 1 bis (x - 1)", "(x - 1), x, 1 bis (x - 2)" undsoweiterfort verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei Teilmengen der Betonier­ rahmen aus der Menge 1 bis x z. B. jeweils drei Betonierrahmen, durch in Fertigungsrichtung längslaufende Vereinigungselemente zusammengefaßt und diese entsprechend umgesetzt werden.