Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Hebe-Richteinrichtung einer gleisfahrbaren Weichenstopfmaschine mit einem Stopfaggregat, mit einer Rollzange und mit wenigstens einem Hebehaken, wobei die Hebe- Richteinrichtung in Maschinenlängsrichtung längsverschiebbar geführt ist. Zudem wird eine Vorrichtung zum Verdichten der Schotterbettung eines Gleises, insbesondere im Bereich einer Weiche, mit einer Weichenstopfmaschine, vorgeschlagen, die mit einem Stopfaggregat, mit einer wenigstens eine Rollzange und we- nigstens einen Hebehaken umfassenden Hebe-Richteinrichtung zum Richten der Gleislage ausgestattet ist.

Stand der Technik

Weichenstopfmaschinen sind Maschinen zur Berichtigung der Gleislage von Weichen. Zur Feststellung der Gleislage werden Messsysteme eingesetzt, welche die Gleishöhen-Istlage, die Gleisrichtungs-Istlage sowie die Überhöhungs-Istlage des Gleises während der Arbeit messen und mit vorgegebenen Sollwerten abgleichen. Mit Hilfe eines Gleishebe-/Gleisrichtaggregates wird der Gleisrost angehoben und seitlich ausgerichtet bis die Differenz zwischen vorgegebener Solllage und Istlage Null ist. In dieser Lage wird die Weiche durch Verdichten des Schot- ters unter den Schwellen mit Hilfe eines Weichenstopfaggregates festgelegt. Das Heben und Richten des Gleisrostes erfolgt dabei über hydraulische Hebe- und Richtzylinder mit Proportional- oder Servosteuerung. Weichen weisen als Besonderheit ein durchgehendes Gleis und ein abzweigendes Gleis auf. Züge werden über so genannte Zungen in den Abzweig geleitet oder auf dem durchgehenden Hauptstrang gehalten. Im Kreuzungspunkt des durchgehenden Gleisstranges und des abzweigenden Stranges liegt das so genannte Herzstück. Im Bereich des Herzstücks muss das Eisenbahnrad von der Schiene des durchgehenden Stranges auf die Schiene des abzweigenden Stranges geführt werden. Damit das im Unterbrechungsbereich ungeführte Rad sicher in den Abzweig oder in den durch- gehenden Hauptstrang rollt sind Führungsschienen vorgesehen. Um Sicherzustellen, dass die Arbeitswerkzeuge der Weichenstopfmaschine die Weichenschwellen an allen Stellen unterstopfen können sind die Stopfaggregate seitlich verschiebbar und wegen der schrägliegenden Langschwellen sind die Stopfaggregate drehbar. Die Stopfpickel können zusätzlich zumindest zum Teil schwenkbar aus- geführt sein.

Bei reinen Streckenstopfmaschinen wird die Schiene am Kopf mit Rollzangen er- fasst und in die geometrische Soll-Lage gehoben. In Weichen ist eine Anwendung der Rollzange wegen der sich kreuzenden Schienen und im Herzstück oft nicht möglich. Damit auch diese Stellen bearbeitbar (einrichtbar) sind werden zusätzlich seitlich ausfahrbare und in der Tiefe höhenverstellbare verstellbare Hebehaken vorgesehen.

Neben reinen Weichenstopfmaschinen und Streckenstopfmaschinen gibt es auch Universalmaschinen die sowohl für den Streckenbereich als auch für den Weichenbereich einsetzbar sind. Bei den Universalmaschinen werden häufig zwei Ar- beitskabinen ausgeführt. Die Weichenstopfkabine liegt dabei bezüglich ihrer Sichtrichtung entgegen der Arbeitsrichtung. Von der Weichenstopfkabine aus steuert der Maschinenführer die Position des Stopfaggregates, der Pickel, er wählt je nach den Verhältnissen und Gutdünken die Rollenzange oder den Hebehaken bzw. die Position des Hebehakens sowie den Angriffspunkt desselben am Schie- nenkopf oder am Schienenfuß. Die Hebeeinrichtung kann auch in Gleislängsrichtung verschoben werden. Dies ist dann notwendig wenn der Hebehaken am Schienenfuß angreift - dies ist nur im Bereich des Zwischenfaches möglich - oder wenn durch einen Isolierstoß z.B. die Rollzange oder der Hebehaken nicht am Schienenkopf schließen kann. Die Weichenstopfkabine wird vor allem wegen der besseren Sicht auf die Hebe-Richteinrichtung der Weichenstopfmaschine gewählt. Die Streckenstopfmaschine liegt von der Blickrichtung in Arbeitsrichtung. Beim Streckenstopfen wird nur mit der Rollzange gestopft weil keine Hindernisse wie bei Weichen auftreten. Beim Streckenstopfen, welches in der Regel mit höheren Arbeitsgeschwindigkeiten durchgeführt wird ist vor allem die Sicht auf die Stopfaggregate wichtig, damit diese exakt im Zwischenfach tauchen und nicht die Schwellen mit den Stopfwerkzeugen (so genannte Stopfpickel) beschädigen. Von der Streckenstopfkabine aus gibt es eine schlechte Sicht auf die Hebeeinrichtung weil die Stopfaggregate die Sicht einschränken. Der Nachteil der Ausführung von zwei Arbeitskabinen liegt im beträchtlichen Mehraufwand in der Ausführung, zwei Kabinen, zwei Steuereinrichtungen, Mehrgewicht und erhöhter Platzbedarf. Bisher wird bei der Ausführung einer Universalstopfmaschine mit nur einer Arbeitskabine (in der Regel jene für das Streckenstopfen) die Sicht auf die Hebeeinrichtung über Videokameras bewerkstelligt. Videokameras können aber eine räumliche Sicht nur ungenügend ersetzen. Die manuelle Einstellung der Hebeeinrichtung, die Wahl Rollenzange oder Hebehaken, die Positionierung des Hebehakens und des Kraftangriffspunkts, sowie die Verschiebung der Hebeeinrichtung in Gleislängsrichtung erfordert Zeit. Bekannt sind auch Wegmesseinrichtungen über Odometer oder andere Verfahren. Da die Gleissollgeometrie bezüglich der Bogenlänge des Gleises definiert ist, muss die aktuelle Position der Maschine bezüglich der Kilometrierung des Gleises erfasst werden. Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Steuerung der Rollzange sowie des Hebehakens zum Anheben von Weichen durch Weichenstopfmaschinen anzugeben, mit dem die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht und die Fehleranfälligkeit minimiert werden kann. Zudem mit nur einer Ar- beitskabine das Auslangen gefunden werden, womit die Weichenstopfmaschine gegebenenfalls kürzer bauen kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Lage von Weichenkomponenten, wie insbesondere Weichenantriebskästen, Schienen und Herzstück, während der Vorfahrt der Weichenstopfmaschine mit Hilfe einer der Hebe-Richteinrichtung in Arbeitsrichtung vorgeordneten Weichenkomponenten- messanlage in Gleisquerrichtung ortsabhängig gemessen und zwischengespeichert wird, dass die Lage der Schwellen und der Zwischenfächer in Arbeitsrichtung erfasst und zwischengespeichert wird, dass die erfassten Werte für die Arbeitsposition der Rollzange und des Hebehakens abgefragt werden, dass auf der Basis dieser Werte eine Prüfung dahingehend erfolgt ob an diese Arbeitsposition die Rollzange einsetzbar ist und, wenn die Rollzange nicht einsetzbar ist, eine Prüfung auf der Basis dieser Werte dahingehend erfolgt ob der Hebehaken am Schienenkopf angreifen kann und wenn dies wiederum nicht möglich ist, dass gegebenenfalls eine Verlagerung des Hebehakens in Maschinenlängsrichtung derart erfolgt, dass der Hebehaken am Schienenfuß bei einem Zwischenfach zu stehen kommt und dass die Hebung nach einem Greifen der Schiene mit der Hebe- Richteinrichtung durchgeführt wird.

Erfindungsgemäß wird die Position der Weichenkomponenten mit der der Hebe- Richteinrichtung in Arbeitsrichtung vorgeordneten Weichenkomponentenmessan- läge erfasst und wegabhängig gespeichert. Es werden somit eine beliebige Anzahl an praktisch eindimensionalen Momentaufnahmen des Gleisquerschnittes in Draufsicht gemacht und in einer Datenbank abgelegt. Aus den abgelegten Daten lässt sich ein digitales Abbild des Gleises und hier insbesondere der Weichenkomponenten erstellen. Ausgehend davon wird die Hebe- Richteinrichtung gegebenenfalls in Gleislängsrichtung entlang einer Führung am Maschinenrahmen automatisch entsprechend verlagert um einen geeigneten Angriffspunkt für das Hebe- Richtwerkzeug anzufahren. Zudem wird das geeignete Hebe- Richtwerkzeug in Abhängigkeit der Messwerte der Weichenkomponentenmessanlage ausgewählt, es wird also zwischen Rollenzange und Hebehaken gewählt und die Ausfahrposition des Hebehakens sowie der Angriffspunkt des Hebehakens, an Schienenfuß oder Schienenkopf, von einer Steuerung bzw. Regelung automatisch ausgewählt. Infolge dieser Maßnahmen kann eine der beiden Arbeitskabinen entfallen. Die automatische Steuerung von Rollzange und Hebehaken kompensiert die verschlechterte Sicht auf Rollzange und Hebehaken von der Streckenstopfka- bine aus und erhöht die Arbeitsgeschwindigkeit. Zur Überwachung von Rollzange und Hebehaken kann zudem ein Videosystem zum Einsatz kommen. Erfindungsgemäß wird die Position der Gleiskomponenten, insbesondere der Weichenkomponenten (Lage der Schienen, des Herzstücks, der Flügelschienen, der Weichenzungen, der Antriebskästen für die Weichenzungen etc.) bezüglich der Hebe-Richteinrichtung in Arbeitsrichtung wegabhängig vorlaufend erfasst. Die Erfassung dieser Komponenten aus Stahl kann z.B. mit Hilfe einer Reihe von induktiven oder kapazitiven Näherungssensoren, Ultraschallsensoren oder einem Laserscanner (äquidistantes scannen z.B. alle 5 cm) bewerkstelligt werden. Die Position der Weichenkomponenten wird wegabhängig gespeichert und von einer Rechenanlage ortsversetzt an die Position der Rollzange oder des Hebehakens transponiert. Der Wegfortschritt der Maschine wird dabei über ein Wegmessgerät, beispielsweise ein Odometer, gemessen. Für die jeweilige Position des Hebe- Richtaggregates werden die vorhergehenden Messungen ausgewertet. Wird kein ausreichender Platz zum Manipulieren mit der Rollzange festgestellt dann wird automatisch auf den Hebehaken umgeschaltet. Abhängig von der vorlaufenden Messung und den zwischengespeicherten Daten für den aktuellen Ort des Hebe- Richtaggregates wird die Ausfahrposition des Hebehakens und als Angriffspunkt zuerst der Schienenkopf gewählt. Über die Messung der Ausfahrposition und dem Schließweg des Hebehakens kann geschlossen werden, ob der Kopf durch den Haken sicher ergriffen wurde oder nicht. Genügt der Schließweg nicht dann wird der Haken automatisch wieder geöffnet. Befindet sich der Hebehaken nicht über dem Zwischenfach, dann wird das Hebe-Richtaggregat in Längsrichtung des Gleises verschoben bis dass der Hebehaken sich über dem Zwischenfach befindet. An dieser neuen Position erfolgt der Versuch am Schienenkopf erneut zu schließen neuerdings, ist dieser nicht erfolgreich (weil z.B. ein Isolierstoß vorliegt), dann wird der Schienenfuß als Kraftangriffspunkt gewählt. Greift die Rollzange den Schienenkopf nicht erfolgreich, dies ist über die Wegmessung des hydraulischen Schließzylinders feststellbar, dann wird das Hebe-Richtaggregat in eine Position in Gleislängsrichtung verfahren bei der ein Schließen möglich ist. Sollte sich keine solche Position ergeben, dann wird automatisch der Hebehaken mit Angriffspunkt am Schienenfuß angesteuert. Die Messeinrichtung erfasst auf der Seite der Hebeeinrichtungen (immer außen an der Schiene) die Position der Weichenkomponenten in Gleisquerrichtung, als Bezugspunkt gilt jener Schienenstrang auf der die Weichenstopfmaschine und die Hebe-Richt-Einrichtung fährt. Aus der mit der Weichenkomponentenmessanlage erfassten Lage der Weichenkomponenten wird eine Greifposition für die Hebe-Richtanlage ermittelt und diese Greifposition vor einem Schließen der Rollzange oder vor einem Greifen der Schiene mit dem Hebehaken, insbesondere durch Querverschiebung, Längsver- Schiebung und Tiefenverstellung der Hebe-Richtanlage, automatisch angefahren.

Die Weichenkomponentenmessanlage erfasst die Lage der Weichenkomponenten vorzugsweise mit einer, eine Vielzahl an Einzelsensoren umfassenden, Sensorleiste, welche Sensorleiste quer zur Maschinenlängsrichtung verlaufend der Hebe-Richteinrichtung in Arbeitsrichtung vorgeordnet ist und mit einer Reihe von Induktivsensoren und/oder Kapazitivsensoren und/oder Laserdistanzsensoren und/oder Ultraschalldistanzsensoren ausgestattet ist. Ebenso kann die Weichenkomponentenmessanlage die Lage der Weichenkomponenten mit wenigstens einem Laserscanner erfassen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verdichten der Schotterbettung eines Gleises, insbesondere im Bereich einer Weiche, mit einer Weichenstopfmaschine, die mit einem Stopfaggregat, mit einer wenigstens eine Rollzange und wenigstens einen Hebehaken umfassenden Hebe-Richteinrichtung zum Richten der Gleislage ausgestattet ist und die in Maschinenlängsrichtung längsverschiebbar am Maschinenrahmen geführt ist, zeichnet sich dadurch aus, dass eine der Hebe- Richteinrichtung in Arbeitsrichtung vorgeordnete Weichenkomponentenmessanlage zur ortsabhängigen Vermessung der Lage von Weichenkomponenten vorgesehen ist. Um dabei sicherzustellen, dass einzelnen Positionen sicher angefahren wurden, bzw. die Schiene sicher gegriffen wurde kann dem Hebehaken der Hebe- Richteinrichtung ein Hebehakentiefeneinstellzylinder mit Verstellwegsensor zuge- ordnet sein, kann der Rollzange der Hebe-Richteinrichtung ein Rollzangen- schließzylinder mit Schließwegsensor zugeordnet sein und kann der Hebe- Richteinrichtung ein Querverschiebezylinder mit Verschiebewegsensor zugeordnet sein.

Eine besonders einfache und robuste Weichenkomponentenmessanlage ergibt sich, wenn diese eine, vorzugsweise eine Vielzahl an Einzelsensoren umfassen- de, Sensorleiste umfasst, die quer zur Maschinenlängsrichtung ausgerichtet an der Weichenstopfmaschine vorgesehen ist. Dazu kann die Sensorleiste eine Vielzahl an in Leistenlängsrichtung hintereinander, also in einer Reihe, angeordnete Einzelsensoren umfassen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfin- dung empfiehlt es sich, wenn die in Leistenlängsrichtung hintereinander angeordneten Einzelsensoren in zwei oder mehr nebeneinander verlaufenden Reihen angeordnet sind, wobei die Einzelsensoren benachbarter Sensorreihen vorzugsweise auf Lücke versetzt sind. Die Weichenkomponentenmessanlage kann Induktivsensoren, Kapazitivsensoren, Laserdistanzsensoren und/oder Ultraschalldistanz- sensoren bzw. gegebenenfalls wenigstens einen Laserscanner umfassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine gleisfahrbare Gleisstopfmaschine in Seitenansicht,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Hebe-Richteinrichtung mit Rollenzange und quer verfahrbaren und tiefenverstellbaren Hebehaken sowie einer Messeinrichtung zur Erfassung der Gleiskomponenten in Seitenansicht,

Fig. 3 ein Hebe-Richtaggregat mit Darstellung des quer verfahrbaren und tiefenverstellbaren Hebehakens mit Wegerfassung der Zylinderbewegungen in Ansicht,

Fig. 4 eine Rollenzange mit Wegerfassung der Schließbewegung in Ansicht,

Fig. 5 eine Weiche mit Weichenkomponenten wie Zungen, Zungenantrieb, Herzstück, Flügelschienen und Führungsschienen, sowie der Langschwellen, den durchgehenden und den abzweigenden Strang in Draufsicht und

Fig. 6 und 7 je eine Darstellung des Zungenbereichs von Weichen, die Messeinrichtung zur Erfassung der Lage der Gleiskomponenten in Gleisquerrichtung und exemplarisch die gespeicherten Messdaten einer derartigen Messeinrichtung.

Weg zur Ausführung der Erfindung Eine Weichenstopfmaschine 1 weist ein Stopfaggregat 4 und ein Gleishebe-/ Richtaggregat 2 mit einem Hebezylinder 5, einer Rollzange 6 einen Hebehaken 7 und eine Messeinrichtung 3 auf (Fig. 1 ). Das Hebe-Richtaggregat kann über einen Hy-draulikzylinder in Gleislängsrichtung 1 1 verschoben werden. Die Weichen- Stopfmaschine ist über Laufwerke 8 auf der Schiene 9 verfahrbar. Die Steuerung der Weichenstopfmaschine 1 erfolgt von der in Arbeitsrichtung C hinter dem Stopfaggregat 4 angeordneten Arbeitskabine 10 aus. Über seitliche Türen 29 können die Arbeitskabine 10 und die Fahrkabinen betreten werden. Die Bogenlänge des Gleises wird mit einer Wegmesseinrichtung 27 ermittelt. Die sonst übli- che zweite Weichenstopfkabine 28 kann bei der erfindungsgemäßen Ausführung entfallen. Die Weichenkomponentenmessanlage 3 zur ortsabhängigen Vermessung der Lage von Weichenkomponenten ist der Hebe-Richteinrichtung 2 in Arbeitsrichtung C vorgeordnet.

Das Hebe-Richtaggregat (Fig. 2) weist eine Rollzange 6, einen Rollzangen- schließzylinder 12 mit Schließwegsensor 26, einen Hebezylinder 5 mit der Hebekraft FH, einen Hakentiefenzylinder 13 mit Tiefengeber 30 für den Hebehaken, eine Weichenkomponentenmessanlage 3 mit Weichenkomponentenerfassungs- sensoren 15, einen Hebehaken 7 und ein Führungs- Richtrad 14 auf. Das Hebe- Richtaggregat 2 wird über Räder 14 entlang der Schiene 9 geführt. Die Ansicht gemäß Fig. 3 des Hebe-Richtaggregates 2 zeigt insbesondere die Führungseinrichtung 16 für das Querverschieben des Hebehakens 7, den Hebe- hakenverschiebezylinder 17 mit Verstellwegsensor 31 , das Führungs-Richtrad 14, den Hebezylinder 5 und die Führungsschiene 9.

Die Ansicht gemäß Fig. 4 des Hebe-Richtaggregates 2 zeigt die Rollzange 6, den Rollzangenchließzylinder 12 mit dem Schließwegsensor 26, den Hebezylinder 5 mit der Hebekraft FH, die Führungsschiene 9 und das Führungs-Richtrad 14.

Fig. 5 zeigt die schematische Draufsicht auf einer zu richtenden Weiche 22 mit den wesentlichen Weichenkomponten, nämlich die Zungenantriebe 18, die Zungen 19, die Führungsschienen 20, das Herzstück 21 , die Flügelschienen 25, den durchgehenden Hauptstrang 23, die Schwellen 32, die Zwischenfächer 33 und den abzweigenden Strang 24.

Im oberen Teil der Fig. 6 ist der Zungenbereich 19 schematisch dargestellt. In Querrichtung, also quer zur Arbeitsrichtung C wird die Hindernisposition D festge- halten, K entspricht der Gleisposition der Weichenkomponentenmessanlage 3 die in der angegebenen exemplarischen Ausführung aus einzelnen Weichenkompo- nentenerfassungssensoren 15 besteht. Die Weichenkomponentenerfassungs- sensoren 15 sind in zwei nebeneinander verlaufenden Reihen angeordnet, wobei die Einzelsensoren benachbarter Sensorreihen auf Lücke versetzt sind. 19 zeigt die Zunge, 9 zeigt die durchgehende Schiene, E gibt den Bereich an in welchem die Rollzange 6 zur Anwendung kommt, F jene Position bei denen der Hebehaken 7 eingesetzt werden muss. C gibt die Arbeitsrichtung an. Im unteren Teil der Darstellung zeigt die vertikale Achse D die Hindernisposition und die horizontale Achse K die Gleisposition an der die Messeinrichtung 3 sich zum Zeitpunkt der Mes- sung befunden hat. Die Kreuze im Diagramm geben an welcher der Distanzsensoren 15 aktiv eine Weichenkomponente detektiert hat. Eingetragen ins Diagramm sind auch die maximale Haken ausfahrgrenze G und die maximale Rollzangengrenze J bei der genügend Freiraum zum Schließen der Rollzange 6 gegeben ist. M zeigt den nötigen Freiraum an, ab welchem die Rollzange 6 einsetz- bar ist.

Im oberen Teil von Fig. 7 ist schematisch der Herzstückbereich L dargestellt. In Querrichtung wird die Hindernisposition D angegeben, K entspricht der Gleisposition der Messeinrichtung 3 die in der angegebenen exemplarischen Ausführung aus einzelnen Distanzsensoren 15 besteht. E gibt den Bereich an in welchem die Rollzange 6 zur Anwendung kommt, F jene Position bei denen der Hebehaken 7 eingesetzt werden muss. C gibt die Arbeitsrichtung an. Im unteren Teil der Darstellung zeigt die vertikale Achse D die Hindernisposition und die horizontale Achse K die Gleisposition an, an der die Messeinrichtung 3 sich zum Zeitpunkt der Messung befunden hat. Die Kreuze im Diagramm geben an welcher der Distanz- sensoren 15 aktiv eine Weichenkomponente detektiert hat. Eingetragen ins Diagramm sind auch die maximale Haken ausfahrgrenze G und die maximale Roll- zangengrenze J bei der genügend Freiraum zum Schließen der Rollzange 6 gegeben ist. M zeigt den nötigen Freiraum an, ab der die Rollzange 6 eingesetzt werden kann. 21 stellt das Herzstück und 25 die Flügelschienen dar.