Gleisbaumaschine mit einer Förder- bzw. Räumkettenanordnung

Gebiet der Technik

[01] Die Erfindung betrifft eine Gleisbaumaschine mit einer Förder- bzw.

Räumkettenanordnung zum Abtrag und zur Aufnahme von Oberbauschotter und/oder anderen Planums- bzw. Unterbauschichten eines Gleisaufbaus, umfassend einen unterhalb eines Gleises positionierbaren Räumbalken, der wenigstens zwei jeweils in ihrer Lage und Ausrichtung verstellbare Balkenelemente aufweist und der einerseits an einen Aufstiegskanal und andererseits an einen Rückführungskanal angebracht ist, weiters umfassend eine geführte Räumkette aus einer Vielzahl von Kettengliedern, wobei die Anordnung mittels wenigstens einer höhenverstellbaren Aufhängevorrichtung auf einem Maschinenrahmen befestigbar ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.

Stand der Technik

[02] Die einzelnen Systemteile von der Schiene und den Schwellen über das

Schotterbett bis zum Untergrund sind die Bausteine des Gleisaufbaus, dabei ist die Qualität des Schotterbettes einer der bestimmenden Faktoren für die Qualität des Gesamtsystems. Es hat eine Reihe von wichtigen Aufgaben zu erfüllen, eine der wichtigsten Voraussetzungen ist die Sauberkeit des Schotters.

[03] Eine perfekte Grundgestaltung des Fahrwegs (Schotterqualität, Planum,

Randwege u.a.) wirkt sich positiv auf den erforderlichen Wasserabfluss, den Verlauf der Verschmutzung und damit den Qualitätsverlauf aus.

[04] Die Ursachen der Verunreinigung des Schotters sind die Absplitterung und der Abrieb der Schotterkörner unter Betriebslast, aufsteigendes Material aus dem Untergrund bei mangelnder Filterwirkung sowie herabfallendes Ladegut wie Kohle, Minerale, Erz oder Laubfall und Wildkrautbewuchs der Gleisanlagen. Hier bringt nur eine Instandhaltungsstrategie mit einer bedarfsorientierten Schotterbettreinigung Abhilfe. [05] Eine Schotterbettung, die zu viele Feinanteile enthält, kann die wesentlichen Anforderungen nicht mehr erfüllen: Tragverhalten und Elastizität sind vermindert, Oberflächenwasser kann nicht mehr ungehindert abfließen, die Gleislage verschlechtert sich zunehmend.

[06] An diesem Punkt wird eine Bettungsreinigung notwendig. Heutzutage werden daran die gleichen Anforderungen wie z.B. an Stopfmaschineneinsätze gestellt: kurze Sperrpausen, hohe Durchsatzleistung, hohe Qualität und möglichst unmittelbar nach Arbeitsende eine Wiederbefahrbarkeit des Gleises ohne Einschränkung der zulässigen Geschwindigkeit.

[07] Vernachlässigte Bettungsreinigung kann sich in hohen

Instandhaltungskosten, Langsamfahrstellen und geringerer Lebensdauer des Oberbaumaterials bemerkbar machen - die Folgekosten geraten nicht selten aus dem Ruder. Wenn etwa zur Aufrechterhaltung eines sicheren Bahnbetriebs zwingend Langsamfahrstellen oder gar ein rascher, nicht planbarer Schotteraustausch mit Totalsperren erforderlich ist.

[08] Ein weiterer erheblicher Kostenfaktor ist das Schottermaterial selbst. Je besser die Reinigung des Gleisschotters durchgeführt wird, umso mehr Schotter kann wiederverwendet werden. Damit werden große Materialmengen eingespart, die neben den Material kosten selbst auch einen geringeren logistischen Aufwand für Materialtransporte und Entsorgung bedeuten. Zusätzlich fordern auch steigende Umweltstandards bei Gleisbaumaßnahmen eine Wiederaufbereitung und einen Wiedereinbau von vorhandenem Material.

[09] Bei den Räumketten ist generell in Bauarten mit einem Freiheitsgrad und zwei Freiheitsgraden, oft auch Kardangelenkkette genannt, zu unterscheiden. Eine Unterteilung erfolgt weiters in Schotterketten mit kleineren Räumzähnen, üblicherweise mit drei bis fünf Zähnen bestückt, wie auch in wesentlich wuchtigere, massiv ausgeführte Planumskette mit großen Räumzähnen, welche u.a. auch bei Baggerlöffeln zum Einsatz kommen.

[10] Aus der AT 377551 B ist eine Förder- bzw. Räumkettenanordnung mit einer Räumkette mit wenigstens zwei senkrecht zueinander verlaufenden Achsen verschwenk- bzw. verdrehbar verbundenen Kettengliedern, auch als Kreuzgelenke oder Kardangelenke (2 FG) bezeichnet, bekannt. Die Ausführung mit Kardangelenken ist erforderlich, da die Kette wie auch der Förderkanal im unteren Übergangsbereich zum Räum-/Querbalken hin in eine zur Gleisebene etwa parallele Richtung gebogen bzw. abgelenkt wird. Weiters ist darin neben Kreuz-/Kardangelenken auch der Einsatz von Kugelgelenken möglich.

[11] In der EP 0538760 B1 ist eine Förder- bzw. Räumkettenanordnung beschrieben, worin unter Bildung jeweils einer unabhängigen, eigene Höhen- und Querverstellantriebe aufweisenden Räumeinheit, zwei getrennt voneinander ausgebildete Räumbalken vorgesehen sind, wobei jeder Räumeinheit eine endlose Räumkette mit einem Kettenantrieb sowie zwei jeweils auf derselben Maschinenlängsseite befindliche Kettenführungsbahnen zugeordnet sind.

Zusammenfassung der Erfindung

[12] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Gleisbaumaschine der eingangs genannten Art eine erhebliche Verbesserung in der Flandhabe bei der Einrichtung, Installation und Positionierung der Vorrichtung vor Beginn des eigentlichen Gleisbaueinsatzes wie auch beim Rückbau am Ende des Baueinsatzes gegenüber dem Stand der Technik anzugeben. Auch die Flandhabe durch ein Arbeitspersonal soll deutlich erleichtert werden.

[13] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch eine Maschine gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10. Abhängige Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

[14] Die Erfindung sieht vor, dass die Räumkette teilbar ausgeführt ist, dass die Balkenelemente über eine Kupplung zu einer geschlossenen Gesamteinheit verbindbar sind und dass die Anordnung in ihrer Räumarbeitsbreite durch eine Lageverstellung der Balkenelemente, Aufstiegskanal und Rückführungskanal zueinander variabel verstellbar ist. Die Räumkette ist sowohl für den Materialabtrag als auch zur Aufnahme und Weiterförderung von Oberbauschotter und/oder anderen Planums- bzw. Unterbauschichten eines Gleisaufbaus zuständig. Durch optimierte, schnellere und auch durch Antriebe unterstütze Vorgänge werden die Maschinenrüstzeit reduziert und die Wirtschaftlichkeit erhöht. [15] Bei maximaler Räumbreite bildet die umlaufende Räumkette samt den Elementen des Räumbalkens im Arbeitsbereich unterhalb des Gleises eine Gerade aus, bei reduzierter Räumbreite stellt sich durch den in Arbeitsrichtung nach vorne wandernden Verschluss-/Kupplungspunkt des Räumbalkens in der Draufsicht als Räumkettenkontur eine trapezförmige Geometrie ein. Die Länge der Räumkette bleibt dadurch unverändert. Die Teilbarkeit der Räumkette ermöglicht eine geringe Rüstzeit bei der Einrichtung und Vorbereitung auf den bevorstehenden Arbeitseinsatz.

[16] Dabei ist es besonders günstig, wenn die Teilung der Räumkette mittels eines Verschlussflansches als lösbare, mechanische Verbindung mit wenigstens einem mechanischen, lösbaren Verbindungselement ausgeführt ist.

[17] Die Teilbarkeit der Räumkette über einen Verschlussflansch in Kombination mit einem mechanischen, lösbaren Verbindungselement ermöglicht eine wesentlich einfachere Handhabe bei geringerem Kraftaufwand für das Bedienpersonal.

[18] Es ist vorteilhaft, wenn die Räumkette zwischen den einzelnen Kettengliedern angeordnete Verbindungsglieder mit zwei Bewegungsfreiheitsgraden aus zwei in ihren Wirklinien sich kreuzenden Drehachsen aufweist.

[19] Bei einer Ausführung der einzelnen Glieder der Räumkette mit zwei Bewegungsachsen wird eine Neigung/Ablenkung der Förderkanäle, das sind Aufstiegs- und ein Rückführungskanal, im unteren Übergangsbereich zum Räumbalken hin in eine zur Gleisebene annähernd parallele Richtung ermöglicht.

[20] Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kupplung zur Verbindung der Balkenelemente mechanische Fixierelemente umfasst, deren Handhabe manuell durch einen Maschinenbediener erfolgt.

[21] Damit ist größte Flexibilität im Arbeitseinsatz bei voller Entscheidungsfreiheit durch die Bediener gegeben. Das Fixierelement ist günstigerweise ein hakenförmiges Verschlusselement, das in einer vorgegebenen Fixierposition einrastet. [22] In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kupplung zur Verbindung der Balkenelemente mit einem Steuer- und Regelungssystem und einer entsprechenden Messeinrichtung sowie Sensorik zur Lage- und Positionsbestimmung gekoppelt ist, um eine vollautomatische oder halbautomatische Betätigung des Kuppelvorgangs durchzuführen.

[23] Eine Erweiterung der Vorrichtung um moderne Elektronik und Sensorik ermöglicht einen effizienten Betrieb der Gleisbaumaschine bei hoher Wirtschaftlichkeit, auch ist eine deutliche Entlastung des Bedienpersonals gegeben.

[24] Ein wichtiges Merkmal ist auch dadurch gegeben, dass die Kupplung zur Verbindung der Balkenelemente wenigstens ein mechanisches, lösbares Verbindungselement umfasst.

[25] Damit wird nach dem Kuppelvorgang eine sichere, belastbare und robuste Verbindung zu einem geschlossenen, eine Einheit bildenden Räumbalken erreicht.

[26] Eine Ausführung sieht vor, dass die mechanische Verbindung der Balkenelemente mittels Kupplung formschlüssig durch wenigstens eine Bolzenverbindung ausgeführt ist.

[27] Dies stellt in Hinblick auf Witterungseinflüsse und/oder Verschmutzung eine besonders robuste und stabile Form der Verbindung dar.

[28] Auch ist eine Konstruktion möglich, in der die mechanische Verbindung der Balkenelemente mittels Kupplung kraftschlüssig durch wenigstens eine Schraubverbindung ausgeführt ist.

[29] Wenn es besondere Platzverhältnisse oder andere Gegebenheiten konstruktiv erfordern, so kann die Verbindung auch als Schraubverbindung hergestellt werden. In einerweiteren Ausprägung ist eine kombinierte Bolzen- und Schraubverbindung vorgesehen.

[30] Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass der Förder- bzw. Räumkettenanordnung ein teilbarer Planierbalken und wenigstens ein variabel verstell- und verschwenkbares Verdichtungsaggregat nachgeordnet ist.

[31] Dadurch wird die Effizienz der Gleisbaumaschine weiter erheblich gesteigert, wenn direkt nach Abtragung der jeweiligen Planums- bzw. Unterbauschicht und anschließendem Neueinbau von gereinigtem oder neuem Material auch direkt mittels Planierbalken und nachgeschaltenem Verdichtungsaggregat eine saubere Schicht hergestellt wird. Diese steht dann infolge für den neuen Gleisaufbau bereit. Weiters bringt die teilbare Ausführung des Planierbalken einen großen Mehrwert durch eine kurze Rüstzeit bei der Einrichtung und Positionierung unterhalb des Gleises mit sich.

[32] Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass der Aufstiegskanal und der Rückführungskanal in eine gewünschte Arbeitsposition abgesenkt und die Balkenelemente unter das Gleis eingeschwenkt werden, wo weiters die Balkenelemente mittels Kupplung zu einer geschlossenen Einheit verbunden werden.

[33] Dies ermöglicht ein rasches, komfortables Einrichten und Inbetriebnehmen der Vorrichtung, ohne ein Auftrennen der beiden Schienenstränge zu erfordern. Analoges gilt für den Ab-/Rückbau nach Ende des Arbeitseinsatzes. Es ist lediglich seitlich am Schotterbett und an den angrenzenden Böschungsflanken durch entsprechenden Abtrag bzw.

Aushub ein Freiraum für ein Absenken der Vorrichtung in Arbeitsposition zu sorgen. Auch ist dadurch nach Ende des Arbeitseinsatzes das Schließen und Wiederherstellen der Schienenstränge durch zeit- und kostenaufwendige Schweißung obsolet.

[34] In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden die Balkenelemente vor Beginn des Arbeitseinsatzes durch ein Steuer- und Regelungssystem mithilfe entsprechender Messeinrichtung sowie Sensorik zur Lage- und Positionsbestimmung mittels der Kupplung vollautomatisch oder halbautomatisch verbunden.

[35] Dies bietet einen hohen Automatisierungsgrad bei geringem Personalaufwand. Ein Eingreifen durch den Menschen ist nicht erforderlich, bei Bedarf kann jedoch jederzeit manuell korrigiert oder eingegriffen werden.

[36] In einer anderen Ausführung des Verfahren wird weiters angegeben, dass die Kupplung zur Verbindung der Balkenelemente manuell durch Handhabe eines Maschinenbedieners betätigt wird.

[37] Dadurch wird dem Maschinenbetreiber volle Flexibilität eingeräumt. Auch wenn es zu Störungen oder Defekten im Bereich Messeinrichtung, Sensorik, oder Steuer- und Regelungssystem kommen sollte, so sichert ein manueller Betrieb ein Fortführen des Arbeitseinsatzes.

[38] Eine weitere Ausprägung des Verfahrens ermöglicht, dass der Räumbalken der Vorrichtung in seiner Position und Lage durch entsprechende Ansteuerung der höhenverstellbaren Aufhängevorrichtung mithilfe eines Steuer- und Regelungssystems, sowie entsprechender Messeinrichtung und Sensorik, nach Vorgabe des Maschinenbetreibers geregelt geführt wird.

[39] Hiermit erreicht der Maschinenbetreiber größtmögliche Präzision und Qualität bei der Abtragung der jeweiligen Planums- bzw. Unterbauschicht. Einer sich laufend ändernden Tiefengeometrie des Schichtaufbaus und/oder Lageänderung der Gleisbaumaschine wird gezielt entgegengewirkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[40] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 Seitenansicht einer Gleisbaumaschine mit einer Förder- bzw. Räumkettenanordnung zum Abtrag und zur Aufnahme von Gleisbaumaterial

Fig. 2 Draufsicht der Förder- bzw. Räumkettenanordnung mit zu einer geschlossenen Einheit verbundenen Balkenelementen (oben) und offenen, nicht verbundenen Balkenelementen (unten)

Fig. 3 Ausschnitt einer teilbaren Räumkette

Fig. 4 Detail Verschlussflansch einer teilbaren Räumkette

Beschreibung der Ausführungsformen

[41] Fig. 1 zeigt eine schematisch dargestellte Gleisbaumaschine 1 mit einer auf einem Maschinenrahmen 2 angebrachten Förder- bzw. Räumketten anordnung 3, die durch Schienenfahrwerke 4 auf einem Gleis 5 verfahrbar ist.

Diese Anordnung umfasst einen unterhalb des Gleises 5 positionierbaren Räumbalken 9, der zwei Balkenelemente 10 und eine Kupplung 11 aufweist. Die Balkenelemente 10 sind jeweils in ihrer Lage und Ausrichtung verstellbar ausgeführt, einerseits an einen Aufstiegskanal 12 und andererseits an einen Rückführungskanal 13 angebracht. Der Aufstiegskanal 12 und der Rückführungskanal 13 sind über ein Gelenk beweglich auf dem Maschinenrahmen 2 gelagert, in ihrer Lage verschiebbar und auch Ausrichtung verschwenkbar. Weiters wird über den Räumbalken 9 und die angrenzenden Kanalteile 12,13 eine Räumkette 17 gelagert geführt.

[42] Die Vorrichtung 3 ist mittels einer höhenverstellbaren Aufhängevorrichtung, ausgeführt als Hydraulikaktor 14 mit dem Maschinenrahmen 2 verbunden. Eine Neigungsansteuerung des Räumbalkens 9 und damit auch die Ausrichtung der Räumkette 17 erfolgt über zwei Hydraulikaktoren 15, die bei dem Aufstiegskanal 12 wie auch dem Rückführungskanal 13 mit den jeweiligen unten anschließenden, abflachenden, in die horizontale Gleisebene übergehenden Kanalenden verbunden sind. Eine Kettenspanneinrichtung 16 übernimmt die erforderliche Vorspannung der Räumkette 17. Weiters ist ein Steuer- und Regelungssystem 28 in einem geschützten Bereich am Maschinenrahmen 2 oder in einer Kabine angebracht.

[43] Ein teilbarer Planierbalken 26 ist über eine tragende Rahmenkonstruktion gelenkig mit dem Maschinenrahmen 2 verbunden. Zusätzlich kombiniert und nachgeschalten werden mehrere verteilt angeordnete Verdichtungs- /Rütteleinrichtungen 27, die in ihrer Position und Lage verschiebbar bzw. verschwenkbar sind.

[44] In Fig. 2 ist die in Fig. 1 bereits gezeigte Vorrichtung 3 in der Draufsicht abgebildet, dabei wird der Räumbalken 9 als geschlossene Einheit in Arbeitsposition (oben) wie auch mit geöffneter Kupplung 11 und nicht eingeschwenkten Balkenelementen 10 in Überstellungsposition (unten) dargestellt. Die teilbare Räumkette 17 samt Räumzähnen 21 ist zur besseren Übersicht nur in einem kurzen Abschnitt gezeichnet. In dieser konstruktiven Ausführungsform lässt sich die Räumbreite der Vorrichtung 3 mittels eines hydraulischen Verstellaktors 25 variabel anpassen. Die Balkenelemente 10 sind zur Versorgung des Steuer- und Regelungssystems 28 mit Messeinrichtung und Sensorik 29 ausgerüstet. [45] Analog zum Räumbalken 9 ist auch der teilbare Planierbalken 26 in der oberen Ansicht als geschlossene Einheit dargestellt, während unten die Elemente des Planierbalkens 26 geöffnet und die tragende Rahmenkonstruktion in Richtung des Maschinenrahmens 2 eingeschwenkt ist. Entsprechend eingeschwenkt sind hier auch die Verdichtungs- /Rütteleinrichtungen 27 angeordnet.

[46] Der hydraulische Verstellaktor 25 zur Anpassung der Räumbreite ist in Überstellposition vom Aufstiegskanal 12 gelöst und an den Rückführungskanal 13 angeklappt. Bei geteiltem Räumbalken 9 ist der Verstellaktor 25 an einer Seite gelöst und nach außen geschwenkt. In dieser Position wird der Verstellaktor 25 beim Aufrüsten gemeinsam mit den Balkenelementen 10 neben den Schienen in eine Räumebene abgesenkt.

[47] Zur Verstellbarkeit besteht jedes Balkenelement 10 aus wenigstens zwei Abschnitten, die im Arbeitseinsatz durch ein Gelenk in der Räumebene zueinander verschwenkbar sind. In der dargestellten Variante besteht jedes Balkenelement 10 aus einem längeren und einem kürzeren Abschnitt. Der jeweilige längere Abschnitt ist mit dem angrenzenden Kanalteil 12, 13 gelenkig verbunden. Am jeweiligen kürzeren Abschnitt sind die zugehörigen Elemente der Kupplung 11 angeordnet. Bei geschlossener Kupplung 11 bilden die beiden kürzeren Abschnitte eine starre Einheit. Der geometrische Aufbau entspricht dann einer Doppelschwinge, mit der starren Einheit als Koppel und den längeren Abschnitten der Balkenelemente 10 als Schwingen. Die Lagerpunkte der Doppelschwinge werden durch die Verbindungsgelenke mit den angrenzenden Kanalteilen 12, 13 gebildet. Diese Verbindungsgelenke sind mittels des Verstellaktors 25 zueinander verstellbar, wodurch die Räumbreite einstellbar ist.

[48] Im dargestellten Beispiel umfasst die Kupplung 11 eine Bolzenverbindung und einen schwenkbaren Haken als mechanisches Fixierelement. Konkret ist am kürzeren Abschnitt des einen Balkenelements 10 ein Bolzen angeordnet. Als Gegenelement ist im kürzeren Abschnitt des anderen Balkenelements 10 eine Bohrung zur Aufnahme des Bolzens ausgebildet. Bei geschlossener Kupplung 11 bewirkt der spielfrei in der Bohrung sitzende Bolzen eine starre Verbindung der Balkenelemente 10. Fixiert wird die Kupplungsverbindung mittels des Hakens, der schwenkbar an einem Balkenelement 10 angeordnet ist. In eingeschwenktem Zustand rastet ein Fortsatz des Hakens in einem Gegenelement des anderen Balkenelements 10 ein, wodurch die Verbindung sicher geschlossen ist.

[49] In Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht der teilbaren Räumkette 17 dargestellt, diese umfasst einen Verschlussflansch 18, Kettenglieder 19 und Verbindungsglieder 20. An je ein Kettenglied 19 schließt direkt ein gegen Verschleiß verstärkter Räumzahn 21 an, der in dieser Ausführung als massiver Einfachzinken ausgeführt ist. Es wird je ein Kettenglied 19 und ein Verbindungsglied 20 mittels eines Zwischenstücks verbunden. Über dieses Zwischenstück werden zwei, normal zueinanderstehende, schneidende Achsen erzeugt. Dies sind die 1. Drehachse 22 und die 2. Drehachse 23, dadurch ergeben sich zwei Bewegungsfreiheitsgrade. Das Prinzip ist mit jenem eines Kreuzgelenks, auch Kardangelenk bezeichnet, ident. Der Verschlussflansch 18 ist nun zwischen einem Kettenglied 19 und einem Verbindungsglied 20 verbaut, dessen beide Hälften mittels drei lösbarer Verbindungselemente 24 verschraubt sind.

[50] Fig. 4 zeigt als Verdeutlichung zu Fig. 3 den extrahierten Verschlussflansch 18 der teilbaren Räumkette 17. Der Verschlussflansch 18 besteht aus zwei Flanschhälften und verbindet die offene Räumkette 17 zu einer geschlossenen Einheit. Die drei lösbaren Verbindungselemente 24 sind als Verschraubung mit je zwei Sechskantmuttern ausgeführt.