Maschine und Verfahren zum Profilieren und Verteilen von Schotter eines Gleises Gebiet der Technik

[01] Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Profilieren und Verteilen von

Schotter eines Gleise, mit einem auf Schienenfahrwerken abgestützten Rahmen und mit seitlichen Schotteraufnahmeeinrichtungen, die am Rahmen einstellbar befestigt sind, wobei jede Schotteraufnahmeeinrichtung mit einem Förderantrieb beaufschlagt ist. Zudem betrifft die Erfindung ein

entsprechendes Verfahren.

Stand der Technik

[02] Derartige Maschinen dienen in der Regel dazu, im Anschluss an

Gleisstopfarbeiten den Bettungsschotter zu Verteilen und zu Profilieren. Vor allem die beim Unterstopfen der Schwellen entstandenen Vertiefungen beidseits der Schienen sollen dabei mit Schotter aufgefüllt werden. Konkret wird der Schotter durch die Schotteraufnahmeeinrichtungen von den

Bettungsflanken zu den Schienen aufwärts bewegt.

[03] Wenn die Maschine hinter einer Gleisstopfmaschine eingesetzt wird, muss die Arbeitsgeschwindigkeit an den langsamen Vorschub der

Gleisstopfmaschine angepasst sein. Dann reicht die Geschwindigkeit eines starren Pflugschilds nicht aus, um den Schotter in eine dynamische

Aufwärtsbewegung zu versetzen. Deshalb sind im Stand der Technik Schotteraufnahmeeinrichtungen für langsame Arbeitsfahrten mit einem Förderantrieb ausgestattet. Gemäß EP 0 092 886 A1 werden beispielsweise Pflugplatten in eine oszillierende Bewegung versetzt, um den Schotter nach oben zu fördern.

[04] Aus der CH 550 282 A ist eine Schotteraufnahmeeinrichtung mit einer

umlaufenden Förderkette oder mit Förderbändern ausgestattet, um Schotter an einer Bettungsflanke nach oben zu befördern. Die US 4,707,935 A offenbart einen Schotterpflug mit seitlich angeordneten Trommeln, die zur Schotterförderung mittels eines Antriebs in Rotation versetzt werden. Zusammenfassung der Erfindung

[05] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Maschine der eingangs genannten Art und ein entsprechendes Verfahren eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben. Insbesondere soll eine flexiblere Einsetzbarkeit der Maschine erreicht werden.

[06] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch eine Maschine

gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 13. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

[07] Die Maschine ist dabei derart ausgebildet, dass die oberen Umrisslinien der Maschine zumindest in einer Außerarbeitsstellung unterhalb einer

Begrenzungsebene angeordnet sind, die in Arbeitsrichtung abfallend ist und durch einen Sichtbereich einer Fahrkabine eines an die Maschine an deren hinterem Ende ankuppelbaren Schienenfahrzeugs verläuft. Somit ist die Maschine als Vorlaufwagen des Schienenfahrzeugs einsetzbar, wobei eine ausreichende Sicht aus der Fahrkabine auf das Gleis sichergestellt ist.

[08] Die Maschine ist als Vorlaufwagen jedenfalls in Außerarbeitsstellung auf

Bahnstrecken im Regelbetrieb (z.B. Überstellfahrten) verfahrbar. Dabei sind beispielsweise die Schotterfördereinrichtungen in einer Position arretiert, die innerhalb eines vorgegebenen Lichtprofils liegt. Auch in einer Arbeitsstellung ragen gegebenenfalls nur einzelne Komponenten über die

Begrenzungsebene hinaus, sodass auch im Arbeitsbetrieb, welcher durch eine niedrige Geschwindigkeit gekennzeichnet ist, von der Fahrkabine aus genügend Sicht nach vorne gegeben ist.

[09] Schotterprofilierung und Schotterverteilung sind dann flexibel unabhängig von der Reihung innerhalb eines Schienenfahrzeugverbundes durchführbar. Damit wird insbesondere die Möglichkeit geschaffen, die Maschine vor eine Gleisstopfmaschine zu kuppeln und überschüssigen Schotter von den Bettungsflanken für ein Anheben und Unterstopfen des Gleises zu nutzen. Auf diese Weise kann in vielen Fällen eine separate Schotterzufuhr entfallen und somit bei einer Gleisdurcharbeitung Schotter eingespart werden. Auch zuvor an den Bettungsflanken abgeworfener Schotter ist mittels der erfindungsgemäßen Maschine auf das Gleis verlagerbar. Ein Einsatz einer von der Gleisstopfmaschine separat betriebenen Gleisbaumaschine zur Schotterbewirtschaftung (Ballast Distribution System) ist nicht mehr notwendig.

[10] Dabei ist es günstig, wenn die Begrenzungsebene und eine durch

Radaufstandspunkte der Schienenfahrwerke gebildeten Bezugsebene einen Winkel zwischen 3° und 10°, insbesondere zwischen 5° und 8°, einschließen. Die freie Sicht auf das Gleis ist dann für alle Anwendungsfälle ausreichend, sodass die Maschine überall einsetzbar ist.

[1 1] Eine Weiterbildung der Maschine sieht vor, dass die Maschine über jeder Schiene des Gleises eine Schotterverteileinrichtung zum Verteilen des Schotters beidseits jeder Schienen umfasst. Damit erfolgt in vorteilhafter Weise ein gezieltes Einschottern des Gleises an den Stellen einer

nachfolgenden Unterstopfung.

[12] Sinnvoll ist zudem ein Querförderband zum seitlichen Abwerfen des

Schotters. Dieses wird beispielsweise eingesetzt, wenn von den

Bettungsflanken zu viel Schotter aufgenommen wird und eine Lagerung des überschüssigen Schotters neben dem Gleis erwünscht ist.

[13] Bei einer weiteren Verbesserung der Maschine umfasst diese ein mittig

angeordnetes Längsförderband, um Schotter von den

Schotteraufnahmeeinrichtungen zu einem Auffangtrichter zu transportieren. Diese zusätzliche Schottertransporteinrichtung erhöht die Justierbarkeit der Schotteraufnahmeeinrichtungen und vereinfacht die Anordnung der einzelnen Maschinenkomponenten unterhalb der Begrenzungsebene.

[14] Günstigerweise ist dabei an den Auffangtrichter ein Schottersilo

angeschossen, um Schotter bei Bedarf zwischenzulagern. Eine

unregelmäßige Schotterverteilung auf einem zu bearbeitenden Gleis kann auf diese Weise problemlos über eine längere Strecke hinweg ausgeglichen werden.

[15] Eine weitere Vereinfachung des Maschinenaufbaus sieht vor, dass das

Längsförderband mittels eines Versteilantriebs von einer Arbeitsstellung in eine Außerarbeitsstellung verschwenkbar ist. Mit dieser Maßnahme kann insbesondere ein größerer Auffangtrichter bzw. Schottersilo eingesetzt werden. Das Längsförderband fördert nur in Arbeitsstellung den Schotter in den Auffangtrichter und wird für die Außerarbeitsstellung unter die

Begrenzungsebene abgesenkt.

[16] Für eine einfache Maschinensteuerung ist es von Vorteil, wenn die jeweilige Schotteraufnahmeeinrichtung um eine orthogonal zu einer zugeordneten Bettungsflanke verlaufende Schwenkachse mittels eines Schwenkantriebs verstellbar ist. Zum Ausweichen von seitlichen Hindernissen wird die Schotteraufnahmeeinrichtung lediglich um diese Schwenkachse nach oben geschwenkt, ohne beim Profilieren einen vorgegebenen

Bettungsflankenwinkel zu ändert.

[17] Eine vorteilhafte Ausprägung der Maschine sieht vor, dass die jeweilige

Schotteraufnahmeeinrichtung eine Förderschnecke umfasst. Damit ist eine effektive Förderung des Schotters sichergestellt, unabhängig von

Korngrößen und vom Verschmutzungsgrad des Gleisbettes. Mit der

Förderschnecke wird einerseits in den Schotter kinetische Energie eingebracht, um diesen zu lockern. Andererseits dienen die Förderschnecke und ein daran anliegendes Pflugschild als Fördervorrichtung des Schotters.

[18] In einer einfachen Ausführung ist zudem vorgesehen, dass die Maschine ohne eigenen Fahrantrieb ausgebildet ist. Das ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise, ohne den Nutzen einzuschränken. Von dem am Ende ankoppelbaren Schienenfahrzeug ist lediglich eine Schubkraft zur

Überwindung des Fahrwiderstands der Maschine aufzubringen. Im

Gegensatz zu gängigen Schotterpflügen benötigen die

Schotteraufnahmeeinrichtungen der vorliegenden Maschine aufgrund der vorhandenen Förderantriebe keine Vorschubkraft.

[19] Für eine bessere Bedienbarkeit der Maschine ist es sinnvoll, wenn am

vorderen Ende der Maschine eine in Arbeitsrichtung ausgerichtete Kamera angeordnet ist. Dann ist mittels der in die Fahrkabine übertragenen

Kamerabilder jedenfalls auch im Arbeitsbetrieb eine uneingeschränkte Sicht auf das Gleis sichergestellt.

[20] Zudem ist es von Vorteil, wenn die Maschine eine Maschinensteuerung umfasst, die zum Datenaustausch mit einer Steuerung des ankuppelbaren Schienenfahrzeugs eingerichtet ist. Das erleichtert die Anordnung der Maschine innerhalb eines Schienenfahrzeugverbundes. [21] Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die Maschine als

Vorlauffahrzeug eines als Gleisbaumaschine ausgebildeten

Schienenfahrzeugs mittels der Schotteraufnahmeeinrichtungen seitlich des Gleises befindlichen Schotter aufnimmt und in einem mittleren Bereich des Gleises ablagert. Damit ist ein effektives Verfahren zur Schotterprofilierung und Schotterverteilung im Rahmen einer Gleissanierung geschaffen.

[22] Eine vorteilhafte Weiterbildung ist gegeben, wenn die Stellung der jeweiligen Schotteraufnahmeeinrichtung mittels einer Steuerung der Gleisbaumaschine verändert wird, um seitlich des Gleises gelegenen Hindernissen

auszuweichen. Dabei können auch in der Gleisbaumaschine abgespeicherte oder mittels Detektiereinrichtungen erkannte Lagedaten von Hindernissen genutzt werden.

[23] Für einen einfachen Gebrauch der Maschine ist es sinnvoll, wenn die

Schotteraufnahmeeinrichtungen und gegebenenfalls ein Förderband sowie eine Schotterverteileinrichtung mittels zugeordneter Antriebe für eine

Überstellungsfahrt in eine Außerarbeitsstellung gebracht werden. Im

Arbeitseinsatz werden diese Komponenten in einer justierbaren

Arbeitsstellung betrieben, wodurch die Nutzung der Maschine optimiert wird.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnah auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer

Darstellung:

Fig. 1 Maschine als Vorlauffahrzeug einer Gleisstopfmaschine

Fig. 2 Maschine in Arbeitsstellung

Fig. 3 Maschine in Außerarbeitsstellung

Fig. 4 Querschnitt der Maschine mit dargestellten

Schotteraufnahmeeinrichtungen

Fig. 5 Querschnitt der Maschine mit dargestellten

Schotterverteileinrichtungen und Querförderband Beschreibung der Ausführungsformen

[25] Die in Fig. 1 dargestellte Maschine 1 zum Profilieren und Verteilen von

Schotter 2 ist mittels Schienenfahrwerke 3 auf einem Gleis 4 verfahrbar. Beispielhaft ist die Maschine 1 als Vorlauffahrzeug an ein als

Gleisstopfmaschine (Streckenstopfmaschine oder Universalstopfmaschine) ausgebildetes Schienenfahrzeug 5 gekuppelt. Die Gleisstopfmaschine umfasst ein Hebe-/Richtaggregat 6 zum Anheben und Richten des Gleises 4, wodurch eine vorgegebene Gleislage hergestellt wird. Zum Fixieren dieser Gleislage wird das Gleis 4 mit einem Stopfaggregat 7 unterstopft.

[26] Auch das Kuppeln vor andere Gleisbaumaschinen (z.B. Dynamischer

Gleisstabilisator) oder gewöhnliche Triebfahrzeuge (für Überstellfahrten) kann sinnvoll sein.

[27] Oft ist an Bettungsflanken 8 überschüssiger Schotter 2 vorhanden oder es wird dort zusätzlicher Schotter 2 abgelagert. Mit der vorliegenden Maschine 1 wird dieser Schotter 2 aufgenommen und an den zu stopfenden Stellen im Gleis 4 eingebracht. Dazu umfasst die Maschine 1 auf beiden Seiten jeweils eine Schotteraufnahmeeinrichtung 9.

[28] Der Aufbau der Maschine 1 ist dabei so gestaltet, dass die oberen

Umrisslinien 10 zumindest in einer Außerarbeitsstellung der Maschine 1 unterhalb einer Begrenzungsebene 1 1 angeordnet sind. Beim

Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist das auch während eines

Arbeitsbetriebs der Fall, wenn die Schotteraufnahmeeinrichtungen 9 seitlich in eine Arbeitsstellung ausgeschwenkt sind. In Außerarbeitsstellung ist die Maschine 1 ohne Einschränkungen auf Bahnstrecken im Regelbetrieb verfahrbar, wobei sie als Vorlauffahrzeug an ein dahinter angeordnetes Schienenfahrzeug 5 gekuppelt ist.

[29] Die Begrenzungsebene 1 1 ist in einer Arbeitsrichtung 12 gegenüber einer durch Radaufstandspunkte 13 der Schienenfahrwerke 3 gebildeten

Bezugsebene 14 mit einem Winkel von ca. 5° bis 8° abfallend, wobei die Begrenzungsebene 1 1 durch einen Sichtbereich 15 einer Fahrerkabine 16 des angekuppelten Schienenfahrzeugs 5 verläuft. Das bedeutet, dass die Begrenzungsebene 1 1 über dem hinteren Ende 17 der Maschine 1

gegenüber der durch die Radaufstandspunkte 13 der Schienenfahrwerke 3 gebildeten Bezugsebene 14 zumeist in einer Höhe von ca. 2,5m bis 3,0m verläuft.

[30] Tragende Komponente der Maschine 1 ist ein Rahmen 18, der

beispielsweise aus zusammengeschweißten Stahlformrohren gebildet ist und sich auf den Schienenfahrwerken 3 abstützt. Auf diesem Rahmen 18 sind auf jeder Seite über Aufhängevorrichtungen 19 und Stellantriebe 20 die

Schotteraufnahmeeinrichtungen 9 einstellbar befestigt. Im

Ausführungsbeispiel fördern die Schotteraufnahmeeinrichtungen 9 den Schotter 2 auf ein mittig angeordnetes Längsförderband 21. In einer einfacheren Ausprägung werfen die Schotteraufnahmeeinrichtungen 9 den Schotter 2 im Bereich der Schienen 22 direkt auf das Gleis 4 ab oder die jeweilige Schotteraufnahmeeinrichtung 9 fördert den Schotter 2 über ein eigenes seitliches Längsförderband nach oben.

[31] Die jeweilige dargestellte Schotteraufnahmeeinrichtung 9 umfasst eine

Förderschnecke 23, die mittels Förderantrieb 24 in Rotation versetzt wird und den Schotter 2 entlang eines rinnenförmigen Pflugschilds 25 nach oben befördert. Alternativ können auch andere Schotteraufnahmeeinrichtungen 9 mit Förderantrieb 24 zur Anwendung kommen, z.B. Förderketten,

Vibrationsantriebe etc.

[32] Im Ausführungsbeispiel ist jeder Schiene 22 eine eigene

Schotterverteileinrichtung 26 zugeordnet, wobei der Schotter mittels

Längsförderband 21 oder in einer vereinfachten Variante direkt mittels der Schotteraufnahmeeinrichtungen 9 zugeführt wird. Die jeweilige

Schotterverteileinrichtung 26 weist über Antriebe verstellbare

Austrittsöffnungen auf, wobei die jeweils eingestellte Öffnungsweite die Schotterabgabe reguliert. Auf diese Weise wird beidseits jeder Schiene 22 eine einstellbare Schottermenge auf das Gleis 4 abgelagert. In einer alternativen Ausprägung ist als Schotterverteileinrichtung 26 ein um eine annähernd vertikale Achse verschwenkbares Förderband vorgesehen. Ein freies Ende des Förderbands wird im Arbeitseinsatz hin und her geschwenkt und wirft den Schotter 2 beidseits der Schienen 22 ab.

[33] Mittels einer Umleiteinrichtung 27 ist der Schotter 2 auf ein Querförderband 28 umleitbar. Damit besteht die Möglichkeit, den von den Bettungsflanken 8 aufgenommenen Schotter 2 an einer gewünschten Stelle seitlich neben dem Gleis 4 abzulagern. Die Laufrichtung des Querförderbands 28 bestimmt dabei die Ablagerungsseite. Durch eine Querversteilbarkeit des

Querförderbands 28 bzw. eine variable Bandgeschwindigkeit kann zudem der Abstand der Abwurfstelle zu den Schienen 22 variiert werden.

[34] Zur Versorgung der angetriebenen Einrichtungen 9, 21 , 26, 28 ist auf der Maschine 2 vorzugsweise ein Energiemodul 29 angeordnet. Dabei handelt es sich z.B. um einen Verbrennungsmotor mit einem Generator und/oder einer Hydraulikpumpe. Ein Kraftstofftank 30 ist optional ohne Einfluss auf die oberen Umrisslinien 10 der Maschine 1 im vorderen Bereich an der

Unterseite des Rahmens 18 angeordnet. Eine weitere Antriebsvariante ist ein elektrisch versorgtes Hydraulikaggregat (Hydraulik Powerpack), das auf der Maschine angeordnet ist, wobei ein Akkumulator als Energiepuffer vorgesehen sein kann. Die Schotteraufnahmeeinrichtungen 9, Laufbänder 21 , 28 und sonstigen Einrichtung sind elektrisch oder hydraulisch

angetrieben. Dabei ist auch eine Versorgung durch das angekoppelte Schienenfahrzeug 5 möglich.

[35] Die Figuren 2 und 3 zeigen eine andere Ausprägung der Maschine 1 in einer Arbeitsstellung und in einer Außerarbeitsstellung. Das Längsförderband 21 ist hierbei höhenverstellbar ausgebildet, um den Schotter 2 im Arbeitsbetrieb in einen Auffangtrichter 31 zu fördern, an den ein Schottersilo 32

angeschlossen ist. Die Zwischenspeicherung im Schottersilo 32 erlaubt eine bessere Verteilung des Schotters 2 über eine längere Gleisstrecke hinweg.

[36] Wahlweise wird der Schotter 2 aus dem Schottersilo 32 über

Schotterverteileinrichtungen 26 beidseits jeder Schiene 22 oder über ein Querförderband 28 seitlich des Gleises 4 abgelagert. Sowohl die

Schotteraufnahmeeinrichtungen 9 also auch die Schotterverteileinrichtungen 26 und das Längsförderband 21 sind mittels Antriebe 20 in eine

Außerarbeitsstellung überführbar, wie in Fig. 3 gezeigt.

[37] Dabei ist das Längsförderband 21 soweit abgesenkt, dass die Umrisslinien 10 unterhalb der Begrenzungsebene 1 1 verlaufen. Aber auch im

Arbeitsbetrieb ragt das Längsförderband 21 nur unwesentlich über die Begrenzungsebene 1 1 , sodass von der Fahrkabine 16 aus zumindest eine gerade Sicht 33 nach vorne weiterhin uneingeschränkt möglich ist. Mit dieser Voraussicht ist eine Arbeitsfahrt mit geringer Geschwindigkeit problemlos möglich.

[38] In einer erweiterten Ausführung ist am vorderen Ende der Maschine 1 eine Kamera 34 angeordnet, deren Bilder in Echtzeit in der Fahrkabine 16 angezeigt werden. Damit ist eine zusätzliche Sicherheitseinrichtung für den Arbeitsbetrieb vorgesehen.

[39] In den Figuren 4 und 5 sind Querschnitte der Maschine 1 dargestellt. Fig. 4 zeigt den mittels der Schotteraufnahmeeinrichtungen 9 bewirkten, im

Wesentlichen aufwärts verlaufenden Schotterfluss 35 von den

Bettungsflanken 8 nach oben zu einem untern Ende des Längsförderbandes 21. Dieses fördert den Schotter 2 nach hinten zum Auffangtrichter 31.

[40] Fig. 5 zeigt den weiteren, im Wesentlichen abwärts verlaufenden

Schotterfluss 36 vom oberen Ende des Längsförderbandes 21 , über den Auffangtrichter 31 und gegebenenfalls den Schottersilo 32 zu den

Schotterverteileinrichtungen 26. Mittels einer Umleiteinrichtung 27 kann dabei der Schotterfluss teilweise oder vollständig auf das Querförderband 28 umgeleitet und neben dem Gleis 4 abgeworfen werden.

[41] Zum Ausweichen von neben dem Gleis 4 befindlichen Hindernissen ist jede Schotteraufnahmeeinrichtung 9 um eine Schwenkachse 37 mittels eines Schwenkantriebs 38 verschwenkbar. Dabei wird die Schwenkachse 37 vor Arbeitsbeginn justiert, um die zugeordnete Bettungsflanke 8 mit einem vorgegebenen Bettungsflankenwinkel ß zu profilieren. Dazu ist bei der jeweiligen Schotteraufnahmeeinrichtung 9 hinter dem Pflugschild 25 ein Träger mit endseitigen Konsolen zur Lagerung der Förderschnecke 23 angeordnet. Der Träger ist zum Justieren der Schwenkachse 37 über ein kardanartiges Gelenk an der zugeordneten Aufhängevorrichtung 19 befestigt.

[42] Konkret wird die Schwenkachse 37 mittels Hilfsantriebe orthogonal zur

zugeordneten Bettungsflanke 8 eingerichtet. Beim Schwenken um die

Schwenkachse 37 bleibt somit der eingestellte Bettungsflankenwinkel ß erhalten, wodurch eine einfache Ansteuerung zum Ausweichen von

Hindernissen gegeben ist. Im Regelfall werden die Schotteraufnahmeeinrichtungen 9 exakt über einer unter der Schotterbettung befindlichen Planungsschutzschicht 39 geführt.

Gesteuert wird die Maschine 1 vorzugsweise von der Fahrkabine 16 des angekoppelten Schienenfahrzeugs 5 aus. Dazu umfasst die Maschine 1 eine Maschinensteuerung 40, die zum Datenaustausch mit einer Steuerung 41 des Schienenfahrzeugs 5 eingerichtet ist. Dabei kann eine Bedienperson 42 in der Fahrkabine 16 über Bedienelemente Steuerbefehle anstoßen und Einstellungen an der Maschine 1 vornehmen. Auch eine automatisierte Schotterverteilung kann vorgesehen sein.