[0001] Die Erfindung betrifft eine Gleisbaumaschine zur Korrektur der Gleislage mit einem
auf Schienenfahrwerken abgestützten, Richtantriebe zur seitlichen Gleislagekorrektur
aufweisenden Maschinenrahmen und auf einem Gleis abrollbaren Meßwagen, die mit dem
als Referenzbasis dienenden Maschinenrahmen sowie mit Meßwertgebern ein Bezugsystem
zur Erfassung der Gleis-Ist-Lage bilden.
[0002] Durch die AT 394 742 ist bereits eine Gleisstopfmaschine zur Korrektur der Gleislage
bekannt, wobei der endseitig jeweils auf Schienenfahrwerken abgestützte Maschinenrahmen
als Referenzbasis eines maschineneigenen Bezugsystems zur Ermittlung der Geislagefehler
dient.
[0003] Außerdem ist noch durch die US 5 113 767 ein Gleisstabilisator mit zwei zwischen
Schienenfahrwerken angeordneten Stabilisationsaggregaten bekannt. Zur Ermittlung der
Höhen- und Seitenlagefehler eines Gleises ist ein maschineneigenes Bezugsystem vorgesehen,
das sich im wesentlichen aus in Maschinenlängsrichtung voneinander distanziert angeordneten
und auf dem Gleis abrollbaren Meßwagen sowie einer Richt- und Nivelliersehne zusammensetzt.
In einer alternativen Ausführung kann jedoch die Referenzbasis des Richtbezugsystems
auch durch den Maschinenrahmen des Gleisstabilisators gebildet sein.
[0004] Durch die US 5 172 637 ist ein weiterer Gleisstabilisator beschrieben, dessen Bezugsystem
im Bereich eines vorderen und mittleren Meßwagens jeweils ein Querpendel zur Erfassung
der Gleisquerlage aufweist. Damit besteht die Möglichkeit, in Verbindung mit einer
Wegmeßeinrichtung die im Bereich des vorderen Meßwagens eruierte Gleisquerlage zu
erfassen und zeitversetzt als Referenzbasis für den im Arbeitsbereich des Gleises
befindlichen zweiten Meßwagen zur Verfügung zu stellen, um trotz der Gleisabsenkung
durch die Stabilisationsaggregate die zuvor ermittelte Gleisquerlage zu erhalten.
[0005] Schließlich ist auch noch durch die US 4 655 142 eine Gleisstopfmaschine bekannt,
deren Nivellier- und Richtsehnen aufweisendes Bezugsystem sowohl am vorderen als auch
hinteren Meßwagen jeweils ein Querpendel zur Erfassung der Gleis-Querlage aufweist.
Mit diesem hinteren, zweiten Querpendel besteht die Möglichkeit, eventuell vorhandene
Gleislage-Restfehler festzustellen und durch entsprechende Gegensteuerung der Gleishebeeinrichtungen
weitgehend zu eliminieren.
[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung einer Gleisbaumaschine
der gattungsgemäßen Art, deren Bezugsystem unter Verwendung des Maschinenrahmens als
Referenzbasis eine verbesserte Genauigkeit aufweist.
[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer gattungsgemäßen Gleisbaumaschine derart
gelöst, daß dem bezüglich der Arbeitsrichtung am vorderen und am hinteren Ende des
Bezugsystems gelegenen Meßwagen jeweils eine Querneigungs-Meßeinrichtung zugeordnet
und ein Druckgeber zur Erfassung der Richtkräfte der Richtantriebe vorgesehen ist.
Mit dieser Merkmalskombination sind durch den Einsatz des Maschinenrahmens als Referenzbasis
bedingte konstruktive Ungenauigkeiten mit relativ geringem konstruktivem Aufwand zur
Gänze eliminierbar, so daß mit der Erfindung ein vereinfachtes und genaues Bezugsystem
zur Ermittlung der Seitenlagefehler eines Gleises zur Verfügung steht. Die Vereinfachung
ist vor allem darin zu sehen, daß unter Einsparung der gegebenenfalls Querbewegungen
von Arbeitsaggregaten behindernden Richtsehne ein bereits vorhandener und sehr stabiler
Maschinenteil, nämlich der Maschinenrahmen, als Referenzbasis genützt wird. Durch
den Einsatz der Querneigungs-Meßeinrichtungen sind im Bereich eines Übergangsbogens
eines Gleises auftretende Ungenauigkeiten restlos kompensierbar. Parallel dazu sind
mit Hilfe des Druckgebers bei sehr hohen Richtkräften gegebenenfalls auftretende und
das Meßergebnis verfälschende Durchbiegungen des Maschinenrahmens ebenfalls zur Gänze
kompensierbar, so daß selbst in derartigen Extremsituationen mit einer hohen Genauigkeit
des Bezugsystems gerechnet werden kann.
[0008] Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 ist eine sehr praktikable Einsatzmöglichkeit
gewährleistet, bei der jedweder Ungenauigkeitsfaktor zuverlässig ausgeschlossen ist.
[0009] Die Ausführung gemäß Anspruch 3 ist konstruktiv sehr einfach und stellt außerdem
genaueste Meßergebnisse sicher.
[0010] Mit der Lösung nach den Merkmalen gemäß Anspruch 4 bleiben Schwankungen des Maschinenrahmens
ohne Einfluß auf die Genauigkeit des Meßergebnisses.
[0011] Die Anordnung zweier Einrichtungen zur Messung der Querneigung hat den besonderen
Vorteil, daß damit durch eine Verwindung des Maschinenrahmens bedingte Meßfehler kompensierbar
sind.
[0012] Schließlich sind mit den Verfahrensschritten nach den Ansprüchen 6 und 7 konstruktionsbedingte
und die Genauigkeit beeinflussende Probleme beim Einsatz eines Maschinenrahmens als
Referenzbasis eines Bezugsystems zur Gleislagekorrektur zufriedenstellend gelöst.
[0013] Im folgenden wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
näher beschrieben.
[0014] Es zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen, als Gleisstopfmaschine ausgebildeten
Gleisbaumaschine,
Fig. 2, 3 und 4 jeweils einen vergrößerten Querschnitt durch die Stopfmaschine gemäß
Fig. 1 (s. Schnittlinien II, III und IV) im Bereich eines Meßwagens,
Fig. 5 eine schematisierte Draufsicht auf ein aus Maschinenrahmen, Meßwertgeber und
Meßwagen gebildetes Bezugsystem zur seitlichen Gleislagekorrektur, und
Fig. 6 ein vereinfachtes Schaltbild.
[0015] Die in Fig. 1 dargestellte Gleisbaumaschine 1 ist als Gleisstopf-Richt- und Nivelliermaschine
ausgebildet und weist einen, mit zwei Schienenfahrwerken 2,3 auf dem aus Schienen
4,5 und Schwellen 6 bestehenden Gleis verfahrbaren Maschinenrahmen 7 auf. Die Arbeitsrichtung
der Maschine 1 ist durch einen Pfeil 8 veranschaulicht. Im vorderen Bereich des Maschinenrahmens
7 sind die Antriebs- und Energieversorgungseinrichtungen 9 sowie der auf das vordere
Fahrwerk 2 wirksame Fahrantrieb 10 der Maschine angeordnet.
[0016] Die Maschine 1 ist mit einem Gleisricht- und Hebeaggregat 11 ausgestattet, welches
mit dem Maschinenrahmen 7 über einen hydraulischen Hebeantrieb 12 höhenverstellbar
sowie über einen hydraulischen Richtantrieb 13 der Seite nach verstellbar, jeweils
gelenkig verbunden ist. Das Vorderende des Gleisricht- und Hebeaggregates 11 ist weiters
an einer Konsole 14 des Maschinenrahmens 7 angelenkt. Als Gleiskorrekturwerkzeuge
sind am Gleisricht- und Hebeaggregat 11 je Schiene 4,5 zwei Spurkranz-Richtrollen
15 sowie vier Heberollen 16 angeordnet, welche zum rollenzangenartigen Angriff an
der Außen- und Innenseite des Schienenkopfes bezüglich der Schiene 4 bzw. 5 einander
paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. Die Maschine 1 ist weiters je Schiene
mit einem, rein schematisch dargestellten und mit dem Maschinenrahmen 7 über einen
Hydraulik-Höhenverstellantrieb 17 heb- und senkbar verbundenen Stopfaggregat 18 ausgestattet.
Am hinteren Ende des Maschinenrahmens 7 befindet sich eine Bedienerkabine 19, welche
eine den Gleiskorrekturwerkzeugen zugeordnete Steuereinrichtung 20 enthält.
[0017] Die Maschine 1 besitzt zur Ermittlung der Gleis-Höhenlage ein übliches Nivellier-Bezugsystem
21, welches je Schiene 4,5 eine von einem Spanndraht gebildete Nivellier-Bezugsgerade
22 umfaßt, deren vorderes bzw. hinteres Ende jeweils über eine Stange 23 mit einem
am unkorrigierten bzw. korrigierten Gleis geführten Meßwagen 24 bzw. 26 verbunden
ist. Ein weiterer, am Gleis geführter Meßwagen 25 ist zwischen dem Gleisricht- und
Hebeaggregat 11 und dem Stopfaggregat 18 angeordnet. Mit diesem Meßwagen 25 ist je
Schiene ein Meßwertgeber 27 verbunden, welcher mittels seines gabelförmigen Fühlerarmes
in bekannter Weise mit der betreffenden Nivellier-Bezugsgeraden 22 zusammenwirkt.
Der vom Meßwertgeber 27 gelieferte Meßwert, welcher die Höhendifferenz der Gleislage
im Bereich des Meßwagens 25 zu der das Soll-Gleisniveau verkörpernden NivellierBezugsgeraden
22 angibt, wird zur mittel- bzw. unmittelbaren Betätigung des Hebeantriebes 12 herangezogen,
welcher das Gleis mittels der Heberollen 16 des Gleisricht- und Hebeaggregates 11
bis auf das vorgesehene Soll-Niveau anhebt. Sowohl am vorderen als auch am hinteren
Ende des Maschinenrahmens 7 ist eine mit diesem verbundene Einrichtung 28,29 zur Messung
der Querneigung vorgesehen.
[0018] Insbesondere in Verbindung mit den Fig. 2, 3 und 4 wird ein weiteres Bezugsystem
30 zur seitlichen Gleislagekorrektur beschrieben. Dieses Bezugsystem 30 setzt sich
im wesentlichen aus dem als Referenzbasis dienenden Maschinenrahmen 7, den jeweils
über Spurkranzrollen 31 auf den Schienen 4,5 abrollbaren Meßwagen 24,25 und 26 und
Meßwertgebern 32,33 und 34 zusammen. Jeder über eine entsprechende Verlängerung 40
direkt mit dem Maschinenrahmen 7 verbundene Meßwertgeber 32,33,34 ist als Roll-Potentiometer
ausgebildet, dessen Verstellteil mit Hilfe eines Meßgeberseiles 35 um eine vertikale
oder horizontale Achse drehbar ist. Jedes Meßgeberseil 35 ist unter Bildung einer
Befestigungsstelle 36 direkt mit dem Meßwagen 24,25,26 verbunden. Anstelle dieser
Potentiometer kann beispielsweise auch eine berührungslose Meßeinrichtung eingesetzt
werden.
[0019] Dem vorderen und hinteren Meßwagen 24,26 ist jeweils eine Querneigungs-Meßeinrichtung
37,38 zugeordnet. Sämtliche Meßwagen 24 bis 26 werden in an sich bekannter, nicht
näher dargestellter Weise an eine der beiden Schienen 4,5 (Bezugsschiene) angepreßt,
um damit das Spurspiel auszuschalten.
[0020] Da die Meßgeberseile 35 der Meßwertgeber 32,33 und 34 ca. 420 mm über SOK (Schienenoberkante)
liegen, würde im Übergangs- bzw. Rampenbereich eines Gleisbogens infolge der seitlichen
Auslenkung der Befestigungsstelle 36 ein Fehler von bis zu 8 mm auftreten. Diese Auslenkungsfehler
können eliminiert werden, indem die Querneigung des vorderen und hinteren Meßwagens
24,26 durch die zugeordnete Querneigungs-Meßeinrichtung 37,38 ermittelt und zur Kompensation
der Richtanlage herangezogen wird. Beim mittleren Meßwagen 25 kann der Überhöhungs-Sollwert
für das Nivellier-Bezugsystem 21 mitverwendet werden.
[0021] Sämtliche Befestigungsstellen 36 der Meßgeberseile 35 sind - bezogen auf eine durch
die Radaufstandspunkte der Schienenfahrwerke 2,3 gebildete horizontale Bezugsebene
41 - in gleicher Höhe, d.h. in einer zur Bezugsebene parallelen Ebene positioniert.
Damit ist sichergestellt, daß alle drei Befestigungsstellen 36 die gleiche seitliche
Abweichung erfahren, wenn der Maschinenrahmen 7 einer Querneigung unterliegt. Damit
ist auch in diesem Fall ein Meßfehler ausgeschlossen.
[0022] Anhand der in Fig. 5 ersichtlichen schematischen Darstellung werden verschiedene
mathematische Beziehungen aufgezeigt. Dabei sind - im Unterschied zu der in Fig. 1
bis 4 beschriebenen Ausführung - die Meßwertgeber 32,33 und 34 auf den jeweiligen
Meßwagen 24,25,26 angeordnet, während die entsprechenden Meßgeberseile 35 mit dem
Maschinenrahmen 7 verbunden sind. Dies hat jedoch auf die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen
Bezugsystems 30 keinen Einfluß. Die Abstände der jeweiligen Meßwertgeber 32 bis 34
in Maschinenquerrichtung zum Maschinenrahmen 7 bzw. zur Befestigungsstelle 36 sind
als Vm (vorderer Meßpunkt), Hm (hinterer Meßpunkt) und Ra (Richt-Abweichung) bezeichnet.
L definiert die Distanz des vorderen Meßwagens 24 zum hinteren Meßwagen 26. Mit a
bzw. b wird der Abstand des hinteren Meßwagens 26 zum mittleren bzw. des vorderen
Meßwagens 24 zum mittleren Meßwagen 25 festgelegt. Daraus ergeben sich folgende Beziehungen:


[0023] Für den Fall, daß sich das Bezugsystem 30 auf einem exakt geradlinigen Gleis befindet
(für einen Null-Abgleich), liegt folgende Bedingung vor:

[0024] Der zur Durchführung der seitlichen Gleislagekorrektur erforderliche Richtwert (bzw.
Verschiebewert) Rw ist durch folgende Gleichung definiert (unter Einbeziehung der
Pfeilhöhe h in Gleisbögen):

[0025] Ein Verschwenken oder Parallelverschieben des Maschinenrahmens 7 hat keinen Einfluß
auf das Ergebnis der Richtwert-Ermittlung, nachdem in einer Grundeinstellung ein Null-Abgleich
durchgeführt wurde. Bei diesem NullAbgleich befinden sich alle Meßwagen 24 bis 26
in einer horizontalen Gleisebene, wobei die Schienen 4,5 eine exakte Gerade bilden.
Sämtliche Meßwagen 24-26 sind - in Arbeitsrichtung gesehen - an die rechte Schiene
4 angepreßt; die Richtantriebe 13 sind drucklos gesteuert. Das Gleis ist z.B. einbetoniert
und kann daher nicht bewegt werden. Mit einem ersten Justier-Potentiometer wird die
Anzeige des Richtwertes auf Null getrimmt. Darauffolgend wird der linke Richtantrieb
13 mit maximaler Richtkraft beaufschlagt. Erfolgt eine Abweichung des Richtwertes
infolge einer seitlichen Durchbiegung des Maschinenrahmens 7, dann wird die Anzeige
mit einem zweiten Justier-Potentiometer entsprechend auf den Wert Null kompensiert.
Zwischen diesen beiden Nulleinstellungen liegende Richtkräfte werden durch die Druckgeber
39 erfaßt und entsprechend linear kompensiert, so daß die Richtwerte unter automatischer
Kompensation der von den Richtkräften abhängigen Durchbiegungen des Maschinenrahmens
7 richtig angezeigt werden. Der beschriebene Vorgang ist für den rechten Richtantrieb
13 zu wiederholen. Für den Fall, daß der Maschinenrahmen 7 eine zu geringe Verwindungssteifigkeit
aufweist, kann die Verwindung mit den endseitig angeordneten Querneigungs-Meßeinrichtungen
37 bzw. 38 erfaßt und ebenfalls zur Kompensation für die Ermittlung des Richtwertes
mit einbezogen werden.
[0026] Folgende Vorteile ergeben sich aus dem Einsatz des erfindungsgemäßen Bezugsystems
30 für die seitliche Gleislagekorrektur:
[0027] Durch das Fehlen einer Stahl- oder Lichtsehne können die Arbeitswerkzeuge der Maschine
1 nicht beeinflußt werden.
Die bei Weichen-Stopfmaschinen aufwendigen Sehnen-Nachlaufsteuerungen am vorderen
und hinteren Meßwagen entfallen.
Die Stopfaggregate können gefahrlos auch über die Gleismitte hinaus querverschoben
werden.
Das Bezugsystem 30 kann mit bewährten, herkömmlichen mechanischen und elektrischen
Komponenten aufgebaut werden. Einfache Roll-Meßwertgeber genügen zur Meßwerterfassung.
Ein durch den Durchhang der Stahlsehne in Rampen und Gleisbögen bedingter Meßfehler
entfällt.
[0028] Wie in Fig. 6 ersichtlich, wird in einem Differenzglied 42 die Differenz zwischen
dem vorderen und hinteren Meßwertgeber 32,34 gebildet (Hm - Vm). In einem Anpassungsglied
43 erfolgt eine Multiplikation des Differenzwertes mit der Systemkonstante K. In einem
weiteren Differenzglied 44, das auch für eine Justierung des Gesamt-Nullwertes eingerichtet
ist, erfolgt eine Differenzbildung zu der durch den mittleren Meßwertgeber 33 ermittelten
Richt-Abweichung Ra. Parallel dazu wird mit den Querneigungs-Meßeinrichtungen 37,38
bzw. einer weiteren Meßeinrichtung 45 (die dem Nivellier-Bezugsystem 21 zugeordnet
ist) die jeweilige Querneigung des zugeordneten Meßwagens 24,25,26 erfaßt. In den
nachgeordneten Anpassungsgliedern 46 erfolgt eine entsprechende Beeinflussung des
Meßwertes entsprechend der konstruktionsbedingten Seiten-Abweichung der Befestigungsstelle
36 in Abhängigkeit von der Querneigung. In den weiteren Anpassungsgliedern 47,48 erfolgt
eine Beeinflussung des Meßwertes gemäß dem konstruktionsbedingten Faktor a/L bzw.
b/L. In einem weiteren Differenzglied 49 erfolgt eine Erfassung der Richtkraft (z.B.
durch die Druckdifferenz). Die schließlich in einem weiteren Differenzglied 50 summierten
und kompensierten Meßwerte werden zur Durchführung der erforderlichen seitlichen Gleislagekorrektur
unter Beaufschlagung des jeweiligen Richtantriebes 13 einem hydraulischen Servo-Kreis
zugeführt. Parallel dazu erfolgt eine Anzeige des jeweiligen Richtwertes.
[0029] Anstelle eines Stopfaggregates 18 ist beispielsweise auch ein bekanntes Stabilisationsaggregat
als Einrichtung zur seitlichen Gleislagekorrektur einsetzbar.
1. Gleisbaumaschine zur Korrektur der Gleislage mit einem auf Schienenfahrwerken abgestützten,
Richtantriebe (13) zur seitlichen Gleislagekorrektur aufweisenden Maschinenrahmen
(7) und auf einem Gleis abrollbaren Meßwagen (24-26), die mit dem als Referenzbasis
dienenden Maschinenrahmen (7) sowie mit Meßwertgebern (32,33,34) ein Bezugsystem (30)
zur Erfassung der Gleis-Ist-Lage bilden, dadurch gekennzeichnet, daß dem bezüglich
der Arbeitsrichtung am vorderen und am hinteren Ende des Bezugsystems (30) gelegenen
Meßwagen (24,26) jeweils eine Querneigungs-Meßeinrichtung (37,38) zugeordnet und ein
Druckgeber (39) zur Erfassung der Richtkräfte der Richtantriebe (13) vorgesehen ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgeber (39) mit einem
Meßwertgeber (33) eines im Bereich des Richtantriebes (13) gelegenen Meßwagens (25)
für eine automatische Nullwert-Verstellung in Abhängigkeit von der Richtkraft gekoppelt
ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine vertikale
Verlängerung (40) des Maschinenrahmens (7) mit einem als Drehpotentiometer mit einem
Meßgeberseil (35) ausgebildeten Meßwertgeber (32-34) verbunden ist, dessen Meßgeberseil
(35) unter Bildung einer Befestigungsstelle (36) mit dem jeweiligen Meßwagen (24-26)
verbunden ist.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Befestigungsstellen
(36) der Meßgeberseile (35) am Meßwagen (24,25,26) - bezogen auf eine durch die Radaufstandspunkte
der Schienenfahrwerke (2,3) gebildete horizontale Bezugsebene - in gleicher Höhe positioniert
sind.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl am vorderen
als auch am hinteren Ende des Maschinenrahmens (7) eine mit diesem verbundene Einrichtung
(28,29) zur Messung der Querneigung vorgesehen ist.
6. Verfahren zum Erfassen seitlicher Gleislagefehler mittels einem Bezugsystem zugeordneter
Meßwertgeber einer Gleisbaumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Nulleinstellungen
der Meßwertgeber in Abhängigkeit von der Querneigung des Gleises und der Richtkraft
zur seitlichen Gleisverschiebung kompensiert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nulleinstellungen zusätzlich
in Abhängigkeit von einer Verwindung des Maschinenrahmens (7) kompensiert werden.