GLEISFAHRBARE BAUMASCHINE

Abstract

 Es wird eine gleisfahrbare Bahnbaumaschine (1, 40), umfassend einen auf Schienenfahrwerken (8) mit elektrischen Fahrantrieben (27) verfahrbaren Maschinenrahmen (23), ein Stromabnehmersystem (38, 37, 42, 36, 35) zur Abnahme von Strom aus einem Oberleitungsnetz (39) und gegebenenfalls einen Gleichstromzwischenkreis (48) beschrieben. Um vorteilhafte Konstruktions- und Betriebsverhältnisse zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass eine sowohl als Elektromotor wie auch als Elektrogenerator betreibbare elektrische Maschine (30) vorgesehen ist, die einerseits über eine erste Schaltkupplung (K1) mit einer Verbrennungskraftmaschine (10) antriebsverbunden ist und die anderseits über eine zweite Schaltkupplung (K2) mit wenigstens einer Hydraulikpumpe (20) zum Betreiben hydraulisch angetriebener Arbeitsaggregate (2, 4, 41) antriebsverbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine gleisfahrbare Bahnbaumaschine, umfassend einen auf Schienenfahrwerken mit elektrischen Fahrantrieben verfahrbaren Maschinenrahmen, gegebenenfalls einen Führerstand, ein Stromabnehmersystem zur Abnahme von Strom aus einem Oberleitungsnetz und gegebenenfalls einen Gleichstromzwischenkreis und wenigstens eine Hydraulikpumpe zum Betreiben hydraulisch angetriebener Arbeitsaggregate.

[0002] Eine derartige gleisfahrbare Bahnbaumaschine offenbart beispielsweise die EP°4°230°463°A1. Bahnbaumaschinen werden zum Neubau, Umbau und zur Instandhaltung der Gleise, des Planums und der Oberleitung gebaut und eingesetzt. Überwiegend werden die Oberbaumaschinen mit einem dieselhydraulischen oder dieselmechanischem Antriebskonzept gebaut. Ein Dieselmotor treibt ein hydrodynamisches Getriebe mit mehreren Abgängen an. Einerseits werden über Kardanwellen vom Getriebe aus direkt die Achsgetriebe angetrieben, andererseits werden an den Abgängen des Getriebes Hydraulikpumpen angeschlossen die einen Hydraulikkreis betreiben. Durch diesen Hydraulikkreis werden zusätzlich hydrostatische Achsantriebe zum Fahren der Maschine eingesetzt und die Arbeitsaggregate versorgt. Arbeitsaggregate können Stopfaggregate, Hebe-Richtaggregate, Antriebsmotoren für Reinigungsketten, Hydraulikzylinder zur Positionierung der Förderketten, Antriebe für Förderbänder oder Hebebühnen, Spanntrommeln für ab- oder aufzuwickelnde Fahrdrähte, Pflüge und andere sein.

[0003] Im Zuge der Bekämpfung des Klimawandels unternimmt die internationale Staatengemeinschaft und insbesondere die europäische Union große Anstrengungen im Kampf gegen den Klimawandel, um die CO2-Emissionen einzuschränken. Eine nachhaltige Lösung einer umweltfreundlichen und CO2-armen Energiebereitstellung für neu zu bauende ist daher äußerst wünschenswert.

[0004] Dazu bieten sich als Stand der Technik die folgenden Möglichkeiten an. Weist ein Land einen hohen Anteil an elektrifizierten Strecken auf, dann kann die Energie für den Betrieb der Maschinen über die Oberleitung erfolgen. Dazu ist der Aufbau eines Stromabnehmers, eines Hochspannungstrafos mit nachfolgender Gleichrichtung der Wechselspannung über zum Beispiel 4-Quadranten-Wandler notwendig. Über die erzeugte Gleichspannung kann dann über Traktionsumrichter Drehstromspannung zum Betrieb der E-Motoren erzeugt werden. Über Wechselrichter können auch Hilfsspannungen für den Betrieb anderer Geräte wie Computer, Luftkompressoren, Klimaanlagen, Beleuchtung, Ventile, Steuerungen etc. erzeugt werden.

[0005] Für nicht elektrifizierte Strecken oder Baustellen, bei denen eine Abschaltung der Oberleitung notwendig ist, reicht die Energieversorgung der Bahnbaumaschinen so nicht aus. Zusätzlich aufgebaute elektrische Akkumulatoren und Superkondensatoren (Supercaps) könnten für diese Phasen kurzfristig die Energie bereitstellen. Ihr Einsatz ist generell günstig, weil sie bei starken Leistungsschwankungen, wie zum Beispiel bei Stopfmaschinen die zyklisch von Schwelle zu Schwelle vorfahren, die Spannungsspitzen ausgleichen. Allerdings dauern Schichten von Oberbaumaschinen in der Regel acht Stunden. Oft, bei größeren Baustellen werden mehrere Schichten durchgehend hintereinandergefahren. Batterien können bei Bahnbaumaschinen daher allenfalls für kürzere Zeit Energie zur Verfügung stellen, dienen also nur einer kurzzeitigen Überbrückung eines Energieausfalls. Auf nicht elektrifizierten Strecken kommen daher als Ergänzung zur Energieversorgung über Oberleitung Dieselmotoren mit nachgeschalteten Elektrogeneratoren, also dieselelektrische Antriebe in Frage.

[0006] Eine Bahnbaumaschine mit dieselelektrischem Antriebskonzept ist aus der AT517558 bekannt, bei der ein Verbrennungsmotor mit einer Antriebswelle mechanisch über ein Getriebe gleichermaßen mit elektrischen Generatoren und Hydraulikpumpen verbunden ist. Dies ermöglicht die elektrische Versorgung der Antriebe. Im Dieselmotorbetrieb ergibt sich eine geringe Einsparung an fossiler Energie, die sich vorwiegend aus den besseren Wirkungsgraden elektrischer Antriebe ergibt.

[0007] Die WO2017/050414 offenbart eine ähnliche Maschine mit einem Dieselmotor, der über eine Kupplung mit einem Verteilgetriebe gekuppelt, verbunden werden kann, an welches Hydraulikpumpen zur Versorgung eines Hydrauliksystems, ein Elektromotor und ein Generator angeschlossen sind. Bei Energiebereitstellung aus der Oberleitung wird der Dieselmotor vom Verteilgetriebe abgekuppelt und der Elektromotor mit dem Elektrogenerator an das Verteilgetriebe angekuppelt. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass sowohl ein Elektromotor als auch ein Elektrogenerator notwendig ist. Neben den Kosten sind als Nachteil auch der große benötigte Bauraum und das Mehrgewicht zu nennen.

[0008] Ein leichter und kompakter hybrider Fahrantrieb für Schienenfahrzeuge ist aus der DE 10 2018 124 887 A1 bekannt. Dieser Fahrantrieb ermöglicht es ein Schaltgetriebe und eine Anfahrtskupplung durch zwei Kupplungen zu ersetzen, welche nicht zum Anfahren verwendet werden, die damit wesentlich einfacher und kompakter ausgebildet sein können. Somit kann auf das bei Verbrennungskraftmaschinen bisher als notwendig erachtete Schaltgetriebe sowie eine Anfahrtskupplung verzichtet werden.

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine besonders kompakt bauende, mit wenigen Komponenten auskommende, Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, welche die Möglichkeiten eines rein kraftstoffelektrischen Antriebs, eines oberleitungsgestützten Antriebs oder einer Kombination aus kraftstoffelektrischer Energie und oberleitungsgestützten Antrieb sowohl für reinen Fahrbetrieb als auch für den Arbeitsbetrieb der Arbeitsaggregate bietet.

[0010] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass eine sowohl als Elektromotor wie auch als Elektrogenerator betreibbare elektrische Maschine vorgesehen ist, die einerseits über eine erste Schaltkupplung mit einer Verbrennungskraftmaschine antriebsverbunden ist und die anderseits über eine zweite Schaltkupplung mit der wenigstens einen Hydraulikpumpe zum Betreiben der hydraulisch angetriebenen Arbeitsaggregate antriebsverbunden ist. Die sowohl als Elektromotor wie auch als Elektrogenerator betreibbare elektrische Maschine weist eine durchgehende Welle auf, an deren erstes Ende die erste Schaltkupplung und an deren zweites Ende die zweite Schaltkupplung angeschlossen ist. Die elektrische Maschine ist also ein Eletromotor/Generator mit einer Ankerwelle, die beiderends, also an gegenüberliegenden Enden mit einer Schaltkupplung ausgestattet ist.

[0011] Die Elektrische Maschine weist eine durchgehende mechanische Welle auf, die auf beiden Seiten über mechanische Kupplungen verfügt. Eine der Kupplungen ist mit dem Dieselmotor, insbesondere zwischengetriebefrei, verbunden, die andere gegebenenfalls mit einem mechanischen Verteilgetriebe oder direkt an die Hydraulikpumpe(n). An das Verteilgetriebe können mehrere Hydraulikpumpen angeflanscht sein, welche die Arbeitsaggregate der Baumaschine mit Energie versorgen. Je nach Stellung der Kupplungen (ein- oder ausgekuppelt) können verschiedenste Betriebsarten eingestellt werden.

[0012] Damit wird ein hybrider Antrieb aus Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einem Dieselmotor, einem Stromabnehmersystem und einer sowohl als Elektromotor wie auch als Elektrogenerator betreibbaren elektrischen Maschine geschaffen. Das Stromabnehmersystem bezieht Strom aus der Oberleitung. Ein Gleichstromzwischenkreis kann über einen Trafo und Umrichter aus der Oberleitung und/oder von der von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen elektrischen Maschine versorgt werden. An den Gleichstromzwischenkreis kann ein Energiespeicher in Form von Akkumulatoren und/oder Superkondensatoren angeschlossen sein.

[0013] Die elektrischen Fahrantriebe sind vorzugsweise mittels Traktionsumrichter an den Gleichstromzwischenkreis angeschlossen. Zur Ansteuerung der Traktionsumrichter können entsprechende Fahrregler vorgesehen sein.

[0014] Die Trennung des reinen Fahrbetriebes, beispielsweise für eine Überstellung der Baumaschine zum Einsatzort, vom Arbeitsbetrieb, der Fahrbetrieb und den Betrieb von Arbeitsaggregaten umfasst, ist für die gegenständliche Baumaschine zur Wirkungsgradsteigerung wesentlich. Der Antriebsstrang für den reinen Fahrbetrieb umfasst kein Verteilgetriebe, ist also verteilergetriebefrei. Das vermeidet Leistungsverluste, die im Verteilgetriebe auftreten.

[0015] Die verschiedenen, mit der gleisfahrbaren Baumaschine realisierbaren Betriebsarten sind in der Figurenbeschreibung beispielhaft dargestellt.

[0016] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 und 2 bekannte (SdT) gleisfahrbare Baumaschinen in schematischer Seitenansicht,

Fig. 3 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Baumaschine,

Fig. 4 einen ersten Teil einer erfindungsgemäßen Baumaschine in schematischer Seitenansicht und

Fig. 5 einen zweiten Teil der erfindungsgemäßen Baumaschine aus Fig. 4 in schematischer Seitenansicht.

[0017] Fig. 1 zeigt beispielhaft für bekannte Bahnbaumaschinen eine gleisfahrbare Stopfmaschine 1, umfassend einen auf Schienenfahrwerken 8 mit elektrischen Fahrantrieben verfahrbaren Maschinenrahmen 23 und zwei Führerstände 51 sowie eine Arbeitskabine 21. Die Arbeitsrichtung ist mit C angegeben. Über eine Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere einen Dieselmotor, wird ein hydrodynamisches Getriebe 9 mit einer Pumpe 20 angetrieben. Die Pumpe 20 erzeugt einen Hydraulikkreis an den diverse Aktoren wie der Hebe-Senkzylinder 18 des Stopfaggregates, vollhydraulische Stopfantriebe des

[0018] Stopfaggregates 4, Hebezylinder 5 eines Hebe-Richt-Aggregates 2 und ein Längs-Verschiebezylinder des Aggregates 19 angeschlossen sind. Die Maschine ist mit Drehgestellen und Eisenbahnradsätzen 25 ausgestattet. Zur Erhöhung der Antriebskraft ist eine der Achsen mit einem hydrostatischen Fahrmotor 16 der auf das Achsgetriebe 15 wirkt ausgestattet. Vom hydrodynamischen Schaltgetriebe werden die Achsgetriebe 13 von zwei Radsätzen direkt mit dem Schaltgetriebe mechanisch verbundenen Kardanwellen 26 angetrieben. Über eine Lichtmaschine 12, die an den Dieselmotor 10 angeflanscht ist, wird die Bordgleichspannung von 24VDC erzeugt. Parallel zur Lichtmaschine ist eine Batterie 11 geschaltet. Über einen DC/AC Wandler 17 werden 380/220VAC erzeugt, die verschiedene Geräte, wie z. B. Computer, Bildschirme oder Klimaanlagen versorgt. Über einen Steuerungscomputer 46 werden sowohl Fahrantriebe, Bremsen und die Arbeitselektronik angesteuert und geregelt. Das Antriebsprinzip ist für Schotterplaniermaschine, Oberleitungsfahrzeuge, Gleismesswagen, Schleifmaschinen, Dynamische Gleisstabilisatoren, Material-Förder-Siloeinheiten häufig das gleiche

[0019] Fig. 2 eine weitere bekannte Ausführung von Bahnbaumaschinen 1, 8. Manche Bahnverwaltungen und Kunden fordern Achslasten die deutlich unter den grundsätzlich in Europa zulässigen 22,5 Tonnen liegen. Das ist mit einteiligen Bahnbaumaschinen oftmals schwer einzuhalten. Daher wird die Leistungsversorgung Verbrennungskraftmaschine 10, Verteilgetriebe 24, Hydraulikpumpen P, Hydrauliktank und Dieseltank zur Gewichtsentlastung von der Hauptmaschine 1 auf einen Anhänger 40 verlagert. Dieser dient oft zum Aufbau zusätzlicher Arbeitsaggregate wie z. B. eines Dynamischen Gleisstabilisators, einer Kehrbürste mit Steilförderband und Silo, einer Pflugvorrichtung oder eines Zwischenfachverdichters. Die Bordstromversorgung mit 24VDC wird ebenfalls auf dem Anhänger 40 über eine Lichtmaschine 12 mit parallel geschalteter Batterie 11 erzeugt. Über DC/AC-Wandler 17 werden 380/220VAC erzeugt die Geräte mit Netzspannung versorgen. Ventile, Anzeigen, Endschalter und andere Verbraucher werden an die 24VDC-Schiene angeschlossen und so mit Energie versorgt. Über einen

[0020] Steuerungscomputer 46 werden sowohl Fahrantriebe, Bremsen und die Arbeitselektronik angesteuert und geregelt. Häufig erfolgt der Fahrantrieb dieser Maschinen auf hydrostatischem Weg. Einige Achsen sind mit Achsgetrieben 13, 15 versehen, die mit Hydraulikmotoren 16 angetrieben werden. Wie dem Schema entnommen werden kann, werden beispielhaft (aber in der Praxis häufig anzutreffen) bei der gezeigten Maschine 1 die in Arbeitsrichtung C vorderen beiden Achsen angetrieben. Das bedeutet, dass vom Verteilgetriebe 24 über die angetriebenen Pumpen P lange Hydraulikversorgungsleitungen nach vorne über die Fahrzeuge 1, 8 geführt werden müssen. Das hat den Nachteil, dass die Ansprechzeit der Antriebe durch den Fortpflanzungsimpuls und die Dehnung der Schläuche verlangsamt wird. Das ist insbesondere beim Arbeiten von Schwelle zu Schwelle, wenn eine schnelle Reaktion der Maschine für die Arbeitsleistung bestimmend ist, von Nachteil. Ein weiterer Nachteil hydraulischer Antriebe ist, das austretende Öl bei einem Defekt. Die Fahrantriebe 16 werden typisch mit Drücken bis zu 350bar gefahren, was bei einem Defekt den Hydraulikölverlust großer Mengen bedeutet.

[0021] Fig. 3 zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen gleisfahrbaren Baumaschine 1, 40, nämlich eines mit der Hauptmaschine 1 gekoppelten Anhängers 40 auf welchem sich die Energieversorgung für den den Aufbau eines modularen hybriden Antriebs befindet. Die Energie für diverse Elektroantriebe 27 wird dabei über einen Gleichstromzwischenkreis 48 zur Verfügung gestellt. Die in der Eisenbahnindustrie üblichen Zwischenkreisspannungen liegen dabei typisch bei 750VDC. Erfindungsgemäß wird über ein Stromabnehmersystem (38, 37, 42, 36, 35) Strom aus einem Oberleitungsnetz (39) abgenommen. Das Stromabnehmersystem (38, 37, 42, 36, 35) umfasst einen Stromabnehmer 38. Die Spannung wird über einen Hauptschalter 37 einem Hochspannungstransformator 36 zugeführt. Sekundärseitig wird zum Beispiel ein 4-Quadrantensteller 35 der den Gleichstromzwischenkreis 48 versorgt aufbaut. An diesen angeschlossen sind ein Energiespeicher (z.B. Lithium-lonen-Polymer Akku) 34, und/oder eine Superkondensatoreinheit 33. Der Energiespeicher 34 und die

[0022] Superkondensatoreinheit 33 können kurzfristig für die Energieversorgung aufkommen. Sie dienen auch der Pufferung schnell wechselnder Lastanforderungen, wie sie beispielsweise bei Stopfmaschinen durch das ständige Anfahren-Bremsen-Stopfen von Schwelle zu Schwelle auftreten.

[0023] Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist einerseits über eine mechanische/elektrische Schaltkupplung K1 mit der elektrischen Maschine 30 verbunden. Die elektrische Maschine 30 weist eine durchgehende Welle (strichliert angedeutet) auf und ist anderseits mit einer mechanischen Schaltkupplung K2 verbunden. An die Schaltkupplung K2 ist ein mechanisches Getriebe, gegebenenfalls ein Verteilergetriebe 29 angeschlossen, welches an den Abgängen Hydraulikpumpen 20 antreibt. Diese Hydraulikpumpen versorgen über Hydraulikleitungen 47 Arbeitsaggregate wie Stopfaggregate 4, Hebe-Richt-Aggregate 2 oder andere hydraulische Einrichtungen 41.

[0024] Mittels eines Schalters S1 kann die elektrische Maschine 30 entweder über einen Wechselrichter 43 den Gleichstromzwischenkreis 48 mit Energie versorgen, oder aber vom Gleichstromzwischenkreis 48 über einen Gleichrichter 44 mit Energie versorgt und als Motor betrieben werden. Auch ein Wegschalten der elektrischen Maschine 30 vom Gleichstromzwischenkreis 48 ist mit dem Schalter S1 möglich.

[0025] Es ergeben sich die folgenden wichtigen Betriebsmodi:

Oberleitung	Dieselmotor	Generator/ Motor	Kupplung K1	Kupplung K2	Betriebsart
0	0	0	0	0	1. Stillstand
1	0	0	0	0	2. FAHRANTRIEB über Oberleitung
0	1	1	1	1	3. ARBEITSBETRIEB DIESELMOTOR: E-Generator versorgt Gleichstromzwischenkreis (Arbeitsfahren) und Durchtrieb versorgt Hydraulikpumpen (Arbeitsaggregateversorgung)
1	1	1	1	0	4. KOMBI-FAHRT: Gleichstromzwischenkreis über E-Generator und Oberleitung versorgt (Steilstreckenfahrt)
1	1	0	1	1	5. KOMBI-ARBEITSBETRIEB:
					Antriebsleistung von Dieselmotor und E-Motor überlagern sich (Steilstreckenarbeit)
0	1	1	1	0	6. FAHRANTRIEB über Dieselmotor
1	0	0	0	1	7. ARBEITSBETRIEB OBERLEITUNG: E-Motor treibt Getriebe (Arbeitsaggregateversorgung) und Gleichstromzwischenkreis das Arbeitsfahren

Oberleitung:	0	stromlos
	1	stromführend
Dieselmotor:	0	nicht in Betrieb
	1	in Betrieb
Generator/ Motor:	0	Motor
	1	Generator
Kupplung K1: Dieselmotor)	0	ausgekuppelt (keine Energiezufuhr über
	1	eingekuppelt (Energiezufuhr über Dieselmotor)
Kupplung K2:	0	ausgekuppelt (Arbeitsbetrieb nicht möglich)
	1	eingekuppelt (Arbeitsbetrieb)

[0026] Die elektrischen Fahrantriebe 27 sind mittels Traktionsumrichter 28 an den Gleichstromzwischenkreis 48 angeschlossen.

[0027] Ist eine Energieversorgung der Baumaschine über eine Oberleitung 39 möglich und ist das Stromabnehmersystem 38, 37, 42, 36, 35 an die Oberleitung angeschlossen, dann wird der Gleichstromzwischenkreis 48 von der Oberleitung her mit Energie versorgt. Die Verbrennungskraftmaschine 10 und die elektrische Maschine 30 sind ausgeschaltet und die Schaltkupplungen K1, K2 ausgekuppelt. Der Schalter S1 befindet sich in einer Nullstellung. Kurzfristig, z.B. in Steigungen, kann Energie auch über an den Gleichstromzwischenkreis 48 angeschlossene Stromspeichers 33, 34 zur Verfügung gestellt werden. Es liegt reiner elektrischer Fahrbetrieb über Oberleitung vor.

[0028] Falls keine Oberleitung 39 vorhanden ist, dann läuft im reinen kraftstoffelektrischen Fahrbetrieb die Verbrennungskraftmaschine 10, die Schaltkupplung K1 ist eingekuppelt und die elektrische Maschine 30 ist im Generatorbetrieb. Der Gleichstromzwischenkreis 48 wird über die elektrische Maschine 30, den Schalter S1 und den Wechselrichter 43 mit Energie versorgt. Damit können die elektrischen Fahrantriebe 27 versorgt werden. Es liegt reines dieselelektrisches Fahren vor. Die Schaltkupplung K2 ist ausgekuppelt.

[0029] Für einen rein elektrischen Arbeitsbetrieb ist das Oberleitungsnetz 39 über das Stromabnehmersystem 38, 37, 42, 36, 35 an den Gleichstromzwischenkreis 48 angeschlossen, wobei die Schaltkupplung K1 bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine 10 ausgekuppelt ist, wobei die im Motorbetrieb arbeitende Elektrische Maschine 30 über einen Wechselrichter 44 an den Gleichstromzwischenkreis 48 angeschlossen ist und wobei die elektrische Maschine 30 bei eingekuppelter Schaltkupplung K2 die mindestens eine Hydraulikpumpe 20 zum Betreiben hydraulisch angetriebener Arbeitsaggregate 2, 4, 41 antreibt. Es liegt rein elektrisch über Oberleitung 39 (und/oder stromspeicherunterstütztes) versorgtes Arbeiten vor.

[0030] Für einen Arbeitsbetrieb rein mit der Antriebsleistung der Verbrennungskraftmaschine 10 ist die Schaltkupplung K1 eingekuppelt und ist die zur Stromerzeugung im Generatorbetrieb arbeitende Elektrische Maschine 30 über den Schalter S1 und einen Wechselrichter 43 an den Gleichstromzwischenkreis 48 angeschlossen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 treibt bei eingekuppelter Schaltkupplung K2 zudem die mindestens eine Hydraulikpumpe 20 zum Betreiben hydraulisch angetriebener Arbeitsaggregate.

[0031] Die Baumaschine 1, 40 bietet bei der erfindungsgemäßen Ausführung auch die Möglichkeit als Zugfahrzeug Arbeitswaggons auch in steileren Steigungen mitzuziehen. Üblicherweise werden auf Verladewaggons Geräte und Materialien mitgeführt, Schotterwaggons oder Mannschaftswagen angehängt etc. die für Gleisbauarbeiten an der Baustelle benötigt werden.

[0032] Größere Steigungen benötigen mehr Leistung. Zu diesem Zweck kann die Zugkraft durch eine Kombination der Leistungszufuhr aus Oberleitung 39 und Verbrennungskraftmaschine 10 über die im Generatorbetrieb arbeitende elektrische Maschine 30 erhöht werden.

[0033] Dazu kann Leistungszufuhr zum Gleichstromzwischenkreis 48 für einen kombinierten Fahrbetrieb auf dem Gleis 3 zum einen vom Stromabnehmersystem 38, 37, 42, 36, 35 und zum Anderen von der Verbrennungskraftmaschine 10 her erfolgen, wobei die Schaltkupplung K1 eingekuppelt und die zur Stromerzeugung im Generatorbetrieb arbeitende Elektrische Maschine 30 über einen Wechselrichter 43 an den Gleichstromzwischenkreis 48 angeschlossen ist und die Schaltkupplung K2 ausgekuppelt ist.

[0034] Bei diesem kombiniert versorgten Fahrbetrieb wird der Gleichstromzwischenkreis einerseits über die Oberleitungsanlage - Pantograph 38, Leistungsschalter 37 Trafo 36 und 4-Quadrantensteller 35 - versorgt und zusätzlich über die Verbrennungskraftmaschine, Schaltkupplung K1 ein- und Schaltkupplung K2 ausgekuppelt, E-Generator 30, Schalter S1 und Wechselrichter 43 - versorgt.

[0035] Aber auch im Arbeitsbetrieb kann auf Steilstrecken bergauf mehr Leistung verlangt werden. Die Leistungszufuhr zum Gleichstromzwischenkreis 48 kann für einen kombinierten Arbeitsbetrieb auf dem Gleis 3 zum einen vom Stromabnehmersystem 38, 37, 42, 36, 35 und zum anderen von der Verbrennungskraftmaschine 10 her erfolgen, wobei die Schaltkupplung K1 eingekuppelt, die im Motorbetrieb arbeitende elektrische Maschine 30 über einen Wechselrichter an den Gleichstromzwischenkreis 48 angeschlossen ist und wobei die Verbrennungskraftmaschine 19 und die Elektrische Maschine 30 bei eingekuppelter Schaltkupplung K2 gemeinsam die mindestens eine Hydraulikpumpe 20 zum Betreiben hydraulisch angetriebener Arbeitsaggregate 2, 4, 41 antreiben. Auch in diesem Falle können die Leistung der Verbrennungskraftmaschine 10 mit Energie aus der Oberleitung 39 ergänzt werden.

[0036] Über eigene AC/DC-Umformer 45 können verschiedene Hilfsspannungen VDCi (wie z.B. die Bordspannung 24VDC) erzeugt werden. Am Drehstromnetz 380/220VAC können typische Verbraucher 52 wie Klimaanlagen, Computer angeschlossen und betrieben werden. Die Maschinensteuerungen 32, 46 kommunizieren über eigene Steuerleitungen. Mit diesen kommunizieren auch die Führerstände, zudem werden die Antriebe abgestimmt.

[0037] Die Systemgrenze 50 zwischen Anhänger 40 und Hauptmaschine 1 ist in Fig. 3 durch eine Strichpunktierte Linie dargestellt.

[0038] Fig. 4 zeigt schematisch den Anhänger 40 der die Leistungsversorgung trägt der mit der Hauptmaschine 1 (Arbeitsmaschine) gekuppelt ist. Der Anhänger 40 umfasst eine Fahrkabine 51 mit Außentür 22, eine Maschinensteuerung 32 und fährt auf Schienenfahrwerken 8. Die Schienenfahrwerke 8 werden mittels elektrischen Fahrantrieben 27 und Achsgetrieben 13 angetrieben. Der Anhänger 40 ruht über den Fahrzeugrahmen 23 auf den Schienenfahrwerken 8 die auf den Eisenbahnschienen 3 laufen. Über den Pantorgraphen 38, den Leistungsschalter 37, den Hochspannungstransformator 36 und den 4-Quadrantensteller 35 wird der Gleichstromzwischenkreis 48 versorgt. Die Spannung der Gleichstromschiene 48 wird zudem über Energiespeicher 34 und/oder Superkondensatoren 33 gepuffert. Über Traktionsumrichter 28 werden die Fahrantriebe 27 versorgt und angesteuert. Das Fahrzeug 40 trägt neben der Verbrennungskraftmaschien10 eine sowohl als Elektromotor wie auch als Elektrogenerator betreibbare elektrische Maschine 30. Die Elektrische Maschine 30 hat eine durchgehende Welle. An beiden Seiten der Welle befinden sich Schaltkupplungen K1 und K2. Diese verbinden die elektrische Maschine 30 einerseits mit der Verbrennungskraftmaschine 10 und andererseits mit dem Verteilgetriebe 29, an das Hydraulikpumpen 20 angeflanscht sind, die über Hydraulikleitungen 47 die Arbeitsaggregate der Maschine im Arbeitsbetrieb versorgen. Über einen Wechselrichter 31 wird 380/220VAC zur Versorgung verschiedener Geräte wie Heizungen, Lüfter oder Klimaanlagen erzeugt. Die Gleichstromschiene 48, die Hydraulikleitungen 47 und die Wechselstromschiene 49 werden vom Anhänger 40 auf die Hauptmaschine 1 geführt.

[0039] Fig. 5 zeigt schematisch die Kopplung Anhänger 40 mit Hauptmaschine 1. Zur Hauptmaschine 1 führen vom Anhänger 40 her der Gleichstromzwischenkreis 48, die Wechselstromschiene 49 und die Hydraulikleitungen 47. Der Rahmen 23 der Maschine ruht auf Schienenfahrwerken 8. Das vordere Schienenfahrwerk 8 ist mit elektrischen Fahrantrieben 27 angetrieben. Die elektrischen Fahrantriebe 27 treiben die Achsen über Achsgetriebe 13 an. Als Beispiel für eine Oberbaumaschine 1 wird eine Stopfmaschine gezeigt. Diese verfügt über Stopfaggregate 4 und ein Hebe-Richt-Aggregat 2. Diese Aggregate sind über die Hydraulikversorgung 47 hydraulisch angetrieben. Das Stopfaggregat 4 verfügt über vollhydraulische Stopfantriebe und einen Hebe-Senk-Zylinder 18. Das Hebe-Richt-Aggregat 2 verfügt über Hebezylinder 5 oder einen Längs-Verschubzylinder 19. Außerdem verfügt das Hebe-Richt-Aggregat 2 über eine Rollenzange 6, einen Hebehaken 7 und eine Richtrolle 14. Die Maschine 1 verfügt über einen elektronische Steuerung 46 die die Arbeitsabläufe aber auch die Koordination mit dem Anhänger 40 regelt und steuert. Über einen Umrichter 45 werden verschiedene benötigte Gleichspannungen VDCi erzeugt. Die Traktionsumrichter 28 steuern die Fahrantriebe 27. Die Maschine 1 verfügt über eine Fahrkabine 51. Zum

[0040] Arbeiten verfügt die Maschine über eine Stopfkabine 21. Die Maschine arbeitet in Arbeitsrichtung C.

[0041] Natürlich kann der gesamte Versorgungsteil (Kraftstoff- und Oberleitungsversorgung betreffend) auch auf einer einteiligen Baumaschine aufgebaut werden, wenn es Gewicht und Raumbedarf erlauben.

Ansprüche

1. Gleisfahrbare Bahnbaumaschine (1, 40), umfassend einen auf Schienenfahrwerken (8) mit elektrischen Fahrantrieben (27) verfahrbaren Maschinenrahmen (23), gegebenenfalls einen Führerstand (51), ein Stromabnehmersystem (38, 37, 42, 36, 35) zur Abnahme von Strom aus einem Oberleitungsnetz (39) und gegebenenfalls einen Gleichstromzwischenkreis (48) und wenigstens eine Hydraulikpumpe (20) zum Betreiben hydraulisch angetriebener Arbeitsaggregate (2, 4, 41), dadurch gekennzeichnet, dass eine sowohl als Elektromotor wie auch als Elektrogenerator betreibbare elektrische Maschine (30) vorgesehen ist, die einerseits über eine erste Schaltkupplung (K1) mit einer Verbrennungskraftmaschine (10) antriebsverbunden ist und die anderseits über eine zweite Schaltkupplung (K2) mit der wenigstens einen Hydraulikpumpe (20) zum Betreiben der hydraulisch angetriebenen Arbeitsaggregate (2, 4, 41) antriebsverbunden ist.

2. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sowohl als Elektromotor wie auch als Elektrogenerator betreibbare elektrische Maschine (30) eine durchgehende Welle aufweist, an deren erstes Ende die erste Schaltkupplung (K1) und an deren zweites Ende die zweite Schaltkupplung (K2) angeschlossen ist.

3. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Fahrantriebe (27) mittels Traktionsumrichter (28) an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossen sind.

4. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das an ein Oberleitungsnetz (39) anschließbare Stromabnehmersystem (38, 37, 42, 36, 35) für einen rein elektrischen Fahrbetrieb auf dem Gleis (3) an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossen ist, wobei die Verbrennungskraftmaschine (10) und die elektrische Maschine (30) ausgeschaltet und die Schaltkupplungen (K1, K2) vorzugsweise ausgekuppelt sind.

5. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für einen reinen Fahrbetrieb auf dem Gleis (3) rein mit der Antriebsleistung der Verbrennungskraftmaschine (10) die Schaltkupplung (K1) eingekuppelt, die Schaltkupplung (K2) ausgekuppelt, die zur Stromerzeugung im Generatorbetrieb arbeitende Elektrische Maschine (30) über einen Wechselrichter (43) an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossen ist.

6. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für einen rein elektrischen Arbeitsbetrieb das an ein Oberleitungsnetz (39) anschließbare Stromabnehmersystem (38, 37, 42, 36, 35) an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossen ist, wobei die Schaltkupplung (K1) bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine (10) ausgekuppelt ist, wobei die im Motorbetrieb arbeitende Elektrische Maschine (30) über einen Wechselrichter an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossen ist und wobei die Elektrische Maschine (30) bei eingekuppelter Schaltkupplung (K2) die mindestens eine Hydraulikpumpe (20) zum Betreiben hydraulisch angetriebener Arbeitsaggregate (2, 4, 41) antreibt.

7. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Arbeitsbetrieb rein mit der Antriebsleistung der Verbrennungskraftmaschine (10) die Schaltkupplung (K1) eingekuppelt die zur Stromerzeugung im Generatorbetrieb arbeitende Elektrische Maschine (30) über einen Wechselrichter (43) an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossen ist und dass die Verbrennungskraftmaschine (10) bei eingekuppelter Schaltkupplung (K2) die mindestens eine Hydraulikpumpe (20) zum Betreiben hydraulisch angetriebener Arbeitsaggregate (2, 4, 41) antreibt.

8. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungszufuhr zum Gleichstromzwischenkreis (48) für einen kombinierten Fahrbetrieb auf dem Gleis (3) zum Einen vom Stromabnehmersystem (38, 37, 42, 36, 35) und zum Anderen von der Verbrennungskraftmaschine (10) her erfolgt, wobei die Schaltkupplung (K1) eingekuppelt und die zur Stromerzeugung im Generatorbetrieb arbeitende Elektrische Maschine (30) über einen Wechselrichter (43) an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossen ist und die Schaltkupplung (K2) ausgekuppelt ist.

9. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungszufuhr zum Gleichstromzwischenkreis (48) für einen kombinierten Arbeitsbetrieb auf dem Gleis (3) zum Einen vom Stromabnehmersystem (38, 37, 42, 36, 35) und zum Anderen von der Verbrennungskraftmaschine (10) her erfolgt, wobei die Schaltkupplung (K1) eingekuppelt, die im Motorbetrieb arbeitende Elektrische Maschine (30) über einen Wechselrichter an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossen ist und wobei die Verbrennungskraftmaschine (19) und die Elektrische Maschine (30) bei eingekuppelter Schaltkupplung (K2) gemeinsam die mindestens eine Hydraulikpumpe (20) zum Betreiben hydraulisch angetriebener Arbeitsaggregate (2, 4, 41) antreiben.

10. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Gleichstromzwischenkreis (48) wenigstens ein Stromspeicher (33, 34) angeschlossen ist und dass für einen Fahrbetrieb auf dem Gleis (3) rein mit der Antriebsleistung des Stromspeichers (33, 34) die Verbrennungskraftmaschine (10) und die Elektrische Maschine (30) ausgeschaltet und die Schaltkupplungen (K1, K2) vorzugsweise ausgekuppelt sind.

11. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Arbeitsbetrieb rein mit der Antriebsleistung eines an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossenen Stromspeichers (33, 34) die Verbrennungskraftmaschine (10) ausgeschaltet ist, die Schaltkupplung (K1) ausgekuppelt, die zur Stromerzeugung im Generatorbetrieb arbeitende Elektrische Maschine (30) über einen Wechselrichter (43) an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossen ist, die Schaltkupplung (K2) eingekuppelt ist und die Elektrische Maschine (30) mindestens eine Hydraulikpumpe (20) zum Betreiben hydraulisch angetriebener Arbeitsaggregate (2, 4, 41) antreibt.

12. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Laden eines an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossenen Stromspeichers (33, 34) mittels des Stromabnehmersystem (38, 37, 42, 36, 35) die Verbrennungskraftmaschine (10) und die Elektrische Maschine ausgeschaltet sind und die Schaltkupplungen (K1, K2) vorzugsweise ausgekuppelt sind.

13. Gleisfahrbare Baumaschine (1, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Laden eines an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossenen Stromspeichers (33, 34) mit der Verbrennungskraftmaschine (10) über den Gleichstromzwischenkreis (48) die Schaltkupplung (K1) eingekuppelt, die Schaltkupplung (K2) ausgekuppelt und die zur Stromerzeugung im Generatorbetrieb arbeitende Elektrische Maschine (30) über einen Wechselrichter (43) an den Gleichstromzwischenkreis (48) angeschlossen ist.

Zeichnung