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EP1283301A2 - Maschine und Verfahren zum Erkennen der Schwellenlage eines Gleises - Google Patents

Maschine und Verfahren zum Erkennen der Schwellenlage eines Gleises Download PDF

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Publication number
EP1283301A2
EP1283301A2 EP02450149A EP02450149A EP1283301A2 EP 1283301 A2 EP1283301 A2 EP 1283301A2 EP 02450149 A EP02450149 A EP 02450149A EP 02450149 A EP02450149 A EP 02450149A EP 1283301 A2 EP1283301 A2 EP 1283301A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
threshold
machine
track
detection section
distance
Prior art date
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Granted
Application number
EP02450149A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1283301A3 (de
EP1283301B1 (de
Inventor
Josef Theurer
Bernhard Dr. Lichtberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Original Assignee
Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH filed Critical Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Priority to AT02450149T priority Critical patent/ATE333536T1/de
Publication of EP1283301A2 publication Critical patent/EP1283301A2/de
Publication of EP1283301A3 publication Critical patent/EP1283301A3/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B35/00—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E01B27/12—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track; Compacting track-carrying ballast
    • E01B27/13—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track
    • E01B27/16—Sleeper-tamping machines

Definitions

  • the invention relates to a machine with a cyclically usable working device for processing a sleepers and rails Track and with a non-contact sensing device for detecting a threshold position in conjunction with a path measuring unit for detection a path traveled by the machine on the track and with a control unit for centering the working device in dependence from the sensed threshold position as well as a method of non-contact Scanning thresholds.
  • AT 321 347 known machine is an electron-optical Control provided in the form of a television camera, based derer the operator an individual adjustment of Stopfaggregates on the position of the sleepers can make.
  • JP 322707/94 A it is also known by means of one of a light slot and a camera-formed image processing device the difference between threshold and ballast surface and determine that Lowering tamping units of a tamping machine according to control.
  • the object of the present invention is now to provide a generic machine and a method, with the or a improved detection of a threshold position is ensured.
  • this object is achieved with a machine of the generic type Art solved by the fact that the scanning device as a distance meter for non-contact detection of vertical Distanzmeß tone between Scanning on the one hand and sleepers or gravel of the track on the other is formed, and that connected to the distance meter Control unit for a continuous and successive subdivision of the path-dependent measuring path in each case only slightly from each other differing distance measurements comprising threshold detection section X and an adjoining, by a series of leaps and bounds changed distance measured marked gravel detection section Y is formed.
  • the threshold position reliably and especially independent of the type of threshold, so that also older tracks with a variety of different types of sleepers or Schienenbefestistsarten are easily scanned.
  • two spaced apart in the cross-machine direction scanning devices There is also the possibility of an inclined position in an advantageous manner to recognize thresholds.
  • a machine 1 shown in FIG. 1 has a rail carriage 2 supported machine frame 3 and is by a drive 4 on a track formed from sleepers 5 and 6 track 7 movable. Between the rail bogies 2 is a cyclically usable working device 8 arranged in the form of a stuffing 9. This is a track lift unit 10 and a reference system 11 assigned. In one by one Arrow 12 shown working direction in front of the working device 8 two opposite each other in the cross machine direction Scanning 13 for detecting the threshold position in the track 7th
  • a movable on the rail 6 Wegmeßaku 14 is provided. This Like the scanning device 13, it is connected to a control unit 15.
  • the scanning device 13 is a distance meter 16 for a non-contact measurement of the vertical distance formed to the underlying threshold 5 or to gravel 17.
  • An in Dependence of the distance traveled by the machine 1 path s detected curve 18 is composed of a plurality of Distanzmeß tone d.
  • the measuring curve 18 is composed in an alternating sequence of a threshold detection section X having only slightly different distance measurements d and a ballast detection section Y which is composed of a multiplicity of distanced measured values d which change abruptly relative to one another.
  • the beginning and the end of the threshold detection section X can be detected relatively easily by assigning a jump A or B, respectively.
  • a centering point Z x is determined for the time-shifted centering of the tamping unit 9 above the corresponding threshold 5.
  • the distance measurements d lying within the two discontinuities A, B are within a minimum bandwidth with their respective maximum values m.
  • Distance measuring values d are clearly outside of their maximum values Minimal bandwidth m.
  • limit values can be used to define the minimum bandwidth m as well as a minimum and maximum width of in track 7 possibly occurring thresholds 5 for defining a threshold acceptance range SA are entered.
  • a test unit 23 is a Plausibility check of the previously determined threshold detection section X, whether the threshold width defined by the two discontinuities A, B within the limit values stored in the input unit 22. If If this test is negative, the activation of an acoustic and / or optical warning device 24 to alert an operator to the unclear To draw attention to the situation.
  • the centering point Z x is determined by halving the path distance between the discontinuities A, B, stored and sent away for an automatic foremost stop of the machine 1, in order finally to center the tamping units 9 above the respective threshold 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Zum Erkennen der Lage von Schwellen 5 in einem Gleis 7 ist eine berührungslos wirkende Abtasteinrichtung 13 in Verbindung mit einer Wegmesseinheit 14 zur Erfassung eines von einer Maschine zurückgelegten Weges s vorgesehen. Die Abtasteinrichtung 13 ist als Distanzmesser 16 zur berührungslosen Erfassung von vertikalen Distanzmeßwerten d zwischen Maschine und Gleis ausgebildet. Eine mit dem Distanzmesser 16 verbundene Steuereinheit ist für eine fortlaufende und aufeinanderfolgende Unterteilung der wegabhängigen Meßstrecke jeweils in einen lediglich geringfügig voneinander abweichende Distanzmeßwerte d umfassenden Schwellenerkennungsabschnitt X und einen daran anschließenden, einem zwischen den Schwellen 5 liegenden Schotterbereich zugeordneten Schottererkennungsabschnitt Y ausgebildet. Dieser weist eine Folge von sprunghaft veränderten Distanzmeßwerten d auf. Durch das Erkennen der Schwellenlage ist eine automatische Zentrierung eines Stopfaggregates durchführbar. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine mit einer zyklisch einsetzbaren Arbeitsvorrichtung zur Bearbeitung eines Schwellen und Schienen aufweisenden Gleises sowie mit einer berührungslos wirkenden Abtasteinrichtung zum Erkennen einer Schwellenlage in Verbindung mit einer Wegmesseinheit zur Erfassung eines von der Maschine am Gleis zurückgelegten Weges und mit einer Steuereinheit zur Zentrierung der Arbeitsvorrichtung in Abhängigkeit von der abgetasteten Schwellenlage sowie ein Verfahren zur berührungslosen Abtastung von Schwellen.
Durch US 3 762 333 ist bereits eine derartige Maschine bekannt, die als Gleisstopfmaschine mit einem Stopfaggregat als Arbeitsvorrichtung ausgebildet ist. In Arbeitsrichtung vor dieser ist am Maschinenrahmen im Bereich der Schienenbefestigungsmittel eine als Pulsor ausgebildete Abtasteinrichtung angeordnet, die auf die Nähe eines metallischen Objektes, z.B. einer Schienenschraube, anspricht und ein entsprechendes Signal abgibt. Anhand einer Wegmeßeinrichtung wird der von der Maschine zurückgelegte Weg registriert. Die Maschine wird in weiterer Folge unter Berücksichtigung des bekannten Abstandes zwischen Pulsor und Stopfaggregat durch eine Steuereinrichtung derart gestoppt, daß das Stopfaggregat genau über einer Schwelle zu deren Unterstopfung zentriert ist.
Bei einer weiteren, gemäß AT 321 347 bekannten Maschine ist ein elektronenoptisches Kontrollorgan in Form einer Fernsehkamera vorgesehen, anhand derer die Bedienungsperson eine individuelle Einstellung des Stopfaggregates auf die Lage der Schwellen vornehmen kann.
Durch US 5 671 679 ist die Verwendung von verschiedenen Arten von Sensoren geoffenbart, mit denen die Lage einer Schwellenplatte oder eines ähnlichen Zielobjektes berührungslos erfaßt werden kann.
Gemäß JP 322707/94 A ist es auch bekannt, anhand einer aus einem Lichtschlitz und einer Kamera gebildeten Bildverarbeitungseinrichtung den Unterschied zwischen Schwellen- und Schotteroberfläche festzustellen und das Absenken von Stopfaggregaten einer Gleisstopfmaschine entsprechend zu steuern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun in der Schaffung einer gattungsgemäßen Maschine sowie eines Verfahrens, mit der bzw. dem eine verbesserte Erkennung einer Schwellenlage gewährleistet ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer Maschine der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß die Abtasteinrichtung als Distanzmesser zur berührungslosen Erfassung von vertikalen Distanzmeßwerten zwischen Abtasteinrichtung einerseits und Schwellen bzw. Schotter des Gleises andererseits ausgebildet ist, und daß die mit dem Distanzmesser verbundene Steuereinheit für eine fortlaufende und aufeinanderfolgende Unterteilung der wegabhängigen Meßstrecke jeweils in einen lediglich geringfügig voneinander abweichende Distanzmeßwerte umfassenden Schwellenerkennungsabschnitt X und einen daran anschließenden, durch eine Folge von sprunghaft veränderten Distanzmeßwerten gekennzeichneten Schottererkennungsabschnitt Y ausgebildet ist.
Durch diese erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, die Schwellenlage zuverlässig und vorallem unabhängig von der Schwellenart zu erkennen, so daß auch ältere Gleise mit einer Vielzahl von verschiedenen Schwellenarten bzw. Schienenbefestigungsarten problemlos abtastbar sind. Durch Anordnung zweier in Maschinenquerrichtung voneinander distanzierter Abtasteinrichtungen besteht auch in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, eine Schräglage von Schwellen zu erkennen.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
Es zeigen:
  • Fig.1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Maschine mit einer zyklisch einsetzbaren Arbeitsvorrichtung zur Bearbeitung eines Gleises,
  • Fig.2 eine schematische Darstellung einer Abtasteinrichtung mit einer Meßkurve,
  • Fig.3 eine schematisierte Darstellung eines Gleises mit zwei Abtasteinrichtungen sowie entsprechenden Meßkurven, und
  • Fig.4 eine schematisierte Darstellung von Teilen der Maschine.
    • Eine in Fig.1 dargestellte Maschine 1 weist einen auf Schienenfahrwerken 2 abgestützten Maschinenrahmen 3 auf und ist durch einen Fahrantrieb 4 auf einem aus Schwellen 5 und Schienen 6 gebildeten Gleis 7 verfahrbar. Zwischen den Schienenfahrwerken 2 ist eine zyklisch einsetzbare Arbeitsvorrichtung 8 in Form eines Stopfaggregates 9 angeordnet. Diesem ist ein Gleishebeaggregat 10 sowie ein Bezugsystem 11 zugeordnet. In einer durch einen Pfeil 12 dargestellten Arbeitsrichtung vor der Arbeitsvorrichtung 8 befinden sich zwei in Maschinenquerrichtung einander gegenüberliegende Abtasteinrichtungen 13 zur Erkennung der Schwellenlage im Gleis 7.
    Für die Messung des von der Maschine 1 am Gleis 7 zurückgelegten Weges ist eine auf der Schiene 6 abrollbare Wegmeßeinheit 14 vorgesehen. Diese steht ebenso wie die Abtasteinrichtung 13 mit einer Steuereinheit 15 in Verbindung.
    Wie insbesondere aus Fig.2 ersichtlich, ist die Abtasteinrichtung 13 als Distanzmesser 16 für eine berührungslose Messung des vertikalen Abstandes zu der darunterliegenden Schwelle 5 bzw. zu Schotter 17 ausgebildet. Eine in Abhängigkeit des von der Maschine 1 zurückgelegten Weges s erfaßte Meßkurve 18 setzt sich aus einer Vielzahl von Distanzmeßwerten d zusammen.
    Die Meßkurve 18 besteht in abwechselnder Folge aus einem lediglich geringfügig voneinander abweichende Distanzmeßwerte d aufweisenden Schwellenerkennungsabschnitt X und einem Schottererkennungsabschnitt Y zusammen, der sich aus einer Vielzahl von sprunghaft zueinander verändernden Distanzmeßwerten d zusammensetzt. Beginn und Ende des Schwellenerkennungsabschnittes X können relativ einfach unter Zuordnung einer Sprungstelle A bzw. B erkannt werden. Durch Halbierung des Schwellenerkennungsabschnittes X wird ein Zentrierpunkt Zx für die zeitversetzte Zentrierung des Stopfaggregates 9 oberhalb der entsprechenden Schwelle 5 ermittelt.
    Die innerhalb der beiden Sprungstellen A,B liegenden Distanzmeßwerte d befinden sich mit ihren jeweiligen Maximalwerten innerhalb einer Minimalbandbreite m. Die den Schottererkennungsabschnitt Y definierenden Distanzmeßwerte d liegen mit ihren Maximalwerten deutlich außerhalb der Minimalbandbreite m.
    Wie in Fig.3 ersichtlich, sind zwei in Maschinenquerrichtung voneinander distanzierte Distanzmesser 16 vorgesehen, um im Rahmen einer Arbeitsvorfahrt der Maschine 1 entlang zweier in Gleislängsrichtung verlaufender Meßlinien 21 die Schwellenlage abzutasten. Damit besteht die Möglichkeit, zwei voneinander unabhängige Meßkurven 18 zu bilden, aus denen schließlich z.B. infolge einer wegversetzten Sprungstelle A eine Schräglage SL einer Schwelle 5 erkennbar ist. Damit können die beiden nachfolgenden, hier nicht näher dargestellten Stopfaggregate 9 unabhängig voneinander jeweils optimal über dem jeweiligen Schwellenabschnitt zur Einleitung des Stopfvorganges zentriert werden.
    Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, wird in der Steuereinheit 15 unter Registrierung von Sprungstellen A, B die aus einer Vielzahl von Distanzmeßwerten gebildete, wegabhängige Meßkurve 18 in abwechselnd aufeinanderfolgende Schwellenerkennungsabschnitte X und Schottererkennungsabschnitte Y unterteilt, indem beispielsweise die lediglich innerhalb einer Minimalbandbreite m liegenden Distanzmeßwerte d herausgefiltert werden.
    In einer Eingabeeinheit 22 können Grenzwerte zur Definition der Minimalbandbreite m sowie eine Minimal- und Maximalbreite von im Gleis 7 möglicherweise vorkommenden Schwellen 5 zur Definition eines Schwellenakzeptanzbereiches SA eingegeben werden. In einer Prüfeinheit 23 erfolgt eine Plausibilitätsprüfung des zuvor ermittelten Schwellenerkennungsabschnittes X, ob die durch die beiden Sprungstellen A,B definierte Schwellenbreite innerhalb der in der Eingabeeinheit 22 gespeicherten Grenzwerte liegt. Falls diese Prüfung negativ ist, erfolgt die Aktivierung einer akustischen und/oder optischen Warneinrichtung 24, um eine Bedienungsperson auf die unklare Situation aufmerksam zu machen.
    Bei positiver Prüfung wird unter Halbierung der Wegdistanz zwischen den Sprungstellen A, B der Zentrierpunkt Zx ermittelt, gespeichert und wegversetzt für einen automatischen Vorfahrtsstopp der Maschine 1 abgegeben, um schließlich die Stopfaggregate 9 über der jeweiligen Schwelle 5 zu zentrieren.
    Durch die Berechnung der mittleren Schwellenbreite und des mittleren Schwellenabstandes kann das Vorliegen von Doppelschwellen erkannt und angezeigt werden. Durch einen Vergleich der gerechneten mit der tatsächlich gemessenen Vorfahrt wird automatisch ein Korrekturwert berechnet, der die sich während der Arbeit ergebenden unterschiedlichen Verhältnisse (Reibwert Rad/Schiene) in der Berechnung der Sollvorfahrtswerte berücksichtigt. Durch die Möglichkeit, den Bremspunkt der Maschine 1 und das Vorsignal mittels digitaler Einstellmöglichkeit zu verschieben, ist auch eine manuelle Korrektur der Zentrierung der Arbeitsvorrichtung 8 durch die Bedienungsperson möglich. Eventuell im Bereich der Meßlinien 21 liegender Schotter 17 ist durch eine höhenverstellbare Kehreinrichtung 25 (Fig.1) entfernbar.

    Claims (7)

    1. Maschine (1) mit einer zyklisch einsetzbaren Arbeitsvorrichtung (8) zur Bearbeitung eines Schwellen (5) und Schienen (6) aufweisenden Gleises (7) sowie mit einer berührungslos wirkenden Abtasteinrichtung (13) zum Erkennen einer Schwellenlage in Verbindung mit einer Wegmesseinheit (14) zur Erfassung eines von der Maschine (1) am Gleis (7) zurückgelegten Weges (s) und mit einer Steuereinheit (15) zur Zentrierung der Arbeitsvorrichtung (8) in Abhängigkeit von der abgetasteten Schwellenlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (13) als Distanzmesser (16) zur berührungslosen Erfassung von vertikalen Distanzmeßwerten (d) zwischen Abtasteinrichtung (13) einerseits und Schwellen (5) bzw. Schotter (17) des Gleises (7) andererseits ausgebildet ist, und daß die mit dem Distanzmesser (16) verbundene Steuereinheit (15) für eine fortlaufende und aufeinanderfolgende Unterteilung der wegabhängigen Meßstrecke jeweils in einen lediglich geringfügig voneinander abweichende Distanzmeßwerte (d) umfassenden Schwellenerkennungsabschnitt X und einen daran anschließenden, durch eine Folge von sprunghaft veränderten Distanzmeßwerten (d) gekennzeichneten Schottererkennungsabschnitt Y ausgebildet ist.
    2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der Maschinenquerrichtung zwei voneinander distanzierte Distanzmesser (16) vorgesehen sind, denen jeweils eine eigene Prüfeinheit (23) zugeordnet ist.
    3. Verfahren zur Bearbeitung eines Gleises (7) mittels einer zyklisch einsetzbaren Arbeitsvorrichtung (8), wobei im Rahmen einer Maschinenvorfahrt der zurückgelegte Weg (s) gemessen und die Lage von Schwellen (5) berührungslos abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
      a) entlang einer in Gleislängsrichtung über Schwellen (5) und Schotter (17) verlaufenden Meßlinie (21) kontinuierlich in vertikaler Richtung verlaufende Distanzmeßwerte (d) zwischen Maschine (1) und Schotter (17) bzw. Schwelle (5) ermittelt und gespeichert werden, wonach
      b) eine solcherart eruierte wegabhängige Meßkurve (18) in einen lediglich minimale Meßwertänderungen aufweisenden und den Beginn mit einer ersten Sprungstelle (A) registrierenden Schwellenerkennungsabschnitt (X) unterteilt wird, dem
      c) jeweils unter Zuordnung einer zweiten Sprungstelle (B) ein Schottererkennungsabschnitt (Y) folgt, der durch eine aufeinanderfolgende Anzahl von sprunghaft veränderten, mit den Maximalwerten außerhalb der Minimalbandbreite (m) liegenden Distanzmeßwerten (d) gekennzeichnet ist.
    4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schwellenerkennungsabschnitt (X) definierenden minimalen und maximalen Distanzmeßwerte (d) zur Definition einer Minimalbandbreite (m) speicherbar sind.
    5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schwellenerkennungsabschnitt (X) definierende Abstand der beiden Sprungstellen (A,B) zueinander im Rahmen einer permanenten Plausibilitätsprüfung mit einem in einer Steuereinheit (15) gespeicherten, verschiedene Schwellenbreiten von im Gleis (7) möglicherweise vorkommenden verschiedenen Bauarten von Schwellen (5) umfassenden Schwellenakzeptanzbereich (SA) für die Schwellenbreite verglichen wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische und/oder akustische Warneinrichtung (24) aktiviert wird, sobald die Plausibilitätsprüfung für den Schwellenerkennungsabschnitt (X) ein außerhalb des gespeicherten Schwellenakzeptanzbereiches (SA) liegendes Ergebnis zur Folge hat.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der Maschinenvorfahrtsrichtung vor der Abtasteinrichtung (13) ein in der Meßlinie (21) liegender Bereich der Schwelle (5) abgekehrt wird.
    EP02450149A 2001-08-09 2002-07-03 Maschine und Verfahren zum Erkennen der Schwellenlage eines Gleises Expired - Lifetime EP1283301B1 (de)

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    Publication Number Publication Date
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