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Dokumentenidentifikation DE10138294C5 28.09.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung
Anmelder DB Netz AG, 60486 Frankfurt, DE
Erfinder Preis, Peter, 68723 Plankstadt, DE
DE-Anmeldedatum 10.08.2001
DE-Aktenzeichen 10138294
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.02.2003
Date of publication of amended patent 28.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.09.2006
IPC-Hauptklasse B60M 1/28(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Ansprüche 1.

Über Gleisanlagen von Eisenbahnen mit elektrischer Zugförderung befindet sich zum Zwecke der Stromversorgung eine Oberleitungsanlage. Die elektrisch betriebenen Triebfahrzeuge greifen dort über den Kontakt zwischen Stromabnehmer und Oberleitungsfahrdraht die von ihnen benötigte Energie ab. Der durch den mechanischen Kontakt und den Stromdurchfluß entstehende Verschleiß führt zu eine Minderung des Querschnittes des Fahrdrahtes und damit zu einer abnehmenden Zugfestigkeit des Fahrdrahtes. Bei Erreichen eines unteren Verschleißgrenzmaßes ist der alte Fahrdraht deshalb gegen einen neuen Fahrdraht auszutauschen.

In der Praxis sind Verfahren gängig, bei denen der neue Fahrdraht parallel zum alten Fahrdraht aufgehängt und danach auf die erforderliche endgültige Zugspannung gebracht wird. Anschließend wird der alte Fahrdraht aus den Klemmen gelöst und in Seitenhaltekarabiner gelegt. Sind alle Führungspunkte (also z.B. Hänger, E-Verbinder, Fixpunkte ...) ummontiert, wird der alte Fahrdraht durch einen Trennschnitt von der Zugspannung entlastet, in den Gleisbereich abgeworfen und dort auf bei der Verschrottung handhabbare Stücklängen zerschnitten (beschrieben z.B. in "Eisenbahningenieur" 34 (1983), 2, S. 51 ff). Seit einigen Jahren wird des ausgehängte alte Fahrdraht nicht mehr ins Gleis abgeworfen, sondern in einem separaten Arbeitsgang auf Holztrommeln aufgewickelt. Als nachteilig erweisen sich in beiden Fällen der durch die sequentielle Arbeitsweise bedingte hohe Bedarf an Betriebspausen zur Gleissperrung, die sich bei den heute üblichen hohen Gleisbelegungsdichten betrieblich oft nicht mehr realisieren lassen. Ebenso verursacht der geringe Mechanisierungs- und Automatisierungsgrad einen hohen Personalbedarf.

Aus verschiedenen Patentschriften sind Vorrichtungen bekannt, die die Mechanisierung des Oberleitungsbaus deutlich vorangebracht haben.

FR 2 129 540 A5 lehrt ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes, das eine (in Arbeitsrichtung gesehen) vordere Montagebühne zum Demontieren des alten Fahrdrahtes von den Hängern sowie eine hintere Montagebühne zum Montieren des neuen Fahrdrahtes an den Hängern vorsieht. Die Vorrichtung ermöglicht zwar ein zeitgleiches Aufspulen des alten Fahrdrahtes und Ziehen des neuen Fahrdrahtes in kontinuierlicher Weise, dennoch ist der personelle Aufwand zur Besetzung der Maschine mit Bedienpersonal noch sehr hoch.

In ähnlicher Weise offenbart DE 100 07 093 A1 eine schienengebundene Fahrleitungsinstandsetzungseinrichtung zum kontinuierlichen Verlegen und/oder Abnehmen des Fahrdrahtes einer Oberleitung. Für das Auswechseln eines Fahrdrahtes (also das gleichzeitige Abnehmen des alten Fahrdrahtes und Ziehen des neuen Fahrdrahtes in einem Maschinendurchgang) sind jedoch ebenso zwei separate Montagehubbühnen vorgesehen, wobei auf einer Hubbühne die Hänger demontiert werden und auf einer zweiten Hubbühne die neuen Hänger wieder montiert werden.

Der gravierende Nachteil dieser beiden bekannten Vorrichtungen ist insbesondere darin zu sehen, dass einerseits die Maschinen – durch ihre Konstruktion bedingt – einen im wesentlichen fixen Abstand der beiden Montagebüh nen zueinander vorgeben. In der Praxis sind jedoch die Klemmpunkte des Fahrdrahtes (Hänger, Seitenhalter) nicht äquidistant über die Fahrdrahtlänge verteilt. Die Zwischenräume zwischen den Klemmpunkten variieren zwischen 2,5 m und 16 m, so dass in der Praxis die beiden Montagebühnen meistens nicht gleichzeitig produktiv sein können. So ist beispielsweise der Montage-Arbeitsplatz zur Untätigkeit gezwungen, wenn der Demontage-Arbeitsplatz bedingt durch schwergängiges Demontieren eines Klemmpunktes das Arbeitstempo der Maschine drosseln muss.

Aus EP 416 136 bzw. EP 459 537 bzw. EP 459 538 ist ein grundlegendes Maschinenkonzept zum kontinuierlichen Verlegen des Fahrdrahtes und/oder Tragseils einer Oberleitung bekannt. Dieses Fahrzeug ist jedoch in erster Linie für das gleichzeitige Spannen von Tragseil und Fahrdraht konzipiert, wie es bei größeren Fahrleitungsum- oder -neubauten notwendig wird. Für den weit häufiger auftretenden Fall, daß lediglich der abgenutzte Fahrdraht ausgetauscht werden soll, ist dieses Fahrzeug jedoch ungeeignet da es lediglich entweder den Abbau des auszuwechselnden Drahtes oder den Aufbau des neuen Fahrdrahtes ermöglicht. Für den kompletten Fahrdrahttausch wären entweder zwei separate Arbeitsdurchgänge oder zwei im Verbund arbeitende Fahrzeuge notwendig, wobei im letzten Fall das zweite Fahrzeug in Bezug zur Arbeitsrichtung spiegelbildlich zum ersten Fahrzeug angeordnet sein muß. Generell ist das Fahrzeug nur für eine Arbeitsrichtung ausgelegt. Dies kann im praktischen Einsatz durchaus Zeit- und kostenintensive Wende- und Rangiermanöver oder aber zusätzliche logistische Maßnahmen bei der Baustellen-Organisation erforderlich machen. Zusätzlich benötigt die für die Aufbringung der Fahrdrahtzugspannung eingesetzte Friktionswinde wertvolle Arbeits- bzw. Einbaufläche auf dem Fahrzeug. Selbst bei Einschränkung auf das bloße Abbauen des auszuwechselnden Fahrdrahtes bleibt die Maschine konstruktionsbedingt auf einen Fahrdrahtzug beschränkt, wobei die Arbeitsrichtung durch die Maschine fest vorgegeben ist. Die empfindlichen Fahrdrähte werden durch das Windwerk unnötig stark gebogen bzw. gewalkt und aneinander gerieben. Schließlich sollen sich die Komponenten wie z.B. Umlenkrolle, Führungsrollen und Seiltrommeln selbst zentrieren. Dies kann jedoch nur angewendet werden, wenn der Fahrdraht und/oder das Tragseil mindestens eine Mastlänge vor bzw. hinter der Maschine nicht in den Fahrleitungsstützpunkten fixiert ist. Dies wiederum macht bei dem hier gewählten Ansatz stets ein in diesem Abstand vor- sowie ein entsprechendes nachlaufendes Fahrzeug mit Arbeitsbühne erforderlich. Da die Maschine die Höhenlage des Fahrdrahtes im Sinne einer Soll-Lage stets vorgibt, ist zum Montieren an den Klemmpunkten von Tragseil bzw. Fahrdraht immer eine manuelle Kraftaufwendung durch das Montagepersonal notwendig.

In EP 776 780 wird dieses Grundkonzept im wesentlichen dahingehend modifiziert, daß der dem Ansteuern der Höhen- bzw. Solllage des Fahrdrahtes bzw. des Tragseils dienende Auslegerarm durch eine höhenverstellbare und um eine in Maschinenlängsrichtung verlaufende horizontale Achse verschwenkbare Führungseinrichtung ersetzt wird. Dadurch wird zwar die bislang starr vorgegebene Arbeitsrichtung aufgehoben, die übrigen konzeptionell bedingten Nachteile der Maschine in Bezug auf das Auswechseln eines Fahrdrahtes bleiben jedoch bestehen.

In EP 861 752 ist eine ähnlich Maschine mit einem modifizierten Aufbau der Zugspannvorrichtung dargelegt. Die Notwendigkeit der Existenz einer solchen separaten Zugspannvorrichtung besteht jedoch weiterhin.

In EP 972 669 wird die bisherige mechanisch selbsttätige Ausrichtung der Führungs- und Umlenkrollen durch ein gezieltes Ansteuern dieser Komponenten mittels Antriebe aufgegeben. Die Maschine gibt jedoch weiterhin die Soll-Lage von Fahrdraht und/oder Tragseil durch die eingestellte Position von Umlenk- und Führungsrollen vor. Eine direkte Fixierung des Fahrdrahtes im näheren Umfeld der Maschine ist somit weiterhin nicht möglich. Auch die übrigen genannten Nachteile dieses Maschinenkonzeptes bestehen weiterhin.

EP 706 910 beschreibt eine Vorrichtung mit einer stehend gelagerten Drahttrommel (d.h. deren Trommelachse verläuft vertikal), die jedoch ansonsten analog zu dem aus EP 416 136 bekannten Grundprinzip arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fahrrichtungsunabhängiges und unterbrechungsfreies Abarbeiten mehrerer Fahrdraht-Züge mit minimaler manueller Kraftaufwendung seitens des Montage-Personals ermöglichen. Zusätzlich soll das Aufbringen der Nennzugspannung auch unter Anfahr- und Abbremsbedingungen ahne konstruktiven Mehraufwand erfolgen. Nicht zuletzt soll die Vorrichtung modular konzipiert und unabhängig von einem vorgegebenen Trägerfahrzeug sein.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht dabei aus getrennten Führungs- und Aufnahmevorrichtungen für den einlaufenden alten Fahrdraht und den ablaufenden neuen Fahrdraht. Dadurch können beide Fahrdrähte synchron gespult werden: eine zeitgleiche Demontage und Montage wird damit möglich. Durch die Anordnung der in Arbeitsrichtung vorauslaufenden Einrichtungen für den zu verlegenden neuen Fahrdraht vor den in Arbeitsrichtung nachlaufenden Einrichtungen für den abzubauenden Fahrdraht wird ein Kreuzen der ein- und auslaufenden Drähte in einer Arbeitsebene erreicht, in der die notwendigen Montagevorgänge ablaufen können. Der symmetrische Aufbau der Vorrichtung gewährleistet die Unabhängigkeit der Arbeitsrichtung von deren Ausrichtung auf dem Gleis. Dadurch wird Aufwand für Rangier- und Wendefahrten vermieden, sowie die Logistik der Bauablauf-Organisation vereinfacht.

Eine vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin die Führungs- und Aufnah- meeinheiten für den neuen und alten Fahrdraht auf separaten Grundrahmen aufzubauen, die vom Trägerfahrzeug unabhängig sind. Somit wird erreicht, dass diese Module nicht unlösbar mit einem fest vorgegebenen Trägerfahrzeug verbunden, sondern freizügig einsetzbar sind. Die Verwendung straßenfahrbarer Trägerfahrzeuge oder von Zweiwege-Fahrzeugen ermöglicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens somit auch im Bereich von Straßenbahnen oder Oberleitungsbussen. Ebenso ist ein Straßentransport der Vorrichtung zu Einsatzorten an Gleisanlagen denkbar und vereinfacht damit die Baustellen-Logistik.

Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, alle Aufnahmeeinheiten mit Antriebs- und Bremsvorrichtungen an den Trommelaufnahmen auszustatten. Dadurch wird es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung richtungsunabhängig zu betreiben und die Trommmelaufnahmen bedarfsorientiert sowohl für Aufwickel- als auch für Abwickelvorgänge unter Nennzuglast einzusetzen. Die Bremse stellt eine zusätzliche Sicherung bei Unregelmässigkeiten dar.

Es ist von besonderem Vorteil, die Ist-Lage des alten Fahrdrahtes – insbesondere die Fahrdraht-Seitenlage – nicht wesentlich zu verändern und den neuen Fahrdraht wieder entsprechend dieser Ist-Lage zu verlegen. Für das Montagepersonal entfällt jegliche manuelle Kraftaufwendung im Zusammenhang mit einer Lageveränderung der Fahrdrähte oder einer Zugentlastung von Seilhängern.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Umlenkrollen der Fahrdrahtführungseinrichtung maschinell angetrieben sind, da hierdurch die mögliche Kraftübertragung auf den Fahrdraht erhöht wird.

Ein wesentlicher Aspekt des erfinderischen Gedankens besteht darin, die Nenn-Zugspannung messtechnisch zu erfassen und als Grundlage für die Ansteuerung aller Antriebe durch eine zentrale Steuerungseinheit zu verwenden. Dadurch wird das Montagepersonal in hohem Umfang von manuellen Tätigkeiten entlastet und ein beim Fahrdrahtwechsel wesentlicher Qualitätsfaktor der Überwachung zugänglich gemacht sowie eine im Sinne des Qualitätsmanagements notwendige Protokollierung der Arbeitsergebnisse ermöglicht.

Die in den Ansprüchen 7 und 8 angesprochenen Merkmale beschreiben in vorteilhafter Weise die Ausrichtung der Fahrdrahtführungseinrichtungen der Maschine an die vorgefundene Ist-Lage des alten Fahrdrahtes, an der sich auch der unmittelbar darauffolgende Verlegevorgang orientiert. Der Fahrdraht und ebenso das mit diesem verbundene Tragwerk verbleiben im Arbeitsbereich der Maschine in ihrer Ist-Lage. Auf die Oberleitung können keine Kräfte einwirken, die eine Gefahr von Beschädigung mit sich bringen könnten. Ebenso werden für das Montagepersonal größere manuelle Kraftaufwendungen vermieden. Die fehlende Notwendigkeit manueller Nachführungen reduziert des weiteren die Gefahr von Bedienfehlern.

Es ist besonders vorteilhaft den Fahrdrahtlageprüfer und die obere Umlenkrolle, die gemeinsam einer Fahrdrahtführungseinrichtung zugeordnet sind mit einem Versatz längs der Drehachse dieser Umlenkrolle anzuordnen. Dies bewirkt, dass alter und neuer Fahrdraht nahe beieinander, jedoch mit definiertem Abstand zueinander geführt werden, so dass Verdickungen im Fahrdrahtquerschnitt (z.B. eingebaute Stromverbinder oder andere Klemmen) nicht zur Berührung bzw. Kollision zwischen altem und neuem Fahrdraht führen können. Wird dieser Versatz an beiden Fahrdrahtführungseinrichtungen gleich groß jedoch spiegelbildlich zueinander ausgeführt verlaufen beide Fahrdrähte parallel zueinander und die Klemmpunkte am alten und neuen Fahrdraht liegen einander genau gegenüber.

Eine Modifikation des Erfindungsgedankens sieht vor, die Speichertrommeln mit einem leicht kegelstumpfförmigen Kern auszustatten. In Verbindung mit dem in Anspruch 11 angesprochenen Merkmal ermöglicht dies eine leichtere Behandlung des aufgewickelten Fahrdrahtes bei der Zuführung zum Recycling. Anstelle eines aufwendigen erneuten Abspulens ist es ausreichend den Fahrdraht nach Abnehmen der Seitenwandung der Speichertrommel vom leicht konisch geformten Trommelkern abzustreifen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sieht ferner die Möglichkeit zur Relativbewegung zwischen Fahrdrahtführungseinrichtung und Trommelwindenbock vor. Dadurch wird beim Abwickelvorgang sichergestellt, dass es zu keinen Verdrehungen, Knicken oder Abscheuerungen am neuen Fahrdraht kommt. Beim Aufwickeln des alten Fahrdrahtes werden dadurch Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Knäuelbildungen, verhindert und somit die Ausnutzung der vollen Trommelkapazität unterstützt. Für die Steuerung des Wickel- bzw. Spulvorgangs stellt die Messung der Verkantung der unteren Umlenkrolle eine vorteilhafte Alternative zu den bekannten Laser-Triangultions-Verfahren zur berührungslosen Messung der Wickeldicke und der Position des von der Speichertrommel abbzw. auf diese auflaufenden Fahrdrahtes dar, da mit dem gleichen Meßprinzip gleichzeitig auch die Nenn-Zugspannung in dem über diese Umlenkrolle laufenden Fahrdraht gemessen werden kann – gegebenenfalls auch als Rückfall-Ebene, wenn diese Messung bereits an der oberen Umlenkrolle erfolgt. Die Zuordnung von Hilfs-Seilwinden zu den Trommelwindenböcken stellt eine sinnvolle Ergänzung der Erfindung dar, da sie den Einfädelvorgang der auf- und abzuwickelnden Fahrdrähte zu Beginn einer Arbeitsschicht sinnvoll erleichtern.

Ebenso ist es sinnvoll, eine höhenverstellbare Arbeitsbühne im Bereich der durch das erfindungsgemäße Verfahren vorgegebenen Arbeitsebene zu installieren.

Eine mobile Steuerungseinrichtung – z.B. im Arbeitsbereich des Monteurs – ergänzt die erfindungsgemäße Vorrichtung dahingehend, dass – neben der üblichen Grundforderung nach Redundanz – für den Monteur eine Möglichkeit zum manuellen Eingriff in die zentrale Maschinensteuerung im Falle von Besonderheiten an der Oberleitung bzw. zur Gefahrenabwehr geschaffen wird.

Eine automatische Erkennung der Hängerklemmen stellt schließlich eine sinnvolle Ergänzung dar, da dadurch die Grundlage geschaffen wird, die Positionierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach erfolgter Arbeitsvorfahrt zwischen zwei Hängerklemmen zu automatisieren.

Abschließend kann es von Vorteil sein, wenn die Fahrdrahtführungseinrichtung außerhalb des Arbeitseinsatzes zur Erleichterung des Transportes abklappbar bzw. demontierbar ausgeführt ist. Durch zusätzliche Stützvorrichtungen kann eine Stapelfähigkeit der Vorrichtung erreicht werden, wodurch Transport und Lagerung vereinfacht werden.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrzeuges zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung,

2 eine Draufsicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrzeuges zum Auswechseln einer Fahrdrahtes an einer Oberleitung,

3 eine Detailansicht zur Führung und Aufnahme des Fahrdrahtes in Seitenasicht,

4 eine Detailansicht zur Führung und Aufnahme des Fahrdrahtes als Draufsicht.

Die dargestellte Maschine besteht neben dem auf Schienenlaufwerken gelagerten Trägerfahrzeug (4) und den fakultativ an den beiden Stirnenden des Fahrzeuges vorsehbaren Kabinen für Führerstände, Werkzeug, Sanitäreinrichtungen etc. aus den Führungs- und Aufnahmeeinheiten für den zu verlegenden neuen Fahrdraht (Teileinheit A), einer Hubvorrichtung mit Arbeitsbühne (6) sowie den Führungs- und Aufnahmeeinheiten für den zu abzubauenden alten Fahrdraht (Teileinheit B). Bezogen auf die Arbeitsrichtung (1) läuft die Teileinheit A der Arbeitsbühne (6) voraus, die Teileinheit B läuft dieser nach. Beide Teileinheiten sind auf jeweils einem Wechselbrückenrahmen (11) montiert, wobei die durch das Trägerfahrzeug vorgegebenen zulässigen Abmessungen berücksichtigt werden müssen.

Jede Teileinheit (A, B) besteht aus einer höhenverstellbaren und quer zur Gleisachse (5) verschiebbaren Fahrdrahtführungseinrichtung (12) mit Kraftaufnehmern (23, 24, 25) zur Messung der Fahrdrahtzugspannung. Der Antrieb (30) zum seitlichen Verschieben des Grundrahmens (26) ist im Wechselbrückenrahmen (11) integriert und wird automatisch durch die zentrale Steuerung (7) angesteuert. Am oberen Ende der Fahrdrahtführungseinheit (12) befindet sich ein Führungsrollen enthaltender Fahrdrahtlageprüfer (27), dessen Führungsrollenachsen in etwa ein nach oben offenes U beschreiben. In den Lagerblöcken der Führungsrollen sind Kraftmesser (23) zur Detektion der Seiten- und Höhenlage des durchlaufenden Fahrdrahtes integriert. Unmittelbar unterhalb des Fahrdrahtlageprüfers (27) und mit leichtem achsparallelen Versatz hierzu befindet sich eine obere Umlenkrolle (28), deren Durchmesser durch den minimalen Biegeradius des Fahrdrahtes bestimmt wird. In den Lagerblöcken der Umlenkrolle (28) ist ein Kraftmesser (24) zur Ermittlung der Fahrdrahtzugspannung integriert. Das Laufflächenprofil der Umlenkrolle ist ausreichend breit zur Aufnahme eines Fahrdrahtes und zentriert den Fahrdraht in der Laufflächenmitte. In analoger Weise befindet sich in unteren Bereich der Fahrdrahtführungseinrichtung (12) die untere Umlenkrolle (31), die ebenfalls Kraftmesser (25) zur Gewährleistung eines korrekten Auf- bzw. Abspulvorganges aufweist. Beide Umlenkrollen (28, 31) verfügen über einen zusätzlichen Antrieb (35) zur Unterstützung der Trommelwindenantriebe und Bremssysteme (16).

Jede Teileinheit (A, B) verfügt ferner über einen quer zur Gleisachse (5) verschiebbaren Trommlwindenbock (20), der zur Aufnahe von zwei in Arbeitsrichtung hintereinander liegenden, im rechten Winkel zur Gleisachse (5) rotierenden Fahrdrahtspeichertrommeln (14) mit entsprechenden Aufnahmevorrichtungen (21) ausgestattet ist. Jeder Speichertrommelaufnahme (21) ist ein in der Drehrichtung frei wählbarer Trommelwindenantrieb mit Bremssystem (16) zum Auf- bzw. Abwickeln des Fahrdrahtes unter Aufbringung der vorgesehenen Nenn-Zugspannung zugeordnet. Eine zweite Speichertrommel ist aus Gründen der Platzersparnis in versetzter Höhenlage zur ersten Speichertrommel angeordnet. Der Antrieb (22) zum Verschieben des Grundrahmens (13) des Trommelwindenbockes (20) ist im Wechselbrückenrahmen (11) integriert und wird automatisch durch die zentrale Steuerung (7) angesteuert.

Eine Schnittstelle (33) stellt die Verbindung zu einer zentralen rechnergestützten Steuereinheit (7) her. Über sie laufen die Daten von den Kraftmessern (23, 24, 25) sowie die Regelimpulse an die einzelnen Komponenten (13, 16, 26) der beiden Teileinheiten A und B.

Eine Speichertrommel (14) besteht aus einem leicht kegelstumpfförmigen Kern (17), dessen geometrische Achse identisch mit der Speichertrommelachse (15) ist; jedoch darf dessen Außenradius nicht den kleinsten zulässigen Biegeradius des Fahrdrahtes unterschreiten. Die Seitenwandungen (14) der Speichertrommeln sind lösbar mit dem Kegelstumpf verbunden, wobei der Mittelpunkt der Seitenwandung mit der Speichertrommelachse (15) deckungsleich ist. Die Stabilität und Verwindungssteifigkeit der Speichertrommel muss die Übertragung der vorbeschriebenen Zugspannung auf den Fahrdraht ermöglichen.

Vor Arbeitsbeginn wird das Fahrzeug in Abhängigkeit von der geplanten Arbeitsrichtung (1) mit Speichertrommeln bestückt, wobei Teileinheit B mindestens eine leere Speichertrommel zur Aufnahme des Altdrahtes aufweisen muss, und so positioniert, daß sich die Arbeitsbühne (6) unter der ersten Hängerklemme (8) der auszuwechselnden Fahrdrahtlänge befindet. Das Seil der Hilfs-Seilwinde (34B) der Teileinheit B wird von unten nach oben über die Umlenkrollen (31B, 28B) der Fahrdrahtführungseinrichtung (12B) zur Fahrdrahtfüghrungseinrichtung (12A) der Teileinheit A und dort weiter von oben nach unten über die Umlenkrollen (28A, 31A) zur vollen Speichertrommel (14A) gezogen. Das Windenseil wird dort mit dem neuen Fahrdraht verbunden und durch Betätigen der Hilfs-Seilwinde (34B) zusammen mit dem Fahrdraht (3) von der Speichertrommel (14A) über die Umlenkrollen (31A, 28A) bis zum Erreichen des ersten Klemmpunktes in der Oberleitung (8) gezogen. Ebenso wird ein zweites Hilfsseil, dessen eine Ende fest am verjüngten Ende des Kerns (17B) der leeren Speichertrommel (14B) fixiert ist über die Umlenkrollen (31B, 28B) zum Klemmpunkt (8) geführt. Der abgenutzte Fahrdraht (2) wird nun mit diesem zweiten Hilfsseil verbunden. Alter (2) und neuer (3) Fahrdraht werden mittels der Trommelwindenantriebe (16A, 16B) mit der vorgesehenen Fahrdrahtzugspannung beaufschlagt: anschließend wird der alte Fahrdraht (2) aus der Klemme (8) gelöst und der neue Fahrdraht (3) eingeklemmt. Bevor sich das Fahrzeug in Arbeitsrichtung (1) in Bewegung setzt, wird die Fahrdrahtführungseinrichtung (12A, 12B) so positioniert, daß der abzubauende Fahrdraht (2) im Fahrdrahtlageprüfer (27A) liegt. Analog muß der neu zu verlegende Fahrdraht (3) in den Fahrdrahtlageprüfer (27B) eingeführt werden.

Während des Arbeitsprozesses wird die vorgeschriebene Fahrdraht-Zugspannung von Kraftmessern (24), die an den Lagerblöcken der oberen Führungsrollen (28) der Fahrdrahtführungseinrichtung (12) beider Teileinheiten A und B angebracht sind, permanent gemessen und an die rechnergestützte Steuereinheit (7) weitergeleitet. Diese Steuereinheit (7) regelt das Drehmoment, das die Trommelwindenantriebe und Bremssysteme (16) zur Beaufschlagung des Fahrdrahtes mit der vorgesehenen Zugspannung aufbringen müssen. Der abgenutzte Fahrdraht läuft bei Arbeitsvorfahrt des Fahrzeuges in Arbeitsrichtung (1) durch den Fahrdrahtlageprüfer (27A), wobei die Kraftmesser (32A) die auf den Fahrdrahtlageprüfer (27A) einwirkenden Kräfte ermitteln. Die in vertikaler Richtung nach unten wirkende Kraft muß dabei stets größer null sein, damit eine Fahrdrahtführung jederzeit sichergestellt ist, ein übermäßiger Anhub des Fahrdrahtes muß jedoch vermieden werden. Wird in horizontaler Ebene eine Krafteinwirkung gemessen, so wird die Stellung der Fahrdrahtführungseinrichtung (12A) durch Verschieben des Grundrahmens (26A) derart nachgeführt, dass die Horinzontalkräfte neutralisiert sind und somit die Position des Fahrdrahtlageprüfers (27A) mit der tatsächlichen Fahrdrahtseitenlage übereinstimmt. Diese Kraftmessung wird am Fahrdrahtlageprüfer (27B) der nachlaufenden Fahrdrahtführungseinrichtung (12B) nicht durchgeführt, da die Fahrdrahtführungseinrichtung (12B) unter Berücksichtigung des Wegversatzes zwischen den beiden Führungseinrichtungen (12A, 12B) mit der Fahrdrahtseitenlage, die zuvor die vorauslaufende Führungseinrichtung (12A) an diesem Ort eingenommen hatte, als Vorgabe angesteuert wird. Diese Steuerung gewährleistet einen bezüglich einer horizontalen Referenzebene parallelen Verlauf der beiden Fahrdrähte (2, 3) (siehe 2). Der Abstand beider paralleler Fahrdrähte wird dabei bestimmt durch die Größe des Versatzes, den der Fahrdrahtlageprüfer (27) und die obere Umlenkrolle (38) längs der Drehachse der oberen Umlenkrolle (28) zueinander jeweils aufweisen und der bei beiden Teileinheiten A und B sinnvollerweise identisch ist. Der Abstand sollte so bemessen sein, dass im alten Fahrdraht vorhandene Bauteile wie z.B. Stromverbinder und sonstige Klemmen zu keiner Berührung mit dem neuen Fahrdraht führen. Bezüglich einer vertikalen, gleisparallelen Ebene kreuzen sich beide Fahrdrähte unter einem spitzen Winkel (siehe 1).

In diesen Kreuzungsbereich einlaufende Klemmpunkte (8) werden bei Fahrzeugstillstand durch gleichmäßiges Anheben der Fahrdrähte (2, 3) mittels der höhenverstellbaren Fahrdrahtführungseinrichtungen (12A, 12B) von vertikalen Kräften entlastet. Anschließend kann der alte Fahrdraht (2) durch den auf der Arbeitsbühne (6) befindlichen Monteur aus dem Klemmpunkt (8) gelöst und der neue Fahrdraht (3) eingeklemmt werden. Nach Beendigung des Umklemmvorgangs werden die Führungsböcke (12A, 12B) wieder in ihre Ausgangslage abgesenkt und die Arbeitsvorfahrt zum nächsten Klemmpunkt wird gestartet. Durch eine vorgeschaltete automatische Lokalisierung der Klemmpunkte (z.B. ein im Bereich der vorauslaufenden Fahrdrahtführungseinrichtung [12A] installiertes Bildverarbeitungssystem) kann auch der Prozeß der Arbeitsvorfahrt mit punktgenauem Positionieren der Arbeitsbühne (6) unter dem Klemmpunkt (8) automatisiert werden.

Durch das Verschieben der Fahrdrahtführungseinrichtungen (12) quer zur Gleisachse (5) und der sich während der Wickelvorgänge fortlaufend ändernden Position des ab- bzw. aufzuwickelnden Fahrdrahtes entlang der Längsachse der Speichertrommel (15) wird ein Nachsteuern des Grundrahmens (13) notwendig, damit ein rechtwinkliges, verwindungsfreies Auf- bzw. Ablaufen des Fahrdrahtes auf bzw. von der Speichertrommel gewährleistet ist. Hierzu werden die Kräfte, die durch seitlichen Versatz in horizontaler Ebene entstehen, mit den Kraftmessern (25) an den unteren Umlenkrollen (31) der Fahrdrahtführungseinrichtung (12) permanent gemessen und an die Steuereinheit (7) weitergeleitet. Wird eine Kraft in horizontaler Ebene registriert, wird der Grundrahmen (13) mit der Speichertrommel (14) quer zur Gleisachse (5) verschoben bis die Neutralisierung dieser Kraft erreicht und damit ein rechtwinkliges Auf- bzw. Ablaufen des Fahrdrahtes auf bzw. von der Speichertrommel gewährleistet ist.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes, der mit Hängern an einem Tragseil an einer Oberleitung eines Gleises befestigt ist, wobei die Vorrichtung mindestens eine Einheit zur Führung und Aufnahme des abzubauenden Fahrdrahtes sowie mindestens eine dazu in Arbeitsrichtung achsensymmetrisch angeordnete Einheit zur Führung und Aufnahme des zu verlegenden Fahrdrahtes, die der Führungs- und Aufnahmeeinheit des abzubauenden Fahrdrahtes in Arbeitsrichtung vorausläuft, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein einziges mittig zwischen den Einheiten angeordnetes Arbeitsgerüst (6) zum Aus- und Einklemmen der Fahrdrähte in die Hängerklemmen aufweist.
  2. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Einheiten auf jeweils separaten, vom Trägerfahrzeug lösbaren Grundrahmen (11) aufgebaut sind.
  3. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einheit mindestens eine Speichertrommelaufnahme mit jeweils separatem Trommelwindenantrieb und -bremse (16) aufweist.
  4. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine Fahrdrahtführungseinrichtung (12) mit einem zugeordneten Fahrdrahtlageprüfer (27) die Fahrdraht-Ist-Lage erfasst sowie den alten Fahrdraht aus seiner Ist-Lage auf die Speichertrommel überführt bzw. den neuen Fahrdraht von der Speichertrommel in eine mit der Ist-Lage des alten Fahrdrahtes identischen Endlage überführt.
  5. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrdrahtführungseinrichtung (12) maschinell angetriebene Umlenkrollen (28, 31) aufweist.
  6. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messvorrichtung an den unteren und/oder oberen Umlenkrollen (28, 31) die aktuelle Zugspannung des ein- bzw. auslaufenden Fahrdrahtes erfasst und die Messwerte zur Steuerung der zugehörigen Trommelantriebe bzw. -bremsen (16) an eine zentrale Steuereinrichtung (7) übergibt.
  7. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der in Arbeitsrichtung vorauslaufende Fahrdrahtlageprüfer (27A) die Ist-Lage des einlaufenden Fahrdrahtes messtechnisch erfasst und die zentrale Steuereinheit (7) daraus Steuersignale für ein synchrones Nachführen der in Arbeitsrichtung vorauslaufenden und mit diesem Fahrdrahtlageprüfer (27A) verbundenen Fahrdrahtführungseinrichtung (12A) in allen drei Raumkoordinaten ermittelt.
  8. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (7) die mit dem in Arbeitsrichtung nachlaufenden Fahrdrahtlageprüfer (27B) verbundene Fahrdrahtführungseinrichtung (12B) in allen drei Raumkoordinaten derart ansteuert, dass seine Position identisch mit der zuvor vom vorlaufenden Führungselement an diesem Ort eingenommenen Position ist.
  9. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrdrahtlageprüfer (27) und die obere Umlenkrolle (28) einen Versatz längs der Drehachse der oberen Umlenkrolle (28) zueinander aufweisen.
  10. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichertrommeln (14) einen leicht kegelstumpfförmigen Kern aufweisen.
  11. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichertrommeln (14) Seitenwandungen (18) aufweisen, die lösbar mit dem Speichtertrommelkern verbunden sind.
  12. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrdrahtführungseinrichtung (12) und Trommelwindenbock (13) mechanisch voneinander getrennt sind und relativ zueinander in einer horizontalen Ebene quer zur Arbeitsrichtung der Vorrichtung verschiebbar sind.
  13. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messvorrichtung an der unteren Umlenkrolle (31) die aktuelle Ablenkung des von der Speichertrommel (14) ablaufenden bzw. auf die Speichertrommel auflaufenden Fahrdrahtes von der rechtwinklig zur Speichertrommelachse (15) verlaufenden Richtung erfasst und die zentrale Steuerungseinrichtung (7) daraus Signale zu einer Verschiebung des Trommelwindenbocks (13) quer zur Gleisachse (5) ermittelt.
  14. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass den Trommelwindenböcken (13) jeweils eine angetriebene Hilfs-Seilwinde (34) zugeordnet ist.
  15. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgerüst (6) höhenverstellbar ist.
  16. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Antriebe über eine mobile Steuereinrichtung steuerbar sind.
  17. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet dass, in deren in Arbeitsrichtung vorlaufenden Bereich jeweils eine Vorrichtung zur Erkennung der Klemmpunkte installiert ist.
  18. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Arbeitseinsatzes die Fahrdrahtführungseinrichtung (12) über eine quer zur Maschinenlängsachse liegende Rotationsachse auf der Vorrichtung abzulegen ist.
  19. Vorrichtung zum Auswechseln eines Fahrdrahtes an einer Oberleitung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet dass, der Grundrahmen nach oben hin mit mindestens vier Stützvorrichtungen zum Aufnehmen der Kräfte bei Stapelung ausgerüstet ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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