Schotterzustandsanalyse mittels Stopfmaschine - Plasser ...
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Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung Schotterzustandsanalyse mittels Stopfmaschine Olja Barbir, Johannes Pistrol, Bernhard Antony, Fritz Kopf, Dietmar Adam und Florian Auer Bahnfahren ist en vogue. Das stetig verbesserte Leistungsangebot, die zunehmende Sensibilisierung für den Umweltschutz und das Verlangen nach Ressourcenschonung tragen dazu bei. Immer mehr junge Menschen verzichten auf ein eigenes Auto und bevorzugen den Zug für ihre Reisen. Eine Entwicklung, die sich in steigenden Fahr- gastzahlen bemerkbar macht. Durch schnelle und leistungsstarke Verbindungen ist die Bahn im Vergleich zum Flugzeug auch für Geschäftsreisende eine sinnvolle Alternative geworden. Mit dem Standortvorteil der Bahnhöfe in den Zentren der Städte sind viele Verbindungen mit dem Zug unschlagbar. Für die Infrastruktur bedeutet diese Ent- wicklung ein Mehr an Belastung und somit Verschleiß. Notwendige Instandhaltungs- arbeiten müssen in den immer kürzer werdenden Sperrzeiten untergebracht werden. Die Verfügbarkeit der Strecke ist oberstes Gebot. Verspätungen oder gar Ausfälle sind unbedingt zu vermeiden, die Sicherheit ist zu gewährleisten. Notwendig dafür sind regelmäßige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten am Gleis, die unter anderem die korrekte Gleislage sicherstellen. Die Gleisinstandhaltung umfasst dabei das Nivellieren, Heben, Richten und Stopfen des Gleises, wodurch die ursprüngliche Gleislage wieder- hergestellt werden kann. Die Arbeiten werden in der Regel von Stopfmaschinen durch- geführt, wobei die Stopfpickel in den Gleisschotter eindringen und diesen während der Schließbewegung der Pickel verdichten. Unmittelbar nach dem Stopfen kommt in vielen Fällen der Dynamische Gleisstabilisator zum Einsatz, um den Querverschiebe- widerstand zu erhöhen, Langsamfahrstellen zu vermeiden und die Anfangssetzungen vorwegzunehmen. 1 Projektinhalt und Ziele Im Rahmen des Forschungsprojekts TAMP wird eine Stopfmaschine von Plasser & Theurer untersucht, die nach dem asynchronen Gleichdruck-Stopfprinzip arbeitet. Das Augenmerk der Analyse liegt insbesondere auf der experimentellen Untersuchung und mechanischen Modellierung des Kontaktes zwischen den Stopfpickeln, über den die Verdichtungsenergie in den Schotter eingebracht wird, und dem Gleisschotter. Das Forschungsprojekt wurde seitens Plasser & Theurer initiiert und wird in Zusammen- arbeit mit dem Institut für Geotechnik der TU Wien und dem Ingenieurbüro FCP Fritsch, Chiari & Partner ZT GmbH bearbeitet. 336 | EIK 2020
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung 2 Experimentelle Untersuchungen Während des Stopfvorgangs bilden die Stopfpickel ein Interaktionssystem mit dem Gleisschotter, wodurch die Verschiebungen, die aus der dynamischen Anre- gung des Pickels und der Schließbewegung des Beistellzylinders resultieren, auf den Gleisschotter übertragen werden und diesen unter der Schwelle verdichten. Für Arbeiten der Stopfmaschine bzw. des Stopfaggregats (Abb. 1) wird das Gleis in eine zuvor durch Messungen bestimmte Höhe angehoben und gleichzeitig in Querrichtung ausgerichtet. Sobald sich das Gleis in der korrekten Position befin- det, tauchen die Stopfpickel in das Schotterbett ein und die eigentlichen Stopfar- beiten beginnen. Die Beistellbewegung setzt wenige Momente vor Erreichen der endgültigen Stopftiefe ein und entspricht einer Schließbewegung der einander gegenüberstehenden Stopfpickel unterhalb der Schwelle mit dem Ziel, den ent- standenen Hohlraum unter der Schwelle zu verfüllen und den Gleisschotter zu verdichten. Abschließend öffnen die Stopfpickel wieder und werden gleichzeitig aus dem Schotter gezogen, bevor das Aggregat über der nächsten Schwelle po- sitioniert wird. Die Unterteilung des Stopfvorganges in einzelne Phasen (Abb. 2) ermöglicht die Berechnung der aufgewendeten Energie je Phase, wobei insbe- sondere das Beistellen von großem Interesse ist, da in diesem Zeitraum die primä- re Verdichtung des Schotters erfolgt. Abb. 1: Stopfaggregat in Arbeitsposition: (1) Vibrationsanregung durch Exzenterwelle, (2) Leistungsreserve durch Schwungmasse, (3) fester Drehpunkt, (4) konstante Amplitude [4] Das asynchrone Gleichdruck-Stopfprinzip, bei dem sämtliche Pickel des Stopfag- gregats mit demselben Druck beigestellt werden, gewährleistet im Zusammenwirken mit der gerichteten Vibrationsanregung eine gleichmäßige Schotterverdichtung. Die Variation der Frequenz beim Stopfvorgang trägt dazu bei, Verschleiß, Schall und Ener- EIK 2020 | 337
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung giebedarf deutlich zu reduzieren. Beim Eindringen der Pickel in den Schotter wird die Frequenz auf 45 Hz erhöht, während des Beistellvorgangs arbeitet man weiterhin mit der bewährten Frequenz von 35 Hz. Beim Bewegen des Stopfaggregats zur nächsten Schwelle wird die Frequenz auf 28 Hz verringert und damit eine deutliche Schallre- duktion erzielt. Abb. 2: Unterteilung des Stopfvorganges in Betriebsphasen: (1) Eindringen in den Gleisschotter, (2) Beistellen, (3) Anheben und anschließende Neupositionierung des Aggregats [1] Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde die Stopfmaschine „Dynamic Stopf express 09-4X E³“ mit den folgenden Sensoren (Abb. 3) ausgestattet, um die Interaktion zwischen Stopfpickel und Gleisschotter sowie die Verdichtung unterhalb der Schwellen messtechnisch zu erfassen: Abb. 3: Sensorpositionen am „Dynamic Stopfexpress 09-4X E³“ [2] 338 | EIK 2020
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung • Dehnmessstreifen (rot) wurden direkt am Stopfpickel appliziert, um Normalkräfte (z-Richtung) und Querkräfte (x-Richtung) zu messen. • Beschleunigungsaufnehmer (blau), platziert am oberen Teil des Stopfarmes, ermög- lichen eine exakte Berechnung der Beschleunigungen in axialer und tangentialer Richtung zur Verbindungslinie zwischen der Sensorposition und dem Drehpunkt. Dadurch lässt sich die Schwingungsamplitude des Stopfpickels mittels zweifacher Integration der gemessenen Beschleunigungen bestimmen (Abb. 4). Abb. 4: Zweifache Integration der gemessenen Beschleunigungen zur Bestimmung der Schwingwege • Druck (gelb) und Verlängerung des Hydraulikzylinders (grün) werden zusätzlich ge- messen, um den Stopfvorgang vollständig zu dokumentieren. EIK 2020 | 339
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung Insgesamt wurden vier Pickel der Versuchsstopfmaschine messtechnisch instrumen- tiert (№ 59, 60, 63 und 64). Die Arbeiten des „Dynamic Stopfexpress 09-4X E³“ wurden an verschiedenen Stand- orten in Österreich (Abb. 5) erfasst, wodurch eine umfassende Datengrundlage entstand. Abb. 5: Standorte der durchgeführten Messungen 3 Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen 3.1 Das Arbeitsdiagramm Die ausgewählten Messgrößen wurden in Form eines Arbeitsdiagramms (Stopfkraft- Schwingweg-Diagramm) (Abb. 6) dargestellt, um wichtige Kenngrößen des dynami- schen Vorgangs zu identifizieren. Für die Darstellung des Arbeitsdiagramms erfor- derlich sind die Beschleunigungen in Querrichtung und die Querkraft (= Stopfkraft), gemessen über Dehnmessstreifen am Pickel in x-Richtung. Die Schwingungsampli- tuden werden durch zweifache Integration des Beschleunigungssignals errechnet. Diese Form der Darstellung ermöglichte die Ableitung von sieben charakteristischen Stopfparametern, die in weiterer Folge für eine systematische Auswertung herange- zogen werden können [2]: 340 | EIK 2020
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung Abb. 6: Prinzipdarstellung eines Arbeitsdiagramms (oben) und Arbeitsdiagramm auf Grundlage von Messungen (unten) • Schwingungsamplitude (1) • maximale Stopfkraft (2) • Belastungsreaktion (3) und Entlastungsreaktion (4) des Gleisschotters • in den Gleisschotter eingebrachte Energie (5) • Kontaktpunkte zwischen Pickel und Schotter – Initialisierung (6) und Verlust (7) des Kontakts. In Abhängigkeit von der untersuchten Phase des Stopfvorgangs kann das Arbeits- diagramm verschiedene Formen annehmen (Abb. 7). Kommt der Stopfpickel am Beginn des Beistellvorgangs erstmals mit dem Gleisschotter in Kontakt, zeigt das Ar- beitsdiagramm eine elliptische Form, bedingt durch die asymmetrische Form des Pi- ckels. Im Laufe des Beistellvorgangs entsteht durch die Schließbewegung der gegen- überliegenden Stopfpickel und die damit verbundene Verdichtung des Gleisschotters unterhalb der Schwelle eine typische Form des Arbeitsdiagramms, wie sie in Abb. 6 dargestellt ist. Die Asymmetrie der Arbeitslinie ist auf die Beistellgeschwindigkeit zurückzuführen, die nur in einem bestimmten Bereich variiert werden kann, um den Kontakt zwischen Stopfpickel und Gleisschotter zu gewährleisten, und gleichzeitig sicherstellt, die erforderliche Zeit zur Einbringung der Verdichtungsenergie nicht zu unterschreiten (2 bis 4 ms) [3]. EIK 2020 | 341
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung Abb. 7: Arbeitsdiagramm beim Eindringen (oben) und während des Beistellens (unten) 3.2 Waterfall-Diagramm und Heat-Map In Abhängigkeit von der Beistellzeit setzt sich jede Beistellbewegung aus einer be- stimmten Anzahl an Zyklen zusammen. Ein Zyklus beschreibt eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Stopfpickels je nach Vibrationsfrequenz. Um sowohl einen detaillierten Einblick in jeden einzelnen Zyklus zu ermöglichen als auch die Entwick- lung der eingetragenen Verdichtungsenergie sowie der Belastungsreaktion während der Beistellbewegung zu veranschaulichen, werden sogenannte Waterfall-Diagramme erstellt (Abb. 8 und Abb. 9, jeweils oben). Durch die gesammelte Darstellung aller Ar- beitsdiagramme kann der Fortschritt der Verdichtung einfach nachvollzogen werden. Eine Alternative zu den Waterfall-Diagrammen sind Heat-Maps. Die Heat-Map (Abb. 8 und Abb. 9, jeweils unten) ist eine zweidimensionale grafische Darstellung 342 | EIK 2020
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung Abb. 8. Waterfall- Diagramm mit aneinandergereihten Arbeitsdiagrammen (oben) und Heat-Map desselben Beistellens (unten) für abgenutzten Schotter Abb. 9. Waterfall- Diagramm mit aneinandergereihten Arbeitsdiagrammen (oben) und Heat-Map desselben Beistellens (unten) für neuen Schotter EIK 2020 | 343
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung der bereits zuvor verwendeten Daten, wobei die Größe der Stopfkraft in Form einer Farbskala abgebildet wird. Die Heat-Map ist gewissermaßen eine Draufsicht auf ein Waterfall-Diagramm, wobei die Isolinien Punkte gleicher Werte verbinden. Mit dem Fortschritt des Verdichtungsvorgangs steigt die maximale Stopfkraft je Zyklus ebenso wie die umschriebene Fläche des Arbeitsdiagramms. Als zweiter In- dikator der zunehmenden Schottersteifigkeit ist die größer werdende Steigung des Belastungsastes der Arbeitsdiagramme zu nennen. Diese kann aus dem geringer werdenden Abstand der Isolinien abgeleitet werden. Zusätzlich sind in den Grafi- ken die Punkte der Kontaktinitialisierung und des Kontaktverlusts für jeden Zyklus dargestellt. Die Form der Heat-Map ermöglicht so einen schnellen Einblick in die Schotterbewegung zwischen zwei Zyklen. Beim Vergleich der beiden Messungen aus Abb. 8 und Abb. 9 ist ein typisches Verhalten zu beobachten. Jene Abbildungen, die das Verhalten von abgenutztem Schotter zeigen (Gleisinstandhaltung), weisen einen ausgeprägten Anstieg der Stopfkraft auf, wenn der Stopfpickel in Kontakt mit dem Gleisschotter kommt und der Widerstand gegen eine weitere Verdichtung überwunden werden muss. Die Stopfkraft erreicht ihr Maximum unmittelbar vor Beginn der Entlastungsphase, bevor ein Zurückfedern einsetzt, bei dem der Pickel in weiterer Folge den Kontakt zum Schotter wieder verliert und sich vom Schotter entfernt, ehe der nächste Zy- klus beginnt. Im Unterschied dazu zeigt Schotter in gutem Zustand (Gleisumbau) ein anderes Verhalten (Abb. 9). Wie aus den Punkten der Kontaktinitialisierung in Abb. 9 erkennbar ist, stößt der Stopfpickel deutlich früher auf den Gleisschotter und die Stopfkraft erreicht nach einem mäßigen Anstieg ihr Maximum. Mit ei- ner Abnahme der Pickelgeschwindigkeit ist auch eine Abnahme der Stopfkraft verbunden, wobei der Pickel seine Bewegung in Richtung des Gleisschotters fortsetzt – ein Zurückfedern kann nicht beobachtet werden. Im Unterschied zu abgenutztem Schotter sind negative Werte der Entlastungsreaktion die Folge. In einem darauffolgenden Zyklus kommt der Pickel tendenziell früher in Kontakt mit dem Schotter, was auf eine Kriechverformung des neuen Schotters als Folge der mechanischen Beanspruchung hindeutet [2]. 4 Mechanische Modellierung In Ergänzung zu den experimentellen Untersuchungen wurde ein semianalytisches mechanisches Modell (Abb. 10) der Interaktion zwischen Stopfpickel und Gleisschotter entwickelt. Das mechanische Modell besteht aus zwei Teilsystemen – der Modellierung des Stopfaggregats und dem Boden- bzw. Gleisschottermodell. Besondere Bedeutung wird der Kombination der beiden Teilsysteme und deren Interaktion beigemessen, die zu verschiedenen Kontaktbedingungen führt. 344 | EIK 2020
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung Abb. 10: Mechanisches Modell der Stopfaggregat-Gleisschotter-Interaktion [2] 4.1 Stopfaggregat Das Modell des Stopfaggregats wird für den Stopfpickel 64 der Stopfmaschine „Dynamic Stopfexpress 09-4X E3“ erstellt und übernimmt die exakte Geometrie und Massenträgheit des betrachteten Stopfpickels. Die Eigenschaften des Mo- dells, wie Abmessungen, Stablängen und Winkel, können allerdings einfach ange- passt werden, um den Eigenschaften der für Messungen eingesetzten Stopfpickel zu entsprechen. Das Stopfaggregat wird als einfaches Stabmodell mit zwei Auf- lagern und einer dynamischen Anregung modelliert (Abb. 10). Die dynamische Unwuchtanregung wird im Modell durch eine veränderliche Stablänge ersetzt. Diese wird durch die Bewegung eines Hydraulikzylinders (Öffnen und Schließen) überlagert, die ebenfalls durch eine veränderliche Länge des Stabes l4 modelliert wird (Abb. 10). Das Stopfaggregat besitzt im Hydraulikzylinder ein Ventil, welches den Maximaldruck im Hydraulikzylinder begrenzt, dieses Ventil wird im Modell durch ein Reibelement im Bereich des Beistellzylinders ersetzt. 4.2 Gleisschottermodell Der von der dynamischen Verdichtung beeinflusste Bereich des Gleisschotters unter der Schwelle wird durch die folgenden drei Komponenten des Gleisschottermodells abgebildet: EIK 2020 | 345
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung 4.2.1 Kelvin-Voigt-Element – elastische Verformung des Gleisschotters Während des Stopfvorganges wird die Bewegung des Stopfpickels xStopfpickel dem Gleis- schotter aufgezwungen und führt dadurch zu Verformungen des Gleisschottergefüges. Ein halbunendlicher Konus wird genutzt, um den elastischen Teil der Verformungen abzubilden, wobei ein Kelvin-Voigt-Element die Reaktion des Halbraumes eines linear elastischen homogenen Bodens repräsentiert [4, 7, 8]. Das Modell besteht aus einer rein elastischen Feder, die mit einem viskosen Dämpfer parallel geschaltet ist. Die Federsteifigkeit ke und der Dämpfungskoeffizient ce werden über den Konus für Ver- tikalbewegungen berechnet und um 90° verdreht angewendet, um die Reaktion des Gleisschotters auf die Pickelbewegung abzubilden. Die beiden Parameter können für kompressible Böden über folgende Gleichungen berechnet werden [8]: [ ( ) ] 0,75 G · b0 a0 ke = 3,1 · – 1,6 [N/m] 1–v b0 ce = 4 · √ 2ρ · G 1–v · a b [Ns/m] 1 – 2v 0 0 Die genannte Vorgehensweise ermöglicht die Beschreibung des Gleisschotters über zwei typische Parameter der Bodendynamik – den Schubmodul G und die Querdehnzahl ν – sowie die Dichte ρ. Zusätzlich spielt die Kontaktfläche zwischen Stopfpickel und Gleisschotter eine entscheidende Rolle für die Bestimmung der Parameter. Diese ist über die halbe Länge a0 und die halbe Breite b0 der Pickelfläche definiert. 4.2.2 Feder kp Das Bodenmodell wird durch eine Feder mit der Steifigkeit kp (Abb. 10) erweitert, um die plastischen Verformungen durch die Verdichtung unterhalb der Schwelle abzubilden. 4.2.3 Spaltschließbeschleunigung Verliert der Stopfpickel durch die dynamische Anregung den Kontakt zum Gleis- schotter, entsteht ein Spalt zwischen diesem und der Pickelfläche. Den Theorien des Blockgleitens und des Rankine’schen Erddrucks folgend, streben die Einzelkörner des Gleisschotters danach, diesen Spalt zu schließen. In der Folge kommt der Stopfpickel – durch die Verkleinerung des Spalts – im nächsten Vibrationszyklus früher in Kontakt mit dem Gleisschotter. Der Einfluss des Verhaltens des Gleisschotters bei Kontaktver- lust wird im Modell über eine Spaltschließbeschleunigung agc berücksichtigt, um die 346 | EIK 2020
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung exakte Lage des Gleisschotters xSchotter zu bestimmen. Die berechnete Beschleunigung hängt vom Reibungswinkel des Gleisschotters und der Erregerfrequenz des Stopfag- gregats ab [2]. 4.3 Betriebsphasen Der semianalytische Zugang ermöglicht die Modellierung von verformungsgesteuer- ten und kraftgesteuerten Bewegungen des Stopfpickels sowie die Abbildung aller drei Betriebsphasen eines Zyklus während des Beistellens (Abb. 11): Abb. 11: Betriebsphasen des mechanischen Modells 1. Belastung – Stopfpickel im Kontakt mit dem Gleisschotter, elastische und Feder kp sind aktiv (werden komprimiert). 2. Entlastung – Entfernung des Stopfpickels, dennoch Kontakt zum Gleisschotter. Die elastische Feder entspannt sich und bildet das elastische Verhalten des Gleisschotters ab. Die Feder kp bleibt „gesperrt“, um die bleibenden (plastischen) Verformungen des Gleisschotters unter der Schwelle zu modellieren. 3. Kontaktverlust – Stopfpickel ohne Kontakt zum Gleisschotter. Die Implementierung EIK 2020 | 347
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung der Spaltschließbeschleunigung ermöglicht die Bestimmung der exakten Lage des Gleisschotters, ehe der Stopfpickel wieder auf den Gleisschotter trifft und der nächste Zyklus beginnt. Die gewählte Vorgehensweise ermöglicht die Modellierung aller angetroffenen Schotterzustände und deren Charakteristika, von neuem und sauberem Schotter bis hin zu altem, abgenutztem und verschmutztem Schotter in schlechtem Zu- stand sowie die Verifikation der aus In-situ-Messungen abgeleiteten Arbeitsdia- gramme. 5 Ergebnisse Das in den ersten Analysen beobachtete Materialverhalten des Schotters kann als vis- koelastisch beschrieben und durch ein Kelvin-Voigt-Element – bestehend aus einem Newton’schen Dämpfer und einer Hooke’schen elastischen Feder in Parallelschaltung – sowie einer zusätzlichen Feder kp mit konstanter Steifigkeit modelliert werden. Bei „altem“, abgenutztem Schotter wird das Materialverhalten von der elastischen Feder bestimmt, während in neuem Schotter das Verhalten des Dämpfers (proportional zur Verformungsgeschwindigkeit) dominiert. Die Kornform des Schotters kann ebenso das Materialverhalten des Schotters beeinflussen, vor allem wenn der Stopfpickel den Kontakt zum Gleisschotter verliert und die Spaltschließbeschleunigung wirkt. Die Kantigkeit neuen Schotters sorgt für eine gute Verzahnung der Einzelkörner. Das führt zu einer steifen Belastungsreaktion. Die glatten, gerundeten Körner eines abge- nutzten Schotters zeigen hingegen eine geringere Steigung des Belastungsastes im Arbeitsdiagramm. Auf der Auswertung ausgewählter Messdaten basierend, können erste Kenngrößen für die beiden Grenzfälle des Schotterzustandes • Gleisumbau / neuer Schotter und • Gleisinstandhaltung/ abgenutzter Schotter definiert werden. Die größten Unterschiede zwischen den genannten Schotterzuständen ergeben sich für die folgenden vier Parameter: maximale Stopfkraft, Energie je Beistellen, Belas- tungs- und Entlastungsreaktion des Schotters (Tab. 1) sowie für die Form des Arbeits- diagramms (Abb. 12). Stopfkraft [kN] Neu < Abgenutzt Energie je Beistellen [J/s] Neu < Abgenutzt Belastungsreaktion [MN/m] Neu < Abgenutzt Entlastungsreaktion [MN/m] (-)Neu / (+)Abgenutzt Tab. 1: Parametervergleich der beiden Schotterzustände 348 | EIK 2020
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung Abb. 12. Arbeitsdiagramme für die beiden ausgewählten Messungen im Vergleich mit den Ergebnissen des semi-analytischen Modells – neuer Schotter (oben), abgenutzter Schotter (unten) [1] Ein Vergleich der gemessenen und berechneten Ergebnisse (Abb. 10) zeigt eine gute Übereinstimmung und bestätigt die Eignung des mechanischen Modells für die Simulation des Gleisstopfens. Für beide Schotterzustände (abgenutzt und neu) wird dasselbe Modell verwendet, die Alterung des Schotters wird durch eine EIK 2020 | 349
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung Reduktion der Schotterelastizität berücksichtigt. Im mechanischen Modell wird die Steifigkeit der elastischen Feder des Kelvin-Voigt-Elements mit zunehmendem Alter des Schotters erhöht, dies führt zu einer weniger elastischen Reaktion des Schotters und vergrößert den Widerstand gegen eine weitere Verdichtung. 5.1 Schlussfolgerungen Mit dem völlig neuen Verfahren lässt sich umfangreiches Wissen über den Schotterzu- stand generieren. Erstmalig ist es möglich, das Bewegungsverhalten des Schotters über den gesamten Stopfvorgang zu beobachten sowie den Zustand des Schotters in einer neuen Detailtiefe zu erfassen und darzustellen. Dies hilft den Infrastrukturbetreibern, den idealen Zeitpunkt für eine Schotterbettreinigung oder Erneuerung zu definie- ren. Mit dem entwickelten mechanischen Modell können die beiden Grenzfälle des Schotterzustandes sowie der Alterungsprozess des Schotters abgebildet werden. Der Stopfpickel wird zum Messinstrument, und die Arbeitsparameter werden auf Basis der Erkenntnisse angepasst. Damit lassen sich die Qualität des gesamten Infrastruktursys- tems steigern und die Kosten reduzieren. Quellen [1] Barbir, O. et al.: Compaction energy as an indicator for ballast quality, 12th World Congress on Railway Research, Tokyo, Japan, 2019 (unveröffentlicht) [2] Barbir, O.: Development of condition-based tamping process in railway engineering, Doctoral thesis, TU Wien, Vienna, Austria (unveröffentlicht) [3] Fischer, J.: Einfluss von Frequenz und Amplitude auf die Stabilisierung von Oberbauschotter, Dissertation, Technische Universität Graz, Österreich, 1983 [4] Kopf, F.: Flächendeckende Dynamische Verdichtungskontrolle (FDVK) bei der Verdichtung von Böden durch dynamische Walzen mit unterschiedlichen Anregungsarten, Dissertation, TU Wien, Wien, Österreich, 1999 [5] Plasser & Theurer, Export von Bahnbaumaschinen GmbH, 2017. Stopfen mit Verdichtungskontrolle – Ver- fahren und Vorrichtung zum Verdichten eines Gleisschotterbetts, Patent eingereicht am 29. Mai 2017 in Wien, Österreich [6] Plasser & Theurer, Export von Bahnbaumaschinen GmbH, Faster to higher quality: Levelling, lifting, lining and tamping machines. [Online]. Available: https://www.plassertheurer.com/en/machines-systems/tam- ping.html [7] Pistrol, J.: Verdichtung mit Oszillationswalzen, Dissertation, TU Wien, Wien, Österreich, 2016 [8] Wolf, J. P.: Foundation Vibration Analysis Using Simple Physical Models, Prentice Hall, Lausanne, Schweiz, 1994 350 | EIK 2020
Forschung & Entwicklung | Gleisinstandhaltung Dipl.-Ing. Olja Barbir Universitäts-Projektassistentin TU Wien, Institut für Geotechnik olja.barbir@tuwien.ac.at Dipl.-Ing. Dr. techn. Johannes Pistrol Leiter der Arbeitsgruppe Bodendynamik TU Wien, Institut für Geotechnik johannes.pistrol@tuwien.ac.at Dipl.-Ing. Bernhard Antony, BSc Senior Expert Track Technology Plasser & Theurer, Export von Bahnbaumaschinen, Gesellschaft m.b.H., Wien bernhard.antony@plassertheurer.com Dipl.-Ing. Dr. techn. Fritz Kopf Leiter der Arbeitsgruppe Geotechnik und Naturgefahren FCP Fritsch, Chiari & Partner ZT GmbH, Wien dietmar.adam@tuwien.ac.at Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Dietmar Adam Institutsvorstand und Forschungsbereichsleiter TU Wien, Institut für Geotechnik dietmar.adam@tuwien.ac.at Dipl.-Ing. Dr. techn. Florian Auer Leiter Technologie und Innovation Plasser & Theurer, Export von Bahnbaumaschinen, Gesellschaft m.b.H., Wien florian.auer@plassertheurer.com EIK 2020 | 351
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