Erkenntnisse aus Messungen am dynamischen Gleisstabilisator

Abstract

Der dynamische Gleisstabilisator (DGS) ist fester Bestandteil des Gleisinstandhaltungsprozesses vieler Eisenbahninfrastrukturbetreiber weltweit und wird zur Schotterverdichtung eingesetzt. Durch diesen ist nach der Gleislagekorrektur mit kombinierten Hebe-, Richt- und Stopfmaschinen die Verwerfungssicherheit des Gleises erneut gegeben und es können Langsamfahrstellen aufgrund eines reduzierten Querverschiebewiderstands vermieden werden. Da es sich beim Querverschiebewiderstand um eine Größe handelt, die stark vom Verdichtungszustand des Schotters abhängt, soll ein System zur kontinuierlichen, dynamischen Verdichtungskontrolle mit dem DGS entwickelt werden. Dies hat den Zweck, den Verdichtungserfolg und somit einen ausreichenden Querverschiebewiderstand nach dem Einsatz des DGS dokumentieren zu können. Die Verdichtungsabhängigkeit des Bewegungsverhaltens des DGS und der Schwelle wurde mithilfe eines eigens entwickelten Mess- und Versuchskonzeptes von Plasser & Theurer in Kooperation mit der TU Wien untersucht. Die aufgezeichneten Messdaten wurden unter Verwendung der Software MATLAB aufbereitet und weiter analysiert. Dabei wurden verschiedene verdichtungsabhängige Kenngrößen identifiziert; konkret scheinen die horizontalen Verschiebungsamplituden des DGS und der Schwelle, die vertikalen Beschleunigungsamplituden des DGS sowie die vertikale Lage des dynamischen Rotationszentrum der Schwelle und die Bewegungsfigur des DGS in der Ebene der dominanten Bewegungsrichtungen stark vom Verdichtungszustand des Schotters beeinflusst zu werden. Mithilfe der Phasendierenz zwischen Unwuchterregung und der gemessenen Horizontalbeschleunigungen der Schwelle wird eine Möglichkeit zur Bestimmung der Transversalwellengeschwindigkeit des Gleisrostes vorgestellt, die das Potential für einen Wert zur kontinuierlichen dynamischen Verdichtungskontrolle hat. Aufgrund dieser Ergebnisse ist ersichtlich, dass das Bewegungsverhalten des DGS und der Schwelle vom Verdichtungszustand des Schotters abhängt. Weitere Forschungsarbeiten zur kontinuierlichen dynamischen Verdichtungskontrolle mit dem DGS scheinen daher erfolgversprechend.

The dynamic track stabilizer (DTS) is an integral part of the track maintenance process of many railway infrastructure operators worldwide and is used for ballast compaction. After the track position has been corrected by tamping machines, the following ballast compaction prevents the occurence of track-buckling and ensures that speed-restrictions after tamping can be avoided, because ballast compaction increases the resistance to lateral displacement of the track, which is usually determined by the single tie push test. Since the lateral resistance is a parameter that depends strongly on the compaction state of the ballast, the development of a system for continuous compaction control (CCC) with the DTS is intended. The purpose of this is to document the compaction process and thus to provide a sufficient lateral displacement resistance after the use of the DTS. The compaction dependence of the motion behaviour of the DTS and the sleeper was investigated by Plasser & Theurer in cooperation with the TU Wien using a specially developed measuring and test concept. The recorded measurement data were processed and further analysed using the MATLAB software. Various compaction-dependent parameters were identified; in particular, the horizontal displacement amplitudes of the DTS and the sleeper, the vertical acceleration amplitudes of the DTS, as well as the vertical position of the dynamic centre of rotation of the sleeper and the motion behaviour of the DTS in the plane of the dominant directions of motion appear to be strongly influenced by the compaction state of the ballast. Using the phase dierence between unbalance excitation and the measured horizontal accelerations of the sleeper, a possibility for determining the transverse wave velocity of the track is presented, which has the potential to be an indicator for dynamic continuous compaction control. Based on these results, it can be seen that the motion behaviour of the DTS and the sleeper depends on the compaction state of the ballast. Further research on continuous dynamic compaction control with the DTS therefore seems promising.