AT527146A4

AT527146A4 - System and method for machining a rail using a liquid jet

Info

Publication number: AT527146A4
Application number: ATA50188/2024A
Authority: AT
Original assignee: Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh
Priority date: 2024-03-05
Filing date: 2024-03-05
Publication date: 2024-11-15
Also published as: AT527146B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (2) zum Bearbeiten einer Schiene (3) eines Eiseinbahngleises (4) mittels eines Flüssigkeitsstrahls (13), umfassend einen Flüssigkeitsbehälter (7) zur Speicherung einer Arbeitsflüssigkeit (8), eine Druckerzeugungseinrichtung (11) zur Beaufschlagung der Arbeitsflüssigkeit (8) mit Ultrahochdruck und mit einer Düsenanordnung (12) zur Erzeugung des Flüssigkeitsstrahls (13). Dabei erfolgt eine Ansteuerung der Düsenanordnung (12) mittels einer Steuerungseinrichtung (17), die zur Veränderung zumindest eines Arbeitsparameters (a1 … αn) zur Anpassung des Flüssigkeitsstrahls (13) an einen vorgegebenen Materialabtrag (18) an einer Oberfläche (19) der Schiene (3) eingerichtet ist. Es erfolgt somit kein bloßer Schneidvorgang, sondern ein definierter Materialabtrag (18) an der Schienenoberfläche (19) als Resultat des entsprechend angepassten Flüssigkeitsstrahls (13).The invention relates to a system (2) for machining a rail (3) of a single-lane ice track (4) by means of a liquid jet (13), comprising a liquid container (7) for storing a working liquid (8), a pressure generating device (11) for applying ultra-high pressure to the working liquid (8) and a nozzle arrangement (12) for generating the liquid jet (13). The nozzle arrangement (12) is controlled by means of a control device (17) which is designed to change at least one working parameter (a1...αn) in order to adapt the liquid jet (13) to a predetermined material removal (18) on a surface (19) of the rail (3). This is not just a cutting process, but a defined material removal (18) on the rail surface (19) as a result of the correspondingly adapted liquid jet (13).

Description

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System und Verfahren zum Bearbeiten einer Schiene mittels System and method for machining a rail by means of

eines Flüssigkeitsstrahls a liquid jet

Die Erfindung betrifft ein System zum Bearbeiten einer Schiene eines Eiseinbahngleises mittels eines Flüssigkeitsstrahls, umfassend einen Flüssigkeitsbehälter zur Speicherung einer Arbeitsflüssigkeit, eine Druckerzeugungseinrichtung zur Beaufschlagung der Arbeitsflüssigkeit mit Ultrahochdruck und mit einer Düsenanordnung zur Erzeugung des Flüssigkeitsstrahls. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten einer The invention relates to a system for machining a rail of a single-lane ice track using a liquid jet, comprising a liquid container for storing a working liquid, a pressure generating device for applying ultra-high pressure to the working liquid and a nozzle arrangement for generating the liquid jet. The invention also relates to a method for machining a

Schiene mittels des Systems. rail using the system.

Der Oberbau eines Bahnkörpers ist durch Nutzung und Witterungseinflüsse einem laufenden Verschleiß unterworfen, wodurch regelmäßige Instandhaltungsarbeiten notwendig sind. Insbesondere die Lage eines Eisenbahngleises und die Oberfläche der Schienen werden in vorgegebenen Intervallen überprüft. Lagefehler werden mittels einer Stopfmaschine behoben. Zur Eliminierung von Schienenfehlern, insbesondere von bestehenden Rollkontaktermüdungsschäden, sind The superstructure of a railway track is subject to continuous wear and tear due to use and weather influences, which means that regular maintenance work is necessary. In particular, the position of a railway track and the surface of the rails are checked at specified intervals. Position errors are corrected using a tamping machine. To eliminate rail errors, in particular existing rolling contact fatigue damage,

verschiedene Methoden bekannt. different methods are known.

Bei der Schienenbearbeitung wird gezielt Material von der Oberfläche des jeweiligen Schienenkopfes entfernt. Die Menge des Materialabtrags und die resultierende Geometrie sind von der Art der Bearbeitung abhängig. Ziel des Jeweiligen Bearbeitungsverfahrens ist ein kontrollierter Materialabtrag, um die angestrebte Schienengeometrie zu erreichen. Auch die erzielte Oberflächengüte spielt für die Lebensdauer, den Fahrkomfort und die Lärmentwicklung eine wesentliche Rolle. Druckeigenspannungen in der Schienenoberfläche sind wünschenswert, weil dadurch die During rail processing, material is removed from the surface of the respective rail head. The amount of material removed and the resulting geometry depend on the type of processing. The aim of the respective processing method is controlled material removal in order to achieve the desired rail geometry. The surface quality achieved also plays an important role in the service life, ride comfort and noise development. Compressive residual stresses in the rail surface are desirable because they reduce the

Rissbildung erschwert wird. Bei verschiedenen Crack formation is made more difficult. In various

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Schienenbearbeitungsmethoden wie Schleifen oder Fräsen können Jedoch Zugeigenspannungen in der Schienenoberfläche However, rail processing methods such as grinding or milling can cause residual tensile stresses in the rail surface

auftreten. appear.

Aus der WO 20220/060962 Al ist ein System zur Schienenbearbeitung bekannt, bei dem der Materialabtrag mittels eines Ultrahochdruck-Flüssigkeitsstrahls unter Beigabe eines Abrasivstoffs erfolgt. Der UltrahochdruckFlüssigkeitsstrahl wird dabei als Schneidwerkzeug eingesetzt, mittels dem entlang eines Schienenkopfes Oberflächensegmente abgetrennt werden. Ein Auffächern des Flüssigkeitsstrahls ist unerwünscht, weil dadurch ein präziser Schnitt erschwert wird. Mit zunehmender Schnitttiefe entsteht ein inhomogenes Schnittbild mit deutlichen Rillen entlang der Schnittflächen. Einzelne Zonen dieser Schnittflächen weisen eine unterschiedliche Oberflächengüte auf. Die jeweilige Oberflächengüte ist dabei von der Schnittgeschwindigkeit, der Menge des beigefügten WO 20220/060962 A1 discloses a system for rail processing in which material is removed using an ultra-high-pressure liquid jet with the addition of an abrasive. The ultra-high-pressure liquid jet is used as a cutting tool, by means of which surface segments are separated along a rail head. Fanning out the liquid jet is undesirable because this makes precise cutting more difficult. As the cutting depth increases, an inhomogeneous cutting pattern is created with clear grooves along the cutting surfaces. Individual zones of these cutting surfaces have a different surface quality. The respective surface quality depends on the cutting speed, the amount of added

Abrasivstoffs und der Schnitttiefe abhängig. abrasive material and cutting depth.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System eingangs genannter Art dahingehend zu verbessern, dass ein gezielter Materialabtrag und eine gleichmäßige Oberflächengüte erzielbar sind. Weiter ist es eine Aufgabe The invention is based on the object of improving a system of the type mentioned at the outset so that a targeted material removal and a uniform surface quality can be achieved. It is also an object

der Erfindung, ein entsprechendes Verfahren anzugeben. of the invention to provide a corresponding method.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 10. Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung According to the invention, these objects are achieved by the features of independent claims 1 and 10. Dependent claims give advantageous embodiments of the invention

an. Gekennzeichnet ist das System durch eine Ansteuerung der The system is characterized by a control of the

Düsenanordnung mittels einer Steuerungseinrichtung, die zur Nozzle arrangement by means of a control device which is used for

Veränderung zumindest eines Arbeitsparameters zur Anpassung Change of at least one working parameter to adapt

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des Flüssigkeitsstrahls an einen vorgegebenen Materialabtrag an einer Oberfläche der Schiene eingerichtet ist. Es erfolgt somit kein bloßer Schneidvorgang wie aus dem Stand der Technik bekannt, sondern ein definierter Materialabtrag an der Schienenoberfläche als Resultat des entsprechend angepassten Flüssigkeitsstrahls. Die Schiene wird also nicht geschnitten, sondern gestrahlt, indem der auf die Schienenoberfläche gerichtete Flüssigkeitsstrahl innerhalb einer bestimmten Wirkdauer in einem ausgedehnten Wirkbereich eine Vielzahl an Materialpartikeln aus der of the liquid jet to a predetermined material removal on a surface of the rail. This does not result in a mere cutting process as known from the prior art, but rather a defined material removal on the rail surface as a result of the correspondingly adjusted liquid jet. The rail is therefore not cut, but blasted, in that the liquid jet directed at the rail surface removes a large number of material particles from the

Schienenoberfläche löst. rail surface.

Dabei bestimmt der zumindest eine veränderbare Arbeitsparameter die materialabragende Wirkung des Flüssigkeitsstrahls, insbesondere eine flächige Ausdehnung und eine resultierende Tiefe des Materialabtrags. Eine Veränderung des Arbeitsparameters ändert die Menge an abgetragenem Material. Auf diese Weise erfolgt die gewünschte Formgebung der Schienenoberfläche durch einen kontrollierten und prozesssicheren Materialabtrag. Beispielsweise bewirkt eine Düsenform mit runder Auslassöffnung auf der Schienenoberfläche entlang eines Wirkbereichsquerschnitts eine Abtragungstiefe, deren Verlaufsform einer Normalverteilung angenähert ist. Bei unbewegter Düse entsteht ein kreisrundes Tiefenrelief, das in der Mitte am tiefsten ist und stetig in den The at least one changeable working parameter determines the material-removing effect of the liquid jet, in particular a surface area and a resulting depth of material removal. A change in the working parameter changes the amount of material removed. In this way, the desired shape of the rail surface is achieved through controlled and process-safe material removal. For example, a nozzle shape with a round outlet opening on the rail surface along an effective area cross-section causes a removal depth whose shape approximates a normal distribution. When the nozzle is stationary, a circular depth relief is created that is deepest in the middle and steadily increases in the

unbearbeiteten Bereich der Schienenoberfläche übergeht. untreated area of the rail surface.

Der zu erzielende Materialabtrag ist in der Steuerungseinrichtung vorgegeben. Konkret ist in der Steuerungseinrichtung dem Jeweils vorgegebenen Materialabtrag eine entsprechende Einstellung des zumindest einen Arbeitsparameters zugeordnet. Auf diese Weise stellt The material removal to be achieved is specified in the control device. Specifically, a corresponding setting of at least one working parameter is assigned to the respective specified material removal in the control device. In this way,

die Steuerungseinrichtung den veränderbaren Arbeitsparameter the control device the variable working parameter

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ein, damit mittels des resultierenden Flüssigkeitsstrahls der vorgegebene Materialabtrag, das heißt, die gewünschte materialabtragende Wirkung auf die gestrahlte Oberfläche der Schiene erzielt wird. Im einfachsten Fall erfolgt die Vorgabe des Materialabtrags durch eine Bedienperson. Dazu ist die Steuerungseinrichtung mit einer Eingabevorrichtung und einer Anzeigevorrichtung verbunden. Insbesondere umfasst die Steuerungseinrichtung eine digitale Speichereinheit, in der eine Vorgabe des Materialabtrags in Abhängigkeit eines von der Bedienperson gewählten Schienenprofils und/oder so that the specified material removal, i.e. the desired material-removing effect on the blasted surface of the rail, is achieved by means of the resulting liquid jet. In the simplest case, the material removal is specified by an operator. For this purpose, the control device is connected to an input device and a display device. In particular, the control device comprises a digital storage unit in which a specification of the material removal is stored depending on a rail profile and/or

einer sonstigen Auswahl oder Eingabe hinterlegt ist. any other selection or input.

Mit dieser Art der Bearbeitung wird einerseits ein präziser Materialabtrag zur Erzielung einer gewünschten Oberflächenform der Schiene ermöglicht. Andererseits erzeugt der Strahlvorgang Druckeigenspannungen in den bearbeiteten Zonen der Schienenoberfläche. Diese Druckeigenspannungen vermindern das Entstehungsrisiko für Risse und sonstiger Schäden bei einer nachfolgenden Beanspruch der Schiene durch den Regelverkehr. Die mit dem erfindungsgemäßen System erzielte Oberflächengüte erhöht die Lebensdauer der Schiene. Zudem werden beim Befahren der Schienen der Fahrkomfort On the one hand, this type of processing enables precise material removal to achieve the desired surface shape of the rail. On the other hand, the blasting process generates compressive residual stresses in the processed areas of the rail surface. These compressive residual stresses reduce the risk of cracks and other damage when the rail is subsequently subjected to stress by regular traffic. The surface quality achieved with the system according to the invention increases the service life of the rail. In addition, the travel comfort when driving on the rails is improved.

erhöht und die Lärmentwicklung reduziert. increased and noise reduced.

Zur Erzielung der gewünschten Oberflächenform der Schiene sind unterschiedliche Funktionsweisen der Düsenanordnung nutzbar. Beispielsweise werden mehrere Düsen mit unterschiedlichen materialabtragenden Wirkungen gleichzeitig eingesetzt. In einer anderen Variante wird eine Düse entlang der Schiene bewegt, wobei insbesondere zur Erzielung eines gewünschten Schienenprofils die materialabtragende Wirkung variiert. Eine Kombination dieser Funktionsweisen erhöht die To achieve the desired surface shape of the rail, different functions of the nozzle arrangement can be used. For example, several nozzles with different material-removing effects are used simultaneously. In another variant, a nozzle is moved along the rail, whereby the material-removing effect varies, particularly to achieve a desired rail profile. A combination of these functions increases the

Arbeitsgeschwindigkeit und die Anwendungsmöglichkeiten. Working speed and application possibilities.

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Einsetzbar ist das erfindungsgemäße System sowohl für eine präventive Schienenbearbeitung mit gleichmäßigem Materialabtrag als auch für eine Reprofilierung zur Wiederherstellung eines gewünschten Schienenquerprofils. Eine initiale Schienenbearbeitung zum Abtrag einer Walzhaut oder zur Entfernung von Zunder stellt eine weitere Anwendung The system according to the invention can be used both for preventive rail processing with uniform material removal and for reprofiling to restore a desired rail cross-section. Initial rail processing to remove rolling skin or scale is another application.

dar. represents.

Insbesondere ist das System in ein Schienenfahrzeug oder ein 2-Wege-Fahrzeug integriert. Das Fahrzeug umfasst einen Fahrzeugrahmen, der auf Schienenfahrwerken auf dem zu bearbeitenden Gleis verfahrbar ist. Die Komponenten des Systems sind am Fahrzeugrahmen und/oder in einem Aufbau oder In particular, the system is integrated into a rail vehicle or a road-rail vehicle. The vehicle comprises a vehicle frame that can be moved on rail bogies on the track to be worked on. The components of the system are mounted on the vehicle frame and/or in a superstructure or

Wagenkasten des Fahrzeugs angeordnet. car body of the vehicle.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Systems ist der Arbeitsflüssigkeit bei der Erzeugung des Flüssigkeitsstrahls ein Abrasivstoff beigemengt, wobei insbesondere ein der Flüssigkeit beigemengter Anteil und/oder eine Eigenschaft des Abrasivstoffs als veränderbarer Arbeitsparameter vorgegeben ist. Durch die Beimengung des Abrasivstoffs wird die Materialabtragungsrate erhöht. Auf diese Weise ist bei ansonsten gleichbleibender Düsenanordnung durch die Art und/oder die Menge des beigefügten Abrasivstoffs die materialabtragende Wirkung veränderbar. Der gemeinsam mit dem Flüssigkeitsstrahl auf die Schienenoberfläche einwirkende Abrasivstoff erhöht zudem die induzierten In an advantageous development of the system, an abrasive is added to the working fluid when the fluid jet is generated, whereby in particular a proportion added to the fluid and/or a property of the abrasive is specified as a variable working parameter. The addition of the abrasive increases the material removal rate. In this way, with the nozzle arrangement remaining otherwise the same, the material-removing effect can be changed by the type and/or amount of the abrasive added. The abrasive acting on the rail surface together with the fluid jet also increases the induced

Druckeigenspannungen. residual compressive stresses.

Bevorzugt ist der Abrasivstoff in einem eigenen Speicherbehälter gelagert. Zusätzlich verbessert wird das System durch eine Auffangvorrichtung für die Arbeitsflüssigkeit unterhalb der bearbeiteten Schiene. Die Preferably, the abrasive material is stored in a separate storage container. The system is further improved by a collecting device for the working fluid underneath the processed rail. The

aufgefangene Arbeitsflüssigkeit wird entweder unmittelbar Collected working fluid is either immediately

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mittels Filter gereinigt und wieder dem Flüssigkeitsbehälter zugeführt, oder es erfolgt eine Zwischenspeicherung in einem Schmutzbehälter mit nachfolgender Aufbereitung zur Wiederverwendung. Gegebenenfalls wird Abrasivstoff herausgefiltert und ebenfalls wiederverwendet. Durch die Aufbereitung und Wiederverwendung reduziert sich die Menge der mitzuführenden Arbeitsflüssigkeit und des Abrasivstoffs. Außerdem gelangt durch das Auffangen der genutzten Arbeitsflüssigkeit wendiger Feinmaterial in den Oberbau des cleaned by means of a filter and returned to the fluid container, or it is temporarily stored in a dirt container and then processed for reuse. If necessary, abrasive material is filtered out and also reused. The processing and reuse reduces the amount of working fluid and abrasive material that has to be carried along. In addition, the collection of the used working fluid means that more agile fine material gets into the superstructure of the

Eisenbahngleises. railway track.

Eine weitere Verbesserung betrifft vorteilhafte Einstellmöglichkeiten des Systems, wobei ein Düsenabstand und/oder eine Düsenneigung und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit bezüglich der Oberfläche der Schiene und/oder ein Flüssigkeitsdruck und/oder ein Flüssigkeitsdurchfluss und/oder ein Düsendurchmesser und/oder eine Düsenform als veränderbarer Arbeitsparameter vorgegeben ist. Zur Veränderung des Düsenabstands, der Düsenneigung und der Bewegungsgeschwindigkeit kommt eine Positioniereinrichtung der jeweiligen Düse zum Einsatz. Diese Positioniereinrichtung umfasst Stellelemente und Antriebe zur Ausführung einer Relativbewegung der jeweiligen Düse gegenüber der zu bearbeitenden Schiene. Zusätzlich dient die Positioniereinrichtung zum Ausgleich eines seitlichen Versatzes, der beispielsweise in einem Gleisbogen auftritt, wenn die Düsenanordnung an einem Fahrzeugrahmen A further improvement relates to advantageous adjustment options of the system, whereby a nozzle spacing and/or a nozzle inclination and/or a movement speed with respect to the surface of the rail and/or a liquid pressure and/or a liquid flow and/or a nozzle diameter and/or a nozzle shape is specified as a variable working parameter. A positioning device for the respective nozzle is used to change the nozzle spacing, the nozzle inclination and the movement speed. This positioning device comprises adjusting elements and drives for carrying out a relative movement of the respective nozzle with respect to the rail to be processed. In addition, the positioning device serves to compensate for a lateral offset that occurs, for example, in a track curve when the nozzle arrangement is attached to a vehicle frame.

zwischen zwei Schienenfahrwerken angeordnet ist. arranged between two rail carriages.

Zur Veränderung des Flüssigkeitsdrucks und des Flüssigkeitsdurchflusses umfasst die Druckerzeugungseinrichtung eine Pumpe zur Erzeugung eines Systemdrucks und hydraulische Elemente wie Druckspeicher, To change the fluid pressure and the fluid flow, the pressure generating device comprises a pump for generating a system pressure and hydraulic elements such as pressure accumulators,

Ventile, Drosseln etc. zur Druck- und Durchflussanpassung. Valves, throttles, etc. for pressure and flow adjustment.

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Eine Veränderung des Düsendurchmessers und der Düsenform erfolgt entweder durch eine entsprechend verstellbare Düse oder durch eine Vorrichtung zum automatisierten Austausch A change in the nozzle diameter and nozzle shape is made either by an appropriately adjustable nozzle or by a device for automated exchange

von Düseneinsetzen innerhalb der Düsenanordnung. of nozzle insertion within the nozzle arrangement.

Bevorzugt liegt der Abstand der Düsen zur Schienenoberfläche in einem Bereich zwischen 1 cm und 30 cm. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Düsenanordnung gegenüber der Schiene liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 30 m/h und 5000 m/h, insbesondere bei 500 m/h. Die Düsenneigung bezüglich der Schienenoberfläche liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 30° und 90°, insbesondere zwischen 45° und 90°. Der Düsendurchmesser wird bevorzugt zwischen 0,07 mm und 1 mm gewählt. Die Düsenform bestimmt sich im Wesentlichen durch die Form der Düsenausgangsöffnung. Diese ist bevorzugt rund oder oval. Der Flüssigkeitsdruck liegt bevorzugt zwischen 130 MPa und 700 MPa, insbesondere bei 400 MPa. Die Durchflussmenge der Arbeitsflüssigkeit liegt bevorzugt zwischen 0,5 1/min und 5 1/min. Als Beigabe des Abrasivstoffs werden bevorzugt zwischen 30g/min und 1000 The distance between the nozzles and the rail surface is preferably between 1 cm and 30 cm. The speed of movement of the nozzle arrangement relative to the rail is preferably between 30 m/h and 5000 m/h, in particular 500 m/h. The nozzle inclination relative to the rail surface is preferably between 30° and 90°, in particular between 45° and 90°. The nozzle diameter is preferably selected between 0.07 mm and 1 mm. The nozzle shape is essentially determined by the shape of the nozzle outlet opening. This is preferably round or oval. The fluid pressure is preferably between 130 MPa and 700 MPa, in particular 400 MPa. The flow rate of the working fluid is preferably between 0.5 1/min and 5 1/min. The abrasive material is preferably added at a rate of between 30 g/min and 1000

g/min pro Düse gewählt. g/min per nozzle.

Eine vorteilhafte Effizienzsteigerung erfährt das System mit mehreren nebeneinander angeordneten Düsen, wobei jeder Düse zumindest ein eigener veränderbarer Arbeitsparameter zugeordnet ist. Die mittels der Düsen erzeugten Flüssigkeitsstrahlen wirken gleichzeitig auf die Schienenoberfläche ein und bewirken einen summierten The system is advantageously more efficient when several nozzles are arranged next to each other, with each nozzle being assigned at least one of its own variable working parameters. The liquid jets generated by the nozzles act simultaneously on the rail surface and cause a cumulative

Materialabtrag. material removal.

Vorteilhafterweise sind die Düsen zur Erzeugung aufgefächerter Flüssigkeitsstrahlen ausgebildet, wobei sich die aufgefächerten Flüssigkeitsstrahlen in einer Advantageously, the nozzles are designed to generate fanned liquid jets, wherein the fanned liquid jets are in a

Arbeitsrichtung gesehen überlappen. In der Regel entspricht Overlap in the working direction. As a rule,

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die Arbeitsrichtung der Schienenlängsrichtung. Dann sind die Düsen in Schienenquerrichtung voneinander beabstandet. Insbesondere sind die Düsen auch in Schienenlängsrichtung zueinander versetzt, sodass die Flüssigkeitsstrahlen nicht aufeinandertreffen und sich nicht gegenseitig beeinflussen. In der Wirkung findet jedoch eine Überlappung statt, weil eine voreilende Düse auf der Schienenoberfläche einen Wirkbereich aufweist, der durch den Wirkbereich einer benachbarten nacheilenden Düse teilweise überlagert wird. Durch Superposition der Materialabtragungswirkung in den Überlappungsbereichen ist ein stetiger Verlauf der Materialabtragung über alle Düsen hinweg erzielbar. Die Ansteuerung der Düsen ist in der Weise aufeinander abgestimmt, dass entweder ein gewünschtes Abtragungsprofil oder ein gleichmäßiger Abtrag mit konstanter Abtragungstiefe the working direction of the longitudinal direction of the rail. Then the nozzles are spaced apart from each other in the transverse direction of the rail. In particular, the nozzles are also offset from each other in the longitudinal direction of the rail so that the liquid jets do not collide and do not influence each other. However, there is an overlap in the effect because a leading nozzle has an effective area on the rail surface that is partially overlapped by the effective area of an adjacent trailing nozzle. By superposing the material removal effect in the overlapping areas, a constant course of material removal can be achieved across all nozzles. The control of the nozzles is coordinated in such a way that either a desired removal profile or a uniform removal with a constant removal depth is achieved.

resultiert. results.

Zur weiteren Verbesserung der Oberflächengüte ist der Düsenanordnung optional eine Schleifvorrichtung insbesondere zum oszillierenden Schienenschleifen nachgeordnet. Mit dieser zusätzlichen Vorrichtung werden gegebenenfalls nach der Strahlbearbeitung verbliebene Unregelmäßigkeiten ausgeglichen. Die Schleifvorrichtung arbeitet dabei mit sehr geringem Abtrag und vernachlässigbarem Wärmeintrag. Die To further improve the surface quality, a grinding device, especially for oscillating rail grinding, can be optionally arranged downstream of the nozzle arrangement. This additional device can be used to even out any irregularities remaining after blasting. The grinding device works with very little removal and negligible heat input. The

vorteilhaften Druckeigenspannungen bleiben erhalten. advantageous residual compressive stresses are retained.

Bei einer weiteren Verbesserung ist der Düsenanordnung eine Nachmessvorrichtung zur Erfassung eines erzielten Schienenprofils nachgeordnet. Damit erfolgt eine Registrierung der durchgeführten Reprofilierung für Dokumentationszwecke und/oder für eine etwaige In a further improvement, a measuring device for recording the achieved rail profile is arranged downstream of the nozzle arrangement. This allows the reprofiling carried out to be recorded for documentation purposes and/or for any

Nachbearbeitung. post-processing.

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Insbesondere für eine optimale Reprofilierung der Schiene ist der Düsenanordnung eine Messvorrichtung zur Erfassung eines Schienenprofils vorgeordnet. Mit dieser Messvorrichtung wird ein Ist-Profil der Schiene in Querrichtung unmittelbar vor der Bearbeitung erfasst. Dabei kommen bevorzugt optische Messvorrichtungen wie In particular, for optimal reprofiling of the rail, a measuring device for detecting a rail profile is arranged upstream of the nozzle arrangement. This measuring device is used to detect an actual profile of the rail in the transverse direction immediately before processing. Optical measuring devices such as

Linienschnittsensoren zum Einsatz. Line cutting sensors are used.

Besonders vorteilhalft ist ein geregelter Arbeitsprozess, wobei in einer Speichereinrichtung ein Soll-Profil der Schiene hinterlegt ist, wobei eine Auswerteeinrichtung zum Vergleich des erfasst Schienenprofils mit dem Soll-Profil angeordnet ist und wobei die Steuerungseinrichtung mit der Auswerteeinrichtung zur Vorgabe zumindest eines Arbeitsparameters in Abhängigkeit des durchgeführten Vergleichs gekoppelt ist. Das ermöglicht eine präzise Einstellung des Abtrags zur Erzielung des gewünschten Schienenprofils, sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung der Schiene. Die aus der Messung und dem anschließenden Vergleich resultierenden Daten bilden die Basis für eine Positionsregelung und Arbeitsparameterwahl der einzelnen Düsen. Damit erfolgt an Jeder A controlled working process is particularly advantageous, whereby a target profile of the rail is stored in a storage device, whereby an evaluation device is arranged to compare the recorded rail profile with the target profile and whereby the control device is coupled to the evaluation device to specify at least one working parameter depending on the comparison carried out. This enables precise adjustment of the removal to achieve the desired rail profile, both in the transverse direction and in the longitudinal direction of the rail. The data resulting from the measurement and the subsequent comparison form the basis for position control and working parameter selection of the individual nozzles. This means that at each

Bearbeitungsstelle ein gezielter Materialabtrag. Targeted material removal at the machining point.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Bearbeiten einer Schiene eines Eisenbahngleises mittels des beschriebenen Systems wird die Düsenanordnung in eine vorgegebene Stellung zur Schiene gebracht, wobei mittels der Steuerungseinrichtung zumindest ein Arbeitsparameter zur Anpassung des Flüssigkeitsstrahls an einen vorgegebenen Materialabtrag an einer Oberfläche der Schiene verändert wird. Auf diese Weise erfolgt ein gezielter Materialabtrag an der Schienenoberfläche zur Reprofilierung der Schiene In the method according to the invention for processing a rail of a railway track using the system described, the nozzle arrangement is brought into a predetermined position relative to the rail, wherein at least one working parameter is changed by means of the control device to adapt the liquid jet to a predetermined material removal on a surface of the rail. In this way, targeted material removal takes place on the rail surface for reprofiling the rail.

oder zur präventiven Schienenbearbeitung. or for preventive rail processing.

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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden mehrere nebeneinander angeordnete Düsen mit unterschiedlich eingestellten Arbeitsparametern entlang der Schiene bewegt. Das steigert die Effizienz der Bearbeitung, weil mit mehreren Düsen gleichzeitig ein gezielter Materialabtrag erfolgt. Dabei sind die Düsen quer zur Arbeitsrichtung beabstandet und insbesondere in Arbeitsrichtung zueinander versetzt angeordnet. Durch die versetzte Anordnung treffen die Flüssigkeitsstrahlen nicht aufeinander und erzielen trotzdem überlappende Wirkbereiche auf der In an advantageous development of the method, several nozzles arranged next to each other with different working parameters are moved along the rail. This increases the efficiency of the processing because a targeted material removal is carried out with several nozzles at the same time. The nozzles are spaced transversely to the working direction and, in particular, are offset from each other in the working direction. Due to the offset arrangement, the liquid jets do not meet each other and still achieve overlapping effective areas on the

Schienenoberfläche. rail surface.

Zur vorteilhaften Steigerung der Bearbeitungsqualität bei einer Reprofilierung einer Schiene wird das Schienenprofil vor einer Schienenbearbeitung mit einer Messvorrichtung erfasst, wobei das erfasste Schienenprofil mittels einer Auswerteeinrichtung mit einem hinterlegten Soll-Profil verglichen wird und wobei zumindest ein Arbeitsparameter in Abhängigkeit des durchgeführten Vergleichs vorgegeben wird. Mit einem solchen Verfahren erfolgt der geringstmögliche Materialabtrag zur Erzielung des gewünschten To advantageously increase the processing quality when reprofiling a rail, the rail profile is recorded using a measuring device before rail processing, whereby the recorded rail profile is compared with a stored target profile using an evaluation device and whereby at least one working parameter is specified depending on the comparison carried out. With such a method, the least possible material removal is achieved to achieve the desired

Schienenquerprofils. rail cross-section.

Bei einer weiteren Verbesserung des Verfahrens wird nach einer Schienenbearbeitung das erzielte Schienenprofil mittels einer Nachmessvorrichtung erfasst. Dieser Vorgang dient einerseits der Dokumentation der durchgeführten Bearbeitung und andererseits als Datenbasis für eine etwaige In a further improvement of the process, the rail profile achieved after rail processing is recorded using a follow-up measuring device. This process serves on the one hand to document the processing carried out and on the other hand as a data basis for any

Nachbearbeitung. post-processing.

Im Zuge einer vorteilhaften Nachbearbeitung wird nach einem In the course of advantageous post-processing, after a

mittels des Flüssigkeitsstrahls bewirkten Materialabtrag die Material removal caused by the liquid jet

Oberfläche der Schiene mittels einer Schleifvorrichtung surface of the rail using a grinding device

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insbesondere durch oszillierendes Schleifen bearbeitet. Die resultierende Oberflächengüte weist eine besonders hohe Qualität auf, wobei ein geringer Materialabtrag ausreicht, um nach der Strahlbearbeitung etwaige verbliebene especially by oscillating grinding. The resulting surface quality is of a particularly high quality, with a small amount of material removal being sufficient to remove any remaining

Unregelmäßigkeiten auszugleichen. to compensate for irregularities.

Eine weitere Reduktion von Oberflächeneffekten stellt die gezielte nachträgliche Belastung mittels eines walzenden Rades dar. Dabei wird ein auf der Schiene abrollendes Rad mit einer definierten Auflast belastet. Resultat dieses Vorgangs sind eine reduzierte Oberflächenrauheit und A further reduction of surface effects is the targeted subsequent loading by means of a rolling wheel. A wheel rolling on the rail is subjected to a defined load. The result of this process is a reduced surface roughness and

gegebenenfalls ausgeglichene Unebenheiten. if necessary, compensated for unevenness.

Für eine gleichbleibende Bearbeitungsqualität wird vorteilhafterweise für die jeweilige Düse ein Verschleißparameter erfasst und ausgewertet, indem insbesondere ein Volumenstrom und/oder ein Druck der durch die jeweilige Düse fließenden Arbeitsflüssigkeit gemessen wird. Dazu ist Jeder Düse eine entsprechende Sensoranordnung zugeordnet, wobei die jeweilige Sensoranordnung insbesondere mit einer Recheneinrichtung zur Bildung eines Verschleißparameters verbunden ist. Die Erkennung von Verschleiß an der jeweiligen Düse ist wichtig, weil beispielsweise ein vergrößerter Düsendurchmesser den erreichbaren Materialabtrag verändert. Durch die Verschleißüberwachung, insbesondere durch die Überwachung des Volumenstroms und des Flüssigkeitsdrucks der jeweiligen To ensure consistent processing quality, a wear parameter is advantageously recorded and evaluated for each nozzle, in particular by measuring a volume flow and/or a pressure of the working fluid flowing through the respective nozzle. For this purpose, each nozzle is assigned a corresponding sensor arrangement, whereby the respective sensor arrangement is connected in particular to a computing device for forming a wear parameter. The detection of wear on the respective nozzle is important because, for example, an increased nozzle diameter changes the achievable material removal. By monitoring wear, in particular by monitoring the volume flow and the fluid pressure of the respective

Düse erfolgt eine frühzeitige Erkennung. nozzle allows early detection.

Bevorzugt zeigt das System eine zu tauschende Düse an, bevor Veränderungen des Materialabtrags die Bearbeitungsqualität mindern. Beispielsweise wird der erfasste Verschleißparameter in der Recheneinrichtung laufend mit Preferably, the system indicates a nozzle that needs to be replaced before changes in the material removal reduce the processing quality. For example, the recorded wear parameter is continuously updated in the computing device with

einem Grenzwert verglichen. In Kombination mit einem Compared with a limit value. In combination with a

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digitalen Verschleißmodell kann mittels der Recheneinrichtung eine Restlebensdauer der Jeweiligen Düse abgeschätzt und in einer Ausgabeeinrichtung angezeigt digital wear model, the remaining service life of the respective nozzle can be estimated by means of the computing device and displayed in an output device

werden. become.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying figures.

in schematischer Darstellung: in schematic representation:

Fig. 1 Schienenfahrzeug mit einem System zur Bearbeitung einer Schiene, Fig. 1 Rail vehicle with a system for processing a rail,

Fig. 2 Düsenanordnung mit mehreren Düsen zur präventiven Schienenbearbeitung, Fig. 2 Nozzle arrangement with several nozzles for preventive rail processing,

Fig. 3 Düsenanordnung mit mehreren Düsen zur Reprofilierung einer Schiene, Fig. 3 Nozzle arrangement with several nozzles for reprofiling a rail,

Fig. 4 Schaltbild eines Arbeitsablaufs. Fig. 4 Circuit diagram of a workflow.

In Fig. 1 ist ein Schienenfahrzeug 1 mit einem System 2 zur Bearbeitung einer Schiene 3 eines Eisenbahngleises 4 dargestellt. Das Schienenfahrzeug 1 umfasst einen Fahrzeugrahmen 5, der auf Schienenfahrwerken 6 abgestützt auf dem Gleis 4 verfahrbar ist. Mittels eines kartesischen Koordinatensystems XYZ sind die Positionen des Schienenfahrzeugs 1, des Gleises 4 und der Elemente des Systems 2 im Raum bestimmbar. Eine Gleisachse des dargestellten Gleisabschnitts verläuft parallel zur Z-Achse. Quer dazu ist die X-Achse parallel zu einer Gleisebene In Fig. 1, a rail vehicle 1 with a system 2 for processing a rail 3 of a railway track 4 is shown. The rail vehicle 1 comprises a vehicle frame 5, which is supported on rail bogies 6 and can be moved on the track 4. The positions of the rail vehicle 1, the track 4 and the elements of the system 2 in space can be determined using a Cartesian coordinate system XYZ. A track axis of the track section shown runs parallel to the Z axis. Transversely to this, the X axis is parallel to a track plane.

ausgerichtet. Die Y-Achse ist nach unten gerichtet. aligned. The Y-axis is pointing downwards.

Im Schienenfahrzeug 1 sind ein Flüssigkeitsbehälter 7 zur Speicherung einer Arbeitsflüssigkeit 8, insbesondere von Wasser, und ein optionaler Speicherbehälter 9 zur In the rail vehicle 1, a liquid container 7 for storing a working fluid 8, in particular water, and an optional storage container 9 for

Speicherung eines Abrasivstoffs 10 angeordnet. Die beiden Storage of an abrasive material 10. The two

Behälter 7, 9 sind über Leitungen mit einer ersten und einer Containers 7, 9 are connected via lines to a first and a

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optionalen zweiten Druckerzeugungseinrichtung 11 verbunden. Alternativ dazu ist nur der Flüssigkeitsbehälter 7 über eine Leitung mit der Jeweiligen Druckerzeugungseinrichtung 11 verbunden und der Abrasivstoff 10 wird mittels einer Venturi-Düse eingebracht. Jeder Druckerzeugungseinrichtung 11 ist eine Düsenanordnung 12 zur Erzeugung wenigstens eines optional second pressure generating device 11. Alternatively, only the liquid container 7 is connected via a line to the respective pressure generating device 11 and the abrasive 10 is introduced by means of a Venturi nozzle. Each pressure generating device 11 is provided with a nozzle arrangement 12 for generating at least one

Flüssigkeitsstrahls 13 zugeordnet. liquid jet 13.

In einer einfachen Ausführung sind nur die erste Druckerzeugungseinrichtung 11 und die zugeordnete Düsenanordnung 12 vorgesehen. Die aus dem Flüssigkeitsbehälter 7 geförderte Arbeitsflüssigkeit 8 wird mittels der Druckerzeugungseinrichtung 11 mit einem Systemdruck beaufschlagt, insbesondere mit Ultrahochdruck im Bereich von 100 MPa bis 700 MPa, bevorzugt zwischen 130 MPa und 600 MPa. In der Düsenanordnung 12 erfolgt die Bildung des Flüssigkeitsstrahls 13. In a simple embodiment, only the first pressure generating device 11 and the associated nozzle arrangement 12 are provided. The working fluid 8 conveyed from the fluid container 7 is subjected to a system pressure by means of the pressure generating device 11, in particular to ultra-high pressure in the range from 100 MPa to 700 MPa, preferably between 130 MPa and 600 MPa. The liquid jet 13 is formed in the nozzle arrangement 12.

Alternativ dazu können mehrere Düsenanordnungen 12 an eine gemeinsame Druckerzeugungseinrichtung 11 angeschlossen sein. Zwischen der Druckerzeugungseinrichtung 11 und der ]Jeweiligen Düsenanordnung 12 sind dann gegebenenfalls Hydraulikelemente zur Minderung des gemeinsamen Systemdrucks Alternatively, several nozzle arrangements 12 can be connected to a common pressure generating device 11. Hydraulic elements for reducing the common system pressure are then optionally provided between the pressure generating device 11 and the respective nozzle arrangement 12.

auf einen Jeweiligen Arbeitsdruck angeordnet. arranged to a respective working pressure.

In der weitergebildeten Variante gemäß Fig. 1 ist der aus dem Speicherbehälter 9 geförderte Abrasivstoff 10 dem Flüssigkeitsstrahl 13 beigemengt. Die Beimengung erfolgt In the further developed variant according to Fig. 1, the abrasive 10 conveyed from the storage container 9 is mixed into the liquid jet 13. The mixing takes place

bevorzugt in der jeweiligen Düsenanordnung 12. preferably in the respective nozzle arrangement 12.

Die jeweilige Druckerzeugungseinrichtung 11 und die zugeordnete Düsenanordnung 12 sind an der Unterseite des Fahrzeugrahmens 5 befestigt. Dabei ist die Jeweilige The respective pressure generating device 11 and the associated nozzle arrangement 12 are attached to the underside of the vehicle frame 5. The respective

Düsenanordnung 12 mittels einer zugeordneten Nozzle arrangement 12 by means of an associated

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Positioniereinrichtung 14 gegenüber dem Fahrzeugrahmen 5 verstellbar. Die Positioniereinrichtung 14 umfasst Stellelemente und Antriebe, die auf relativ zueinander bewegbare Positionierelemente wie zum Beispiel Schlitten wirken. Die Verstellbarkeit ist zumindest quer zu einer Arbeitsrichtung 15 gegebenen. Weitere Verstellmöglichkeiten in Arbeitsrichtung 15, in Richtung des Gleises 4 sowie relativ zum Fahrzeugrahmen 5 ausführbare Schwenk- und Positioning device 14 is adjustable relative to the vehicle frame 5. The positioning device 14 comprises adjusting elements and drives which act on positioning elements which are movable relative to one another, such as slides. The adjustability is given at least transversely to a working direction 15. Further adjustment options in the working direction 15, in the direction of the track 4 and relative to the vehicle frame 5 are swivel and

Kippbewegungen sind bevorzugt möglich. Tilting movements are preferably possible.

Zur Ermöglichung der Relativbewegungen ist die Jeweilige Düsenanordnung 12 über eine bewegliche Hochdruckleitung 16, insbesondere über einen Hochdruckschlauch, mit der Druckerzeugungseinrichtung 11 verbunden. Vorteilhafterweise ist eine finale Druckerzeugungsstufe der Druckerzeugungseinrichtung 11 einerseits mit der Düsenanordnung 12 fest verbunden und andererseits über die bewegliche Hochdruckleitung 16 an vorgeordnete Druckerzeugungsstufen der Druckerzeugungseinrichtung 11 To enable the relative movements, the respective nozzle arrangement 12 is connected to the pressure generating device 11 via a movable high-pressure line 16, in particular via a high-pressure hose. Advantageously, a final pressure generating stage of the pressure generating device 11 is firmly connected to the nozzle arrangement 12 on the one hand and, on the other hand, via the movable high-pressure line 16 to upstream pressure generating stages of the pressure generating device 11.

angeschlossen. connected.

Zur Ansteuerung der jeweiligen Düsenanordnung 12 ist eine Steuerungseinrichtung 17 angeordnet. Alternativ dazu sind mehrere Düsenanordnungen 12 mit einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung 17 angesteuert. Erfindungsgemäß ist die jeweilige Steuerungseinrichtung 17 zur Veränderung zumindest eines Arbeitsparameters aı, a2, As, Ass Ass Ans Dırs b2, bs, bay Bas dır d2, da, day ds, Ans Var Vor V3s Var Vor Var Pır Po, Pas Pas Pös Pros Aıy A3, As, An ZUFr Anpassung des Flüssigkeitsstrahls 13 an einen vorgegebenen Materialabtrag A control device 17 is arranged to control the respective nozzle arrangement 12. Alternatively, several nozzle arrangements 12 are controlled with a common control device 17. According to the invention, the respective control device 17 is designed to change at least one working parameter aı, a2, As, Ass Ass Ans Dırs b2, bs, bay Bas dır d2, da, day ds, Ans Var Vor V3s Var Vor Var Pır Po, Pas Pas Pös Pros Aıy A3, As, An ZUFr adaptation of the liquid jet 13 to a predetermined material removal

18 an einer Oberfläche 19 der Schiene 3 eingerichtet. 18 on a surface 19 of the rail 3.

Wesentlich gegenüber dem bekannten Stand der Technik ist Significantly compared to the known state of the art is

dabei die oberflächliche Abtragung des Schienenmaterials, the superficial removal of the rail material,

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wobei der zumindest eine Arbeitsparameter aı .. 12 das Ausmaß des Materialabtrags bestimmt. Dabei trifft der Flüssigkeitsstrahl 13 auf die Schiene 3 und löst in einem flächigen Wirkbereich Materialpartikel aus der Schienenoberfläche 19. Die Menge der herausgelösten Materialpartikel hängt im Wesentlichen von einer Auftreffgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls 13, einem Auftreffwinkel, von einer Einwirkdauer an der jeweiligen Stelle und vom beigemengten Abrasivstoff 10 ab. Die Beeinflussung dieser materialabtragenden Wirkung erfolgt wherein the at least one working parameter aı .. 12 determines the extent of the material removal. The liquid jet 13 hits the rail 3 and dissolves material particles from the rail surface 19 in a flat effective area. The amount of material particles dissolved depends essentially on an impact speed of the liquid jet 13, an impact angle, an exposure time at the respective location and the added abrasive 10. The influence of this material-removing effect takes place

durch Anpassung des zumindest einen Arbeitsparameters aı .. An. Bevorzugt werden mehrere Arbeitsparameter aı .. An angepasst, um den jeweiligen Materialabtrag 18 feiner by adjusting at least one working parameter aı .. An. Preferably, several working parameters aı .. An are adjusted in order to achieve the respective material removal 18 finer

skalieren zu können. to be able to scale.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Düsenanordnung 12 zur präventiven Schienenbearbeitung mit fünf Düsen 20, die nebeneinander angeordnet sind. Dargestellt ist ein oberer Querschnittsbereich eines Schienenkopfes, auf dessen Oberfläche 19 die Düsen 20 mit annähernd gleichen vertikalen Abständen aı .. as gerichtet sind. Alle Düsen 20 weisen hier dieselbe Form auf. Die beiden äußeren Düsen 20 sind nach innen geneigt. Die mittels der Düsen 20 erzeugten Flüssigkeitsstrahlen 13 weisen jeweils eine Symmetrielinie 21 auf. Horizontale Abstände sind zwischen den Schnittpunkten dieser Symmetrielinien 21 mit der Schienenoberfläche 19 angegeben. In X-Richtung sind die Horizontalabstände bı .. bıa beispielsweise annähernd gleich. Auch in Z-Richtung sind Abstände sinnvoll, damit die Flüssigkeitsstrahlen 13 nicht aufeinandertreffen und sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die Neigung der Jeweiligen Düse 20 wird mit einem Winkel 1 .. ss zwischen einer Tangente der Schienenoberfläche 19 und der zugeordneten Fig. 2 shows an example of a nozzle arrangement 12 for preventive rail processing with five nozzles 20 arranged next to each other. An upper cross-sectional area of a rail head is shown, onto the surface 19 of which the nozzles 20 are directed at approximately equal vertical distances aı .. as. All nozzles 20 have the same shape here. The two outer nozzles 20 are inclined inwards. The liquid jets 13 generated by the nozzles 20 each have a line of symmetry 21. Horizontal distances are indicated between the intersection points of these lines of symmetry 21 with the rail surface 19. In the X direction, for example, the horizontal distances bı .. bıa are approximately equal. Distances are also useful in the Z direction so that the liquid jets 13 do not collide and do not influence each other. The inclination of the respective nozzle 20 is set at an angle 1 .. ss between a tangent of the rail surface 19 and the associated

Symmetrielinie 21 eingestellt. Symmetry line 21 set.

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Jede einzelne geometrische Größe aı .. as, D1ı .. Day O1... 5 dieser Düsenanordnung 12 ist ein Arbeitsparameter, dessen Veränderung eine Anpassung des zugeordneten Flüssigkeitsstrahls 13 bewirkt. Weitere Arbeitsparameter sind ein Jeweiliger Flüssigkeitsdruck pı1 .. ps und ein Jeweiliger Flüssigkeitsdurchfluss vVı .. Vs. Alle Arbeitsparameter aı .. %12 sind einzeln oder in Gruppierungen mittels der Steuerungseinrichtung 17 einstellbar, damit der mit den Flüssigkeitsstrahlen 13 bewirkten Materialabtrag 18 wie vorgegeben erfolgt. Zu diesem Zweck sind in einem Speicher der Steuerungseinrichtungen 17 tabellarische Werte und/oder Algorithmen hinterlegt, die eine Beziehung des jeweiligen Arbeitsparameters aı .. ds zum bewirkten Each individual geometric size aı .. as, D1ı .. Day O1... 5 of this nozzle arrangement 12 is a working parameter, the change of which causes an adjustment of the associated liquid jet 13. Further working parameters are a respective liquid pressure pı1 .. ps and a respective liquid flow vVı .. Vs. All working parameters aı .. %12 can be set individually or in groups using the control device 17 so that the material removal 18 caused by the liquid jets 13 takes place as specified. For this purpose, tabular values and/or algorithms are stored in a memory of the control devices 17, which show a relationship between the respective working parameter aı .. ds and the effected

Materialabtrag 18 angeben. Specify material removal 18.

Im Diagramm direkt unter der gezeichneten Anordnung ist für jede Düse 20 die jeweilige materialabtragende Wirkung eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in Schienenquerrichtung und gibt die Stellen der jeweiligen materialabtragenden Wirkung an. In Richtung der y-Achse ist das Ausmaß der In the diagram directly below the arrangement shown, the respective material-removing effect is shown for each nozzle 20. The x-axis runs in the transverse direction of the rail and indicates the locations of the respective material-removing effect. In the direction of the y-axis, the extent of the

jeweiligen materialabtragenden Wirkung ersichtlich. respective material-removing effect is evident.

Weil sich die Flüssigkeitsstrahlen 13 in Arbeitsrichtung 15, hier in Z-Richtung gesehen überlappen, ergibt sich eine Superposition der jeweiligen materialabtragenden Wirkung, wie im darunter dargestellten Diagramm ersichtlich. Der sich ergebende Verlauf zeigt den tatsächlichen Materialabtrag 18 über die Breite des Schienenkopfes hinweg. Durch die eingestellten Arbeitsparameter aı .. @s wird ein annähernd Because the liquid jets 13 overlap in the working direction 15, here in the Z direction, a superposition of the respective material-removing effect results, as can be seen in the diagram below. The resulting curve shows the actual material removal 18 across the width of the rail head. The set working parameters aı .. @s result in an approximately

gleichmäßiger flächiger Materialabtrag 18 erzielt. uniform surface material removal 18 is achieved.

Die Düsenanordnung 12 in Fig. 3 ist mittels der The nozzle arrangement 12 in Fig. 3 is by means of the

Steuerungseinrichtung 17 für eine Reprofilierung der Schiene Control device 17 for reprofiling the rail

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3 eingestellt. Hier sind alle Düsen 20 in X-Richtung mit annähernd gleichen Horizontalabständen b;ı .. bıa zueinander angeordnet, wobei auch unterschiedliche Horizontalabstände Bı .. bs Sinnvoll sein können. Bevorzugt sind die Düsen 20 in Z-Richtung versetzt angeordnet, sodass sich die Flüssigkeitsstrahlen 13 nicht gegenseitig beeinflussen und trotzdem überlagerte Wirkbereiche aufweisen. Die Vertikalabstände aı .. as zwischen den Düsen 20 und der Schienenoberfläche 19 weichen voneinander ab. Dadurch und durch unterschiedliche Düsenformen sowie durch unterschiedliche Düsendurchmesser dı .. ds ergeben sich unterschiedliche Flüssigkeitsstrahlen 13 mit jeweils eigener Wirkung. Zudem sind für jede Düse 20 ein eigener Flüssigkeitsdruck pı .. ps und ein eigener 3. Here, all nozzles 20 are arranged in the X direction with approximately equal horizontal distances b;ı .. bıa to each other, although different horizontal distances Bı .. bs can also be useful. Preferably, the nozzles 20 are arranged offset in the Z direction so that the liquid jets 13 do not influence each other and still have overlapping effective areas. The vertical distances aı .. as between the nozzles 20 and the rail surface 19 differ from each other. This and different nozzle shapes and different nozzle diameters dı .. ds result in different liquid jets 13, each with its own effect. In addition, each nozzle 20 has its own liquid pressure pı .. ps and its own

Flüssigkeitsdurchfluss vı .. vs eingestellt. Liquid flow vı .. vs set.

Unter der dargestellten Anordnung sind die Diagramme wie in Fig. 2 angegeben. Die Jeweiligen materialabtragenden Wirkungen der Düsen 20 im oberen Diagramm weisen starke Unterschiede auf. Durch Superposition ergibt sich der im unteren Diagramm dargestellt Verlauf des Materialabtrags 18 in Schienenquerrichtung. Im gezeigten Fall ist der Materialabtrag 18 in den Randzonen größer, damit sich das Under the arrangement shown, the diagrams are as shown in Fig. 2. The respective material-removing effects of the nozzles 20 in the upper diagram show strong differences. By superposition, the course of the material removal 18 in the transverse direction of the rail shown in the lower diagram results. In the case shown, the material removal 18 is greater in the edge zones so that the

gewünschte Schienenprofil ergibt. desired rail profile.

Der in Fig. 4 dargestellt Arbeitsablauf betrifft insbesondere eine Reprofilierung der Schiene 3, wobei die in Fig. 1 dargestellten Komponenten des Systems 2 zur Anwendung kommen. In Arbeitsrichtung 15 ist vor den Düsenanordnungen 12 eine erste Messvorrichtungen 22 zur Erfassung des Schienenprofils angeordnet. Zwischen den Düsenanordnungen 12 ist eine zweite Messvorrichtung 22 für eine Zwischenmessung angeordnet und am hinteren Ende des Schienenfahrzeugs 1 The work sequence shown in Fig. 4 relates in particular to a reprofiling of the rail 3, whereby the components of the system 2 shown in Fig. 1 are used. In the working direction 15, a first measuring device 22 for detecting the rail profile is arranged in front of the nozzle arrangements 12. A second measuring device 22 for an intermediate measurement is arranged between the nozzle arrangements 12 and is located at the rear end of the rail vehicle 1.

befindet sich eine Nachmessvorrichtung 23. Des Weiteren ist There is a measuring device 23. Furthermore,

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eine Schleifvorrichtung 24 zur Optimierung des mittels der Düsenanordnungen 12 erzielten Ergebnissens angeordnet. Bevorzugt kommt ein oszillierendes Schleifaggregat zum Einsatz, das mit sehr geringem Abtrag etwaige a grinding device 24 is arranged to optimize the results achieved by means of the nozzle arrangements 12. Preferably, an oscillating grinding unit is used, which removes any

Oberflächenrillen entfernt. surface grooves removed.

Die jeweilige Vermessung des Schienenquerprofils erfolgt vorteilhafterweise mit Hilfe von Lichtschnittsensoren. Dabei wird mit Hilfe zumindest eines Lasers eine Lichtlinie entlang des Schienenquerprofils proJiziert. Diese Lichtlinie wird mittels zumindest einer Hochleistungskamera aufgenommen und in einer Recheneinheit in 2D-Koordinaten umgerechnet. Die Verarbeitung und Visualisierung der Messdaten erfolgen The respective measurement of the rail cross-section is advantageously carried out with the help of light section sensors. A light line is projected along the rail cross-section using at least one laser. This light line is recorded using at least one high-performance camera and converted into 2D coordinates in a computing unit. The processing and visualization of the measurement data takes place

in Echtzeit. in real time.

Eine mittels der ersten Messvorrichtung 22 durchgeführte Vormessung 25 Liefert Messdaten eines Ist-Profils 26 der Schiene 3. Diese Messdaten werden in Echtzeit einer A preliminary measurement 25 carried out by means of the first measuring device 22 provides measurement data of an actual profile 26 of the rail 3. These measurement data are transmitted in real time to a

Auswerteeinrichtung 27 zugeführt. evaluation device 27.

Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt ein rechnerischer Vergleich 28 des Ist-Profils 26 mit dem Soll-Profil 29 mittels einer Recheneinheit der Auswerteinrichtung 27 oder mit einer gekoppelten Recheneinrichtung. Dazu ist das SollProfil 29 in einer Speichereinrichtung 30 der Auswerteinrichtung 27 hinterlegten. Auf Basis der errechneten Vergleichsdaten wird eine Materialabtragungsberechnung 31 zur Festlegung des erforderlichen Materialabtrags 18 durchgeführt. Mit diesen Auswertungsdaten erfolgt in der Auswerteeinrichtung 27 oder bevorzugt in der mit dieser gekoppelten Steuerungseinrichtung 17 die Parameterfestlegung 32 zur Anpassung des Jeweiligen Flüssigkeitsstrahls 13 an den In the next process step, a computational comparison 28 of the actual profile 26 with the target profile 29 is carried out by means of a computing unit of the evaluation device 27 or with a coupled computing device. For this purpose, the target profile 29 is stored in a storage device 30 of the evaluation device 27. On the basis of the calculated comparison data, a material removal calculation 31 is carried out to determine the required material removal 18. With these evaluation data, the parameter determination 32 for adapting the respective liquid jet 13 to the

vorgegebenen Materialabtrag 18. specified material removal 18.

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In einer Weiterbildung wird als Basis für die Schienenbearbeitung auch eine Längsprofilmessung der Schiene 3 durchgeführt. Diese Längsprofilmessung zielt einerseits auf die Erfassung von periodischen Profilabweichungen wie zum Beispiel Riffeln oder Schlupfwellen ab und dient anderseits der Erfassung von singulären Längsprofilabweichungen wie zum Beispiel Schweißstößen mit In a further development, a longitudinal profile measurement of the rail 3 is also carried out as a basis for rail processing. This longitudinal profile measurement is aimed on the one hand at the detection of periodic profile deviations such as corrugations or slip waves and on the other hand serves to detect singular longitudinal profile deviations such as weld joints with

einer Überhöhung oder einer Eindellung. a camber or a dent.

Beginnend bei der Vormessung 25 bis zur Parameterfestlegung 32 und Ansteuerung erfolgt ein sich laufend wiederholender Durchlauf der Verfahrensschritte, während das Schienenfahrzeug 1 in Arbeitsrichtung 15 vorwärtsfährt. Bei vorhandener zweiter Messvorrichtung 22 sowie zweiter Düsenanordnung 12 erfolgt bei jedem Durchlauf zudem eine Zwischenmessung mit darauffolgender Parameterfestlegung 32 für die zweite Düsenanordnung 12. Abschließend erfolgt eine Starting with the preliminary measurement 25 up to the parameter setting 32 and control, a continuously repeated run of the process steps takes place while the rail vehicle 1 moves forward in the working direction 15. If a second measuring device 22 and a second nozzle arrangement 12 are present, an intermediate measurement is also carried out with subsequent parameter setting 32 for the second nozzle arrangement 12 during each run. Finally, a

Nachmessung 33 mittels der Nachmessvorrichtung 23. Final measurement 33 using the final measuring device 23.

Claims

15 20 25 30 24001 20 patent claims

1. System (2) for machining a rail (3) of a single-lane ice track (4) by means of a liquid jet (13), comprising a liquid container (7) for storing a working liquid (8), a pressure generating device (11) for applying ultra-high pressure to the working liquid (8) and a nozzle arrangement (12) for generating the liquid jet (13), characterized by controlling the nozzle arrangement (12) by means of a control device (17) which is designed to change at least one working parameter (a: .. An) for adapting the liquid jet (13) to a predetermined material removal (18) on a surface

(19) of the rail (3).

2. System (2) according to claim 1, characterized in that an abrasive substance (10) is added to the working fluid (8) when generating the fluid jet (13) and that in particular a portion added to the fluid (8) and/or a property of the abrasive substance (10) is used as a variable working parameter

is specified.

3. System (2) according to claim 1 or 2, characterized in that a nozzle distance (aı .. an, D1 .. ba) and/or a nozzle inclination (01 .. X) and/or a movement speed with respect to the surface (19) of the rail (3) and/or a liquid pressure (p1 .. Pn) and/or a liquid flow (vı .. Va) and/or a nozzle diameter (dı .. da) and/or a nozzle shape as

variable working parameters are specified.

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4. System (2) according to one of claims 1 to 3, characterized in that several nozzles (20) are arranged next to each other

are arranged and that each nozzle (20) is assigned at least one own variable working parameter (aı .. X1)

is.

5. System (2) according to claim 4, characterized in that the nozzles (20) are designed to generate fanned liquid jets (13) and that the fanned liquid jets are directed in a working direction

seen overlap.

6. System (2) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the nozzle arrangement (12) is provided with a grinding device (24), in particular for oscillating

is subordinate to rail grinding.

7. System (2) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the nozzle arrangement (12) is provided with a measuring device (23) for detecting an achieved

rail profile.

8. System (2) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the nozzle arrangement (12) is provided with a measuring device (22) for detecting a rail profile

(26) is arranged upstream.

9. System (2) according to claim 8, characterized in that a target profile (29) of the rail (3) is stored in a storage device (30), that an evaluation device (27) is arranged for comparing the detected rail profile (26) with the target profile (29) and that the control device (17) is connected to the

Evaluation device (27) for specifying at least one

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24001

22

Working parameter (aı .. X) depending on the

comparison carried out (28).

10. Method for machining a rail (3) of a single-lane ice track (4) by means of a system (2) according to one of claims 1 to 9, wherein the nozzle arrangement (12) is brought into a predetermined position relative to the rail (3), characterized in that at least one working parameter (aı .. X1) for adapting the liquid jet (13) to a predetermined material removal (18) on a surface (19) of the rail (3) is set by means of the control device (17).

is changed.

11. Method according to claim 10, characterized in that

that several nozzles (20) arranged next to each other with differently set working parameters (aı .. On)

be moved along the rail (3).

12. Method according to claim 10 or 11, characterized in that the rail profile (26) is detected before rail processing with a measuring device (22), that the detected rail profile (26) is compared with a stored target profile (29) by means of an evaluation device (27) and that at least one working parameter (ar .. An) is determined depending on the comparison carried out (28)

is specified.

13. Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that after rail processing, the rail profile obtained is measured by means of a measuring device

(33) is recorded.

14. Method according to one of claims 10 to 13, characterized

characterized in that after a by means of the

24001

23

Liquid jet (13) caused material removal (18) the surface (19) of the rail (3) by means of a grinding device (24), in particular by oscillating

grinding is carried out.

15. Method according to one of claims 10 to 14, characterized in that a wear parameter is recorded and evaluated for the respective nozzle (20), in particular by a volume flow and/or a pressure of the working fluid (8) flowing through the respective nozzle (20).

is measured.