Über die Interaktion des Dynamischen Gleisstabilisators mit dem Schotter

Fakten zum Versuchsaufbau

  • Drei verschiedene Streckenabschnitte
    • Ein Abschnitt mit Betonschwellen Typ 19 und Schienenprofil UIC 54 E
    • Zwei Abschnitte mit Holzschwellen und Schienenprofil S 49
      • Einer davon mit augenscheinlich weichen Untergrundverhältnissen
      • Einer davon mit unauffälligen Untergrundverhältnissen
    • Verschiedene Dammhöhen
    • Lieferkörnung K1
  • Sieben Freischwingversuche
    • Zwei Referenzmessungen
    • Drei Frequenzvariationen
    • Zwei Amplitudenvariationen
  • Fünf Überfahrten mit konstanten Prozessparametern pro Streckenabschnitt (in Summe 15)
    • 33 Hz Erregerfrequenz
    • 70 bar Auflastdruck
    • 100 % Unwuchtamplitude
    • 2 km/h Geschwindigkeit
  • Zwei Überfahrten im Auflast-Schwellbetrieb pro Streckenabschnitt (in Summe 6)
  • Drei Versuche mit konstanten Prozessparametern am Stand über der instrumentierten Schwelle
  • Zehn Versuche mit variierenden Prozessparametern am Stand über der instrumentierten Schwelle
    • Drei Versuche mit variierender Erregerfrequenz
    • Drei Versuche mit variierender Auflast
    • Vier Versuche mit variierender Amplitude der Unwuchterregung
  • Variation der Prozessparameter am Stand in ca. 10 m Entfernung zur instrumentierten Schwelle
    • Drei Versuche mit variierender Erregerfrequenz
  • 27 dynamische Lastplattenversuche
  • 10.000 Hz Aufzeichnungsrate
  • Zwei Hall Sensoren zur Bestimmung der Position der Unwucht
  • Dreidimensionale Beschleunigungssensoren mit ±100 g Messbereich (MEMS, Kistler)
    • Zwei pro Stabilisationsaggregat
    • Zwei pro instrumentierter Schwelle
  • Eindimensionale Beschleunigungssensoren mit ±100 g Messbereich (MEMS, Kistler)
    • Zwei pro Stabilisationsaggregat (am Rahmen in der Nähe der Auflastzylinder)
  • Eindimensionaler Beschleunigungssensor mit ±30 g Messbereich (MEMS, Kistler)
    • In der Mitte der instrumentierten Schwelle

Forschungspartner

Über die Interaktion des Dynamischen Gleisstabilisators mit dem Schotter

Hat der Dynamische Gleisstabilisator (DGS) das Potenzial, mehr zu sein als ein reines Verdichtungsgerät? Und taugt er auch als Messgerät zur Verdichtungskontrolle? Diese Fragen untersucht ein laufendes Forschungsprojekt der TU Wien.

Das Team des Instituts für Geotechnik der TU Wien verfügt über langjährige Erfahrungen in der Untersuchung von sogenannten Maschine-Boden-Interaktionssystemen, die die Wechselwirkung zwischen Maschine und Boden beschreiben. Aufbauend auf einer erfolgreichen Zusammenarbeit im Zusammenhang mit der Erforschung des Gleisstopfens, hat man sich bei Plasser & Theurer dafür entschieden, auch den nachfolgenden Vorgang der Gleisstabilisation in Kooperation mit der TU Wien zu untersuchen. Auf Basis von Feldversuchen im Open Rail Lab der ÖBB gehen Experten nun der Interaktion zwischen DGS, Gleisrost und Schotter auf den Grund. 

Der Einfluss aus dem Untergrund

Unter Voraussetzung konstanter Prozessparameter (zum Beispiel Erregerfrequenz, Auflast und Amplitude der Unwuchterregung) sollten Änderungen des Bewegungsverhaltens aus Änderungen im Verdichtungszustand des Gleisschotters resultieren. Auf Basis dieser Änderungen im Bewegungsverhalten könnte in Zukunft der Verdichtungszustand des Schotters bzw. des Querverschiebewiderstands bestimmt werden. Es ist allerdings denkbar, dass neben dem Verdichtungszustand des Gleisschotters auch der Schwellentyp, die Schienenbefestigung, der Querschnittstyp des Schotteroberbaus und der Untergrund maßgebenden Einfluss auf das Bewegungsverhalten haben. Damit die möglichen Einflussfaktoren berücksichtigt werden können, wurden die Versuche auf drei Streckenabschnitten mit unterschiedlichen Schwellen- und Schienenbefestigungstypen sowie verschiedenen Untergrund- und Schottereigenschaften durchgeführt. Zur messtechnischen Erfassung des Bewegungsverhaltens wurden der DGS sowie eine ausgewählte Schwelle pro Streckenabschnitt mit dreidimensionalen Beschleunigungssensoren ausgerüstet.

Um wesentliche Informationen über das Schwingungsverhalten des DGS zu erhalten und dessen unbeeinflusstes Bewegungsverhalten zu erfassen, wurde zu Beginn ein Freischwingversuch durchgeführt, bei dem der DGS im angehobenen Zustand mit verschiedenen Frequenzen und Amplituden angeregt wurde. Danach folgten mehrere Überfahrten auf der jeweiligen Teststrecke, wobei die Prozessparameter konstant gehalten und nur der Verdichtungszustand des Schotters (zum Beispiel durch ein vorhergehendes Stopfen) verändert wurde. Außerdem wurden kontinuierliche Variationen der Erregerfrequenz, der Amplitude der Unwuchterregung und der Auflast über der jeweils messtechnisch instrumentierten Schwelle durchgeführt, um etwa Erkenntnisse über die Frequenzabhängigkeit des DGS-Gleisrost-Schotter-Interaktionssystems zu gewinnen.

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