Positionieren
Zu Beginn des Stopfprozesses wird das Stopfaggregat präzise über den Schwellen positioniert, da Abweichungen zu asymmetrischen Beistellwegen und möglichen Beschädigungen an Schwellen und Stopfpickeln führen können. Verschiedene marktverfügbare Systeme erleichtern diese Positionierung, indem sie einzelne Elemente und Hindernisse im Gleis erkennen und daraus die optimale Stopfposition berechnen. Ein fortschrittlicher Ansatz ist das KI-basierte System Plasser TampingAssistant, das nicht nur die Positionierung übernimmt, sondern auch Hindernisse erkennt und bei Bedarf einzelne Aggregatsegmente sperrt. Gleichzeitig steuert es Hebe- und Richtaggregat sowie Vorkopfverdichter und ermöglicht so die vollautomatische Bearbeitung selbst komplexer Weichenbereiche.
Heben und Richten
Gleislagefehler sind Abweichungen von der Soll-Lage des Gleises und können wiederkehrende Muster mit spezifischen Wellenlängen aufweisen. Beim Heben und Richten wird das Gleis in seine Soll-Lage gebracht, bevor es gestopft wird. Moderne Stopfmaschinen ermöglichen es, künftigen Gleislagefehlern proaktiv entgegenzuwirken, indem sie kurzwellige Gleissenken erkennen und durch gezieltes Überheben korrigieren, um eine Gleislagereserve zu schaffen.
Eintauchen
Nach der Positionierung der Stopfaggregate wird der Stopfvorgang durch das Absenken auf die erforderliche Tiefe eingeleitet, meist 15 bis 20 mm unter der Schwellenunterkante (Abbildung X). Moderne Stopfmaschinen berechnen vorab eine optimale Trajektorie für ein präzises, leicht zeitversetztes Eintauchen, was die Belastung der Stopfaggregate und den Schotterverschleiß reduziert. In einem gemeinsamen Projekt von ÖBB, SBB, TU Graz und Plasser & Theurer wurde das System Plasser TampingControl – BallastMonitoring entwickelt, das den Schotterzustand bereits während des Eintauchprozesses in Echtzeit ermittelt. Diese Daten dienen der automatischen Anpassung der Stopfparameter.
Beistellen
Das Beistellen ist das zentrale Element im Stopfprozess, bei dem der Schotter von den vibrierenden Stopfpickeln unter die Schwelle bewegt und verdichtet wird, um die Schwelle in der Soll-Position zu fixieren. Die Qualität der Stopfung wird durch Parameter wie Vibrationsfrequenz, Amplitude, Beistellzeit, Beistellkraft und Stopftiefe beeinflusst. Der Prozess lässt sich in zwei Schritte unterteilen: Verfüllen (Schotter unter die Schwelle bewegen) und Verdichten (Schotter verdichten, um eine stabile Gleislage sicherzustellen). Wird der Hohlraum unter der Schwelle nach dem Heben nicht ausreichend verfüllt und verdichtet, führt dies zu erhöhten Setzungen und einer geringeren Stabilität der Gleislage.
Verfüllen
In der ersten Phase des Beistellprozesses schieben die Pickel den Schotter in den Hohlraum unter der Schwelle, wobei die Beistellgeschwindigkeit anfangs hoch ist, da der Widerstand gering ist. Sobald der Hohlraum verfüllt ist, steigt der Widerstand, und die Beistellgeschwindigkeit reduziert sich automatisch. Das Arbeitsprinzip des asynchronen Gleichdruck-Stopfens sorgt für eine automatische Anpassung der Beistellbewegung an die jeweiligen Bedingungen und dadurch für eine schonende Schotterbewegung. Da der Verfüllprozess für den Maschinenbediener schwer zu überwachen ist, haben Infrastrukturbetreiber Richtlinien für Mindestbeistellzeiten entwickelt, die jedoch nicht immer optimale Ergebnisse garantieren. Um dieses Problem zu lösen, hat Plasser & Theurer das System Plasser TampingControl – VoidDetection entwickelt, das die Beistellbewegung und -kräfte überwacht. Bei unzureichender Verfüllung wird der Bediener gewarnt, sodass eine zusätzliche Stopfung durchgeführt werden kann.
Verdichten
Nach dem Verfüllen wird der Schotter durch die der Beistellbewegung überlagerte Vibration verdichtet. Eine optimale Beistellkraft ist entscheidend, da zu hohe Kräfte Schotterbruch verursachen können. Das System Plasser TampingControl – ForceAutomation passt die Beistellkraft an die Bedingungen an, um eine effektive Verdichtung zu gewährleisten. Die Umlagerung der Schottersteine in eine dichtere Lage ist für die Stabilität der Gleislage wesentlich. Auch die Beistellzeit ist entscheidend. Zu kurze Beistellzeiten führen zu unzureichender Verdichtung und erhöhen die Setzung im Betrieb. Das beeinträchtigt die Kraftverteilung unter den Schwellen und verkürzt die Lebensdauer der Gleislage.
Anheben
Nach der Beistellbewegung wird das Stopfaggregat wieder aus dem Schotter gehoben, wobei sich die Pickelarme öffnen und eine Vibrationsbewegung überlagert wird. Diese Bewegung fördert die Umlagerung der Schottersteine im Einflussbereich des Stopfpickels und sorgt für eine homogenere Verdichtung im Schwellenfach sowie eine Erhöhung des Querverschiebewiderstands.
Durch die eingehende Analyse der einzelnen Phasen des Stopfprozesses konnten gezielte Optimierungen und Automatisierungen erreicht werden. Diese Schritte tragen wesentlich zur Effizienz und Zuverlässigkeit der Gleisinstandhaltung bei und ebnen den Weg zu einer voll automatisierten Zukunft.
Infrastructure
