夯實道碴床用的線路施工機械的製作方法
2023-10-06 12:35:59 2
專利名稱：夯實道碴床用的線路施工機械的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種夯實道碴床用的連續走行式線路施工機械。機械裝有走行驅動機構和支承在走行機構上的機架，上面至少裝有一套利用驅動機構控制和調節高度的軌道穩定機組。軌道穩定機組裝有滾輪機構，利用擴張驅動機構可使之貼靠鋼軌內側，同時利用振動器使之產生與機械縱走向成橫向的水平振動。機架上還裝有一套水平基準系統，用於監控線路給定位置與實際位置之間的下沉量。
根據US-PS4643101號專利所介紹的一種裝在自己機架上的軌道穩定機組與線路搗固水平撥道機連掛的線路施工機械，已為人們所知。軌道穩定機組也可以製成獨立走行的形式，與其它線路施工機械分開單獨作業。使用這種也稱為動態軌道穩定車的線路施工機械，可以大大改善搗固或類似作業以後的鬆散道碴床的位置穩定性，特別是大大改善軌道的橫向阻力。這樣就可以人為地利用一次作業行駛而達到要在相當長的時間內由行車荷載使道碴床逐漸自行夯實的效果。為此由軌道穩定機組的滾輪機構夾取兩根鋼軌，然後由偏心錘式振動器使軌排產生與機械縱走向成橫向的水平振動。與此同時利用固定在機架上的垂直驅動機構對軌道穩定機組，確切地說對軌道施加臨時靜荷載，將軌道「擦入」到道碴床裡面，使道碴床變得密實，並使軌道相應下沉。這樣做的結果，除使道碴床耐久並有均勻的彈性外，還因軌枕與道碴之間的摩擦而提高了橫向阻力。軌道下沉量由機械本身的水平基準系統進行檢查和控制。
道碴床夯實的質量可以由橫向阻力的大小進行推論。這個橫向阻力決定對高速線路具有特殊意義的軌道側向位置穩定性。橫向阻力一般是與線路施工機械的作業分開單獨測量的。比如1981年1-2期的「國際交通」雜誌Ⅰ-Ⅲ頁上的一篇文章就介紹了在軌道的個別軌枕處進行的這項測量作業。測量時要拆除相應的鋼軌扣件，清理軌枕端面的道碴，然後將主要是一個液壓缸的測量裝置頂在軌枕端頭，然後依軌枕的縱向稍許移動軌枕。此時測得作用在軌枕上的力和移動的行程，從中即可判斷橫向阻力的大小。測量結束後，需將軌枕移回原位。這種測量方法相當費力，而且只能進行抽查，因為被測的軌枕不能相距太近，以防止測量前面軌枕時的道碴移動影響下一根軌枕處的橫向阻力。此外，為人們所知的這種測量方法必然要影響經過軌道穩定車改善了的橫向阻力。
本發明的目的就是要創造本文開頭所述的一種連續走行式線路施工機械，使用這種機械要能合理而迅速地確定一條線路的橫向阻力。
這個目的是用本文開頭所述的一種符合本發明的線路施工機械這樣解決的，就是機械上裝有能測量軌道振幅或測量軌道穩定機組的振幅的測量裝置。本發明的出發點是，增加道碴密實度，會使緊靠軌枕的道碴有更強烈的摩擦，從而會提高橫向阻力，其結果將是根據道碴密實程度產生大小不同的阻力，反作用於軌道的振動。這個阻力最後將影響到振幅。這就是說，道碴的密實度與軌道振幅的大小成反比例。利用本發明的測量裝置首次做到在一次連續測量行駛中，就可以根據振幅的變化來確定橫向阻力。這種測量方法的特殊優點就在於無需在結構方面做多大的改造，就可以在使用軌道穩定車的情況下進行上述測量。此外，採用這種測量橫向阻力的新方法，絕不會影響線路位置的穩定性。新的測量方法對高速線路具有重大意義，因為用這個方法可以準確測出線路側向位置方面的每一個有危險的薄弱環節，然後可立即對軌道重新進行搗固或使局部下沉而予以排除。這樣最後就會有一條道碴床夯實均勻的、橫向阻力恆定的線路。因此這條線路在處理以後，就可以立即以最高的速度在上面行駛。
本發明的一種最佳結構形式是測量裝置安設在依機械的縱向前後排列的兩個軌道穩定機組之間，能牢固地貼靠軌道的一根鋼軌。這種安設測量裝置的方法，可以保證在軌排振動最大的地方測量軌道的振幅，從而使測量工作達到可能達到的最大準確性和可靠性。測量裝置與鋼軌牢固貼靠在一起，就可以保證毫無衰減地、百分之百地將軌道的振動傳送給測量裝置。
本發明另一種最佳結構形式是測量裝置與一個能在鋼軌上滾動的測量輪相連。測量裝置在結構方面是一個振幅傳感器亦即加速度傳感器。測量輪有兩個斷面為楔形的輪緣，以便同時貼靠鋼軌的內緣和外緣。測量裝置的這種結構能可靠地將與軌道成橫向的每一水平運動毫不拖延地傳給測量輪，再由測量輪傳給振幅傳感器亦即加速度傳感器。由於測量輪具有楔形斷面，所以當軌頭寬度因磨損而有偏差時，測量輪仍與軌頭的側面緊貼在一起。
本發明另一個優良的特點是振幅傳感器亦即加速度傳感器固定在測量輪的軸承上。傳感器這個安裝位置可以用最簡單的方法，通過最直接的途徑，由測量輪測到軌道的水平振動。
本發明另一種最佳的結構形式是測量裝置通過橡膠支承與機架確切地說與基準系統的探測機構相連。測量裝置採用這種彈性安裝方法，可以保證測量結果不至因機架，確切地說不至因探測機構受振動的影響而發生誤差。
本發明的再一種最佳結構形式是為了連續測量軌道的水平振幅，測量裝置有一個與機架相連的光電傳感器，用於以光學方法探測鋼軌，確切地說探測與鋼軌牢固貼靠的基準。這樣就有可能無接觸地從機架測量軌道的水平振動。其特殊優點就在於測量裝置不會受振動的軌道所產生的持續的強大橫向加速力的影響。
為了提高這種無接觸測量方法的精確度，參考基準可以安裝一枚發光二極體。
本發明另一種結構形式是為了測量水平振幅，有一輔助測量裝置與軌道穩定機組相連。這樣就可以檢驗第一個測量裝置。如果兩套測量裝置的測量結果之間有偏差，就可以得出各種結論，比如是因為鋼軌扣緊狀態不良。
本發明的還有一種結構形式是測量裝置為一個電容式振幅傳感器，它一方面與在線路中的一根鋼軌上滾動的測量輪相連，這種結構的特點是結構簡單，所以能很好地承受特別大的載荷。
本發明還提出了一個測量橫向阻力的方法。按照這個方法，用一臺在線路上連續走行的線路施工機械使軌道產生與機械的縱向成橫向的水平振動，然後連續測量振動的振幅。用這個方法首次做到能連續測量和檢驗對軌道抗翹曲變形可靠性起決定性作用的橫向阻力。由於測量是不間斷進行的，所以即使是在最短的一個線段中均能可靠地發現道碴床密實度不均勻的情況。這樣，高速線路經過測量和必要的校正以後，就可以交付使用，而且不必限速。另外，這個方法的特點是軌道位置絕不會因測量作業而受到破壞。使用軌道穩定車連續測量振幅，也能提供線路需要做何種修程的信息。道碴汙染嚴重或道碴過於碎小時，將顯示另外的橫向阻力數值。如果道床汙染嚴重或道碴過於碎小，那麼清篩道碴比全面搗固將更為適宜。從振幅記錄上還可以看出鋼軌扣件鬆動，缺少鋼軌墊板或其他鋼軌扣件損壞等情況。
本發明所列舉方法的另一種最佳變換方法是為了連續測量橫向阻力，可利用軌道穩定機組使軌道產生振動。為此在軌道穩定車完成穩定作業以後，單獨在線路上做一次測量行駛。此時要調整軌道穩定機組的水平振動頻率，使之低於穩定作業時的振動頻率。這樣就有可能在為測量行駛所定的最佳參數範圍內，迅速而用最好的方式檢驗線路的穩定質量，以便在軌道穩定車作業以後，立即發現橫向阻力不符合要求的處所。發現的道碴床密實不均勻的處所，可以在測量行駛之後，立即採取用同一臺機械進行局部落道或搗固的最簡單的方法予以排除。
下文將用附圖的示之實施例進一步闡明本發明。附圖有
圖1為裝有本發明的測量裝置的連續走行式夯實道碴床用的線路施工機械的側視圖;
圖2為圖1所示測量裝置放大的局部側視圖;
圖3為圖2所示測量裝置按剖面線Ⅲ的前視圖;
圖4為本發明的測量裝置另一實施例的側視圖;
圖5為符合本發明的另一變換實施例的俯視示意圖。
圖1所示線路施工機械1，確切地說軌道穩定車有一個貫通而伸長的機架2，通過相距很遠的轉向架式走行機構3支承在線路5的鋼軌4上。為了使標準型機械1能連續前進作業，每一走行機構3配備有走行驅動機構6。此外還有一個液體動力式走行驅動機構7供轉移工地時運行使用。為了啟動機械1的各種驅動機構，設有中央動力供應裝置8和一套液壓機組9。設在兩端的駕駛室亦即操縱室10內有操作與控制裝置11，用於控制機械1的前進和控制兩部位於走行機構3中間與機架相連的並依線路的縱向前後排列的軌道穩定機組12。軌道穩定機組裝有由帶緣滾輪13和圓盤14組成的滾輪機構15。滾輪機構通過擴張驅動機構(文中不做詳細介紹)可以貼靠在鋼軌4的內側，並利用自身的振動驅動機構16使之產生與機械縱走向成橫向的水平振動。與機架2鉸接的液壓缸形式的垂直驅動機構17，用於向線路5傳遞臨時靜荷載。用此臨時靜荷載取得的軌道下沉量，由一套水平基準系統18控制。這個系統的測量基準是為每根鋼軌4配備的一條張緊在走行機構3之間的鋼索19。在兩部軌道穩定機組12之間有一個能調節高度的帶緣滾輪形式的探測機構20在線路5上滾動。探測機構上為每根鋼軌4配備一個與相應鋼索一起動作的測高傳感器21。此外還有一套將在下文將做進一步介紹的測量裝置22與探測機構20相連。這套測量裝置用於測量軌道穩定機組12使線路5產生的振動的振幅。另有一套加速度傳感器形式的測量裝置23安裝在同步運轉的軌道穩定機組12中的一個機組上，用於測量其振幅，以此來檢驗測量裝置22。在一個駕駛室亦即操縱室10內設有記錄儀24和普通形式的軌道幾何圖形計算機25，用於記錄測量裝置22、23所測到的結果並加以存儲，以備分析之用。
從圖2和圖3可以看出圖1所示測量裝置22的結構形式。在一根鋼軌4的上方有一塊垂直的導向板27與探測機構20的軸26固定在一起。導向板有兩個垂直的長形孔28。長形孔內有一個基本上與軌道平面平行的板狀支架29可上下移動，確切地說板狀支架在長形孔內與導向板27是活動相連的。與支架29平行，確切地說在支架的下面有一塊支承板30。支架與支承板用橡膠支承31隔開，確切地說支架與支承板是彈性連接的。支承板30通過垂直的託架32與在線路5的鋼軌4上滾動的測量輪33相連。為了牢固貼靠鋼軌4，測量輪33有兩個楔形斷面的輪緣34。在測量輪33的軸承35上裝有振幅傳感器亦即加速度傳感器36，用於連續測量線路5的水平振幅。振幅傳感器亦即加速度傳感器36和直接裝在軌道穩定機組12上的測量裝置一樣，可以是電動式、感應式、電容式、歐姆式、壓電式或類似形式的傳感器。導線37將測取的脈衝傳遞給記錄儀24。
下文將利用圖1至圖3進一步說明按本發明裝備的線路施工機械1的工作原理。
用線路搗固水平撥道機校正了軌道位置以後，線路施工機械1進行第一次作業行駛，以穩定軌道和夯實道碴床，其目的是使搗固以後的線路5必然發生的初始下沉有意識地提前發生，並按一定尺寸準確下沉。然後將測量裝置22，確切地說將測量輪33貼靠在鋼軌4上，使機械1再次連續通過剛剛處理和穩定過的線路5。此時軌道穩定機組12隻用於使軌排產生振動，以便進行測量，而不是為了再一次進行夯實或使軌道下沉。基於這個原因，振動驅動機構16產生的振動頻率低於前一次作業行駛時的振動頻率。驅動機構17所施加臨時靜荷載也予以減少。此時振幅傳感器亦即加速度傳感器36通過緊貼鋼軌4滾動的測量輪33連續測量軌道水平振動的振幅。同時還有另外一個加速度傳感器形式的測量裝置23用於測量軌道穩定機組12所產生振動的振幅。測量結果通過導線37傳遞給記錄儀24或軌道圖形計算機25，加以存儲，以備分析之用。如發現線路5某些地方的橫向阻力高於或低於規定的極限值，就立即用搗固機和/或軌道穩定車進行再處理，然後即可開通線路不受限制地高速行車。
測量結果也可做為是否需要清篩道碴的依據，因為汙染嚴重或道碴過於碎小將顯示不同於良好道碴的橫向阻力數值。此處根據振幅記錄還可判斷鋼軌扣件鬆動，缺少鋼軌墊板或其他鋼軌扣件有損壞等情況。
還有一種使用測量裝置22的方法，就是在線路處理以前單獨行駛一次，測出機架中的橫向阻力，以便對所發現的薄弱處所，從開始就給以特別重視。
圖4所示用於測量線路39振幅的測量裝置38是一個光電傳感器43，與軌道穩定車形式的線路施工機械41的機架40相連。這個傳感器是一個有許多光敏晶體行列的電荷耦合器件。光的光子在晶體相應處所產生電荷載體，使晶體內產生不同亮度值的電荷反應。光電傳感器43的物鏡44的對面有一個發光二極體45，與具有兩個楔形輪緣的測量輪46相連，也就是與線路39的一根鋼軌47剛性連接。這個測量輪46通過橡膠支承48與水平基準系統的一個高度可調的探測機構49相連。
與線路39的鋼軌47牢固相連並隨之振動的發光二極體45的光，在電荷耦合器件行列中產生相應的電荷反應，這樣就可以準確確定線路39的相應振幅。為了在鐵路曲線上(對於機架40會產生橫向位移)也能收到發光二極體45的光，將物鏡44調整到在全部橫向位移範圍內都能收到發光二極體45的光的程度。
最後，圖5展示了一種電容式振幅傳感器50形式的測量裝置51，用於測量線路52的振幅。這種也稱為差動電容器的振幅傳感器50，主要是由兩塊與機架53相連的電容器片54和第三塊電容器片55組成。這塊電容器片與在線路52上滾動的楔形測量輪56相連，用於無衰減地測取線路的橫向振動。橫向振動使中間的電容器片55與對面的兩塊電容器片54產生相對位移，從而產生與線路振幅成正比並可準確測到的電荷變化。
圖例代號一覽表1 線路施工機械2 機架3 轉向架式走行機構4 鋼軌5 線路6 走行驅動機構7 走行驅動機構8 動力供應裝置9 液壓機組10 駕駛室亦即操縱室11 操作與控制裝置12 軌道穩定機組13 帶緣滾輪14 圓盤15 滾輪機構16 振動驅動機構17 驅動機構18 水平基準系統19 鋼索20 探測機構21 測高傳感器22 測量裝置
23 測量裝置24 記錄儀25 軌道幾何圖形計算機26 軸27 導向板28 長形孔29 支架30 支承板31 橡膠支承32 託架33 測量輪34 輪緣35 軸承36 振幅傳感器亦即加速度傳感器37 導線38 測量裝置39 線路40 機架41 線路施工機械42 參考基準43 光電傳感器44 物鏡45 發光二極體46 測量輪
47 鋼軌48 橡膠支承49 探測機構50 電容式振幅傳感器51 測量裝置52 線路53 機架54 電容器片55 電容器片56 測量輪
權利要求
1.一種夯實道碴床用的連續走行式線路施工機械，它裝有走行驅動機構和支承在走行機構上的機架，上面至少裝有一套利用驅動機構控制和調節高度的軌道穩定機組，軌道穩定機組裝有滾輪機構，利用擴張驅動機構可使之貼靠鋼軌內側，同時利用振動器使之產生與機械縱走向成橫向的水平振動，機架上還裝有一套水平基準系統，用於監控線路給定位置與實際位置之間的下沉量，其特徵是機械裝有測量線路(5；39；52)的振幅和/或測量軌道穩定機組(12)的振幅用的測量裝置(22，23；38；51)。
2.根據權利要求1所述的機械，其特徵是測量裝置(22)安設在依機械縱走向前後排列的兩個軌道穩定機組(12)之間，能剛性連接在軌道(5)的一根鋼軌(4)。
3.根據權利要求1或2所述的機械，其特徵是測量裝置(22)與一個能在線路(5)鋼軌(4)上滾動的測量輪(33)相連，所述測量裝置在結構方面是一個振幅傳感器亦即加速度傳感器(36)，測量輪(33)有兩個橫斷面為楔形的輪緣(34)，以便同時貼靠鋼軌的內緣和外緣。
4.根據權利要求3所述的機械，其特徵是振幅傳感器亦即加速度傳感器(36)固定在測量輪(33)軸承(35)上。
5.根據權利要求1至4所述的機械，其特徵是測量裝置(22)通過橡膠支承(31)與機架(2)，確切地說與基準系統(18)的探測機構(20)相連。
6.根據權利要求1至5所述的機械，其特徵是為了連續測量軌道(39)的水平振幅，測量裝置(38)有一個與機架(40)相連的光電傳感器(43)，用於以光學方法探測鋼軌，確切地說探測與鋼軌牢固貼靠的基準(42)。
7.根據權利要求6所述的機械，其特徵是基準(42)裝有一枚發光二極體(45)。
8.根據權利要求1至7所述的機械，其特徵是為了測量水平振幅，有一輔助測量裝置(23)與軌道穩定機組(12)相連。
9.根據權利要求1、2或5所述的機械，其特徵是測量裝置(51)是一個電容式振幅傳感器(50)，一方面與在線路(52)的一根鋼軌上滾動的測量輪(56)相連，另一方面與機架(53)相連。
10.一種測量軌道橫向阻力的方法，其特徵是利用在線路(5)上行駛的線路施工機械(1)使線路產生與機械縱走向成橫向的水平振動，然後連續測量線路振動的振幅。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵是為了連續測量橫向阻力，由軌道穩定機組(12)在單獨行駛中使線路(5)產生振動，此時軌道穩定機組(12)的水平振動的頻率要低於作業時的振動頻率。
全文摘要
夯實道碴床(5)用的連續走行式線路施工機械(1)，它有走行驅動機構(6、7)和支承在走行機構(3)上的機架(2)，上面裝有一套利用驅動機構(17)控制和調節高度的軌道穩定機組(12)。軌道穩定機組裝有滾輪機構(15)，利用擴張驅動機構可使之貼靠鋼軌內側，同時利用振動器使之產生與機械縱走向成橫向的水平振動，機架上還裝有一套水平基準系統(18)，用於監控線路(5)給定位置與實際位置之間的下沉量。測量裝置(22、23)用來測定線路(5)或即軌道穩定機組(12)的振幅。
文檔編號E01B35/00GK1054459SQ91100608
公開日1991年9月11日 申請日期1991年2月1日 優先權日1990年2月6日
發明者約瑟夫·斯俄爾 申請人:弗朗茨普拉瑟爾鐵路機械工業有限公司