夯實道碴床的連續走行式線路施工機械的制作方法

專利名稱：夯實道碴床的連續走行式線路施工機械的制作方法
技術領域：
本發明涉及一部夯實軌道道碴床用的連續走行式線路施工機械。該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，並利用振動器使之振動。機架還有一套水平基準系統，該系統裝有高度測值傳感器的測量輪軸。
根據US-PS4064807號專利介紹的一種稱為軌道穩定車的線路施工機械，用于夯實道碴床，已為人們所知。機械兩端的走行機構之間，裝有可調節高度的軌道穩定機組。該機組利用帶緣滾輪能在軌道上走行，同時利用與鋼軌剛性連接的能側向轉動的滾動圓盤，可使機組牢固嵌合在鋼軌上。這種帶緣滾輪和滾動圓盤一般稱之為滾輪機構。為了消除帶緣滾輪與鋼軌之間的游間，用擴張驅動機構將軌道穩定機組的帶緣滾輪擠靠在鋼軌內側上。利用兩個與機架相連的垂直液壓驅動機構，向軌道穩定機組施加可以調節的靜荷載。軌道穩定機組利用振動器使軌道產生與機械縱走向成橫向的水平振動。這樣，軌道穩定本在連續前進作業時，結合臨時靜荷載，即可使軌道下沉使道床密實。為了檢驗軌道下沉量，有一套由兩根張緊的鋼繩組成的水平基準系統。前面提到的一套撥道基準系統，在此不做進一步介紹。
根據US-PS4046079號專利還有一種與線路搗固機連掛的軌道穩定車，已為人們所知。軌道穩定車有一套帶撥道基準系統的撥道驅動機構，用于撥正軌道。使用一套普通的跨接兩部機械的基準系統即可用指示記錄儀繪制軌道位置的圖行，基準系統鋼繩由相應軌道的一根導軌無游間地導向。如果發現軌道有剩余誤差，即可用撥道驅動機構予以校正。這套為人們所知的基準系統主要用于線路搗固機，但為上述目的也適用于兩部機械。
另外，根據US-PS4643101號專利有一種裝有鉸接式機架的連續走行式線路施工機械，已為人們所知。這部線路施工機械依作業方向的前面是一部線路搗固機。它有一個能依搗固機的縱向移動的機具架，上面裝有搗固起撥道機組。機架的后部有兩套軌道穩定機組，機組之間有一個由軌道導向的高度可調的測量輪軸形式的探測機構。探測機構的上端裝有與水平基準系統的鋼繩參考基準一同動作的開關機構。從機架的前端到后端貫穿一根張緊的屬于撥道基準系統的鋼繩。鋼繩位于機械橫向的中間位置。這條鋼繩在搗固裝置處配備有正矢測量傳感器，以臨控搗固機的起道撥道機組對軌道的橫向位移。
本發明的目的就是要創造本文開頭所述的一種夯實道碴床用的線路施工機械，要求這種機械能在橫向水平振動和垂直荷載作用下使軌道下沉的同時，也準確地校正軌道的標高。
這個目的是用本發明這樣解決的，就是在軌道穩定機組依機械作業方向的后面至少設置一個測量輪軸。這個測量輪軸對參考基準的兩端來說是偏離中心的。如此布置水平基準系統的測量輪軸，首次做到能準確檢查線路的緩和曲線區段，也就是檢查軌道穩定機組使軌道由實際位置下沉到給定位置所形成的斜面。這樣，一方面可以準確測到幾乎已全面下沉到給定位置的軌道的標高，另一方面在發現計算的軌道給定位置與測量輪軸測到的實際位置之間如有誤差，還可對軌道標高做相應的校正。這一點可以很快做到，比如相應改變對軌道穩定機組施加的垂直荷載即可。另一個特別的優點是，測量輪軸的位置是偏離中心的，而且安設在軌道穩定機組依作業方向的后面，這樣就可以縮小誤差。這個誤差有可能由于參考基準的前端正好落在一個有誤差的軌道標高上而產生。
本發明另一個有利的改進是除軌道穩定機組依作業方向的后面設有測量輪軸外，在兩部軌道穩定機組之間，還在每根鋼軌上另外一個裝有自己高度測值傳感器的測量輪軸。由于這樣布置測量輪軸，就使兩個測量輪軸的高度測值傳感器之間總能保持恒定的比例關系。這套系統的特殊優點是，參考基準前端落在軌道上時出現的誤差，不至在測量地點也引起誤差。
本發明另一個有利改進是除軌道穩定機組依作業方向后面的測測輪軸外，在前面的動力穩定機組之前和兩個在穩定機組之間每根鋼軌上各設一個有高度測值傳感器的量測輪軸。利用外側兩個量測輪軸確切地說利用兩個高度測值傳感器可以確定中間量測輪軸的高度測值傳感器應處位置的一條直線。這樣就可以自動補償參考基準前端和后端落在軌道上時的誤差。
本發明還涉及一套使軌道連續下沉到給定標高的作業方法。作業時使軌道產生水平的振動。並施加垂直的臨時靜荷載，直到軌道下沉到給定位置。這套作業方法的特點是，在軌道下沉之前，先測取軌道的實際位置，從中算出一條理想的給定標高線，然后根據軌道實際位置與給定標高之間誤差的大小成比例的一組參數中，如垂直荷載、前進作業速度和軌道振動頻率，至少一個參數的變化，使軌道得到不同高度的下沉。這樣就首次做到利用軌道穩定車來校正軌道標高的誤差，而過去軌道穩定車則是用于使事先經搗固機校正到正確位置的軌道均勻下沉。這套作業方法與搗固機相反，不是控制起道的力，而是根據軌道標高誤差的比例控制使軌道下沉的力，比如控制垂直的臨時荷載。軌道的這種校正方法，可以用特別有利的方法連續進行。
本發明的這套作業方法的一個有利的改進內容是對全部整修線段的軌道施加一個中等的臨時靜荷載，確切地說基本荷載。根據軌道實際位置和給不定式位置間偏差的大小，按比例改變這個基本荷載。利用垂直的臨時靜荷載，確切地說基本荷載預先給出調節范圍。該荷載產生所需之軌道平均下沉量，確切地說體現軌道穩定程度。還有缺陷(凸起或凹陷)時，即按比例提高或減少垂直臨時荷載。這樣，軌道穩定車作業以后，就可以形成一條符合道碴所需密實度下沉的而且標高準確的軌道。
下文將借助于附圖示的實施例，進一步闡明本發明。附圖有

圖1為裝有夯實軌道碴床用的軌道穩定機組的連續走行式線路施工機械的側視圖，該機械有一套水平基準系統和一個位于軌道穩定機組依作業方向后面的測量輪軸;
圖2為水平基準系統的示意圖;
圖3為水平基準系統調整電路的示意圖;
圖4為連續走行式線路施工機械另一實施例的側視圖;
圖5為按圖4的水平基準系統的示意圖;
圖6為按圖4和圖5的水平基準系統的調整電路的示意圖;
圖7為連續走行式線路施工機械另一實施例的側視圖，其中的水平基準系統有三個測量輪軸;
圖8為圖7所示水平基準系統的示意圖;
圖9為圖7和圖8所示水平基準系統的調整電路的另一示意圖。
圖1所示一般稱為軌道穩定車的線路施工機械1，它有一個尺寸很大的機架2，兩端通過轉向架式走行機構3，能在一條由軌枕4和鋼軌5組成的軌道6上走行。走行驅動機構7、振動驅動機構8和其他驅動機構的動力，由中央動力供應站9提供。機械1的前后端各設一個隔音的駕駛室10，安裝在振蕩式底架上。為了控制各種驅動機構和處理各種測量信號，設有中央控制、計算與記錄單元11。兩個走行機構3之間有兩套軌道穩定機組12。該機組有滾輪機構13，利用擴張驅動機構能使之貼靠鋼軌內側，並用振動器13使之產生水平振動。為了向軌道穩定機組12施加臨時靜荷載，有兩個垂直的與機架2鉸接的液壓驅動機構15。水平基準系統16為每根鋼軌5配備一根張緊的鋼繩17做為參考基準。每根鋼繩有一個高度測值傳感器18。這個傳感器與裝在機架2上能調節高度並通過帶緣滾輪能在軌道6上滾動的測量輪軸19相連。鋼繩，確切地說參考基準17的前后兩端固定在一個安裝在機架2上能調節高度並支承在走行機構3的軸承上的標高測取器20上。箭頭21表示機械1的作業方向。在另一個有利的變換實施例中，如一點一劃細線所示，也可以再安設一個第二測量輪軸22。這樣，當測量輪軸19從軌道6上被抬起的時候，也能依另一個作業方向使用機械1。
圖2所示的參考基準17，由端部的兩個標高測取器20沿軌道6進行移動。裝在下面的滾輪可以看做是轉向架式走行機構3。通過安裝在機架2上能調節高度的標高測取器23與測量輪軸19相連的高度測值傳感器18是一個旋轉式電位計，牢固地與張緊的鋼繩17相接。A表示用兩套軌道穩定機組12使軌道6下沉到給定位置所需之平均下沉量。l和a為前面標高測取器20及中間標高測取器23分別與后面的標高測取器20之間的距離。FA是軌道穩定機組12向軌道6施加的垂直臨時荷載。
軌道穩定機組12范圍內的垂直臨時荷載是這樣控制的，就是使給定位置和高度測值傳感器18所測取的實際位置之間的差值等于零。此時要將垂直的基本荷載調整到使軌道能達到所需之下沉量A的平均數的程度。如果軌道在測量輪軸19范圍內因凸起而過高，那么就按比例提高臨時荷載EA，如果軌道過低，則相應減少臨時荷載FA。控制頻率也取得上述效果，在30-40赫之間可使軌道達到最大下沉量。由于測量系統的前端還處于有誤差的軌道上，因此可以認為前面的標高測取器20位于用一劃一點細線所示之軌道凸起部分24上。這會使前面的標高測取器20產生誤差FV。這樣中間的標高測取器23自然也會測取錯誤的數值fVA，從而實際上會在測量輪軸19范圍內出現用虛線所示之下沉量25的假象。所測取的誤差可以用下列公式準確算出fvA＝FV·a/l.
如果軌道給定縱戴面為已知，加上高度測值傳感器18測出的實際縱截面的誤差，電子水平控制系統就能利用相應的校正值fvA自動考慮前面測取的誤差Fv。這樣，這個誤差在中間測量輪軸19處就不會對校正標高產生任何影響。
利用機械1本身進行測量，也可以確定上述的軌道給定縱截面。為此要按以下步驟進行在機械1的機架中進行測量行駛時測定軌道6的實際標高;利用適當的計算機程序在計算機單元11上算出軌道的給定縱截面;
用線路施工機械1對軌道6進行軌道穩定作業，確切地說使軌道6下沉;
根據所確定的給定縱截面標高與測定的實際縱截面標高之間的誤差，向水平基準系統16發出控制信號和調整信號，用來操縱機械1。
另一個可能性是由當地鐵路局預先給定軌道幾何圖形。在這種情況下，用表格式軟盤形式將數據交給機械的乘務組，然后讀入計算機單元11。也可以由機械的乘務組在進行軌道穩定作業之前用人工，比如用光學儀器進行測量。計算出的校正值在線路整修過程中可由乘務組人工輸入，也可自動輸入。
根據示意圖3所示，由高度測值傳感器18連續測取軌道實際標高，並將相應的測值傳送給差動放大器26。此外通過導線27將相應的校正值△fvA也傳送給差動放大器26。經微分得出的給定-實際比較值最后傳送給加法器28。這個加法器也屬于一個調節基本荷載使軌道達到相應下沉量A的可調電位計29。加法器28的輸出端與液壓控制元件，確切地說與伺服閥30相連。這個伺服閥根據加法器28所輸出的測值。按一定比例關系控制軌道穩定機組12的液壓驅動機構15。虛線所示之導線31是測量輪軸19落在軌道6上以后形成的反饋線，確切地說形成的閉合調諧回路。
圖4所示之線路施工機械1除偏離中心的測量輪軸19外，還有一個位于兩個軌道穩定機組12之間並與標高測取器32及高度測值傳感器33相連的測量輪軸34。
圖5所示的水平基準系統16的基礎是兩個高度測值傳感器18與33之間的恒定比例關系。恒定比例關系求法如下i＝f1/f2＝a/(a+b) △f2v＝i·△flv這個系統的優點是，在前面的標高測取器20范圍內出現的誤差，不至于再在標高測取器32范圍內引起誤差。
示意圖6所示的是在圖3中增加了高度測值傳感器33、差動放大器35和放大器36。通過導線27自動考慮預先給定的校正值△flv＝fva/l。利用高度測值傳感器33的測值求差以后，測量信號在放大器36內用i值進行放大后，做為給定值傳送差動放大器26。差動放大器26通過其第二個輸入端與高度測值傳感器18相連。在差動放大器26的輸出端產生給定-實際比較值。這個值要加在可用電位計29調節的基本荷載上。
圖7所示的線路施工機械1同時使用三個測量輪軸19，22和34。其中額外增加的測量輪軸22位于軌道穩定機組12依作業方向的前面。這個測量輪軸22通過一個裝在機架上能調節高度的標高測取器37與高度測值傳感器38相連。
特別如圖8所示，利用兩個外側高度測值傳感器18和38提供一條由鋼繩，確切地說由參考基準17所體現的直線。位于中間的高度測值傳感器33即應處于這條直線上。這樣就可使在前面和后面測取的誤差(Fv或Fh)自動得到補償。在中部高度測值傳感器33處的給定縱截面標高fA求法如下
fA＝(f3·c+f4·b)/(b+c)其中f3是后面高度測值傳感器18處的縱截面標高，f4是前面高度測值傳感器38處的縱截面標高。F是軌道假定下沉時的實際誤差;fist是軌道位置的實際誤差。如果機械1由給定縱向斷面標高值和校正值引導前進，則位于高度測值傳感器38處的誤差會得到補償。
如示意圖9所示，實際標高由高度測值傳感器33傳送給差動放大器26。在放大器39內將取自高度測值傳感器18的數值F3用因數C/b+C進行放大。然后傳送給加法器42。在差動放大器41內求出經導線27傳入的校正值與高度測值傳感器38測取的數值之間的差值，然后傳送給放大器40。用因子b/b+C放大的測值傳送給加法器42，最后做為給定值輸入差動放大器26。在差動放大器內產生給定-實際比較值，並在加法器28內加在可由電位計29任意調節的基本荷載上。下一步即按圖3所述之方式方法控制軌道穩定機組12的液壓驅動機構15。
圖例代號說明1 線路施工機械2 機架3 轉向架式走行機構4 軌枕5 鋼軌6 軌道7 走行驅動機構8 振動驅動機構9 動力供應站10 駕駛室11 控制、計算與記錄單元12 軌道穩定機組13 振動器14 滾輪機構15 驅動機構16 水平基準系統17 鋼繩亦即參考基準18 高度測值傳感器19 測量輪軸20 標高測取器21 箭頭
22 測量輪軸23 標高測取器24 凸起25 凹陷26 差動放大器27 導線28 加法器29 電位計30 液壓控制機構31 導線32 標高測取器33 高度測值傳感器34 測量輪軸35 差動放大器36 放大器37 標高測取器38 高度測值傳感器39 放大器40 放大器41 差動放大器42 加法器
權利要求
1.一種夯實軌道道碴床用的連續走行式線路施工機械，它有走行驅動機構和支承在走行機構上的機架，上面至少有一套利用驅動機構控制和調節高度的軌道穩定機組，該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，並利用振動器使之振動，機架還有一套水平基準系統，該系統具有參考基準和一個能在軌道上滾動並裝有高度測值傳感器的測量輪軸，其特征是在軌道穩定機組(12)依機械(1)作業方向的后面至少設置一個測量輪軸(19)。這個測量輪軸對參考基準(17)的兩端來說是偏離中心的。
2.根據權利要求1所述的機械，其特征是除軌道穩定機組(12)依作業方向后面設有測量輪軸(19)外，在兩部軌道穩定機組(12)之間，還在每根鋼軌上有另外一個裝有自己高度測值傳感器(33)的測量輪軸(34)。
3.根據權利要求1所述的機械，其特征是除軌道穩定機組(12)依作業方向后面的測量輪軸(19)外，在前面的軌道穩定機組(12)之前和兩個穩定機組之間的每根鋼軌上各設一個裝有高度測值傳感器(33，38)的測量輪軸(34，22)。
4.一種使軌道連續下降到給定標高的作業方法，作業時使軌道產生水平的振動，並施加垂直的臨時靜荷載，直到軌道下沉到給定位置，其特征是在軌道下沉之前，先測取軌道的實際位置，從中算出一條理想的給定標高線，然后根據軌道實際位置與給定標高之間誤差的大小成比例的一組參數中，如垂直臨時荷載、作業前進速度和軌道振動頻率，至少一個參數的變化，使軌道得到不同高度的下沉。
5.根據權利要求4所述的作業方法，其特征是對全部整修線段的軌道施加一個中等的臨時靜荷載，確切地說基本荷載，根據軌道實際位置和給定位置間偏差的大小，按比例改變這個基本荷載。
全文摘要
夯實軌道(6)道床用的連續走行式線路施工機械(1)，它有走行驅動機構和支承在走行機構(3)上的機架(2)，上面有一套利用驅動機構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(14)，用擴張驅動機構可使之貼靠鋼軌內側，并利用振動器使之振動，機架還有一套裝有參考基準(17)的水平基準系統(16)。在軌道穩定機組(12)依機械(1)作業方向的后面設置一個對參考基準(17)的兩端來說是偏離中心的測量輪軸(19)，上面裝有高度測值傳感器(18)。
文檔編號E01B35/00GK1054460SQ91100609
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