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線路碴道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和撥道驅動機構，利用擴張驅動機構可使之貼靠鋼軌內側，并利用振動器使之產生振動。機架還有一套具有參考基準的撥道基準系統。
根據US-PS 4064807號專利介紹的一種稱為軌道穩定床的線路施工機械，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行駛，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臨時靜荷載。軌道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，軌道穩定車在連續前進作業時，結合臨時靜荷載，即可使軌道下沉并使道碴床密實。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-PS 4046079號專利還有一種與線路搗固機連掛的軌道穩定床，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形，(該基準系統的鋼繩由相應軌道的一根導軌無游隙地導向)。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，以監控搗固機的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，要求這種機械能使軌道在水平的橫向振動和垂直的活載作用下下沉的同時，也達到準確的側向位置。
這個目的是用本發明這樣解決的，就是在軌道穩定機組范圍內至少有一套測量裝置，用于測量軌道相對于參考基準和機械縱走向的橫向是否橫移到給定位置。此時測量裝置利用彈性支承安裝在一根在軌道上滾動的測量輪軸上，或直接安裝在機架上。采用這種結構形式，首次做到軌道穩定車同時也做撥道機使用，使軌道達到準確的側向位置，而且可以準確測取和監控軌道的橫向位移。一個特別好的方法就在于能用安設在軌道穩定機組范圍內的測量裝置，在單獨行駛中測取軌道的實際位置，然后在眾所周知的軌道幾何圖形計算機上，對軌道最佳給定位置和行駛中測取的實際位置進行比較，從中算出所需軌道橫向位移的數值。使用符合本發明的結構，可以在作業過程中對軌道的實際橫向位移不斷地與給定橫向位移的數值進行比較。這樣就可以用特別經濟的方法，單獨使用符合本發明的線路施工機械，撥正一條事先未經使用搗固機就可在很大程度上撥到給定位置的軌道。測量裝置采用彈性支承的固定方法，或將測量裝置直接固定在機架上，這樣就可以在很大程度上使測量裝置不受作用于振動的軌道上的橫向加速力的影響，從而保證測量裝置的功能在長時間使用中也不會使其測量準確度受到影響。
本發明的一個最佳布置方法是在第一個測量裝置與參考基準依機械作業方向的后端之間，還有一個同樣的測量裝置。采用兩個測量裝置，就可以不斷地用后面的第二個測量裝置驗證前面的第一個測量裝置所測取的軌道實際移動量。
本發明另一個有利的特征是測量裝置是一個線性的位移傳感器，確切地說是一個測值傳感器。這個傳感器與一個在軌道上滾動的測量輪軸相連，并與撥道基準系統做為參考基準的一根張緊的鋼繩共同作用。采用這樣的測量系統，也就是在有軌軌上滾動的測量輪軸，并在輪軸上有一個與張緊的鋼繩共同作用的測量裝置，就可以在很大程度上不受軌道持續振動所引起的強大機械荷載的影響，準確而可靠地測取軌道的橫向位移。
由于軌道不斷振動而在測量信號中出現的干擾性振動，可以使用位于軌道穩定機組范圍內的測值傳感器后面的電子過濾器予以濾清，使這些干擾性振動不會影響測量結果。
本發明另一個結構形式是在參考基準，確切地說在撥道基準系統依機械作業方向的前端配備一套激光接收器，而在一輛位于前向單獨行駛的先行小車上，裝有一部激光發射器。采取這項措施，可使撥道基準系統的參考基準在相當長的范圍內，準確地由激光發射器預先給定的線路進行引導，從而能在排除中等波長誤差的情況下，使軌道達到更加準確的側向位置。
本發明另一布置方法是對于撥道基準系統的參考基準采用了抗彎強度很高的機架，因而抗彎強度很高的機架也可做為撥道基準系統的參考基準。采用這種參考基準比過去的結構要簡單，特別是對振動荷載有利，因為笨重而又與振動的軌道保持一定距離的機架，實際上不會產生干擾性振動。
本發明另一最佳結構形式是測量裝置是一個與機架相連的光電子傳感器，利用光學方法對軌道的一根鋼軌，確切地說對一個與鋼軌牢固連接的參考對象進行掃描，以確定軌道橫向位移。這種結構和布置方法的測量裝置，能在強大而持續的橫向加速力引起的軌道振動范圍內，以非常優良的方法無接觸地準確測量軌道橫向位移。這樣可以大大提高這類保持一定距離的測量裝置的使用壽命和功能可靠性。
本發明另一個最佳結構形式是測量裝置是一個與在軌道上滾動的測量輪軸并與機架相連的感應式或電容式位移傳感器，用于測量與機械縱走向相對于用作機架的參考基準成橫向的水平位移。這樣就可以用很少的技術投入而以優良的方法無接觸地測量軌道的橫向位移，因這種測量裝置結構簡單，所以也可安裝在與軌道接觸并且振動的測量輪軸上。
本發明另一個有利的特征是兩套依機械縱走向順序排列的軌道穩定機組中的每一套機組與兩個和機架鉸接的撥道驅動機構相連，而位于軌道穩定機組范圍內的測量裝置則安設在兩套軌道穩定機組之間。這種由四個撥道驅動機構和兩套動力穩定機組形成的組合，能夠迅速而精確地將橫向力傳給軌道。與此同時，位于中間的測量裝置能準確測取橫向位移。
本發明提出了一種有利的作業方法，用于在線路施工機械連續前進作業過程中校正軌道的側向位置。此時軌道實際側向位置與給定側向位置之間的誤差，由一套撥道基準系統連續進行測量，然后根據確定的差值，將軌道校正到給定的側向位置。這套作業方法的特點是使軌道產生縱走向成橫向的水平振動，然后根據撥道基準系統和該系統的測量裝置所確定的差值，在與軌道縱走向成橫向水平的撥道力的作用下，將軌道撥到給定的側向位置。這種撥道方法的特殊優點是，由于軌道在振動，確切地說由于軌道處于“浮動”狀態，所以撥道所需之力相對來說要小于以往的撥道方法。此外，由于軌道在振動，所以削弱了軌道內部的應力，確切地說橫向位移較大時，也不會增大軌道內部的應力，從而可使軌道的側向位置保持長久。此外還不必另外使用一臺機械專門用于穩定線路。
本發明在此進一步提出了一種有利的變換作業方法是軌道的實際位置先由一臺機械，在校正軌道之前，通過測量行駛進行測量和記錄，然后由軌道幾何圖形計算機算出軌道最佳軌道給定位置，再在作業行駛中，根據算出的軌道給定位置與實際位置之間的差值和測量裝置所測到的實際移動量，自動控制撥道的力。利用這種方法，可以算出軌道最佳的給定位置，并且不斷地與相應的軌道實際移動量進行比較。這樣就可以自動而精確地將軌道連續橫移到給定位置。
下文將借助于附圖所示的實施例，進一步說明本發明。附圖有

圖1為一部夯實道碴床用的連續走行式線路施工機械的側視圖，該機械裝有夯實道碴床用的軌道穩定機組和撥道基準系統，以及配屬于該系統的測量裝置;
圖2為軌道穩定機組放大的示意俯視圖，包括與測量裝置一同動作的撥道基準系統;
圖3為圖1所示線路施工機械按剖面線Ⅲ放大的橫斷面圖;
圖4為圖3中按箭頭Ⅳ所示安設在軌道穩定機組范圍內的測量裝置放大的局部前視圖;
圖5為配備激光小車的撥道基準系統的另一個實施例;
圖6和圖7分別為測量軌道相對橫向位移用的撥道基準系統的另一種測量裝置的示意圖。
圖1所示一般稱為軌道穩定車的線路施工機械1有一個尺寸很大的機架2。機架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和其他各種驅動機構所需之動力，由中央動力供應站9提供。機械1的前后兩端，各有一個隔音的駕駛室10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。在兩個走行機構3之間，設有兩套帶滾輪機構14的軌道穩定機組12。利用擴張驅動機構能使滾輪機構貼靠鋼軌內側，并利用振動器13使滾輪機構產生水平振動。為了向軌道穩定機組12施加臨時靜荷載，設有兩個垂直的與機架2鉸接的液壓驅動機構15。
具有張緊的鋼繩17和高度測值傳感器18的水平基準系統16，結合在軌道6上滾動的測量輪軸19，用于檢查控制軌道的下沉量。為了檢驗軌道的側向位置，裝設一套含有作為張緊鋼繩21用的參考基準22的撥道基準系統20。
特別如圖1和圖2所示，撥道基準系統20的鋼繩21張緊在兩個利用帶緣滾輪能在軌道6上滾動的張緊小車23之間。在兩套軌道穩定機組12之間有一套包含測量輪軸19的測量裝置24，用于測量軌道6相對于參考基準22的與機械縱走向的橫向位移。在第一個測量裝置24與參考基準22依機械1作業方向的后端之間設有另一個同樣的測量裝置25，它裝在一個具有帶緣滾輪的測量輪軸96上。
如圖3所示，軌道穩定機組13的滾輪機構14，由能在鋼軌5上滾動的帶緣滾輪27和能貼靠鋼軌外側的滾動圓盤28組成。除施加臨時靜荷載用的垂直驅動機構15外，還有與機械縱走向成橫向水平的撥道驅動機構28，它鉸接在機架2與軌道穩定機組12之間。軌道穩定機組12與機械縱向成橫向的水平振動，由偏心錘式振動器30產生。
特別如圖3和圖4所示，測量裝置24和測量裝置25一樣是一個線性的位移傳感器，確切地說是一個測值傳感器31，通過彈性支承32固定在測量輪軸19上。裝在測量裝置24內部能橫向移動的滑動接點33與鋼繩21相連，這樣，鋼繩與測量裝置24(通過測量輪軸19牢固貼靠軌道6)之間的每個相對橫向移動，即被無間隙地傳給滑動接點33。根據滑動接點33的不同位置，可測到不同的電壓，從而能準確確定橫向位移。測值傳感器31的后面連接一個電子過濾器，能濾清振動的軌道6所引起的干擾性振動。
作業時，連續前進的線路施工機械1利用兩套同步的軌道穩定機組12使軌道6產生與機械縱走向成橫向的水平振動。然后用四個垂直的驅動機構15，向軌排自動施加使軌道達到給定下沉量所需之荷載。采用水平振動與垂直的臨時靜荷載相結合的方法進行動態穩定作業，就可以使線路施工作業之后不可避免發生的下沉現象有控制地提前發生。借助于本發明的結構現在可首次做到將這個可控的軌道下沉與改善軌道側向位置結合起來。這樣就可以脫離搗固機，單獨使用軌道穩定車在一定距離上代替撥道機使用。撥道基準系統20的測量裝置24和25確定了軌道側向位置誤差以后，相應啟動液壓撥道驅動機構29，使軌道穩定機組12連同與機組牢固相連的軌道6橫向移動，直到測量裝置24，25所確定的軌道實際位置與要求的給定位置達到相一致。這個撥道系統的特殊優點在于所需之撥道力相當小，因為軌道處于“浮動”狀態。此外在達到軌道的持久的側向位置時，還可減少軌道的內在應力和撥道時一般會產生的應力。
一個非常實用的變換作業方法是線路施工機械1在作業行駛之前，先專門進行一次測量行駛，利用張緊的鋼繩21和兩個測量裝置24，25繪制軌道實際位置，然后用人們已知的計算機程序，根據實際位置對軌道側向位置進行優化。將優化的給定位置與測量裝置24，25測到的實際位置進行比較后，算出所需之移動量，然后在線路施工機械1作業行駛中，根據算出的移動量啟動撥道驅動機構29。此時實際的軌道移動量不斷地由測量裝置24進行測量并與算出的給定移動量進行比較。利用液壓的伺服閥控制撥道驅動機構29使軌道的實際移動量與給定移動量的差值達到零。為了削弱鋼繩21的顫動，可隨時在端部分別用兩個與鋼繩成一定角度的彈簧張緊鋼繩。如果在鋼繩端頭與彈簧之間加掛鉛球或類似的重物，還可進一步減弱顫動。
如果軌道的給定幾何圖形為已知，還可用計算機根據給定的幾何圖形數據算出給定的正矢和校正值，然后輸送給三點或四點式撥道基準系統20。
圖5所示局部的軌道穩定車形式的線路施工機械34，它有機架35和轉向架式走行機構36，并配備有水平撥道基準系統37、38。依作業方向的前面有一輛在軌道39上滾動的張緊小車40，上面裝有激光接收器41。小車與撥道基準系統38的張緊鋼繩相連。在一輛與線路施工機械34分開單獨在軌道39上滾動的先行小車上裝有激光發射器43。這樣就有可能使機械本身的撥道基準系統38由激光發射器43預先給定的一條線來控制。軌道橫向位移同樣由圖1至圖4所述之與張緊鋼繩一同動作的測量裝置測取。
在圖6中所示的軌道穩定車形式的線路施工機械45，使用機架44做為撥道基準系統46的參考基準。撥道基準系統46用于確定軌道47橫向位移用的測量裝置48是一個差動電容器形式的位移傳感器。這個傳感器由兩塊與參考基準，確切地說與機架44相連并依機械的橫向彼此相距少許的兩塊位于同一水平上的電容器片49，以及另一塊與在軌道47上滾動的測量輪軸50相連并依機械的縱向與上述電容器片49相距少許的電容器片51組成。這樣就可以測出軌道47和電容器片51對與機架相連的兩塊電容器49的相對橫向位移。為了消除測量輪軸50的輪緣與鋼軌之間的游間，與其他實施例一樣，利用未在圖中標出的驅動機構將測量輪軸從側面貼靠在一根做為參考基準的鋼軌上。
圖7所示撥道基準系統53的測量裝置52是一個光電子傳感器54，它與做為撥道基準系絡53參考基準的機架55相連。這個傳感器54是一個有透光電子行列顯示的電荷耦合器件。發光二極管50發出光線的光子在電荷耦合器件的行列顯示上產生亮度值的相應電荷反應。這樣就可以準確測量發光二極管56對傳感器54，確切地說對機架55的橫向位移。發光二極管56與在軌道57上滾動的測量輪軸58相連，為了消除輪緣與鋼軌之間的游間并使之從側面牢固貼靠鋼軌，將該測量輪軸擠靠在兩根鋼軌中的一根鋼軌上。亦稱行掃攝相機的光電子傳感器54的物鏡可調整到這種程度，即它在小的曲率半徑上還能接收發光二極管56的較大橫向位移。用激光測距儀或類似裝置也可代替這種光電子傳感器。
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 液壓驅動機構16 水平基準系統17 鋼繩18 高度測值傳感器19 測量輪軸20 撥道基準系統
21 鋼繩22 參考基準23 張緊小車24 測量裝置25 測量裝置26 測量輪軸27 帶緣滾輪28 滾動園盤29 撥道驅動機構30 振動器31 位移傳感器亦即測值傳感器32 彈性支承33 滑動接點34 線路施工機械35 機架36 轉向架式走行機構37 抄平基準系統38 撥道基準系統39 軌道40 張緊小車41 激光接收器42 先行小車43 激光發射器44 機架
45 線路施工機械46 撥道基準系統47 軌道48 測量裝置49 電容器片50 測量輪軸51 電容器片52 測量裝置53 撥道基準系統54 光電子傳感器55 機架56 發光二極管57 軌道58 測量輪軸
權利要求
1.一種夯實軌道(6；39；47；57)道碴床用的連續走行式線路施工機械(1；34；35)，它裝有走行驅動機構和支承在走行機構上的機架(2；35；44；55)，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(12)，軌道穩定機組裝有滾輪機構(14)和撥道驅動機構(29)，利用擴張驅動機構可使之貼靠鋼軌內側，并利用振動器(13，30)使之產生振動，機架還有一套具有參考基準的撥道基準系統(20；38；46；53)，其特征是在軌道穩定機組(12)范圍內至少有一套測量裝置(24；25；48；52)，用于測量軌道(6；39；47；57)是否相對于參考基準(22和機械縱走向橫移到給定位置，測量裝置(24，25)利用彈性支承(32)安裝在一根在軌道(6)上滾動的測量輪軸(19，26)，或直接安裝在機架(44，55)上。
2.根據權利要求1所述的機械，其特征是在第一個測量裝置(24)與參考基準(22)依機械(1)作業方向的后端之間，還有一個同樣的測量裝置(25)。
3.根據權利要求1或2所述的機械，其特征是測量裝置(2(24，25)是一個線性的位移傳感器，確切地說是一個測值傳感器(31)，這個傳感器是一個在軌道(6)上滾動的測量輪軸(19，26)相連，并與撥道基準系統(20)做為參考基準(22)的一根張緊的鋼繩(21)一同作用。
4.根據權利要求1、2或3所述的機械，其特征是在位于軌道穩定機組(12)范圍內的測值傳感器(31)的后面有一個電子過濾器，用于濾清干擾性振動。
5.根據權利要求1至4所述的機械，其特征是在參考基準，確切地說在撥道基準系統(38)依機械(34)作業方向的前端配備一套激光接收器(41)，而在一輛位于前面單獨行駛的先行小車(42)上，裝有一部激光發射器(43)。
6.根據權利要求1或5所述的機械，其特征是撥道基準系統(46;53)的參考基準是抗彎強度很高的機架(44;55)。
7.根據權利要求1或6所述的機械，其特征是測量裝置(52)是一個與機架(55)相連的光電子傳感器(54)，利用光學方法對軌道(57)的一根鋼軌，確切地說對一個與鋼軌牢固連接的發光二極管(56)進行掃描。
8.根據權利要求1或6所述的機械，其特征是測量裝置(48)是一個與在軌道滾動的測量輪軸(50)并與機架(44相連的感應式或電容式位移傳感器，用于測量與機械縱走向成橫向水平的移動，該位移是相對于做為參考基準的機架(44)的。
9.根據權利要求1至8所述的機械，其特征是兩套依機械的縱向順序排列的軌道穩定機組(12)中的每一套機組與兩個和機架(2)鉸接的撥道驅動機構(29)相連，而位于軌道穩定機組(12)范圍內的測量裝置(24)則安設在兩套軌道穩定機組(12)之間。
10.一種用于在線路施工機械連續前進作業過程中校正軌道的側向位置的作業方法，它是由一套撥道基準系統連續測量軌道實際側向位置與給定側向位置之間的誤差，然后根據確定的誤差，將軌道撥正到給定的側向位置，這個作業方法的特征是使軌道(6)產生與軌道的縱向成橫向的水平振動，然后根據撥道基準系統(20)和該系統的測量裝置(24)所確定的差值，在與軌道的縱向成橫向水平的撥道力的作用下，將軌道撥到給定的側向位置。
11.根據權利要求10所述的作業方法，其特征是軌道的實際位置先由一臺機械(1)，在校正軌道之前，通過測量行駛進行測量和記錄，然后由軌道幾何圖形計算機算出軌道最佳給定位置，再在作業行駛中，根據算出的軌道給定位置與實際位置之間的差值和測量裝置(24)所測到的實際移動量，自動控制撥道的力。
全文摘要
夯實軌道(6)道碴床用的連續走行式線路施工機械(1)裝有走行驅動機構和支承在走行機構上的機架(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)和撥道驅動機構，利用擴張驅動機構可使之貼靠鋼軌內側，并利用振動器(13)使之產生振動。機架還有一套具有參考基準的撥道基準系統(20)。在軌道穩定機組(12)范圍內有一套測量裝置(24)，用于測量軌道(6)是否相對于參考基準(22)和機械縱走向橫移到給定位置。
文檔編號E01B35/02GK1054461SQ91100610
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