BR112018006593B1

BR112018006593B1 - Método para operar uma máquina de soca em uma aplicação de trilho

Info

Publication number: BR112018006593B1
Application number: BR112018006593-5A
Authority: BR
Inventors: Peter Robert Maurice
Original assignee: Harsco Technologies LLC
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2022-11-01
Also published as: EP3356601B1; WO2017058718A1; BR112018006593A2; AU2016332560A1; MX2018003921A; AU2016332560B2; EP3356601A4; US10151067B2; EP3356601A1; US20170096780A1; CA3000227A1

Abstract

VEÍCULO SOCADOR DE INDEXAÇÃO CONTÍNUA HÍBRIDA. A presente invenção, de modo geral, se refere a uma operação de soca aprimorada, em que uma máquina de soca de trilho avança em diferentes velocidades durante diferentes estágios de operação de montagem de soca e de ripa. A montagem de ripa também tem capacidade para se mover longitudinalmente em relação ao quadro da máquina de soca de trilho quando é detectado que a máquina de soca de trilho está a uma distância apropriada de um ponto de referência. Métodos relacionados de soca também são descritos.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[0001] Este pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente Provisório no U.S. 62/235.764, depositado em 01 de outubro de 2015, cuja revelação é incorporada ao presente documento em sua totalidade a título de referência.

ANTECEDENTES

[0002] As ferrovias são, tipicamente, construídas pela inclusão de um par de trilhos substancialmente paralelos e alongados, que são acoplados a uma pluralidade de dormentes que se estendem lateralmente. Os dormentes são dispostos sobre um leito de lastro de material particulado duro, tal como cascalho. Com o passar do tempo, o desgaste e a deterioração normais na ferrovia podem necessitar de operações de manutenção da via férrea para corrigir desvios nos trilhos.

[0003] Os veículos ferroviários para operações de manutenção da via férrea incluem ripas para realizar a ma-nutenção desejada da via férrea, tais como arrancamento da pregação, estabilizar a via férrea ou outras operações de manutenção. A soca do lastro é uma dessas operações de ma-nutenção, e a mesma é convencionalmente entendida como compreendendo vários modos de operação, tais como a indexação, em que a máquina de soca é avançada até uma posição adequada em relação aos dormentes que se estendem lateralmente e a ciclização (também denominada “soca”), em que os componentes associados à ripa são conduzidos para dentro do lastro até uma profundidade predeterminada e “comprimidos” até compactar o lastro.

[0004] Historicamente, as máquinas de soca têm sido ou de operação de indexação ou de operação contínua. Máquinas de indexação convencionais param completamente enquanto a soca ocorre ao passo que as máquinas contínuas convencionais incluem o quadro de veículo principal que continua se deslocando para frente durante a soca e uma ripa é independentemente movida em relação à máquina de soca. Os aperfeiçoamentos anteriores relacionados à soca contínua foram direcionados a manter o quadro da máquina de soca em movimento contínuo, ou foram direcionados a aumentar a velocidade de operação da máquina. No entanto, estes aperfeiçoamentos aumentam a complexidade do sistema e o ganho em produtividade nem sempre atende às expectativas. É desejável aperfeiçoar ainda a produtividade do ciclo de soca priorizando a velocidade de produção em relação ao movimento da máquina contínua, de tal forma que a produtividade global do ciclo de soca seja aperfeiçoada apesar das deficiências nas várias etapas do ciclo.

BREVE SUMÁRIO

[0005] A presente revelação está relacionada à operação aperfeiçoada de uma máquina de soca de trilhos com o objetivo de otimizar o ciclo de soca. A operação inclui avançar a máquina de soca em direção a um ponto predeterminado em relação a um dormente que se estende lateralmente. Quando a distância entre a máquina de soca e o ponto predeterminado atinge uma primeira distância, uma montagem de ripa da máquina de soca é longitudinalmente ajustada em relação aos trilhos em relação ao ponto de referência. Quando a distância entre a montagem de ripa e o ponto de referência atinge uma segunda distância, as ferramentas de soca na montagem de ripa são acionadas para dentro de uma profundidade predeterminada de um lastro de trilho. As ferramentas de soca, então, realizarão a saco do lastro e a montagem de ripa é, então, elevada após completar o processo de soca. O ciclo de trabalho pode ser repetido até que a soca do lastro de trilho seja finalizada.

[0006] O processo de soca de indexação contínua híbrida descrito no presente documento pode compreender a priorização da produtividade do ciclo em relação ao movimento de máquina contínua. Em algumas modalidades, as modificações operacionais fornecem a sobreposição vantajosa dos estágios de ciclo de soca.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] Agora, serão feitas referências às descrições a seguir tomadas em combinação com os desenhos anexos.

[0008] A Figura 1 ilustra um veículo de soca para realizar um processo de indexação contínuo híbrido de acordo com a presente descrição.

[0009] A Figura 2 ilustra métodos convencionais para operação de veículos de soca de indexação e veículos de soca contínua.

[0010] A Figura 3 ilustra um processo de soca de indexação contínua híbrida de acordo com uma modalidade da presente descrição.

[0011] A Figura 4 ilustra um processo de soca de indexação contínua híbrida de acordo com uma outra modalidade da presente descrição.

[0012] A Figura 5 ilustra um sistema de computação associado ao veículo de soca da Figura 1 e para uso na realização dos processos descritos no presente documento.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0013] Diversas modalidades para fornecer métodos de ciclo de soca aperfeiçoados a fim de se realizar operações de manutenção da via férrea de acordo com a presente revelação são descritas. Deve-se compreender, entretanto, que a seguinte descrição é meramente exemplificativa quando descreve os dispositivos e os métodos da presente revelação. Sendo assim, várias modificações, alterações e substituições são consideradas.

[0014] Um veículo ferroviário operável para implementar um processo de soca de indexação contínua híbrida (HCI) de acordo com a presente revelação está ilustrado na Figura 1. O veículo ferroviário pode ter a forma de um veículo de soca 100 que inclui uma montagem de quadro 102 e uma montagem de ripa 110. A montagem de quadro 102 inclui uma pluralidade de elementos de quadro rígidos e uma pluralidade de rodas 104 que são configuradas para se deslocar sobre um par de trilhos 120. O veículo de soca 100 se desloca ao longo do par de trilhos 120 que está disposto sobre uma série de dormentes de trilho 122. Os trilhos 120 e as séries de dormentes 122 estão dispostos sobre um leito de lastro de material particulado duro, tal como cascalho.

[0015] A montagem de ripa 110 pode incluir múltiplas ripas. Na Figura 1, uma ripa 112 pode ser vista, embora uma outra ripa esteja também incluída em um lado oposto correspondendo ao outro trilho. Qualquer número de ripas (2, 4, etc.) pode ser incluído e compreende partes similares. A ripa 112 inclui ferramentas de soca 114 que são abaixadas para dentro do lastro. As ferramentas de soca 114 podem ser pás, placas de contato, ou outros instrumentos adequados capazes de socar o lastro. As ferramentas de soca 114 podem ser vibradas por vibradores 116 para compactar o lastro. A montagem de ripa 110 é acoplada à montagem de quadro 102 através de um subquadro 118 e um atuador 119. O atuador 119 é, preferencialmente, um atuador hidráulico e é operável para abaixar a montagem de ripa 110 de tal modo que as ferramentas de soca 114 sejam inseridas no lastro onde a compressão e a ação de vibração socam o lastro. A montagem de ripa 110 e suas ripas 112 são também operáveis para se moverem longitudinalmente em relação à montagem de quadro 102 e aos trilhos 120. A montagem de ripa 110 pode ser guiada por guias longitudinais 117, e pode ser acionada por atuadores longitudinais (não mostrados).

[0016] Dois tipos de métodos convencionais de soca serão agora descritos com referência à Figura 2. Com uma máquina de indexação convencional 240, um ciclo de trabalho começa em uma fase de indexação 220 durante a qual o veículo de soca 100 se move ao longo dos trilhos (etapa 201). Em um local adequado, o veículo de soca 100 para (etapa 203). Durante a fase de soca 230, a montagem de ripa é abaixada até uma profundidade predeterminada (etapa 205). As ferramentas de soca 114 na montagem de ripa 110 são depois operadas para socar o lastro (etapa 207) e depois são elevadas (e, em alguns casos, guardadas) após a soca ter sido terminada (etapa 209). O veículo de soca 100 retorna depois à fase de indexação 220 e se desloca até o próximo dormente de trilho e o ciclo de trabalho é repetido.

[0017] Com uma máquina contínua convencional 250, o veículo de soca 100 se move continuamente ao longo dos trilhos 120 a uma velocidade constante durante um ciclo de trabalho. Durante a fase de indexação 220 do ciclo de trabalho, a montagem de ripa 110 é movida longitudinalmente em relação ao quadro do veículo de soca 102 (etapa 211) conforme o veículo de soca continua se deslocando para frente. Quando a montagem de ripa 110 atinge um ponto de referência, por exemplo, um dormente de trilho, (etapa 213), o ciclo de trabalho entra na fase de soca 230 e o atuador 118 é atuado para abaixar a montagem de ripa até uma profundidade predeterminada (etapa 205). As ferramentas de soca 114 na montagem de ripa 110 são depois operadas para socar o lastro (etapa 207) e, em seguida, os componentes de soca são elevados a partir do lastro (etapa 209).

[0018] Ao contrário dos métodos convencionais acima descritos, a operação HCI de acordo com os princípios da presente descrição fornece fases de sobreposição que têm operação limitada, de tal forma que as fases de indexação e de soca sejam combinadas de uma maneira que fiquem previsíveis com precisão. Por exemplo, configurando a montagem de ripa 110 para se mover longitudinalmente durante o ciclo de soca, ao invés de se mover longitudinalmente apenas durante o ciclo de indexação, a operação HCI substitui a “operação de funcionamento tipicamente suave” dos métodos de soca contínuos convencionais e aumenta a eficiência do processo de soca.

INDEXAÇÃO CONTÍNUA HÍBRIDA (HCI)

[0019] Em uma modalidade de operação HCI, a montagem de ripa 110 é configurada para se mover longitudinalmente em relação ao quadro de veículo 102 durante a fase de soca. Configurar a montagem de ripa 110 para se mover dessa maneira requer, significativamente, a redução da velocidade do veículo de soca 100 quando comparada à velocidade convencionalmente usada para operar uma máquina contínua. O veículo de soca 100 também pode ser configurado para parar seu movimento para frente durante uma parte da operação HCI de uma maneira que seja distinguível das máquinas contínuas, conforme ilustrado pela Figura 3.

[0020] Um ciclo de trabalho de um veículo de soca 100 implementando uma modalidade da operação HCI começa na etapa 301, em que o veículo de soca é movido ao longo dos trilhos até um dormente de trilho adequado a uma velocidade constante 311. Durante esta fase, o veículo de soca 100 é operável para rastrear a distância entre um ponto predeterminado (por exemplo, um dormente de trilho ou um outro ponto de referência) e tanto o veículo de soca quanto a montagem de ripa 110. Em uma primeira determinação de que o veículo de soca 100 está a uma distância adequada do ponto predeterminado, o veículo de soca começa a desacelerar e se desloca em velocidade reduzida 313. Em uma segunda determinação de que a montagem de ripa 110 está a uma distância adequada do ponto de referência enquanto o veículo de soca 100 está se deslocando a uma velocidade reduzida 313, o atuador 118 é atuado para abaixar a montagem de ripa 110 para, dessa forma, abaixar as ferramentas de soca 114 até uma profundidade predeterminada do lastro (etapa 303). O veículo de soca 100 para depois completamente 315 e as ferramentas de soca 114 na montagem de ripa 110 são operadas para socar o lastro (etapa 305).

[0021] Quando a soca em um local específico termina, o veículo de soca 100 começa o movimento para a frente e acelera e se desloca em velocidade maior 317 e se segue para o próximo dormente de trilho enquanto o atuador 118 eleva simultaneamente as ferramentas de soca 114 e a montagem de ripa (etapa 307) a partir do lastro. O ciclo de trabalho de soca se repete, então, na medida em que a soca é necessária ao longo dos trilhos 120. Particularmente, o veículo de soca 100 pode, alternativamente, começar a operar a uma velocidade reduzida na segunda determinação ao invés da primeira determinação.

[0022] Conforme revelado acima na operação HCI, o veículo de soca 100 alcança uma parada completa durante uma parte da fase de soca. Isto diferencia a operação HCI dos métodos implementados por máquinas contínuas convencionais. De fato, a redução da eficiência durante uma parte do ciclo de soca, tal como quando a velocidade do veículo de soca 100 é reduzida ou quando ele está parado durante a fase de soca, resulta, na verdade, em um aumento da produtividade global quando comparada à da operação contínua. Em uma operação de soca contínua convencional, a produtividade é reduzida pela quantidade variável e imprevisível do tempo necessário para os componentes de ripa serem abaixados até uma profundidade de compressão predeterminada para a compactação do lastro. Esta imprevisibilidade foi convencionalmente entendida como sendo tolerável em vista dos vários benefícios fornecidos, tais como a operação de funcionamento suave da máquina para o operador e as taxas de produção maiores. No entanto, reduzir a eficiência para uma parte do ciclo, tal como pela redução da velocidade da máquina, ou mesmo quando se faz a máquina parar completamente, não obstante, resulta em um aumento da produtividade global já que reduz ou elimina a variabilidade associada ao abaixamento das ripas. Além disso, embora a operação HCI introduza uma imprevisibilidade fornecendo-se modos alternativos de operação quando comparados com a transição distinta entre a fase de indexação 220 e a fase de soca 230, essa imprevisibilidade se baseia em parâmetros de velocidade que são, por sua vez, previsíveis com precisão.

ESTÁGIOS DE SOCA DE SOBREPOSIÇÃO

[0023] Uma outra modalidade da operação HCI é descrita com referência à Figura 4. Vários componentes do sistema são configurados de forma a operarem de acordo com parâmetros que recaem fora da faixa normal de operação, resultando, vantajosamente, na sobreposição dos estágios de indexação e de soca do ciclo de soca. Em contraste com as máquinas contínuas e de indexação convencionais, as operações HCI fornecem a sobreposição de fases, que têm operação limitada, de tal forma que as fases de indexação e de soca sejam combinadas de uma maneira previsível com precisão.

[0024] Um ciclo de trabalho de um veículo de soca que implementa essa modalidade de operação HCI começa na etapa 401, em que o veículo de soca 100 é movido ao longo dos trilhos até um dormente de trilho adequado durante uma fase de indexação 411. Nessa fase, o veículo de soca 100 é operável para rastrear a distância entre um ponto predeterminado e cada um dentre o veículo de soca e a montagem de ripa 110. Em uma primeira determinação em que a máquina de soca está a uma distância adequada do ponto predeterminado, as fases de indexação e de soca se sobrepõem, e a máquina de soca 100 é levada a uma parada enquanto a montagem de ripa se move longitudinalmente em relação ao quadro de veículo 102 e com referência ao ponto predeterminado (etapa 403). Em uma segunda determinação em que a montagem de ripa 110 está a uma distância adequada do ponto de referência enquanto a máquina de soca está parada, o atuador 118 é atuado para abaixar as ferramentas de soca 114 até uma profundidade predeterminada (etapa 405) enquanto o ciclo de trabalho muda da primeira fase de sobreposição indexação/soca 413 para a fase de soca 415. Os componentes de soca 114, tais como pás, são, então, operados para realizar a soca do lastro (etapa 407) durante a fase de soca 415. Quando a soca no local específico termina, os componentes de soca são, então, elevados (etapa 409) em uma segunda fase de sobreposição indexação/soca 417. Vantajosamente, operar de acordo com a operação HCI necessita apenas de uma faixa estreita do movimento longitudinal da montagem de ripa 110 quando comparada com a das máquinas contínuas.

[0025] Um problema significativo para veículos de soca contínua convencionais inclui evitar que a distância entre um ponto de referência medido e o local de soca se torne muito grande. Como os componentes de medição e os componentes de soca no veículo de soca operam, em parte, com base em pontos de referência medidos em relação aos dormentes de trilho, permitir que estes componentes permaneçam estacionários em relação ao quadro é vantajoso porque limita o impacto do movimento longitudinal das ripas. Em uma modalidade dos métodos descritos no presente documento, o movimento longitudinal das ripas ficará limitado a um valor inferior a 0,15 metro (seis polegadas) durante um ciclo. O restante do movimento longitudinal ocorre após a ciclização se completar.

[0026] Com referência à Figura 5, o veículo de soca 100 pode ser equipado com um sistema de computação que pode ter a forma de um computador ou um sistema de processamento de dados 500, que inclui um processador 520 configurado para executar pelo menos um programa armazenado na memória 522 com o objetivo de realizar um ou mais dos processos descritos no presente documento. O processador 520 pode ser acoplado a uma interface de comunicação 524 para receber dados de detecção remota, tais como a detecção de um dormente ou de outro ponto de referência, bem como para transmitir instruções para os receptores distribuídos ao longo do veículo de soca 100, tal como para as ripas durante operações de soca. O processador 520 também pode receber e transmitir dados através de um bloco de entrada/saída 525. Além de armazenar instruções para o programa, a memória pode armazenar conjuntos de dados preliminares, intermediários e finais envolvidos nas técnicas que estão aqui descritas. Dentre suas outras características, o sistema de computação 500 pode incluir uma interface de vídeo 526 e um vídeo 528 que mostra os vários dados que são gerados conforme descrito no presente documento. Deve-se observar que o sistema de computação 500 mostrado na Figura 5 tem natureza meramente exemplificativa e não se destina, no presente documento, a limitar os sistemas e os métodos descritos no presente documento.

[0027] As modalidades descritas acima no presente documento da indexação contínua híbrida (HCI) fornecem vários benefícios. Por exemplo, o risco de provocar elevadas cargas longitudinais nos componentes da montagem de ripa, tais como as barras de guia de ripas, bem como na via férrea, é eliminado, mesmo quando a operação HCI ocorre a uma taxa de velocidade elevada. Além disso, embora a frequência do ciclo de soca seja maior na operação HCI quando comparada com a dos métodos convencionais, o movimento da máquina não é aumentado de tal modo que o desempenho do operador seja significantemente afetado. Além do mais, a distância operacional diminuída para a montagem de ripa reduz a quantidade de desafios de projeto; por exemplo, funcionamento hidráulico simplificado, bem como outros fatores resultam em um impacto desprezível no comprimento da máquina. Finalmente, embora a frequência do ciclo de soca aumente nos métodos HCI descritos, o movimento da máquina de soca não é tão mais intenso. Em uma modalidade, a frequência aumenta de um ciclo a cada três segundos para um ciclo a cada dois segundos. Além disso, o impacto das velocidades de produção maiores no operador pode ser adequadamente tratado por vários métodos de mitigação.

[0028] Embora várias modalidades, de acordo com os princípios revelados, tenham sido descritas acima no presente documento, deve ser entendido que as mesmas foram apresentadas apenas a título de exemplificação e não são limitantes. De fato, em algumas modalidades, o princípio de movimento de indexação de ação contínua e híbrida pode ser aplicado a outras operações de manutenção de trilhos, tais como o arrancamento de pregação de trilho. Assim, a amplitude e o escopo da invenção (ou invenções) não devem ser limitados por qualquer uma das modalidades exemplificativas descritas acima, mas devem ser definidos apenas de acordo com as reivindicações e seus escopos equivalentes provenientes desta revelação. Além disso, as vantagens e as características acima são fornecidas nas modalidades descritas, mas não devem limitar a aplicação de tais reivindicações expedidas a processos e estruturas que alcançam quaisquer uma ou todas as vantagens acima descritas.

Claims

1. Método para operar uma máquina de soca em uma aplicação de trilho caracterizado por o método compreender: mover a máquina de soca em direção a um dormente em uma velocidade constante; reduzir a velocidade da máquina de soca e acionar uma montagem de ripa para abaixar um ou mais componentes de soca até uma profundidade predeterminada quando a máquina de soca está a uma velocidade reduzida em relação à velocidade constante; parar o movimento da máquina de soca e operar o um ou mais componentes de soca quando a máquina de soca está parada; e aumentar a velocidade da máquina de soca e elevar o um ou mais componentes de soca a partir da profundidade predeterminada quando a máquina de soca estiver aumentando a velocidade.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a montagem de ripa se mover longitudinalmente em relação a um quadro da máquina de soca.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente mover a montagem de ripa longitudinalmente em relação a um quadro da máquina de soca quando a máquina de soca estiver se movendo na velocidade constante.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente mover a montagem de ripa longitudinalmente em relação a um quadro da máquina de soca quando a máquina de soca estiver se movendo na velocidade reduzida em relação à velocidade constante.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a operação de um ou mais componentes de soca incluir socar lastro ao redor do dormente vibrando-se os componentes de soca.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a operação de um ou mais componentes de soca incluir adicionalmente mover o um ou mais componentes de soca para comprimir o lastro.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente mover a montagem de ripa longitudinalmente em relação a um quadro da máquina de soca quando a máquina de soca estiver aumentando a velocidade.

8. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a montagem de ripa ser operável para se mover longitudinalmente em relação ao quadro da máquina de soca dentro de uma faixa de 0,15 metro (seis polegadas).

9. Método para operar uma máquina de soca em uma aplicação de trilho caracterizado por o método compreender: mover a máquina de soca em direção a um dormente durante uma fase de indexação; parar a máquina de soca quando a fase de indexação e uma fase de soca se sobrepuserem em uma fase de sobreposição; acionar uma montagem de ripa para abaixar um ou mais componentes de soca até uma profundidade predeterminada durante uma finalização da fase de indexação e da fase de sobreposição; operar o um ou mais componentes de soca durante a fase de soca; e elevar o um ou mais componentes de soca a partir da profundidade predeterminada quando a fase de soca se sobrepuser a uma fase de indexação subsequente em uma fase de sobreposição subsequente.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a montagem de ripa se mover longitudinalmente em relação a um quadro da máquina de soca durante a fase de sobreposição e a fase de sobreposição subsequente.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a montagem de ripa se mover longitudinalmente em relação a um quadro da máquina de soca durante a fase de indexação e a fase de indexação subsequente.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a montagem de ripa se mover longitudinalmente em relação ao quadro da máquina de soca dentro de uma faixa de 0,15 metro (seis polegadas).

13. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a máquina de soca se mover em direção a um dormente subsequente durante a fase de indexação subsequente.

14. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a operação do um ou mais componentes de soca incluir socar lastro ao redor do dormente vibrando-se os componentes de soca.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por a operação dos componentes de soca incluir adicionalmente mover os componentes de soca para comprimir o lastro.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por a operação do um ou mais componentes de soca se completar quando o socar de lastros estiver completo.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a fase de indexação subsequente se iniciar quando a operação do um ou mais componentes de soca estiver completa.

18. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a parada da máquina de soca e o acionamento de uma montagem de ripa para abaixar um ou mais componentes de soca ocorrerem simultaneamente.