CN102741478A - 用于从铁轨底座收集铁路轨道垫板的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于收集沿着铁轨底座(105)散布的垫板(103)的机器(100)，所述机器包括能够沿着铁路(101)向前行进的框架(109)。具有磁性特性的拾取鼓(204)可旋转地由所述框架(109)支撑并且在铁路(101)的底座部分(105)上延伸。顶鼓(206)安装在高于所述拾取鼓(204)且在所述拾取鼓(204)之前的位置处，并且平行于所述拾取鼓(204)旋转。环状输送器(202)围绕所述拾取鼓(204)和所述顶鼓(206)循环，分离鼓(220)沿着所述环状输送器(202)的上升部分(214)布置在所述拾取鼓(204)和所述顶鼓(206)之间。所述分离鼓(220)包括磁化轮缘(222)，其能够将铁制物品从所述环状输送器(202)上提起，但不能将垫板(103)从所述环状输送器(202)上提起。

Description

用于从铁轨底座收集铁路轨道垫板的系统和方法
技术领域
本发明总体涉及铁路轨道施工、维护和服务设备，更特别地涉及用于从铁轨底座取回、收集垫板以及将垫板分类的设备。
背景技术
过去曾提出用于机械地取回沿着铁轨底座散布的垫板的设备。在美国专利文献5,655,455(“’455专利”)可以找到所提出的垫板收集机器的一个例子，该美国专利文献在此通过引用全部包含在本文中。’455专利所公开的垫板收集装置包括旋转的磁性轮，该磁性轮具有多个围绕其轮缘延伸的法兰。机器的收集滑动件安装在磁性轮旁边。当磁性轮旋转时，垫板附接至轮的法兰上并且沿着轮被携带，直到它们被收集滑动件从轮上“刮下”。
在’455专利所公开的装置中，从铁轨底座上取回垫板，并将垫板储存，供以后使用。但装置不能将收集的垫板分类或将收集的垫板与可能与垫板一起从铁轨底座收集的其它金属或铁碎片分开。垫板的分开、分类和定向由一个或多个机器操作员手动完成。但这种手动解决方案耗费时间、易受操作员错误影响，并使机器操作的劳力成本增加。
发明内容
在一方面，本发明描述了一种用于收集沿着铁轨底座散布的垫板的机器。该机器包括适于沿着轨道向前行进的框架。具有磁性特性的拾取鼓可旋转地由框架支撑并且在一部分铁轨底座上延伸。顶鼓安装在高于拾取鼓且在拾取鼓之前的位置处，并且平行于拾取鼓旋转。环状输送器围绕拾取鼓和顶鼓循环，并且分离鼓沿着环状输送器的上升部分布置在拾取鼓和顶鼓之间。分离鼓包括磁化的、可将铁制物品但不能将垫板从环状输送器提起的轮缘，从而将碎片与收集的垫板分开。
在另一方面，本发明描述了一种用于将垫板与其他从铁轨底座收集的铁碎片收集的铁制物品分类的输送器。输送系统包括可旋转地由框架支撑且在铁轨底座上延伸的拾取鼓。拾取鼓可以具有吸取沿着铁轨底座散布的垫板和其他铁制物品的磁性特性。顶鼓可旋转地由框架支撑并且布置在高于拾取鼓且与拾取鼓偏移的位置处。顶鼓被布置为能围绕平行于所述拾取鼓的旋转轴线的轴线旋转，使得环状输送器围绕所述拾取鼓和所述顶鼓循环。分离鼓沿着所述环状输送器的上升部分布置在所述拾取鼓和所述顶鼓之间。分离鼓包括磁化的轮缘，其吸引垫板以外的铁制物品。
在又一方面，本发明描述了一种用于将从铁轨底座收集的垫板与其他从铁轨底座收集的铁制物品分类的方法。所述方法包括由框架可旋转地支撑拾取鼓并使拾取鼓在铁轨底座上延伸。垫板和其他铁制物品可以由磁力吸引到拾取鼓上。由框架可旋转地支撑的顶鼓定位在高于拾取鼓且相对于拾取鼓偏移的位置处。顶鼓被设置成，可围绕平行于拾取鼓旋转轴线的轴线旋转，使得可以使环状输送器围绕拾取鼓和顶鼓循环。分离鼓被沿着环状输送器的上升部分可旋转地支撑在拾取鼓和顶鼓之间。分离鼓包括磁化的轮缘，其通过由磁力将其他铁制物品吸引到分离鼓上而将高于垫板的铁制物品从环状输送器移除。设有分离滑动件，其具有与分离鼓的磁化轮缘相邻的楔形件，以将铁制物品从分离鼓移除。
附图说明
图1是依照本发明的垫板收集器的俯视概览图；
图2是依照本发明的垫板收集器和分类器的局部立体概览图；
图3是依照本发明的垫板收集器和分类器的局部侧视图；
图4是依照本发明的垫板收集器布置的替代实施方式的正视图。
具体实施方式
本发明涉及在铁路轨道的安装、更换、服务和/或维护期间所使用的机器和设备。铁路轨道的日常维护包括更换某些铁路枕木。铁路枕木的更换可以包括各种操作，例如移除将垫板固定至枕木的道钉、移除垫板、更换在轨道下面的枕木以及取回和重新安装垫板，垫板通常在轨道的旁边散布在铁轨底座上。过去曾提出用于移除和重新安装道钉和枕木的机器和装置以及用于收集沿着轨道散布在铁轨底座上的垫板的机器，但在此发明者并不知晓目前已知出售且获得商业成功的机器。
本发明还涉及一种用于取回垫板并将垫板与其他金属或铁制物品(例如铁轨道钉)分开的系统和方法，其他金属或铁制物品在移除垫板、铁轨段或铁轨枕木之后沿着铁轨底座散布。公开的系统和方法包括能够通过磁力从铁轨底座收集金属物品的连续带状物。有利地，公开的系统和方法能够从收集的其他金属物品分离出垫板。这种分离所收集的物品的能力是对过去所提出的系统的相当大的改进。
图1中示出了在沿着铁路轨道101操作期间从顶部观察的垫板放置机器100的局部视图。垫板放置机器100能够在已将垫板103移除且已更换一个或多个铁轨枕木107之后沿着铁路轨道101收集散布在铁轨底座105中的垫板103。在所示的实施例中，机器100包括沿着铁轨111在轮113上行进的框架109。
在所示的实施例中，布置在机器100任一侧的收集器115在机器100沿着铁轨111移动时从铁轨底座105上收集垫板103。所收集的垫板103被提供给输送系统117，该输送系统在所示的实施例中包括两个横向输送器119，其将垫板103从收集器115朝向纵向输送器121运载。垫板103沿着输送系统117的运动方向由箭头表示，尽管易于理解的是也可以使用其他类型的输送器。替代地，其他装置或系统可以用于将垫板103从机器100的一个位置传送至另一位置。在图1所示的实施例中，每一横向输送器119包括旋转带，该旋转带运送平放在带上的垫板103。朝向机器100的中心线123运送垫板103，在机器100的中心线123处来自两个横向输送器119的垫板103被放置到纵向输送器121上。
纵向输送器121包括移动链或以循环式在通道内移动的另一构件。存放到纵向输送器121上的垫板103落入该通道内，使得垫板在其边缘上沿着纵向输送器行进，如图1所示。可选的壁架(未示出)可以放置在纵向输送器121上方的一高度处，该高度足够允许以长边立着的垫板103经过，以在该壁架下方通过，并且与以短边立着的那些垫板103接触，使得那些垫板103在经过壁架下方时在纵向输送器121上倾翻到垫板103的长边之一上，并且继续沿着纵向输送器121行进。
在所示的实施例中，在垫板103沿着纵向输送器121行进时，垫板103被输送到传感部分125，该传感部分布置在输送系统117的至少一部分的周围。在替代的实施方式中，垫板103可以通过不同的方式，例如通过沿着倾斜表面滑动，经过传感部分125。
传感部分125可以包括一个或多个传感器127，其扫描经过那里的每一垫板103，例如出于质量控制的目的，确定其物理特征部的位置、方向和/或尺寸以及确定其整体尺寸和形状。在各垫板被输送到板件分类和定向部分129之前，扫描的各垫板103的物理参数被传达到电子控制器(未示出)，该电子控制器与机器100集成或总体上与机器100相关联。
板件分类和定向部分129包括致动器131，该致动器可以适当地将垫板103定向，以便输送到机器100的两个垫板存放器133中的一个。垫板存放器133可以包括储料容器或收集器，其可以通过任何已知的装置(例如在专利’455中公开的致动臂以及相关结构)接收用于布置在铁轨111下方的适当定向的垫板103。致动器131可以响应发自与传感器127通信的电子控制器的命令进行操作，使得可以对各垫板103进行单独操作，以在进入各垫板存放器133之前达到所希望的方向。致动器131可以执行额外的功能，例如按照要求将垫板103分配到机器100的右侧或左侧，拒绝发现有缺陷的板件等等。如所示出的，机器100还可以包括其他部分，例如用于在插入垫板103、操作室137、发动机等期间将铁轨111从枕木107抬离的轨道抬升结构135。
在下面的描述中，为了简化，相同的或类似的特征或元件由相同的附图标记表示。图2的立体侧视图和图3的侧视图中示出了垫板收集器115的一个实施方式。垫板收集器115是一起工作的部件和系统的布置，以从铁轨底座收集金属物品以及将垫板与可能拾取的例如铁轨道钉的其他金属物品分类。
收集器115包括在第一或拾取鼓204和顶鼓206之间循环的环状输送器202。在图2和图3所示的实施例中，可以通过激活布置在拾取鼓204中的电磁体(未示出)而选择性地将拾取鼓204磁化，或替代地拾取鼓204包括沿着拾取鼓204轮缘的整个内周对称安装的永久磁体(未示出)，从而生成在拾取鼓204周围的、朝向环状输送器202吸引铁制物品的磁场。如在此所使用的，磁场被定义为其磁场强度足够引起易于移动出现在场内的金属物品(例如垫板或铁轨道钉)的磁场力的场。拾取鼓204可旋转地连接至机器，例如机器100(图1)，并且被布置成通过电动机(未示出)可围绕轴208旋转。电动机可以是任意类型的适合的旋转致动器，该旋转致动器在激活时可以选择性地以希望的或预定的旋转速率转动拾取鼓204。如在图3中最佳示出，拾取鼓204被放置在相对于机器100(以虚线示出)适当的距离处，使得其轮缘部分210与沿着铁轨底座105散布的垫板103相邻。在所示的实施例中，拾取鼓204相对机器100和相对于铁轨底座105的高度是可调节的。
在操作期间，机器100沿着铁轨11移动并且经过平放在铁轨底座105上的垫板103。拾取鼓204沿机器100的行进方向(在图3中用箭头表示)旋转，从而经过平放在地面上的垫板103，并且在其磁性特性被激活或正存在时，引起垫板以及其他铁制物品粘附到该拾取鼓上。换句话说，拾取鼓204的磁性特性的有效范围延伸到铁轨底座105中，使得放置在该铁轨底座上的物品可以被磁力吸引到拾取鼓204上。
拾取鼓204的连续旋转引起垫板103和其他金属物品(例如铁轨道钉212)被沿着环状输送器202的上升部分214运送。当在上升部分214上时，所收集的各种金属物品不再承受来自拾取鼓204的磁力，而是在物理上通过重力保持在输送器202上。在所示的实施例中，环状输送器202可以由橡胶或类似材料制成，并且不具有磁性特性。多个均匀间隔的夹板216沿着环状输送器202布置，以帮助在其沿着上升部分214的路径中所收集的各种物品。在替代的实施方式中，环状输送器202可以由具有磁性特性的材料制成。
沿着环状输送器202的上升部分214行进的垫板103达到顶鼓206。从那里，环状输送器202的连续动作使垫板103掉落到横向输送器119上，并且被运送到机器100的不同部分，以进行附加的分类和定向。如在图3中可见，顶鼓206被布置为可相对于机器100围绕旋转轴线216旋转，该旋转轴线216在机器100上的定位高于拾取鼓204的轴208，以及从那里相对于机器100沿行进方向纵向偏移。在这种布置中，与拾取鼓204和顶鼓206两者的旋转轴线相交的假想平面218以相对于水平面的角度θ布置。角度θ的大小以及拾取鼓204和顶鼓206的直径确定了上升部分214的斜度。在所示的实施例中，上升部分214的斜度为大约35度，但也可以使用其他角度。
收集器115良好地适用于自动地将从铁轨底座105收集的垫板与其他可能从拾取鼓204收集的金属碎片(例如道钉212)分开。在所示的实施例中，收集器115包括分离鼓220，该分离鼓具有围绕其圆周布置的磁化的轮缘222。在替代的实施例中，在分离鼓220周围的磁场可以通过其他方式产生，例如通过电磁体的激活、通过金属结构的永久磁化等。分离鼓220提供一个磁力，该磁力的有效范围包围输送器202的一段，但基本上不与由拾取鼓204产生的磁力的有效范围重叠。分离鼓220布置在环状输送器202的上升部分214之上的一距离处，该距离允许磁化的轮缘222收集在输送器202上发现的金属物品，同时允许垫板103保持在输送器202上，以及进一步地不与输送器202的动作干涉。在所示的实施例中，分离鼓220的位置是可调节的，以适应待收集和待分类的不同类型的板件。
在图2所示的实施例中，分离鼓220与在端部处形成楔形件226的分离滑动件224相关联。在分离鼓220旋转期间，附接至磁化轮缘222的物品被运送下环状输送器202，并且在从两个可选侧壁228(仅在图3中可见)之间的分离滑动件224滑下之前，通过楔形件226与分离鼓220脱离。
在一种实施例中，分离鼓220上的磁化的轮缘222可以由易弯曲的永久磁化的材料片形成，该材料片被卷绕和固定在鼓220外周表面的周围。将物品吸引到分离鼓220上的磁力大小可以被选择为足够强，以使金属碎片(例如道钉212)粘附到磁化的轮缘222上，并且被运送下环状输送器202，但也足够弱以留下较重的物品(例如垫板103)而继续沿着在输送器上行进。以此方式，收集器115可以有利地将从铁轨底座105收集的垫板103与其他碎片(例如道钉212或其他铁制物品)分离或分类。
可以将由分离鼓220收集的不希望的材料丢弃到轨道的侧翼上或将其收集，稍后进行处理或再生。在图3所示的实施例中，可选的储存罐230示出为布置在分离滑动件224的出口处。可选的储存罐230可以收集不希望的铁制物品，在没有罐的情况下，可以简单地将这种不希望的材料丢落到地面上。
图4示出了机器400的替代实施例的局部正视图，为了清晰而移除了多个部分。在此实施例中，多个收集器用于从铁轨底座收集铁制材料和垫板。如在之前的附图中，像之前为了简化一样，相同的或类似的元件用相同的附图标记表示。更特别地，如在图4中最佳可见，机器400沿着铁轨111在轮113上行进。如所示，机器400包括两个内侧的收集器402和两个外侧的收集器404。每一个外侧的收集器404可以是与根据图2和3示出和描述的收集器115相同的或类似于该收集器115。因此，每一外侧的收集器404包括在拾取鼓204和顶鼓206之间工作的环状输送器202。分离鼓220(未示出，参见图3)在视图中不可见，但被布置在两个外侧的收集器404中的每一个的后面。
与布置在铁轨111的旷野侧(field side)的两个外侧的收集器404不同，每一个内侧的收集器402(或单个的内侧的收集器)被布置在轨距一侧(gage side)或铁轨111之间。内侧的收集器402可以在结构和操作上与外侧的收集器404或相对于图2和图3所示和描述的收集器115基本上类似，不同之处仅在于，如果适用的话，它们各自的环状输送器带406的整体尺寸或宽度。因此，每一个内侧的收集器402包括拾取鼓408、顶鼓410和分离鼓(未示出)。在机器400工作期间，内侧的收集器402和外侧的收集器404可以有效地扫过铁轨底座105的主要部分，以收集位于铁轨底座上的垫板，以及选择性地移除在那发现的任意其他的铁制物品，稍后进行处理或再生。在所示的实施例中，电动机412经由轴414与顶鼓206和410相关联，以驱动环状输送器202和406。
工业实用性
本发明还提供了一种用于在铁路轨道的施工、维修或维护期间将从场中收集的垫板自动分类的方法。垫板分类过程的自动化呈现出依赖于手动分类和操作的技术现状的相当大的进步。目前的手动操作耗费时间，易于产生操作错误，并且还将工作人员置于具有大量移动部件的大型设备附近。尽管有这些问题，在此劳力集中的操作中已知手动操作的使用还增加了机器的操作成本。除非在此另外指出或明显与上下文相矛盾，在此描述的所有方法可以以任何适当的顺序执行。
易于理解的是，上述描述提供了所公开的系统和技术的例子。然而，可预期的是，本发明的其他实施方式可以在细节上与上述例子有所不同。所有对本发明或其例子的引用是指引用在这一点上讨论的特殊例子，而不是更普遍地暗指对本发明范围的限制。关于某些特征的所有区别和轻视的语言是指不优先考虑这些特征，除非另外指出，否则并不是指将这些特征整个地排除到本发明范围之外。

Claims (10)

1.一种用于收集沿着铁轨底座(105)散布的垫板(103)的机器(100)，所述机器包括：
框架(109)，该框架能够沿着铁路(101)向前行进；
拾取鼓(204)，该拾取鼓可旋转地由所述框架(109)支撑并且在一部分所述铁轨底座(105)上延伸，所述拾取鼓(204)具有磁性特性，使得包括沿着所述铁轨底座(105)部分散布的垫板(103)和其他物品在内的铁制物品被吸引向所述拾取鼓(204)；
顶鼓(206)，该顶鼓可旋转地由所述框架(109)支撑且布置在高于所述拾取鼓(204)且在所述拾取鼓(204)之前的位置处，其中，所述顶鼓(206)被布置为能围绕平行于所述拾取鼓(204)的旋转轴线的轴线旋转；
环状输送器(202)，该环状输送器被布置为围绕所述拾取鼓(204)和所述顶鼓(206)循环；
分离鼓(220)，该分离鼓沿着所述环状输送器(202)的上升部分(214)布置在所述拾取鼓(204)和所述顶鼓(206)之间，其中，所述拾取鼓(204)被布置为产生磁力，该磁力足够强以吸引布置在所述上升部分(214)上的所述其他物品但不吸引所述垫板(103)，从而将所述垫板(103)与所述其他物品分开。
2.按照权利要求1所述的机器(100)，还包括分离滑动件(224)，该分离滑动件具有与所述分离鼓(220)的磁化轮缘(222)相邻布置的楔形件(226)，使得将附接至所述分离鼓(220)的物品与所述分离鼓(220)分离，并将这些物品提供给所述分离滑动件(224)。
3.按照上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，所述拾取鼓(204)包括多个永久磁体，所述多个永久磁体沿着所述拾取鼓(204)的轮缘部分(210)的整个周边对称布置在内部，以提供磁力。
4.按照上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，所述拾取鼓(204)被布置为从所述铁路(101)的底座上吸引并提起物品，该物品比能够由所述分离鼓(220)从所述环状输送器(220)上提起的物品重。
5.按照上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，所述分离鼓(220)被布置在相对于所述环状输送器(202)的上升部分(214)的一距离处，其中，所述距离足够大以使垫板(103)在所述分离鼓(220)下方通过，并且足够小以使除了垫板(103)外的铁制物品能够附接至所述分离鼓(220)。
6.按照上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，在操作期间，所述机器(100)能够通过使所述垫板(103)附接到所述拾取鼓(204)上、将所述垫板(103)输送到所述环状输送器(202)上、通过使其他铁制物品附接至所述分离鼓(220)而将垫板(103)与从所述铁轨底座(105)收集的其他铁制物品分类、并且将所述垫板(103)运送下所述环状输送器(202)并运送到所述机器(100)的输送系统(117)上而从所述铁轨底座(105)上收集垫板(103)。
7.按照上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，所述分离鼓(220)的磁化轮缘(222)包括磁性材料片，该磁性材料片被卷绕在所述分离鼓(220)的整个外周周围。
8.按照上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，由所述拾取鼓(204)和所述分离鼓(220)的旋转轴线限定的平面被布置成相对于水平平面呈角度。
9.按照上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，布置在所述环状输送器(202)上的物品能够超出所述拾取鼓(204)的磁力的有效范围并且在所述分离鼓(220)的磁力的有效范围之内。
10.一种用于操作按照上述权利要求中任一项所述的机器(100)的方法，所述机器(100)与能够沿着铁路轨道(105)滚动的车辆相联，所述方法包括：
由框架(109)可旋转地支撑所述拾取鼓(204)并使所述拾取鼓(204)在所述铁轨底座(105)上延伸；
通过磁力将沿着所述铁轨底座(105)散布的所述垫板(103)和其他铁制物品吸引向所述拾取鼓(204)；
由所述框架(109)可旋转地支撑顶鼓(206)并且将所述顶鼓(206)定位在高于所述拾取鼓(204)且相对于所述拾取鼓(204)偏移的位置处，其中，所述顶鼓(206)被设置成围绕平行于所述拾取鼓(204)的旋转轴线的轴线旋转；
使所述环状输送器(202)围绕所述拾取鼓(204)和所述顶鼓(206)循环；
沿着所述环状输送器(202)的上升部分(214)将分离鼓(220)可旋转地支撑在所述拾取鼓(204)和所述顶鼓(206)之间；
通过由磁力将其他铁制物品吸引到所述分离鼓(220)上而将所述其他铁制物品从所述环状输送器(202)移除，但并不将所述垫板(103)从所述环状输送器(202)移除；
设置分离滑动件(224)，该分离滑动件具有与所述分离鼓(220)的磁化轮缘(222)相邻布置的楔形件(226)，使得将附接到所述分离鼓上的其他铁制物品从所述分离鼓(220)上分离并将这些铁制物品提供给所述分离滑动件(224)。
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