CN104818656A - 用于压实轨道道床的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于压实轨道道床的装置，其包括机器框架，所述机器框架借助稳定器单元在轨道上可移动，所述稳定器单元借助滚轮在轨道上运行，并且配备有振动驱动器，其用于产生在平行于所述轨道的平面中的振动，其中所述稳定器单元优选地配备有绕轨头接合的张力滚轮，并且其中所述稳定器单元以高度可调节的方式用调整驱动器连接到所述机器框架，并且可以在负载下靠着轨道移动。为了提供有利的建造条件，所提议的是，所述振动驱动器包括至少一个由液压缸形成并且由比例阀或伺服阀触发的缸式振动器。

Description

用于压实轨道道床的装置
技术领域
本发明涉及一种用于压实轨道道床的装置，其包括以稳定器单元在轨道上可移动的机器框架，所述稳定器单元用滚轮在轨道上运行，并配备有用于在平行于轨道的平面中产生振动的振动驱动器，其中所述稳定器单元优选地配备有绕轨头接合的张力滚轮，并且其中所述稳定器单元以高度可调节的方式用调节驱动器连接到所述机器框架，并且能够在负载下靠着所述轨道移动。所述机器包括带凸缘的轮和可在轨道上滚下的夹持滚轮，其中所述带凸缘的轮被伸缩轴压靠着轨道，以便以几乎无间隙的方式在轨道上引导所述稳定器单元。
背景技术
已知的稳定器单元，是所谓的动态轨道稳定器，通常是配备有机械振动驱动器的振动单元，所述机械振动驱动器包括在相反方向上旋转的两个偏心块。两个旋转偏心块经由齿轮以这样的方式彼此耦合，以确保所述块绕关联轴的径向相对旋转。在垂直方向上的振动力分量以这种布置相互抵消，而在水平方向上的振动力分量被放大，所述水平方向即在平行于轨道横向于轨道纵向方向的平面上。诸如特别是铁路道砟的成堆的岩石尤其是通过水平振动的作用可以被高效地压实，特别是当频率以使得道砟呈现有弹性液体的行为这样的方式被选择时，这在高于30赫兹的频率下是如此的。由于从刚一开始就被移除，动态轨道稳定器单元通过有目的地受控预期用于补偿在道床上的轨道的不规则初始设置。这大大增加了几何轨道位置(geometric trackposition)的寿命。在这种情况下同样已知的是，在稳定器中一起安装两个偏心振动单元，所述偏心振动单元连续地布置在轨道的纵向方向上，其中两个振动单元然后通常经由曲轴耦合，以使它们关于频率和相位同步地运行。为了防止所述稳定器单元在轨道上自由地滑动并由此选择性地在轨道上导致振纹或过度磨损，有必要经由液压缸静态地靠着机器框架支撑所述单元，并且除了带凸缘的滚轮外，有必要额外提供夹持滚轮，其以几乎无间隙的方式保持所述稳定器单元在轨道上。
为了控制引入到轨道的下部结构的能量，已知的是以可调节的方式布置所述旋转偏心块的，其中偏心块以静态频率到外部的位移导致动态作用力的增大。还有指示从轨道的给定目标下陷在道床长度方向上的偏离的测量设备。同样地，用于借助于例如倾斜仪或物理摆(physical pendulum)测量高度上的横向倾斜的测量设备被使用。连续的动态横向位移阻力测量设备同样是已知的，所述测量设备是基于测量机械振动单元的液压驱动功率以及与所述轨道在道砟上的摩擦损失均衡的原理。通过测量作为垂直力的负载和道砟上轨枕的摩擦系数，可以计算摩擦损失，其也被称为横向位移的阻力。由此，所述位移阻力不是直接测量的，而是间接测量的。对于抵抗连续焊接轨道的屈曲(buckling)的安全，横向位移的阻力是对安全至关重要的相关量。横向位移的阻力一般是根据2mm的位移路径确定的。在动态轨道稳定器的情况下，轨道典型的振动振幅处于约2到3mm。横向位移的阻力对轨道建造中的安全是关键的重要量之一，并且其主要是通过对经常处于不期望的轨道阻挡下的个别轨枕的复杂测量而确定的。
轨道的垂直刚度是通过测量需要被施加用于轨道特定下陷的力而确定的。被提供用于此目的的测量设备基于主要借助于作用在铁路轮组上的液压缸而施加静载荷的原理。所述力除以下陷的值然后得出垂直刚度，这对于评估轨道的质量和轨道在反复发生的列车负载下的行为是重要的措施。剧烈波动的轨道刚度导致列车负载下沉降的不规则情况，并且由此导致在轨道几何形位(track geometry)中的相应错误。由于垂直刚度是强非线性的，静态地测量的垂直刚度仅在一定范围内是有意义的。
发明内容
基于上述现有技术的状态，本发明是基于提供上述类型的装置的目标，所述装置具有更简单和更紧凑的构造，并允许对道床上轨道的特别有效的稳定化。对横向位移的阻力以及轨道的垂直刚度应以根据本发明的进一步发展可能的最简单方式进行测量。此外，应避免将谐振频率引入到轨道内，并且引入谐振频率的时间间隔应保持尽可能的短。
这个目的是以这样的方式通过本发明实现的，所述方式即所述振动驱动器包括至少一个缸式振动器，其由液压缸形成并且通过比例阀或伺服阀触发。
因为最少仅需要设置一个振动缸(vibration cylinder)，而不是两个在径向相对的方向上旋转的安装偏心轴，根据本发明的措施导致与现有技术的状态相比大幅简化的构造。其结果是，可以避免用于驱动所述偏心轴的齿轮和万向轴驱动器。此外，能够避免用于调整冲击力的复杂偏心调整，其在所述缸式振动器中简单地通过预先确定相应振幅而设置。本发明可以避免由偏心块以径向相对的方式旋转而产生的复杂机械振动，并且可以避免由于所述偏心块的液压调整的振动力的复杂调整。所述振动力在本发明中通过特别紧凑的缸式振动器的幅度和频率确定，并且由此通过振动块确定。例如，缸式振动器的液压缸支撑在稳定器单元上，并且所述液压缸的活塞形成和/或携带振动块(多个振动块)。缸式振动器的开环或闭环控制是通过安装在所述缸上的比例阀或伺服阀执行的。所需的振幅和频率是由开环或闭环控制单元预先确定的。
为了能够尽可能精确地执行开环或闭环控制，并随后能够以简单的方式在关于横向位移的阻力方面上得出结论，如果所述缸式振动器配备有传感器是有利的，所述传感器测量与液压缸相关联的活塞的活塞位置。所述传感器是确定与活塞相关联的活塞杆的位置还是取定与活塞相关联的块等的位置的问题是由本领域技术人员决定的。
同样建议的是测量液压压力的传感器被分配到所述缸式振动器的液压缸上，其用于确定关于轨道横向位移的静态和动态阻力。所述振动力可以被附连到活塞杆的辅助块放大。对于这个目的，所述振动驱动器的缸式振动器，特别是液压缸和/或它的活塞，被分配至少一个用于放大所述动态力的辅助块。
为了提高振动能量的目的，所述振动驱动器可以包括两个或甚至多个有分别地集成的活塞位移测量的耦合液压缸。
所述振动驱动器和/或调整驱动器可以被激发的振动类型优选地可以由开环或闭环控制单元自由地预定。根据本发明的有利实施例，所述振动驱动器由至少一个同步缸形成，特别是由具有两个活塞杆的一个同步缸形成。这样的装置可以确保两个铁路轨道在稳定化期间相等地负载，或者设置有相同的能量输入。
额外建议的是所述稳定器单元以高度可调节的方式通过液压调整缸连接到机器框架，所述液压调整缸优选地垂直对齐，并可以在负载下靠着轨道移动，并且可以被起振地(vibromotively)激发，其中所述调整缸也形成由比例阀或伺服阀控制的缸式振动器。调整缸优选地配备有至少一个各自测量活塞位置的传感器，并且配备有测量液压压力以优选地用于确定轨道的静态和动态垂直刚度的压力传感器。所有的比例阀和伺服阀优选地直接连接到相关缸，以便保持可能的压力损失和进料管线中的振动尽可能的低。在垂直缸中和在水平缸中的压力通过压力传感器进行测量。
各自的力以及随后的动态和静态垂直刚度可以通过测量活塞振动器的调整缸和液压缸的动态振幅而确定。静态力的作用类似于在垂直刚度线上的工作点的位移。关于横向位移的静态和动态阻力可以通过测量水平力而测定。由于作用在所述缸上的水平力是通过液压测定的，关于位移的阻力可以直接地确定。明显的是，两个振动缸也可被并行地切换。在轨道的纵向方向上连续地布置的多个缸式振动器或稳定器单元的幅度和相位的同步是经由控制回路而电子地实现的。关于横向位移的静态和动态阻力以及静态和动态垂直刚度的简单测量可由此通过本发明而实现。
根据本发明的装置允许对系统的特别高的控制速度。与此相反，作为高时间常数的结果，用液压偏心调整的传统偏心系统展现了相当大的调整持续时间。作为根据本发明直接生成振动频率的结果，可以防止在稳定器单元的启动和关闭期间通过谐振频率，或者至少将谐振频率的通过保持得特别短。由于缸式振动器具有较低的总尺寸和总高度，它们可以非常靠近导轨上缘的高度而被安装，其结果是几乎纯水平的力可以被引入到该轨道。由于布置在彼此上方的偏心轴，本领域现有技术已知的传统系统显示出更大的高度，其结果是，由于叠加的转矩，垂直分量也被引入到轨道内，其以相当不规则的方式作用到轨道上，并导致不希望的副作用。作为通过使用缸式振动器的低整体高度的结果，根据本发明的装置可以被容易地改造，即使是在现有的轨道建造机以及道砟犁等中。根据本发明的装置的快速控制时间避免了在偏心轴去激活和用完之后的尾随振动，在桥梁上工作的过程中，因为规律地通过桥梁的固有频率带，这是特别令人不快的。
振动的类型可以任意选择。可以选择正弦、三角形、梯形、矩形或类似类型的振动，也可以选择带有叠加谐波的各种基本振动。负载缸的垂直振动不仅导致对轨道的左侧与右侧之间的沉陷差异的改进的可控性，并且在任何情况下导致更高的压实效果和改进的下陷，这进一步增加了几何轨道位置的寿命。
附图说明
本发明通过参照实施例在附图中示意性地示出，其中：
图1示出了根据本发明的稳定器单元的顶视图；
图2示出了根据本发明的图1的稳定器单元的正视图；
图3以更小的比例尺示出了布置在机器框架上的图1和图2的稳定剂单元；
图4示出了垂直轨道刚度关于载荷的示意图，以及
图5示出了横向位移力关于振幅的示意图。
具体实施方式
用于压实轨道1的道床的装置包括机器框架2，其特别是铁路建造火车等的一部分，并且其可以用在轨道1上的稳定器单元5移动，所述稳定器单元用滚轮3在轨道1上运行，并且设置有振动驱动器4，其用于产生在平行于轨道的平面E中的振动，其中所述轨道平面用参考标号G指定。所述稳定器单元5被附连到框架6，其借助于配备有轮缘的滚轮3在轨道1上可移动，并且设置有张力滚轮7，所述张力滚轮7绕轨头接合并且设置有枢转驱动器8，所述枢转驱动器8用于释放所述轨头以允许稳定器单元5从轨道1释放并从所述轨道抬离。
此外，所述稳定器单元5以高度可调节的方式通过调节驱动器9(两个液压缸)连接到机器框架2，并且可以在负载下靠着轨道1移动。所述滚轮3配备有将滚轮3压靠在轨道上的伸缩轴10，由此允许在轨道宽度中的变化被补偿，并确保在轨道上的稳定器单元5的横向于行进方向的无间隙引导。
为了提供特别简单和紧凑的整体条件，振动驱动器4包括至少一个由比例阀或伺服阀11触发并且由液压缸形成的缸式振动器12。所述缸式振动器12是由具有两个活塞杆13的同步缸形成的，所述活塞杆13各自分别携带一个辅助块14。所述缸式振动器12设置有传感器15(位移传感器)，其测量所述液压缸活塞的活塞位置。传感器15直接地测量活塞的位置，活塞杆或者可选地辅助块的位置。此外，缸式振动器12的液压缸与压力传感器16相关联，所述压力传感器16测量液压压力，以便随后能够计算轨道1的静态和动态横向位移阻力。
所述稳定器单元5以高度可调节的方式通过形成调整驱动器9的液压调整缸连接到机器框架2，并且被垂直地对齐，并可以在负载下靠着轨道1移动，并且可以被起振地激发。这样的力由此可以通过所述调整缸而设置，稳定器单元5在机器框架2上的支撑下用所述调整缸压靠轨道1。所述调整缸也形成由比例阀或伺服阀11控制或调节的缸式振动器。调整缸活塞的位置再次由传感器15测量，并且调整缸与压力传感器16相关联，所述压力传感器16测量液压压力以用于确定轨道的静态和动态垂直刚度。
图4示出了关于轨道的垂直刚度的示意图。它是由不同的单独刚度组成的，诸如轨道弹性、中间层的弹性、可能的弹性轨枕衬垫情况下的轨枕的弹性、道砟(ballast)，道床和/或霜冻保护层的刚度，以及位于下方的地面的刚度。如由所示的示意曲线示出的，此特性曲线是高度非线性的一个。如果静力通过垂直载荷施加，轨道板在所述载荷下被降低。这种沉陷依靠与所述缸关联的位移传感器测定，所述传感器即传感器15。为此目的而施加的力也可以通过所述缸的压力测量确定。对在示图中表示的垂直刚度的结论可以从这些数据中得出。所谓的工作点A从特定的静载荷FSTAT获得。由于调整缸也被动态地激发，动态力波动FDYN在此工作点周围获得，其对应于刚度中的垂直波动。所述动态垂直刚度sDYN，其大致对应于工作点中曲线的正切或斜率(tangent or ascent)，是由刚度波动除以力波动FDYN的测量值而获得的。
图5示出了轨道的横向位移示意图。水平线示出了振动单元的激励振幅，以及轨道在道床中的振动路径。曲线下方的图示区域对应于所作的实际摩擦功。垂直线示出了用于移动轨道板需要施加的水平方向作用力。位移通过连接到缸式振动器的位移传感器测定，而力通过在液压缸中的液压压力测量而确定。从位移力确定关于横向位移的阻力在铁路行业中是普遍的做法，所述位移力是从零位置移动轨道2mm所需的力。由于路径和力的相应参数被测定，有可能从所述测量值确定在2mm处关于横向位移的静态阻力和在此工作点中的切线的斜率，即动态横向位移阻力。

Claims (10)

1.一种用于压实轨道道床的装置，其包括借助稳定器单元(5)在轨道(1)上可移动的机器框架(2)，所述稳定器单元用滚轮(3)在轨道(1)上运行，并且配备有振动驱动器(4)，其用于产生在平行于所述轨道(1)的平面(E)中的振动，其中所述稳定器单元(5)优选地配备有绕轨头接合的张力滚轮(7)，并且其中所述稳定器单元(5)以高度可调节的方式借助调节驱动器连接到所述机器框架(2)，并且可以在负载下靠着轨道(1)移动，其特征在于，所述振动驱动器(4)包括至少一个由比例阀或伺服阀(11)触发并且由液压缸形成的缸式振动器(12)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缸式振动器(12)配备有传感器(15)，其测量与所述液压缸相关联的活塞的活塞位置。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述缸式振动器(12)的液压缸与压力传感器(16)相关联，所述压力传感器(16)测量液压压力以用于确定关于轨道(1)的横向位移的静态和动态阻力。
4.根据权利要求1到3的一项所述的装置，其特征在于，所述稳定器单元(5)以高度可调节的方式经由优选地垂直对齐的液压调整缸连接到机器框架(2)，并且可以在负载下靠着轨道(1)移动，并且能够以起振的方式被激发，其中所述调整缸也形成由比例阀或伺服阀(11)控制或调节的缸式振动器。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述调整缸配备有测量其活塞的位置的传感器(15)。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述调整缸与压力传感器(16)相关联，所述压力传感器(16)测量液压压力，用于确定轨道(1)的静态和动态垂直刚度。
7.根据权利要求1到6的一项所述的装置，其特征在于，至少一个用于放大所述动态力的辅助块(14)与所述振动驱动器(4)的缸式振动器(12)相关联，特别是与所述液压缸和/或其活塞相关联。
8.根据权利要求1到7的一项所述的装置，其特征在于，所述振动驱动器(4)包括两个机械地耦合的液压缸，其每一个包括集成的活塞位移测量。
9.根据权利要求1到8的一项所述的装置，其特征在于，所述振动驱动器(4)和/或调整驱动器(9)可以被激发的振动类型能够由开环/闭环控制单元自由地预确定。
10.根据权利要求1到9的一项所述的装置，其特征在于，所述振动驱动器(4)包括至少一个由同步缸形成的缸式振动器(12)，所述同步缸特别是包括两个活塞杆(13)的同步缸。
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