CN1054461A - 夯实道碴床的连续走行式线路施工机械 - Google Patents

Abstract

夯实轨道(6)道碴床用的连续走行式线路施工机 械(1)装有走行驱动机构和支承在走行机构上的机架 (2)，上面有一套利用驱动机构控制和调节高度的轨 道稳定机组(12)。轨道稳定机组装有滚轮机构(14) 和拨道驱动机构，利用扩张驱动机构可使之贴靠钢轨 内侧，并利用振动器(13)使之产生振动。机架还有一 套具有参考基准的拨道基准系统(20)。在轨道稳定 机组(12)范围内有一套测量装置(24)，用于测量轨道 (6)是否相对于参考基准(22)和机械纵走向横移到给 定位置。

Description

本发明涉及一部夯实线路碴道床用的连续走行式线路施工机械。该机械装有走行驱动机构和支承在走行机构上的机架，上面至少有一套利用驱动机构控制和调节高度的轨道稳定机组。轨道稳定机组装有滚轮机构和拨道驱动机构，利用扩张驱动机构可使之贴靠钢轨内侧，并利用振动器使之产生振动。机架还有一套具有参考基准的拨道基准系统。

根据US-PS  4064807号专利介绍的一种称为轨道稳定床的线路施工机械，用于夯实道碴床，已为人们所知。机械两端的走行机构之间，装有可调节高度的轨道稳定机组。该机组利用带缘滚轮能在轨道上行驶，同时利用与钢轨刚性连接的能侧向转动的滚动圆盘，可使机组牢固嵌合在钢轨上。这种带缘滚轮和滚动圆盘一般称之为滚轮机构。为了消除带缘滚轮与钢轨之间的游间，用扩张驱动机构将轨道稳定机组的带缘滚轮挤靠在钢轨内侧上。利用两个与机架相连的垂直液压驱动机构，向轨道稳定机组施加可以调节的临时静荷载。轨道机组利用振动器使轨道产生与机械纵走向成横向的水平振动。这样，轨道稳定车在连续前进作业时，结合临时静荷载，即可使轨道下沉并使道碴床密实。为了检验轨道下沉量，有一套由两根张紧的钢绳组成的水平基准系统。前面提到的一套拨道基准系统，在此不做进一步介绍。

根据US-PS  4046079号专利还有一种与线路捣固机连挂的轨道稳定床，已为人们所知。轨道稳定车有一套带拨道基准系统的拨道驱动机构，用于拨正轨道。使用一套普通的跨接两部机械的基准系统即可用指示记录仪绘制轨道位置的图形，（该基准系统的钢绳由相应轨道的一根导轨无游隙地导向）。如果发现轨道有剩余误差，即可用拨道驱动机构予以校正。这套为人们所知的基准系统主要用于线路捣固机，但为上述目的也适用于两部机械。

另外，根据US-PS4643101号专利有一种装有铰接式机架的连续走行式线路施工机械，已为人们所知。这部线路施工机械依作业方向的前面是一部线路捣固机，它有一个能依捣固机的纵向移动的机具架，上面装有捣固起拨道机组。机架的后部有两套轨道稳定机组，机组之间有一个由轨道导向的高度可调的测量轮轴形式的探测机构。探测机构的上端装有与水平基准系统的钢绳参考基准一同动作的开关机构。从机架的前端到后端贯穿一根张紧的属于拨道基准系统的钢绳。钢绳位于机械横向的中间位置。这条钢绳在捣固装置处配备有正矢测量传感器，以监控捣固机的道拨道机组对轨道的横向位移。

本发明的目的就是要创造本文开头所述的一种夯实道碴床用的线路施工机械，要求这种机械能使轨道在水平的横向振动和垂直的活载作用下下沉的同时，也达到准确的侧向位置。

这个目的是用本发明这样解决的，就是在轨道稳定机组范围内至少有一套测量装置，用于测量轨道相对于参考基准和机械纵走向的横向是否横移到给定位置。此时测量装置利用弹性支承安装在一根在轨道上滚动的测量轮轴上，或直接安装在机架上。采用这种结构形式，首次做到轨道稳定车同时也做拨道机使用，使轨道达到准确的侧向位置，而且可以准确测取和监控轨道的横向位移。一个特别好的方法就在于能用安设在轨道稳定机组范围内的测量装置，在单独行驶中测取轨道的实际位置，然后在众所周知的轨道几何图形计算机上，对轨道最佳给定位置和行驶中测取的实际位置进行比较，从中算出所需轨道横向位移的数值。使用符合本发明的结构，可以在作业过程中对轨道的实际横向位移不断地与给定横向位移的数值进行比较。这样就可以用特别经济的方法，单独使用符合本发明的线路施工机械，拨正一条事先未经使用捣固机就可在很大程度上拨到给定位置的轨道。测量装置采用弹性支承的固定方法，或将测量装置直接固定在机架上，这样就可以在很大程度上使测量装置不受作用于振动的轨道上的横向加速力的影响，从而保证测量装置的功能在长时间使用中也不会使其测量准确度受到影响。

本发明的一个最佳布置方法是：在第一个测量装置与参考基准依机械作业方向的后端之间，还有一个同样的测量装置。采用两个测量装置，就可以不断地用后面的第二个测量装置验证前面的第一个测量装置所测取的轨道实际移动量。

本发明另一个有利的特征是：测量装置是一个线性的位移传感器，确切地说是一个测值传感器。这个传感器与一个在轨道上滚动的测量轮轴相连，并与拨道基准系统做为参考基准的一根张紧的钢绳共同作用。采用这样的测量系统，也就是在有轨轨上滚动的测量轮轴，并在轮轴上有一个与张紧的钢绳共同作用的测量装置，就可以在很大程度上不受轨道持续振动所引起的强大机械荷载的影响，准确而可靠地测取轨道的横向位移。

由于轨道不断振动而在测量信号中出现的干扰性振动，可以使用位于轨道稳定机组范围内的测值传感器后面的电子过滤器予以滤清，使这些干扰性振动不会影响测量结果。

本发明另一个结构形式是：在参考基准，确切地说在拨道基准系统依机械作业方向的前端配备一套激光接收器，而在一辆位于前向单独行驶的先行小车上，装有一部激光发射器。采取这项措施，可使拨道基准系统的参考基准在相当长的范围内，准确地由激光发射器预先给定的线路进行引导，从而能在排除中等波长误差的情况下，使轨道达到更加准确的侧向位置。

本发明另一布置方法是：对于拨道基准系统的参考基准采用了抗弯强度很高的机架，因而抗弯强度很高的机架也可做为拨道基准系统的参考基准。采用这种参考基准比过去的结构要简单，特别是对振动荷载有利，因为笨重而又与振动的轨道保持一定距离的机架，实际上不会产生干扰性振动。

本发明另一最佳结构形式是：测量装置是一个与机架相连的光电子传感器，利用光学方法对轨道的一根钢轨，确切地说对一个与钢轨牢固连接的参考对象进行扫描，以确定轨道横向位移。这种结构和布置方法的测量装置，能在强大而持续的横向加速力引起的轨道振动范围内，以非常优良的方法无接触地准确测量轨道横向位移。这样可以大大提高这类保持一定距离的测量装置的使用寿命和功能可靠性。

本发明另一个最佳结构形式是：测量装置是一个与在轨道上滚动的测量轮轴并与机架相连的感应式或电容式位移传感器，用于测量与机械纵走向相对于用作机架的参考基准成横向的水平位移。这样就可以用很少的技术投入而以优良的方法无接触地测量轨道的横向位移，因这种测量装置结构简单，所以也可安装在与轨道接触并且振动的测量轮轴上。

本发明另一个有利的特征是：两套依机械纵走向顺序排列的轨道稳定机组中的每一套机组与两个和机架铰接的拨道驱动机构相连，而位于轨道稳定机组范围内的测量装置则安设在两套轨道稳定机组之间。这种由四个拨道驱动机构和两套动力稳定机组形成的组合，能够迅速而精确地将横向力传给轨道。与此同时，位于中间的测量装置能准确测取横向位移。

本发明提出了一种有利的作业方法，用于在线路施工机械连续前进作业过程中校正轨道的侧向位置。此时轨道实际侧向位置与给定侧向位置之间的误差，由一套拨道基准系统连续进行测量，然后根据确定的差值，将轨道校正到给定的侧向位置。这套作业方法的特点是使轨道产生纵走向成横向的水平振动，然后根据拨道基准系统和该系统的测量装置所确定的差值，在与轨道纵走向成横向水平的拨道力的作用下，将轨道拨到给定的侧向位置。这种拨道方法的特殊优点是，由于轨道在振动，确切地说由于轨道处于“浮动”状态，所以拨道所需之力相对来说要小于以往的拨道方法。此外，由于轨道在振动，所以削弱了轨道内部的应力，确切地说横向位移较大时，也不会增大轨道内部的应力，从而可使轨道的侧向位置保持长久。此外还不必另外使用一台机械专门用于稳定线路。

本发明在此进一步提出了一种有利的变换作业方法是：轨道的实际位置先由一台机械，在校正轨道之前，通过测量行驶进行测量和记录，然后由轨道几何图形计算机算出轨道最佳轨道给定位置，再在作业行驶中，根据算出的轨道给定位置与实际位置之间的差值和测量装置所测到的实际移动量，自动控制拨道的力。利用这种方法，可以算出轨道最佳的给定位置，并且不断地与相应的轨道实际移动量进行比较。这样就可以自动而精确地将轨道连续横移到给定位置。

下文将借助于附图所示的实施例，进一步说明本发明。附图有：

图1为一部夯实道碴床用的连续走行式线路施工机械的侧视图，该机械装有夯实道碴床用的轨道稳定机组和拨道基准系统，以及配属于该系统的测量装置;

图2为轨道稳定机组放大的示意俯视图，包括与测量装置一同动作的拨道基准系统;

图3为图1所示线路施工机械按剖面线Ⅲ放大的横断面图;

图4为图3中按箭头Ⅳ所示安设在轨道稳定机组范围内的测量装置放大的局部前视图;

图5为配备激光小车的拨道基准系统的另一个实施例;

图6和图7分别为测量轨道相对横向位移用的拨道基准系统的另一种测量装置的示意图。

图1所示一般称为轨道稳定车的线路施工机械1有一个尺寸很大的机架2。机架两端通过转向架式走行机构3能在一条由轨枕4和钢轨5组成的轨道6上走行。走行驱动机构7，振动驱动机构8和其他各种驱动机构所需之动力，由中央动力供应站9提供。机械1的前后两端，各有一个隔音的驾驶室10装在振荡式底架上。为了控制各种驱动机构和处理各种测量信号，设有中央控制、计算与记录单元11。在两个走行机构3之间，设有两套带滚轮机构14的轨道稳定机组12。利用扩张驱动机构能使滚轮机构贴靠钢轨内侧，并利用振动器13使滚轮机构产生水平振动。为了向轨道稳定机组12施加临时静荷载，设有两个垂直的与机架2铰接的液压驱动机构15。

具有张紧的钢绳17和高度测值传感器18的水平基准系统16，结合在轨道6上滚动的测量轮轴19，用于检查控制轨道的下沉量。为了检验轨道的侧向位置，装设一套含有作为张紧钢绳21用的参考基准22的拨道基准系统20。

特别如图1和图2所示，拨道基准系统20的钢绳21张紧在两个利用带缘滚轮能在轨道6上滚动的张紧小车23之间。在两套轨道稳定机组12之间有一套包含测量轮轴19的测量装置24，用于测量轨道6相对于参考基准22的与机械纵走向的横向位移。在第一个测量装置24与参考基准22依机械1作业方向的后端之间设有另一个同样的测量装置25，它装在一个具有带缘滚轮的测量轮轴96上。

如图3所示，轨道稳定机组13的滚轮机构14，由能在钢轨5上滚动的带缘滚轮27和能贴靠钢轨外侧的滚动圆盘28组成。除施加临时静荷载用的垂直驱动机构15外，还有与机械纵走向成横向水平的拨道驱动机构28，它铰接在机架2与轨道稳定机组12之间。轨道稳定机组12与机械纵向成横向的水平振动，由偏心锤式振动器30产生。

特别如图3和图4所示，测量装置24和测量装置25一样是一个线性的位移传感器，确切地说是一个测值传感器31，通过弹性支承32固定在测量轮轴19上。装在测量装置24内部能横向移动的滑动接点33与钢绳21相连，这样，钢绳与测量装置24（通过测量轮轴19牢固贴靠轨道6）之间的每个相对横向移动，即被无间隙地传给滑动接点33。根据滑动接点33的不同位置，可测到不同的电压，从而能准确确定横向位移。测值传感器31的后面连接一个电子过滤器，能滤清振动的轨道6所引起的干扰性振动。

作业时，连续前进的线路施工机械1利用两套同步的轨道稳定机组12使轨道6产生与机械纵走向成横向的水平振动。然后用四个垂直的驱动机构15，向轨排自动施加使轨道达到给定下沉量所需之荷载。采用水平振动与垂直的临时静荷载相结合的方法进行动态稳定作业，就可以使线路施工作业之后不可避免发生的下沉现象有控制地提前发生。借助于本发明的结构现在可首次做到将这个可控的轨道下沉与改善轨道侧向位置结合起来。这样就可以脱离捣固机，单独使用轨道稳定车在一定距离上代替拨道机使用。拨道基准系统20的测量装置24和25确定了轨道侧向位置误差以后，相应启动液压拨道驱动机构29，使轨道稳定机组12连同与机组牢固相连的轨道6横向移动，直到测量装置24，25所确定的轨道实际位置与要求的给定位置达到相一致。这个拨道系统的特殊优点在于所需之拨道力相当小，因为轨道处于“浮动”状态。此外在达到轨道的持久的侧向位置时，还可减少轨道的内在应力和拨道时一般会产生的应力。

一个非常实用的变换作业方法是：线路施工机械1在作业行驶之前，先专门进行一次测量行驶，利用张紧的钢绳21和两个测量装置24，25绘制轨道实际位置，然后用人们已知的计算机程序，根据实际位置对轨道侧向位置进行优化。将优化的给定位置与测量装置24，25测到的实际位置进行比较后，算出所需之移动量，然后在线路施工机械1作业行驶中，根据算出的移动量启动拨道驱动机构29。此时实际的轨道移动量不断地由测量装置24进行测量并与算出的给定移动量进行比较。利用液压的伺服阀控制拨道驱动机构29使轨道的实际移动量与给定移动量的差值达到零。为了削弱钢绳21的颤动，可随时在端部分别用两个与钢绳成一定角度的弹簧张紧钢绳。如果在钢绳端头与弹簧之间加挂铅球或类似的重物，还可进一步减弱颤动。

如果轨道的给定几何图形为已知，还可用计算机根据给定的几何图形数据算出给定的正矢和校正值，然后输送给三点或四点式拨道基准系统20。

图5所示局部的轨道稳定车形式的线路施工机械34，它有机架35和转向架式走行机构36，并配备有水平拨道基准系统37、38。依作业方向的前面有一辆在轨道39上滚动的张紧小车40，上面装有激光接收器41。小车与拨道基准系统38的张紧钢绳相连。在一辆与线路施工机械34分开单独在轨道39上滚动的先行小车上装有激光发射器43。这样就有可能使机械本身的拨道基准系统38由激光发射器43预先给定的一条线来控制。轨道横向位移同样由图1至图4所述之与张紧钢绳一同动作的测量装置测取。

在图6中所示的轨道稳定车形式的线路施工机械45，使用机架44做为拨道基准系统46的参考基准。拨道基准系统46用于确定轨道47横向位移用的测量装置48是一个差动电容器形式的位移传感器。这个传感器由两块与参考基准，确切地说与机架44相连并依机械的横向彼此相距少许的两块位于同一水平上的电容器片49，以及另一块与在轨道47上滚动的测量轮轴50相连并依机械的纵向与上述电容器片49相距少许的电容器片51组成。这样就可以测出轨道47和电容器片51对与机架相连的两块电容器49的相对横向位移。为了消除测量轮轴50的轮缘与钢轨之间的游间，与其他实施例一样，利用未在图中标出的驱动机构将测量轮轴从侧面贴靠在一根做为参考基准的钢轨上。

图7所示拨道基准系统53的测量装置52是一个光电子传感器54，它与做为拨道基准系络53参考基准的机架55相连。这个传感器54是一个有透光电子行列显示的电荷耦合器件。发光二极管50发出光线的光子在电荷耦合器件的行列显示上产生亮度值的相应电荷反应。这样就可以准确测量发光二极管56对传感器54，确切地说对机架55的横向位移。发光二极管56与在轨道57上滚动的测量轮轴58相连，为了消除轮缘与钢轨之间的游间并使之从侧面牢固贴靠钢轨，将该测量轮轴挤靠在两根钢轨中的一根钢轨上。亦称行扫摄相机的光电子传感器54的物镜可调整到这种程度，即它在小的曲率半径上还能接收发光二极管56的较大横向位移。用激光测距仪或类似装置也可代替这种光电子传感器。

图例代号说明

1  线路施工机械

2  机架

3  转向架式走行机构

4  轨枕

5  钢轨

6  轨道

7  走行驱动机构

8  振动驱动机构

9  动力供应站

10  驾驶室

11  控制计算与记录单元

12  轨道稳定机组

13  振动器

14  滚轮机构

15  液压驱动机构

16  水平基准系统

17  钢绳

18  高度测值传感器

19  测量轮轴

20  拨道基准系统

21  钢绳

22  参考基准

23  张紧小车

24  测量装置

25  测量装置

26  测量轮轴

27  带缘滚轮

28  滚动园盘

29  拨道驱动机构

30  振动器

31  位移传感器亦即测值传感器

32  弹性支承

33  滑动接点

34  线路施工机械

35  机架

36  转向架式走行机构

37  抄平基准系统

38  拨道基准系统

39  轨道

40  张紧小车

41  激光接收器

42  先行小车

43  激光发射器

44  机架

45  线路施工机械

46  拨道基准系统

47  轨道

48  测量装置

49  电容器片

50  测量轮轴

51  电容器片

52  测量装置

53  拨道基准系统

54  光电子传感器

55  机架

56  发光二极管

57  轨道

58  测量轮轴

Claims (11)

1、一种夯实轨道(6；39；47；57)道碴床用的连续走行式线路施工机械(1；34；35)，它装有走行驱动机构和支承在走行机构上的机架(2；35；44；55)，上面至少有一套利用驱动机构控制和调节高度的轨道稳定机组(12)，轨道稳定机组装有滚轮机构(14)和拨道驱动机构(29)，利用扩张驱动机构可使之贴靠钢轨内侧，并利用振动器(13，30)使之产生振动，机架还有一套具有参考基准的拨道基准系统(20；38；46；53)，其特征是：在轨道稳定机组(12)范围内至少有一套测量装置(24；25；48；52)，用于测量轨道(6；39；47；57)是否相对于参考基准(22和机械纵走向横移到给定位置，测量装置(24，25)利用弹性支承(32)安装在一根在轨道(6)上滚动的测量轮轴(19，26)，或直接安装在机架(44，55)上。

2、根据权利要求1所述的机械，其特征是：在第一个测量装置（24）与参考基准（22）依机械（1）作业方向的后端之间，还有一个同样的测量装置（25）。

3、根据权利要求1或2所述的机械，其特征是：测量装置（2（24，25）是一个线性的位移传感器，确切地说是一个测值传感器（31），这个传感器是一个在轨道（6）上滚动的测量轮轴（19，26）相连，并与拨道基准系统（20）做为参考基准（22）的一根张紧的钢绳（21）一同作用。

4、根据权利要求1、2或3所述的机械，其特征是：在位于轨道稳定机组（12）范围内的测值传感器（31）的后面有一个电子过滤器，用于滤清干扰性振动。

5、根据权利要求1至4所述的机械，其特征是：在参考基准，确切地说在拨道基准系统（38）依机械（34）作业方向的前端配备一套激光接收器（41），而在一辆位于前面单独行驶的先行小车（42）上，装有一部激光发射器（43）。

6、根据权利要求1或5所述的机械，其特征是：拨道基准系统（46;53）的参考基准是抗弯强度很高的机架（44;55）。

7、根据权利要求1或6所述的机械，其特征是：测量装置（52）是一个与机架（55）相连的光电子传感器（54），利用光学方法对轨道（57）的一根钢轨，确切地说对一个与钢轨牢固连接的发光二极管（56）进行扫描。

8、根据权利要求1或6所述的机械，其特征是：测量装置（48）是一个与在轨道滚动的测量轮轴（50）并与机架（44相连的感应式或电容式位移传感器，用于测量与机械纵走向成横向水平的移动，该位移是相对于做为参考基准的机架（44）的。

9、根据权利要求1至8所述的机械，其特征是：两套依机械的纵向顺序排列的轨道稳定机组（12）中的每一套机组与两个和机架（2）铰接的拨道驱动机构（29）相连，而位于轨道稳定机组（12）范围内的测量装置（24）则安设在两套轨道稳定机组（12）之间。

10、一种用于在线路施工机械连续前进作业过程中校正轨道的侧向位置的作业方法，它是由一套拨道基准系统连续测量轨道实际侧向位置与给定侧向位置之间的误差，然后根据确定的误差，将轨道拨正到给定的侧向位置，这个作业方法的特征是使轨道（6）产生与轨道的纵向成横向的水平振动，然后根据拨道基准系统（20）和该系统的测量装置（24）所确定的差值，在与轨道的纵向成横向水平的拨道力的作用下，将轨道拨到给定的侧向位置。

11、根据权利要求10所述的作业方法，其特征是：轨道的实际位置先由一台机械（1），在校正轨道之前，通过测量行驶进行测量和记录，然后由轨道几何图形计算机算出轨道最佳给定位置，再在作业行驶中，根据算出的轨道给定位置与实际位置之间的差值和测量装置（24）所测到的实际移动量，自动控制拨道的力。

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