CN111479965B - 操作轨道维护机的捣固单元的方法、固结道床的捣固装置及轨道维护机 - Google Patents

Abstract

在操作轨道维护机(1)的捣固单元(8)的方法中，首先将具有捣固单元(8)的轨道维护机(1)、驱动力传感器系统和加速度传感器系统设置在道床(21)上。使捣固单元(8)相对于道床(21)进行移位。确定作用在捣固单元(8)上且为进行所述移位所需的驱动力(F_A)和作用在捣固单元(8)上的加速度(a_z)。通过驱动力(F_A)和加速度(a_z)来确定作用在捣固单元(8)与道床(21)之间的道碴力(F_S)，并对所述道碴力(F_S)进行评估。

Description

操作轨道维护机的捣固单元的方法、固结道床的捣固装置及 轨道维护机

技术领域

本发明涉及一种操作轨道维护机的捣固单元的方法，还涉及一种用于固结道床的捣固装置以及一种轨道维护机。

背景技术

铁轨引导式轨道维护机用于维护道床。为了固结道床，这种类型的轨道维护机具有捣固装置，该捣固装置包括可移位的捣固单元。在操作中，捣固单元在复位位置与接合位置之间来回移位，在复位位置中，捣固单元不与道床接合，在接合位置中，捣固单元与道床接合。这样，较高的静态载荷和动态载荷作用在捣固单元上。为了维持捣固单元的高应力部件的功能性，需要定期进行费时且成本高昂的检查和维护操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作轨道维护机的捣固单元的方法，该方法提高了捣固单元的性能和效率。

该目的通过第一方面的方法来实现，该第一方面提供了一种操作轨道维护机的捣固单元的方法，包括以下步骤：将具有捣固单元的轨道维护机设置在道床上；使所述捣固单元相对于所述道床进行移位；确定作用在所述捣固单元上且为进行所述移位所需的驱动力；确定作用在所述捣固单元上的加速度；通过所述驱动力和所述加速度来确定作用在所述捣固单元与所述道床之间的道碴力；以及对所述道碴力进行评估。根据本发明，已经认识到，特别是沿着捣固单元的移位方向作用在捣固单元与道床之间的道碴力对于捣固单元上的应力是必不可少的，并且可以通过驱动力和加速度来精确地确定所述道碴力。通过确定和评估道碴力，可以高效且经济地操作捣固单元。例如，可以识别出高应力部件，并且根据所述应力可以设计和维护这些高应力部件。另外，在确保处理速度与能量消耗之间的高比率的同时，且在考虑到对磨损至关重要的道碴力的情况下，可以对道床进行处理，从而缩短由于维护工作导致的预期停运时间。因此，通过确定和评估道碴力，可以提高轨道维护机的性能和效率。

捣固单元相对于道床的移位至少(特别是排他地)在竖直方向上进行。捣固单元的移位优选地在复位位置与接合位置之间进行。在复位位置中，捣固单元升高，因此不与道床接合。特别地，捣固单元可以沿竖直方向布置在复位位置中，从而使得捣固单元完全位于轨道轨枕和/或轨道上方。优选地，捣固单元包括至少两个、特别是至少四个捣固镐。在接合位置中，捣固单元、特别是所述至少两个捣固镐穿入到道床中。在位于复位位置与接合位置之间的进给位置中，捣固单元与道床接触。在从进给位置到接合位置的移位过程中，可以进行道床固结。

为了确定道碴力，而确定作用在捣固单元上且为进行移位所需的驱动力。术语驱动力是指用于使捣固单元在复位位置与接合位置之间、特别是在竖直方向上进行移位所需的力。所述驱动力例如可以通过力传感器来测量。可以在捣固单元和/或在单元支架和/或作用在捣固单元与单元支架之间的驱动装置处检测所述驱动力。

可以使用加速度传感器来确定作用在捣固单元上的加速度。可以在捣固单元和/或驱动装置处测量加速度。

通过驱动力和加速度来确定道碴力。术语道碴力是指作用在道床与捣固单元(特别是至少两个捣固镐)之间并且沿着复位位置与接合位置之间的移位、特别是沿竖直方向取向的力。通过考虑捣固单元的驱动力和加速度，即使在恶劣的操作条件下也可以可靠且精确地确定道碴力。

在第一方面的有利实施例中，通过测量所述捣固单元的位置的时间变化来确定所述加速度。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。可以以特别可靠且稳固的方式来测量捣固单元的位置，特别是在竖直方向上的位置。可以使用用于使捣固单元进行移位的位置传感器，这样就省去了集成附加的传感器。因此，记录加速度特别有效。可以在驱动装置处检测所述位置。也可以在支撑装置(Lagereinrichtung)处检测所述位置，通过所述支撑装置而相对于单元支架支撑捣固单元。可以通过位置传感器、特别是距离编码器或旋转编码器来检测所述位置，所述位置传感器为电位计或霍尔传感器或线缆致动式编码器的形式。为了测量位置随时间的变化，可以通过评估单元以根据时间区分的方式来确定位置的时间曲线，或者可以在不连续的时间步长上确定位置的变化。根据位置随时间的变化，即速度，而将加速度确定为速度随时间的变化。优选地，检测相对于单元支架的位置以及因此检测加速度。当考虑重力加速度时，可以确定捣固单元的绝对加速度。

在第一方面的有利实施例中，为了确定所述道碴力，而通过所述加速度来确定作用在所述捣固单元上的惯性力。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。当考虑取决于质量的惯性力时，可以特别精确地确定道碴力。可以在安装到轨道维护机中之前或在安装在轨道维护机上时对捣固单元的质量进行称重。可选地，可以通过测量驱动力而在复位位置中确定捣固单元的质量。在非加速状态下，可以通过驱动力来确定捣固单元的重力并因此确定捣固单元的质量。

在第一方面的有利实施例中，通过流体操作的驱动装置来移位所述捣固单元，其中测量作用在所述驱动装置上的至少一个流体压力以确定所述驱动力。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。流体操作的驱动装置在操作时是稳固的，并且确保提供处理道床所需的性能。通过测量作用在驱动装置上的至少一个流体压力可以以特别稳固的方式来确定驱动力。通过使用调节压力所需的压力传感器，可以通过避免冗余而特别高效地制造捣固单元。优选地，驱动装置具有至少一个液压缸和/或至少一个气压缸。在相应的缸内被引导的活塞连接到活塞杆并且具有面向活塞杆的活塞环表面和与活塞环表面相对的活塞表面。优选地，通过检测作用在活塞表面上的活塞压力和/或作用在活塞环表面上的活塞环压力来测量流体压力。

在第一方面的有利实施例中，进行所述评估，从而通过所述道碴力来确定作用在所述捣固单元上的应力。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。在轨道维护机的运行期间，捣固单元(特别是至少两个捣固镐)、驱动装置和支撑装置承受较高的机械应力。道碴力对于捣固单元上的应力(Beanspruchung)至关重要。通过利用道碴力来评估所述应力，可以将轨道维护机设计为稳固的并且能够有效且经济地运行。

在第一方面的有利实施例中，通过所述道碴力的时间曲线来确定所述应力。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。在捣固单元在复位位置与接合位置之间进行移位过程中，作用在捣固单元上的道碴力发生很大变化。通过利用道碴力的时间曲线来确定所述应力，可以考虑道碴力的变化。优选地，确定在至少一个捣固循环内捣固单元上的应力。捣固循环包括捣固单元从复位位置移位到接合位置以及从接合位置回到复位位置。也可以确定在捣固单元的整个运行期间内捣固单元上的应力。优选地，确定至少在捣固循环的持续时间内、特别是在若干个捣固循环内并且特别是在整个运行期间内在捣固单元上、特别是在至少两个捣固镐上的应力。除了静态应力之外，道碴力的时间曲线还可以得出关于捣固单元上的动态应力的结论。根据已知的动态应力，可以优化维护周期并减少维护费用。

在第一方面的有利实施例中，通过所述道碴力的道碴力幅值来确定所述应力。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。根据待处理的道床，道碴力在不同捣固循环之内和不同捣固循环之间变化。应该认识到，道碴力幅值、即变化的道碴力的幅值对捣固单元上的应力至关重要。为了确定道碴力幅值，可以记录第一测量点与第二测量点之间的道碴力的时间曲线，其中在第一测量点和第二测量点处的道碴力相等，并且其中将第二测量点确定为再次达到所述道碴力的首次时间。将道碴力幅值确定为第一测量点与第二测量点之间的最大道碴力值和最小道碴力值之差。

在第一方面的有利实施例中，为了确定所述应力，而通过所述道碴力幅值的累积频率来确定载荷谱。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。为了确定载荷谱，而检测道碴力幅值的累积频率。优选地，首先将出现的道碴力幅值的范围(Bandbreite)细分为多个道碴力幅值节段。为了确定载荷谱，可以计算落在相应的道碴力幅值节段内的出现的道碴力幅值的频率。因此，载荷谱提供了关于作用在捣固单元上的不同的应力的大小和频率的信息。因此，载荷谱特别适合于评估作用在捣固装置上的动态应力。

在第一方面的有利实施例中，为了确定所述应力，而根据所述道碴力和所述捣固单元的位置的变化来确定道碴功。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。在至少两个捣固镐穿入到道床期间，道碴功在捣固单元与道床之间传递。道碴功与捣固单元上的应力相关。可以通过道碴功特别有效地确定捣固单元上的应力。为了确定道碴功，可以根据一定的时间步长来分别确定道碴力和位置。随后，在该时间步长上的位置变化可以乘以道碴力、特别是在该时间步长上的平均道碴力。可选地，道碴力也可以在该位置上进行积分。

在第一方面的有利实施例中，通过所述应力来确定所述捣固单元的磨损状况。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。为了确定磨损状况，可以将作用在捣固单元上的应力与最大允许应力进行比较。基于磨损状况，可以预测捣固单元在失效之前、特别是在捣固单元的各个部件失效之前仍可以运行的时长。通过磨损状况，也可以得出关于捣固单元的维护操作、特别是更换捣固单元的必要性的结论。在已知磨损状况的情况下，轨道维护机、特别是捣固单元可以在延长实际使用寿命的情况下运行更长的时间，从而缩短停运时间并且降低维护成本。

在第一方面的有利实施例中，根据所述应力来设定用于控制所述捣固单元的至少一个工艺参数。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。通过应力来控制捣固单元的至少一个工艺参数的设定确保对捣固单元上的应力施加影响。工艺参数例如可以是传递到至少一个捣固镐的振动和/或移位分量的频率和/或幅值、捣固单元在复位位置与接合位置之间的馈送速度、捣固单元的加速度、以及作用在驱动装置上的流体压力。因此，有利地实现了可以根据待处理的道床和由特定道床的状况产生的应力来设定至少一个工艺参数。因此，根据道床，可以在考虑到作用在捣固单元上的应力的情况下来优化能量消耗和处理速度。

在第一方面的有利实施例中，当超过或低于所述应力的阈值时，改变所述至少一个工艺参数。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。当超过应力阈值时，通过改变至少一个工艺参数，就可以解决捣固单元的过应力问题，也可以解决道床的处理速度过慢的问题。优选地，当超过上限阈值时，减小至少一个工艺参数，从而使得捣固单元上的应力降低。当下降到下限阈值以下时，可以改变至少一个工艺参数，从而使得应力增加。有利地，上限阈值与下限阈值之差使得至少一个工艺参数不经受恒定的变化。

在第一方面的有利实施例中，设定所述至少一个工艺参数，从而使所述应力不超过应力极限值。该方法确保了所述轨道维护机的性能和效率的提高。通过将至少一个工艺参数设定为不超过应力极限值，可以可靠地避免捣固单元、特别是至少两个捣固镐的失效。应力极限值可以是捣固单元、特别是捣固单元的各个部件的静态和/或动态强度特性，所述静态和/或动态强度特性特别是通过实验确定。可以基于应力连续地改变至少一个工艺参数，或者可以在不连续的步骤中进行改变。例如，至少两个捣固镐的振动频率可以在30Hz与50Hz之间连续改变。可选地，第一模式下的振动频率是35Hz，第二模式下的振动频率是45Hz。捣固单元可以以第一模式和第二模式运行，其中，可以基于应力在第一模式与第二模式之间切换。捣固单元可以以两种以上的运行模式运行。每种运行模式在至少一个工艺参数方面与另一种运行模式不同。

基于道碴力和/或应力，可以将各种类型的捣固单元相互进行比较和评估。道碴力和/或应力也可以用于优化捣固单元、特别是优化捣固单元的运动学特性和/或支撑和/或所用材料和/或结构设计。

本发明的另一个目的是提供一种性能和效率提高的用于道床固结的捣固装置。

该目的是通过第二方面的捣固装置来实现，该第二方面提供了一种用于固结道床的捣固装置，所述捣固装置包括：单元支架，支撑在所述单元支架上的捣固单元，驱动装置，所述驱动装置用于提供驱动力并且用于使所述捣固单元相对于所述单元支架进行移位，驱动力传感器系统，所述驱动力传感器系统用于检测与所述驱动力相对应的第一测量值，加速度传感器系统，所述加速度传感器系统用于检测与所述捣固单元的加速度相对应的第二测量值，以及评估单元，所述评估单元用于通过所述第一测量值和所述第二测量值来确定作用在所述捣固单元上的道碴力。根据本发明所述的捣固装置的优点对应于根据本发明所述的方法的优点。所述捣固装置可以被进一步构造成特别是具有根据以上各个方面中的至少一项所述的特征。优选地，捣固单元支撑在单元支架上以在竖直方向上进行移位。驱动装置可以包括液压缸。为了与道床接合，捣固单元优选地具有至少两个、特别是至少四个捣固镐。驱动力传感器系统可以包括至少一个压力传感器和/或至少一个力传感器。加速度传感器系统可以包括至少一个速度传感器和/或至少一个位置传感器和/或至少一个加速度传感器。位置传感器可以被设计为非接触式传感器。位置传感器可以布置在捣固单元与单元支架之间，特别是布置在驱动装置处。优选地，所述至少一个位置传感器被设计为电位计和/或霍尔传感器和/或线缆致动式编码器。

本发明的另一个目的是提供一种性能和效率提高的具有捣固装置的轨道维护机。

该目的是通过第三方面的轨道维护机来实现，该第三方面提供了一种轨道维护机，包括：机架，支撑在所述机架上的至少两个轮轴，所述轮轴包括布置在该轮轴上的铁轨引导式车轮，机器驱动器，所述机器驱动器用于旋转致动至少一个所述轮轴的所述车轮，以及至少一个根据前一方面所述的捣固装置，所述捣固装置紧固到所述机架。根据本发明所述的轨道维护机的优点对应于根据本发明所述的捣固装置的优点。所述轨道维护机可以被进一步构造成特别是具有根据以上各个方面中的至少一项所述的特征。

附图说明

通过以下对实施例的示例的描述，本发明的其他特征、优点和细节变得显而易见。在附图中：

图1是具有用于固结道床的捣固装置的铁轨引导式轨道维护机的示意图；

图2是图1中的捣固装置的示意性前视图，其中捣固装置包括具有四个捣固镐的捣固单元，并且其中捣固镐与道床接合；

图3是图1中的捣固装置的示意性侧视图，其中驱动力、惯性力和道碴力作用在捣固单元上；

图4是驱动力、惯性力和道碴力在单个捣固循环内随时间变化的曲线；

图5是道碴力在六个捣固循环内随时间变化的曲线；

图6是所测得的道碴力的载荷幅值在多个应力循环上的曲线；以及

图7是捣固单元的位置、道碴力和压载功随时间变化的曲线。

具体实施方式

轨道维护机1包括机架2、至少两个支撑在机架2上的轮轴3、机器驱动器4以及用于固结道床的捣固装置5。轮轴3沿着水平的x方向彼此相隔一定距离布置在轨道维护机1上。x方向与竖直的z方向和水平的y方向一起形成了机器固定的坐标系。铁轨引导式车轮6可旋转地安装在轮轴3上。机器驱动器4被设计用于旋转致动至少一个轮轴3的车轮6。

捣固装置5具有单元支架7和在z方向上相对于单元支架7安装的捣固单元8。捣固单元8包括四个捣固镐8a和固结驱动器8b。捣固镐8a分别安装在捣固镐支架8c上，并且经由捣固镐支架8c安装成绕支架轴线8d旋转。通过固结驱动器8b，能够绕相应的支架轴线8d可旋转地驱动捣固镐支架8c。

捣固装置5通过单元支架7安装在机架2上。捣固单元8可相对于单元支架7移位。为此，在单元支架7与捣固单元8之间形成线性支承装置(Linearlager)10。线性支承装置10具有安装在单元支架7上的支承导轨11和连接到捣固单元8的支承套筒12。

捣固装置还具有驱动装置9。驱动装置9包括液压缸13。液压缸13作用在单元支架7与捣固单元8之间。液压活塞14具有附接至其上的活塞杆15，液压活塞14被安装成在液压缸13中进行线性移位。液压活塞14具有面向活塞杆15的活塞环表面A_KR和背离活塞杆15的活塞表面A_K。这样，位于液压缸13中的液压流体的活塞压力p_K作用在活塞表面A_K上。液压流体的活塞环压力p_KR作用在活塞环表面A_KR上。根据作用在活塞表面A_K上的活塞压力p_K和作用在活塞环表面A_KR上的活塞环压力p_KR，得到驱动力F_A，该驱动力F_A整体经由活塞杆15传递到捣固单元8。

捣固装置1包括用于记录与驱动力F_A相对应的第一测量值p_K、p_KR、F_A的驱动力传感器系统。驱动力传感器系统具有用于记录活塞压力p_K的活塞压力传感器16和用于记录活塞环压力p_KR的活塞环压力传感器17。根据作用在活塞表面A_K上的活塞压力p_K和作用在活塞环表面A_KR上的活塞环压力p_KR，可以得出关于整体经由活塞杆15作用在捣固单元8上的驱动力F_A的结论。驱动力F_A计算如下：

F_A＝p_KR.A_KR-p_K.A_K (1)。

捣固装置1具有加速度传感器系统，该加速度传感器系统用于记录与捣固单元8的加速度a_z、位置z和/或速度v_z相对应的第二测量值。加速度传感器系统被设计为路径感测器18。路径感测器18安装在单元支架7和捣固单元8上。路径感测器18被设计用于记录捣固单元8相对于单元支架7在z方向上的位置z和速度v_z。

为了确定作用在捣固单元8上的道碴力F_S，捣固装置5包括评估单元19。评估单元19与活塞压力传感器16、活塞环压力传感器17和路径感测器18信号接触。另外，评估单元19与压力调节器20信号接触。压力调节器20被设计用于将活塞压力p_K和活塞环压力p_KR调节到相应的目标值。活塞压力p_K和活塞环压力p_KR的相应的目标值可以由评估单元19规定。

下面描述轨道维护机1的操作和捣固单元8的操作。

为了形成和/或维护道床21，轨道维护机1通过机器驱动器4沿着铁轨22在x方向上移动。在此期间，捣固装置5的中心轴线23居中地定位在铁路轨枕24上方，铁路轨枕24布置在道床21上并且支撑铁轨22。

在道床固结过程的开始，捣固单元8位于复位位置25中。支承套筒12位于线性支承装置10的上端，并且活塞杆15以较大程度插入到液压活塞14中。安装在捣固单元8上的捣固镐8a不与道床21接合。在活塞表面A_K上施加有活塞压力p_K，并且在活塞环表面A_KR上施加有活塞环压力p_KR。通过评估单元19，确定由液压活塞14作用在捣固单元8上的驱动力F_A。为此，活塞压力p_K与活塞表面A_K相乘，而活塞环压力p_KR与活塞环表面A_KR相乘。因此，以下等式适用于驱动力F_A：

F_A＝p_KR.A_KR-p_K.A_K (2)。

在复位位置25中，捣固单元8相对于单元支架7静止，并且仅重力加速度g作用在捣固单元8上。对于捣固单元8相对于单元支架7的加速度a_z，a_z＝0适用，并且对于道碴力F_S，F_S＝0适用。为了使捣固单元8上的力沿着z方向平衡，以下等式适用：

∑F_z＝F_A+F_T+F_S＝F_A-m*(a_z+g)+F_S＝0 (3)。

在捣固装置5开始操作之前，通过评估单元19在复位位置25中确定捣固单元的质量m。考虑到在复位位置25中普遍存在的限制条件，以下等式适用于质量m：

m＝F_A/g (4)。

捣固单元8的质量m存储在评估单元19的存储元件中。

将道床21的固结细分为各个捣固循环。在捣固循环期间，捣固单元8沿z方向从复位位置25移位到挤压位置26和接合位置27。在挤压位置26中，捣固镐8a接触道床21，但是不穿透道床21。在接合位置27中，捣固镐8a穿入到道床21中。当捣固单元8从接合位置27经由挤压位置26再次移回到复位位置25中时，捣固循环结束。利用评估单元19根据惯性力F_T和驱动力F_A来确定道碴力F_S。为了确定惯性力F_T，首先将捣固单元8相对于单元支架7在z方向上的速度v_z确定为位置随时间t的变化。加速度a_z继而被确定为速度v_z随时间的变化。因此，按以下等式确定加速度a_z：

随着捣固循环的开始，根据时间t开始评估道碴力F_S(t)。通过驱动力F_A(t)和加速度a_z(t)以及已知质量m和重力加速度g，按以下等式确定道碴力F_S(t)：

F_s(t)＝-F_T(t)-F_A(t)＝m[a_z(t)+g]-F_A(t) (6)。

为了将捣固单元8从复位位置25逆着z方向转移到挤压位置26中，首先启用驱动装置9。在此期间，活塞压力p_K增大，而活塞环压力p_KR减小。经由活塞杆15作用在捣固单元8上的驱动力F_A在与z方向相反的方向上增加。根据驱动力F_A得到作用在捣固单元8上的加速度a_z，该加速度a_z逆着z方向取向，并导致捣固单元8在道床21的方向上的速度v_z增加。捣固单元8逆着z方向移位。大小相等的惯性力F_T与驱动力F_A相反地作用。在捣固镐8a与道床21接触之前，道碴力F_S等于零。

在挤压位置26中，捣固镐8a与道床21接合。在挤压位置26与接合位置27之间，部分道碴力F_S1、F_S2、F_S3和F_S4经由四个捣固镐8a在z方向上附加地作用在捣固单元8上。部分道碴力F_S1、F_S2、F_S3和F_S4加起来为道碴力F_S。在挤压位置与接合位置27之间的整个移位中，道碴力F_S不等于零。

图4详细地示出了在捣固循环的持续时间内，驱动力F_A、惯性力F_T和道碴力F_S随时间t变化的曲线。捣固单元8在复位位置25与接合位置27之间的移位发生在挤压阶段28。在距挤压阶段28一段时间之后为返回阶段29。

在返回阶段29中，捣固单元8从接合位置27经由挤压位置26移回到复位位置25。为此，驱动装置9运行，从而使得活塞压力p_K减小，并且活塞环压力p_KR增大。因此，液压缸13产生驱动力F_A，该驱动力F_A现在在z方向上取向。由于驱动力F_A，捣固单元8在z方向上被加速。加速度a_z在z方向上取向，并且使速度v_z在z方向上增加而捣固单元8在z方向上移位。在接合位置27与挤压位置26之间，道碴力F_S作用在捣固单元8上。在挤压位置26与复位位置25之间，仅大小相等且相反取向的驱动力F_A和惯性力F_T作用在捣固单元8上，其中，道碴力F_S等于零。

在捣固循环期间，捣固镐8a通过致动固结驱动器8b而设定成振动。为此，固结驱动器8b基本上在水平方向上驱动捣固镐支架8c，由此捣固镐支架8c和安装在捣固镐支架8c上的捣固镐8a围绕相应的支架轴线8d旋转。捣固镐8a围绕相应的支架轴线8d的运动基本上包括两个运动分量。振动分量使捣固镐8a围绕相应的支架轴线8d的旋转幅值很小，其中，振动频率f_S在35Hz与45Hz之间。在整个捣固循环期间，振动频率作用在捣固镐8a上。除振动分量以外，捣固镐8a还通过移位分量致动。移位分量具有比振动分量更大的旋转幅值，并且移位频率约为0.5Hz。在接合位置27中，捣固镐8a围绕着相应的支架轴线8d旋转，从而使得在x方向上彼此间隔开的捣固镐8a朝向彼此运动。在复位位置25中，移位分量被取向成使得捣固镐8a再次远离彼此移动。在移位阶段30中由移位分量致动捣固镐8a。由于由振动分量和移位分量对捣固镐8a的叠加致动，道床21得到固结。

一旦捣固单元8再次位于复位位置25中，则捣固循环结束。为了进一步固结道床21，轨道维护机1在x方向上移位，直到中心轴线23在x方向上居中地布置在下一铁路轨枕24上方。在此，重复捣固循环。图5示出了道碴力F_S在六个连续捣固循环内随时间t变化的曲线。

通过评估单元19，利用道碴力F_S的时间曲线确定捣固装置5上的应力。基于道碴力F_S的道碴力幅值S_Fs确定所述应力。道碴力F_S是随时间变化的振荡载荷。道碴力幅值S_Fs被确定为一个振荡内的最大道碴力F_S和最小道碴力F_S之差。除了道碴力幅值S_Fs之外，确定各个道碴力幅值S_Fs的累积频率N_Fs。为了得到应力，基于累积频率N_Fs确定载荷谱。

图6示出了道碴力幅值S_Fs在累积频率N_Fs上的曲线。通过将道碴力幅值S_Fs在累积频率N_Fs上的曲线与道碴力幅值S_Fs的最大可允许累积频率N_Fs进行比较，确定捣固单元8的磨损状态。针对捣固单元8的各个部件(例如捣固镐8a)、驱动装置9和线性轴承10以及针对捣固单元8的整体，确定磨损状况。

根据所述应力，通过评估单元19设定用于操作捣固单元8的至少一个工艺参数p_K、p_KR、f_S。为此，评估单元19与用于控制振动频率fs的固结驱动器8b信号连接，并且与用于控制活塞压力p_K和活塞环压力p_KR的压力调节器20信号连接。在超过应力的阈值SW时，改变至少一个工艺参数p_K、p_KR、f_S。为此，通过评估单元19将道碴力Fs与阈值SW进行比较，其中，在超过上限阈值SW₁时，改变至少一个工艺参数p_K、p_KR、f_S，使得道碴力F_S减小，其中，在低于下限阈值SW₂的情况下，改变至少一个工艺参数p_K、p_KR、f_S，使得道碴力F_S增大。通过增加振动频率f_S并且通过减小活塞压力p_K与活塞环压力p_KR之间的压力差来减小道碴力F_S，并且以相反的方式来增大道碴力F_S。通过评估单元19将工艺参数p_K、p_KR、f_S改变到这样的程度：在捣固装置5上的低应力与道床21的高处理速度之间存在最佳点。

作为确定用于得到应力的载荷谱的替代方法，还可以通过评估单元19确定道碴功W_S。道碴功W_S是根据道碴力F_S和捣固单元8的位置z的变化而确定的。道碴功W_S对应于经由捣固镐8a引入到道床21中的功。这样，位置z的变化经由离散的持续时间来记录。然后，将位置z的该变化乘以道碴力F_S。道碴功W_S被确定为道碴力F_S与位置z的变化的乘积之和。

在图7中，示出了一个捣固循环内位置z、道碴力F_S和道碴功W_S随时间t变化的曲线。道碴功W_S也可以被理解为道碴力F_S在位置z上的曲线的面积。

通过评估单元19确定作用在捣固单元8上的道碴力F_S，就可以得出关于捣固单元8的应力的结论。与仅用驱动力F_A来确定道碴力F_S相比，在考虑驱动力F_A和加速度a_z的情况下确定的道碴力F_S明显更为精确。因此，可以可靠地确定捣固单元8的应力，并且可以确切地检测捣固单元8的磨损状况。根据应力对至少一个工艺参数p_K、p_KR、f_S进行调节使得轨道维护机能够有效且经济地运行。这样，特别是通过优化，实现了较高的处理速度、较低的能量消耗，并且减小了捣固单元8上的应力。

Claims (13)

1.一种操作轨道维护机的捣固单元的方法，包括以下步骤：

-将具有捣固单元(8)的轨道维护机(1)设置在道床(21)上；

-使所述捣固单元(8)相对于所述道床(21)进行移位；

-确定作用在所述捣固单元(8)上且为进行所述移位所需的驱动力(F_A)；

-确定作用在所述捣固单元(8)上的加速度(a_z)；

-通过所述驱动力(F_A)和所述加速度(a_z)来确定作用在所述捣固单元(8)与所述道床(21)之间的道碴力(F_S)；以及

-对所述道碴力(F_S)进行评估，其中进行所述评估，从而通过所述道碴力(F_S)来确定作用在所述捣固单元(8)上的应力，

根据所述应力来设定用于控制所述捣固单元(8)的至少一个工艺参数(f_S、v_z、a_z、p_K、p_KR)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过测量所述捣固单元(8)的位置(z)的时间变化来确定所述加速度(a_z)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了确定所述道碴力(F_S)，而通过所述加速度(a_z)来确定作用在所述捣固单元(8)上的惯性力(F_T)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过流体操作的驱动装置(9)来移位所述捣固单元(8)，其中，测量作用在所述驱动装置(9)上的至少一个流体压力(p_K、p_KR)以确定所述驱动力(F_A)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述道碴力(F_S)的时间曲线来确定所述应力。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，通过所述道碴力(F_S)的道碴力幅值(S_Fs)来确定所述应力。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为了确定所述应力，而通过所述道碴力幅值(S_Fs)的累积频率(N_Fs)来确定载荷谱。

8.根据权利要求5或7所述的方法，其特征在于，为了确定所述应力，而根据所述道碴力(FS)和所述捣固单元(8)的位置(z)的变化来确定道碴功(WS)。

9.根据权利要求5或7所述的方法，其特征在于，通过所述应力来确定所述捣固单元(8)的磨损状况。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当超过或低于所述应力的阈值时，改变所述至少一个工艺参数(f_S、v_z、a_z、p_K、p_KR)。

11.根据权利要求1或10所述的方法，其特征在于，设定所述至少一个工艺参数(f_S、v_z、a_z、p_K、p_KR)，从而使所述应力不超过应力极限值。

12.一种用于固结道床的捣固装置，所述捣固装置包括：

-单元支架(7)，

-支撑在所述单元支架(7)上的捣固单元(8)，

-驱动装置(9)，所述驱动装置(9)用于提供驱动力(F_A)并且用于使所述捣固单元(8)相对于所述单元支架(7)进行移位，

-驱动力传感器系统，所述驱动力传感器系统用于检测与所述驱动力(F_A)相对应的第一测量值(p_K、p_KR、F_A)，

-加速度传感器系统，所述加速度传感器系统用于检测与所述捣固单元(8)的加速度(a_z)相对应的第二测量值(z、v_z、a_z)，以及

-评估单元(19)，所述评估单元(19)用于通过所述第一测量值(p_K、p_KR、F_A)和所述第二测量值(z、v_z、a_z)来确定作用在所述捣固单元(8)上的道碴力(F_S),

对所述道碴力(F_S)进行评估，其中进行所述评估，从而通过所述道碴力(F_S)来确定作用在所述捣固单元(8)上的应力，根据所述应力来设定用于控制所述捣固单元(8)的至少一个工艺参数(f_S、v_z、a_z、p_K、p_KR)。

13.一种轨道维护机，包括：

-机架(2)，

-支撑在所述机架(2)上的至少两个轮轴(3)，所述轮轴(3)包括布置在该轮轴(3)上的铁轨引导式车轮(6)，

-机器驱动器(4)，所述机器驱动器(4)用于旋转致动至少一个所述轮轴(3)的所述车轮(6)，以及

-至少一个根据权利要求12所述的捣固装置(5)，所述捣固装置紧固到所述机架(2)。

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