CN111527264B

CN111527264B - 轨道维护机以及用于整平轨道的方法

Info

Publication number: CN111527264B
Application number: CN201880081233.5A
Authority: CN
Inventors: F·奥尔
Original assignee: Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Current assignee: Plasser und Theurer Export Von Bahnbaumaschinen GmbH
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2038-11-19
Also published as: AT520795A1; EA202000145A1; JP7305648B2; CN111527264A; US20200354899A1; AT520795B1; WO2019120814A1; EP3728738A1; JP2021507150A; US11613852B2

Abstract

本发明涉及一种用于校正预先测量的轨道(3)的竖直位置(2)的移动装置(1)和方法，所述移动装置特别是用于轨道维护机的移动装置(1)，移动装置(1)包括：测量系统(4)，测量系统(4)包括作为参考基准的移动参考线(14)；以及提升装置(5)，提升装置(5)用于在作业位置(22)处将轨道(3)提升至由移动线(14)预定的目标高度(8)。移动线(14)相对于轨道(3)的未校正区域(11)的位置在两个参考位置(27、28)处被确定，其中，在作业方向(29)上，作业位置(22)布置在参考位置(27、28)的后面。以这种方式，在任何时候，都能清楚且精确地确定移动线(14)的位置。

Description

轨道维护机以及用于整平轨道的方法

技术领域

本发明涉及一种用于校正预先测量的轨道的竖直位置的移动装置，特别是涉及一种用于轨道维护机的移动装置，所述移动装置包括测量系统，所述测量系统包括作为参考基准的移动线；并且所述移动装置包括用于将所述轨道提升至由位于作业位置处的所述移动线预定的目标高度的提升单元。本发明还涉及一种相应的方法。

背景技术

必须通过重复进行的维护措施来校正由于轨道交通的压力和天气影响所带来的不可避免的轨道位置的变化。通常，使用指定类型的装置以实现此目的，以便将轨道提升到预定的竖直位置。这些提升操作通常伴随着侧向拨道和轨道捣固。此外，通常对轨道进行预先测量，以便检测失准并通过所谓的精度方法能够实现轨道的提升，以进行绝对轨道位置校正。

例如，从奥地利专利AT 382 410 B中已知一种轨道捣固机，在所述轨道捣固机中，在轨道的每个钢轨上方设置与所述轨道捣固机一起移动的测量线（移动线）来作为参考系统。各测量线相对于相关联钢轨的位置由前部测量装置和后部测量装置确定。在此，在尚未校正的轨道区域中引导前部测量装置，在已校正的轨道区域中引导后部测量装置。假设位于已校正区域中的轨道位于预定的高度。

奥地利专利AT 515 208 B1公开了一种设备，在所述设备中，机架被用作虚拟移动线。在此，测量系统被设计成用于对相应的钢轨进行非接触式扫描，并相对于垂直线以不能改变的方式与机架连接。此外，例如从美国专利US 3107168 A已知具有光学移动线的特定类型的装置。

例如，在德国专利DE 10 2008 062 143 B3或DE 103 37 976 A1中获得了移动线测量原理的各种实施例。在此，公开了根据通过移动线进行的相对测量确定垂直轨道位置的真实形状测量信号的方法。以这种方式，可以利用移动线测量原理对轨道进行真实形状的预先测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种对本文开头所述类型的系统和方法的现有技术的改进。

根据本发明，该目的通过第一方面的移动装置和第二方面的方法来。。

在第一方面中，提供了一种用于校正预先测量的轨道的竖直位置的移动装置，特别是用于轨道维护机的移动装置，所述移动装置包括：测量系统，所述测量系统包括作为参考基准的移动线；以及提升单元，所述提升单元用于在作业位置处将所述轨道提升至由所述移动线预定的目标高度。在该情况下，所述移动线在第一参考位置和作业位置之间延伸，相对于轨道的未校正区域，在两个参考位置处限定移动线的位置，其中，在作业方向上，作业位置布置在参考位置的后面。以这种方式，在任何时候都能清楚且精确地限定移动线的位置。这是因为通过预先测量，轨道在未校正区域中的位置是已知的。无需预先假定在已校正的区域中轨道处于预定的竖直位置。这一方面提高了轨道提升的精度，另一方面也允许在不正确的提升操作的情况下立即进行校正。特别是，提高了绝对轨道位置（相对于固定点）的精度。这样，就可以可靠地实现如在标准EN13231中所述的捣固后对绝对轨道位置质量的要求。

在所述移动装置的一个有利实施例中，控制单元被设计成用于控制提升单元，并且将用于使轨道在作业位置处的的竖直位置与移动线同步的测量信号馈送到所述控制单元。因此，公开了一种用于控制提升单元的简单布置。

更有利的是，设置用于虚拟地提升移动线和/或整平传感器的电路装置。这样，可以省去用于沿着轨道的预定竖直位置引导移动线的机械整平装置。相反，为了将位于作业位置处的轨道提升到相应的目标高度，在作业位置处虚拟地提升移动线。

有利地，电路装置连接到存储装置，在存储装置中存储轨道的未校正位置。因此，所述移动装置被配备为用于自动校正轨道，其中，通过连续的位置确定来进行数据同步。或者，可以通过先前的测量装置进行同步预先测量，并且可以远程传输位置数据值。

在本发明的一个简单实施例中，移动线被设计为在两个测量小车之间延伸的整平线。有用的是，在前部参考位置处设置前部测量小车，在作业位置处设置后部测量小车，以便确定轨道提升量。这样，在移动线笔直对准的情况下，在作业位置处到达预定的目标高度。

在另一实施例中，移动线被设计为光轴，所述光轴位于能够沿着轨道移动的两个测量装置之间。这有助于在参考点处虚拟地提升移动线。此外，也不存在由机械公差引起的误差。

在装置的改进中，在作业方向上，在作业位置的后面设置有检查测量位置，用于记录在所述检查测量位置处的轨道的竖直位置。在此，测量系统包括四个用于轨道高度检测的位置，其中，前部参考位置确定移动线的位置。作业位置确定轨道的提升量，并且在所述检查测量位置检查提升操作。通过在所述检查测量位置进行第四次测量，特别是可以确定由故障传感器造成的较大差异（冗余）。从而，进一步提高了测量过程的可靠性。

有利地，单独的移动线与轨道的两个钢轨中的每个钢轨相关联。这样，可以立即对轨道的两个钢轨进行校正。在该情况下，由两个提升程度不同的移动线指定曲线线路中的超高。不需要单独地考虑作业位置处的超高值。

此外，有利的是，在参考位置和作业位置处分别设置倾斜度测量装置，以便能够在曲线和过渡弧的区域中使用附加测量信号来提升轨道。

根据本发明的第二方面的用于校正轨道的方法提出，在作业方向上，沿着轨道移动所述移动线，并且在此期间，根据相应的目标高度，在参考位置虚拟地提升所述移动线或者通过整平装置来提升所述移动线；并且在作业位置处，通过提升单元按由移动线预定的提升量来提升轨道。

在所述方法的进一步改进中，将在检查测量位置处记录的测量值传输到电路装置，其中，由所述电路装置根据所述测量值来调整目标高度。以这种方式，对轨道参数的变化（例如，道碴床条件）产生自动反应。通过立即调整提升规格来减少残余故障的发生。因此，提升量由交互控制预先限定。

在此，有利的是，存储在检查测量位置处记录的测量值以生成作业协议。以这种方式，在轨道校正之后，立即提供轨道释放（Streckenfreigabe）所需要的作业成果的文档。

附图说明

下面将参考附图通过示例描述本发明。在附图示意地示出了：

图1为根据现有技术的移动装置；

图2为根据现有技术的提升示意图；

图3为根据现有技术的提升操作；

图4为具有四个测量位置的移动装置；

图5为根据整平线和检查测量进行的提升操作；

图6为根据光轴进行的提升操作；

图7为根据光轴和检查测量进行的提升操作；

图8为过渡曲线线路中的提升操作；

图9为几何关系。

具体实施方式

图1示出了现有技术中已知的轨道维护机的移动装置1。该移动装置用于校正预先测量的轨道3的竖直位置2，并且该移动装置包括测量系统4、提升单元5和捣固单元6。在此，在预先测量的基础上已知轨道3的未校正位置7。此外，为轨道3的每个位置指定期望的目标高度8（目标纵向高度曲线），以便对于这些位置中的每个位置所需的提升量是已知的。具体地，指定所谓的提升校正值9。

测量系统4使用已知的三点测量（移动线测量原理），其中，在轨道3的未校正区域11中引导前部测量小车10。在已校正的区域13中引导后部测量小车12。移动线14在两个测量小车10、12之间延伸，其中，轨道3的特定竖直位置2通过连杆（Gestänges） 15传递到移动线14。中间测量小车16用于将轨道提升量与移动线14进行匹配。

在该已知的测量系统3中，假设校正后的轨道位置恰好对应于在特定位置处所期望的目标高度8，如图2所示。因此，后部的线端点17应始终处于正确的高度。从实际高度18开始，按在该位置处预定的校正值9的量提升前部的线端点19。这可以通过整平装置20以机械调整的方式来实现，或者通过等效地改变电参考信号来虚拟地实现。

以这种方式，通过移动线14指定待在作业位置22处执行的提升量21。特别地，轨道在该位置22处通过提升单元5提升，直到中间测量小车16处的高度传感器23指示已经到达了所需高度。

图3示出了根据现有技术中的这些假设导致的连续误差。这是因为，在实践中，校正后的轨道位置往往与相应的目标高度略有偏离。例如，尽管已经对轨道3进行了捣固，但由于轨上行走机构24的负载还会使轨道出现下降，如图3所示。

提升操作之后存在的轨道路线25在这里用实线表示。提升操作之前存在的轨道路线26用虚线表示。点状线表示轨道3的预先测量的未校正位置7。即使按正确的提升校正值9的量提升前部的线端点19，移动线14也未遵循预定的目标高度8。因此，移动线14预定了过小的提升量21，其中，该误差一直持续到操作员调整提升校正值9之前或持续到机器前进的过程中在特定位置（punktueller）处的误差消失之前。

如图4中的示例所示，通过根据本发明的移动装置1避免了这一缺点。在此，关于移动线14相对于轨道3的未校正区域11的位置，在两个参考位置27、28处限定移动线14。相对于作业方向29，作业位置22布置在这些参考位置27、28之后。可选地，在装置1的后部区域中提供检查测量位置30，以检查校正区域13中的竖直高度2。

在所示的实施例中，移动线14在第一参考位置27处的前部测量小车10和作业位置22处的后部测量小车12之间延伸。在此，按相应的提升校正值9的量提升前部的线端点19。这可以通过整平装置20机械地实现，或者有利地，通过电路装置31进行信号调整以电子方式实现。在此，电路装置31连接到存储装置32，在存储装置32中存储轨道3的未校正位置7的位置或距离相关数据或存储提升校正值9。通过距离测量装置33记录装置1相对于固定点行进的距离35。因此，将所存储的数据分配到当前参考位置27、28以及分配到当前作业位置22，并且可选地还分配到检查测量位置30。

在第二参考位置28处，将移动线14的高度与该位置28处的目标高度8进行比较。所述目标高度8来自于已知的实际高度18和在该位置28处的相应提升校正值9。例如，通过高度传感器23进行比较，高度传感器23通过整平装置20调整到目标高度。有利的是，这里还提供通过电路装置31进行的电子调整，其用于替代机械整平。

一旦在第二参考位置28处记录到移动线14到达相应的目标高度8，则控制单元34终止提升操作。为此，将高度传感器23的信号馈送至用于控制提升单元5而设置的控制单元34。为了提高精度，可以通过检查测量来调整高度规格。

为此，将移动线14延长达至检查测量位置30。例如，为了测量操作，在作业位置22处短暂分离（kurzzeitiges Loslösen）移动线14，使得可以使用参考位置27、28和检查测量位置30来进行三点测量。或者，可以延伸另一移动线14以检查测量校正的轨道位置。

图5至图8示出了根据相关联的移动线14轨道3的钢轨36的纵向高度曲线的示例。在简单可靠的方案中，提供了在测量小车10、12之间作为移动线14延伸的物理整平线（例如，钢线）（如图5所示）。通过在能够沿着轨道移动的两个测量装置之间的光轴可获得更高的精度（如图7和图8所示）。例如，在申请人的奥地利专利申请A 325/2016中公开了此类方案。在图7和图8中，用点画线表示被设计为光轴的移动线14。

在直的轨道线路上，在参考点27、28处提升至同一目标高度8（如图5至图7所示）。因此，在作业位置22处，也将轨道3自动提升到该目标高度8。可选地，通过包含检查测量位置30以三点测量的方式来进行检查测量（如图5和图7所示）。

图8示出了包括倾斜度变化和平滑的情况。这些情况发生在超高和梯度变化处。这里，仅在第一参考位置27处沿着目标高度8的路线引导移动线14。在第二参考位置28处，按提升校正值9的量加上正失37进行提升，该位置28处的正失37由目标纵向高度曲线的给定曲率产生。可以以简单的方式根据目标高度8的预定路线和移动线长度确定相应的值。有利地，提供电路装置31，用于执行相应的计算。

在曲线线路中，通常存在超高。在该情况下，对于轨道3的外曲线侧钢轨36预定了目标高度8，该目标高度8增加了超高值。同样地，这适用于相应的提升校正值9。例如，对于轨道3的这种有差别的提升21，单独的移动线14与每个钢轨36相关联。

作为替代或附加地，在参考位置27、28和作业位置22处提供倾斜度测量装置38（钟摆仪）。这样，使目标高度8的规格满足内曲线侧钢轨36的要求。此外，通过预定的倾斜角，按相应的超高值的量提升外曲线侧钢轨36。在该情况下，可以在轨道中心布置单个移动线14，并且基于倾斜角产生钢轨36的竖直高度。

图9示出了下面引用的公式的几何关系。在作业方向29上，机器沿着轨道3移动，相对于移动线14在四个位置22、27、28、30处测量轨道3。在此过程中，两个前部测量轴在仍然处于原始的未校正区域11中的轨道3上移动。在该情况下，通过预先测量可知实际高度18的相应高度值h_{0 ist}，h_{1 ist}。在相应位置27、28处，在移动线14和轨道3之间产生相应的上升高度（Stichhöhe）z0、z1。此外，用于相应目标高度8的值h_{0 soll}、h_{1 soll}或提升校正值9通过以下公式预定为相应高度差Δh₀、Δh₁：

。

在作业位置22处，即在轨道捣固位置处，通过另一个测量轴测量轨道3在提升状态下的竖直位置。具体地，记录移动线14和轨道3之间的上升高度z₂，以确定该位置22处的高度值h₂。在检查测量位置30处，通过后测量轴测量移动线14和位于捣固校正区域13中的轨道3之间的上升高度z3。可选地，在作业位置22处调整提升量21，使得该位置30处的高度值h₃对应于预定值。因此，可以通过检查测量来连续地检查和控制轨道提升量。

随后的测量轴（第二参考位置28、作业位置22、检查测量位置30）在轨道方向上与最前面的测量轴（第一参考位置27）分别间隔开间距x₁、x₂和x₃。在该情况下，原则上可以校正倾斜长度和水平投影之间的差异，但相对于铁路施工中遇到的纵向倾斜，这可以忽略不计。基于测量方法（通过延伸线、光学线）连续地测量或在某些情况下以任意方式已知在任何位置中与移动线14相关的相关联的上升高度z₀、z₁、z₂和z₃。利用所描绘的几何关系，可以导出在作业位置22处和在检查测量位置30处的高度h₂、h₃：

。

Claims

1.一种用于校正预先测量的轨道（3）的竖直位置（2）的移动装置（1），所述移动装置（1）包括：测量系统（4），所述测量系统（4）包括作为参考基准的移动线（14）；以及提升单元（5），所述提升单元（5）用于在作业位置（22）处将所述轨道（3）提升至由所述移动线（14）预定的目标高度（8），其特征在于：所述移动线（14）在第一参考位置（27）和作业位置（22）之间延伸，相对于所述轨道（3）的未校正区域（11），在两个参考位置（27、28）处限定所述移动线（14）的位置，并且在作业方向（29）上，所述作业位置（22）布置在所述参考位置（27、28）的后面。

2.根据权利要求1所述的移动装置（1），其特征在于，所述移动装置（1）用于轨道维护机。

3.根据权利要求1所述的移动装置（1），其特征在于，控制单元（34）被设计成用于控制所述提升单元（5），并且将用于使所述轨道（3）的在所述作业位置（22）处的所述竖直位置（2）与所述移动线（14）同步的测量信号馈送到所述控制单元（34）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的移动装置（1），其特征在于，电路装置（31）被设计成用于虚拟地提升所述移动线（14）和/或整平传感器（23）。

5.根据权利要求3所述的移动装置，其特征在于，所述电路装置（31）连接到存储装置（32），在所述存储装置（32）中存储所述轨道（3）的未校正位置（7）。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的移动装置（1），其特征在于，所述移动线（14）被设计为在两个测量小车（10、12）之间延伸的整平线。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的移动装置（1），其特征在于，所述移动线（14）被设计为光轴，所述光轴位于能够沿着所述轨道（3）移动的两个测量装置之间。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的移动装置（1），其特征在于，在所述作业方向（29）上，在所述作业位置（22）的后面设置有检查测量位置（30），用于记录在该位置（30）处的所述轨道（3）的所述竖直位置（2）。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的移动装置（1），其特征在于，单独的移动线（14）与所述轨道（3）的两个钢轨（36）中的每个钢轨相关联。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的移动装置（1），其特征在于，在所述参考位置（27、28）和所述作业位置（22）处分别设置倾斜度测量装置（38）。

11.一种用于通过根据权利要求1至10中任一项所述的移动装置（1）校正轨道（3）的方法，其特征在于，在所述作业方向（29）上，沿着所述轨道（3）移动所述移动线（14），并且在此期间，根据相应的目标高度（8），在所述参考位置（27、28）处虚拟地提升所述移动线（14）或通过整平装置来提升所述移动线（14）；并且在所述作业位置（22）处，通过所述提升单元（5）按由所述移动线（14）预定的提升量（21）来提升所述轨道（3）。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将在检查测量位置（30）处记录的测量值传输到电路装置（31），并且由所述电路装置（31）根据所述测量值来调整所述目标高度（8）。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，存储在所述检查测量位置（30）处记录的所述测量值以生成作业协议。