CN114286881A - 用于稳定轨道的机械和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于稳定轨道(3)的机械(1)，所述机械具有支承在导轨行走机构(4)上的机械框架(6)和至少一个高度可调节的稳定机组(7)，所述稳定机组通过机组滚轮(10)在轨道(3)的导轨(5)上能够滚动，所述稳定机组包括振动发生器(17)和高度驱动装置(9)，所述振动发生器具有旋转的不平衡质量(19、20)，用于产生动态的在轨道平面中垂直于轨道纵向(8)地施加作用的冲击力，并且所述高度驱动装置用于产生作用于轨道(3)的活载。在此建议，主不平衡质量(19)和副不平衡质量(20)在相同转速的情况下根据旋转方向施加不同的离心力，其中，这两个不平衡质量(19、20)相耦连，从而在沿一个旋转方向旋转时这些不平衡质量彼此间具有第一相移，并且在沿相反的旋转方向旋转时这些不平衡质量彼此间具有与所述第一相移不同的第二相移。根据不平衡质量的布置方式，变化的相移既改变方向，也改变冲击力的强度。

Description

用于稳定轨道的机械和方法

技术领域

本发明涉及一种用于稳定轨道的机械，所述机械具有支承在导轨行走机构上的机械框架和至少一个高度可调节的稳定机组，所述稳定机组通过机组滚轮在轨道的导轨上能够滚动，所述稳定机组包括振动发生器和高度驱动装置，所述振动发生器具有旋转的不平衡质量，用于产生动态的在轨道平面中垂直于轨道纵向地施加作用的冲击力，并且所述高度驱动装置用于产生作用于轨道的活载(Auflast或称为负载、外加负载)。本发明还涉及一种运行这种机械的方法。

背景技术

借助动态轨道稳定器在道碴作业之后对碎石道床进行夯实属于当今已知的线路上部建筑的维护措施。通过该方式不仅提高了轨道联组的横向偏移阻力，而且在长时间内保持较高的轨道质量。

通过多个参数影响夯实效果，这些参数包括夯实频率、振动幅度、竖向活载和动态冲击力。该频率根据碎石道碴的材料特性大约局限在32-38Hz的范围内。在该范围内，碎石道床表现出理想的特性。

根据现有技术已知大量用于稳定轨道的机械。在所谓的动态的轨道稳定器的情况下，处于两个导轨行走机构之间的稳定机组通过高度调节装置下降到待稳定的轨道上，并且通过竖向的活载施加作用。通过设备滚轮和贴靠在轨头的外侧的钳形滚轮，在持续前行的情况下稳定机组的横向振动被传递到轨道上。

这种机械例如由文献WO 2008/009314 A1已知。在此，稳定机组包括可调节的不平衡质量，以便根据需要快速地将冲击力减小到缩小值或者减小到零(例如在固定的建筑设施中、例如桥梁或隧道)并且在到达待稳定的轨段之后立即提升到最初的值。

因为频率仅能在受限的范围内变化，所以人们通过偏心质量的位置调节改变冲击力。在此，缺点在于移动部件的结构设计，该移动部件在其移位方面非常耗费和复杂。由此，为了保养和维护也导致相应的成本耗费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，相对于现有技术，在运行中在维护耗费方面通过稳定机组的尽可能简单的、稳固的构造在经济上显著地改进前述类型的机械。此外，提供借助所述机械实施的用于夯实轨道轨床的碎石道床的方法。

所述技术问题按照本发明通过根据权利要求1的机械和根据权利要求11的方法解决。从属权利要求提供本发明的有利的设计方案。

本发明规定，主不平衡质量和副不平衡质量在相同转速的情况下根据旋转方向施加不同的离心力，其中，这两个不平衡质量以这种方式相耦连，即在沿一个旋转方向旋转时这些不平衡质量彼此间具有第一相移，并且在沿相反的旋转方向旋转时这些不平衡质量彼此间具有与所述第一相移不同的第二相移。根据不平衡质量的布置方式改变的相移既改变方向也改变冲击力的强度。

一个旋转轴配有至少一个主不平衡质量和至少一个副不平衡质量，其中，主不平衡质量与所述轴固定连接。轴-轮毂连接形状接合地、摩擦接合地或材料接合地实施。

副不平衡质量如此支承，使得副不平衡质量在定义的角度范围内可自由旋转地运动。该定义的角度范围根据驱动旋转方向确定，并且由此在主不平衡质量和配属的副不平衡质量之间提供两个可能的在数值方面不同的相移，其中，端部止挡沿相应的旋转方向确定主不平衡质量相对于副不平衡质量的位置。在另外的实施方式中，分别围绕相同的旋转轴线的一个主不平衡质量和配属的副不平衡质量称为不平衡质量对。

在此，稳定机组作为主部件在其设计尽可能简单的结构中包括旋转轴以及由主不平衡质量和副不平衡质量组成的不平衡质量对。

有利的是，通过主不平衡质量形状接合地拖带副不平衡质量，由此纯被动地通过所谓的掣子(或称为带动件)实现。在此，结构上可以将掣子设计为独立的构件，但是也可以通过主不平衡质量的相应的外形设计在单一的构件中集成拖带功能。根据掣子的特殊的外形设计和几何布置方式提供预定义的角度范围，在该角度范围内可以在端部止挡之间自由地转动副不平衡质量。

在特别有利的改进方案中，稳定机组包括两个通过齿轮耦连的、彼此相反的旋转轴和配属于每个轴的不平衡质量对。在此，分别根据不平衡质量对的彼此间相位的定向和由此导致的各个离心力以及它们的不同的作用方向，在机械壳体内提供矢量力的相加和相减。在此通常规定，所有的沿竖向的离心力分量相减，由此被抵消，同时沿横向的离心力分量相加，由此沿横向的作用方向实现最终的尽可能最大的总冲击力。由此提供至少两个在数值方面不同的冲击力，从而可以适宜地改变施加在轨道上的冲击力。

此外有利的是，各个不平衡质量以沿轨道纵向取向的旋转轴线布置在所述稳定机组上。所述取向特别适合应用于稳定机组，因为最终的冲击力横向于轨道纵向对待稳定的轨道施加作用。以这种方式在轨道中提供理想的能量输入。

还有利的是，一个旋转轴配有至少两个不平衡质量对，其中，所述不平衡质量对分别包括围绕相同的旋转轴线的一个主不平衡质量和一个副不平衡质量。分别根据总冲击力和其数值的需要，可以在旋转轴上成序列地布置多个不平衡质量对。

如果两个稳定机组在机械上运行，则每个稳定机组或者可以借助共同的驱动器耦连，或者可以彼此独立地配有自身的驱动器。

在机械的有利的改进方案中，如果使用两个彼此独立地驱动的稳定机组，则可以控制最多八个数值方面不同的冲击力，这数学上由公式3²-1＝8得出。

在本发明的设计方案中规定，在彼此独立地驱动的稳定机组中，各个驱动器通过共同的控制装置被控制。

由此，各个驱动器可以理想地相互配合并且精确地被控制。通过非耦连的稳定机组的相位同步可以确保或者相同振动地运行，或者反向振动地运行。首先特别有利地控制上述8个不同的冲击力。

在特别简单的设计方案中，至少两个稳定机组在机械上如通过万向节轴耦连地运行。在此共同的驱动可以实现非常紧凑结构的整体布置方式。

在旋转轴的驱动方面规定，驱动器设计为液压的促动器。由此，驱动器可以与机械的已存在的液压系统相连。

在本发明的另外的设计方案中有利的是，各个驱动器设计为电气的促动器。有意义的是使用新型的机械方案，其设有现代的且高效的、通过蓄电池或架空线路馈电的总运行方案。

按照本发明的用于运行机械的方法规定，至少一个稳定机组通过高度驱动装置放置在轨道上并施加活载，并且至少一个不平衡质量对通过旋转轴以可转换的旋转方向被驱动。由此确保以可变的冲击力实现与地点状况相适配的轨道稳定。

在所述方法的有利的改进方案中，所述稳定机组的驱动器的驱动功率通过所谓的软起动被调节增大。在此，预定义的升高坡度曲线保存在上一级的控制装置中，这能够在定义的时间段内实现有针对性的增大，从而避免在不平衡质量的端部止挡上的撞击。

在所述方法的另外的设计方案中，在可选的冲击力梯度之间的区域内可以通过改变相应配属的驱动器的转速能够可变地调节冲击力。这向操纵者提供了在轨道稳定性方面的较大的灵活性和精确度。

附图说明

以下以示例性的方式参照附图阐述本发明。在附图中：

图1示出轨道稳定机械的侧视示意图，

图2示出单独的稳定机组的示意图，其具有自身的驱动器，

图3示出耦连的稳定机组的示意图，其具有共同的驱动器，

图4示出稳定机组的细节示意图/剖视示意图，

图5示出通过掣子实现的与旋转方向相关的不平衡调节的示意图，

图6在中间区域示出通过转速控制实现的不平衡调节的示意图。

具体实施方式

图1简化地示出用于稳定静止在碎石道碴2上的轨道3的机械1，所述机械1包括通过导轨行走机构4支承在导轨5上的机械框架6。在两个位于端部侧的行走机构4之间沿轨道纵向8依次布置有两个稳定机组7。这两个稳定机组分别通过高度驱动装置9沿竖向可调节地与机械框架6连接。

用于检测导轨几何形状的测量系统27安装在机械框架6上。为了处理由测量系统27获得的数据，也为了得出用于运行和控制稳定机组7、高度驱动装置9和驱动器13的调节参数而设置有控制装置26。

在图1的实施方式中示出单独的、没有耦连的、具有自身的驱动器13的稳定机组7。在随后的附图(图2和图3)中示出可能的实施方式，其具有耦连的和没有耦连的稳定机组7。

在图2中示出具有自身的驱动器的单独的稳定机组。借助在导轨5上可滚动的机组滚轮10，每个稳定机组7均可以与轨道3形状接合，以便使稳定机组以希望的振动频率处于振动中。机组滚轮10针对每条导轨5具有两个轮缘滚轮和一个钳式滚轮，这些轮缘滚轮在导轨5的内侧滚动，并且钳式滚轮在运行时从外侧借助钳式机构11压向导轨5。通过高度驱动装置9在轨道3上施加竖向的静态的活载。

稳定机组7的驱动器13与共同的供能装置25连接。在电驱动器13的情况下例如是被来自电气的蓄能器馈电的电动机-发电机单元。如果机械1使用受电器和相应的变流器，也可以使用架空导线用于为电驱动器13供能。如果使用液压驱动器13，则供能装置25适宜地集成在机械1的液压系统中。

图3备选地示出耦连的稳定机组和共同的驱动器。稳定机组7的基础结构与图2所示的实施方式是相同的，在此区别在于沿轨道纵向8的耦连的布置方式和驱动器13的设计方案。稳定机组7通过连接轴15与驱动相应地相互连接。所述驱动器13和连接轴14仅简单地实施。

在图4的细节剖视图中示出稳定机组7中的一个。振动发生器17布置在壳体16内部，所述振动发生器在两个旋转轴线21上分别具有旋转轴18以及布置在其上的不平衡质量。在此，主不平衡质量19和副不平衡质量20构成不平衡质量对。每个旋转轴18在两侧通过滚动轴承22可转动地支承在壳体16中。

不平衡质量19、20的耦连通过所谓的掣子24实现，所述掣子在此设计为独立的元件。这些掣子重合地直接安置在主不平衡质量19和副不平衡质量20上。

彼此反向运动的旋转轴18通过齿轮23机械地耦连，其中，在旋转轴18上的力传递形状接合地通过配合键连接实现。

副不平衡质量20设计为通过滑动轴承可自由旋转地支承旋转轴18上，主不平衡质量19通过配合键连接与旋转轴18固定地连接。

在此在图4所示的设计图中示出，在旋转轴18上分别沿轴向布置有两个不平衡质量对，即，各两个主不平衡质量19与各两个副不平衡质量20。作为技术上简单的解决方案，可以仅构造仅一个旋转轴18以及仅一个布置在旋转轴上的不平衡质量对。

图5示意性地示出通过掣子24实现的与旋转方向相关的不平衡调节。在此，图A、B、C、D、E、F、G、H示出分别针对两个旋转方向的角度位置0°、90°、180°和270°，其中，每个图由上旋转轴和下旋转轴18组成。所示的旋转方向始终参照上旋转轴18，下旋转轴18通过机械耦连沿相反的旋转方向旋转。

图A至D示出右旋运行(顺时针的旋转方向)，同时图E至H示出左旋运行(逆时针的旋转方向)。

图A(角度位置0°)中的构造包括右旋的上旋转轴18，其具有布置在其上的不平衡质量对。具有所属的掣子24(细阴影线)的主不平衡质量19施加从旋转中心点沿竖直方向向外的离心力F1，具有所属的掣子24(粗阴影线)的副不平衡质量20同样施加从旋转中心点沿竖直方向向外的离心力F3。两个离心力F1和F3之和提供总离心力Fges1。总离心力Fges1作为F2和F4之和以相同的数值沿相反的方向施加到(左旋的)下旋转轴18上，由此这些力在减弱时在整个稳定设备7上相互抵消，没有力沿竖直方向作用。

在图B(角度位置90°)中，总离心力Fges1从旋转中心点沿水平方向向外施加作用。在下旋转轴18(左旋)上存在同样的力施加情况，在此，总离心力Fges1作为以相同数值沿相同方向的F2和F4之和施加作用，这些力相加并且以2x Fges1的数值沿水平方向向轨道3施加尽可能最大的冲击力。

在图C(角度位置180°)和图D(角度位置270°)中的合力与图A和B相类似地表现，在此同样发生总离心力Fges1的相互抵消(C)和相互叠加(D)。

图E(角度位置0°)中的构造示出左旋的旋转轴18，其具有布置在其上的不平衡质量对。通过改变旋转方向使得两个不平衡质量19、20相互间产生另外的角度位置。具有所属的掣子24(细阴影线)的主不平衡质量19施加从旋转中心点沿竖直方向向上的离心力F1，具有所属的掣子24(粗阴影线)的副不平衡质量20施加从旋转中心点沿竖直方向向下的离心力F3。两个离心力F1和F3之和提供总离心力Fges2。总离心力Fges2作为F2和F4之和以相同的数值沿相反的方向施加到(左旋的)下旋转轴18上，由此这些力在减弱时在整个稳定设备7上相互抵消，没有力沿竖直方向作用。

在图F(角度位置90°)中，总离心力Fges2从旋转中心点沿水平方向向外施加作用。在下旋转轴18(左旋)上存在同样的力施加情况，在此，总离心力Fges2作为以相同数值沿相同方向的F2和F4之和施加作用，这些力相加并且以2x Fges2的数值沿水平方向向轨道3施加尽可能最小的冲击力。

在图G(角度位置180°)和图H(角度位置270°)中的合力与图E和F相类似地表现，在此同样发生总离心力Fges2的相互抵消(G)和相互叠加(H)。

图6结合图表示出如何通过较少的转速控制可变地调节冲击力。如果在所述机械1上使用两个彼此独立地被驱动的稳定机组7，则可以控制最多八个数值上不同的冲击力，这由公式3²-1＝8得出。

在冲击力梯度之间的区域可以通过改变相应的、所属的驱动器13的转速在非常窄的频率带宽内被平衡。在完全连续运行冲击力梯度S1-S7的所有中间区域(粗线宽的线条)时产生所谓的调频喇叭口(Frequenz-Regeltrichter)(虚线)。在纵坐标上以单位％显示冲击力F，在横坐标上以单位Hz显示频率f。

Claims (13)

1.一种用于稳定轨道(3)的机械(1)，所述机械具有支承在导轨行走机构(4)上的机械框架(6)和至少一个高度可调节的稳定机组(7)，所述稳定机组通过机组滚轮(10)在轨道(3)的导轨(5)上能够滚动，所述稳定机组包括振动发生器(17)和高度驱动装置(9)，所述振动发生器具有旋转的不平衡质量(19、20)，用于产生动态的在轨道平面中垂直于轨道纵向(8)地施加作用的冲击力，并且所述高度驱动装置用于产生作用于轨道(3)的活载，其特征在于，主不平衡质量(19)和副不平衡质量(20)在相同转速的情况下根据旋转方向施加不同的离心力，其中，这两个不平衡质量(19、20)相耦连，使得在沿一个旋转方向旋转时这些不平衡质量彼此间具有第一相移，并且在沿相反的旋转方向旋转时这些不平衡质量彼此间具有与所述第一相移不同的第二相移。

2.按照权利要求1所述的机械(1)，其特征在于，各两个与旋转方向相关的不平衡质量(19、20)通过结构元件、即掣子(24)摩擦接合地或形状接合地机械地耦连，从而构成不平衡质量对，并且由此分别根据旋转方向形成两个预设的相移中的一个。

3.按照权利要求1或2所述的机械(1)，其特征在于，至少两个彼此相反的旋转轴(18)通过齿轮(23)相耦连。

4.按照权利要求1至3之一所述的机械(1)，其特征在于，各个不平衡质量(19、20)以沿轨道纵向(8)取向的旋转轴线(21)布置在所述稳定机组(7)上。

5.按照权利要求1至4之一所述的机械(1)，其特征在于，一个旋转轴(18)配有至少两个不平衡质量对，其中，所述不平衡质量对分别包括围绕相同的旋转轴线(21)的一个主不平衡质量(19)和一个副不平衡质量(20)。

6.按照权利要求1至5之一所述的机械(1)，其特征在于，在使用至少两个稳定机组的情况下，每个稳定机组(7)均配有独立的驱动器(13)。

7.按照权利要求6所述的机械(1)，其特征在于，各个驱动器(13)通过共同的控制装置(26)被控制。

8.按照权利要求1至5之一所述的机械(1)，其特征在于，在使用至少两个稳定机组的情况下，单独的稳定机组(7)的整体总装配有共同的驱动器(13)。

9.按照权利要求6或8所述的机械(1)，其特征在于，各个驱动器(13)设计为液压的促动器。

10.按照权利要求6或8所述的机械(1)，其特征在于，各个驱动器(13)设计为电气的促动器。

11.一种运行根据权利要求1至10之一所述的机械(1)的方法，其特征在于，各个稳定机组(7)通过高度驱动装置(9)放置在轨道(3)上并施加活载，并且配属的旋转轴(18)通过配属的驱动器(13)以可变换的旋转方向被驱动。

12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，所述稳定机组(7)的驱动器(13)的驱动功率通过软起动被调节增大，其中，预定义的升高坡度曲线保存在上一级的控制装置中，该坡度曲线能够在定义的时间段内实现有针对性的增大。

13.按照权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在可能的冲击力梯度之间的区域内通过改变相应配属的驱动器(13)的转速能够可变地调节冲击力。

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