JP2016519229A - レールクランプ - Google Patents

Abstract

鉄道車両は、フレーム、一対の車輪、継目ロケータ、クランプアセンブリ及びプロセッサを含む。車輪はレールに沿って移動する。継目ロケータはレール上の継目板を検出する。クランプアセンブリは、フレームに連結され、かつ、一対の車輪の横方向外方に配置された一対のレールクランプを含む。プロセッサは、クランプアセンブリが継目板に達するときにクランプアセンブリを自動的に作動させるように構成される。

Description

（関連出願）
本願は、２０１３年３月１５日に出願した、米国仮特許出願第６１／７９４，０６２号に利益を主張し、その全体が本明細書に参照として組み込まれる。

本願は、概して、保守作業を行うための鉄道車両に関し、特に、持ち上げ、整列、横断測量及び／又は鉄道の線路（ｔｒａｃｋ）対する幾何補正（一般に、「サーフェシング及びライニング」動作と称する）の適用において使用するためのレールクランプを有するタンパー車両に関する。

概略的に、鉄道は、少なくとも一対の細長く、実質的に並列なレールを含む。レールは、複数の横方向に延長する枕木に連結され、枕木はバラスト道床上に配置される。レールは、継目板（ｊｏｉｎｔ ｂａｒ）によって接合される複数のレール片から構成されて、線路方向にレールを形成することができる。レールは、タイプレート、スパイク及び／又はばねクリップ締結具によって枕木に連結され、これは、アンカーと呼ばれ得る締結具類の一例である。バラストは、概して、砂利を含むがこれに限らない硬質な粒子状物質である。枕木間の空間を充填するバラストは、クリブ（ｃｒｉｂ）と称される。時間と共に、鉄道における通常の損傷が、所望の幾何学的配向からレールが外れることを引き起こしてしまう。

そのような問題を解決するための鉄道保守作業は、例えばタンピング機械などの機械の使用を包含する。機械はレールを持ち上げて幾何補正をレールの配向に対して行うことを可能にしつつ、タンピングユニットが作業を受けている枕木に隣接するバラスト道床を固める（ｔａｍｐ）ことも可能にする。しかしながら、レールが典型的なＩビーム形状から派生し、例えばより大きなステム幅がある場合には、継目板又は他の障害物において、レールを持ち上げるための典型的なクランプは、レールの把持及び持ち上げには適さないことが分かった。

発明の詳細な説明

一実施形態において、鉄道車両は、フレーム、一対の車輪、継目ロケータ（ｊｏｉｎｔ ｌｏｃａｔｏｒ）、クランプアセンブリ及びプロセッサを含む。車輪は、レールに沿って移動する。継目ロケータは、レール上の継目板を検出する。クランプアセンブリは、フレームに連結され、かつ、一対の車輪の横方向外方に配置された一対のレールクランプを含む。プロセッサは、クランプアセンブリが継目板に達するときにクランプアセンブリを自動的に作動させるように構成される。

別の実施形態において、鉄道保守を行う方法は、レールに沿って移動する一対の車輪と、レール上で継目板を検出する継目ロケータと、一対の車輪の横方向外方に配置された一対のクランプを含むクランプアセンブリとを含む鉄道車両を提供する、提供工程と；継目ロケータを使用して、レール上の継目板を検出する、検出工程と；プロセッサを使用して、いつクランプアセンブリが継目板に達するのかを決定する、決定工程と；クランプをレールの下部に延長させる、延長工程と；クランプと共にレールを持ち上げる、持ち上げ工程と、を含み、延長工程及び持ち上げ工程は、クランプアセンブリが継目板に達する前に起こる。

例示的な鉄道保守用車両の斜視図である。 鉄道保守用車両の例示的なワークヘッド部の斜視図である。 例示的なクランプアセンブリの斜視図である。 例示的なクランプアセンブリの正面図である。 例示的なローラクランプ及びレールの断面図である。 継目板における例示的なローラクランプ及びレールの断面図である。 継目板を含む例示的なレールの斜視図である。 例示的なトランジットクランプ及びレールの断面図である。 例示的なトランジットクランプ、ローラクランプ及びレールの断面図である。 例示的なトランジットクランプ、ローラクランプ及びレールの断面図である。 例示的なトランジットクランプ、ローラクランプ及びレールの断面図である。 トランジットクランプの例示的な動作のフローチャートである。 鉄道保守作業を行うための、例示的なデータ処理システムのブロック図である。

本明細書で説明される実施形態は、概して、鉄道車両と共に使用するためのレールクランプに関する。本明細書で説明されるレールクランプは、線路を持ち上げるのに適切な任意の種類の鉄道車両と共に使用され得る。一実施例において、レールクランプは、連続的な動作のタンパー車両と共に使用される。レールクランプは、無人の、無線操縦機の鉄道車両にも配備され得る。レールクランプは、レールの横方向に配置され、かつ、持ち上げ動作において、レールの下部を係合するように作動され得る。レールクランプは、任意の動作において、特に、レールのステム幅が継目板などの通常のものよりも大きいとき、レールの持ち上げに適切である。

図１を参照すると、鉄道保守用車両１００は鉄道１０上を移動することができる。鉄道１０は、線路方向Ｔにおいて延長する一対のレール１２を含むことができる。鉄道保守用車両１００は、フレーム１０４に連結される複数の車輪１０２を含むことができ、フレーム１０４によって、鉄道保守用車両１００はレール１２に沿って移動することができる。継目板ロケータ１０３は、枕木の位置（例えば、枕木ロケータ（ｔｉｅ ｌｏｃａｔｏｒ））を提供することもできるが、鉄道保守用車両１００の前輪に設けられ得る。継目板１０３は、ワークヘッド部１０８の前方（鉄道保守用車両１００の移動方向に対して前方）のどこにでも提供され得る。鉄道保守用車両１００は、モータ１０６を含んで、推進力（ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ）を提供することができるか、あるいは、他の車両によって牽引されるか、もしくは、押され得る。

ワークヘッド部１０８は、サブフレーム部１１０によってフレーム１０４に連結され得る。サブフレーム部１１０は、連続的な作業のためにアクチュエータによってフレーム１０４に対して往復運動を行うように作動され得る。この態様において、鉄道保守用車両１００が連続的に前方に駆動されながら、ワークヘッド部１０８は、特定の枕木部分で作業を行うように一定の期間、実質的に静止したままであることができる。

図２を参照すると、ワークヘッド部１０８の拡大図が示される（ただし、図１及び図２の視点が逆になる）。ワークヘッド部１０８は、ワークヘッド１１２及びクランプアセンブリ１１４を含むことができる。ワークヘッド１１２は、タンパー１１５を含むタンパーワークヘッドアセンブリとして示されるが、任意の種類のワークヘッドでもよい。

図３及び図４を参照すると、クランプアセンブリ１１４は複数のローラクランプ１１６を含むことができる。ローラクランプ１１６がレールを把持する位置へと回転し、次いでレールを持ち上げるように、ローラクランプ１１６は作動される。ローラクランプ１１６は、クランプアセンブリフレーム１２２に動作的に連結された油圧式シリンダ１２０を介して、格納位置（例えば、ローラクランプ１１６ａを参照）から、持ち上げ位置（例えば、ローラクランプ１１６ｂを参照）へと作動され得る。

例えば、フレーム１０４に取り付けられるプロセッサは、モータ１０６、ワークヘッド部１０８及びクランプアセンブリ１１４に連結されて鉄道保守用車両１００の種々の部品の動作を制御することができ、かつ、例として、本明細書で説明される機能性を提供することができる。

図５Ａを参照すると、Ｉビーム形状のレール１２の上部１４とレールのステム位置１６との交差部に隣接して下方フランジ部１２４を位置付けるように、ローラクランプは回転される。この方法で、ローラクランプ１１６はレールの上部でレール１２を「把持」することができる。油圧式シリンダ１２６は、次いで、上向きの力を伝え、レール１２を持ち上げることができる。ただし、クランプアセンブリ１１４は、格納位置と作業位置との間でクランプアセンブリ１１４を上げ下げするために油圧式シリンダ１２８も含むことができる。レール１２がローラクランプ１１６によって係合されるとき、油圧式シリンダ１２８は、持ち上げ力をレール１２に伝えることもできる。

図５Ｂを参照すると、ローラクランプ１１６の下方フランジ部１２４がレール１２の上部と係合することを妨害又は防止するレール１２に沿った障害物があってよい。例えば、レール１２は、継目板によって一緒に接合された複数のレールセクションによって提供され得る。図５Ｃは、継目板１２６によって接合されたレール１２のセクションを図示している。図５Ｂに戻ると、継目板などの障害物と直面する（ｅｎｃｏｕｎｔｅｒ）とき、上部１４がステム部１６に対応する、レール１２の上部によって画定されるフランジは、塞がれ、ローラクレーム１１６のフランジ部１２４は、レール１２の上部の下を「把持」できなくなる。これは、ローラクレーム１１６が持ち上げ力をレール１２に伝える機能を低下又は除去してしまう。

図３及び図４に戻ると、クランプアセンブリ１１４はクランプアセンブリ１１４に配置される追加的な一対のクランプ１３０（本明細書では、「トランジットクランプ（ｔｒａｎｓｉｔ ｃｌａｍｐ）」と称する）を含むことができ、ローラクランプ１１６だけを使用してレールを持ち上げるか、あるいは、「引き上げる（ｊａｃｋ）」ことが困難であると障害物によって示されるとき、クランプアセンブリ１１４はレール１２を持ち上げるように使用され得る。実際、鉄道車両１０は、継目板などの障害物の存在を検出するために、ワークヘッド部１０８の前方に位置した枕木ロケータ（例えば、継目ロケータ１０３）を含むことができる。一部の実施形態において、鉄道車両は、各レールにわたって位置付けられたような枕木ロケータ有する２つの枕木ロケータを含んで、例えば、枕木が歪曲されているかどうかを検出することを可能にすることができる。この枕木ロケータは、枕木を配置することができる任意の装置よく、タイプレートを検出することができる金属検出器か、あるいは、枕木を認識することができる光検出器又はレーダなどがある。プロセッサは、継目プレートの検出を示す継目ロケータ１０３から信号を受信することができる。継目ロケータ１０３間の距離は、固定されるか、あるいは、決定的である（往復運動を行うワークヘッド部を使用する連続動作車両の場合、フレームに対するワークヘッド部の相対的位置は、決定され、それにより、継目ロケータ１０３とトランジットクランプ１３０（及び／又はローラクランプ１１６）との間の距離を決定する。これは、プロセッサがトランジットクランプ１３０を係合し、かつ、一部の実施形態において、クランプアセンブリ１１４が継目プレートに達するときにローラクランプ１１６を自動的に係脱することを可能にする。継目プレートと、トランジットクランプの自動的な係合との検出（そして、一部の実施形態における、ローラクランプアセンブリの係脱）は、継目プレートを横断するのに必要なクランプをより少なく、保守作業に対する阻害をより少なく、そして、オペレータが関わる必要性をより少なくするといった、例示的な利点の実現を可能にする。

トランジットクランプ１３０は、クランプフレームの横方向外方に配置された一対のクランプ装置１３２を含むことができる。各クランプ装置１３２は、クランプアーム１３８に連結された油圧式シリンダ１３６を実質的に取り囲むケーシング１３４を含む。油圧式シリンダ１３６は、クランプアーム１３８の伸縮を提供することができる。クランプアーム１３８は、炭化物部分などの強化された把持部１４０を含むことができ、これは端部において、クランプアーム１３８の内部に面する部分に配置される。把持部１４０は、モジューラ型又は一体型であり、かつ、レールの繰り返された持ち上げに関連した損傷に対する増加した耐性を提供する。クランプ装置１３２は、油圧式シリンダ１４４を介してクランプフレームアセンブリ１４２に連結され得る。油圧式シリンダ１４４は、例えばピン結合を介してケーシング１３４に接続され、クランプ装置１３２の回転を提供する。

継目板１２６などの障害物が検出され、かつ／あるいは、そのような障害物に直面すると、ケーシング１３４の内部に位置した油圧式シリンダ１３６の延長を介してクランプアーム１３８を下げることによって、トランジットクランプ装置１３２は、レール１２を持ち上げるように作動され得る。トランジットクランプ１３２は、油圧式シリンダ１４４を接続することを介して、クランプアセンブリフレーム１４２に向かって内方に更に平行移動され得る。そのような平行移動は、クランプアーム１３８の下方の動きと共に同時に、あるいは、順次に行われ得る。もちろん、クランプアーム１３８がレールの下部の位置へと回転するように、クランプアーム１３８が旋回するよう設計される他の実施形態が考えられる。

図６を参照すると、いったんトランジットクランプ１３２がレール１２の下部に位置したクランプアーム１３８の把持部１４０と共に一定の位置にあると（例えば、レール１２の脚部１８の下部）、クランプアセンブリ１１４は、持ち上げられ、それにより、レールを持ち上げるか、あるいは、「引き上げる（ｊａｃｋ）」ことができる。一実施形態において、そのような持ち上げは、鉄道車両１００のフレーム１０４に動作的に連結された一対の油圧式シリンダ１２８で達成される。持ち上げシリンダ１２８は、クランプアセンブリフレーム１４２を持ち上げるよう、従って、トランジットクランプ１３２を介してレール１２を持ち上げるように作動する。

追加的なライニング動作も、レール１２の引き上げ中に実行され得る。そのように、追加的な一対の油圧式シリンダ１２８は、ライニング動作において、レール１２の横方向の動きを付与するように利用され得る。実際、ライニング用の油圧式シリンダ１２８は、ライニングアームに横方向の力を付与することができ、ライニングアームは、持ち上げられた位置においてレール１２を保持するクランプアセンブリフレーム１４２に連結される。

トランジットクランプ１３２は、独立して、もしくは、一緒に使用され得るか、あるいは、ローラクランプ１１６から独立して、あるいは、ローラクランプ１１６と共に使用され得る。例えば、図７Ａに図示するように、一方のレールがトランジットクランプ１３２のうちの１つによって係合され、他方のレールがローラクランプ１１６によって係合され得る。別の実施例として、図７Ｂに図示するように、２つのレールが、ローラクランプ１１６に係合されずに、トランジットクランプ１３２によって係合され得る。更に別の実施例として、図７Ｃに図示するように、２つのレールは、ローラクランプ１１６に係合された状態でトランジットクランプ１３２によって係合され得る。

図８を参照すると、鉄道保守用車両の例示的な動作が説明される。工程Ｓ１において、例えば、鉄道保守用車両の前方側部に配置される継目板ロケータ又は枕木ロケータによって、継目板が検出される。工程Ｓ３において、継目板の位置が決定され、いつワークヘッドアセンブリが継目板に達するのかが決定される。この決定は、鉄道保守用車両において、あるいは、そのような鉄道保守用車両と共に配置されるプロセッサによって行われ、例えば、レールを係合する車輪に連結されたエンコーダによって取得され得る、鉄道保守用車両の移動速度だけでなく継目板ロケータとワークヘッドアセンブリとの間の距離といった情報を考慮する。工程Ｓ５において、ワークヘッドアセンブリが継目板に達するとき、あるいは、ちょうどその前に、トランジットクランプは自動的に係合される。選択的に、ローラクランプアセンブリは、トランジットクランプが自動的に係合されるのと同時に、あるいは、トランジットクランプが自動的に係合された少し後で、係脱され得る。ワークヘッドアセンブリが継目板を通った後、工程Ｓ９において係脱されれば、ローラクランプアセンブリは、工程Ｓ９において係合されることができる。トランジットクランプは、次いで、工程Ｓ１１において係脱される。

上記のプロセスは、コントローラ、特殊用途プロセッサ／コンピュータ、あるいは、プロセスを実行するようにプログラムされた一般用途プロセッサによって実行され得る。このプロセスは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに補正プロセスを実行させるコンピュータ実行可能な命令の形態でもよい。コンピュータ実行可能な命令は、全体に、あるいは、部分的に１つ以上のコンピュータ可読媒体において記憶され得る。プロセスを実行するようにプログラムされた命令及び／又はプロセッサは、車両の外部の装置（例えば、オペレータ制御インタフェース又はもう一つの作業装置）又はそれらの組み合わせにおいて、車両に搭載され得る。車両は自律型車両でよく、車両外部の装置は車両と通信を行う。

例えば、図９を参照すると、コンピュータ又はデータ処理システム３００の一部の実施形態は、プロセッサ３３２を含むことができ、プロセッサ３３２は、データを処理して本明細書に説明された１つ以上の技術を実施することを目的としたメモリ３３６に記憶された少なくとも１つのプログラム３３４を実行するように構成される。プロセッサ３３２は、通信インタフェース３３８に結合されてリモートセンシングデータを受信することができる。プロセッサ３３２は、入力／出力ブロック３４０を介してセンシングデータを受信することもできる。プログラム用の命令を記憶することに加え、メモリ３３６は、本明細書に説明された技術に関わる、予備、中間及び最終データセットを記憶することができる。他の特徴において、コンピュータ又はデータ処理システム３００は、表示インタフェース３４２と、本明細書に説明されるように生成される種々のデータを表示するディスプレイ３４４とを含むことができる。図９に図示したコンピュータ又はデータ処理システム３００は、本質的には単に例示的なものに過ぎず（例えば、ディスプレイはコンピュータから分離されたり、省略されたりすることができるなど）、本明細書に説明したシステム及び方法を限定していない。

開示された、本質に従った種々の実施形態を上記で説明してきたが、それらは、例示目的のみで提示されてきたものであって、限定するものではないということを理解すべきである。例えば、好ましい実施形態が、連続動作無線操縦タンパー車両と共に本開示のレールクランプを使用することの説明を行う一方で、レールクランプは、概して、他の種類のタンパー車両及び他の種類の鉄道車両に組み込まれ得る、ということが諒解される。また、油圧式シリンダが、トランジットクランプを作動させるための好ましい作動機構として説明される一方で、他の種類の作動機構が、本開示の範囲に該当するものとして考えられる。従って、本発明の広さ及び範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきでなく、本開示から生じる請求項及びそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。更に、上記の利点及び特徴は、説明した実施形態に提供されるが、上記の利点の一部又は全てを達成するプロセス及び構造に対するそのような請求項の適用を制限すべきではない。

加えて、本明細書における各セクションの見出しは、連邦規則法典３７巻規則１．７７（３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．１．７７）の下での示唆と一貫性を保つために提供されるか、あるいは、そうでなければ、構成上の合図（ｃｕｅｓ）を提供するためのものである。これらの見出しは、本開示から生じ得る任意の請求項に記載の発明を制限又は特徴づけるものではない。具体的に、かつ、一例として、「技術分野」における技術の説明は、その技術が、本開示内の如何なる発明に対する先行技術であるという自白として解釈されるべきではない。「発明の概要」もまた、発行された請求項に記載された本発明の特徴として考慮されるべきではない。更に、本開示における単数形の「発明」への如何なる言及も、本開示においては、一点の新規性のみが存在すると主張するために使用されるべきでない。多数の発明が、本開示から生じる多数の請求項の限定に従って示され、そのような請求項は、保護される発明及び均等物を然るべく規定する。あらゆる場合において、そのような請求項の範囲は、本開示を踏まえてそれらの価値で考慮されるべきであり、本明細書において記載された見出しによって制約されるべきでない。

Claims (20)

1. フレームと、
   レールに沿って移動する一対の車輪と、
   前記レール上における継目板を検出する継目ロケータと、
   前記フレームに連結され、前記一対の車輪の横方向外方に配置された一対のレールクランプを含むクランプアセンブリと、
   前記クランプアセンブリが前記継目板に達するとき、前記クランプアセンブリを自動的に作動させるように構成されるプロセッサと、
   を含む、鉄道車両。
2. 前記クランプアセンブリと前記フレームとの間に配置されたアクチュエータを更に含み、前記アクチュエータの作動は、持ち上げ力を前記レールに提供する、請求項１に記載の鉄道車両。
3. 前記アクチュエータは油圧式アクチュエータである、請求項２に記載の鉄道車両。
4. 前記クランプアセンブリと前記フレームとの間に配置される第２アクチュエータを更に含み、前記第２アクチュエータの作動は、内方又は外方に回転する力を提供する、請求項２に記載の鉄道車両。
5. 前記クランプアセンブリは、前記のクランプと前記フレームとの間にそれぞれ配置された一対の延長可能なクランプアームを含む、請求項１に記載の鉄道車両。
6. 前記クランプアームの各々は、前記一対の車輪に向かって延長する突起部を含む、請求項５に記載の鉄道車両。
7. 前記車輪が移動する前記レールの下方に前記突起部が配置されるように、前記クランプアームは延長する、請求項６に記載の鉄道車両。
8. 前記突起部は、前記クランプアームから除去可能である、請求項６に記載の鉄道車両。
9. 前記突起部は炭化物部分を含む、請求項６に記載の鉄道車両。
10. 前記クランプアセンブリはローラクランプを含む、請求項１に記載の鉄道車両。
11. 前記の一対のクランプは、前記ローラクランプから独立的して動作可能である、請求項１０に記載の鉄道車両。
12. 前記フレームに連結されるワークヘッドアセンブリを更に含む、請求項１に記載の鉄道車両。
13. 前記フレームに連結されるサブフレームを更に含み、
    前記サブフレームは、前記フレームに対して往復運動を行い、
    前記クランプアセンブリ及び前記ワークヘッドアセンブリは、前記サブフレームに連結される、請求項１２に記載の鉄道車両。
14. 前記ワークヘッドアセンブリは、タンパーワークヘッドアセンブリを含む、請求項１２に記載の鉄道車両。
15. 鉄道保守を行う方法であって、当該方法は、
    レールに沿って移動する一対の車輪と、前記レール上の継目板を検出する継目ロケータと、クランプアセンブリとを含む鉄道車両を提供する、提供工程であって、前記クランプアセンブリは、前記一対の車輪の横方向外方に配置された一対のクランプを含む、提供工程と、
    前記継目ロケータを使用して、前記レール上の継目板を検出する、検出工程と、
    プロセッサを使用して、いつ前記クランプアセンブリが前記継目板に達するのかを決定する、決定工程と、
    前記レールの下方に前記クランプを延長する、延長工程と、
    前記クランプと共に前記レールを持ち上げる、持ち上げ工程と、
    を含み、
    前記延長工程及び前記持ち上げ工程は、前記クランプアセンブリが前記継目板に達する前に起こる、
    方法。
16. 前記一対の車輪の横方向外方の位置から前記レールの下方の位置へ前記クランプを回転させる、回転工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記回転工程は前記延長工程に続く、請求項１５に記載の方法。
18. 前記鉄道車両は、前記レールの上部を把持するローラクランプを含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記ローラクランプと共に前記レールを把持する、把持工程を更に含み、前記把持工程及び前記持ち上げ工程は、独立して行われる、請求項１８に記載の方法。
20. 前記レールが前記クランプによって持ち上げられる間にバラストを固める工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。

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