JP2020525672A - 軌道バラスト道床を締め固める方法および装置 - Google Patents

Abstract

タンピングユニット（１）を用いて軌道バラスト道床（２）を締め固める方法であって、タンピングユニット（１）は、対向する２つのタンピングツール（６）を有しており、タンピングツール（６）は、タンピング動作時に振動負荷をかけた状態で軌道バラスト道床（２）内に降下するとともに、スクイーズ運動により相互に接近する。その際、要求されるタンピングツール（６）の貫入深さに達するまで、少なくとも１つの可変の振動量（１６，２３）を、軌道バラスト道床（２）内への貫入期間（１３）に依存して設定することが想定されている。

Description

本発明は、タンピングユニットを用いて軌道バラスト道床を締め固める方法であって、タンピングユニットは、対向する２つのタンピングツールを有しており、タンピングツールは、タンピング動作時に振動負荷をかけた状態で軌道バラスト道床内に降下するとともに、スクイーズ運動により相互に接近する、方法に関する。さらに本発明は、方法を実施する装置に関する。

マクラギの下を突き固めるタンピングユニットは、たとえばオーストリア国特許発明第５００９７２号明細書またはオーストリア国特許発明第５１３９７３号明細書によって広く知られている。タンピングユニットに作用する振動は、機械式に偏心シャフトによって、またはリニアモータにおける液圧式のパルスによって発生させることができる。

オーストリア国特許発明第５１５８０１号明細書には、タンピングユニットを用いて軌道バラスト道床を締め固める方法が記載されており、この方法では、バラスト道床固さに関する品質数値が証明されるべきである。そのために、スクイーズ距離に依存してスクイーズシリンダのスクイーズ力が検出され、そこから導出されるエネルギ消費量に関して指数が確定される。ただし、この指数は、システム内で失われる無視できないエネルギ割合が考慮されないので、説得力がない。さらに、タンピング動作中に実際にバラストに導入される総エネルギも、バラスト道床状態の確実な評価を可能にするものではない。さらに、エネルギ最適化された振幅または周波数を求めるために、まずは上部構造を確認しなければならず、これによって、タンピング動作に極めて大きな時間および費用がかかる。

本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べた態様の方法および装置において、従来技術に対する改善を提供することである。

本発明によれば、この課題は、請求項１による方法および請求項７による装置によって解決される。従属請求項は、本発明の好適な形態を表している。

この方法は、要求されるタンピングツールの貫入深さに達するまで、少なくとも１つの可変の振動量を、軌道バラスト道床内への貫入期間に依存して設定することを特徴とする。このようにすると、エネルギ最適化されたタンピングツールの貫入が達成される。この場合、振動量は、自動的に、貫入期間が増加するにつれ変化するので、貫入動作は、常に実際のバラスト道床状態に合わせて調整される。これによって、上部構造およびその道床固さまたは抵抗の事前の確認が不要である。貫入期間に基づいて、道床固さが容易に推測される。

方法の簡単な構成では、そのために、振動量が、制御装置に記憶された表および／または曲線を用いて変更される。これによって、僅かな演算性能でもって、振動量の迅速な適合を行うことができる。

さらに、貫入期間に対する振動量の所定の依存性が、リアルタイムに変更されると有利である。このようにすると、たとえば貫入期間が増すにつれ振動量がより迅速に増加することによって、特別な状況に迅速に応答することができる。さらに、作業機械のオペレータは、いつでも、タンピング動作に関する設定をリアルタイムに最適化することができる。

有利には、振動量として、増加する振幅が設定される。抵抗が小さな緩いバラスト道床（新しい状態）では、タンピングツールの貫入のために小さな振幅で十分である。この緩いバラスト道床では、振幅を増加させる必要がない。タンピングユニットの質量は、要求される加工深さへタンピングツールを降下するのに十分である。固いバラスト道床（長い敷設期間）では、バラストのより高い抵抗によって、タンピングツールの貫入により長い時間がかかる。より高い貫入抵抗に対抗するとともに貫入抵抗に打ち勝つために、貫入期間に依存して、振幅が増加される。

さらなる改善によれば、振動量として、可変の周波数が設定されることが想定されている。貫入期間に対する周波数の依存性は、エネルギ最適にタンピングユニットに作用する。たとえば、バラスト道床が緩いとき、より低い周波数を保持することができる。固いバラスト道床に対してのみ、貫入期間が増加するにつれ周波数ひいては消費されるべきエネルギが増加される。

さらに、貫入期間および軌道バラスト道床内への貫入に消費されたエネルギが、評価装置に記録されると有利である。それぞれの貫入動作で必要なエネルギを記録することによって、保守間隔をさらに最適化するために用いることができる簡単な記録が得られる。

前述の複数の方法のうちのいずれかを実行する、本発明に係る装置は、タンピングユニットを備えており、タンピングユニットは、対向する２つのタンピングツールを有しており、タンピングツールは、それぞれ、スイングアームを介して、スクイーズ駆動装置と振動駆動装置とに結合されており、制御装置内で、貫入期間に対する少なくとも１つの振動量の依存性が設定されている。

この場合、貫入期間および／または消費されたエネルギを記録する評価装置が設けられていると有利である。記録および評価によって、タンピングユニットのエネルギ収支がさらに改善される。

装置のさらなる発展形態によれば、制御装置が知的制御装置として構成されていて、エネルギ最適化のために貫入期間に対する振動量の所定の依存性が自動的に適合されることが想定されている。知的制御装置は、たとえば学習可能に構成されていてよく、これによって、事前に記録されたタンピング動作をエネルギ最適化に盛り込むことができる。

さらに、制御装置が、貫入期間に対する振動量の所定の依存性をリアルタイムに変更するために操作ユニットに結合されていると有利である。したがって、オペレータは、あらゆるタンピング動作時に、依然として、タンピングユニットの制御装置、ひいてはタンピング動作に介入することができる。

以下に、添付の図面を参照して例として本発明を説明する。

タンピングユニットを概略図で示す。 最適な貫入動作の線図を示す。

図１は、降下可能なツール支持体５と、対向する２つのタンピングツール６から成るペアとを有する、軌道４のマクラギ３の下で軌道バラスト道床２を突き固めるための、概略的に示されたタンピングユニット１を示している。各タンピングツール６は、スイングアーム７を介して、液圧式のスクイーズ駆動装置８に接続されており、スクイーズ駆動装置８は、同時に振動駆動装置９として用いられる。各々のスイングアーム７は、上側の揺動軸１０を有しており、上側の揺動軸１０にスクイーズ駆動装置８が軸支されている。各々のスイングアーム７は、下側の揺動軸１１を中心に回動可能にツール支持体５に軸支されている。そのようなタンピングユニット１は、軌道４上を走行する軌道突き固め機またはタンピングサテライトに組み付けられるように設定されている。

図２では、貫入動作中のタンピングツール６の振動経過が線図１２に示されている。横軸に貫入期間１３が記入されている。縦軸は、タンピングツール６の振動の振れ１４（バイブレーション）の値を表している。振動の振れ１４の包絡線１５は、振動振幅１６の経過を示している。本例では、この曲線１５により、振幅１６が、貫入期間１３に依存する可変の振動量として用いられる。

具体的には、貫入期間１３に依存して、振幅１６が、曲線１５に基づいて、必要な貫入深さに達するまで増加される（振幅１６は貫入期間１３の関数である）。このようにして、貫入期間１３、ひいてはバラスト道床２の抵抗に依存して、エネルギ最適な振動振幅１６が自動的に設定される。上部構造およびその道床固さを事前に確認する必要はない。図２に示された曲線１５は、例示的に直線の経過を有している。

線図では、２本の垂直線１７，１８が、それぞれ、所定の貫入深さの到達を示している。第１の垂直線１７は、抵抗が小さな緩いバラスト道床２に対応する。ここでは、貫入動作は、すでに短い貫入期間１３の後で、小さな振動振幅１６を保持した状態で終了している。

第２の垂直線１８は、抵抗が大きな固いバラスト道床２に対応する。より長い貫入期間１３にわたって、振幅１６は、曲線１５に応じて、タンピングツール６の最大の振れで貫入動作が終了するまで増加する。より固いバラスト道床２では、貫入動作がより長く続き、これによって、自動的に最適な振幅１６が設定される。

たとえば、曲線１５は、制御装置１９の記憶装置に、関数としてまたは表形式で格納されている。複数の曲線１５が記憶されていてもよく、この場合、操作ユニット２０を介して選択を行うか、または曲線パラメータの変更を行うことができる。知的制御装置によって、自動的にリアルタイムに所定の曲線１５の適合を行うことができる。その際、たとえば、目下行われている貫入動作が評価され、これによって、タンピングツール６の貫入のためのエネルギコストが最適化される。バラスト道床２の状態の推測も可能である。

所定の曲線１５の適合は、形状にも関係する。たとえば、振動振幅１６の線形の増加の増加開始２１および増加終了２２をシフトさせることもできる。振動量の非線形の変化が、最適に既存の条件に応答する（たとえば正弦波状の増加）のに有利であってもよい。加えて、貫入動作中のタンピングツール６の振動運動を最適化するためには、振幅１６および周波数または周期２３に関する相互に調整された変化基準値が有効である。

そのために、装置は、制御装置１９に結合された評価装置２４を有している。この評価装置２４によって、たとえば、貫入動作に必要なエネルギが求められる。ここで、スクイーズシリンダ（Beistellzylinder）を用いた液圧振動発生において機械出力に関して以下の関係が有効である。
Ｐ_mech＝ｐ₀・Ｑ
ｐ₀．．．液圧供給圧力［ｂａｒ］
Ｑ．．．必要とされるスクイーズシリンダの体積流量［ｍ³／ｓ］。

スクイーズシリンダの体積流量は、次の式を用いて推定することができる。
Ｑ＝（Ａ_A＋Ａ_B）・ａ・ｆ
Ａ_A．．．スクイーズシリンダの大きな面積、［ｍ²］
Ａ_B．．．スクイーズシリンダの小さな面積、［ｍ²］
ａ．．．スクイーズシリンダの振幅１６、［ｍ］
ｆ．．．振動運動の周波数、［１／ｓ］。

貫入動作あたりの貫入に必要なエネルギは、次のようにして得られる。

ｔ₀．．．貫入期間１３の開始［ｓ］
ｔ_tauch．．．貫入期間１３の終了［ｓ］。

振動を発生させるための偏心駆動装置を有するタンピングユニットでは、まずは振動周波数を、上述の形で設定することができる。振動振幅１６が調整可能である形態では、振動周波数は、貫入期間１３に依存して設定可能である（これについては出願人の書類番号Ａ６０／２０１７のオーストリア国特許出願またはオーストリア国特許発明第５１７９９９号明細書参照）。

Claims (10)

1. タンピングユニット（１）を用いて軌道バラスト道床（２）を締め固める方法であって、
   前記タンピングユニット（１）は、対向する２つのタンピングツール（６）を有しており、該タンピングツール（６）は、タンピング動作時に振動負荷をかけた状態で前記軌道バラスト道床（２）内に降下するとともに、スクイーズ運動により相互に接近する、方法において、
   要求される前記タンピングツール（６）の貫入深さに達するまで、少なくとも１つの可変の振動量（１６，２３）を、前記軌道バラスト道床（２）内への貫入期間（１３）に依存して設定することを特徴とする、方法。
2. 前記振動量（１６，２３）を、制御装置（１９）に記憶された表および／または曲線（１５）を用いて変更することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記貫入期間（１３）に対する前記振動量（１６，２３）の所定の依存性を、リアルタイムに変更する、請求項１または２記載の方法。
4. 振動量として、増加する振幅（１６）を設定することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 振動量として、可変の周波数または周期（２３）を設定することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記貫入期間（１３）および前記軌道バラスト道床（２）内への貫入に消費されたエネルギを、評価装置（２４）に記録することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施する装置であって、
   タンピングユニット（１）を備え、該タンピングユニット（１）は、対向する２つのタンピングツール（６）を有しており、該タンピングツール（６）は、それぞれ、スイングアーム（７）を介して、スクイーズ駆動装置（８）と振動駆動装置（９）とに結合されている、装置において、
   制御装置（１９）内で、貫入期間（１３）に対する少なくとも１つの振動量（１６，２３）の依存性が設定されていることを特徴とする、装置。
8. 前記貫入期間（１３）および／または消費されたエネルギを記録する評価装置（２４）が設けられていることを特徴とする、請求項７記載の装置。
9. 前記制御装置（１９）は、知的制御装置として構成されていて、エネルギ最適化のために前記貫入期間（１３）に対する前記振動量（１６，２３）の所定の依存性が自動的に適合されることを特徴とする、請求項７または８記載の装置。
10. 前記制御装置（１９）は、前記貫入期間（１３）に対する前記振動量（１６，２３）の所定の依存性をリアルタイムに変更するために操作ユニット（２０）に結合されていることを特徴とする、請求項７から９までのいずれか１項記載の装置。

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