JP3609861B2 - 軌道位置修正用の軌道作業機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レール走行台車上に搭載されていて軌道位置を横方向修正するための通り整正用駆動装置を有しかつ準拠ベースとして併用される機械フレーム並びに、同一軌道に沿って転動可能な複数の測定フィーラーボギーを備え、該測定フィーラーボギーが前記機械フレーム並びに軌道実際位置測定用の複数の測定値発生器と相俟って軌道実際位置を検出するための基準系を形成している形式の軌道位置修正用の軌道作業機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軌道位置を修正するための軌道マルチプルタイタンパーはすでにオーストリア国特許第３９４７４２号明細書に基づいて公知になっており、この場合、機械の前後端寄りで各レール走行台車上に搭載された機械フレームが、軌道位置誤差を検出するための機械独自の基準系の準拠ベースとして併用されている。
【０００３】
更にまた、レール走行台車間に２つのスタビライジング（安定化）ユニットを配置した軌道スタビライザも米国特許第５１１３７６７号明細書に基づいて公知である。軌道の高低位置誤差及び横方向位置誤差を検出するために、機械独自の基準系が設けられており、該基準系は実質的に、機械長手方向で相互間隔をおいて配置されていて軌道上を転動可能な複数の測定フィーラーボギー並びにライニング（通り整正用）測定弦とレベリング（高低整正用）測定弦から構成されている。しかも１つの実施態様ではライニング基準系の準拠ベースも軌道スタビライザの機械フレームによって構成されている。
【０００４】
米国特許第５１７２６３７号明細書には、別の軌道スタビライザが開示されており、該軌道スタビライザの基準系は前位と中位の測定フィーラーボギーの領域内に、軌道横方向位置を検出するために夫々１つの横方向振子を有している。従って、移動距離測定装置の協働と相俟って、前位の測定フィーラーボギーの領域で探査される軌道横方向位置を検出し、かつ軌道の作業範囲内に位置している第２の測定フィーラーボギーのための準拠ベースとして利用し、これによってスタビライジングユニットによる軌道の沈降があるにも拘らず、先に検出した軌道横方向位置を維持することが可能になる。
【０００５】
更にまた米国特許第４６５５１４２号明細書に基づいて公知になっている軌道マルチプルタイタンパーでは、ライニング測定弦とレベリング測定弦とを有する所属の基準系は、前位の測定フィーラーボギー及び後位の測定フィーラーボギーに共に軌道横方向位置を検出するために夫々１つの横方向振子を有している。第２の、つまり後位の横方向振子によって、場合によってはなお存在している軌道位置の残余誤差を確認して、軌道扛上装置の相応の対抗制御によって前記残余誤差を更に除くことが可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで本発明の課題は、明細書冒頭で述べた形式の軌道作業機械を改良して、機械フレームを準拠ベースとして使用するにも拘らず基準系の構造上の不精度を大幅に改善しようとすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の構成手段は、作業方向で見て軌道実際位置の検出のための基準系の前端部と後端部とに配置されている各測定フィーラーボギーには、該フィーラーボギーの横方向傾度の検出のためのカント測定装置が配設されており、かつ通り整正用駆動装置の通り整正力を検出するための圧力信号発生器が設けられている点にある。
【０００８】
【作用】
本発明の構成手段の組合せによって、機械フレームを準拠ベースとして使用することに起因した構造上の不精度を、比較的低廉の構造費で全面的に解消することが可能になり、従って本発明によって、単純化された精度の高い基準系を、軌道の横方向位置の誤差を検出するために使用することが可能である。基準系の単純化は特に、作業ユニットの横方向運動を場合によっては妨害することになるライニング用のスチールワイヤ又は光ビームから成る測定弦を省くと共に、既存の極めて安定した機械部分、つまり機械フレームを準拠ベースとして活用する点に見ることができる。カント測定装置の採用によって、軌道カーブ区の移行域において発生する不精度を完璧に補正することが可能になる。これと並行して通り整正力が極めて高い際に、場合によっては発生して測定結果の質的低下を惹起させることになる機械フレームの撓みもやはり完璧に補正することができるので、このような極端な状況下にあっても基準系の高い精度を予期することが可能である。
【０００９】
本発明の有利な構成は特許請求の範囲の請求項２以降に記載した通りである。
【００１０】
【実施例】
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【００１１】
図１に示した軌道作業機械１は、道床タンピング・軌道通り狂い整正・高低狂い整正機械として構成されており、かつ、レール４，５と枕木６とから成る軌框に沿ってレール走行台車２，３を介して走行可能な機械フレーム７を装備している。該軌道作業機械１の作業方向は矢印８によって示されている。機械フレーム７の前部域には、駆動・エネルギ供給装置９並びに、前部レール走行台車２に作用する機械走行用駆動装置１０が配置されている。軌道作業機械１は軌道扛上・通り整正ユニット１１を搭載し、該軌道扛上・通り整正ユニットは、扛上用油圧駆動装置１２を介して高低方向にレべリング調整可能に機械フレーム７と枢着結合されていると共に、通り整正用油圧駆動装置１３を介して左右方向にライニング調整可能に機械フレーム７と枢着結合されている。また軌道扛上・通り整正ユニット１１の前端部は機械フレーム７のブラケット１４に枢着されている。軌道扛上・通り整正ユニット１１には各レール４，５当り２つの通り整正用フランジ付きローラ１５並びに４つの扛上用ローラ１６が軌道修正用ツールとして配置されており、前記扛上用ローラは各レール４，５のレール頭部の外軌面と内軌面をクランプローラ式に挟持するように１対ずつ互いに対向配置されている。また軌道作業機械１は各レール毎に、高低調整用油圧駆動装置１７を介して昇降可能に機械フレーム７と連結された（単に概略的に示したにすぎない）タンピングユニット１８を搭載している。機械フレーム７の後端部には、軌道修正用ツールを制御するために配設された制御装置２０を内設した操作室１９が配置されている。
【００１２】
軌道作業機械１は軌道レベル位置を検出するために、慣用のレべリング基準系２１を有し、該レべリング基準系は各レール４，５当り、夫々１本の張設ワイヤから成るレベリング基準コード２２を有し、該レベリング基準コードの前端と後端は、夫々１本のフィーラーロッド２３を介して、未修正軌道に沿ってガイドされる前位の測定フィーラーボギー２４及び修正済み軌道に沿ってガイドされる後位の測定フィーラーボギー２６と連結されている。軌道に沿ってガイドされるもう１つの、つまり中位の測定フィーラーボギー２５が、軌道扛上・通り整正ユニット１１とタンピングユニット１８との中間に配置されている。この中位の測定フィーラーボギー２５には、各レール当り１つの測定値発生器２７が連結されており、該測定値発生器は所属のフォーク状のフィーラーアームを介して公知のように当該レベリング基準コード２２と協働する。測定値発生器２７から供給される測定値、しかも軌道目標レベルを具現するレベリング基準コード２２に対する測定フィーラーボギー２５の領域内の軌道位置の高低差を表示する測定値は、扛上用油圧駆動装置１２を間接的又は直接的に作動させるために援用され、該扛上用油圧駆動装置は、軌道扛上・通り整正ユニット１１の扛上用ローラ１６によって軌道を所定の目標レベルにまでリフトする。機械フレーム７の前端部並びに後端部には共に、該機械フレームと結合されたカント測定装置２８，２９が設けられている。
【００１３】
特に図２、図３及び図４に基づいて、もう１つの規準系、すなわち軌道のクロスレベル修正用基準系３０を次に説明する。該クロスレベル修正用基準系３０は実質的に、準拠ベースとして使用される機械フレーム７及び、フランジ付きローラ３１を介して各レール４，５に沿って転動可能な測定フィーラーボギー２４，２５，２６及び測定値発生器３２，３３，３４から構成されている。相応の垂直方向延長部４０を介して機械フレーム７に直結された各測定値発生器３２，３３，３４は転動式ポテンシオメータとして構成されており、該転動式ポテンシオメータのアジャスタ部分は、測定値発生器用ワイヤーケーブル３５を介して鉛直軸又は水平軸を中心として回動可能である。各測定値発生器用ワイヤーケーブル３５は測定フィーラーボギー２４，２５，２６に直結されて１つの固定点３６を形成している。前記の転動式ポテンシオメータに代えて例えば無接触式の測定装置を採用することも可能である。
【００１４】
前位と後位の測定フィーラーボギー２４，２６には、夫々１つのカント測定装置３７，３８が配設されている。前・中・後位の測定フィーラーボギー２４，２５，２６はすべて、トレース遊びを排除するために、詳説は省くが周知の形式で両レール４，５の内の１本のレール（基準レール）に圧着される。
【００１５】
測定値発生器３２，３３，３４の測定値発生器用ワイヤーケーブル３５は、ＳＯＫ（レール上縁）より約４２０ｍｍ上に位置しているので、軌道のカーブ区の移行域又はスロープ区においては、固定点３６の左右方向振れに基づいて最大８ｍｍの誤差が発生することになる。この振れ誤差は、前位及び後位の測定フィーラーボギー２４，２６の横方向傾度を、該測定フィーラーボギーに配設されたカント測定装置３７，３８によって検出して、通り整正機構の補正のために援用することによって除くことができる。中位の測定フィーラーボギー２５では、レベリング基準系２１のためのオーバーリフト目標値を併用することが可能である。
【００１６】
測定値発生器用ワイヤーケーブル３５の全ての固定点３６は、レール走行台車２，３の車輪のレール支座点によって形成される水平基準平面４１に関して等高に、つまり、前記水平基準平面に対して平行な同一平面内に位置決めされている。これによって、機械フレーム７が横方向に傾いた場合には、３つの固定点３６がすべて横方向に等しく偏位させられることになる。従ってこの場合には、測定誤差も排除されている。
【００１７】
図５の概略図に基づいて種々の数学的関係が表記される。この場合は、図１乃至図４に基づいて説明した構成とは異なって、各測定値発生器３２，３３，３４が所属の測定フィーラーボギー２４，２５，２６上に配置されているのに対して、対応した測定値発生器用ワイヤーケーブル３５は機械フレーム７と結合されている。この配置態様は、しかしながら本発明のクロスレベル修正用基準系３０の作用方式にいかなる影響も及ぼさない。機械フレーム７もしくは固定点３６に対する各測定値発生器３２，３３，３４の機械横方向間隔は、Ｖｍ（前位の測定点）、Ｈｍ（後位の測定点）及びＲａ（ライニング偏差）として表記されている。記号Ｌは前位の測定フィーラーボギー２４と後位の測定フィーラーボギー２６との間隔を規定し、記号ａは後位の測定フィーラーボギー２６と中位の測定フィーラーボギー２５との間隔を規定し、記号ｂは前位の測定フィーラーボギー２４と中位の測定フィーラーボギー２５との間隔を規定している。以上の事項から次の関係式が成り立つ。
【００１８】
機械に関連したシステム定数Ｋ＝ｂ／Ｌ
測定値平均Ｍｍ＝（Ｈｍ−Ｖｍ）・Ｋ＋Ｖｍ
クロスレベル修正用基準系３０が正確な直線軌道上に位置している場合（零位補正の場合）には次の条件式が成立する。
【００１９】
［（Ｈｍ−Ｖｍ）・Ｋ＋Ｖｍ］−Ｒａ（≒Ｍｍ）＝０
軌道位置の横方向の修正を実施するために必要なライニング値（つまり通り整正値又はシフト値）Ｒｗは（軌道カーブ区における正矢高さｈを導入して）次の等式によって規定されている。
【００２０】
Ｒｗ＝ｈ−［（Ｈｍ−Ｖｍ）・Ｋ＋Ｖｍ］−Ｒａ
機械フレーム７の旋回又は平行シフトは、基本調整において零位補正を実施したことによって、ライニング値の検出結果に対していかなる影響も及ぼさない。この零位補正の場合すべての測定フィーラーボギー２４，２５，２６は同一の水平軌道平面内に位置し、この場合レール４，５は正確な直線を形成している。すべての測定フィーラーボギー２４，２５，２６は、作業方向で見て右手のレール４に圧着されている。通り整正用油圧駆動装置１３は無圧状態に制御されている。軌道が例えばコンクリート打ちされており、従って移動することができない場合がある。第１の調整用ポテンシオメータによってライニング値の表示は零にトリミングされる。次いで通り整正用油圧駆動装置１３が最大値の通り整正力で負荷される。機械フレーム７の横方向撓みに基づいてライニング値の偏差が生じると、第２の調整用ポテンシオメータによって表示が相応に零値に補正される。前記の両零値設定位置間にある通り整正力は、圧力信号発生器３９によって検出され、それ相応に一次曲線状に補正されるので、ライニング値は、通り整正力に関連した機械フレーム７の撓みを自動的に補償しつつ正しく表示される。前記の動作プロセスは右手の通り整正用油圧駆動装置１３に対しても反復される。機械フレーム７の捩り剛さが、過度に低い場合には、当該捩り値は、機械フレーム７の前端寄り及び後端寄りに配置されたカント測定装置３７，３８によって検出されて、同様にライニング値を検出する場合の補正のために一緒に導入される。
【００２１】
軌道位置の横方向修正のために本発明のクロスレベル修正用基準系３０を使用することによって得られる諸利点は次の通りである。すなわち：
（ａ）スチールワイヤ又は光ビームから成る測定弦を使用しないために軌道作業機械１の作業ツールユニットが不都合な影響をうけることはない。
【００２２】
（ｂ）分岐路線区用タイタンパーの場合に前位及び後位の測定フィーラーボギーに搭載されねばならなかった高価な測定弦式追従制御装置の必要がなくなる。
【００２３】
（ｃ）タンピングユニットは軌道中心線を超えて横方向に危険なくシフトすることも可能になる。
【００２４】
（ｄ）軌道のクロスレベル修正用基準系３０は、定評のある慣用の機械的及び電気的な構成要素を用いて構成することができる。測定値を検出するためには単純な転動式測定値発生器で充分である。
【００２５】
（ｅ）軌道のスロープ区及びカーブ区におけるスチール製測定弦の垂みに起因した測定誤差はなくなる。
【００２６】
図６の回路構成図から判るように差分素子４２において、前位の測定値発生器３２と後位の測定値発生器３４との間の差分（Ｈｍ−Ｖｍ）が形成される。整合素子４３において差値とシステム定数Ｋとの乗算が行なわれる。総零値の調整のためにも設けられている別の差分素子４４において、中位の測定値発生器３３によって検出されたライニング偏差Ｒａに対する差分形成が行なわれる。この計算動作に並行してカント測定装置３７，３８によってか又は（レベリング基準系２１に配設された）別の測定装置４５によって、所属の測定フィーラーボギー２４，２５，２６のカントが検出される。後置の整合素子４６において前記測定値は、カントに関連した固定点３６の構造に起因した横方向偏差に応じてそれ相応に補正される。別の整合素子４７，４８において測定値は、構造に起因したファクタａ／Ｌ又はｂ／Ｌによって補正される。別の差分素子４９において（例えば圧力差によって）通り整正力が検出される。最終的に別の差分素子５０において合算されかつ補正された測定値は、必要とされる横方向の軌道位置修正を実施するために、各通り整正用油圧駆動装置１３の負荷の下に油圧サーボ回路に供給される。これと並行して各通り整正値の表示が行なわれる。
【００２７】
タンピングユニット１８に代えて横方向軌道位置修正用の装置として例えば後置のスタビライジングユニットを採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】マルチプルタイタンパとして構成された本発明による軌道作業機械の側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったマルチプルタイタンパの測定フィーラーボギー領域の拡大横断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったマルチプルタイタンパの測定フィーラーボギー領域の拡大横断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿ったマルチプルタイタンパの測定フィーラーボギー領域の拡大横断面図である。
【図５】軌道のクロスレベルを修正するための、機械フレームと測定値発生器と測定フィーラーボギーとから成る基準系の概略平面図である。
【図６】略示した回路構成図である。
【符号の説明】
１ 軌道作業機械、 ２，３ レール走行台車、 ４，５ レール、 ６ 枕木、 ７ 機械フレーム、 ８ 作業方向を示す矢印、 ９ 駆動・エネルギ供給装置、 １０ 機械走行用駆動装置、 １１ 軌道扛上・通り整正ユニット、 １２ 扛上用油圧駆動装置、 １３ 通り整正用油圧駆動装置、 １４ ブラケット、 １５ 通り整正用フランジ付きローラ、１６ 扛上用ローラ、 １７ 高低調整用油圧駆動装置、 １８ タンピングユニット、 １９ 操作室、 ２０ 制御装置、 ２１ レベリング基準系、 ２２ レベリング基準コード、 ２３ フィーラーロッド、 ２４，２５，２６ 測定フィーラーボギー、 ２７ 測定値発生器、 ２８，２９ カント測定装置、 ３０ 軌道のクロスレベル修正用基準系、 ３１ フランジ付きローラ、 ３２，３３，３４ 測定値発生器、 ３５ 測定値発生器用ワイヤーケーブル、 ３６ 固定点、 ３７，３８ カント測定装置、 ３９ 圧力信号発生器、 ４０ 垂直方向延長部、 ４１ 水平基準平面、 ４２ 差分素子、 ４３ 整合素子、 ４４ 差分素子、 ４５ 測定装置、 ４６ 整合素子、 ４７，４８ 整合素子、 ４９，５０ 差分素子

Claims (4)

1. レール走行台車上に搭載されていて軌道位置を横方向修正するための通り整正用駆動装置（１３）を有しかつ準拠ベースとして併用される機械フレーム（７）並びに、同一軌道に沿って転動可能な複数の測定フィーラーボギー（２４，２５，２６）を備え、該測定フィーラーボギーが前記機械フレーム（７）並びに軌道実際位置測定用の複数の測定値発生器（３２，３３，３４）と相俟って軌道実際位置を検出するための基準系（３０）を形成している形式の軌道位置修正用の軌道作業機械において、作業方向（８）で見て前記基準系（３０）の前端部と後端部とに配置されている各測定フィーラーボギー（２４，２６）には、該フィーラーボギーの横方向傾度の検出のためのカント測定装置（３７，３８）が配設されており、かつ通り整正用駆動装置（１３）の通り整正力を検出するための圧力信号発生器（３９）が設けられていることを特徴とする、軌道位置修正用の軌道作業機械。
2. 圧力信号発生器（３９）が、通り整正力に関連した自動的な零値調整のために通り整正用駆動装置（１３）の領域内に配置された測定フィーラーボギー（２５）の測定値発生器（３３）と結合されている、請求項１記載の軌道作業機械。
3. 機械フレーム（７）の垂直方向延長部（４０）が、測定値発生器用ワイヤーケーブル（３５）を有する回転ポテンシオメータとして構成された各測定値発生器（３２，３３，３４）と結合されており、前記の測定値発生器用ワイヤーケーブル（３５）が、それぞれ所属の測定フィーラーボギー（２４，２５，２６）と結合されて固定点（３６）を形成している、請求項１又は２記載の軌道作業機械。
4. 各測定フィーラーボギー（２４，２５，２６）における測定値発生器用ワイヤーケーブル（３５）の全ての固定点（３６）が、レール走行台車（２，３）の車輪のレール支座点によって形成される水平基準平面（４１）に関して同一のレベルに位置決めされている、請求項３記載の軌道作業機械。

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