JP4046867B2

JP4046867B2 - 作業ユニットを制御するための基準システムを有する軌道用の作業機械装置及びその方法

Info

Publication number: JP4046867B2
Application number: JP28234498A
Authority: JP
Inventors: ヨーゼフ・トイラー; ベルンハルト・リッヒトベルガー
Original assignee: Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Current assignee: Franz Plasser Bahnbaumaschinen Industrie GmbH
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2018-10-05
Also published as: CN1102975C; FR2770859A1; GB9816763D0; CZ294398A3; CH693571A5; GB9901373D0; ITMI982019A1; GB2330166A; AU730672B2; CZ290385B6; US6158352A; PL329024A1; GB2330166B; ATA168797A; FR2770859B1; RU2149940C1; AU8791698A; JPH11217801A; PL192536B1; AT409979B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、車台上で支持される機械装置フレームを含む軌道用の作業機械装置に関する。前記機械装置フレームは、作業方向に関して、先端側フレーム部分と、後端側フレーム部分とを備えており、先端側フレーム部分と後端側フレーム部分とは、関節接合部によって互いに接続されている。前記軌道用の作業機械装置は、前記機械装置フレーム上に配置された少なくとも１つの作業ユニットを制御するための基準システムを備えている。本願発明は、また、軌道測定値を検出するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＢ２２６８０２１から、バラス（鉄道のまくら木の下に敷く砂利や砕石）クリーニング（清掃）用の機械装置が公知である。このバラスクリーニング用の機械装置は、２つのフレーム部分を備えており、前記２つのフレーム部分は、互いに、関節状に可動結合されている。レーザー基準システムが、前記先端側フレーム部分の領域における前記軌道の長手方向の傾きを検出するできるように機能している。前記測定にしたがって、前記第２のフレーム部分に置かれた作業ユニットの垂直位置を制御できるようになっている。この目的のために、レーザー発信機が設けられており、レーザー発信機は水平位置に強固に保持されている。前記先端側フレーム部分の軌道上の前方車台には、レーザー受信機が配置されている。前記レーザー受信機は、レーザーの水平基準面を参照することによって、前記先端側フレーム部分の長手方向の傾きを検出できるように機能している。
【０００３】
アルゴリズムによって計算された長手方向の傾き値は、時間遅れ（ｔｉｍｅ−ｄｅｌａｙ：すなわち、時間遅延）されて、さらに、前記第２のフレーム部分の清掃チェーンに設けられたレーザー受信機に伝達される。これによって、清掃チェーンの垂直方向位置を制御できるようになっている。
【０００４】
さらに、バラスクリーニング用の機械装置が、ＧＢ２２６８５２９から公知になっている。前記バラスクリーニング用の機械装置において、長手方向傾斜メーター（長手方向傾斜計量器）と横断方向傾斜メーター（横断方向傾斜計量器）とが、第１のフレーム部分と第２のフレーム部分に固定されている。前記第１のフレーム部分の領域において測定される軌道の長手方向の傾きは、目標値として記憶され、時間遅れの態様で伝えられて、清掃チェーンの垂直位置を制御できるようになっている。この場合、第２のフレーム部分の長手方向傾斜メーターによって検出される実際の傾きを、考慮に入れなければならない。清掃チェーンの垂直位置を制御するために、張力がかけられたケーブルのポテンションメータ（換言すれば、ポテンシオメーターまたは、電位差計）が、前記第２のフレーム部分と前記清掃チェーンとの間に設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明の目的は、簡単な手段によって、作業ユニットの操作によって破壊された軌道位置を比較的に正確に復元できる、特定のタイプの軌道作業用の機械装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は、当初に説明した、本願発明にかかわる軌道用の作業機械装置によって達成される。前記軌道用の作業機械装置において、前記先端側フレーム部分上に配置された基準システムは、２つの車台の間で前記軌道用の作業機械装置の長手方向に沿って伸長する基準線（基準ライン）と、前記軌道上で転動するように構成された測定用のアクスル（車軸）とによって形成される。前記測定用のアクスルは、前記基準線と前記測定用のアクスルとの間での前記機械装置の横断方向における相対運動を検出する測定装置を備えている。また、前記軌道用の作業機械装置において、両方のフレーム部分によって囲まれた実際のフレーム角度を検出するための角度測定装置が、設けられている。
【０００７】
この実施例によれば、比較的安価なで小さな構造によって、破壊される直前の実際の軌道位置を測量し、前記検出された実際の軌道位置を再生でき、これにより、実際の軌道位置に強固に位置決めされた先端側フレーム部分に対する後端側フレーム部分の角度関係によって、作業ユニットを制御することができる。そうするために、１つは、後端側フレーム部分の理論上の目標位置が、測定された軌道値から形成され且つ前記実際の軌道位置に対応している軌跡で容易に計算できるという認識から開始する。角度測定装置によって前記後端側フレーム部分の実際の位置を見つけることができることから、前記作業ユニットを制御するために必要な変位値は、減算によって容易に且つ信頼性をもって計算することができる。
【０００８】
本願発明の発展的な効果は、従属請求項及び図面から明らかとなるであろう。
【０００９】
本願発明は、図面に示された実施例に関して下記に詳細に説明されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示された機械装置１は、レールに拘束された車台２に支持された機械装置フレーム３を備えている。機械装置フレーム３は、作動方向（矢印４）に対する先端側フレーム部分５と、関節接合部６によって先端側フレーム部分５に接続された後端側フレーム部分７とを備えている。清掃チェーン９の形状をした種々の作業ユニット８と、軌道リフト装置１０とが、後端側フレーム部分７に設けられている。作業ユニット８は、装置１１によって、後端側フレーム部分７に対して調整可能になっている。エンドレスの清掃チェーン９によって道床から取り上げられたバラスは、（簡略化のために図示されていない）ふるい分け装置のコンベヤーベルト１２によって、後端側フレーム部分７に連結されたふるい分け用の貨車に搬送され、そこで清浄され、そして、道床を復元するために、コンベヤーベルト装置１３によって、軌道１４すなわち露出された地球形状体上に排出される。
【００１１】
実際の軌道位置の横方向位置の欠陥を検出するための基準システム１５が、先端側フレーム部分５に配置されている。基準システム１５は、基準線１６と、軌道１４上で転動するように構成された測定用のアクスル（車軸）１７と、アクスル１７に接続された測定装置１８とを備えている。基準線１６は、軌道１４の長手方向に沿って伸長し且つ軌道１４の横断方向に対して中心に配置されたスチール製の弦材（ｃｈｏｒｄ）によって形成されている。測定装置１８は、直線ポテンションメータ（ｌｉｎｅａｒｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｅｒ）を備えている。直線ポテンションメータは、機械装置１の横断方向に沿って変位し、測定用のアクスル１７と基準線１６との間の相対的な変位を検出できるようになっている。測定用のアクスル１７は、先端側フレーム部分５に取り付けられており、フランジ付きのローラー１９によって軌道１４上で転動するように構成されている。測定用のアクスル１７は、図示しない駆動装置によって、機械装置１の横断方向に沿って、軌道１４を構成する２つのレールの一方に押圧されている。それによって、任意の軌間（ゲージ）遊びが除去されながら、測定用のアクスル１７は、軌道１４の横方向のコースを正確にたどることができる。機械装置１が走行した距離を検出するためのオドメーター（走行距離計）２０が、設けられている。角度測定装置２１が、関節接合部６の領域に設けられている。角度測定装置２１は、ホイールが車台２と接触する地点に対して平行に伸長するまたは水平に伸長する平面に関して、先端側フレーム部分５及び後端側フレーム部分７の２つのフレーム部分によって囲まれた実際のフレーム角度β（図２）を検出できるようになっている。軌道の横方向位置の検出と同時に、軌道の垂直位置を検出することが望まれる場合、さらに、垂直面に関して、先端側フレーム部分５及び後端側フレーム部分７の２つのフレーム部分の間で囲まれた頂角を検出するための角度測定装置２１を設ける必要がある。
【００１２】
図２に明白に示された座標系は、ｘ軸上に、機械装置１のオドメーター２０によって検出される軌道の距離ｘを示している。一方、ｙ軸は、実際の軌道位置を表す軌跡（ｌｏｃｕｓ）２２の横方向位置のずれ（一直線欠陥）を示している。基準システム１５の測定装置１８によって先端側フレーム部分５で測定された正矢ｆから、一点鎖線で示された多角形曲線２３に関連して、軌道１４の軌跡２２を概算することが可能となっている。
【００１３】
先端側フレーム部分５を支持する機能を果たしている２つの前方車台２の間のボギー（転向台車）の枢動軸間距離は、１２メートルになっている。測定用のアクスル１７は、２つの車台２の間の中心に設けられている。それによって、正矢の測定は、６メートルの間隔で実行される（その結果、多角形の長さは６メートルになる）。後端側フレーム部分７を支持する２つの後方車台２の間のボギー（転向台車）の枢動軸間距離は、２４メートルになっている。したがって、作業ユニット８の制御値を決定するための、対応する数学上の式の展開をかなり簡単にすることができる。作業の操作を開始する前は、次第に作業部位に至る（３６メートルある）１つの機械装置の長さに対応する軌道の長さは、既に測量されているべきである。その結果、軌跡２２（図２）を、その測量に起因する５つの正矢ｆから得ることができる。上述した形状寸法（ジオメトリー）により、先端側フレーム部分５と後端側フレーム部分７の関節接合部６は、軌跡２２のｙ₃ に正確に位置決めされ、機械装置フレーム３の前方ボギーの枢動軸２４は、ｙ₅ に位置決めされる。後端側フレーム部分７の後方ボギーの枢動軸は、参照符号２５によって示されている。先端側フレーム部分５及び後端側フレーム部分７の２つのフレーム部分によって囲まれ且つ角度測定装置２１によって測定される実際のフレーム角度は、βによって示されている。勾配（ｋ₂ ）の形で与えられた、後端側フレーム部分７と先端側フレーム部分５の理論上の目標位置によって囲まれる目標フレーム角度は、α₂ によって示される。
【００１４】
図２に示されているように、機械装置１が前方へ向けて移動して作業している間、正矢ｆ₁ 、ｆ₂ 、ｆ₃ は、基準システム１５の助けによって、６メートルの間隔で連続的に記録される。全体で５つの正矢ｆが機械装置フレーム３の間隔内で既知となるや否や、多角形曲線２３に基づいて、軌跡２２を概算することができる。機械装置１の位置は、軌跡２２内において計算され、関節接合部６はｙ₃ に正確に位置決めされる。先端側フレーム部分５は、実際の軌道位置に常に位置決めされていることから、前方ボギーの枢動軸２４だけでなく関節接合部６も軌跡２２上に位置決めされる。後端側フレーム部分７の長さも、既知の寸法になっている。これらの所与のデータから、後端側フレーム部分７の（点線２６によって示される）理論上の目標位置をかなり容易に計算することができる。前記目標位置において、後方ボギーの枢動軸２５は、軌跡２２上に位置しなければならない。
【００１５】
後端側フレーム部分７の理論上の目標位置から、勾配（ｋ）の形状におおよそ特定された、先端側フレーム部分５で囲まれた目標フレーム角度Δαを決定することが可能である。角度測定装置２１によって決定される実際のフレーム角度βは、勾配Δｙ／Δｘとしておおよそ特定される。理論上の目標位置に対する後端側フレーム部分７のずれまたは位置的な欠陥は、実際のフレーム角度βと目標フレーム角度Δαとの間を引くことによって、または、後端側フレーム部分７の実際の勾配（ｋ₁ ）と後端側フレーム部分７の目標勾配（ｋ₂ ）との間を引くことによって、特定することができる。例えば、後方ボギーの枢動軸２５での、目標位置からの横方向へのずれは、そのとき、勾配差と機械装置１の長さとを掛けることによって、簡単に見出される。駆動装置１１の対応する作動によって、作業ユニット８が（作業ユニット８の作動前に存在したときの実際の位置に対応する）目標位置に位置決めされるまで、後端側フレーム部分７が固定（ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）され、先端側フレーム部分５で測量された実際の軌道位置が復元される。
【００１６】
計算のための式をより詳細に説明する。軌跡２２のｙ値に関しては、次の式が適用される。
【００１７】
ｙ₁ ＝２・ｆ₁
ｙ₂ ＝２・（２ｆ₁ ＋ｆ₂）
ｙ₃ ＝２・（３ｆ₁ ＋２ｆ₂ ＋ｆ₃ ）
ｙ₄ ＝２・（４ｆ₁ ＋３ｆ₂ ＋２ｆ₃ ＋ｆ₄ ）
ｙ₅ ＝２・（５ｆ₁ ＋４ｆ₂ ＋３ｆ₃ ＋２ｆ₄ ＋ｆ₅ ）
【００１８】
勾配差Δｋ＝Δｙ／Δｘに関しては、（新しい正矢が６メートルで正確に測定されたとき）下記の式が適用される。
【００１９】
Δｋ（Δα）＝ｋ₂（α₂ ）−ｋ₁（α₁ ）＝（ｙ₃ ／２ｓ）−（ｙ₅ −ｙ₃ ）／ｓ＝（３ｙ₃ −２ｙ₅ ）／２ｓ
【００２０】
ここで、ｓは、先端側フレーム部分５の長さである。２ｓは、後端側フレーム部分７の長さである。
【００２１】
２つの測定された正矢ｆの間を前方に向けて移動する間、補間のために下記の式が使用される（ｘ＝それぞれ、０から６メートルまでの距離）。
【００２２】
ｙ’₃ ＝ｙ₃ ＋２ｘ・（ｙ₄ −ｙ₃ ）／ｓ
ｙ’₅ ＝２（５ｆ₁ ＋４ｆ₂ ＋３ｆ₃ ＋２ｆ₄ ＋ｆ’₅ （ｘ））
Δｋ＝（３ｙ’₃ −２ｙ’₅ ）／２ｓ
【００２３】
単位と無関係な勾配を得るために、例えば、インチ（ｉｎ）［メートル（ｍ）など］同じ単位を使用することによって、正矢と弦材と位置とを、前記計算式に入れなければならない。
【００２４】
図３は、さらに、別の実施例に係わる機械装置１を示している。機械装置１は、軌道を再生するのに適している。簡略化のために、同じ機能を有する部材は、図１に示した実施例と同じ参照符号によって示されている。機械装置フレーム３は、同じように、先端側フレーム部分５及び後端側フレーム部分７の２つの部分から構成されている。先端側フレーム部分５は、関節接合部６によって後端側フレーム部分７に接続されている。先端側フレーム部分５には、軌道１４の横方向位置を決定できるようにするために、基準システム１５と、基準線１６と、測定用のアクスル１７とが装備されている。角度測定装置２１が、関節接合部６に設けられている。後端側フレーム部分７の後端は、キャタピラー付きの車台２７によって、地ならしされたバラス道床（ｂａｌｌａｓｔｂｅｄ：または、バラスト道床）２８に支持されている。作業ユニット８が、垂直方向及び横断方向に調整可能な地ならし装置２９と、新しい枕木３０を敷設するための装置３４の、形態で設けられている。さらに、装置３１が、古い枕木３２を取り上げる機能を果たしている。軌道位置を復元するするために、基準システム１５と角度測定装置２１の助力で決定された制御値にしたがって、駆動装置３３を作動させ、これにより、キャタピラー付きの車台２７を操舵することもできる。といのは、キャタピラー付きの車台２７の操舵と一緒に、作業ユニット８も自動的に中心決めできるからである。
【００２５】
図４に概略的に示され且つ拡大された角度測定装置２１は、張力がかけられたケーブルのポテンションメータ３５を備えている。張力がかけられたケーブルのポテンションメータ３５は、関節接合部６の領域に配置され、先端側フレーム部分５と後端側フレーム部分７に接続され、これにより、水平面に関して囲まれた実際のフレーム角度（β）を検出することができる。張力がかけられたケーブルのポテンションメータ３６が、垂直方向に伸長し、先端側フレーム部分５と後端側フレーム部分７とを互いに接続している。張力がかけられたケーブルのポテンションメータ３６は、互いに対する、先端側フレーム部分５及び後端側フレーム部分７の２つのフレームのねじれを結合するために設けられている。
【００２６】
他の実施例として、もちろん、基準線１６をレーザービームとして形成してもよい。また、関節接合部６の代わりに、通常の貨車の連結器を使用して、先端側フレーム部分５及び後端側フレーム部分７の２つのフレーム部分を接続することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、軌道の横方向の欠陥を判断する作業ユニットを制御するための基準システムを有する、バラス道床をクリーニング（清掃）するための軌道用の作業機械装置の簡略化した側面図である。
【図２】図２は、正矢によって形成される軌跡を有する座標系を示している。
【図３】図３は、軌道再生用に適切な他の軌道用の作業機械装置を示している。
【図４】図４は、角度測定装置の簡略化した略図を示している。
【符号の説明】
１機械装置２車台
３機械装置フレーム５先端側フレーム部分
６関節接合部７後端側フレーム部分
８作業ユニット９清掃チェーン
１０軌道リフト装置１１駆動装置
１２コンベヤーベルト１３コンベヤーベルト装置
１４軌道１５基準システム
１６基準線１７測定用のアクスル
１８測定装置１９フランジ付きのローラー
２０オドメーター２１角度測定装置
２２軌跡２３多角形曲線
２４前方ボギーの枢動軸２５後方ボギーの枢動軸
２６点線２７キャタピラー付きの車台
２８傾斜したバラス道床２９地ならし装置
３０枕木３１装置
３２枕木３３駆動装置
３５ケーブルのポテンションメータ
３６ケーブルのポテンションメータ

Claims

軌道用の作業機械装置であって、
機械装置フレーム（３）を備えており、前記機械装置フレーム（３）は、２つ又は３つの車台（２）上で支持され、作動方向に関して、先端側フレーム部分（５）と後端側フレーム部分（７）とを備えており、前記先端側フレーム部分（５）と前記後端側フレーム部分（７）とは、関節接合部（６）によって互いに接続されており、また、前記機械装置フレーム（３）に配置された少なくとも１つの作業ユニット（８）を制御するための基準システム（１５）を備える軌道用の作業機械装置において、
前記先端側フレーム部分（５）に配置され前記基準システム（１５）は、隣り合う２つの車台（２）の間で前記機械装置の長手方向に伸長する基準線（１６）と、アクスル（１７）とによって形成されており、
前記アクスル（１７）は、前記軌道上を転動できるように構成されており、
また、前記アクスル（１７）は、当該アクスル（１７）と前記基準線（１６）との間での前記機械装置の横断方向に沿った相対的な移動を検出するための測定装置（１８）を備えており、
前記先端側フレーム部分（５）と前記後端側フレーム部分（７）の両方のフレーム部分によって囲まれた実際のフレーム角度（β）を検出するための角度測定装置（２１）を設けたことを特徴とする軌道用の作業機械装置。
請求項１に記載の軌道用の作業機械装置において、
前記角度測定装置（２１）は、張力がかけられたケーブルのポテンションメータ（３５）によって形成されており、
前記張力がかけられたケーブルのポテンションメータ（３５）は、前記関節接合部（６）の領域に配置され、また、前記先端側フレーム部分（５）及び後端側フレーム部分（７）の両方のフレーム部分に接続され、水平面に関して囲まれた前記実際のフレーム角度（β）を検出できることを特徴とする軌道用の作業機械装置。
請求項１または２に記載の軌道用の作業機械装置において、
張力がかけられた第２のケーブルのポテンションメータ（３６）が、前記角度測定装置（２１）と協働しており、
前記張力がかけられた第２のケーブルのポテンションメータ（３６）は、先端側フレーム部分（５）及び後端側フレーム部分（７）の両方のフレーム部分を、垂直方向において互いに接続して、先端側フレーム部分（５）及び後端側フレーム部分（７）の両方のフレーム部分の間のねじれを検出できることを特徴とする軌道用の作業機械装置。
軌道測定値を検出し、前記軌道位置を画定し、横方向の軌道位置に関する正矢（ｆ）及び／又は前記垂直な軌道位置に関する軌道の長手方向の傾きを参照し、作業ユニット（８）の作用により軌道位置が破壊された直後の軌道位置を復元する方法であって、
前記作業ユニット（８）は、機械装置（１）の作動方向に関して、後端側フレーム部分（７）に配置されており、
前記後端側フレーム部分（７）は、関節接合部（６）によって先端側フレーム部分（５）に接続されており、
ａ）先端側フレーム部分（５）の領域における前記軌道の長手方向の傾き及び／または正矢（ｆ）を連続的に測定することによって、実際の軌道位置を検出するステップと、
ｂ）前記検出された軌道測定値に基づいて、前記実際の軌道位置に対応し且つ距離に基づいた座標系に結びついた軌跡（２２）を計算するステップと、
ｃ）前記機械装置フレーム（３）が、３点、すなわち、関節接合部（６）及び隣接する２つの車台（２）に関して、前記軌跡（２２）上での計算によって重ね合わせられ、
それによって、前記軌跡（２２）に関して前記後端側フレーム部分（７）の理論上の目標位置を見い出すステップと、
ｄ）前記後端側フレーム部分（７）と前記先端側フレーム部分（５）の前記理論上の目標位置によって囲まれた目標フレーム角度（α）を計算するステップと、
ｅ）前記実際のフレーム角度（β）に基づいて、前記軌跡（２２）に関して前記後端側フレーム部分（７）の実際の位置を計算するステップと、
ｆ）前記後端側フレーム部分（７）の前記理論上の位置と実際の位置との間の差異を形成することによって、前記作業ユニット（８）用の制御値を決定するステップと、
ｇ）駆動装置（１１）を作動させて、前記決定された制御値にしたがって、前記後端側フレーム部分（７）に関して前記作業ユニット（８）を相対的に変位させるステップとを備えたことを特徴とする方法。