JP7485694B2 - 軌道を突き固めるタンピングピッケルおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、軌道の下側を突き固めるためのタンピング機械用のタンピングピッケルであって、ピッケル軸部を備え、このピッケル軸部の上側の端部が、ピッケル取付け部内に固定するための保持区分を有し、ピッケル軸部の下側の端部が、ピッケルプレートに移行する、タンピングピッケルに関する。さらに本発明は、軌道の下側を突き固めるためのタンピング機械であって、対向するタンピングツールが、加振可能かつ相互に接近可能に、高さ調節可能なツール支持体に支持されている、タンピング機械に関する。さらに本発明は、タンピングピッケルを備えるタンピング機械を動作させる方法に関する。

例えば国際公開第２０１１／００３４２７号には、軌道の下側を突き固めるためのタンピング機械用のタンピングピッケルが開示されている。このタンピング機械は、それぞれのタンピングピッケルを締付け固定するためのピッケル取付け部を備えたタンピングツールを有している。

国際公開第２０１８／２１９５７０号に基づき、タンピング機械を用いて軌道バラスト道床を圧縮する方法が公知である。同号では、タンピングユニットのピッケル取付け部に力測定センサが配置されており、１回の振動サイクルの間に、タンピングツールが進行した経路にわたってタンピングツールに作用する力の経過を検出する。これに対して代替的には、それぞれのタンピングピッケルの外面にひずみゲージが接着されていてもよい。この場合、保持性が不十分であることと、適用が複雑で高コストになることが不利である。

本発明の根底にある課題は、冒頭に述べた形態のタンピングピッケルを改良して、改善された突固めプロセスを実施することができるようにすることである。本発明の更なる課題は、改善された突固めプロセスを実施するためのタンピング機械を提供することである。さらに、タンピング機械を動作させるための相応に改善された方法を提供することが望ましい。

本発明によれば、これらの課題は独立請求項１、１０および１２に記載の特徴によって解決される。従属請求項には、本発明の有利な構成が記載してある。

本発明では、ピッケル軸部に設けられた凹部内に、センサの受感素子が配置されており、タンピングピッケルが、センサ信号を伝送するための接続要素を有している。こうして、タンピングピッケル自体が、タンピングピッケルにおいて発生する測定量を検出するためのセンサ機能を果たす。ピッケル軸部の凹部は、センサの特性に適合されているので、受感素子の最適な配置形態が与えられている。所望の測定量が高い精度で検出可能であり、受感素子がピッケル軸部内に組み込まれていることによって、外乱要因による影響が阻止される。さらに、この配置構成によって、受感素子が損傷から保護されている。

有利な改良形態では、タンピングピッケルは、センサの電子回路を有している。これによって、例えばタンピングピッケルの納品前に、センサまたは受感素子の較正が実施可能であり、較正データは電子回路に保存可能である。有利には、電子回路はメモリチップを有し、このメモリチップの接続部は、ケーブルを介して外部へ案内されている。

別の改良形態は、受感素子が、タンピングピッケルにおいて発生する複数の測定量を検出するように構成されていることを特定している。例えば、機械的な負荷に加えて、タンピングピッケルの温度が検出される。こうして、センサは、突固めプロセス中の使用条件の監視に適しており、そこからメンテナンスの必要性を導出することができる。

タンピングピッケルの簡単な交換のためには、接続要素が、解離可能な差込み接続装置の要素であると有利である。タンピングピッケルの取替え時には、差込み接続装置が解離され、このタンピングピッケルが新しいタンピングピッケルに替えられる。新しいタンピングピッケルは、差込み接続装置を引き続き形成するために、同一の差込み端子を有している。

適合性を保証するために、タンピングピッケルは、有意義には、タンピングピッケルを標識マーキングするための電子部品を有している。これは好都合には、標識マーキングの不正操作を防止する、いわゆるトラステッドプラットフォームモジュールである。

タンピングピッケルの有利な構成では、受感素子が、凹部内に接着されたひずみゲージ式素子である。こうして、タンピングピッケルに作用する力と加速度とが、簡単に検出可能である。

別の改良形態は、受感素子が、ファイバブラッググレーティングを備えた光導波路であることを特定している。このようなファイバブラッググレーティングを用いて、光導波路の予め設定された箇所で、伸張、圧縮および撓みを測定することができる。これらの測定値から、力、加速度および温度変化が導出可能である。

この場合、光導波路が、ピッケル軸部の凹部から突出しており、光導波路のこの突出した区分が、柔軟な保護カバーで被覆されていると好都合である。こうして、光導波路は、保護するカバーを備えて、評価電子回路が配置されている箇所まで案内されている。

有利には、凹部は、ピッケル軸部の軸心領域に設けられた長手方向孔として形成されている。このようにすると、ピッケル軸部の強度を不都合に損なうことなしに、センサの受感素子が最適に損傷から保護される。出口箇所に、場合によっては折曲げに対する機械的な保護手段が配置されている。

軌道の下側を突き固めるための本発明に係るタンピング機械では、対向するタンピングツールが、加振可能かつ相互に接近可能に、高さ調節可能なツール支持体に支持されており、それぞれのタンピングツールがピッケル取付け部を有し、このピッケル取付け部内に上記のタンピングピッケルが固定されており、それぞれのタンピングピッケルのセンサに、評価装置が接続されている。これによって、突固めプロセス中にタンピングピッケルにおいて発生する測定量を検出可能であり、このことによって、突固めプロセスが最適化される。

評価装置が、差込み接続装置によってそれぞれのセンサに接続されており、それぞれの差込み接続装置が、特にツール支持体に配置されていると有利である。このことにより、測定量検出に悪影響を及ぼすことなしに、タンピングピッケルの交換が容易になる。

記載されたタンピングピッケルを備える、記載されたタンピング機械を動作させる本発明に係る方法は、突固めプロセス中に、それぞれのタンピングピッケルにおいて発生する測定量を、対応配置されたセンサによって検出し、評価装置によって記録することを特定している。これによって、１回の突固めプロセス中に検出された測定量が、後続の突固めプロセスを最適化するために利用可能になる。さらに、突固めの質と、発生する負荷とを記録することができる。

改善された方法では、突固めプロセスの前に、各センサについて較正プロセスが実施され、較正値が求められる。較正値をこうして繰り返し更新することによって、各センサが常時、最大限の精度で機能することが保証される。

方法の別の改善形態は、突固めプロセスの前に、各タンピングピッケルについて読出しプロセスが開始され、それぞれのタンピングピッケルを標識マーキングするための電子部品が欠落している場合または不適切な場合には、その突固めプロセスが阻止されることを特定している。これによって、タンピング機械が、不適切なタンピングピッケルを備えて動作させられることが防止される。不適切なタンピングピッケルの使用は、突固め時の質の低下または激しい摩耗を引き起こすおそれがある。さらに、不適切なタンピングピッケルは、本発明による測定値検出に使用することができない。

常時、タンピング機械の瞬時の状態を問い合わせることができるようにするために、タンピングピッケルの交換が、評価装置によって記録されると好都合である。各交換プロセスを記録するために、相応の状態データがクラウドに伝送されてもよい。

以下、添付の図面に基づき、本発明を例示的に説明する。

タンピング機械の概略図である。 タンピングユニットの概略図である。 長手方向孔を有するタンピングピッケルの概略図である。 受感素子と接続要素とを備えたタンピングピッケルの概略図である。 ピッケル取付け部内のタンピングピッケルの概略図である。

図１に図示したタンピング機械１は、レール走行機構２によって、下側が突き固められる軌道３上で走行可能であり、タンピングユニット４と、扛上／整正ユニット５と、測定システム６と、機械制御装置７とを有している。軌道３はバラスト軌道であり、バラスト軌道では、まくらぎ８とレール９とから形成された格子状軌道がバラスト道床１０に支持されている。突固めプロセス中、扛上／整正ユニット５によって格子状軌道は目標位置へと持ち上げられ、場合によっては側方へ変位させられる。格子状軌道の瞬時の位置と目標位置との比較は、測定システム６によって行われる。

タンピングユニット２の振動するタンピングピッケル１１が、まくらぎ８の間でバラスト道床１０内に進入し、スクイーズ運動によってまくらぎ８の下のバラストを圧縮することによって、目標位置が固定される。扛上／整正ユニット５およびタンピングユニット４の制御は、測定システム６を利用して機械制御装置７によって行われる。

各タンピングピッケル１１は、タンピングツール１３のピッケル取付け部１２内に固定されている。このために、それぞれのタンピングピッケル１１のピッケル軸部１４が、上側の端部に保持区分１５を有しており、この保持区分１５がピッケル取付け部１２内に差し込まれている。例えば保持区分１５は円筒状に構成されており、ピッケル取付け部１２の円筒状の内面と嵌合い部を形成する。ねじ締結によって、保持区分１５はピッケル取付け部１２内に締付け固定される。ピッケル軸部１４の下側の端部は、ピッケルプレート１６に移行している。

対向するタンピングツール１３は、共通のツール支持体１７にトング状に支持されている。ツール支持体１７はユニットフレーム１８内で、高さ調節可能にガイドされている。タンピングツール１３の上側の端部は、それぞれのスクイーズ駆動装置１９を介して振動発生器２０に接続されている。例えばスクイーズ駆動装置１９は、回転する偏心軸に支持されている。代替的な構成では、振動発生部がそれぞれのスクイーズ駆動装置１９に組み込まれている。この場合、液圧シリンダにおいて、スクイーズ行程に周期的な振動行程が重畳されている。

突固めプロセスの質を監視し、場合によっては突固めプロセスに影響を与えるために、タンピングピッケル１１において発生する少なくとも１つの測定量が検出される。このために、ピッケル軸部１４に設けられた凹部２１内に、センサ２３の受感素子２２が配置されている。受感素子２２に接続された接続要素２４を介して、測定量は評価装置２５に供給される。図２に示す変化形態では、評価装置２５は、差込み接続装置２６によってそれぞれのセンサ２３に接続されている。評価装置２５は、例えば機械制御装置７に設けられている。

有利には、受感素子２２は、ファイバブラッググレーティングを備えた光導波路である。この場合、ファイバブラッググレーティングを備えた区分は、ピッケル軸部１４の凹部２１内に接着されている。こうして、ピッケル軸部１４の伸張、圧縮または撓みが、光導波路に伝達される。光導波路は、凹部開口２７においてピッケル軸部１４から引き出されている。好都合には、この箇所に機械的な保護手段が配置されていて、光導波路の損傷を防止する。図２に示す実施例では、光導波路の突出した区分は、センサ電子回路２８への接続部と一緒に、接続要素２４を形成している。この区分は、柔軟な保護カバー（例えば強化ホース）で被覆されている。

次いで、光ファイバセンサ２３によって検出されたピッケル軸部１４の伸張、圧縮または撓みが評価される。例えば評価装置２５において、これらの検出値から、力、加速度および温度変化が算出される。センサ電子回路２８によっても、測定信号から別の測定量が導出可能である。その基礎となるのが、事前に行われる較正プロセスである。

センサ２３の較正は、例えば納品前にメーカーにおいて行われる。この場合、較正データは、センサ２３または専用の記憶素子に保存される。好都合には、タンピングピッケル１１内にメモリチップ２９が接着されており、このメモリチップ２９の接続部は、ケーブルを介して外部へ案内されている。代替的なワイヤレスセンサ２３の場合には、メモリチップデータの読出しが、固定型またはモバイル型に構成されていてよい読取りデバイスによって行われる。データは、無線インタフェースを介して、機械制御装置７に伝送される。

初期較正に対して代替的または補足的に、毎回の機械使用前に、自動的な較正プログラムが実施される。この場合、各タンピングピッケルについて、較正値が求められる。更新された値はメモリチップ２９に保存される。

タンピングピッケル１１は、有意義には、タンピングピッケル１１の電子的な標識マーキングを可能にする別の電子部品３０を有している。例えば、いわゆるトラステッドプラットフォームモジュールが実装されており、これがタンピングピッケル１１の改ざん不能な個体識別を保証する。好都合には、メモリチップ２９と電子部品３０とは、センサ電子回路２８に組み込まれている。

機械制御装置７は、タンピング機械１の始動後で、最初の突固めプロセスを実施する前に、読出しプロセスが開始されるように構成されている。それぞれの電子部品３０が欠落している場合、またはそれぞれのタンピングピッケル１１の個体識別ができない場合には、その突固めプロセスは阻止される。これによって、不適切なタンピングピッケルを用いて突固めプロセスが実施されることが防止される。読出しプロセスは、タンピングピッケルの交換を記録するためにも利用可能である。

図３には、凹部２１として、ピッケル軸部１４の軸心領域に設けられた長手方向孔が図示されている。これによってピッケル軸部１４が弱化されることはない。なぜならば、軸部横断面の断面二次モーメントには、ごく僅かな影響しかないからである。長手方向孔は、ほぼピッケルプレート１６に至るまで延びている。したがって、ピッケルプレート１６に作用するバラスト道床１０からの反力を、接着された光導波路の端部のファイバブラッググレーティングによって直接的に検出可能である。より簡単な変化形態では、凹部２１はピッケル軸部１４に沿った溝として形成されており、この場合、この溝は、受感素子２２の取付け後に封止される。

凹部開口２７の領域に、センサ電子回路２８のための座繰り部が設けられている。この場合、接着された電子回路ハウジング内に、メモリチップ２９および電子部品３０ならびに差込み接点３１も収納されている（図４）。この実施変化形態では、タンピングピッケル１１がセンサ２３全体を有している。

タンピングピッケル１１が取り付けられた状態で、差込み接点３１は、ピッケル取付け部１２の接点に接続されている（図５）。この差込み接続装置２６は、ピッケル取付け部１２内に保護された状態で配置されており、センサ２３を、タンピングツール１３に固定された評価装置２５に接続している。機械制御装置７との接続は、ケーブルを介してまたは無線インタフェースを介して行われる。

タンピングピッケル１１における機械的な力、振動、および場合によっては温度を直接的に検出することにより、連続的な状態監視が可能である。このことはまず、処理されたバラスト道床１０の状態に当てはまる。この状態から、その時々のバラスト道床状態に応じて突固めプロセスを適合させるために、適合した制御パラメータを導出することができる。これは、機械制御装置７において、すべてのセンサデータに基づき自動化されて行われ、ユニット駆動装置の最適化された制御をもたらす。

バラスト道床１０の状態検出のほか、センサ２３は、個々の突固めプロセスの記録に用いられる。この場合、望ましくない偏差を早期に認識するために、個々の測定量について、それぞれの範囲が予め設定されていると有意義である。こうして、誤操作と、進行する摩耗現象とを確認することができる（状態監視）。記録データの評価により、摩耗し易い部分、特にタンピングピッケル１１の予測的なメンテナンスが可能である（予知保全）。

Claims (4)

1. 軌道（３）の下側を突き固めるためのタンピング機械（１）用のタンピングピッケル（１１）であって、ピッケル軸部（１４）を備え、該ピッケル軸部（１４）の上側の端部が、ピッケル取付け部（１２）内に固定するための保持区分（１５）を有し、前記ピッケル軸部（１４）の下側の端部が、ピッケルプレート（１６）に移行している、タンピングピッケル（１１）において、
   前記ピッケル軸部（１４）に設けられた凹部（２１）内に、センサ（２３）の受感素子（２２）が配置されており、前記タンピングピッケル（１１）が、センサ信号を伝送するための接続要素（２４）を有し、
   前記凹部（２１）が、前記ピッケル軸部（１４）の軸心領域に設けられた長手方向孔として形成されていることを特徴とする、タンピングピッケル（１１）。
2. 前記受感素子（２２）が、前記凹部（２１）内に接着されたひずみゲージ式素子であることを特徴とする、請求項１記載のタンピングピッケル（１１）。
3. 前記受感素子（２２）が、ファイバブラッググレーティングを備えた光導波路であることを特徴とする、請求項１記載のタンピングピッケル（１１）。
4. 前記光導波路が、前記ピッケル軸部（１４）の前記凹部（２１）から突出しており、前記光導波路の前記突出した区分が、柔軟な保護カバーで被覆されていることを特徴とする、請求項３記載のタンピングピッケル（１１）。

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