KR20210081336A - 트랙을 안정화하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

트랙을 안정화하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210081336A
KR20210081336A KR1020217010319A KR20217010319A KR20210081336A KR 20210081336 A KR20210081336 A KR 20210081336A KR 1020217010319 A KR1020217010319 A KR 1020217010319A KR 20217010319 A KR20217010319 A KR 20217010319A KR 20210081336 A KR20210081336 A KR 20210081336A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
track
stabilization
vibration
course
rail
Prior art date
Application number
KR1020217010319A
Other languages
English (en)
Inventor
베른하르드 안토니
플로리안 아우어
프릿츠 코프
크리스토프 빌체크
Original Assignee
플라세 & 토이러, 엑스포트 본 바흔바우마쉬넨, 게젤샤프트 엠. 베. 하.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 플라세 & 토이러, 엑스포트 본 바흔바우마쉬넨, 게젤샤프트 엠. 베. 하. filed Critical 플라세 & 토이러, 엑스포트 본 바흔바우마쉬넨, 게젤샤프트 엠. 베. 하.
Publication of KR20210081336A publication Critical patent/KR20210081336A/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E01B27/12—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track; Compacting track-carrying ballast
    • E01B27/20—Compacting the material of the track-carrying ballastway, e.g. by vibrating the track, by surface vibrators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B33/00—Machines or devices for shifting tracks, with or without lifting, e.g. for aligning track, for shifting excavator track
    • E01B33/06—Machines or devices for shifting tracks, with or without lifting, e.g. for aligning track, for shifting excavator track for slewing in a continuous operation, e.g. for tracks which carry excavators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B35/00—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/022—Vibration control arrangements, e.g. for generating random vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/025—Measuring arrangements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2203/00—Devices for working the railway-superstructure
    • E01B2203/12—Tamping devices
    • E01B2203/127—Tamping devices vibrating the track surface
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2203/00—Devices for working the railway-superstructure
    • E01B2203/16—Guiding or measuring means, e.g. for alignment, canting, stepwise propagation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Abstract

본 발명은 레일(4) 위를 이동하는 기계 프레임(2)에 연결되고 진동 가진기(13) 뿐 아니라 레일(4) 위를 구르도록 설계된 롤러(9,10)을 포함하는 안정화 유닛(8)에 의해, 트랙 밸러스트(7) 상에 지지되는 침목(6), 및 침목 상에 고정되는 레일(4)을 갖는 트랙(5)을 안정화하기 위한 방법에 관한 것으로, 여기에서 진동 가진기(13)는 특히 트랙의 길이방향에 대해 횡향으로 작동하는 수평 진동(15)을 생성한다. 여기에서, 진동 사이클 동안, 트랙(5)의 안정화 유닛(8)으로부터 작용하는 힘(
Figure pct00074
,
Figure pct00075
,
Figure pct00076
)의 코스(21)는 진동 경로(
Figure pct00077
,
Figure pct00078
)를 통해 센서(18,19,20)에 의해 기록되며, 평가 장치(22)에 의해, 안정화 절차 및/또는 트랙 밸러스트(7)의 품질의 평가가 발생함으로서 이 평가 장치에 의해 적어도 하나의 매개변수가 도출된다. 안정화의 작업 작동은 현장에서 부하-트랙 밸러스트(7)의 변형 거동 및 그의 변화, 를 결정하기 위한 측정 절차가 된다.

Description

트랙을 안정화하기 위한 방법 및 장치
본 발명은, 레일 위를 이동하는 기계 프레임에 연결되고 진동 가진기(vibration exciter) 뿐만 아니라 레일 상에 구르도록 설계된 롤러를 포함하는 안정화 유닛(stabilizing unit)에 의해, 트랙 밸러스트 상에 지지되는 침목, 및 침목 위에 고정되는 레일을 갖는 트랙을 안정화시키기 위한 방법에 관한 것이며, 여기서 진동 가진기는 특히 트랙의 길이방향에 대해 횡향으로 작동되는 수평 진동을 생성한다. 본 발명은 또한 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.
동적 트랙 안정화라고도 하는 트랙의 안정화는, 밸러스트 베드에서 트랙을 들어올리고, 라이닝하고 탬핑한 후에 지속적인 트랙 포지션을 생성하는 역할을 한다. 이 과정에서, 트랙을 제자리로 흔들어 트랙 포지션의 내구성을 형상시키기 위해 수평 진동이 안정화 유닛에 의해 생성되고 트랙으로 전달된다. 이것은 트랙의 들어올림, 라이닝 및 탬핑한 후에 발생하는 밸러스트 베드의 사후-정착(post-settlement)을 현저히 최소화한다. 또한, 벨러스트 베드에서 트랙의 횡향 변위 저항(transverse displacement resistance)이 크게 증가한다. 일반적으로, 안정화 유닛은, 동적 트랙 스태빌라이저(DTS)라고도 하는 트랙 유지보수 기계에 배치된다. 해당 기계는, 예컨대 EP 0 666 371 A1 또는 DE 41 02 870 A1에 알려져 있다.
WO 2008/009314 A1에 가변 동적 타격력을 지닌 안정화 유닛이 개시되어 있다. 그러나, 여기에서는 트랙의 각각의 레일 헤드 상의 효과적인 진동만 측정할 수 있지만, 트랙 침목의 결과적인 진동은 측정할 수 없다.
AT 518 373 A1에 따르면, 트랙의 생성된 진동이 기계 프레임에 부착된 카메라에 의해 기록되는, 트랙 벨러스트 베드를 갖는 트랙을 안정화하기 위한 방법이 알려져 있다. 추가 시퀀스에서, 트랙 그리드의 결과적인 진동 진폭은 획득된 이미지 데이터로부터 도출된다.
본 발명의 목적은 특히 안정화 절차의 최적화된 모니터링과 함께 개선된 안정화 거동을 갖는 처음에 언급된 타입의 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1항 및 11항의 특징에 의해 달성된다. 유리한 추가 개발은 종속 청구항들에서 명백해진다.
여기서, 특히 안정화 유닛에 설치된 센서에 의해, 진동 사이클 동안 진동 경로(oscillation path)를 통해 트랙 상의 안정화 유닛으로부터 작용하는 힘의 코스(course)가 기록되고, 여기에서, 평가(분석) 유닛에 의해, 안정화 절차 및/또는 트랙 밸러스트의 품질의 평가가 발생하는 것에 의해 적어도 하나의 매개변수가 평가 유닛에 의해 도출된다. 안정화 작업 프로세스는 부하 - 트랙 밸러스트의 변형 거동 및 그 변화 - 를 현장에서 결정하는 측정 절차가 된다. 실시간으로 측정값을 분석하고 적어도 하나의 매개변수(parameter)를 형성함에 의해, 안정화 절차 중에 이미 트랙 밸러스트의 품질 및 트랙 밸러스트 공고화를 온라인으로 평가할 수 있다. 추가 시퀀스에서, 공고화 및 안정화된 트랙 포지션의 프로세스 매개변수(process parameters)는 지속적으로 적절히 조정될 수 있다.
이런 방식으로, 트랙 스태빌라이저 및 작업 중인 트랙에서 작업-통합된 측정에 의해 공고화 제어를 위한 방법이 존재한다. 동적으로 가진된(dynamically excited) 안정화 유닛은 진동을 트랙 그리드 및 밸러스트 베드에 전달하여, 공고화에 이른다. 이 동안 안정화 유닛 및 밸러스트 트랙은 동적 상호작용 시스템(dynamic interaction system)을 형성하며, 그 이동 상태는 밸러스트 베드 상태의 특성에 대한 결론을 내리게 한다. 적절한 분석에 의해, 상기 시스템은 공고화 제어 및 밸러스트 공고화를 최적화하기 위해 사용된다.
프로세스 수반 공고화 제어의 잇점은 수행된 공고화 작업 및 그 문서화의 지속적인 품질 관리이다. 또한 이 공고화 제어는 안정화 전에 탬핑 장치를 통해 수행되는 탬핑 절차와 관련하여 전체 공고화를 최적화하는 역할을 한다. 여기에서 트랙 탬핑 중의 트랙의 들어올림은, 안정화 장치를 통해 트랙 밸러스트 베드의 최적화된 최종 공고화 후에, 트랙의 의도된 목표 포지션(target position)으로 정확하게 이르는 트랙 정착이 발생하는 범위까지 규정된 과-보정(over-correction)으로 발생한다. 이러한 잇점은 특히 탬핑 유닛 뿐 만 아니라 트레일링 안정화 유닛을 포함하는 복합 기계의 경우에 강조되야 한다.
목표는 공고화 후의 가능한 한 균질화 된 밸러스트 상태이어야 하지만, 최적의 최종 공고화의 달성이 절대적으로 우선을 차지하므로, 트랙 그리드의 정착 대부분이 제어된 방식으로 예상되며 트랙 포지션이 이후로 안정적이다. 여기에서, 트랙 벨러스트의 충분하고, 무엇보다도 균일한 운반 능력(carrying capacity)은 철도 운행 중 트랙 포지션의 안정성을 위한 필수적인 기본 요구사항이다.
따라서, 본 발명의 핵심은 트랙 스태빌라이저- 트랙 레일 의 동적 상호작용 시스템을 분석하고 개별 구성요소의 동적 특성을 식별하는데 있다. 여기에서, 주요 촛점은 트랙 밸러스트를 설명하는 시스템 매개변수의 변화를 추적하는데 있다.
만약, 안정화 유닛에 의해 트랙 밸러스트를 공고화 하는 동안에, 모든 프로세스 매개변수(이동 속도, 주파수, 편심, 수직 부하 등) 및 트랙 그리드의 동적 특성(레일 프로파일, 레일 패스닝, 침목 질량 및 기하학적 구조 등)이 변화하지 않으면, 진동 거동(vibration behaviour)의 변화는 트랙 밸러스트의 변화까지 명확하게 밝혀낼 수 있다. 본 발명에 따른 측정 및 그 분석을 통해, 프로세스 매개변수 또는 트랙 특성의 변화의 영향을 고려하거나 인식하는 것도 가능하다.
방법의 추가 개발에서, 매개변수는 안정화 유닛의 제어를 위한 매개변수로 명기된다. 이렇게 달성된 안정화 절차의 자동화된 조정은 밸러스트 베드의 변화하는 상태에 대한 빠른 반응을 가능하게한다. 예를들어, 밸러스트 베드 품질의 평가로부터 변화된 수직 부하 또는 조정된(adapted) 진동 주파수로 안정화에 대한 사양(규격) 값(specification value)을 도출해내 낼수 있다. 따라서, 안정화 유닛이 처리된 트랙 상에 수직방향으로 가하는 동적 가진(dynamic excitation) 및 정적 수직 부하(static vertical load)의 주파수가 자동으로 선택된다. 이 경우, 프로세스 매개변수의 자동 제어가 발생하면 유리하다.
이러한 방식으로, 작업-통합된 동적 공고화 제어의 측정값은, 안정화 유닛을 통한 트랙 밸러스트의 최적의 최종 공고화를 고려하여 주어진 밸러스트 상태에 대해 공고화 도구를 자동으로 최적으로 조정하기 위한 프로세스 매개변수의 자동 제어를 위한 기초가 된다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 진동 가진기(vibration exciter)가 활성화될 때, 적어도 두개의 편심 질량(체)(eccentric masses)이 서로 정합된(matched) 위상 포지션(phase positions) 및 규정된 각 주파수(angular frequency)로 회전한다. 이것에 의해, 변화된 위상 포지션 또는 변화된 각 주파수가 규정된다는 점에서 간단한 방식으로 트랙으로의 진동 도입의 적용이 가능하다. 편심 질량의 조정에 의해, 결과적인 편심(률)를 무단계(steplessly)로 조정할 수 있다.
여기서 유리하게는, 가진력(excitation force)은 회전하는 질량(체), 편심(률) 및 각 주파수로부터 결정된다. 질량 및 편심(률)이 알려져 있기 때문에, 각 주파수의 연속적인 기록은 가진력으로부터 도출하기에 충분하다. 조정가능한 편심을 지닌 편심 질량의 경우, 이 값은 가진력의 결정에 포함된다.
첫번째 유리한 매개변수로서, 코스의 경사(slope)가 강성 상태를 결정하기 위해 레일에서 도출된다. 응력 강성을 나타내는 작업 다이어그램이 작업 라인의 기울기는 트랙 밸러스트의 운반 능력에 관한 정보를 제공한다. 이는 밸러스트 안정화 코스에서 상승하며 공고화 또는 안정화의 증거로 사용된다. 이 경우, 전체 기울기가 기록된 코스의 선형 회귀(linear regression)에, 예컨대 적어도 제곱 오차(square error) 방법에 의해 결정되는 것이 유리하다.
코스의 곡률은 댐핑 상태를 결정하기 위해 두번째 매개변수로 유리하게 도출된다. 예를들어, 트랙의 공진 질량(resonating mass)의 감쇠 계수(damping coefficient)가 결정될 수 있다. 토양-기계적 원리를 통해, 트랙 스탠드의 스프링 상수, 감쇠 계수 및 공진 질량은 소급 계산에 의해 결정될 수 있는 트랙 밸러스트의 전단 탄성계수(shear modulus)와 관련된다. 트랙 밸러스트의 전단 탄성계수는 밸러스트 강성 및 트랠 밸러스트의 공고화 상태를 평가하는데 중요한 매개변수이다.
추가로 유리한 매개변수 결정은, 연관된 진동 경로를 통해 트랙 상에 안정화 유닛으로부터 작용하는 힘의 적어도 하나의 코스에 대해, 각 경우에 가진 기간( excitation period)에 걸쳐 원 통합(circle integration)에 의해 외접 영역(circumscribed area)이 동적으로 전송되는 작업으로서 결정되는 것을 제공한다. 안정화 유닛에 의해 레일로 전달되는 작업과 레일에 의해 트랙 밸러스트 베드로 전달되는 작업의 경우, 시간 간격 당 각각의 성능(performance)이 뒤따른다. 이들 성능 값들은 서로 대응할 뿐 아니라 안정화 장치의 모터 성능에 대응한다.
또한 안정화 유닛의 모드 질량(modal mass)이 평가 장치에 명시되어 있으면 유리하고, 레일에 작용하는 힘은 안정화 유닛의 모드 질량과 가속도의 곱을 고려하여 결정되며, 안정화 유닛의 진동 경로를 통해 레일 상에 작용하는 힘의 코스가 결정된다. 여기에서 유리하게는, 안정화 유닛의 가속도는 진동 경로의 제2 유도작용 (derivation)로서 결정된다.
방법의 추가 개선은, 특히 레일의 진동 섹션과 함께 진동하는 침목의 모드 질량이 평가 장치에 명시되고, 트랙 밸러스트 상에 작용하는 힘은 상기 모드 질량과 침목 가속도의 곱을 고려하여 결정되며, 침목의 진동 경로를 통해 트랙 밸러스트 베드 상에 작용하는 힘의 코스가 결정된다. 이 경우, 기계 프레임에 배치된 비접촉식 센서를 통해 침목의 진동을 기록하는 것이 유리하다.
안정화 유닛의 기계적 모델(역학적 모델)과 진동으로 설정된 트랙 섹션의 기계적 모델이 평가 장치에 저장되고, 토양-기계적 매개변수가 상기 모델에 의해 계산되는 경우 트랙 상태에 관한 추가 정보를 얻을 수 있다. 센서로 기록된 측정 데이터는 이러한 방식으로 진동으로 설정된 시스템 구성요소의 통적 특성에 관한 결론을 내릴 수 있다.
방법의 또 다른 변형은 안정화 유닛이 정지 동작(stationary operation)에 있는 동안 진동 경로에 대한 힘의 코스의 기록이 발생하는 것을 제공한다. 측정 동작 중에 안정화 유닛이 포함된 트랙 유지보수 기계를 정지하는 것은 특히 교정 및 데스트 목적에 유용하다.
설명된 방법 중 하나를 실행하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 기계 프레임에 고정되며 진동 가진기 및 레일 위를 구르도록 설계된 롤러들을 포함하는 안정화 유닛을 포함하고, 진동 경로를 통해 트랙 상의 안정화 유닛으로부터 작용하는 힘의 코스를 기록하기 위한 센서가 장치 상에 배치되며, 센서의 측정 신호가 평가(분석) 장치에 공급되고, 평가 장치는 상기 코스로부터 도출된 매개변수를 결정하도록 설계된다. 이러한 방식에서, 안정화 유닛은 작동 절차동안 유닛의 힘-경로 진행(작업 다이어그램)을 기록하고 이로부터 의미있는 매개변수를 도출하기 위한 측정 장치로써 추가로 사용된다.
유리하게는, 적어도 하나의 경로 측정 센서가 장치 상에 배치된다. 이를 통해, 트랙 상의 장치의 포지션이 간단한 방법으로 기록될 수 있으며, 각 경우에 도출된 매개변수에 할당(배정)될 수 있다. 그런다음. 측정 결과의 해당 기록이 포지션 관련 방식으로 존재하므로, 트랙의 상태가 처리된 전체 섹션에 대해 문서화된다.
장치의 추가 개선은 매개변수에 따라 안정화 유닛을 제어하기 위해 평가 장치가 장치 제어에 결합된다. 따라서 트랙 상의 변화된 상황은 처리된 트랙 섹션 전체에 걸쳐 균일한 공고화 품질을 보정하기 위해 자동으로 안정화 절차의 조정을 이끈다.
안정화 유닛(stabilizing unit)에 의해 생성되는 힘을 결정하기 위해, 평가 장치는, 안정화 유닛의 모드 질량 및 안정화되는 트랙의 모드 질량이 저장되는 메모리 장치를 포함하는 것이 유리하다. 작업 영역에 설치된 침목 및 레일의 데이터는 일반적으로 철도 운영자에게 알려져 있다. 필요한 경우, 필요한 데이터를 기록하기 위해 사전에 측정 실행이 수행된다. 이를위해, 장치는, 예컨대 레일 및 침목을 확인하기 위한 레이저 스캐너를 포함한다.
본 발명에 따른 방법 및 장치는 안정화 절차의 최적화된 모니터링과 함께 개선된 안정화 거동을 갖을 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 예시적으로 설명한다. 도식적으로 다음과 같이 도시한다;
도 1은 안정화 유닛을 갖는 트랙 유지보수 기계를 도시한다.
도 2는 안정화 유닛이 있는 트랙의 횡단면을 도시한다.
도 3은 안정화 유닛이 있는 트랙의 평면도이다.
도 4는 안정화 유닛에 의해 동적 힘이 도입된 트랙의 단면도이다.
도 5는 작업 다이어그램이다.
도 6은 안정화 유닛과 밸러스트 트랙의 동적 상호작용을 설명하기 위한 동적 모델이다.
도 1에 도시된 장치(1)는 트랙 유지보수 기계(동적 트랙 스태빌라이저,DTS)로써 구성되며, 온-트랙 언더캐리지(3,on-track undercarriages) 상에 지지되고 트랙(5)의 레일(4) 상에서 이동하는 기계 프레임(2)을 포함한다. 레일(4)은 침목(6)에 고정되며, 이들과 함께 트랙 밸러스트(7,track ballast) 상에 지지되는 트랙 그리드(track grid)를 형성한다. 유리하게는, 두개의 안정화 유닛(8,stabilizing units)이 기계 프레임(2)에 이동가능하게 연결되어 대향하는(반대) 방향 진동을 트랙(5)에 전달한다. 간단한 실시예에서, 오직 하나의 안정화 유닛(8)이 제공된다.
안정화 유닛(8)은 트랙 그리드를 붙잡기(gripping) 위한 플랜지 롤러(9) 및 클램핑 롤러(10)를 포함한다. 구체적으로, 클램핑 롤러(10)에 의한 레일(4)의 붙잡음은 클램핑 기계(11)에 의해 발생한다. 유리하게는, 플랜지 롤러(9)는 로크 텔레스코픽 축(12,locked telescopic axles)에 의해 내부로부터 레일(4)에 대해 가압된다. 안정화 유닛(8)은, 진동이 트랙 그리드에 의해 트랙 밸러스트(7)로 전달되게 국부적으로 트랙 그리드에 설정된다. 진동은 입상 구조의 입자가 이동하게 되어, 변위를 허용하며 조밀한 패킹(denser packing)을 취하게 하는 효과를 가진다. 상당한 분량의 미세 부분이 없는 새로운 트랙 밸러스트(7)의 경우, 밸러스트(7)가 유동하기 시작할 수 있으며 이는 공고화 효과(consolidation effect)를 추가적으로 향상시킨다. 트랙 밸러스트(7)의 공고화의 결과로, 트랙 밸러스트의 지지력(bearing capacity)과 강성이 증가되며, 공고화에 수반되는 정착(settlement)이 통제된 방식으로 예상된다.
도 2는 트랙(5) 상에 작용하는 안정화 유닛(8)이 있는 철도 제방(성토사면)의 횡단면을 도시한다. 도 3은 대응하는 평면을 도시한다. 안정화 유닛(8)은 진동 가진기(13,vibration exciter)(지향 진동기)에 의해 트랙 축(14)을 횡향하는 수평방향으로 동적으로 가진된다. 클램핑 롤러(10) 및 플랜지 롤러(9)를 통해, 이 수평 진동(15)은 레일(4)로 전달되고, 레일 패스닝(16)을 통해 침목(6)으로 전달된다. 각각의 침목(6)은 -선택적으로 침목 소울 패드(17,sleeper sole pad )를 통해- 생성된 진동을 공고화될 트랙 밸러스트(7)에 전달한다.
예시적인 실시예에서, 진동 가진기(13)는 서로 동기화된 위상 포지션을 갖는회전 편심 질량(체)(불균형)을 포함한다. 바람직하게는, 편심 질량(체)은 반대방향으로 회전하며, 편심력은 수직방향으로 서로 상쇄되고 수평방향으로 서로 증폭된다. 각각의 위상 포지션 또는 편심을 변화함으로서, 편심 질량의 효과를 조정할 수 있다. 유효 편심의 크기, 동적 가진의 주파수 및 위상 포지션을 결정하기 위해, 회전하는 편심 질량의 포지션이 도량형으로 지속적으로 기록된다. 대안적인 진동 가진기(13)의 경우, 동적 가진의 기록은 상응하는 적절한 방식으로 발생한다.
본 발명에 따르면, 진동 경로
Figure pct00001
,
Figure pct00002
(수평 변위)를 통해 트랙(5) 상의 안정화 유닛(8)에 의해 작용하는 힘 F, FS, FB 의 코스(21)가 안정화 유닛(8)에 배치된 센서(18,19,20)에 의해 진동 사이클 동안 기록된다. 도 2에 따른 배치에서, 센서(18)는 안정화 유닛(8)의 모션을 측정하고, 센서(19)는 진동 가진기(13)의 회전 편심 질량의 포지션을 측정한다. 예를들어, 가속도
Figure pct00003
는 먼저 가속도 센서(18)에 의해 결정되고, 각각의 경우 통합에 의해, 안정화 유닛(8) 및 또한 레일 헤드의 진동 속도
Figure pct00004
및 진동 경로
Figure pct00005
가 결정된다.
유리하게는, 안정화 유닛(8)의 유효 방향에서의 침목(6)의 모션 상태는 비접촉식 센서(20)에 의해 결정된다. 이는, 예를들어 진동으로 설정된 침목(6)을 겨냥한 자동 이미지 평가 기능이 있는 카메라이다. 이러한 방식으로, 각각의 침목(6)의 변위 또는 진동 경로
Figure pct00006
가 기록된다.
바람직하게는 온-라인 평가를 위한 트랙 유지보수 기계에는 센서(18,19,20)에 의해 기록된 센서 신호 또는 데이터가 공급되는 평가 장치(22,evaluation device)가 배치된다. 이는, 예를들어 메모라 장치가 있는 산업용 컴퓨터이다. 메모리 장치에, 장치(1) 및 처리된 트랙(4)의 구조 데이터 뿐 아니라 동적 모델(dynamic model)이 저장된다. 평가 장치(22)에는 작업 다이어그램이 편집되고 평가되는 소트트웨어가 설치된다. 또한, 경로 측정 센서(23)의 측정 결과는 개별 진동 사이클의 작업 다이어그램을 트랙(5) 상의 각각의 포지션에 링크하기 위해 평가 장치(22)에 공급된다. 다른 실시예에서, 평가 장치(22)는 중앙에 배치되고, 여기서 데이터 전송은 트랙 유지보수 기계 및 중앙 사이에 설정(set up)된다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 측정에 기초하여 편집된(compiled) 경로- 변위 관계가 설명된다. 진동 가진기(13)에 의한 안정화 유닛(8)의 가진력 F 는 유효 편심(률)(편심 질량 m 곱하기 편심률 e)과 가진 회로 주파수 w 제곱을 곱하고, 여기에 가진 회로 주파수 w 와 시간 t 를 곱한 사인을 곱한 것이다;
Figure pct00007
진폭 및 위상 포지션 모두는 측정으로부터 알려진다. 도량형으로 결정된 위상 포지션은 추가 위상 포지션에 대한 참조로서 역할을 하므로 계산에서 0으로 설정된다.
일반적으로, 측정은 이동된 안정화 유닛(8)의 작동 중에 작업-통합 방식으로 이루어지지만, 고정된 지점에서 공고화 코스를 추적하기 위해 교정 또는 테스팅 목적으로 정지된 상태 동안 수행될 수도 있다.
안정화 유닛(18)의 수평 변위
Figure pct00008
및 관련 위상 포지션에 대한 그 도출은 측정으로부터 알려진다. 안정화 유닛(8)의 질량
Figure pct00009
및 가진된 침목(6)의 모드 질량
Figure pct00010
은 설계에 기초하여 알려진다. 레일 헤드의 질량은 안정화 유닛(8)의 질량
Figure pct00011
에 모드(madally)로 추가될 수 있고 레일 베이스의 질량은 가진된 침목(6)의 모드 질량
Figure pct00012
에 추가될 수 있다.
구성요소의 각각의 질량 관성력이 가진력 F 로부터 공제되면, 침목(6) 상의 가진력
Figure pct00013
및 트랙 밸러스트 상의 가진력
Figure pct00014
가 결정될 수 있다.
Figure pct00015
Figure pct00016
도 5에 도시된 작업 다이어그램은 이러한 힘 F, FS, FB 및 관련 진동 경로 또는 유효 방향에서의 변위
Figure pct00017
,
Figure pct00018
사이의 관계로부터 편집될 수 있다. 여기에는 강성 관계(선의 기울기) 및 감쇠 관계(곡률)에 대한 정보 뿐만 아니라 가진 사이클 (excitation cycle)당 시스템으로 도입된 작업(외접 영역 A1 및 A2)에 대한 정보가 주어진다.
Figure pct00019
Figure pct00020
힘 F, FS, FB 의 진폭 관계
Figure pct00021
및 시스템에서 진동 경로
Figure pct00022
,
Figure pct00023
의 진폭 관계
Figure pct00024
도 판독될 수 있다.
측정 및 그 분석으로부터 확립된 진폭(amplitudes) 및 위상 포지션(phase positions)을 통해 시스템 구성요소의 동적 특성을 결정하고 분석하기 위해, 도 6에 따른 기계적 모델이 사용된다. 여기에서, 기계적 모델링을 위한 관련 시스템 구성요소는 직렬로 전환된다.
도량형으로 알려진 동적 가진력 F 는 변위
Figure pct00025
를 겪는 안정화 유닛(8)의 모드 질량
Figure pct00026
에 작용한다. 안정화 유닛(8)은 레일(4) 및 레일 패스닝(16)을 통해 침목(6)에 연결된다(모드 질량
Figure pct00027
및 변위
Figure pct00028
). 여기서 레일(4) 및 레일 패스닝(16)의 탄성은 Kelvin-Voigt 요소 (스프링
Figure pct00029
및 감쇠기(damper)
Figure pct00030
가 병렬로 배치) 에 의해 모델링된다.
침목(6)은 마찰 요소
Figure pct00031
, 선택적으로 공진 질량
Figure pct00032
및 Kelvin-Voigt 요소(스프링
Figure pct00033
및 감쇠기(damper)
Figure pct00034
가 병렬로 배치) 로써 모델링된 트랙 밸러스트(7) 상에 놓인다. 여기에서, 마찰 요소
Figure pct00035
는 동적 횡향 변위 저항을 표현한다.
토양-기계적 원리를 통해, 스프링 상수
Figure pct00036
, 감쇠 계수
Figure pct00037
및 공진 질량
Figure pct00038
은 소급 계산에 의해 결정될 수 있는 트랙 밸러스트(7)의 전단 탄성계수
Figure pct00039
와 관련되어 있다. 작업 다이어그램(도 5)로부터의 정보 이외에도, 트랙 밸러스(7)의 전단 탄성계수
Figure pct00040
는 밸러스트 강성 및 트랙 밸러스트(7)의 공고화 상태를 평가하기 위한 가장 중요한 매개변수 중 하나이다. 이는 기계적 모델(도 6)의 도움으로 역 계산으로 프로세스 관련 측정(도 2)을 통해 지속적으로 결정된다.
두개 이상의 안정화 유닛(8)이 트랙 유지보수 기계에서 다른 하나의 뒤에서 하나가 작업하는 경우, 설명된 측정 원리가 이들 안정화 유닛(8) 각각에 적용될 수 있다. 서로 독립적으로 결정된 결과는 서로 관련되어 설정되며, 이 결과로써 트랙 밸러스트 상태, 압축성(compactibility), 운반 능력의 개발, 정착의 코스 등에 관한 추가 정보가 유용하고 적용될 수 있다. 따라서, 여러 안정화 유닛(8)이 다른 하나의 뒤에 하나가(차례로) 배치되고 안정화 유닛(8)과 관련된 센서(18,19,20)의 측정 신호가 공통의 평가 장치(22)에 공급되는 것이 유리하다.

Claims (15)

  1. 레일(4) 위를 이동하는 기계 프레임(2)에 연결되고 진동 가진기(13) 뿐 아니라 레일(4) 위를 구르도록 설계된 롤러(9,10)을 포함하는 안정화 유닛(8)에 의해, 트랙 밸러스트(7) 상에 지지되는 침목(6), 및 침목 상에 고정되는 레일(4)을 갖는 트랙(5)을 안정화하기 위한 방법에 있어서 - 여기서 진동 가진기는 특히 트랙의 길이방향에 대해 횡향으로 작동되는 수평 진동(15)을 생성함- ,
    진동 경로(
    Figure pct00041
    ,
    Figure pct00042
    )를 통해 트랙(5) 상의 안정화 유닛(8)으로부터 작용하는 힘(
    Figure pct00043
    ,
    Figure pct00044
    ,
    Figure pct00045
    )의 코스는 진동 사이클 동안 센서(18,19,20)에 의해 기록되며, 그리고 평가 장치(22)에 의해, 안정화 절차 및/또는 트랙 밸러스트(7)의 품질의 평가가 발생함으로서 이 평가 장치에 의해 적어도 하나의 매개변수가 도출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    매개변수는 안정화 유닛(8)의 제어를 위하 매개변수로서 명시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    진동 가진기(13)가 활성화될 때, 적어도 두개의 편심 질량체(eccentric masses)가 서로 정합된(matched) 위상 포지션(phase positions) 및 규정된 각 주파수(angular frequency)로 회전하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    가진력(
    Figure pct00046
    )은 회전하는 질량체, 편심(률) 및 각 주파수로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한항에 있어서,
    강성 상태를 결정하기 위해, 코스(21)의 경사가 첫번째 매개변수로서 도출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한항에 있어서,
    댐핑 상태를 결정하기 위해, 코스(21)의 곡률이 두번째 매개변수로서 도출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한항에 있어서,
    연관된 진동 경로(
    Figure pct00047
    ,
    Figure pct00048
    )를 통해 트랙(5) 상에 안정화 유닛(8)으로부터 작용하는 힘(
    Figure pct00049
    ,
    Figure pct00050
    ,
    Figure pct00051
    )의 적어도 하나의 코스(21)에 대해, 각 경우에 가진 기간 에 걸쳐 원 통합에 의해 동적 전송 작업으로서 외접 영역(A1,A2)이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한항에 있어서,
    안정화 유닛(8)의 모드 질량(modal mass,
    Figure pct00052
    )이 평가 장치(22)에 명시되고, 레일(4)에 작용하는 힘(
    Figure pct00053
    )은 안정화 유닛의 모드 질량(
    Figure pct00054
    )과 가속도의 곱을 고려하여 결정되며, 안정화 유닛(8)의 진동 경로(
    Figure pct00055
    )를 통해 레일 상에 작용하는 힘(
    Figure pct00056
    )의 코스가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한항에 있어서,
    레일(4)의 진동 섹션과 함께 진동하는 침목(6)의 모드 질량(
    Figure pct00057
    )이 평가 장치(22)에 명시되고, 트랙 밸러스트(7) 상에 작용하는 힘(
    Figure pct00058
    )은 상기 모드 질량(
    Figure pct00059
    )과 침목(6) 가속도의 곱을 고려하여 결정되며, 침목(6)의 진동 경로(
    Figure pct00060
    ) 를 통해 트랙 밸러스트(7) 상에 작용하는 힘(
    Figure pct00061
    ) 의 코스(21)가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한항에 있어서,
    안정화 유닛(8) 및 진동으로 설정된 트랙 섹션의 기계적인 모델이 평가 장치(22)에 저장되고, 토양-기계적 매개변수가 상기 모델에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제11항 중 어느 한항에 있어서,
    진동 경로(
    Figure pct00062
    ,
    Figure pct00063
    )에 대한 힘(
    Figure pct00064
    ,
    Figure pct00065
    ,
    Figure pct00066
    )의 코스(21)를 기록하는 것은 안정화 유닛(8)이 정지상태로 작동하는 동안 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 하나에 따른 방법을 실행하는 장치(1)에 있어서,
    상기 장치는, 기계 프레임(2)에 고정되며 진동 가진기(13) 뿐 아니라 레일(4) 위를 구르도록 설계된 롤러(9.10)를 포함하는 안정화 유닛(8)을 갖으며,
    진동 경로((
    Figure pct00067
    ,
    Figure pct00068
    )를 통해 트랙 상의 안정화 유닛(8)으로부터 작용하는 힘(
    Figure pct00069
    ,
    Figure pct00070
    ,
    Figure pct00071
    )의 코스(21)를 기록하기 위한 센서(18,19,20)가 장치 상에 배치되며, 센서(18,19,20)의 측정 신호는 평가 장치(22)에 공급되고, 평가 장치(22)는 상기 코스(21)로부터 도출된 매개변수를 결정하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 경로 측정 센서(23)가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    평가 장치(22)는 매개변수에 따라 안정화 유닛(8)을 제어하기 위해 장치 제어에 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한항에 있어서,
    펑가 장치(22)는, 안정화 유닛(8) 및 안정화되는 트랙(5)의 모드 질량(
    Figure pct00072
    ,
    Figure pct00073
    )이 저장되는 메모리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020217010319A 2018-10-24 2019-09-26 트랙을 안정화하기 위한 방법 및 장치 KR20210081336A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA331/2018 2018-10-24
ATA331/2018A AT521481B1 (de) 2018-10-24 2018-10-24 Verfahren und Vorrichtung zum Stabilisieren eines Gleises
PCT/EP2019/075961 WO2020083599A1 (de) 2018-10-24 2019-09-26 Verfahren und vorrichtung zum stabilisieren eines gleises

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210081336A true KR20210081336A (ko) 2021-07-01

Family

ID=68104607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217010319A KR20210081336A (ko) 2018-10-24 2019-09-26 트랙을 안정화하기 위한 방법 및 장치

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20210395954A1 (ko)
EP (1) EP3870760B1 (ko)
JP (1) JP7348277B2 (ko)
KR (1) KR20210081336A (ko)
CN (1) CN112888821B (ko)
AT (1) AT521481B1 (ko)
AU (1) AU2019364598A1 (ko)
BR (1) BR112021007776A2 (ko)
CA (1) CA3115137A1 (ko)
EA (1) EA202100114A1 (ko)
ES (1) ES2973727T3 (ko)
PL (1) PL3870760T3 (ko)
WO (1) WO2020083599A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112100771B (zh) * 2020-09-10 2022-05-03 燕山大学 一种钢轨三点反弯横向矫直过程支距优化方法
AT524382B1 (de) 2020-10-16 2022-07-15 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Verfahren und System zur Ermittlung einer Erschütterungsübertragung im Bereich eines Gleises
CN113073500A (zh) * 2020-11-06 2021-07-06 常州市瑞泰工程机械有限公司 一种激振器、稳定装置、稳定设备及轨道养护车
AT18149U1 (de) * 2022-09-06 2024-03-15 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Beschaffenheit, insbesondere des Verdichtungsgrads, eines Gleisbetts
AT18204U1 (de) 2022-11-22 2024-05-15 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Stabilisationsaggregat, Schienenfahrzeug und Verfahren zum Stabilisieren eines Gleises
AT18205U1 (de) * 2022-11-22 2024-05-15 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Stabilisationsaggregat zum Stabilisieren eines Gleises

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2250765B (en) * 1990-02-06 1994-04-20 Plasser Bahnbaumasch Franz Process for consolidating railway track ballast
AT400162B (de) * 1990-02-06 1995-10-25 Plasser Bahnbaumasch Franz Verfahren und gleisbaumaschine zur messung des querverschiebewiderstandes
AT402519B (de) 1990-02-06 1997-06-25 Plasser Bahnbaumasch Franz Kontinuierlich verfahrbare gleisbaumaschine zum verdichten der schotterbettung eines gleises
US5887527A (en) 1994-02-04 1999-03-30 Franz Plasser Bahnbaumaschinen-Industriegesellschaft M.B.H. Track lining machine
DE59506872D1 (de) * 1994-06-17 1999-10-28 Plasser Bahnbaumasch Franz Verfahren zur kontinuierlichen Messung des Querverschiebewiderstandes eines Gleises
EP0748898B1 (de) * 1995-06-16 1998-07-15 Franz Plasser Bahnbaumaschinen-Industriegesellschaft m.b.H. Maschine zum Stabilisieren eines Gleises
WO2008009314A1 (de) 2006-07-20 2008-01-24 Franz Plasser Bahnbaumaschinen-Industriegesellschaft Mbh Verfahren und maschine zum stabilisieren eines gleises
NO2902546T3 (ko) 2014-01-30 2018-03-24
AT515801B1 (de) * 2014-09-16 2015-12-15 System 7 Railsupport Gmbh Verfahren zum Verdichten des Schotterbettes eines Gleises
AT518195B1 (de) * 2016-01-26 2017-11-15 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Verfahren zur Verdichtung der Schotterbettung eines Gleises sowie Stopfaggregat
AT518373B1 (de) * 2016-02-24 2018-05-15 Plasser & Theurer Export Von Bahnbaumaschinen Gmbh Maschine mit Stabilisierungsaggregat und Messverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
EP3870760C0 (de) 2023-12-20
JP2022505727A (ja) 2022-01-14
BR112021007776A2 (pt) 2021-07-27
EP3870760B1 (de) 2023-12-20
EA202100114A1 (ru) 2021-08-05
AT521481A4 (de) 2020-02-15
CA3115137A1 (en) 2020-04-30
CN112888821B (zh) 2023-05-05
CN112888821A (zh) 2021-06-01
WO2020083599A1 (de) 2020-04-30
AU2019364598A1 (en) 2021-04-29
ES2973727T3 (es) 2024-06-24
PL3870760T3 (pl) 2024-05-13
US20210395954A1 (en) 2021-12-23
AT521481B1 (de) 2020-02-15
EP3870760A1 (de) 2021-09-01
JP7348277B2 (ja) 2023-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210081336A (ko) 트랙을 안정화하기 위한 방법 및 장치
US10914041B2 (en) Machine with stabilization assembly, and measurement method
CN110709559B (zh) 用于压实轨道道碴床的方法和设备
RU2602871C2 (ru) Устройство для уплотнения щебеночного основания рельсового пути
RU2640165C2 (ru) Подбивочный агрегат для шпалоподбивочной машины
JP3660716B2 (ja) 軌道の横方向抵抗連続測定方法及び装置ならびに軌道安定機
JPH04357201A (ja) 軌道道床圧縮用の軌道保線機械
JP2019503441A (ja) 軌道のバラスト道床を締固めるための方法、ならびにタンピングユニット
JP2022505738A (ja) バラスト道床を締め固めるための方法および装置
JP7044809B2 (ja) 軌道バラスト道床を締め固める方法および装置
CN109196327A (zh) 用于测试捣固设备的测试设备和方法
JP7206278B2 (ja) 軌道構築機械の突固めユニットを操作する方法ならびに道床締固め用の突固め装置および軌道構築機械
EA042262B1 (ru) Способ и устройство для стабилизации рельсового пути
JP2023505854A (ja) バラスト軌道を安定化するための機械および方法
KR20230085134A (ko) 선로 영역에서 전달되는 진동을 검출하는 방법 및 시스템
RU2765725C1 (ru) Способ управления процессом уплотнения балластного слоя рельсового пути
JP2023532795A (ja) 軌道のバラスト道床を締め固めるための機械および方法
EA045345B1 (ru) Машина и способ для уплотнения щебёночной постели рельсового пути
EA042737B1 (ru) Способ и устройство для уплотнения щебёночной постели
EA040593B1 (ru) Способ эксплуатации шпалоподбивочного агрегата путевой машины, а также шпалоподбивочное устройство для уплотнения щебёночной постели рельсового пути и путевая машина
BARBIR et al. Automation of the tamping process

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal