TWI522259B - 在舖設的軌道設備中將軌條的橫截面廓形檢出的裝置 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種在鋪設的軌道設備中將軌條的橫截面廓形檢出的裝置,該裝置設有至少一沿鐵路線測量軌條頭之橫截面廓形的測量頭,其中,該用於軌條頭之橫截面廓形的測量頭係可調節地安裝於一支承框架上,該支承框架可藉由一被該等軌條所導引之車輛沿該軌條進行平行運動,以便記錄該軌條頭之縱向廓形。本發明之目的在於檢出軌道幾何體之實際狀態,特定言之,本發明用於對軌道設備,較佳對鐵軌進行維護。
軌條維護較佳係指軌條研磨,其中,至少在實施軌條處理前及結束後實施測量操作。
已公開有(在研磨製程中)採用橫截面廓形及縱向廓形測量儀進行聯機測量的軌條研磨機(參閱Speno公司的EP 0 114 284 B1)。此測量法建立在用觸覺式測量刃感測器進行接觸的基礎上,故其主要缺點在於難以對縱向廓形進行迅速而持續的測量。
還公開有多種觸覺及光學手持式設備。例如,Vogel&Plötscher兩合股份公司(D-79206 Breisach)之型號為RMF及RM1200的設備,Autech股份公司(CH-5102 Rupperswill)之型號為RML的設備,或
者Babe-D Daimer有限公司(D-85614 Kirchseeon)之型號為DQM的設備,其中,軌距測量用光學DGM係DQM的升級版。若需處理較長的軌道區段且對測量實施精確定位,則上述設備皆存在操作相對複雜的問題。此外若改變地點,則上述設備的重量及尺寸會造成困難以及/或者安裝及拆卸起來很費時。
本發明之目的在於,提出一種在鋪設的軌道設備中測量軌條的廓形的新型方案,該方案配合一軌條處理機以聯機即在較長的軌道區段上將橫截面廓形及縱向廓形檢出,其中,該等測量工具之裝置能夠在多次來回行駛的情況下實現可重複測量且針對處理過程中的雜質具有足夠的耐用性。
本發明之另一目的在於,即使在軌條彎曲的情況下也能對測量值進行簡單而可重複的定位,以及使測量工具與軌道之軌距順利匹配。
本發明用以達成上述目的之解決方案為一種在鋪設的軌道設備中將軌條的橫截面廓形檢出的裝置,該裝置設有至少一沿鐵路線測量軌條頭之橫截面廓形的測量頭,其中,該用於軌條頭之橫截面廓形的測量頭係可調節地安裝於一支承框架上,該支承框架可藉由一被該等軌條所導引之車輛沿該軌條進行平行運動,以便記錄該軌條頭之縱向輪廓,其特徵在於,該至少一測量頭具有一形式為L形型軌之導引型材及一測量頭殼體,其中,該導引型材可明確地被壓緊於該軌條頭的一軌條頂面及一軌條內側上,該測量頭殼體剛性耦合該導引型材,該測量頭殼體中以可校準方式佈置有至少一測量探頭,設有一用於在該支承框架的任一側容置該至少
一測量頭的測量頭框架,其中,該測量頭框架可藉由兩個水平式線性驅動裝置透過一水平導引件在該支承框架上橫向於該軌條水平移動,以便使該導引型材相對該軌條頭之軌條內側進行運動,以及,該測量頭框架具有用於相對該軌條而言豎向調節該測量頭的至少一豎向導引件及兩個豎向式線性驅動裝置,以便使該導引型材相對該軌條頭之軌條頂面進行運動。
該導引型材較佳具有多個滑動挺桿,該等滑動挺桿沿該L形導引型材與該軌條頂面及該軌條內側的預期接觸線佈置,此舉一方面可防止該導引型材受到磨損且提高其在軌條上的滑動能力,另一方面可對沿軌條路徑(即該導引型材所張緊的軌條區段)的軌條褶皺加以補償並起減振作用。
為此,該等滑動挺桿較佳在該導引型材內藉由阻尼元件以朝向該軌條頂面或該軌條內側的方式彈性佈置。該等滑動挺桿較佳在其朝向該軌條頭的一側分別具有一圓形加寬的滑動頭。
該等滑動挺桿尤佳具有中央通孔,該中央通孔可連接一流體輸入裝置,以便在滑動頭與軌條之間產生流體支承。此種流體支承較佳實施為壓縮空氣式氣體支承。
根據一種較佳實施方案,該測量頭在其測量頭殼體中具有一包含豎向定向之測量棒的觸覺式測量探頭,其中,該測量探頭固定於一測量探頭滑塊上,該測量探頭滑塊可藉由一測量探頭豎向缸在該測量頭殼體中沿一測量探頭導引件進行豎向運動,使得可相對該軌條頂面對該觸覺式測量探頭之測量棒的規定測量路徑進行調節。該導引型材處於放置且壓緊狀態下時,較佳調節至該規定(可用)測量路徑的中央位置。
該導引型材在該觸覺式測量探頭與該軌條頂面之間較佳具有一形式為單側槓桿之傳遞元件,該傳遞元件的第一末端可圍繞一水平之旋轉導引軸旋轉,第二末端可藉由一轉動式固定於該測量頭殼體上的豎向壓力缸進行豎向運動,從而將一佈置於該旋轉導引軸與位於該傳遞元件上的壓力缸之間的耐磨挺桿壓向該軌條頂面,且該觸覺式測量探頭的測量棒放置在該傳遞單元之相對該耐磨挺桿的一側,在此情況下,該測量棒可根據沿軌條頂面之廓形走向上下運動而不會遭受磨損及摩擦力相關之橫向振動。
與該傳遞元件之壓力缸透過該耐磨挺桿所施加於該軌條頂面的壓緊力相比,該觸覺式測量探頭的測量棒所施加於該傳遞單元的壓緊力較佳更小,以便保護該測量探頭免受該耐磨挺桿因沿該軌條頂面之高度廓形而進行運動所帶來的(豎向)振動的影響。
根據另一有利實施方案,該測量頭在其測量頭殼體中具有至少一光學測量探頭,其中,該至少一光學測量探頭以某個方式對準該軌條,使得該至少一光學測量探頭在橫向於該軌條的方向上具有一至少對該軌條頂面進行掃描的線性測量範圍。
該測量頭較佳以可更換方式固定於該測量頭框架中,使得該測量頭框架中的同一測量頭可交替應用於該車輛的兩側,或者可簡單地更換兩個相對佈置的測量頭。
該測量頭框架的兩個相對該較佳實施為測量車之車輛的支承框架而言水平的線性驅動裝置較佳分別具有一第一水平缸及一第二水平缸,該二水平缸可受到獨立控制。其中,該水平式線性驅動裝置的第一
水平缸用於使用該等測量頭將該車輛複軌至該等軌條頭之間並用於保持軌跡,該第二水平桿用於將該等導引型材壓緊於該等軌條內側上以便對該等軌條頭進行廓形檢出。
每個測量頭框架的該二水平式線性驅動裝置皆在該車輛之支承框架上具有一居中的參考基礎,該參考基礎設定於該車輛之軌條導引件的中央。
根據該測量頭之軌跡調節的第一較佳實施方案,每個測量頭框架皆設有兩個帶第一及第二水平缸且相對該車輛之具有居中定義之參考基礎的支承框架而言水平的線性驅動裝置,以便實施複軌控制以及將該等相對佈置的導引型軌壓緊。
該測量頭之軌跡調節的替代方案係較佳設置一軌跡包(Spurpaket),該軌跡包係該等測量頭框架間的伸縮式直接連接,該軌跡包具有左軌跡缸、右軌跡缸及位於二者之間的軌跡桿,其中,該左軌跡缸及該右軌跡缸分別固定於該等相對佈置之測量頭框架上的一支承件上,將該軌道中央假定為參考基礎,從而實現直接的複軌控制以及將該等相對佈置的導引型材壓緊。
本發明基於以下基本理念:特別是在測量軌條之縱向廓形時-以與軌條處理機之控制裝置聯機的方式-實施就地測量是值得期許的,但由於使用軌條處理機時會產生污染,故須以保持相當距離且不易受干擾的方式測量軌條廓形。
此外若將測量裝置與軌條研磨機直接配合使用,在測量裝置前進或後退時需要確保測量系統的耐用性及測量的可重複性。本發明之
測量裝置解決了此項衝突性難題,該測量裝置較佳用作軌條處理機的組成部分且透過重建軌條橫截面廓形及軌條縱向廓形來直接測量軌條橫截面廓形及軌條縱向廓形。其中,在一緊湊型測量頭中以測量工具的形式設置至少一用於非接觸式或觸覺式測量縱向廓形(褶皺)的測距感測器、一用於測量軌條頭之(軌道內側)橫截面廓形的橫截面廓形測量裝置以及一用於在軌條頭上滑動式持續導引該測量頭的導引型軌(簡稱導引型材)。作為軌條頭測量之參考基礎,該導引型材實施為L形型材且其長度與軌條頭之預期的磨損褶皺相應,該導引型材在軌條頭之軌條內緣上受到雙面滑動導引。採用此種導引型材後,該至少一距離感測器可受到某種調節且採用固定耦合方式,以便將該軌條頭之相對於該導引型材之參考水平的縱向廓形檢出。此種測量車上的測量裝置可對軌道之軌條頭進行單側及雙側記錄,並可靠且無滑動地聯機耦合一操作機,而不會過於接近該操作機(如軌條研磨機)的處理系統。
本發明在鋪設的軌道設備中將軌條的橫截面廓形及縱向廓形檢出,該方案直接連同一軌條處理機以聯機即在較長的軌道區段上將軌條的橫截面廓形及縱向廓形檢出,其中,該等測量工具的佈置方案對處理過程所造成的污染具有足夠的耐用性,且能對測量值進行簡單而可重複的定位。
1‧‧‧測量車(車輛)
2‧‧‧軌條
3‧‧‧測量頭
4‧‧‧(相對的)測量頭
5‧‧‧測量頭耦合單元
6‧‧‧耦合裝置(用於連接操作機的測量車)
11‧‧‧支承框架
12‧‧‧輪軸
13‧‧‧車輪
14‧‧‧測量頭框架
15‧‧‧水平導引件(用於測量頭)
16‧‧‧水平導引軸承
17‧‧‧水平式線性驅動裝置(用於測量頭定向)
18‧‧‧參考基礎
21‧‧‧軌條頭
22‧‧‧軌條頂面
23‧‧‧軌條內側
31‧‧‧導引型材
32‧‧‧豎向導引件(用於測量頭及導引型材)
33‧‧‧豎向導引軸承
34‧‧‧豎向式線性驅動裝置(豎向缸)
35‧‧‧測量頭殼體
36‧‧‧(觸覺式)測量探頭
37‧‧‧(第一)光學測量探頭
38‧‧‧(第二)光學測量探頭
39‧‧‧(導引型材之)導入斜面
41‧‧‧(相對的)導引型材
51‧‧‧簡化型軌跡包
52‧‧‧支承件
61‧‧‧升降缸(用於測量車的複軌及脫軌)
62‧‧‧耦合桿
63‧‧‧機器耦合軸承(操作機)
64‧‧‧測量車耦合軸承
65‧‧‧閉鎖鉤
66‧‧‧安全銷
67‧‧‧閉鎖缸
171‧‧‧第一水平缸
172‧‧‧第二水平缸
311‧‧‧豎向滑動挺桿(針對軌條頂面)
312‧‧‧水平滑動挺桿(針對軌條內側)
313‧‧‧上阻尼元件
314‧‧‧下阻尼元件
315‧‧‧安全元件
316‧‧‧墊片(用於阻尼元件)
317‧‧‧滑動頭
318‧‧‧中央通孔(氣體通道)
319‧‧‧流體輸入裝置(用於挺桿氣體滑動軸承)
351‧‧‧豎向導引件(用於測量探頭)
352‧‧‧測量探頭滑塊
353‧‧‧測量探頭豎向缸(用於調節滑塊)
361‧‧‧測量棒
362‧‧‧傳遞元件
363‧‧‧(傳遞元件之)耐磨挺桿
364‧‧‧壓力缸(用於傳遞元件)
511‧‧‧左軌跡缸
512‧‧‧右軌跡缸
513‧‧‧軌跡桿
514、515‧‧‧路徑測量系統
AAH-1‧‧‧測量頭的(水平)驅動軸
AAV-2‧‧‧測量頭的(豎向)驅動軸(導引型材)
AAV-3‧‧‧測量探頭的(豎向)驅動軸
AAV-4-1‧‧‧傳遞元件的(豎向)驅動軸
AAV-5‧‧‧測量車的豎向驅動軸(脫軌及複軌)
FAH-1‧‧‧測量頭的(水平)導引軸
FAV-2‧‧‧測量頭的(豎向)導引軸(導引型材)
FAV-3‧‧‧測量探頭的(豎向)導引軸
FAV-4-1‧‧‧傳遞元件的(豎向)導引軸
GAA-2‧‧‧測量頭之豎向缸的鉸接軸
GAA-3‧‧‧測量探頭之豎向缸的鉸接軸
GAA-4-1‧‧‧壓力缸的鉸接軸(傳遞元件上)
GAA-4-2‧‧‧壓力缸的鉸接軸(測量探頭殼體上)
GAA-4-3‧‧‧傳遞元件的旋轉導引軸
GAA-5‧‧‧升降缸的接頭(用於脫軌及複軌)
GAA-6‧‧‧升降缸的接頭(用於脫軌及複軌)
S‧‧‧(滑動挺桿的)工作路徑
SI、SII、SIII‧‧‧(滑動挺桿的)狀態
w0‧‧‧導引型材與軌條的初始距離
w1‧‧‧左輪緣間隙
wr‧‧‧右輪緣間隙
下面結合若干實施例及附圖對本發明進行詳細說明。其中:圖1為用於在鋪設的軌道設備中將軌條的橫截面廓形及縱向廓形檢出
的測量車的完整透視圖;圖2為該測量車的俯視圖,示出該測量頭之橫向於軌條的水平移動;圖3為該測量車的側視圖,除圖2所示水平自由度外,圖3亦示出了調節自由度;圖4為一測量頭的透視圖,該測量頭具有一(作為黑盒的)測距感測器及一導引型軌(導引型材),該導引型軌用於調節對軌條進行縱向廓形測量之用的參考基礎;圖5為具有水平及豎向挺桿之導引型材之橫截面廓形,以及該等挺桿在軌條頭上的工作路徑;圖6為本發明之用水平缸實施軌道測量的另一設計方案,係測量車的正視圖,根據該設計方案,該等測量頭相對該測量車之參考基礎而言壓緊軌條內側;圖7為本發明之實施軌道測量的另一實施方案,係測量車的正視圖,根據該實施方案,該等測量頭係以與該測量車之參考基礎無關的方式壓緊軌條內側;圖8為該測量頭實施為一維觸覺式距離感測器(Vogel&Plötscher兩合股份公司(德國Breisach)的民用測量探頭)時的示意圖,可相對(此處未繪示之)導引型材進行調節;及圖9為該測量頭的一種實施方式,具兩個用於對軌條頭進行廓形測量的光學測距感測器。
在鋪設的軌道設備中將軌條廓形檢出的裝置,安裝於一有
軌車輛上,該有軌車輛較佳實施為帶四個車輪13的車輛且下文將其稱作測量車1。該有軌車輛亦可實施為在軌道上作滑塊狀滑動的底盤。
如圖1所示,測量車1主要由兩個支撐組件,即支承框架11以及至少一對準軌條2的測量頭3構成,該支承框架構建為由型鋼組裝而成之焊接件,該支承框架可連同兩個可並行更換且可隨不同軌道寬度而調節的輪軸12一起佈置於四個車輪13上。該等輪軸12採用無驅動方案,因為測量車1正常情況下由一(未繪示)軌條處理機帶動,亦可由任一其他馬達驅動車輛或者由手動拉動。
為達到運輸該測量車1之目的,在測量車1被處理機帶動的情況下,可在支承框架11上另設用於實施複軌及脫軌之升降缸61,以便使該測量車為在處理地點實施聯機測量做好準備且毋需在運輸過程中承受任何機械應力。作為替代方案,亦可用一道路機動車輛將該測量車1運輸至使用地點並用起重機將其卸下。
測量車1的核心部件為測量頭3(及視情況相對佈置的測量頭4)及其專設之進給單元,該等進給單元一方面使兩個橫向於軌條2進行水平運動的測量頭框架14以可與軌道之軌道寬度相匹配的方式運動,另一方面使可在測量頭框架14上豎向調節之用於測量頭殼體35的導引件及驅動件運動。
測量頭3由一構建為L形導引型材31之導引型軌與一測距感測器構成,該測距感測器以可相對導引型材31受到調節的方式安裝於測量頭殼體35中。
測量頭3與支承框架11採用某種連接方式,使得測量頭可
藉由測量頭框架14進行水平運動,藉由設置於該測量頭框架上且作為測量頭殼體35之單元的豎向導引件32且藉由該導引型材31進行豎向運動。測量頭3較佳以可更換方式安裝於測量頭框架14上。亦即,該測量頭可視需要交替或持久地以相對方式,即以對準軌道的其中一或另一軌條2或者同時對準該二軌條2的方式安裝於測量車1上,以便交替或持久地將兩個軌條2上之軌條頭21的廓形檢出。若需要實現一種例如可直接在軌條處理機上實施測量的小體積內置式測量裝置,則亦可將該測量頭3安裝於該軌條處理機之框架上的某個位置。
採用安裝於測量頭框架14上之可更換測量頭3的另一優點在於,可安裝任意之測量探頭36、37及/或38,且能根據1000mm至1500mm的各種軌距進行簡單調整。
為使測量頭3進行運動,測量頭框架14以可橫向於軌道方向進行水平移動的方式佈置於測量車1上,為此,支承框架11上設有至少一可透過水平導引軸承16在橫向於測量車1之運動方向上導引的水平導引件15。該水平移動係透過水平式線性驅動裝置17進行。
測量車1採用圖1所示之實施方案時,每個測量頭框架14上設有兩個彼此平行的水平式線性驅動裝置17。該舉措用以確保實施為測量頭3之參考基礎的導引型材31無論何種情況下皆可靠地壓緊軌條頭21的軌條內側23。
圖2為測量車1的俯視圖,該測量車具有定義測量頭3及4之水平運動的水平驅動軸AAH-1及水平導引軸FAH-1。其中,水平導引軸FAH-1表示測量頭3及相對之測量頭4的導引通路。驅動軸AAH-1表示
該等實施為兩個進行水平移動之耦合式水平缸171、172的水平式線性驅動裝置17的衝程軸(Hubachse)。測量頭3、4的水平軸承16使得測量頭3、4在測量車1之支承框架11上沿水平導引件15進行精確的水平及平行運動。豎向導引件32使得整個測量頭3沿豎向導引軸FAV-2進行豎向移動。
根據圖2所示實施方式,該等水平式線性驅動裝置17較佳由兩個串接的(氣動或液壓式)流體缸(第一及第二水平缸171及172)構成,該等流體缸之活塞彼此逆向運動。該等線性驅動裝置一方面在支承框架11上相連,該支承框架將該二輪軸12連接在一起且被該等輪軸滾動式支承,該等線性驅動裝置另一方面鉸接於測量頭框架14上。為清楚起見,測量頭框架14示為交叉陰影面,儘管該測量頭框架較佳具有一由型鋼製成的框架結構且以可透過水平軸承16沿兩個平行之水平導引件15移動的方式佈置。透過該(程式化繪製之)測量頭框架,該二分別由第一與第二水平缸171與172所構成的水平式線性驅動裝置17的直線運動可使該測量頭3沿平行之導引軸FAH-1進行橫向於軌條2的水平運動。藉此可實現三個規定位置。
第一水平缸171及第二水平缸172縮回後,耦合於該活動測量頭框架14上的測量頭3處於零位位置即運輸位置。
該二第一水平缸171之衝程小於該等第二水平缸172,該二第一水平缸外伸後,測量頭3連同導引型材31進行橫向運動從而接近但不接觸軌條2。此舉旨在將測量車1可靠複軌(參閱圖4之相關說明)且不對測量頭3造成危害。
該等第二水平缸172外伸後可將導引型材31壓緊軌條內側
23,並對可能出現的軌距波動進行補償。若兩個水平缸171、172皆外伸,則實現工作位置即測量位置。
測量頭框架14上另裝有兩個平行的用於使該測量頭3相對軌條2進行豎向運動的豎向導引件32,導引型材31在該等豎向導引件上沿豎向導引軸FAV-2受到導引。為沿驅動軸AAV-2實施豎向運動,在測量頭框架14與導引型材31之間鉸接有豎向式線性驅動裝置34。該等豎向式線性驅動裝置亦可卡在測量探頭殼體35上。亦可替代地將該等豎向導引件32佈置於測量探頭殼體35上並視情況將其簡化為單獨一個方形或燕尾形導引件(未繪示)。
圖3首先示出測量頭3的自由度。在測量車1的本側視圖中,水平運動軸,即測量頭框架14之水平驅動軸AAH-1以及對應之水平驅動軸FAH-1與繪圖平面成正交。該等軸線之佈置方案及定向參閱圖2。
測量頭3之如圖3所示之豎向驅動軸AAV-2使得導引型材31進行豎向運動。豎向導引軸FAV-2亦是如此,當導引元件呈相應形狀(如方形或燕尾形導引件)時,豎向導引軸FAV-2之導引通路亦可簡化為單獨一個中央導引軸FAV-2(未繪示)。
圖3為測量車1之針對測量頭3的側視圖。就運動機制而言,測量頭3由測量頭框架14、測量頭殼體35及導引型材31構成,其中,水平式線性驅動裝置17在測量車1之支承框架11與該測量頭框架14之間進行作用,豎向式線性驅動裝置34在測量頭框架14與導引型材31之間進行作用,該導引型材與測量頭殼體35剛性連接。測量頭殼體35例如包含一觸覺式測量探頭36。如圖8所示,測量探頭36具有一測量棒361及一佈置
於測量探頭36與軌條2之間的前置式傳遞元件362,該測量探頭包含若干豎向調節裝置,如豎向導引件351、測量探頭滑塊352、滑塊調節缸353以及用於將傳遞元件362壓向軌條頂面22的壓力缸364。為使測量探頭36順利地將軌條2之縱向廓形中的不平度檢出,該測量探頭36透過測量探頭滑塊352以可調節的方式固定於測量探頭殼體35中。測量探頭殼體35與導引型材31剛性連接。此舉可提高測量頭3之整體結構的剛度。
測量探頭36具有一測量棒361。該測量棒之整個行程約為六毫米。測量棒361緊貼傳遞元件362,以便將傳遞元件362之偏轉幅度傳遞給測量探頭36。因此,需要為測量探頭36設置某種測量範圍,使得測量棒361在零位位置(傳遞元件362以其耐磨挺桿363緊貼軌條2,測量棒361接觸傳遞元件362,測量車1處於停機狀態)中可朝上及朝下縮回三毫米的路徑。此路徑僅由該測量棒361定義。豎向滑塊調節缸353外伸後,測量探頭滑塊352處於止動位置。
如圖5之剖視圖所示,導引型材31上設有多個滑動挺桿311、312。其中,設有用於軌條頂面22及軌條內側23的耐磨件。導引型材31藉由焊接件與測量探頭36之測量頭殼體35剛性連接且透過豎向導引件32及豎向軸承33與測量頭框架14連接。
下面結合圖3對測量頭3及其豎向調節進行詳細說明。
測量頭3係由一實施為L形型材之導引型軌(下文“導引型材31)及一測距感測器所構成的複雜系統,該測距感測器例如可為觸覺式測量探頭35或者一或多個光學測量探頭36、37(僅見於圖9)。導引型材31形成測量探頭35之導引基礎及參考基礎,具體方式為,該導引型材實施
為具有規定長度(範圍為300mm...1500mm)L型軌,該L型軌以同時緊貼軌條頂面22及軌條內側23的方式對測量頭3進行規定導引。導引型材31之材料較佳採用耐腐蝕程度較高的非鐵金屬,例如為鋁或另一輕金屬,或者上述物質的合金。
在測量過程中利用在軌條頂面22上滾動的測量車1來使該測量頭3沿軌條2水平運動,且使該測量頭藉由該L形導引型材31的一水平側邊在軌條頂面22上滑動,以便記錄軌條頂面22之縱向廓形,而導引型材31的一豎向側邊在軌條頭21的軌條內側23上實施滑動。圖5為以此種方式緊貼軌條2之導引型材31的橫截面。
測量頭3需要進行豎向沈降運動以達到測量軌條廓形之目的,在第一階段,此點在藉由升降缸61所實現的測量車1之複軌狀態下便能達到,第二階段係壓緊於軌條頂面22上,該第二階段透過兩個豎向式線性驅動裝置34(較佳實施為豎向式氣動或液壓流體缸)而達成。在該豎向式線性驅動裝置34之縮回狀態下,導引型材31處於休止位置,亦即,測量製程尚未啟動。在該豎向式線性驅動裝置34之外伸狀態下,導引型材31壓緊軌條2從而定義該測量探頭36的位置及參考基礎。
圖4同樣示出測量頭3之豎向運動,其方式與圖3所示相同。但圖4另示出測量車1與一軌條處理機(僅示出其耦合點)的共同作用。設有一相關之耦合裝置6。該耦合裝置確保測量車1僅於需要時沈降至軌道上的期望工作位置即測量位置,而該測量車在其他情況下以不與軌條2發生接觸的方式連同該處理機一起受到導引。
為使測量車1達到在軌條2上的豎向工作位置,由豎向升
降缸61實現所謂“複軌”。耦合裝置6較佳包含四個可受到氣動或液壓操縱的升降缸61,該耦合裝置有利者係直接安裝於一軌條處理用處理機(如軌條研磨機或軌條打壓機)上。以毋需實施額外導引的方式實施複軌,以便減輕測量車1之偏轉程度從而能夠在處理機前或者處理機後跟上軌道走向。
此時,升降缸61並未完全外伸,因為該等升降缸還需要對測量車1在轉彎時朝該處理機之中央所進行的相對橫向運動進行補償。為此,該等升降缸-如圖6所示-以可橫向運動(亦即,以可圍繞平行於軌條2之接頭GAA-6旋轉)的方式安裝於該處理機上。
實施測量過程中(測量車1之複軌狀態下),用耦合桿62將測量車1拉到處理機後面,或者將耦合桿62用作推桿從而將測量車1推至處理機前面。為此,耦合桿62-如圖4所示-透過兩個水平軸承(軌條處理機之機器耦合軸承63以及一測量車耦合軸承64)在測量車1上受到導引,從而利用該升降缸61順利地實現測量車1的複軌及脫軌。耦合桿62在測量車1複軌或脫軌時圍繞機器耦合軸承63完成一圓弧,因此,升降缸61以可進行縱向運動的方式,亦即,以可圍繞與軌條2成正交之接頭GAA-5(僅見於圖6)旋轉的方式鉸接於測量車1之支承框架11上。
使用測量車1進行軌條廓形檢出後,使該測量車進入運輸位置,具體方式為,將四個升降缸61完全縮回並可採取一閉鎖/止動措施。此點透過四個閉鎖鉤65實現,該等閉鎖鉤成對且彼此逆向地分別卡在兩個安裝於測量車1之支承框架11上的安全銷66上,該等閉鎖鉤被至少兩個閉鎖缸67控制。
圖4所示方案中,每個閉鎖鉤65分別對應一閉鎖缸67。圖中的閉鎖缸67處於縮回狀態,相應之閉鎖鉤65處於解除狀態。
閉鎖缸67外伸時,閉鎖鉤65向外運動、卡入安全銷66並將測量車1之支承框架11鎖止於該處理機(未繪示)上。若所有閉鎖鉤65皆已閉合,則實現了測量車1之運輸位置且升降缸61處於無壓力狀態。在此情況下,測量車1的重力完全由閉鎖鉤65承受。遂能實現一種尤其保護測量頭3免受不必要磨損的無損傷運輸方式。
測量車1之最易磨損但對精確測量軌條廓形而言最重要的組件為測量車1之導引型材31。因此,在測量過程中亦需要減輕無法避免的磨損以使其功能完好。可透過兩種方式減輕磨損。
一是自下而上或者自內部為導引型材31之沿軌條頭21滑動的接觸面鋪設硬質合金條帶等堅固材料(例如,SSAB AB公司的Hardox鋼或者鎢鋼)。但其缺點在於,該等條帶僅用作耐磨層,實施廓形測量時總是需要對其磨損狀況加以考慮。
另一方式在於採用耐磨程度更高的滑動機制,其中,利用彈性佈置的挺桿來縮小導引型材31與軌條2之接觸面以及/或者將導引型材31空氣支承於軌條2對面。
還可為導引型材31設置另一保護措施,其中,導引型材31在複軌及測量操作過程中(測量車1進行滾動運動時)在其前端及後端具有導入斜面39(僅見於側視圖圖4及正視圖圖6中之導引型材31的豎向側邊上)。其中,該豎向側邊之導入斜面39的尺寸與測量車1之輪軸12的輪緣間隙w0相應,下文將結合圖7對此加以進一步說明,由於可能存在軌
道磨損狀況,該導入斜面的尺寸甚至必須超過該輪緣間隙,從而防止導引型材31與軌道中(例如位於較軟區域內)的軌條接頭發生鈍式碰撞。
根據一種較佳實施方式,該導引型材31沿軌條頂面22設有多個豎向滑動挺桿311(僅見於圖5),如圖3及4中L形導引型材31之豎向側邊所示,沿軌條內側23設有多個水平滑動挺桿312。如圖5之放大的橫截面圖所示,豎向及水平之滑動挺桿311及312沿軌條2構成與軌條頭21接觸之有所縮小的滑動面,從而在將縱向廓形檢出的測量過程中將摩擦力與磨損程度降至最低。
其中,該等豎向滑動挺桿311還用作針對軌條頂面22之不同褶皺區域的機械過濾件。為此,可視具體測量要求沿豎向對滑動挺桿311進行調節,下文將對此進行詳細說明。
圖5為軌條頭21及緊貼其之導引型材31的剖視圖,該導引型材之豎向滑動挺桿311處於軌條頂面22上,水平滑動挺桿312位於軌條內側23上。該等豎向滑動挺桿311視為針對軌條頂面22上的軌條褶皺的不同褶皺長度的機械過濾件。防磨損功能主要應用於軌條內側23。該二滑動挺桿311及312皆可採用陶瓷或其他高強度材料(如Hardox鋼或者鎢)。採用陶瓷時,該等滑動挺桿311及312具有圖示的形狀。
該等滑動挺桿311及312皆設有阻尼元件313及314,其中,背離軌條2的上阻尼元件313可視作抑制滑動挺桿311及312駛出的壓力彈簧,朝向軌條2的下阻尼元件314抑制滑動挺桿311及312朝導引型材31移動。兩個阻尼元件皆呈環形。其中,上阻尼元件313將滑動挺桿311、312之滑動頭317壓緊位於導引型材31之挺桿凹槽內的凸緣上。下阻尼元
件314將相應滑動挺桿311、312彈性夾緊,具體方式為,插入滑動挺桿311、312之環形槽的安全元件315自外部將滑動挺桿311、312之下阻尼元件314壓緊於導軌31之挺桿凹槽的凸緣上,從而將滑動挺桿311及312固定在導引型材31中。就位於軌條頂面22上的滑動挺桿311而言,在上阻尼元件313與安全元件315之間另設一墊片316,以便將阻尼元件313及314預拉緊,對滑動挺桿311進行無間隙支承,以及對會出現在軌條頂面22上的褶皺所造成的高度差進行補償。
下阻尼元件314用於減輕導引型材31在不使用滑動挺桿311及312的情況下於測量過程中將會遇到的衝擊力。可透過改變阻尼元件313及314的厚度來調節滑動挺桿311的高度。上阻尼元件313的厚度大於下阻尼元件314,而上阻尼元件313的硬度小於下阻尼元件314。
特別是就位於軌條頂面22上的滑動挺桿311而言,必須明確選定及設置阻尼元件313及314。下阻尼元件314的硬度大於上阻尼元件313,因為出現自下而上的衝擊力時,彈簧動程不允許過長。相應地需要選擇較軟且較厚的上阻尼元件313,以便在自上而下施力時,安全元件315不致造成滑動挺桿311中的橫向槽過載且不會造成材料損壞或材料損毀的後果。此外,上阻尼元件313總體上對滑動挺桿311、312起穩定作用且對滑動挺桿311額外地起預拉緊作用。
如前所述,滑動挺桿311對衝擊力起抑制作用並在軌條頂面22上用作針對軌條廓形之不同褶皺區域的機械過濾件。為此,滑動挺桿311的高度較佳隨導引型材31之支承面而發生變化。
若軌條2上會出現粗糙的褶皺區域並需要加以測量,則滑
動挺桿311處於“外伸狀態”,亦即,該滑動挺桿之圓形滑動頭317伸出導引型材31,從而大體在軌條頂面22上形成點支承。此種情況係由阻尼元件313及314、墊片316及安全元件315所預設定之滑動挺桿311的“正常位置”。
測量軌條2上細微的褶皺區域時,需要實現一種明確的線性支承,其中,導引型材31及滑動挺桿311的滑動頭317與軌條頂面22處於同一高度。亦即,必須將滑動挺桿311“縮回”。透過以下方式實現此點:對導引型材31施加豎向壓力,從而將下阻尼元件314壓緊並為上阻尼元件313及墊片316減負。此舉可提高該等軌條區域內的解析度。
圖5示出了一豎向滑動挺桿311的工作路徑s,SI、SII及SIII分別表示導引型材31之內表面相對滑動挺桿311之滑動頭317所處的狀態。
第一狀態SI描述該二阻尼元件313、314間的平衡狀態,其中,導引型材31處於尚未放置的狀態(休止位置)。狀態SII中,滑動挺桿311以不沿豎向驅動軸AAV-3壓緊導引型材31的方式放置於軌條頂面22上。此時,該位置稱作該等阻尼元件313、314與該測量頭3之重力之間的平衡條件。將測量頭3放置於軌條頂面22上後,滑動挺桿311基本不進行運動,因為該等阻尼元件313、314透過材料選擇及預應力而設置為符合SI SII,SI SII此一條件。
若透過豎向式線性驅動裝置34沿豎向驅動軸AAV-3已將測量頭3最大限度地壓緊,則滑動挺桿311大體處於導引型材31的相同水平並達到了SIII的狀態。SII與SIII的間隙取決於軌條頂面22之縱向廓形的狀態以及測量頭3的公差。
透過壓縮下阻尼元件314以及為預拉緊之上阻尼元件313減負來實現豎向滑動挺桿311的工作區域。完全壓入之滑動挺桿311的最大工作路徑s僅為滑動挺桿311的理論工作路徑。事實上,滑動挺桿311在實施廓形測量之壓緊狀態下的工作路徑s總是較小,以便將導引型材31浮動支承於軌條頂面22上。藉此便能將導引型材31相對軌條頂面22而言保持於低振動穩定狀態下,因此,該導引型材31用作所使用之測量探頭36、37及/或38的參考水平。
從圖5還可看出,滑動挺桿311及312分別具一中央通孔318,其用於視情況連接一流體輸入裝置319來在每個滑動挺桿311及312的滑動頭317上產生氣壓墊。遂能進一步大幅減輕磨損。圖示的流體輸入裝置319突出了其主要工作方式,即將每個豎向及水平滑動挺桿311及312與一壓縮氣體(較佳係處於壓力p下的氣體)相結合。如此便能持續或以類似脈衝的方式將氣體抽吸至每個滑動挺桿311及312並在滑動頭317與軌條頂面22以及與軌條內側之間產生氣墊。輸入壓縮氣體後,一方面可去除軌條2之表面上的塵埃,另一方面可產生一氣墊,該氣墊可顯著改善導引型材31之滑動過程,有助於測量過程,並將外部因素(振動、污染等等)所造成的測量結果失真現象降至最低。
下面對測量頭3的實施方案及工作方式進行詳細說明。
根據測量頭3的一種純機械意義上的較佳方案,該測量頭在一與導引型材31剛性連接的測量頭殼體35中包含一線性測量探頭36,該測量探頭具有可進行(豎向)一維運動的測量棒361,其中,該測量棒361在運動過程中藉由一用作高度轉換器的傳遞元件362沿軌條2的測量區段上
下運動,在此過程中對軌條2的槽溝深度(軌條頂面22的褶皺)進行探測,參閱圖8所示該測量頭的三個不同的視圖。
圖8為具有若干觸覺式測量探頭36之測量頭3的三個視圖,其中,測量頭殼體35具有用於測量探頭36之豎向導引件351,為清楚起見,未對安裝於測量頭殼體35下部之導引型材31予以顯示。
左邊的視圖為測量頭3的全景透視圖。中間的正視圖所示測量頭殼體35具有一用於豎向導引一測量探頭滑塊352的雙軌式豎向導引件351。測量探頭滑塊352攜帶該觸覺式測量探頭36,此處之測量探頭例如為民用測量探頭(Vogel&Plötscher兩合股份公司(德國Breisach)的(帶適配器)的DK812R5型測量探頭),如此便能相對軌條頂面22對測量探頭36進行豎向校準,從而使得測量探頭36之測量棒361在其可用測量範圍內儘可能居中。在此過程中,測量棒361並不直接放置於軌條頂面22上,而是透過傳遞元件362與軌條頂面22發生接觸。
傳遞元件362構建為圍繞旋轉導引軸GFA-4-3佈置的單側槓桿,其中,另一末端僅能在特定範圍內豎向上下運動。在此之間,傳遞元件362的頂面上設有測量棒361之放置點,相對之底面上則設有一可更換之耐磨挺桿363,該耐磨挺桿直接放置於軌條頂面22上且於測量車1行駛過程中在該軌條頂面上滑動。採用上述方式後,一方面可用傳遞元件362精確地沿軌條2跟蹤軌條頂面2的每個槽溝並可控地限制傳遞元件362的磨損程度,另一方面可保護測量探頭36上的測量棒361完全免受磨損及橫向振動。
用豎向式線性驅動裝置34來進給整個測量頭3及其測量探
頭36與導引型材31後,同樣將傳遞元件362朝軌條頂面22進行進給,該傳遞元件實施為介於軌條2與測量棒361之間的耦合件。作為以水平之旋轉導引軸GFA-4-3旋轉固定於導引型材31上的槓桿,該傳遞元件362朝測量頭殼體35固定,該傳遞元件之自由槓桿末端被另一豎向壓力缸364朝軌條2施加壓力,該壓力缸既旋轉鉸接於傳遞元件362上又旋轉鉸接於測量頭殼體35上。採用此種方式後便能在測量過程中將帶耐磨挺桿363的傳遞元件362壓向軌條2並將軌條頂面22上的不平度傳遞給測量探頭36之測量棒361,該耐磨挺桿位於槓桿長度的中央區域內且佈置於傳遞元件362之底面。
透過將傳遞元件362之耐磨挺桿363壓向軌條頂面22,佈置於耐磨挺桿363相對一側的測量探頭36可以無磨損且無干擾的方式對軌條2的不平度進行測量。在此過程中,用豎向壓力缸364以大於傳統式觸覺測量探頭36所施加於測量棒361的壓緊力將傳遞元件362壓向測量面,使得該傳遞元件362能跟蹤每個褶皺(即每個槽溝),從而透過傳遞元件362之運動將軌條2的不平度以高解析度且基本不受因軌條頂面22之褶皺而導致的振動影響的方式傳遞給測量探頭36的測量棒361。
測量探頭36相對測量頭殼體35(即相對導引型材31)固定於一靜止位置,其中,-如圖8之中間的視圖所示-該測量探頭以可藉由一測量探頭滑塊352沿導引軸FAV-4-1在豎向導引件351上運動的方式安裝於測量頭殼體35內。
圖8之右邊的視圖為測量頭3的側視圖,從中可看出測量頭殼體35內沿豎向導引件351運動之測量探頭滑塊352的調節過程。為此,測量頭殼體35上設有一測量探頭滑塊調節缸353,其上端耦合於測量頭殼
體35上部(此處係耦合於測量頭殼體35之朝向測量車中央的外側),其下端鉸接於測量探頭滑塊352的一銷栓上,該銷栓藉由後壁中的一縫隙伸出測量頭殼體35。
如圖8之右邊的側視圖所示,透過伸出測量探頭滑塊352背面的銷栓來沿該測量探頭滑塊的豎向導引軸FAV-3調節測量探頭36的豎向高度,該測量探頭豎向缸353沿豎向驅動軸AAV-3鉸接於該銷栓上。
因此,若傳遞元件362在測量頭3之導引型材31放置於軌條2上時放置於軌條頂面22上,但尚未被壓力缸364壓緊,則測量探頭36可被調節至測量棒361的中央位置。測量探頭36在測量過程中相對測量頭殼體35及導引型材31剛性鎖止,且相對導引型材31而言在軌條頭21上實施一單純的測距,該測距係對軌條頂面22進行高度測量,並在測量車1的運動狀態下將其作為軌條2的所謂“縱向廓形”予以記錄。
亦即,該採用機械測量原理的觸覺式測量探頭36係一沿軌條頂面22測量豎向不平度的無磨損探測器,其中,帶耐磨挺桿363的傳遞元件362實施為位於測量探頭36之測量棒361前的前置式耐磨件,故而既用作軌條2與測量探頭36之間的耦合件(用於傳遞相對測量頭3之導引型材31而言的距離變化),又用作隔絕件(針對沿軌條2進行運動所造成的振動及耐磨挺桿363磨損等干擾因素)。可採用任意一種用作一維測量感測器的距離敏感型感測器,其能夠以2mm至5mm的豎向解析度可靠地檢出軌條2之縱向廓形中的不平度,以及以10mm至1000mm褶皺長度範圍的縱向解析度可靠地檢出沿軌條2的走向的不平度。其中,沿縱向檢出不平度亦與導引型材31之長度相關。為此,該導引型材的設計長度總是大於所
能解析的最大褶皺長度。作為替代方案,觸覺式機械測量探頭36亦可為具有一定解析度之實施非接觸式、電性、磁性或光學測量的感測器。
圖9為採用光學感測器之測量頭3的實施方案。其中,所示測量頭殼體35中的形狀及佈置方案與之前的附圖類似,該測量頭殼體同樣與導引型材31剛性連接,該測量頭殼體中設有至少一光學測量探頭37,該光學測量探頭在橫向於軌條2的方向上實施條帶狀掃描。其中,所有之前用於在測量頭殼體35內對觸覺式測量探頭36進行高度調節的調節元件(如測量探頭滑塊352、豎向導引件351、測量探頭豎向缸353以及傳遞元件362及其壓力缸364)皆可省去。僅在導引型材31的一未設置滑動挺桿311、312的區域內為該光學測量探頭37設置一相應之孔口372,以便藉由光學測量探頭束371對軌條頂面22進行掃描。
亦可視情況採用第二光學測量探頭38,其既對軌條頂面22的主要部分又對軌條內側23進行掃描。該第二光學測量探頭之光學測量探頭束381經由導引型材31中的另一橫向於該軌條2且相對孔口372有所偏移之縱向加工的孔口382以某個角度對準軌條2之軌條頭21,使得光學測量探頭束381既對軌條頂面22的主要部分又對軌條內側23進行掃描。遂能在冗餘測量的基礎上對軌條頂面22進行可靠程度更高的測量,並能將軌條內側23上的褶皺檢出。
由於測量車1沿軌條2進行持續運動,先後採集之測量點的序列作為連續式縱向廓形被記錄下來。因此,測量探頭36、37及/或38以二維測量系統的形式工作,其中,下文將對第三維度(軌條內側23與前述軌道軌距的偏差)進行檢出。
此前對用於將軌條廓形檢出的測量裝置的組件進行了描述,下面對就測量車1而言如何使該測量裝置進入工作位置及如何實施測量進行說明。下文中,測量車1-不失一般性地-耦合一處理機(如軌條研磨機),以便實施聯機測量,即在實施軌條處理前及結束後以與處理機進行直接共同作用的方式實施測量。
首先,該處理機連同隨動之測量車1駛向待處理之軌道區段。測量車1被一複軌裝置藉由升降缸61豎向沈降至一啟動點並進入軌道。隨後,透過操縱該等用於測量頭3、4之豎向式線性驅動裝置34來將每個軌道側上的導引型材31、41沈降至軌條2上,透過測量頭框架14之運動將該等導引型材沿水平方向壓緊於軌條內側23上。在此情況下,導引型材31處於強制位置並藉由軌道走向受到導引,該導引型材與兩個軌條2保持持續接觸。隨後,將測量探頭36、37及/或38沈降並進行校準,具體視安裝於測量車1之測量頭3上的是何種測量探頭而定。
測量頭3採用圖8所示之測量探頭8時,將測量探頭36沈降前先將傳遞元件362沈降並壓緊於軌條頂面22上,再將測量探頭36沈降至某個使得測量棒363被調節至其測量區域中央的位置。而後可透過沿軌條2拉動或推動測量車1來啟動測量過程,其中,將軌條頭21之相對於軌條頂面22及(視情況)相對於軌條內側23的縱向廓形予以記錄。
其中,正常情況下以為該軌道的兩軌條2進行單純測距的形式橫向測量軌條廓形。作為橫向測量縱向廓形之補充方案,若在該軌道之磨損狀況有所加重的情況下存在此方面的需要,則亦可另設一與測量探頭36成90º的測量探頭(未繪示)。
如圖4所示,為將測量車1複軌,若干升降缸61與該軌條處理機(圖中僅示出其鉸接點)固定連接,且另設一形式為耦合桿62之拉動或推動裝置。再根據該處理機之行駛方向拉動或推動測量車1。在運輸位置中,升降缸61縮回,圍繞位於測量車1之支承框架11上之對應安全銷66佈置的四個閉鎖鉤65閉合,閉鎖缸67外伸。此時,測量車1的負荷完全由閉鎖鉤65承受,從而實現一種安全的運輸方式。
原則上可透過用水平式線性驅動裝置17及豎向式線性驅動裝置34實施壓控調節來對與軌條2之前述軌條橫截面廓形的偏差進行補償。
圖6為測量車1之正視圖,該測量車正在該軌道之期望工作地點中的軌條2上處於測量準備狀態。
在工作位置(尚未啟動測量過程)中,測量車1的車輪13與軌條2發生豎向接觸,因為升降缸61已相應外伸。啟動測量過程時,藉由水平式線性驅動裝置17以用進行彼此反向之水平運動之測量頭框架14進行導引的方式使該等測量頭3及4運動至軌條內側23,在測量頭框架14內藉由豎向式線性驅動裝置34將該等測量頭連同該等導引型材31、41一起壓緊於軌條頂面22上。
圖6為進行軌跡調節及橫截面廓形測量的第一方案。測量車在正視圖中處於兩個軌條2上。該示例中用成對佈置的水平式線性驅動裝置17實施軌跡調節,該等水平式線性驅動裝置分別構成測量車1上的兩個軌跡調節包中的一個。該二軌跡調節包在測量車1內的空間佈置方案參閱圖1。
如圖6之示例所示,一軌跡調節包由一對自測量車1的中央水平朝外定向的線性驅動裝置17構成,該等線性驅動裝置分別由兩個串接且衝程不同的流體缸(第一及第二水平缸171及172)組裝而成。圖2之相關闡述中已對不同衝程進行過描述。
兩個水平缸171及172皆縮回時,測量頭3、4處於初始位置,亦即,測量車1可返回一定路徑以到達測量啟動點。該等四個水平式線性驅動裝置17中首先外伸的是(衝程較小的)第一水平缸171。其中,僅近似地(以負公差)將額定軌距(如1435mm)設置為位於該等軌條頭21之間的兩測量頭3、4之L形導引型材31、41的豎向側邊內側的間距。
為對額定軌距進行精確調節,該等第二水平缸172可具有內置式長度測量系統(如Festo股份兩合公司的DNCI或者DNCM系統)。隨後鎖定該狀態(“保持軌跡”),以免在駛過較軟區域時出現損傷。
若隨後將每個軌跡調節包中的(衝程較大的)兩個第二水平缸172外伸,則將導引型材31及41壓緊於相對佈置的軌條內側23上以實施測量過程。該等第一及第二水平缸171及172關於測量車中央成對且對稱佈置,此種佈置方案同時將車輛中央定義為在軌道的軌條內側23之間實施橫截面廓形測量的參考基礎18,且確保測量車中央與軌道中央永久一致。此種設置能非常精確地測量軌條內側23之廓形以及軌距偏差。
圖7為實施軌跡調節及軌距測量的第二方案,係測量車1的正視圖。圖6中的參考基礎18係當測量頭3及4沿水平驅動軸AAH-1進行水平驅動運動時實體存在於支承框架11上的明確之固體支撐件,圖7則簡單地將軌道中央與測量車1的中央等同視之,且不存在該參考基礎18。
該方案中的兩測量頭3及4(如之前的示例)係以可藉由測量頭框架14橫向於軌條2移動且彼此相對移動的方式安裝於測量車1上,但該等測量頭在此(在圖7所示實施方案中)藉由驅動技術(沿兩個水平驅動軸AAH-1)直接透過一測量頭耦合單元5相連。
圖7所示實施方案中未設置圖1至6所示的四個連接測量車1之支承框架11的水平式線性驅動裝置17,但以相同方式設有用於每個測量頭框架14的水平導引件15及水平軸承16。
該示例中的測量頭耦合單元5設有兩個簡化型軌跡包51,該等軌跡包可在該二測量頭3及4的測量頭框架14之間以彼此平行的方式伸縮式推出,在測量車1複軌時以及將測量頭3及4壓緊時實施軌跡調節,以便實施測量過程。
圖7僅示出其中一驅動軸AAH-1,測量頭3及4採用如圖所示之軌跡調節方案時,該簡化型軌跡包51係一由左軌跡缸511、右軌跡缸512及位於二者之間的軌跡桿513所組裝而成的流體傳動裝置,該流體傳動裝置的功能在於將測量頭3、4之導引型材31及41的水平外伸施加於軌條內側23。以某種方式設置該等就測量車1之行駛方向而言對稱佈置且藉由支承件52固定於測量頭框架14上的軌跡包51,使得左軌跡缸511的活塞與右軌跡缸512的活塞進行逆向運動。存在三種設置:若兩軌跡缸511及512皆處縮回狀態,則-因為兩測量頭框架14皆被鎖止-則軌跡桿513的中央自動處於測量車中央並(唯有在此位置中)實際上與之前的實施例中的參考基礎18一致。
若左軌跡缸511縮回且右軌跡缸512外伸(或者情況相反),
則該二測量頭3、4處於初始位置,該初始位置用於預調節軌道的額定軌距,但該初始位置尚未為導引型材31、41與軌條內側23建立接觸(從而例如達到將測量車1複軌之目的)。在此情況下,軌跡桿513的中央一般不再與測量車1的中央完全一致。
若兩個軌跡缸511及512皆處外伸狀態,則測量頭3、4連同導引型材31、41之豎向側邊被壓緊在軌條內側23上。此時,軌跡包51起減振件的作用以減輕振動及衝擊力。從而實現安全轉彎。
測量頭框架14之水平驅動裝置在此係沿兩個連續式驅動軸AAH-1呈伸縮狀,此種方式較圖6所示方案的優點在於:與圖2及圖6所示實施方案中採用八個流體缸的水平式線性驅動裝置17相比,此種方式僅需採用半數的軌跡缸511、512即可進行軌跡調整。
此外亦能在軌道的兩個軌條內側23之間實施直接的橫截面廓形測量。為此,在最簡單的情況下可為每個軌跡包51中的該二實施為流體缸的軌跡缸511及512分別構建一內置式路徑測量系統514、515,因此,需要為圖7之實施方案中的兩個軌跡包51共設置最多四個路徑測量系統514、515。若每個軌跡包51皆設有一帶一內置式路徑測量系統514的緊湊型線性驅動裝置,該緊湊型線性驅動裝置具有兩個直接相連的軌跡缸511、512(未繪示,但與之前實例中具有相應水平缸171、172的水平式線性驅動裝置17大致相當),且該緊湊型線性驅動裝置安裝於軌跡桿513的一末端上或者安裝於一用作雙缸(未繪示)的分離式軌跡桿513的中央,則路徑測量系統514、515的數目可減少至每個軌跡包51具有一個路徑測量系統514。
採用該分離式軌跡桿513之實施方案時,亦可視情況為緊湊
型耦合於測量車1之支承框架11上的軌跡缸511、512另設一剛性固定件,其中,軌跡缸511、512必須採取階梯式外伸的方案。
圖7亦在車輪13之輪緣與軌條2之間示出一左輪緣間隙w1及一右輪緣間隙wr,此處之左右由測量車1的行駛方向定義。從該圖可推斷出圖4所示導引型材31之導入斜面39的尺寸。
若測量車1在理想軌道狀態下以理想方式對稱地放置於軌道上,則一標準尺寸w0(未繪示)規定了該測量車1的左輪緣間隙w1及右輪緣間隙wr,若以該標準尺寸為出發點,則w1與wr之和等於2個w0。軌條頭21在軌條內側23上發生磨損時,w1與wr通常更大,測量車1滾動時,w1與wr通常大小不等。此外在圖7中省去了圖6所示參考基礎18的情況下,無法相對於軌道中央對左輪緣間隙w1及右輪緣間隙wr進行單獨調節,故而在軌條內側23上可能出現整個左輪緣間隙與右輪緣間隙w1+wr。因此,必須採取圖6所描述之用於導引型材31的保護措施,即在導引型材31之相應末端上根據所設置之軌距製成導入斜面39,其與整個輪緣間隙w1+wr相應且3個w0,因此,該尺寸遠大於為每個軌道側所規定的標準尺寸w0。
1‧‧‧測量車(車輛)
3‧‧‧測量頭
11‧‧‧支承框架
12‧‧‧輪軸
13‧‧‧車輪
14‧‧‧測量頭框架
15‧‧‧水平導引件(用於測量頭)
17‧‧‧水平式線性驅動裝置(用於測量頭定向)
31‧‧‧導引型材
32‧‧‧豎向導引件(用於測量頭及導引型材)
33‧‧‧豎向導引軸承
34‧‧‧豎向式線性驅動裝置(豎向缸)
35‧‧‧測量頭殼體
61‧‧‧升降缸(用於測量車的複軌及脫軌)
65‧‧‧閉鎖鉤
66‧‧‧安全銷
67‧‧‧閉鎖缸
Claims (15)
- 一種在鋪設的軌道設備中將軌條的橫截面廓形檢出的裝置,該裝置設有至少一沿鐵路線測量軌條頭之橫截面廓形的測量頭,其中,該用於該軌條頭(21)之橫截面廓形的測量頭(3)係可調節地安裝於一支承框架(11)上,該支承框架可藉由一被該等軌條(2)所導引之車輛(1)沿該軌條(2)進行平行運動,以便記錄該軌條頭(21)之縱向輪廓,其特徵在於,該至少一測量頭(3)具有一形式為L形型軌之導引型材(31)及一測量頭殼體(35),其中,該導引型材(31)可明確地被壓緊於該軌條頭(21)的一軌條頂面(22)及一軌條內側(23)上,該測量頭殼體剛性耦合該導引型材(31),該測量頭殼體中以可校準方式佈置有至少一測量探頭(36;37,38),設有一用於在該支承框架(11)的任一側容置該至少一測量頭(3)的測量頭框架(14),其中,該測量頭框架(14)可藉由兩個水平式線性驅動裝置(17)透過一水平導引件(15)在該支承框架(11)上橫向於該軌條(2)水平移動,以便使該導引型材(31)相對該軌條頭(21)之軌條內側(23)進行運動,以及,該測量頭框架(14)具有用於相對該軌條(2)而言豎向調節該測量頭(3)的至少一豎向導引件(32)及兩個豎向式線性驅動裝置(34),以便使該導引型材(31)相對該軌條頭(21)之軌條頂面(22)進行運動。
- 如申請專利範圍第1項之裝置,其特徵在於,該導引型材(31)具有多個滑動挺桿(311;312),該等滑動挺桿沿該L形導引型材(31)與該軌條頂面(22)及該軌條內側(23)的預期之接觸 線佈置。
- 如申請專利範圍第2項之裝置,其特徵在於,該等滑動挺桿(311;312)在該導引型材(31)內藉由阻尼元件(313;314;316)以朝向該軌條頂面(22)或該軌條內側(23)的方式彈性佈置。
- 如申請專利範圍第2項之裝置,其特徵在於,該等滑動挺桿(311;312)在其朝向該軌條頭(21)的一側分別具有一圓形加寬的滑動頭(317)。
- 如申請專利範圍第4項之裝置,其特徵在於,每個滑動挺桿(311;312)皆具一中央通孔(318),該中央通孔可連接一流體輸入裝置(319),以便在滑動頭(317)與軌條(2)之間產生流體支承。
- 如申請專利範圍第1項之裝置,其特徵在於,該測量頭(3)在其測量頭殼體(35)中具有一包含豎向定向之測量棒(361)的觸覺式測量探頭(36),其中,該測量探頭(36)固定於一測量探頭滑塊(352)上,該測量探頭滑塊可藉由一測量探頭豎向缸(353)在該測量頭殼體(35)中沿一測量探頭導引件(351)進行豎向運動,使得可相對該軌條頂面(22)對該觸覺式測量探頭(36)之測量棒(361)的規定測量路徑進行調節。
- 如申請專利範圍第6項之裝置,其特徵在於,該導引型材(31)在該觸覺式測量探頭(36)與該軌條頂面(23)之間具有一形式為單側槓桿之傳遞元件(362),該傳遞元件的第一末端可圍繞一水平之旋轉導引軸(GFA-4-3)旋轉,第二末端可藉由一轉動式固定於該 測量頭殼體(35)上的豎向壓力缸(364)進行豎向運動,從而將一佈置於該旋轉導引軸(GFA-4-3)與位於該傳遞元件(362)上的壓力缸(364)之間的耐磨挺桿(363)壓向該軌條頂面(22),且該觸覺式測量探頭(36)的測量棒(361)放置在該傳遞單元(362)之相對該耐磨挺桿(363)的一側,在此情況下,該測量棒(361)可根據沿該軌條頂面(23)之廓形走向上下運動。
- 如申請專利範圍第7項之裝置,其特徵在於,與該傳遞元件(362)之壓力缸(364)透過該耐磨挺桿(363)所施加於該軌條頂面(22)的壓緊力相比,該觸覺式測量探頭(36)的測量棒(361)所施加於該傳遞單元(362)的壓緊力較小,以便保護該測量探頭(36)免受該耐磨挺桿(363)因沿該軌條頂面(22)之高度廓形而進行運動所帶來的振動的影響。
- 如申請專利範圍第1項之裝置,其特徵在於,該測量頭(3)在其測量頭殼體(35)中具有至少一光學測量探頭(37;38),其中,該至少一光學測量探頭(37;38)以下列此方式對準該軌條(2),使得該至少一光學測量探頭在橫向於該軌條(2)的方向上具有一至少對該軌條頂面(22)進行掃描的線性測量範圍。
- 如申請專利範圍第1項之裝置,其特徵在於,該測量頭(3)以可更換方式固定於該測量頭框架(14)中,使得該測量頭框架(14)中的一測量頭(3)可交替應用於該車輛(1)的兩側,或者可簡單地更換兩個相對佈置的測量頭(3;4)。
- 如申請專利範圍第1項之裝置,其特徵在於, 該測量頭框架(14)的兩個相對該車輛(1)的支承框架(11)而言水平的線性驅動裝置(17)分別具有一第一水平缸及一第二水平缸(171;172),該二水平缸可受到獨立控制。
- 如申請專利範圍第11項之裝置,其特徵在於,每個測量頭框架(14)的該二水平式線性驅動裝置(17)皆在該車輛(1)之支承框架(11)上具有一居中的參考基礎(18),該參考基礎設定於該車輛(1)之軌條導引件的中央。
- 如申請專利範圍第11項之裝置,其特徵在於,該水平式線性驅動裝置(17)的第一水平缸(171)用於使用該等測量頭(3)將該車輛複軌至該等軌條頭(21)之間,該第二水平桿(172)用於保持軌跡並將該等導引型材(31;41)壓緊於該等軌條內側(23)上以便對該等軌條頭(21)進行廓形檢出。
- 如申請專利範圍第11項之裝置,其特徵在於,為對該等測量頭(3,4)進行軌跡調節,每個測量頭框架(14)皆設有兩個帶第一及第二水平缸(171,172)且相對該車輛(1)之具有居中定義之參考基礎(18)的支承框架(11)而言水平的線性驅動裝置(17),以便實施複軌控制以及將該等相對佈置的導引型軌(31,41)壓緊。
- 如申請專利範圍第1項之裝置,其特徵在於,為對該等測量頭(3,4)進行軌跡調節,設置一軌跡包(52),該軌跡包係該等測量頭框架(14)間的伸縮式直接連接,該軌跡包具有左軌跡缸(521)、右軌跡缸(522)及位於二者之間的軌跡桿(523),其中,該左軌跡缸及該右軌跡缸(521;522))分別固定於該等相對佈置之測量頭框架(14) 上的一支承件(53)上,從而實現直接的複軌控制以及將該等相對佈置的導引型材(31,41)壓緊。
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