用于稳定轨道的机器的制作方法

本发明涉及一种用于稳定轨道的机器，所述用于稳定轨道的机器包括支撑在轨上行走机构上的机架以及能够竖直调节的稳定单元，所述稳定单元被设计成借助于单元辊在所述轨道的钢轨上滚动，所述稳定单元包括激振器和竖直驱动器，所述激振器具有旋转不平衡质量块，用于产生在垂直于轨道纵向方向的轨道平面中动态作用的冲击力，所述竖直驱动器用于产生作用在所述轨道上的竖直负载。本发明还涉及一种用于操作这种机器的方法。

背景技术：

用于稳定轨道的机器从现有技术中已公知。在所谓的动态轨道稳定器中，位于两个轨上行走机构之间的稳定单元经由竖直调节被降到待被稳定的轨道上，并且利用竖直负载加载。在连续向前行驶期间，经由抵接钢轨头部外侧的单元辊和夹紧辊将稳定单元的横向振动传递到轨道。

例如从wo2008/009314a1已知这种类型的机器。在该文献中，稳定单元包括可调节不平衡质量块，以便在需要时将冲击力快速减小到降低值或零(例如，在桥梁或隧道处)，以及在到达待被稳定的轨道截面时立即将冲击力升高到初始值。

该文献的缺点是运动部件结构复杂。另外，就控制工程而言，所需冲击力的精确调节是复杂的。

技术实现要素：

本发明的目的是对现有技术中开始提到的类型的机器进行改进。另一目的在于公开一种用于操作这种机器的方法。

根据本发明，这些目的借助于根据权利要求1所述的机器和根据权利要求13所述的方法实现。从属权利要求示出本发明的有利实施例。

本发明提供的是，激振器包括至少两个不平衡质量块，这些不平衡质量块以能够可变地调节的相移被驱动。通过能够可变地调节的相移，可以有目的地改变作用在轨道上的冲击力。根据不平衡质量块的布置，变化的相移会改变冲击力的方向和强度。

有利地，左转的不平衡质量块和右转的不平衡质量块形成不平衡质量块对，其中，所述不平衡质量块对中的至少一个不平衡质量块相对于初始位置以能够可变地调节的第一相移被驱动。不平衡质量块彼此相对移动，使得其离心力在一个方向上相互抵消，并且因此消除了冲击力的不期望的方向分量。

在有利的改进方案中，角度传感器与每个不平衡质量块相关联。借助于相应的角度传感器，始终精确地了解不平衡质量块的位置。因此，可以借助于控制装置来设定规定的相移。这在机械驱动器(诸如，例如液压马达)的情况下尤其有用。

此外，有利的是，相应的不平衡质量块以旋转轴线沿轨道纵向方向对准的方式布置在稳定单元上。该对准特别适合用于稳定单元，因为所产生的冲击力垂直于轨道纵向作用在待被稳定的轨道上。以这种方式，能量以优化方式被引入轨道。

更有利的是，单独的驱动器与每个不平衡质量块相关联。用于每个不平衡质量块的单独的驱动器提供了结构上简单的解决方案，能够以单独的旋转角度位置有目的地控制每个不平衡质量块。

本发明的又一简化发展方案提供的是，共用驱动器分别与两个不平衡质量块相关联。该方案特别适合用于紧凑的稳定单元，其中例如借助于可变联接件设定相移。

为了设定可变相移，特别有利的是，相应的驱动器被设计为电驱动器。例如，无刷电动马达或转矩马达在此特别适合用于角度控制回路中的控制以实现所需的相移。

在本发明的一个实施例中，提供了电驱动器借助于共用控制装置来控制。这样，单独的驱动器能够优化地相互协调并被精确控制。在工作操作中，可以访问先前存储在控制装置中的数据，以便以自动化的方式使电驱动器和相移适应于本地条件和轨道的现有状态。

在本发明的另一个实施例中，可能有利的是，相应的驱动器被设计为液压驱动器。这样，驱动器可以集成到机器的现有液压系统中。

在有利实施例中，用于可变相移的调节装置与相应的驱动器相关联。调节装置特别适用于机械驱动器以设定准确的相移。由此，相应的不平衡质量块相对于驱动器以简单方式按所需的角度扭转。当利用共用驱动器驱动两个不平衡质量块时，调节装置也能够用于设定相移。

另一改进提供的是，激振器包括至少四个能够旋转的不平衡质量块，在这四个不平衡质量块之中，分别将两个不平衡质量块驱动为右转并将两个不平衡质量块驱动为左转。通过有目的地布置至少四个不平衡质量块，可以精确、快速地调节冲击力直至完全消除。

此外，有用的是，两个左转的不平衡质量块相对于彼此以可变地调节的第二相移被驱动，并且两个右转的不平衡质量块相对于彼此以能够可变地调节的第二相移被驱动。以此方式，可以相对于轨道平面以优化方式调节由所有冲击质量块产生的冲击力，以便使轨道的稳定性精确地适应于本地条件。

根据本发明的用于操作机器的方法提供的是，稳定单元经由竖直驱动器被放置在所述轨道上并且利用竖直负载加载，并且至少两个能够旋转的不平衡质量块相对于彼此以能够可变地调节的相移被驱动。因此，利用可变冲击力保证了轨道稳定性，其精确地适应于本地条件。

在该方法的有利另外改进中，不平衡质量块对中的一个不平衡质量块被驱动为左转，并且一个不平衡质量块被驱动为右转，其中这些不平衡质量块中的至少一个相对于初始位置以能够可变地调节的第一相移被驱动。通过在此期间冲击力的方向改变，如需要的话能够在稳定期间促进轨道下降。

在该方法的其他另外改进中，在四个不平衡质量块的情况下，两个左转的不平衡质量块相对于彼此以能够可变地调节的第二相移被驱动，两个右转的不平衡质量块相对于彼此以能够可变地调节的第二相移被驱动。这确保了在优选的有效方向上快速、准确地调节冲击力。

附图说明

以下将参考附图以示例的方式描述本发明。在附图中：

图1示出了用于稳定轨道的机器的侧视图。

图2示出了稳定单元的详细视图。

图3示出了具有两个马达的驱动方案。

图4示出了具有四个马达的驱动方案。

图5示出了用于可变相移的调节装置。

图6示出了具有中空轴的激振器。

图7示出了振动消除的、沿相同方向旋转的不平衡质量块。

图8示出了冲击力减小的、沿相同方向旋转的不平衡质量块。

图9示出了具有最大冲击力的、沿相同方向旋转的不平衡质量块。

图10示出了在一个方向上具有最大冲击力的、沿相反方向旋转的不平衡质量块。

图11示出了冲击力减小的、沿相反方向旋转的不平衡质量块。

图12示出了冲击力完全消除的四个不平衡质量块。

图13示出了在x方向上具有最大冲击力的四个不平衡质量块，。

图14示出了冲击力完全消除的四个不平衡质量块。

图15示出了在y方向上具有最大冲击力的四个不平衡质量块。

图16示出了具有不同相移设定的四个不平衡质量块。

具体实施方式

图1示出了用于稳定安置于道碴2上的轨道3的机器1，该机器1具有经由轨上行走机构4支撑在钢轨5上的机架6。两个稳定单元7布置于定位在端部的两个轨上行走机构4之间，两个稳定单元7沿轨道的纵向方向8一个接一个地布置。两个稳定单元7均通过竖直驱动器9连接至机架6，以便进行竖直调节。

借助于被设计成在钢轨5上滚动的单元辊10，能够使每个稳定单元7与轨道3形状配合地接合，以将轨道3设定成以期望振动频率振动。单元辊10包括：用于每个钢轨5的两个凸缘辊，这两个凸缘辊在钢轨5的内侧滚动；以及夹紧辊，在操作期间该夹紧辊借助于夹紧机构33从外侧压靠在钢轨5上。静态竖直负载借助于竖直驱动器9应用到轨道3上。

稳定单元7借助于共用控制装置31控制。布置在稳定单元7中的驱动器19连接到共用供应装置32。例如，在电驱动器19的情况下，该共用供应装置是具有电存储器的马达-发电机单元。另外，如果机器1具有受电弓和适当的逆变器，则可以使用接触网向电驱动器供电。在液压驱动器19的情况下，供应装置32自然集成到机器1的液压系统中。

在图2中，详细示出了两个稳定单元7之一。激振器12布置在外壳11内，该激振器12包括四个旋转轴13，不平衡质量块14布置在旋转轴13上。两个旋转轴13分别布置在两个旋转轴线15上。在每个旋转轴13上均布置有不平衡质量块14。每个旋转轴13经由滚子轴承16在不平衡质量块14的任一侧安装在外壳11中。

相应的旋转轴13的从外壳11突出的一端铣出齿部17，被设计为转矩马达的驱动器19的转子18在齿部17上形状配合地连接到相关联的旋转轴13。定子20围绕相应转矩马达的转子18布置。定子20通过马达壳体21连接到激振器12的外壳11。在马达壳体21的外侧布置散热片22。由此，能够可靠地消散操作期间产生的热量。

稳定单元7在下端处连接到稳定单元框架23，以便将振动可靠地传递到单元/夹紧辊10，并因此传递到轨道3。图2中所示的不平衡质量块14被彼此独立地驱动，其中不平衡质量块14之间具有能够自由限定的相移。使用四个结构相同的驱动器19、旋转轴13和不平衡质量块14，使得在维护或损坏的情况下更加容易更换和供应替换件。为了在具有两个稳定单元7的机器1中使用，还具有由两个稳定单元7的结构相同的设计所带来的优点。此外，不需要在两个稳定单元7之间传递力。

图3示意性地示出了激振器12的简化变型。两个不平衡质量块14均以规定转速驱动，该转速限定了传递到轨道3的振动频率。在特殊情况下，可能有用的是，以不同的转速驱动两个不平衡质量块14以引起冲击力的连续变化。否则，所有不平衡质量块14都以相同的转速旋转。在这种情况下，仅通过相移实现冲击力的变化，其中一个不平衡质量块14先于另一个不平衡质量块14运行。

为了能够更好地解释相移四个不平衡质量块14彼此相邻地示出，用字母a、b、c和d表示。两个不平衡质量块a、b或c、d分别形成不平衡质量块对34，不平衡质量块对34通过共用驱动器19驱动。在此，两个不平衡质量块a、b或c、d的旋转方向30是相反的。在所示的示例中，不平衡质量块a和c被驱动为左转，而不平衡质量块b和d被驱动为右转。如在根据图2的实施例中所示出的，两个不平衡质量块a、c或b、d分别能够布置在共用旋转轴线上。

为了在不平衡质量块对34的不平衡质量块a、b或c、d之间实现旋转方向的改变，分别布置有换向齿轮24。在未示出的另一变型中，沿相同方向旋转的两个不平衡质量块a、c或b、d借助于共用驱动器19被驱动。因此不需要换向齿轮24。布置有调节装置25(图5)，用于设定由共用驱动器19驱动的不平衡质量块14之间的相移。在此，在沿相反旋转方向驱动的不平衡质量块14处可以设定相对于初始位置的第一相移在沿相同方向旋转的不平衡质量块14处可以设定第二相移

在图4中，参考图2，示意性地示出了激振器12，其具有针对每个不平衡质量块14的单独驱动器19。如在根据图3的示例中，不平衡质量块a和c被驱动为左转，不平衡质量块b和d被驱动为右转。为了设定相移能够根据旋转角度控制每个驱动器19，或者在每个驱动器19和相关联的不平衡质量块14之间布置调节装置25。

图5示出了例如机械调节装置25，用于使不平衡质量块14的旋转轴13相对于驱动器19的驱动轴26扭转。为此，旋转轴13在套筒27的内部被引导，套筒27连接至驱动轴26以便进行纵向移位。像心轴一样，旋转轴13具有至少一个螺旋形凹槽28，套筒27的内部配对件与该螺旋形凹槽28接合。

套筒27和旋转轴13通过液压缸29可旋转地安装且彼此连接。如果通过液压缸29使套筒27相对于旋转轴13发生纵向移位，则包括不平衡质量块14的旋转轴13相对于驱动轴26以期望角度扭转。通过使旋转轴13相对于驱动轴26扭转，实现了相对于另一不平衡质量块14的相移

机械调节装置25特别适合与同步驱动的液压马达组合。在此，角度传感器35有利地用于接收关于相应的驱动轴26或旋转轴13的角度位置的反馈。在图3所示的简化方案中，调节装置25布置在设置有共用驱动器19的不平衡质量块14之间也是有用的，以实现两个不平衡质量块14之间的相移

在图6中的激振器12的情况下，两个不平衡质量块14围绕共用旋转轴线15旋转。在此，一个旋转轴13被设计为具有外部不平衡质量块14的中空轴。在中空轴内部，另一旋转轴13的自由端安装有内部不平衡质量块14。旋转轴13经由另外的滚子轴承16安装在外壳11中并由单独的驱动器19驱动。在此，旋转的不平衡质量块14的离心力作用在共用平面中，从而不会出现可能会造成干扰的倾斜力矩。该安装变型特别适合于仅具有两个不平衡质量块14的激振器12。

在图7至图9中，说明了通过沿相同方向旋转的两个不平衡质量块14的可变的第二相移的效果。左侧示出了不平衡质量块14相对于彼此的位置。在此，旋转轴线15沿轨道纵向方向8取向，因而平行于图1中绘制的右旋笛卡尔坐标系x、y、z的z轴延伸。这些图示出了在共用相位角上产生的冲击力fs的方向分量fx、fy。下面示出了随着机器1移动的坐标系x，y，z中若干相位角的冲击力矢量。在根据图7的初始位置中，如果第二不平衡质量块14相对于第一不平衡质量块14相移180°，则离心力被消除。冲击力fs的所产生的方向分量fy、fx等于零。

在图8中，为第二不平衡质量块14设定了相对于初始位置沿旋转方向为60°的第二相移使得第二不平衡质量块14先于第一不平衡质量块14运行总共240°。由此，产生具有恒定值的旋转冲击力fs。如果为第二不平衡质量块14设定了相对于初始位置沿旋转方向为180°的第二相移则获得最大冲击力fs。然后，两个不平衡质量块14同步旋转，使得离心力相加(图9)。

在图10和图11中示出了在相反方向上旋转的两个不平衡质量块14的对应图像。在初始位置，y方向上的冲击力分量fy消失，最大冲击力(fs)出现在x方向上(图10)。如果为不平衡质量块14相对于初始位置设定第一相移则冲击力fs发生改变。在图11中，第二不平衡质量块14的第一相移例如是沿旋转方向60°。因此，冲击力fs减小。在此，冲击力fs的有效方向相对于x轴具有倾斜角，该倾斜角对应于第一相移的一半。因此，在第一相移为180°的情况下得到平行于y轴的最大冲击力fs。

在图12至图16中，示出了根据图3和图4的四个不平衡质量块a、b、c和d的不同相移图12至图15中的每个图在左侧示出了两个不平衡质量块对34的第一初始位置，其中不平衡质量块a、b或c、d分别沿相反方向旋转(相位角)。在旁侧(图12、图13)或在下面(图14、图15)所示的是不平衡质量块对34的冲击力fab、fcd以及产生的总冲击力fs在共同相位角上的变化曲线。此外，示出了不平衡质量块14在90°、180°和270°的相位角处的位置。

借助图12和图13，说明在x轴方向上、即在垂直于轨道纵向方向8的轨道平面中的冲击力调节。在此，每个不平衡质量块对34的不平衡质量块a、b或c、d相对于彼此相移180°。由于旋转方向30彼此相反，所以消除了在y轴方向上的离心力，并且冲击力fs的y分量等于零。而且，在图12中，沿相同旋转方向被驱动的不平衡质量块a、c或b、d相对于彼此也相移180°。因此，对于产生的总冲击力fs，也消除了x分量。因此，在该初始位置，尽管不平衡质量块14旋转，但是没有冲击力fs作用在轨道3上。

为了x方向上获得最大冲击力fs，设定的第二相移是180°(图7)。在此，沿相同旋转方向驱动的不平衡质量块a、c或b、d同步运行，使得x方向上的离心力相加。通过在0°至180°范围内可变地调节的第二相移能够将x轴方向上产生的冲击力fs精确地设定为从零到最大值。

借助图14和图15说明在y轴方向上冲击力fs的调节。首先，在每个不平衡质量块对34中，不平衡质量块b或d相对于图12中的初始位置被相移。特别是，在两个不平衡质量块对34处设定了180°的第一相移使得所产生的冲击力fs仍然被完全消除(图14)。为了在y轴方向上获得最大冲击力fs，相对于此新初始位置设定了180°的第二相移(图15)。

图16示出了对于四个不平衡质量块a、b、c、d的五种不同的冲击力设定，其中相应地产生的冲击力为fs。从左至右示出了相应冲击力设定的四个位置，即，相位角为0°、90°、180°和270°。通过借助于共用控制装置31改变第一相移和第二相移的规格，来快速、精确地设定所需的冲击力fs。在此，控制装置31包括计算单元，用于根据本地轨道条件设定优化的冲击力fs。对于该优化过程，将来自布置在机器1上的传感器的相应控制信号或预先确定的轨道数据提供给控制装置31。