专利名称：夯实道碴床用的线路施工机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种夯实道碴床用的连续走行式线路施工机械。机械装有走行驱动机构和支承在走行机构上的机架，上面至少装有一套利用驱动机构控制和调节高度的轨道稳定机组。轨道稳定机组装有滚轮机构，利用扩张驱动机构可使之贴靠钢轨内侧，同时利用振动器使之产生与机械纵走向成横向的水平振动。机架上还装有一套水平基准系统，用于监控线路给定位置与实际位置之间的下沉量。
根据US-PS4643101号专利所介绍的一种装在自己机架上的轨道稳定机组与线路捣固水平拨道机连挂的线路施工机械，已为人们所知。轨道稳定机组也可以制成独立走行的形式，与其它线路施工机械分开单独作业。使用这种也称为动态轨道稳定车的线路施工机械，可以大大改善捣固或类似作业以后的松散道碴床的位置稳定性，特别是大大改善轨道的横向阻力。这样就可以人为地利用一次作业行驶而达到要在相当长的时间内由行车荷载使道碴床逐渐自行夯实的效果。为此由轨道稳定机组的滚轮机构夹取两根钢轨，然后由偏心锤式振动器使轨排产生与机械纵走向成横向的水平振动。与此同时利用固定在机架上的垂直驱动机构对轨道稳定机组，确切地说对轨道施加临时静荷载，将轨道“擦入”到道碴床里面，使道碴床变得密实，並使轨道相应下沉。这样做的结果，除使道碴床耐久並有均匀的弹性外，还因轨枕与道碴之间的摩擦而提高了横向阻力。轨道下沉量由机械本身的水平基准系统进行检查和控制。
道碴床夯实的质量可以由横向阻力的大小进行推论。这个横向阻力决定对高速线路具有特殊意义的轨道侧向位置稳定性。横向阻力一般是与线路施工机械的作业分开单独测量的。比如1981年1-2期的“国际交通”杂志Ⅰ-Ⅲ页上的一篇文章就介绍了在轨道的个别轨枕处进行的这项测量作业。测量时要拆除相应的钢轨扣件，清理轨枕端面的道碴，然后将主要是一个液压缸的测量装置顶在轨枕端头，然后依轨枕的纵向稍许移动轨枕。此时测得作用在轨枕上的力和移动的行程，从中即可判断横向阻力的大小。测量结束后，需将轨枕移回原位。这种测量方法相当费力，而且只能进行抽查，因为被测的轨枕不能相距太近，以防止测量前面轨枕时的道碴移动影响下一根轨枕处的横向阻力。此外，为人们所知的这种测量方法必然要影响经过轨道稳定车改善了的横向阻力。
本发明的目的就是要创造本文开头所述的一种连续走行式线路施工机械，使用这种机械要能合理而迅速地确定一条线路的横向阻力。
这个目的是用本文开头所述的一种符合本发明的线路施工机械这样解决的，就是机械上装有能测量轨道振幅或测量轨道稳定机组的振幅的测量装置。本发明的出发点是，增加道碴密实度，会使紧靠轨枕的道碴有更强烈的摩擦，从而会提高横向阻力，其结果将是根据道碴密实程度产生大小不同的阻力，反作用于轨道的振动。这个阻力最后将影响到振幅。这就是说，道碴的密实度与轨道振幅的大小成反比例。利用本发明的测量装置首次做到在一次连续测量行驶中，就可以根据振幅的变化来确定横向阻力。这种测量方法的特殊优点就在于无需在结构方面做多大的改造，就可以在使用轨道稳定车的情况下进行上述测量。此外，采用这种测量横向阻力的新方法，绝不会影响线路位置的稳定性。新的测量方法对高速线路具有重大意义，因为用这个方法可以准确测出线路侧向位置方面的每一个有危险的薄弱环节，然后可立即对轨道重新进行捣固或使局部下沉而予以排除。这样最后就会有一条道碴床夯实均匀的、横向阻力恒定的线路。因此这条线路在处理以后，就可以立即以最高的速度在上面行驶。
本发明的一种最佳结构形式是测量装置安设在依机械的纵向前后排列的两个轨道稳定机组之间，能牢固地贴靠轨道的一根钢轨。这种安设测量装置的方法，可以保证在轨排振动最大的地方测量轨道的振幅，从而使测量工作达到可能达到的最大准确性和可靠性。测量装置与钢轨牢固贴靠在一起，就可以保证毫无衰减地、百分之百地将轨道的振动传送给测量装置。
本发明另一种最佳结构形式是测量装置与一个能在钢轨上滚动的测量轮相连。测量装置在结构方面是一个振幅传感器亦即加速度传感器。测量轮有两个断面为楔形的轮缘，以便同时贴靠钢轨的内缘和外缘。测量装置的这种结构能可靠地将与轨道成横向的每一水平运动毫不拖延地传给测量轮，再由测量轮传给振幅传感器亦即加速度传感器。由于测量轮具有楔形断面，所以当轨头宽度因磨损而有偏差时，测量轮仍与轨头的侧面紧贴在一起。
本发明另一个优良的特点是振幅传感器亦即加速度传感器固定在测量轮的轴承上。传感器这个安装位置可以用最简单的方法，通过最直接的途径，由测量轮测到轨道的水平振动。
本发明另一种最佳的结构形式是测量装置通过橡胶支承与机架确切地说与基准系统的探测机构相连。测量装置采用这种弹性安装方法，可以保证测量结果不至因机架，确切地说不至因探测机构受振动的影响而发生误差。
本发明的再一种最佳结构形式是为了连续测量轨道的水平振幅，测量装置有一个与机架相连的光电传感器，用于以光学方法探测钢轨，确切地说探测与钢轨牢固贴靠的基准。这样就有可能无接触地从机架测量轨道的水平振动。其特殊优点就在于测量装置不会受振动的轨道所产生的持续的强大横向加速力的影响。
为了提高这种无接触测量方法的精确度，参考基准可以安装一枚发光二极管。
本发明另一种结构形式是为了测量水平振幅，有一辅助测量装置与轨道稳定机组相连。这样就可以检验第一个测量装置。如果两套测量装置的测量结果之间有偏差，就可以得出各种结论，比如是因为钢轨扣紧状态不良。
本发明的还有一种结构形式是测量装置为一个电容式振幅传感器，它一方面与在线路中的一根钢轨上滚动的测量轮相连，这种结构的特点是结构简单，所以能很好地承受特别大的载荷。
本发明还提出了一个测量横向阻力的方法。按照这个方法，用一台在线路上连续走行的线路施工机械使轨道产生与机械的纵向成横向的水平振动，然后连续测量振动的振幅。用这个方法首次做到能连续测量和检验对轨道抗翘曲变形可靠性起决定性作用的横向阻力。由于测量是不间断进行的，所以即使是在最短的一个线段中均能可靠地发现道碴床密实度不均匀的情况。这样，高速线路经过测量和必要的校正以后，就可以交付使用，而且不必限速。另外，这个方法的特点是轨道位置绝不会因测量作业而受到破坏。使用轨道稳定车连续测量振幅，也能提供线路需要做何种修程的信息。道碴污染严重或道碴过于碎小时，将显示另外的横向阻力数值。如果道床污染严重或道碴过于碎小，那么清筛道碴比全面捣固将更为适宜。从振幅记录上还可以看出钢轨扣件松动，缺少钢轨垫板或其他钢轨扣件损坏等情况。
本发明所列举方法的另一种最佳变换方法是为了连续测量横向阻力，可利用轨道稳定机组使轨道产生振动。为此在轨道稳定车完成稳定作业以后，单独在线路上做一次测量行驶。此时要调整轨道稳定机组的水平振动频率，使之低于稳定作业时的振动频率。这样就有可能在为测量行驶所定的最佳参数范围内，迅速而用最好的方式检验线路的稳定质量，以便在轨道稳定车作业以后，立即发现横向阻力不符合要求的处所。发现的道碴床密实不均匀的处所，可以在测量行驶之后，立即采取用同一台机械进行局部落道或捣固的最简单的方法予以排除。
下文将用附图的示之实施例进一步阐明本发明。附图有
图1为装有本发明的测量装置的连续走行式夯实道碴床用的线路施工机械的侧视图;
图2为图1所示测量装置放大的局部侧视图;
图3为图2所示测量装置按剖面线Ⅲ的前视图;
图4为本发明的测量装置另一实施例的侧视图;
图5为符合本发明的另一变换实施例的俯视示意图。
图1所示线路施工机械1，确切地说轨道稳定车有一个贯通而伸长的机架2，通过相距很远的转向架式走行机构3支承在线路5的钢轨4上。为了使标准型机械1能连续前进作业，每一走行机构3配备有走行驱动机构6。此外还有一个液体动力式走行驱动机构7供转移工地时运行使用。为了启动机械1的各种驱动机构，设有中央动力供应装置8和一套液压机组9。设在两端的驾驶室亦即操纵室10内有操作与控制装置11，用于控制机械1的前进和控制两部位于走行机构3中间与机架相连的並依线路的纵向前后排列的轨道稳定机组12。轨道稳定机组装有由带缘滚轮13和圆盘14组成的滚轮机构15。滚轮机构通过扩张驱动机构(文中不做详细介绍)可以贴靠在钢轨4的内侧，並利用自身的振动驱动机构16使之产生与机械纵走向成横向的水平振动。与机架2铰接的液压缸形式的垂直驱动机构17，用于向线路5传递临时静荷载。用此临时静荷载取得的轨道下沉量，由一套水平基准系统18控制。这个系统的测量基准是为每根钢轨4配备的一条张紧在走行机构3之间的钢索19。在两部轨道稳定机组12之间有一个能调节高度的带缘滚轮形式的探测机构20在线路5上滚动。探测机构上为每根钢轨4配备一个与相应钢索一起动作的测高传感器21。此外还有一套将在下文将做进一步介绍的测量装置22与探测机构20相连。这套测量装置用于测量轨道稳定机组12使线路5产生的振动的振幅。另有一套加速度传感器形式的测量装置23安装在同步运转的轨道稳定机组12中的一个机组上，用于测量其振幅，以此来检验测量装置22。在一个驾驶室亦即操纵室10内设有记录仪24和普通形式的轨道几何图形计算机25，用于记录测量装置22、23所测到的结果並加以存储，以备分析之用。
从图2和图3可以看出图1所示测量装置22的结构形式。在一根钢轨4的上方有一块垂直的导向板27与探测机构20的轴26固定在一起。导向板有两个垂直的长形孔28。长形孔内有一个基本上与轨道平面平行的板状支架29可上下移动，确切地说板状支架在长形孔内与导向板27是活动相连的。与支架29平行，确切地说在支架的下面有一块支承板30。支架与支承板用橡胶支承31隔开，确切地说支架与支承板是弹性连接的。支承板30通过垂直的托架32与在线路5的钢轨4上滚动的测量轮33相连。为了牢固贴靠钢轨4，测量轮33有两个楔形断面的轮缘34。在测量轮33的轴承35上装有振幅传感器亦即加速度传感器36，用于连续测量线路5的水平振幅。振幅传感器亦即加速度传感器36和直接装在轨道稳定机组12上的测量装置一样，可以是电动式、感应式、电容式、欧姆式、压电式或类似形式的传感器。导线37将测取的脉冲传递给记录仪24。
下文将利用图1至图3进一步说明按本发明装备的线路施工机械1的工作原理。
用线路捣固水平拨道机校正了轨道位置以后，线路施工机械1进行第一次作业行驶，以稳定轨道和夯实道碴床，其目的是使捣固以后的线路5必然发生的初始下沉有意识地提前发生，並按一定尺寸准确下沉。然后将测量装置22，确切地说将测量轮33贴靠在钢轨4上，使机械1再次连续通过刚刚处理和稳定过的线路5。此时轨道稳定机组12只用于使轨排产生振动，以便进行测量，而不是为了再一次进行夯实或使轨道下沉。基于这个原因，振动驱动机构16产生的振动频率低于前一次作业行驶时的振动频率。驱动机构17所施加临时静荷载也予以减少。此时振幅传感器亦即加速度传感器36通过紧贴钢轨4滚动的测量轮33连续测量轨道水平振动的振幅。同时还有另外一个加速度传感器形式的测量装置23用于测量轨道稳定机组12所产生振动的振幅。测量结果通过导线37传递给记录仪24或轨道图形计算机25，加以存储，以备分析之用。如发现线路5某些地方的横向阻力高于或低于规定的极限值，就立即用捣固机和/或轨道稳定车进行再处理，然后即可开通线路不受限制地高速行车。
测量结果也可做为是否需要清筛道碴的依据，因为污染严重或道碴过于碎小将显示不同于良好道碴的横向阻力数值。此处根据振幅记录还可判断钢轨扣件松动，缺少钢轨垫板或其他钢轨扣件有损坏等情况。
还有一种使用测量装置22的方法，就是在线路处理以前单独行驶一次，测出机架中的横向阻力，以便对所发现的薄弱处所，从开始就给以特别重视。
图4所示用于测量线路39振幅的测量装置38是一个光电传感器43，与轨道稳定车形式的线路施工机械41的机架40相连。这个传感器是一个有许多光敏晶体行列的电荷耦合器件。光的光子在晶体相应处所产生电荷载体，使晶体内产生不同亮度值的电荷反应。光电传感器43的物镜44的对面有一个发光二极管45，与具有两个楔形轮缘的测量轮46相连，也就是与线路39的一根钢轨47刚性连接。这个测量轮46通过橡胶支承48与水平基准系统的一个高度可调的探测机构49相连。
与线路39的钢轨47牢固相连並随之振动的发光二极管45的光，在电荷耦合器件行列中产生相应的电荷反应，这样就可以准确确定线路39的相应振幅。为了在铁路曲线上(对于机架40会产生横向位移)也能收到发光二极管45的光，将物镜44调整到在全部横向位移范围内都能收到发光二极管45的光的程度。
最后，图5展示了一种电容式振幅传感器50形式的测量装置51，用于测量线路52的振幅。这种也称为差动电容器的振幅传感器50，主要是由两块与机架53相连的电容器片54和第三块电容器片55组成。这块电容器片与在线路52上滚动的楔形测量轮56相连，用于无衰减地测取线路的横向振动。横向振动使中间的电容器片55与对面的两块电容器片54产生相对位移，从而产生与线路振幅成正比並可准确测到的电荷变化。
图例代号一览表1 线路施工机械2 机架3 转向架式走行机构4 钢轨5 线路6 走行驱动机构7 走行驱动机构8 动力供应装置9 液压机组10 驾驶室亦即操纵室11 操作与控制装置12 轨道稳定机组13 带缘滚轮14 圆盘15 滚轮机构16 振动驱动机构17 驱动机构18 水平基准系统19 钢索20 探测机构21 测高传感器22 测量装置
23 测量装置24 记录仪25 轨道几何图形计算机26 轴27 导向板28 长形孔29 支架30 支承板31 橡胶支承32 托架33 测量轮34 轮缘35 轴承36 振幅传感器亦即加速度传感器37 导线38 测量装置39 线路40 机架41 线路施工机械42 参考基准43 光电传感器44 物镜45 发光二极管46 测量轮
47 钢轨48 橡胶支承49 探测机构50 电容式振幅传感器51 测量装置52 线路53 机架54 电容器片55 电容器片56 测量轮
权利要求
1.一种夯实道碴床用的连续走行式线路施工机械，它装有走行驱动机构和支承在走行机构上的机架，上面至少装有一套利用驱动机构控制和调节高度的轨道稳定机组，轨道稳定机组装有滚轮机构，利用扩张驱动机构可使之贴靠钢轨内侧，同时利用振动器使之产生与机械纵走向成横向的水平振动，机架上还装有一套水平基准系统，用于监控线路给定位置与实际位置之间的下沉量，其特征是机械装有测量线路(5；39；52)的振幅和/或测量轨道稳定机组(12)的振幅用的测量装置(22，23；38；51)。
2.根据权利要求1所述的机械，其特征是测量装置(22)安设在依机械纵走向前后排列的两个轨道稳定机组(12)之间，能刚性连接在轨道(5)的一根钢轨(4)。
3.根据权利要求1或2所述的机械，其特征是测量装置(22)与一个能在线路(5)钢轨(4)上滚动的测量轮(33)相连，所述测量装置在结构方面是一个振幅传感器亦即加速度传感器(36)，测量轮(33)有两个横断面为楔形的轮缘(34)，以便同时贴靠钢轨的内缘和外缘。
4.根据权利要求3所述的机械，其特征是振幅传感器亦即加速度传感器(36)固定在测量轮(33)轴承(35)上。
5.根据权利要求1至4所述的机械，其特征是测量装置(22)通过橡胶支承(31)与机架(2)，确切地说与基准系统(18)的探测机构(20)相连。
6.根据权利要求1至5所述的机械，其特征是为了连续测量轨道(39)的水平振幅，测量装置(38)有一个与机架(40)相连的光电传感器(43)，用于以光学方法探测钢轨，确切地说探测与钢轨牢固贴靠的基准(42)。
7.根据权利要求6所述的机械，其特征是基准(42)装有一枚发光二极管(45)。
8.根据权利要求1至7所述的机械，其特征是为了测量水平振幅，有一辅助测量装置(23)与轨道稳定机组(12)相连。
9.根据权利要求1、2或5所述的机械，其特征是测量装置(51)是一个电容式振幅传感器(50)，一方面与在线路(52)的一根钢轨上滚动的测量轮(56)相连，另一方面与机架(53)相连。
10.一种测量轨道横向阻力的方法，其特征是利用在线路(5)上行驶的线路施工机械(1)使线路产生与机械纵走向成横向的水平振动，然后连续测量线路振动的振幅。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征是为了连续测量横向阻力，由轨道稳定机组(12)在单独行驶中使线路(5)产生振动，此时轨道稳定机组(12)的水平振动的频率要低于作业时的振动频率。
全文摘要
夯实道碴床(5)用的连续走行式线路施工机械(1)，它有走行驱动机构(6、7)和支承在走行机构(3)上的机架(2)，上面装有一套利用驱动机构(17)控制和调节高度的轨道稳定机组(12)。轨道稳定机组装有滚轮机构(15)，利用扩张驱动机构可使之贴靠钢轨内侧，同时利用振动器使之产生与机械纵走向成横向的水平振动，机架上还装有一套水平基准系统(18)，用于监控线路(5)给定位置与实际位置之间的下沉量。测量装置(22、23)用来测定线路(5)或即轨道稳定机组(12)的振幅。
文档编号E01B35/00GK1054459SQ91100608
公开日1991年9月11日 申请日期1991年2月1日 优先权日1990年2月6日
发明者约瑟夫·斯俄尔 申请人:弗朗茨普拉瑟尔铁路机械工业有限公司