轨道再造型方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及用于铣削的设备和技术。本发明更具体来说涉及适合于铣削铁 路轨道的设备和技术。
【背景技术】
[0002] 铁路网络在全世界用于货运和类似的运输。随时间过去，铁路轨道变得磨损且可 产生不规则性，尤其是沿着轨头型面处。因此，必须通过更换或再造型磨损或变形的轨道来 维护铁路。举例来说，可进行轨道再造型以解决常见的轨道变形，例如轨道波曲度，其可包 括短到长波长。波曲度已知会造成噪声、振动和过早的车轮磨损。也可以进行轨道再造型 作为旨在延长轨道的使用寿命的常规维护计划表的部分。
[0003] 为了最小化对轨道交通的干扰且减少劳动成本，现场再造型磨损的轨道常常是有 利的。虽然现场再造型可避免延长的离线周期，但包括平刨、研磨和（最近）外围铣削的当 前再造型策略是大体上缓慢和/或危险的工作。举例来说，轨道研磨可采用安装到轨道研 磨车辆的一或多个研磨轮。轨道研磨车辆已知在研磨过程期间产生大量的火花，在其外围 沿着铁路可存在显著的火灾危险。常规的轨道再造型车辆已知产生颤振且可能不能够产生 合意的光滑且连续的轨头型面。某些常规的轨道铣削车辆采用外围铣削技术来在轨道上铣 削预定型面。虽然与轨道研磨车辆相比存在较小火灾风险，但轨道铣削车辆通常沿着铁路 缓慢前进，且可能需要铁路停工达延长的周期。轨道铣削车辆也可能不能够连续地铣削轨 道。举例来说，此些车辆上使用的外围铣削切割器经设计以形成特定轨头型面，且因此不能 够充分适合改变的轨道条件，例如轨头型面的变化、曲线或过渡（例如铁路平交道）。因此， 可减缓常规轨道铣削过程以便调整或更换铣削切割器以匹配轨道型面变化，适合于轨道的 条件的改变，或解决曲线或过渡。在一些情况下，由于变化或过渡，必然会忽略或不充分地 铣削铁路的较大截面。
[0004] 给定前述缺点，开发用于轨道再造型的改进的技术将是有利的。
【发明内容】
[0005] 根据本发明的一个方面，一种铣削铁路轨道的型面的方法包括：旋转铣削切割器， 所述铣削切割器包含围绕其外围安装的多个面安装切割嵌件；以在对应于所要轨道型面的 至少一部分的预定平面中旋转的所述切割嵌件的切割边缘铣削铁路轨道，同时控制所述切 割嵌件的切割深度；在铣削所述铁路轨道的同时以所述铣削切割器横越所述铁路轨道；以 及控制所述铣削切割器沿着所述铁路轨道的横越速度。
[0006] 根据某些非限制性实施例，所述方法进一步包括以多个铣削切割器铣削所述铁路 轨道，每一铣削切割器包含围绕其外围安装的多个面安装切割嵌件。在此方法中，每一铣削 切割器的所述切割嵌件的切割边缘在对应于所要轨道型面的至少一部分的预定平面中旋 转。
[0007] 根据本发明的额外方面，一种用于现场在铁路轨道上铣削所要型面的至少一部分 的设备包括：铣削切割器，其包含包括切割器面的切割器主体，其中所述铣削切割器可围绕 旋转轴旋转；以及多个切割嵌件，其安装在所述切割器面的外围周围。所述多个切割嵌件中 的每一者包括从所述切割器面延伸一距离以接合且铣削所述铁路轨道上的型面片段的切 割边缘。所述旋转轴实质上垂直于将由所述切割嵌件在所述铁路轨道上铣削的所述型面片 段的平面。
[0008] 根据某些非限制性实施例，所述设备进一步包括多个铣削切割器，每一铣削切割 器包含可围绕旋转轴旋转的切割器主体和切割器面。多个切割嵌件安装在所述多个铣削切 割器中的每一者的所述切割器面的外围周围，且所述多个切割嵌件中的每一者包括从所述 切割器面延伸一距离以接合铁路轨道且在所述铁路轨道上铣削所要型面的区段的切割边 缘。
[0009] 根据某些非限制性实施例，所述设备可包括所述多个铣削切割器安装于其上的轨 道车辆。在某些实施例中，所述多个铣削切割器个别地安装到相应主轴，且所述多个铣削切 割器中的每一者可个别地围绕铁路轨道定位以在所述铁路轨道上铣削所要型面的多个区 段。
【附图说明】
[0010] 通过考虑结合附图的以下描述可较好地理解本文所描述的方法和设备的各种实 施例。
[0011] 图IA是根据本文所揭示的各种实施例的铣削切割器的透视图；
[0012] 图IB示意性地说明根据本文所描述的各种实施例的经定位以接合且铣削铁路轨 道的铣削切割器；
[0013] 图2示意性地说明根据本文所描述的各种实施例的铣削切割器的某些特征；
[0014] 图3是提供用以评估如本文中所描述的某些铣削切割器配置的各种参数的表；
[0015] 图4呈现在根据图3的表中列出的参数进行的某些测试中使用的铣削嵌件的照 片；
[0016] 图5A-5C示意性地说明根据本文所描述的各种实施例的铣削切割器的特征；
[0017] 图6A-6C说明根据本文所描述的各种实施例的铣削切割器的某些组件；
[0018] 图7是说明根据本文所描述的各种实施例的铣削嵌件的特征的半示意图；
[0019] 图8说明根据本文所描述的各种实施例将常规铣削定向和爬升铣削定向应用于 铁路轨道的铣削；
[0020] 图9是根据本文所描述的各种实施例的铣削铁路轨道的铣削切割器的摄影描述；
[0021] 图10是根据本文所描述的各种实施例的铣削铁路轨道的铣削切割器的摄影描 述；
[0022] 图11是提供在评估如本文中所描述的某些铣削切割器配置中使用的各种参数的 表；
[0023] 图12A示意性地说明根据本文所描述的各种实施例的在成角定向中接触铁路轨 道的铣削切割器；
[0024] 图12B说明根据本文所描述的各种实施例的铣削切割器相对于铁路轨道的各种 成角定向；
[0025] 图13A是提供在评估如本文中所描述的铣削切割器的某些配置中使用的各种参 数的表；
[0026] 图13B是在本文所描述的测试中使用的切割嵌件的摄影描述；
[0027] 图14A是提供在评估如本文中所描述的某些铣削切割器配置中使用的各种参数 的表；
[0028] 图14B是在本文所描述的测试中再造型的轨道的摄影描述；
[0029] 图15是提供在评估如本文中所描述的铣削切割器的某些配置中使用的各种参数 的表；
[0030] 图16提供在本文所描述的测试中使用的各种切割嵌件的照片描绘；
[0031] 图17A-17C示意性地说明根据本文所描述的各种实施例的铣削切割器的某些特 征；
[0032] 图18A是提供在评估如本文中所描述的铣削切割器的某些配置中使用的各种参 数的表；
[0033] 图18B是在本文所描述的测试中使用的包含两个铣削切割器的测试车架的摄影 描述；
[0034] 图19A-C提供在本文所描述的测试中使用的各种切割嵌件的摄影描绘；
[0035] 图20A和20B示意性地说明根据本文所描述的各种实施例的铣削切割器的某些特 征；
[0036] 图21示意性地说明根据本文所描述的各种实施例的多个铣削切割器的布置，所 述多个铣削切割器围绕铁路轨道定向以各自界定轨道型面的单独部分或区；
[0037] 图22示意性地说明在铣削切割器横越铁路轨道时在铁路轨道上铣削所要型面的 区段的方法的非限制性实施例的方面；以及
[0038] 图23是包含由根据本发明的非限制性方法形成的铣削片段（刻面）的铁路轨道 的摄影描述。
【具体实施方式】
[0039] 本发明描述用于再造型铁路轨道的设备、铣削切割器、铣削嵌件和铣削方法的各 种实施例。在一个实施例中，根据本发明的铣削切割器包括多个切割嵌件。切割嵌件可接 近于待再造型的铁路轨道定位于一或多个定向中。在某些形式中，铣削切割器包括切割器 主体，其经配置以在其上保持多个切割嵌件，例如可转位的切割嵌件。铣削切割器可在围绕 中心轴旋转的同时横越铁路轨道。所述多个切割嵌件中的每一者可包括切割边缘，其经配 置以在切割器主体的旋转期间接合轨道以进而从轨道移除材料且提供所要轨道型面或者 轨道型面部分或区。在各种实施例中，提供一种车辆，其包含一或多个铣削切割器，所述切 割器经配置以在以大于Imph的速度下横越轨道的同时在铁路轨道中铣削所要型面，调准 轨道，且提供连续的表面处理，所述速度例如大于3mph、高达15mph、l到15mph、5到15mph、 10到15mph或更快的速度。在某些实施例中，铣削切割器可安装在车辆上且可围绕一或多 个轴线移动以使得铣削切割器可以接近于轨道在一或多个定向中可调整地定位以将轨道 恢复到所要型面。
[0040] 在一个实施例中，提供于铁路车辆上的一或多个铣削切割器可围绕垂直轴线旋转 或围绕与垂直成一角度的轴线旋转。举例来说，包括围绕铣削切割器的面的外围紧固的多 个切割嵌件的铣削切割器可接近于轨道定位以接合且进而铣削轨道并对轨道赋予所要型 面或者型面部分或区。根据一个实施例，此铣削策略可视为一种形式的面铣削，本发明人已 发现其通过合适地分布切肩负载而允许高进给速率。面铣削的使用明显地不同于已知用于 轨道再造型的铣削策略，例如外围铣削。外围铣削可包含在水平轴线上安装且旋转的切割 器，且切割嵌件以界定待切割型面的布置围绕铣削切割器的外围隔开。进行外围铣削的铁 路车辆不能够以本文所描述的轨道再造型方法和设备可能的速度移动。在现场以比常规外 围铣削再造型技术高的速度将型面铣削为铁路轨道的能力可减少铁路停工以用于再造型 的时间。除缺乏以高速度横越轨道的能力之外，外围铣削还缺乏适配于弯曲轨道截面的能 力。包含界定待切割形状的单个切割器的外围铣削车辆可产生沿着弯曲轨道从所要轨道型 面的偏差，以及产生轨头上的非所要的有圆齿的表面处理。
[0041] 在根据本发明的某些实施例中，多个面铣削切割器可安装在轨道车辆上且可个别 地定位以在不同定向中接触轨道以再造型轨道。所述多个铣削切割器可经定向以使得铣削 切割器中的至少两者经定位以铣削轨道上的所要轨道型面的不同部分或区。举例来说，在 一个实施例中，第一铣削切割器可经定位以在轨道上铣削第一刻面，且第二铣削切割器可 经定位以在轨道上铣削第二刻面。在切割器安装于其上的车辆横越轨道时可在轨道的不同 区上同时铣削第一和第二刻面两者。
[0042] 在根据本发明的一个实施例中，铣削切割器可安装在一或多个专用轨道车辆上。 铣削切割器可各自可操作地耦合到专用或共享马达，所述马达可操作以在所要速率下旋转 铣削切割器。在一个实施例中，两个或两个以上铣削切割器可耦合到经配置以接近于轨道 定位铣削切割器的定位部件或系统。所述定位部件或系统可包括马达、齿轮、液压装置、栗 或类似物。在各种形式中，所述定位部件或系统可为手动地操作、计算机辅助或自动的。举 例来说，在一个实施例中，定位部件或系统可操作地耦合到经配置以控制铣削切割器的各 种操作的控制系统。在一个实施例中，控制系统包括导引系统。所述导引系统可经编程以 在铣削切割器的前方扫描，例如采用激光或其它检测设备，以提供关于轨道的接近区段的 特性的信息到导引系统。所述导引系统可使用所述信息计算最佳切割深度、切割宽度或者 对铣削切割器位置或定向的修改，或电力的供应。在各种实施例中，导引系统可控制或提供 反馈到其它系统部件以直接或间接地调制切割操作。举例来说，来自导引系统的反馈可导 致对主轴头的位置的修改。
[0043] 参见图1A、1B和2,在根据本发明的各种实施例中，用于造型铁路轨道的方法和设 备包括在接触铁路轨道11的同时围绕轴线"A"且在受控定向及位置中旋转铣削切割器10。 铣削切割器10可包含切割器主体12,其界定中心直径14和外圆周16。切割器主体12可 包含切割器面18,其界定围绕切割器面18的外围22安置的多个切割嵌件位置20。所述多 个切割嵌件位置20中的每一者可经配置以接纳切割部件，例如切割嵌件24。切割嵌件24 可定位在嵌件位置20内且通过保持组合件26保持于其中，所述保持组合件例如楔、螺钉或 此项技术中已知的其它夹持