专利名称：夯实道碴床的连续走行式线路施工机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一部夯实轨道道碴床用的连续走行式线路施工机械。该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，並利用振动器使之振动。机架还有一套水平基准系统，该系统装有高度测值传感器的测量轮轴。
根据US-PS4064807号专利介绍的一种称为轨道稳定车的线路施工机械，用于夯实道碴床，已为人们所知。机械两端的走行机构之间，装有可调节高度的轨道稳定机组。该机组利用带缘滚轮能在轨道上走行，同时利用与钢轨刚性连接的能侧向转动的滚动圆盘，可使机组牢固嵌合在钢轨上。这种带缘滚轮和滚动圆盘一般称之为滚轮机构。为了消除带缘滚轮与钢轨之间的游间，用扩张驱动机构将轨道稳定机组的带缘滚轮挤靠在钢轨内侧上。利用两个与机架相连的垂直液压驱动机构，向轨道稳定机组施加可以调节的静荷载。轨道稳定机组利用振动器使轨道产生与机械纵走向成横向的水平振动。这样，轨道稳定本在连续前进作业时，结合临时静荷载，即可使轨道下沉使道床密实。为了检验轨道下沉量，有一套由两根张紧的钢绳组成的水平基准系统。前面提到的一套拨道基准系统，在此不做进一步介绍。
根据US-PS4046079号专利还有一种与线路捣固机连挂的轨道稳定车，已为人们所知。轨道稳定车有一套带拨道基准系统的拨道驱动机构，用于拨正轨道。使用一套普通的跨接两部机械的基准系统即可用指示记录仪绘制轨道位置的图行，基准系统钢绳由相应轨道的一根导轨无游间地导向。如果发现轨道有剩余误差，即可用拨道驱动机构予以校正。这套为人们所知的基准系统主要用于线路捣固机，但为上述目的也适用于两部机械。
另外，根据US-PS4643101号专利有一种装有铰接式机架的连续走行式线路施工机械，已为人们所知。这部线路施工机械依作业方向的前面是一部线路捣固机。它有一个能依捣固机的纵向移动的机具架，上面装有捣固起拨道机组。机架的后部有两套轨道稳定机组，机组之间有一个由轨道导向的高度可调的测量轮轴形式的探测机构。探测机构的上端装有与水平基准系统的钢绳参考基准一同动作的开关机构。从机架的前端到后端贯穿一根张紧的属于拨道基准系统的钢绳。钢绳位于机械横向的中间位置。这条钢绳在捣固装置处配备有正矢测量传感器，以临控捣固机的起道拨道机组对轨道的横向位移。
本发明的目的就是要创造本文开头所述的一种夯实道碴床用的线路施工机械，要求这种机械能在横向水平振动和垂直荷载作用下使轨道下沉的同时，也准确地校正轨道的标高。
这个目的是用本发明这样解决的，就是在轨道稳定机组依机械作业方向的后面至少设置一个测量轮轴。这个测量轮轴对参考基准的两端来说是偏离中心的。如此布置水平基准系统的测量轮轴，首次做到能准确检查线路的缓和曲线区段，也就是检查轨道稳定机组使轨道由实际位置下沉到给定位置所形成的斜面。这样，一方面可以准确测到几乎已全面下沉到给定位置的轨道的标高，另一方面在发现计算的轨道给定位置与测量轮轴测到的实际位置之间如有误差，还可对轨道标高做相应的校正。这一点可以很快做到，比如相应改变对轨道稳定机组施加的垂直荷载即可。另一个特别的优点是，测量轮轴的位置是偏离中心的，而且安设在轨道稳定机组依作业方向的后面，这样就可以缩小误差。这个误差有可能由于参考基准的前端正好落在一个有误差的轨道标高上而产生。
本发明另一个有利的改进是除轨道稳定机组依作业方向的后面设有测量轮轴外，在两部轨道稳定机组之间，还在每根钢轨上另外一个装有自己高度测值传感器的测量轮轴。由于这样布置测量轮轴，就使两个测量轮轴的高度测值传感器之间总能保持恒定的比例关系。这套系统的特殊优点是，参考基准前端落在轨道上时出现的误差，不至在测量地点也引起误差。
本发明另一个有利改进是除轨道稳定机组依作业方向后面的测测轮轴外，在前面的动力稳定机组之前和两个在稳定机组之间每根钢轨上各设一个有高度测值传感器的量测轮轴。利用外侧两个量测轮轴确切地说利用两个高度测值传感器可以确定中间量测轮轴的高度测值传感器应处位置的一条直线。这样就可以自动补偿参考基准前端和后端落在轨道上时的误差。
本发明还涉及一套使轨道连续下沉到给定标高的作业方法。作业时使轨道产生水平的振动。並施加垂直的临时静荷载，直到轨道下沉到给定位置。这套作业方法的特点是，在轨道下沉之前，先测取轨道的实际位置，从中算出一条理想的给定标高线，然后根据轨道实际位置与给定标高之间误差的大小成比例的一组参数中，如垂直荷载、前进作业速度和轨道振动频率，至少一个参数的变化，使轨道得到不同高度的下沉。这样就首次做到利用轨道稳定车来校正轨道标高的误差，而过去轨道稳定车则是用于使事先经捣固机校正到正确位置的轨道均匀下沉。这套作业方法与捣固机相反，不是控制起道的力，而是根据轨道标高误差的比例控制使轨道下沉的力，比如控制垂直的临时荷载。轨道的这种校正方法，可以用特别有利的方法连续进行。
本发明的这套作业方法的一个有利的改进内容是对全部整修线段的轨道施加一个中等的临时静荷载，确切地说基本荷载。根据轨道实际位置和给不定式位置间偏差的大小，按比例改变这个基本荷载。利用垂直的临时静荷载，确切地说基本荷载预先给出调节范围。该荷载产生所需之轨道平均下沉量，确切地说体现轨道稳定程度。还有缺陷(凸起或凹陷)时，即按比例提高或减少垂直临时荷载。这样，轨道稳定车作业以后，就可以形成一条符合道碴所需密实度下沉的而且标高准确的轨道。
下文将借助于附图示的实施例，进一步阐明本发明。附图有
图1为装有夯实轨道碴床用的轨道稳定机组的连续走行式线路施工机械的侧视图，该机械有一套水平基准系统和一个位于轨道稳定机组依作业方向后面的测量轮轴;
图2为水平基准系统的示意图;
图3为水平基准系统调整电路的示意图;
图4为连续走行式线路施工机械另一实施例的侧视图;
图5为按图4的水平基准系统的示意图;
图6为按图4和图5的水平基准系统的调整电路的示意图;
图7为连续走行式线路施工机械另一实施例的侧视图，其中的水平基准系统有三个测量轮轴;
图8为图7所示水平基准系统的示意图;
图9为图7和图8所示水平基准系统的调整电路的另一示意图。
图1所示一般称为轨道稳定车的线路施工机械1，它有一个尺寸很大的机架2，两端通过转向架式走行机构3，能在一条由轨枕4和钢轨5组成的轨道6上走行。走行驱动机构7、振动驱动机构8和其他驱动机构的动力，由中央动力供应站9提供。机械1的前后端各设一个隔音的驾驶室10，安装在振荡式底架上。为了控制各种驱动机构和处理各种测量信号，设有中央控制、计算与记录单元11。两个走行机构3之间有两套轨道稳定机组12。该机组有滚轮机构13，利用扩张驱动机构能使之贴靠钢轨内侧，並用振动器13使之产生水平振动。为了向轨道稳定机组12施加临时静荷载，有两个垂直的与机架2铰接的液压驱动机构15。水平基准系统16为每根钢轨5配备一根张紧的钢绳17做为参考基准。每根钢绳有一个高度测值传感器18。这个传感器与装在机架2上能调节高度並通过带缘滚轮能在轨道6上滚动的测量轮轴19相连。钢绳，确切地说参考基准17的前后两端固定在一个安装在机架2上能调节高度並支承在走行机构3的轴承上的标高测取器20上。箭头21表示机械1的作业方向。在另一个有利的变换实施例中，如一点一划细线所示，也可以再安设一个第二测量轮轴22。这样，当测量轮轴19从轨道6上被抬起的时候，也能依另一个作业方向使用机械1。
图2所示的参考基准17，由端部的两个标高测取器20沿轨道6进行移动。装在下面的滚轮可以看做是转向架式走行机构3。通过安装在机架2上能调节高度的标高测取器23与测量轮轴19相连的高度测值传感器18是一个旋转式电位计，牢固地与张紧的钢绳17相接。A表示用两套轨道稳定机组12使轨道6下沉到给定位置所需之平均下沉量。l和a为前面标高测取器20及中间标高测取器23分别与后面的标高测取器20之间的距离。FA是轨道稳定机组12向轨道6施加的垂直临时荷载。
轨道稳定机组12范围内的垂直临时荷载是这样控制的，就是使给定位置和高度测值传感器18所测取的实际位置之间的差值等于零。此时要将垂直的基本荷载调整到使轨道能达到所需之下沉量A的平均数的程度。如果轨道在测量轮轴19范围内因凸起而过高，那么就按比例提高临时荷载EA，如果轨道过低，则相应减少临时荷载FA。控制频率也取得上述效果，在30-40赫之间可使轨道达到最大下沉量。由于测量系统的前端还处于有误差的轨道上，因此可以认为前面的标高测取器20位于用一划一点细线所示之轨道凸起部分24上。这会使前面的标高测取器20产生误差FV。这样中间的标高测取器23自然也会测取错误的数值fVA，从而实际上会在测量轮轴19范围内出现用虚线所示之下沉量25的假象。所测取的误差可以用下列公式准确算出fvA＝FV·a/l.
如果轨道给定纵戴面为已知，加上高度测值传感器18测出的实际纵截面的误差，电子水平控制系统就能利用相应的校正值fvA自动考虑前面测取的误差Fv。这样，这个误差在中间测量轮轴19处就不会对校正标高产生任何影响。
利用机械1本身进行测量，也可以确定上述的轨道给定纵截面。为此要按以下步骤进行在机械1的机架中进行测量行驶时测定轨道6的实际标高;利用适当的计算机程序在计算机单元11上算出轨道的给定纵截面;
用线路施工机械1对轨道6进行轨道稳定作业，确切地说使轨道6下沉;
根据所确定的给定纵截面标高与测定的实际纵截面标高之间的误差，向水平基准系统16发出控制信号和调整信号，用来操纵机械1。
另一个可能性是由当地铁路局预先给定轨道几何图形。在这种情况下，用表格式软盘形式将数据交给机械的乘务组，然后读入计算机单元11。也可以由机械的乘务组在进行轨道稳定作业之前用人工，比如用光学仪器进行测量。计算出的校正值在线路整修过程中可由乘务组人工输入，也可自动输入。
根据示意图3所示，由高度测值传感器18连续测取轨道实际标高，並将相应的测值传送给差动放大器26。此外通过导线27将相应的校正值△fvA也传送给差动放大器26。经微分得出的给定-实际比较值最后传送给加法器28。这个加法器也属于一个调节基本荷载使轨道达到相应下沉量A的可调电位计29。加法器28的输出端与液压控制元件，确切地说与伺服阀30相连。这个伺服阀根据加法器28所输出的测值。按一定比例关系控制轨道稳定机组12的液压驱动机构15。虚线所示之导线31是测量轮轴19落在轨道6上以后形成的反馈线，确切地说形成的闭合调谐回路。
图4所示之线路施工机械1除偏离中心的测量轮轴19外，还有一个位于两个轨道稳定机组12之间並与标高测取器32及高度测值传感器33相连的测量轮轴34。
图5所示的水平基准系统16的基础是两个高度测值传感器18与33之间的恒定比例关系。恒定比例关系求法如下i＝f1/f2＝a/(a+b) △f2v＝i·△flv这个系统的优点是，在前面的标高测取器20范围内出现的误差，不至于再在标高测取器32范围内引起误差。
示意图6所示的是在图3中增加了高度测值传感器33、差动放大器35和放大器36。通过导线27自动考虑预先给定的校正值△flv＝fva/l。利用高度测值传感器33的测值求差以后，测量信号在放大器36内用i值进行放大后，做为给定值传送差动放大器26。差动放大器26通过其第二个输入端与高度测值传感器18相连。在差动放大器26的输出端产生给定-实际比较值。这个值要加在可用电位计29调节的基本荷载上。
图7所示的线路施工机械1同时使用三个测量轮轴19，22和34。其中额外增加的测量轮轴22位于轨道稳定机组12依作业方向的前面。这个测量轮轴22通过一个装在机架上能调节高度的标高测取器37与高度测值传感器38相连。
特别如图8所示，利用两个外侧高度测值传感器18和38提供一条由钢绳，确切地说由参考基准17所体现的直线。位于中间的高度测值传感器33即应处于这条直线上。这样就可使在前面和后面测取的误差(Fv或Fh)自动得到补偿。在中部高度测值传感器33处的给定纵截面标高fA求法如下
fA＝(f3·c+f4·b)/(b+c)其中f3是后面高度测值传感器18处的纵截面标高，f4是前面高度测值传感器38处的纵截面标高。F是轨道假定下沉时的实际误差;fist是轨道位置的实际误差。如果机械1由给定纵向断面标高值和校正值引导前进，则位于高度测值传感器38处的误差会得到补偿。
如示意图9所示，实际标高由高度测值传感器33传送给差动放大器26。在放大器39内将取自高度测值传感器18的数值F3用因数C/b+C进行放大。然后传送给加法器42。在差动放大器41内求出经导线27传入的校正值与高度测值传感器38测取的数值之间的差值，然后传送给放大器40。用因子b/b+C放大的测值传送给加法器42，最后做为给定值输入差动放大器26。在差动放大器内产生给定-实际比较值，並在加法器28内加在可由电位计29任意调节的基本荷载上。下一步即按图3所述之方式方法控制轨道稳定机组12的液压驱动机构15。
图例代号说明1 线路施工机械2 机架3 转向架式走行机构4 轨枕5 钢轨6 轨道7 走行驱动机构8 振动驱动机构9 动力供应站10 驾驶室11 控制、计算与记录单元12 轨道稳定机组13 振动器14 滚轮机构15 驱动机构16 水平基准系统17 钢绳亦即参考基准18 高度测值传感器19 测量轮轴20 标高测取器21 箭头
22 测量轮轴23 标高测取器24 凸起25 凹陷26 差动放大器27 导线28 加法器29 电位计30 液压控制机构31 导线32 标高测取器33 高度测值传感器34 测量轮轴35 差动放大器36 放大器37 标高测取器38 高度测值传感器39 放大器40 放大器41 差动放大器42 加法器
权利要求
1.一种夯实轨道道碴床用的连续走行式线路施工机械，它有走行驱动机构和支承在走行机构上的机架，上面至少有一套利用驱动机构控制和调节高度的轨道稳定机组，该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，並利用振动器使之振动，机架还有一套水平基准系统，该系统具有参考基准和一个能在轨道上滚动並装有高度测值传感器的测量轮轴，其特征是在轨道稳定机组(12)依机械(1)作业方向的后面至少设置一个测量轮轴(19)。这个测量轮轴对参考基准(17)的两端来说是偏离中心的。
2.根据权利要求1所述的机械，其特征是除轨道稳定机组(12)依作业方向后面设有测量轮轴(19)外，在两部轨道稳定机组(12)之间，还在每根钢轨上有另外一个装有自己高度测值传感器(33)的测量轮轴(34)。
3.根据权利要求1所述的机械，其特征是除轨道稳定机组(12)依作业方向后面的测量轮轴(19)外，在前面的轨道稳定机组(12)之前和两个稳定机组之间的每根钢轨上各设一个装有高度测值传感器(33，38)的测量轮轴(34，22)。
4.一种使轨道连续下降到给定标高的作业方法，作业时使轨道产生水平的振动，並施加垂直的临时静荷载，直到轨道下沉到给定位置，其特征是在轨道下沉之前，先测取轨道的实际位置，从中算出一条理想的给定标高线，然后根据轨道实际位置与给定标高之间误差的大小成比例的一组参数中，如垂直临时荷载、作业前进速度和轨道振动频率，至少一个参数的变化，使轨道得到不同高度的下沉。
5.根据权利要求4所述的作业方法，其特征是对全部整修线段的轨道施加一个中等的临时静荷载，确切地说基本荷载，根据轨道实际位置和给定位置间偏差的大小，按比例改变这个基本荷载。
全文摘要
夯实轨道(6)道床用的连续走行式线路施工机械(1)，它有走行驱动机构和支承在走行机构(3)上的机架(2)，上面有一套利用驱动机构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(14)，用扩张驱动机构可使之贴靠钢轨内侧，并利用振动器使之振动，机架还有一套装有参考基准(17)的水平基准系统(16)。在轨道稳定机组(12)依机械(1)作业方向的后面设置一个对参考基准(17)的两端来说是偏离中心的测量轮轴(19)，上面装有高度测值传感器(18)。
文档编号E01B35/00GK1054460SQ91100609
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