CN107849828B - 铁路更新方法和用于实施所述方法的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁路更新方法和装置，该方法尤其包括：移除旧铁轨(A)，安装新铁轨(B)，以及在位于枕木(H)上的附接区域(F)的上游并靠近该附接区域(F)的点(C)处将所述新铁轨的温度初级调节到设定值(T1)。位于初级温度调节点(C)和附接区域(F)之间的新铁轨(B)的中间部分(R)的热力学性能通过设有控制和管理***(G)的装置的器件控制，使得新铁轨(B)的温度在附接点(F)处在其横截面上统一在设定值(Tf)。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路更新方法和实施所述方法的装置。
更具体地，本发明涉及对用于维护和/或更新铁路轨道的连续实施的方法的改进。
背景技术
通常使用被称为“工作”列车的专用列车来进行铁路轨道更新现场的工作，以全部或部分替换旧的或磨损的铁轨，这可能涉及或不涉及更换枕木。
在安装可能达到几百米长的新铁路部分(在旧的或新的枕木上)之前，旧的铁轨被移除。
然而，当通过铁轨紧固件将新的铁轨永久地附接到枕木时，有必要考虑铁轨的尺寸上的不可避免的将来的变化，特别是其将由于随着时间的推移会发生的许多重大温度变化而收缩或通过膨胀延长。
为此，实践中，在已经预先调节铁轨的温度以使其稳定在预定值之后，铁轨被附接在位于其附接到枕木的附接区域的上游和附近的初级调节点处。
更具体地，称为“预去应力”温度或“去应力”温度的这个温度是通常作为铁轨被更新所处的区域的气候中的正常和可预测温度范围中的平均值而被接收的温度。
这些用于使铁轨“去应力”的温度可以是由相对于新铁轨附接时轨道更新现场处的环境温度的加热或冷却引起的。
“预去应力”温度是由接近精确的设定温度引起的，因此通常对应于“去应力”温度附近的温度范围。
无论现场的环境温度如何，这种用于使铁轨“预去应力”或“去应力”的操作都使得可以预测其膨胀或收缩，并且因此限制了随后的铁轨转动或断裂的风险。
可以达到并维持该温度的热量输入例如通过感应器件获得，感应器件以连续的方式局部地加热铁轨，其接近附接站并且在附接站的上游，在附接站处，用于控制和调节温度的附加器件被定位，可选地联接到加热器件。
这种更新方法和相关设备，特别是用于加热铁轨的器件，已经在WO2007/118977中被具体描述，其在此被引用为本发明的技术背景。
然而，尽管金属铁轨本身能够在热源和在表面处测量和调节温度的附接站之间提供良好的热传导，但是有必要以可靠的方式确保铁轨的芯部处的温度、尤其是在头部或凸缘的中心处的温度也以统一的方式对应于“预去应力”或“去应力”温度。
为此，通过定位于铁轨(钢)材料中心处的传感器进行了实验测试。这些测试的结果使得可以以足够可靠的方式取决于所供应的热量或冷却量而计算所需的时间，以便在铁轨被附接时在铁轨的整个横截面上获得在这样的值范围内的统一的温度，该值范围被称为“预去应力”范围内或者被保持在精确的“去应力”值。
此外，由于设备的尺寸和“工作”列车车厢的大小，加热站位置与附接站之间的距离(10至20米)足够长，以产生显着的热损失和/或者使环境或附属因素在附接铁轨时对铁轨的设定温度有不利的影响。特别是当“工作”列车静止不动或缓慢移动时，或事实上当在轨道更新现场发生可能会影响铁轨的温度的环境性事件(诸如降雨或降雪的降水，或存在风等)时，是这样的情况。在这些条件下，由于新铁轨的温度可变化，所以在其永久性地附接到枕木时，其长度将会被大幅度地修改。
因此，不利的是，这些因素可能随后导致铁轨的内部应力的不受控制的不一致性，一旦铁轨已经固定到枕木，这可能严重地损害轨道的可靠性和安全性。
此外，某些“工作”列车不能够反向，以便使用初级调节器件来校正实际温度与设定温度之间的差异，例如在列车意外停车之后。因此，这些“工作”列车需要在附接新铁轨之前紧接的连续操作期间调整或保持设定温度。
发明内容
本发明旨在通过确保控制铁轨的热力学行为并且在与枕木的附接点处更精确地调节其温度来克服这些技术问题。
该目的通过一种方法来实现，该方法的特征在于，该方法包括控制位于新铁轨的初级温度调节点和附接区域之间的新铁轨的中间部分的热力学行为，使得新铁轨的温度在附接点处在其横截面上统一在设定值。
根据第一有利的变型，中间部分通过将其与外部环境隔热而被热力学控制。
优选地，中间部分通过至少一个隔热通道被隔离。
根据具体的变型，通过保持高于设定值的温度来进行初级温度调节。
根据另一个变型，沿中间部分进行附加的热处理以补偿与环境的热相互作用。
根据一个有利的特征，中间部分的温度在其全部或部分长度上通过联接到计算机的至少一个传感器被连续地测量，该计算机作用于初级调节和/或附加热处理。
根据具体的变型，附加的热处理借助热力学流体(气体或液体)进行。
根据该变型的一个有利的特征，热力学流体在压力下例如通过使其抵着铁轨的侧面喷射而与铁轨接触。
根据该变型的另一有利特征，热力学流体是抵着铁轨的面喷射的传热流体。
根据该方法的又一变型，通过与铁轨的中间部分接触的火焰进行附加的热处理。
根据另一变型，附加的热处理借助于至少一个感应***或者实际上通过组合上述变型中的至少两个来进行。
优选地，中间部分的初级温度调节通过借助于至少一个感应***进行加热来进行。
本发明还涉及用于实施如上定义的方法的装置。
根据有利的特征，该装置的特征在于，其包括用于控制和管理位于所述主调节器件与附接区域之间的新铁轨的中间部分的热力学能量的***，所述***意于使新铁轨的温度在附接点处统一在设定值。
根据另一个特征，控制和管理***包括用于沿着所述部分进行附加的热处理的器件，用于补偿与外部环境的相互作用。
根据第一变型，***包括布置在中间部分上的至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器联接到作用于初级调节器件和/或用于附加的热处理的器件上的计算机。
优选地，控制和管理***包括三个温度传感器，这三个温度传感器分别设置在初级调节器件处、沿着该部分以及在附接区域处。
根据另一变型，用于中间部分的附加热处理的器件包括至少一个隔热通道。
根据所述装置的又一变型，用于所述部分的附加热处理的器件包括加热构件，所述加热构件根据选自感应加热、通过传热流体加热或通过与火焰接触加热的一种或多种模式起作用。
根据一个替代变型，用于该部分的附加热处理的器件包括冷却构件。
本发明的方法的不同变型使得可以通过以更可靠的方式定位新铁轨并且将它们适当地附接到枕木来改善铁路的更新，同时针对由环境性变化、特别是不同的气候和/或气象条件引起的铁轨尺寸潜在变化而改进轨道的准备和适应性。
附图说明
参考下面详细描述的附图，通过阅读下面的描述，本发明的其它特征和优点将变得更清楚。
图1A示出了根据现有技术的铁路轨道更新现场的示意图。
图1B示出了图1A的现场的细节的示意图。
图2示出了根据本发明的方法的一个实施方式的铁路轨道更新现场的示意图。
图3A、3B和3C示出了用于实施本发明的方法的装置的不同实施例的细节的示意图。
图4示出了用于实施本发明的方法的装置的变型的横截面示意图。
图5是根据本发明的方法的铁轨的热力学控制的实施例的示意图。
为了清楚起见，在所有附图中相同或相似的元件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
当然，上述图中所示的实施例纯粹作为非限制性示例来提供。明确地期望这些不同的实施例和变型可以被组合以提出其他实施例和变型。
图1A示出了常规铁路轨道更新现场的总体视图，其中分别使用工作列车T(部分示出)，用于移除旧铁轨A(前部段)并在枕木H(后部段)上放置新铁轨B。
为了清楚起见，假定在这种情况下，枕木H和道砟(图中未示出)不被替换。
如图1A所示，新的铁轨B被放置并且随着列车向前移动而逐渐附接到枕木H。
前车厢W1和W2总是在旧铁轨A上行驶，而后车厢W3在新铁轨B上行驶。替代铁轨的中央运输车厢WT常规地包括用于提升和支撑铁轨的机械器件，并且具有不与轨道滚动接触的升起的框架(图1A)。
为了防止或限制由于更严酷的气候或气象条件而导致的铁轨尺寸变化可能引起轨道间隙或断裂的风险，通常使新铁轨的金属型材部分处于被称为“预去应力”温度或“去应力”温度的平均温度，以便永久性地附接到枕木，所述温度使得铁轨以预定的量延伸或缩回。
更具体地，这些操作的目的是根据在其使用寿命期间可发生的温度变化来预测和模拟铁轨构成材料的机械性能。
为此，在放置之前，新铁轨的区段在位于其附接到一个或多个枕木H的附接区域F的上游和附近的点C处经受初级温度调节至设定值T1。
该调节可以包括局部加热或冷却最初处于温度T0的金属，因为优选地在环境温度低于或分别高于被称为“预去应力”或“去应力”温度的设定温度时，选择轨道更新现场上的干预周期。
当需要输入热量时，这是通过使用加热器件来进行的，该加热器件例如包括在枕木H(见图1B)上的轨铁轨B的部分R的上游工作的热源或感应***。到铁轨B的该热输入通过金属传导传递到铁轨B的附接区域F。
相反，如果铁轨的热调节需要局部冷却，则可以使用合适的空调或通风器件。
然后，通过施用组装标准并观察现行法规规定的可行的间隙，管理在被永久性地固定之后分别通过铁轨的可行的冷却或加热(取决于环境温度)而引起的铁轨的随后的收缩或加长。
如图1B所示，位于初级热调节(加热或冷却)站C和附接站F之间的铁轨B的部分通常处于户外，并因此经受与气候环境的相互作用，所述相互作用可能在铁轨被永久地附接到枕木H之前引起其尺寸的变化。
为了解决这个问题，本发明的方法包括进行附加热处理CC，以便将该中间部分R上的铁轨B的温度校正或保持在统一的设定温度值Tf(被称为“预去应力”或“去应力”温度的温度)，而不考虑该部分的长度和外部影响因素。
为此，该方法很可能根据各种被动处理变型和/或各种主动处理变型来实施，被动处理变型包括使该部分热绝缘，主动处理变型包括补偿温度的自然降低或升高以及由外部因子(风、雨、阳光等)引起的温度降低或升高。
图2示出了本发明的方法的第一被动实施方式，其中，通过感应器件C预热到温度T1的铁轨B的部分R然后被***到至少一个隔热通道D中，该隔热通道保护该部分R并将其与外部隔热。
在以连续或不连续的方式延伸到连接区域F的该通道中，铁轨B的温度保持稳定在非常接近预去应力或去应力温度Tf的值附近。
图3A至3B示出了主动实施变型，其中，附加量的加热或冷却能量被供应到铁轨B以便补偿沿着部分R的长度的热损失。
这种热力学改变(热量输入或减少)允许铁轨B因此保持在等于或非常接近预去应力或去应力温度Tf的温度，直到其到达区域F。
初级温度调节C通过贡献大于或小于设定值Tf的温度进行，以便补偿在热力学输入和铁轨的附接区域F之间通过的时间。
在附加的加热能量的情况下，这通过与布置在上游的初级加热器件C相同或相似的加热器件CC来输送。
因此，器件CC使得可以在附接区域F之前维持或校正新铁轨B的中间部分R的温度。
根据本发明，可以通过在隔热通道D内提供附加的加热器件CC来将这些变型与图2的变型组合。
根据图4所示的本发明的方法的一个实施变型，附加加热CC通过注入传热流体S(气体或液体)进行，该传热流体在压力下与轨道B接触，并优选抵着后者的侧面喷射。
相反，如果需要冷却铁轨B，通道D可以配备通风器件和/或冷却或空调器件(热泵等)。
这里未示出的另一个变型可以包括使铁轨的部分R通过密封导管，该密封导管包含处于恒定温度的液体或气体，或者实际上包含其温度以期望的方式作用于铁轨(通过冷却或加热铁轨)的流体。
根据这里未示出的又一个变型，可以将燃烧器定位为靠近铁轨，露天或者在封闭的或者半敞开的腔室内，在该腔室内，中间部分R接触火焰，随着其平移而被加热。
本发明方法的一个优选实施方式包括在中间部分的全部或部分长度上连续测量中间部分的温度Ti，以控制其热力学行为，并使其在铁轨的附接点F处达到预定的去应力温度Tf。
为此，并且如图5所示，该方法特别地通过使用用于控制和管理热力学能量的***G来实现。
***G包括至少一个传感器，在这种情况下，***G包括布置在中间部分R上的三个传感器，这三个传感器联接到作用于初级调节器件C和/或用于附加的热处理CC的器件的计算机E(和/或微处理器)，而无论初级调节器件C和/或用于附加的热处理CC的器件是被动的还是主动的。
因此，可以在附接区域F之前在铁轨的中间部分R上检测和校正相对于设定温度值Tf的任何变化。
在图5所示的变型中，第一传感器布置在初级调节器件C的上游以测量新铁轨B的初始温度T0，第二中间传感器布置成沿着部分R测量温度Ti，第三传感器布置成测量并确认在附接点F处的去应力温度Tf。
如果适用，能量管理***G还将包括位于附接区域F之外的传感器或转速计，以确定列车的前进速度。该速度将由计算机管理和/或控制，以便更好地控制沿着部分R的温度的均匀化。
所有由不同传感器采取的测量结果都被记录在计算机E的存储器中，并且贡献给由操作员管理的数据库中所包含的信息。
如图5所示，根据本发明的方法，可以对同一轨道的两个平行的铁轨B同时联合地实施对部分R的热力学控制。
Claims (17)
1.一种铁路更新方法，特别地包括：移除旧铁轨(A)，放置新铁轨(B)，和在位于新铁轨附接到枕木(H)的附接区域(F)的上游并靠近所述附接区域(F)的点处对所述新铁轨的温度(T1)进行初级调节，其特征在于，位于新铁轨的初级温度调节点与附接区域(F)之间的新铁轨(B)的中间部分(R)的热力学行为被控制成使得新铁轨(B)的温度在附接点处在其横截面中统一在设定值(Tf)，初级温度调节(C)通过保持高于设定值(Tf)的温度来进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中间部分(R)通过将其与外部环境隔热而被热力学地控制。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述中间部分通过至少一个隔热通道(D)被隔热。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，沿所述中间部分进行附加热处理(CC)，以补偿与环境的热相互作用。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，中间部分的温度在其全部或部分长度上通过联接到计算机的至少一个传感器被连续地测量，该计算机作用于初级温度调节(C)和/或附加热处理(CC)。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述附加热处理(CC)通过热力学流体(S)进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，热力学流体在压力下与新铁轨(B)接触。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，热力学流体(S)是抵着新铁轨(B)的面喷射的传热流体。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述附加热处理(CC)通过与铁轨的中间部分接触的火焰进行。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，中间部分的初级温度调节(C)通过借助于至少一个感应***加热来进行。
11.一种铁路更新装置，包括位于新铁轨(B)附接到枕木(H)的附接区域(F)的上游并靠近所述附接区域(F)的温度调节器件，所述温度调节器件用于对所述新铁轨(B)的温度(T1)进行初级调节，其特征在于，其还包括用于控制和管理位于初级温度调节器件与附接区域(F)之间的新铁轨(B)的中间部分(R)的热力学能量的***(G)，所述***(G)意于使得新铁轨(B)的温度在附接点处统一在设定值(Tf)，其中，初级温度调节(C)通过保持高于设定值(Tf)的温度来进行。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述***(G)包括用于沿着所述中间部分(R)的用于附加热处理(CC)的器件，用于补偿与外部环境的相互作用。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述***(G)包括布置在中间部分(R)上的至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器联接到作用于初级调节器件和/或用于附加热处理(CC)的器件的计算机。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述***(G)包括三个温度传感器，所述三个温度传感器分别设置在初级调节器件处、沿着中间部分(R)以及在附接区域(F)处。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，其特征在于，用于中间部分(R)的附加热处理(CC)的器件包括至少一个隔热通道(D)。
16.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，其特征在于，用于中间部分(R)的附加热处理(CC)的器件包括加热构件，所述加热构件根据选自感应加热、通过传热流体加热或通过与火焰接触加热的一种或多种模式起作用。
17.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，其特征在于，用于中间部分(R)的附加热处理(CC)的器件包括冷却构件。
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