SK282733B6

SK282733B6 - Spôsob kontinuálneho merania odporu priečneho posuvu koľaje, meracie zariadenie a koľajový stabilizátor na vykonávanie tohto spôsobu

Info

Publication number: SK282733B6
Application number: SK791-95A
Authority: SK
Inventors: Josef Theurer; Bernhard Lichtberger
Original assignee: Franz Plasser Bahnbaumaschinen-Industriegesellschaft M. B. H.
Priority date: 1994-06-17
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 2002-11-06
Also published as: JP3660716B2; CN1088133C; AU687185B2; RU95110059A; RU2105836C1; CN1114994A; AU2174795A; PL309068A1; CZ283590B6; EP0688902A1; CZ151095A3; US5591915A; JPH082413A; EP0688902B1; CA2151993C; ATE184935T1; ES2139175T3; PL176678B1; CA2151993A1; SK79195A3

Abstract

Pri spôsobe kontinuálneho merania odporu priečneho posuvu koľaje, pričom sa koľaj prostredníctvom budiča (21) kmitov uvádza do vodorovného kmitania, prípadne vibrácií, prebiehajúceho priečne na pozdĺžny smer koľaje, sa výkon potrebný na prevádzku budiča (21) kmitov registruje ako nameraná hodnota korelujúca s odporom priečneho posuvu. Pri meracom zariadení je k hydraulickému systému (10) priradený tlakový snímač (24) na zisťovanie prevádzkového tlaku na ovládanie budiča (21) kmitov. Koľajový stabilizátor je vybavený tlakovým snímačom (24) na zisťovanie prevádzkového tlaku (Pp) na ovládanie budiča (21) kmitov, ktorý je predradený pred budičom (21) kmitov, a ďalej záznamovým ústrojenstvom (29) na záznam prevádzkového tlaku (Pp) a s ním korelujúceho odporu priečneho posuvu.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu kontinuálneho merania odporu priečneho posuvu koľaje, pričom koľaj sa prostredníctvom budiča kmitov uvádza do vodorovného, priečne na pozdĺžny smer koľaje prebiehajúceho kmitania, pripadne vibrácií, ako aj meracieho zariadenia a koľajového stabilizátora na vykonávanie tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Z AT 380 280 B je už známy kontinuálne pojazdný stroj na stavbu koľaje, v ktorom je podbíjačka koľaje spojená s vibračným, prípadne stabilizačným agregátom, usporiadaným na strojovom ráme. Tento agregát môže byť tiež vytvorený samostatne pojazdný a môže byť nasadený nezávisle od iných strojov na stavbu koľaje. Prostredníctvom tohto stroja na stavbu koľaje, označovaného tiež ako dynamický stabilizátor koľaje, je podstatne zdokonaliteľná polohová pevnosť a tým predovšetkým tiež odpor priečneho posuvu koľaje pri štrkovom lôžku, uvoľnenom pri podbijaní alebo podobne, zatiaľ čo prevádzkovým zaťažením v relatívne veľkom časovom období vytvorené zhutnenie štrkového lôžka sa v jednej jedinej pracovnej jazde zruší. Na ten účel sa obe koľajnice uchopia prostredníctvom kladkových nástrojov stabilizačného agregátu a koľajový rošt sa uvedie do vibrácie prostredníctvom hydraulicky ovládateľného budiča kmitov, a to vo vodorovnom, priečne na pozdĺžny smer stroja prebiehajúcemu kmitaniu.

Súčasne sa vytvára prostredníctvom zvislých pohonov, upravených na strojovom ráme, statické zaťaženie stabilizačného agregátu, prípadne koľaje, ktorá sa tak súčasne zatlačuje do štrkového lôžka, čím sa toto lôžko zhutňuje a koľaj sa v súlade s tým zníži do požadovanej polohy. Tým sa vytvára okrem trvalého a rovnomerne pružného štrkového lôžka tiež zvýšenie odporu priečneho posuvu prostredníctvom trenia medzi podvalom a štrkom.

Kvalitu zhutnenia štrkového lôžka možno odvodiť z veľkosti odporu priečneho posuvu (QVW), ktorý určuje bočnú polohovú stabilitu koľaje. Meranie tohto QVW sa uskutočňuje spravidla oddelene od nasadenia strojov na stavbu koľaje. Článok v časopise „Transport Intemational“, jún 1981, strany 3 až 6, opisuje napríklad také meranie, ktoré sa uskutočňuje na jednotlivých podvaloch koľaje. Pritom sa najskôr odstránia zodpovedajúce prostriedky na upevnenie koľaje a uvoľní sa čelná strana podvalu, a potom sa meracie ústrojenstvo, skladajúce sa z hydraulického valca, nasadí na hlavu podvalu a podval sa nepatrne posunie v jeho pozdĺžnom smere. Na podklade sily pôsobiacej na podval a na podklade dráhy posuvu sa vytvoria závery z hľadiska QVW. Tento typ merania vyžaduje značné pracovné náklady a možno ho okrem toho uskutočniť len ako náhodnú skúšku.

Konečne je tiež ešte známe z US 5 127 333 meracie zariadenie na meranie amplitúdy kmitov stabilizačného agregátu, z ktorého možno robiť závery o veľkosti odporu priečneho posuvu.

Podstata vynálezu

Vynález si kladie za úlohu vytvoriť spôsob v úvode opísaného druhu, v ktorom by výsledky merania umožnili bez nepriaznivého ovplyvnenia polohy koľaje spoľahlivé údaje o odpore priečneho posuvu, ďalej meracie zariadenie a koľajový stabilizátor na uskutočňovanie tohto spôsobu.

Vytýčená úloha sa podľa vynálezu rieši spôsobom uvedeného druhu tým, že na prevádzku budiča kmitov potrebný výkon sa registruje ako nameraná hodnota korelujúca k odporu priečneho posuvu.

Tento spôsob spočíva na poznatku, že prostredníctvom budiča kmitov na vibráciu koľaje privádzaný výkon, prípadne do koľaje prenášaná energia je v súvislosti s odporom priečneho posuvu, pôsobiacim proti vibráciám koľaje. Pokiaľ sú napríklad faktory, ovplyvňujúce vibračný výkon, ako frekvencia kmitov, kmitová amplitúda a statické zaťaženie, udržované konštantné, dá sa z výkonu, potrebného pre budič kmitov, priamo odvodzovať QVW. Tento spôsob má tú zvláštnu ekonomickú výhodu, že meranie QVW možno uskutočňovať tiež bez prídavných procesov spôsobu aj v spojení so stabilizáciou koľaje na uskutočnenie počiatočného usadenia koľaje. Tým sa získa v spojení so stabilizáciou koľaje, uzatvárajúce korekčné práce polohy koľaje, celého koľajového úseku sa dotýkajúce a spoľahlivý údaj o odporu priečneho posuvu z hľadiska na význam odporu priečneho posuvu pre bezpečnosť.

Prevádzkový tlak na hydraulické ovládanie budiča kmitov sa výhodne registruje ako nameraná hodnota korelujúca k odporu priečneho posuvu.

Navyše k prevádzkovému tlaku na ovládanie budiča kmitov sa výhodne registruje najmenej jedna ďalšia nameraná hodnota zo skupiny vibračná frekvencia budiča kmitov, kmitová amplitúda vibračného agregátu, zaťaženie pôsobiace vo zvislom smere na vibračný agregát a rýchlosť doprednej jazdy stroja.

Namerané hodnoty prevádzkového tlaku, vibračná frekvencia, kmitová amplitúda a zvislé zaťaženie sa výhodne privádzajú do počítačovej jednotky a navzájom sa korelujú.

Odpor priečneho posuvu sa pri prevzatí konštantných nameraných hodnôt z hľadiska kmitovej amplitúdy a vibračnej frekvencie normuje pre konštantné zvislé zaťaženie.

Uvedenú úlohu ďalej spĺňa meracie zariadenie na spôsob kontinuálneho merania odporu priečneho posuvu koľaje s vibračným agregátom, ktorý je pojazdný po koľaji, ktorý má budič kmitov a ktorý je uvádzaný prostredníctvom prestaviteľných nástrojov voliteľne do tvarového pevného spojenia s koľajnicami koľaje, pričom so strojovým rámom spojený budič kmitov je ovládateľný hydraulickým čerpadlom hydraulického systému, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že k hydraulickému systému je priradený tlakový snímač na zisťovanie prevádzkového tlaku na ovládanie budiča kmitov.

K hydraulickým výškovým prestavným pohonom, upraveným medzi strojovým rámom a vibračným agregátom, je výhodne priradený vždy jeden tlakový snímač zvislého zaťaženia.

K vibračnému agregátu je výhodne priradené meracie ústrojenstvo, vytvorené zo snímača zrýchlenia, na zaznamenávanie kmitovej amplitúdy.

Uvedenú úlohu ďalej spĺňa koľajový stabilizátor na spôsob kontinuálneho merania odporu priečneho posuvu koľaje na zníženie koľaje do požadovanej polohy, ktorý má strojový rám, uložený na podvozkoch, ku ktorému je priradený jednak stabilizačný vibračný agregát, ktorý je prostredníctvom výškových prestavných pohonov spojený so strojovým rámom a ktorý je vybavený hydraulickým čerpadlom na ovládanie budiča kmitov, a jednak nivelačný vzťažný systém, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že je vybavený tlakovým snímačom na zisťovanie prevádzkového tlaku na ovládanie budiča kmitov, ktorý je predradený pred budič kmitov, a záznamovým ústrojenstvom na záz nam prevádzkového tlaku a k nemu korelujúceho odporu priečneho posuvu.

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález je v ďalšom podrobnejšie vysvetlený na príklade vyhotovenia v spojení s výkresovou časťou.

Na obr. 1 je schematicky znázornený bokorys stroja na stavbu koľaje, známeho ako stabilizátor koľaje, a to na zisťovanie odporu priečneho posuvu v spojení s kontrolovaným znížením koľaje.

Na obr. 2 je znázornená časť schémy, zapojenia hydraulického systému na ovládanie budiča kmitov.

Na obr. 3 je znázornená zjednodušená schéma, ktorá sa týka rôznych meracích ústrojenstiev na zisťovanie odporu priečneho posuvu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 znázornený, ako stabilizátor koľaje označený stroj v podobe koľajového stabilizátora 1 má pozdĺžny strojový rám 2, ktorý je prostredníctvom podvozkov 3 uložený na koľajniciach 4 koľaje 5. Pre kontinuálny pracovný dopredný pohyb ako regulačné vozidlo vytvorený koľajový stabilizátor 1 je ku každému podvozku 3 priradený trakčný pohon 6, zatiaľ čo ďalší hydrodynamický trakčný pohon 7 je upravený na prcmiestňovaciu jazdu. Ovládanie všetkých pohonov koľajového stabilizátora 1 sa uskutočňuje prostredníctvom ústrojenstva 8 na zásobovanie energiou a hydraulického agregátu 9 hydraulického systému 10. Na koncových stranách usporiadané trakčné kabíny majú obslužné a ovládacie ústrojenstvo 11 tak pre pracovný pohyb koľajového stabilizátora 1, ako aj na pracovné nasadenie dvoch vibračných, prípadne stabilizačných agregátov 12, ktoré sú centrálne medzi podvozkami 3 spojené so strojovým rámom 2 a ktoré sú usporiadané za sebou v pozdĺžnom smere koľaje 5. Tieto vibračné, prípadne stabilizačné agregáty 12 majú nástroje zostavené z kladiek 13 s okolesníkom a z výkyvných kladkových kotúčov 14. Tieto kladky 13 s okolesníkom sú prostredníctvom bližšie neznázornených rozperných pohonov pritlačiteľné v priečnom smere koľaje 5 na vnútorné strany koľajníc 4 a možno ich uvádzať prostredníctvom vlastného budiča 21 kmitov, spojeného s vibračným, prípadne stabilizačným agregátom 12, do zhruba vodorovných a priečne na pozdĺžny smer stroja prebiehajúcich vibrácií. Zvislé, na strojovom ráme 2 prikíbenc a ako hydraulické valce vytvorené výškové prestavné pohony 15 slúžia na prenášanie statického zaťaženia na koľaj 5. Zníženie koľaje 5, ktoré sa dá tým dosiahnuť v spojení s vibráciou koľaje 5, je ovládané prostredníctvom nivelačného vzťažného systému 16, ktorý má ako meraciu bázu pre každú koľajnicu 4 drôtovú tetivu 17, ktoráje napnutá medzi podvozkami 3. Výškovo prestaviteľný, ako kladka s okolesníkom vytvorený snímací orgán 18 je vedený na koľaji 5 medzi oboma vibračnými, prípadne stabilizačnými agregátmi 12 a má pre každú koľajnicu 4 výškový merací snímač 19, ktoré spolupôsobí so zodpovedajúcou drôtovou tetivou 17.

Ku každému vibračnému, prípadne stabilizačnému agregátu 12 je priradené meracie ústrojenstvo 20, ktoré je vytvorené ako snímač zrýchlenia a ktoré zachytáva vibračné amplitúdy vytvárané budičom 21 kmitov. Ďalšie meracie ústrojenstvo 22 slúži na zachytávanie frekvencie kmitov budiča 21 kmitov. Ku každému výškovému prestavnému pohonu 15 je priradený tlakový snímač 23 na zaznamená vanie statického zaťaženia pôsobiaceho na koľaj 5. Ďalší tlakový snímač 24 je upravený vždy medzi hydraulickým čerpadlom 25, ako je to zrejmé z obr. 2, a medzi budičom 21 kmitov, pričom slúži na zisťovanie prevádzkového tlaku ovplyvňujúceho budič 21 kmitov. Ďalšie meracie ústrojenstvo 26, 27 slúži na zisťovanie doprednej, prípadne pracovnej rýchlosti koľajového stabilizátora 1, prípadne na záznam prejdenej dráhy. Všetky meracie ústrojenstvá a tlakové snímače sú spojené s počítačovou jednotkou 28 a so záznamovým ústrojenstvom 29.

V hydraulickej schéme podľa obr. 2 je znázornený už zmienený tlakový snímač 24, ktorý je upravený na zisťovanie prevádzkového tlaku medzi hydraulickým čerpadlom 25 a medzi budičom 21 kmitov, poháňaným hydraulickým motorom 30.

Na obr. 3 je schematicky znázornená konštrukcia meracieho zariadenia na zisťovanie odporu priečneho posuvu. Prostredníctvom meracieho ústrojenstva 20 sa zisťuje priečne zrýchlenie a (m/s²). Prostredníctvom dvojitej integrácie sa potom privádza do počítačovej jednotky 28 kmitavá amplitúda x₀. Vibračná frekvencia, označená f, sa tiež privádza do počítačovej jednotky 28. Statické zaťaženie F_vsa oddelene zisťuje tak pre ľavý, ako aj pre pravý výškový prestavný pohon 15. Tlakovým snímačom 24 sa ďalej odovzdáva na počítačovú jednotku 28 prevádzkový tlak P_p potrebný na ovládanie budiča 21 kmitov. Prostredníctvom meracieho ústrojenstva 27 je vzhľadom na pevný bod registrovaná dráha prejdená koľajovým stabilizátorom 1, čo umožňuje presne priradiť zistený odpor priečneho posuvu k danému koľajovému úseku. Rýchlosť koľajového stabilizátora 1, zistená meracím ústrojenstvom 26, môže byť registrovaná, prípadne na nej môže byť vzatý zreteľ z hľadiska odporu priečneho posuvu, závislého od rýchlosti doprednej jazdy.

Pre v ďalšom uvedený teoretický podklad na zisťovanie odporu priečneho posuvu QVW sú použité tieto symboly: μ trecia hodnota štrkového lôžka, podval d, časový diferenciál d_w energetický diferenciál f vibračná frekvencia

F_v statické zaťaženie alebo zvislá sila k₀ koeficient k_v koeficient k_o' koeficient k_v' koeficient n_p počet otáčok vibračného agregátu 12

P_ab odvádzaný výkon

P_Dgs vibračný výkon vibračného agregátu 12

P_g vibračný výkon koľajový rošt a štrk

P_p prevádzkový tlak na ovládanie budiča 21 kmitov

P_r trecí výkon

P_lot podiel rotačného výkonu

P_zu privádzaný výkon

Q_p dopravný výkon hydraulického čerpadla 25

QVW odpor priečneho posuvu

QVW₁₀₀ normovaný odpor priečneho posuvu (zaťaženie

100 kN) t čas

V_p plniaci objem hydraulického čerpadla 25 x₀ kmitová amplitúda vibračného agregátu 12 kN kilonewton

Na vysvetlenie teoretického podkladu na zisťovanie odporu priečneho posuvu sú uvedené nasledujúce rovnice:

Do koľaje 5 prenášaný trecí výkon (Pr):

dv ^pr ’ ^aF,v>Fv,ji,xo· 2<f , cob Í2»ft) dt

- F_v . y . xo . 2«f . Fv . μ . xo . 4f - QVW , xo . 4f «

Privádzaný výkon (P_zu):

P_Zu = Q_P · P_P = V_p. n_p. P_p = V_p . f. Pp

Konštantný odvádzaný výkon (P_ab):

Pab = PdGS + Pg + Prot

Vzťah QVW vyplýva z nasledujúcej rovnováhy výkonu:

P_zu = V_p . f. P_p = P_r + P_ab = QVW . x₀.4f + P_ab

Aby počas pracovného nasadenia koľajového stabilizátoru 1 na zníženie koľaje 5 do požadovanej polohy odpadol vplyv na QVW v dôsledku kmitajúceho zvislého zaťaženia, prípadne statického zaťaženia, musí mať hodnota ešte normovaná napríklad na 100 kN zvislého zaťaženia (QVW_IOo)· Prestavný uhol hydraulického čerpadla sa na zachovanie zdvihu s konštantnou hodnotou nemení. Alternatívne by tiež bola možná zmena objemového zdvihu. V takom prípade by však zmena musela byť zaznamenaná a vzatá do úvahy pri meraní výkonu.

Vp.F»	F»	P·»	F»	Fv.Fy	Fv
ανκιοο —.	1	• 1	i kv <	i · ko ·
4.xo	100	4.xo.f	100	xo	xo.f

Pri konštantných hodnotách pre kmitavú amplitúdu x₀, vibračnú frekvenciu f a statické zaťaženie F_v sa vytvára ďalej uvedený vzťah:

QVWjoo ⁼ k_v'. Pp - kp'

Ako je z uvedených rovníc zrejmé, je v princípe možné merať takmer absolútnu hodnotu QVW. Okrem toho možno v každom prípade merať kvalitatívne správanie QVW počas stabilizačného procesu, to je znižovanie koľaje 5 do požadovanej polohy.

Meranie QVW možno vykonávať voliteľne buď spoločne s kontrolovateľným znížením koľaje 5 do požadovanej polohy, to je stabilizáciou koľaje, alebo tiež vo vlastnej meracej jazde, pri ktorej sa už stabilizovaná koľaj 5 pri minimálnom pôsobení výškových prestavných pohonov 15 neznižuje, ale len sa uvádza do vodorovných priečnych vibrácií. Je samozrejmé, že namiesto opísaného hydraulického systému sú na ovládanie budiča 21 kmitov použiteľné tiež iné energetické systémy, napríklad elektrickej energie. V takom prípade sa potom použije zmena prúdu tiež ako korelujúca merná hodnota pre QVW.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob kontinuálneho merania odporu priečneho posuvu koľaje, pričom koľaj sa prostredníctvom budiča (21) kmitov uvádza do vodorovného, priečne na pozdĺžny smer koľaje prebiehajúceho kmitania, prípadne vibrácií, vyznačujúci sa tým, že na prevádzku budiča (21) kmitov potrebný výkon sa registruje ako nameraná hodnota korelujúca k odporu priečneho posuvu.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že prevádzkový tlak (PP) na hydraulické ovládanie budiča (21) kmitov sa registruje ako nameraná hodnota korelujúca k odporu priečneho posuvu.
3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa t ý m , že navyše k prevádzkovému tlaku (P_p) na ovládanie budiča (21) kmitov sa registruje najmenej jedna ďalšia nameraná hodnota zo skupiny vibračná frekvencia (f) budiča (21) kmitov, kmitová amplitúda (x₀) vibračného agregátu (12), zaťaženie (F_v) pôsobiace vo zvislom smere na vibračný agregát (12) a rýchlosť dopredncj jazdy stroja.
4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že namerané hodnoty prevádzkového tlaku (P_p), vibračná frekvencia (f), kmitová amplitúda (x_o) a zvislé zaťaženie (F,.) sa privádzajú do počítačovej jednotky a pri matematickom vzťahu

F .p p k ' ^p k - · ^Kv ^K0 r ......

Xo Xo'¹ sanavzajomkoreluju.
5. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 4, v y z n a čujúci sa tým, že odpor priečneho posuvu sa pri prevzatí konštantných nameraných hodnôt z hľadiska kmitavej amplitúdy (x₀) a vibračnej frekvencie (f) normuje pre konštantné zvislé zaťaženie

m.

liooj
6. Meracie zariadenie na spôsob kontinuálneho merania odporu priečneho posuvu koľaje s vibračným agregátom (12), ktorý je pojazdný po koľaji, ktorý má budič (21) kmitov a ktorý je uvádzaný prostredníctvom prestaviteľných nástrojov voliteľne do tvarového pevného spojenia s koľajnicami koľaje, pričom so strojovým rámom (2) spojený budič (21) kmitov je ovládateľný hydraulickým čerpadlom (25) hydraulického systému (10), vyznačujúce sa tým, že k hydraulickému systému (10) je priradený tlakový snímač (24) na zisťovanie prevádzkového tlaku (P_p) na ovládanie budiča (21) kmitov.
7. Meracie zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že k hydraulickým výškovým prestavným pohonom (15), upraveným medzi strojovým rámom (2) a vibračným agregátom (12), je priradený vždy jeden tlakový snímač (23) zvislého zaťaženia (F_v).
8. Meracie zariadenie podľa nároku 6 alebo 7, v y značujúce sa tým, že k vibračnému agregátu (12) je priradené meracie ústrojenstvo (20), vytvorené zo snímača zrýchlenia, na zaznamenávanie kmitavej amplitúdy (N,)·
9. Koľajový stabilizátor (1) na spôsob kontinuálneho merania odporu priečneho posuvu koľaje na zníženie koľaje do požadovanej polohy, ktorý má strojový rám (2), uložený na podvozkoch (3), ku ktorému je priradený jednak stabilizačný vibračný agregát (12), ktorý je prostredníctvom výškových prestavných pohonov (15) spojený so strojovým rámom (2) a ktorý je vybavený hydraulickým čerpadlom (25) na ovládanie budiča (21) kmitov, a jednak nivelačný vzťažný systém (16), vyznačujúci sa t ý m , že je vybavený tlakovým snímačom (24) na zisťovanie prevádzkového tlaku (P_p) na ovládanie budiča (21) kmitov, ktorý je predradený pred budič (21) kmitov, a záznamovým ústrojenstvom (29) na záznam prevádzkového tlaku (P_p) a k nemu korelujúceho odporu priečneho posuvu.