Путеукладочная машина с базовой системой для управления рабочим агрегатом и способ

Классификация по МПК: E01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2149940
Дата публикации: 
Суббота, Май 27, 2000
Начало действия патента: 
Понедельник, Октябрь 5, 1998


Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Машина состоит из передней относительно направления рабочего движения и задней частей (5, 7), соединенных шарниром (6) между собой. На передней части находится базовая система (15) для управления по меньшей мере одним расположенным на части (7) рабочим агрегатом (8), которая состоит из базовой прямой (16), проходящей между двумя ходовыми тележками (2), и из одной катящейся по рельсовому пути измерительной оси (17) с измерительным устройством (18), которое определяет относительное перемещение между базовой прямой и измерительной осью (17). Дополнительно устанавливается измерительное устройство (21) для определения действительного угла, образуемого обеими частями (5, 7) рамы. Способ заключается в том, что по положению передней рамы определяют теоретическое заданное положение задней части, вычисляют угол между рамами, вычисляют действительное положение задней рамы и на основании этого руководят процессом перемещения рабочего агрегата. Изобретение упрощает процесс определения положения задней рамы и повышает надежность производства работ. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

, , ,


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение касается путеукладочной машины, содержащей машинную раму, опирающуюся на ходовые тележки, которая состоит из передней относительно направления рабочего движения и задней частей, соединенных шарниром между собой, а также базовую систему для управления по меньшей мере одним, расположенным на машинной раме рабочим агрегатом, а также способа определения замеряемых величин рельсового пути.

Из патента GB 2268021 известна машина для очистки щебня, состоящая из двух соединенных шарнирно между собой частей рамы. Лазерная базовая система предназначена для определения продольного наклона рельсового пути в районе передней части рамы, чтобы с помощью этого замера иметь возможность регулировать высоту подъема рабочего агрегата, расположенного на второй части рамы. Для этого предусматривается лазерный генератор, который постоянно удерживается в горизонтальном положении. На передней ходовой тележке первой части рамы располагается приемник лазерного луча, который предназначен для определения продольного наклона первой части рамы благодаря приему базового сигнала по горизонтальной базовой плоскости лазерного луча. Рассчитанная с помощью алгоритма величина продольного наклона передается со смещением по времени на второй приемник лазерного луча, расположенный на уборочной цепи на второй части рамы, чтобы тем самым иметь возможность регулировать положение по высоте уборочной цепи.

Далее из патента GB 2268529 известна машина для очистки щебня, на которой устанавливается как на первой, так и на второй частях рамы соответственно по одному датчику для измерения продольного и поперечного наклона. Замеренная в районе первой части рамы величина продольного наклона рельсового пути накапливается как заданная величина и передается со смещением по времени для регулирования положения по высоте уборочной цепи. Для этого необходимо учитывать величину действительного наклона, определенную датчиком продольного наклона, находящемся на второй части рамы. Для регулирования положения по высоте уборочной цепи располагается между второй частью рамы и уборочной цепью троссовый потенциометр.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать путеукладочную машину указанного выше типа, с помощью которой, благодаря использованию простых средств, было бы возможно относительно точное восстановление положения рельсового пути, нарушенного в результате использования рабочих агрегатов.

Эта задача решается в соответствии с настоящим изобретением с помощью применения описанной выше путеукладочной машины благодаря тому, что расположенная на передней части рамы базовая система состоит из базовой прямой, проходящей между двумя ходовыми тележками в продольном направлении машины, и из катящейся по рельсовому пути измерительной оси с измерительным устройством, определяющим относительное перемещение, выполняемое в поперечном направлении машины между базовой прямой и измерительной осью, и что устанавливается угловое измерительное устройство для определения действительного угла, образованного обеими частями рамы.

Благодаря такой конструкции при относительно небольших конструктивных затратах имеется возможность замерить действительное положение рельсового пути непосредственно перед его изменением и через угловое соотношение задней части рамы относительно передней части рамы, находящейся постоянно в действительном положении рельсового пути, воспроизводить замеренное действительное положение рельсового пути для управления рабочими агрегатами. При этом исходят из того, что в образуемой с помощью замеренных величин рельсового пути геометрической кривой места точек, соответствующей действительному положению рельсового пути, может просто рассчитываться теоретическое заданное положение задней части рамы. Поскольку с помощью углового измерительного устройства можно определить также действительное положение задней части рамы, то могут вычисляться очень просто и надежно благодаря образованию разницы необходимые для управления рабочими агрегатами величины смещения.

Предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения описываются в зависимых пунктах формулы изобретения и изображаются на чертежах.

Ниже описывается настоящее изобретение более подробно на примерах его конструктивного выполнения, показанных на чертежах.

Фиг. 1 показывает упрощенный вид сбоку путеукладочной машины для очистки щебня балластной постели с базовой системой, измеряющей погрешности бокового положения рельсового пути для управления рабочими агрегатами.

Фиг. 2 показывает систему координат с геометрической кривой места точек, образованной путем измерения высоты стрелки прогиба.

Фиг. 3 показывает другую путеукладочную машину, используемую для ремонта рельсового пути.

Фиг. 4 показывает схематически упрощенное изображение углового измерительного устройства.

Показанная на фиг. 1 машина 1 имеет опирающуюся на рельсовые ходовые тележки 2 машинную раму 3. Эта рама состоит из передней относительно направления рабочего движения части 5 рамы (стрелка 4) и из задней части 7 рамы, соединенной с передней частью с помощью шарнира 6. На задней части 7 рамы располагаются различные рабочие агрегаты 8 в виде уборочной цепи 9, а также устройство 10 для подъема рельсового пути. Рабочие агрегаты 8 переставляются относительно задней части 7 рамы с помощью приводов 11. Выбранный с помощью бесконечной уборочной цепи 9 из балластной постели щебень транспортируется по ленточному транспортеру 12 просеивающего устройства, не показанного на чертеже с целью лучшего его понимания, к просеивающей платформе, сцепленной с задней частью 7 рамы, очищается на этой платформе и по устройству 13 ленточного транспортера сбрасывается на рельсовый путь 14 или же свободное земляное полотно для восстановления балластной постели.

На передней части 5 рамы находится базовая система 15 для определения погрешностей бокового действительного положения рельсового пути. Эта базовая система 15 состоит из базовой прямой 16, образованной из стальной струны, расположенной по середине относительно поперечного направления рельсового пути и проходящей в продольном направлении машины, из измерительной оси 17, катящейся по рельсовому пути 14, и из измерительного устройства 18, соединенного с этой осью. Это устройство состоит из линейного потенциометра для определения относительного перемещения между измерительной осью 17 и базовой прямой 16, перемещаемого в поперечном направлении машины. Измерительная ось 17, которая установлена на части 5 рамы и катится по рельсовому пути 14 с помощью ребордных роликов 19, прижимается с помощью не показанного на чертеже привода в поперечном направлении машины к одному из рельсов рельсового пути 14, чтобы тем самым точно следовать боковому контуру рельсового пути, исключая при этом появление зазора. Для определения длины пути, пройденного машиной 1, предусматривается устройство 20 для измерения пути. Для определения действительного угла β (фиг. 2), образованного двумя частями 5, 7 рамы в плоскости, проходящей горизонтально или же параллельно относительно точек касания колес ходовых тележек 2, предусматривается в районе шарнира 6 угловое измерительное устройство 21. Если параллельно с определением бокового положения рельсового пути необходимо также определить положение рельсового пути по высоте, необходимо дополнительное устройство углового измерительного устройства 21 для определения угла по высоте, образованного в вертикальной плоскости между обеими частями 5, 7 рамы.

Изображенная на фиг. 2 система координат показывает на оси X путь X, пройденный по рельсовому пути, который определен измерительным устройством 20 машины 1, и на оси Y боковые отклонения положения рельсового пути (погрешности рихтовки) от геометрической кривой места точек 22, изображающей действительное положение рельсового пути. В результате замеренной с помощью измерительного устройства 18 базовой системы 15 на передней части 5 рамы высоты стрелок прогиба f сближается указанная геометрическая кривая места точек 22 рельсового пути 14 с полигональной линией 23, изображенной штрихпунктирной линией.

Расстояние между поворотными цапфами обеих передних ходовых тележек 2, предназначенных для опирания передней части 5 рамы, составляет 12 м. Измерительная ось 17 находится по середине между обеими ходовыми тележками 2, так что измерение высоты стрелки прогиба выполняется на участках 6 метров (получается длина полигональной линии 6 м). Расстояние между поворотными цапфами обеих задних ходовых тележек 2, на которые опирается задняя часть 7 рамы, составляет 24 метра, в результате чего существенно упрощается составление соответствующей расчетной формулы для определения регулируемых параметров для рабочих агрегатов 8. Перед началом работ необходимо уже отмерить до места проведения работ длину машины (это 36 м) так, чтобы по результатам полученных пяти высот стрелки прогиба f могла быть уже представлена геометрическая кривая точек места 22 (фиг. 2). Шарнир 6 обеих частей 5, 7 рамы располагается на основании упомянутой геометрии на геометрической кривой места точек 22 точно в точке Y3, передняя поворотная цапфа 24 машинной рамы 3 - в точке Y5. Задняя поворотная цапфа задней части 7 рамы обозначена номером 25. β показывает действительный угол, образованный между двумя частями 5, 7 рамы и определенный измерительным устройством 21. α2 показывает заданный угол, образованный между теоретическим заданным положением задней частью 7 рамы и передней частью 5 рамы в форме наклона (K2).

Как можно увидеть на фиг. 2, происходит с помощью базовой системы 15 во время рабочего движения машины 1 вперед непрерывное измерение высоты стрелки прогиба f1, f2, f3. .. на расстояниях 6 метров. Как только становятся известными 5 высот стрелки прогиба f в пределах машинной рамы 3, может быть построена геометрическая кривая места точек 22 на основании полигональной линии 23. По этой геометрической кривой места точек 22 рассчитывается положение машины 1, при этом шарнир 6 находится точно в точке Y3. Поскольку передняя часть 5 рамы всегда находится в действительном положении рельсового пути, то располагается как шарнир 6, так и передняя поворотная цапфа 24 на геометрической кривой места точек 22. Другой известной величиной является длина задней части 7 рамы. По этим данным может очень просто рассчитываться теоретическое заданное положение (обозначено штриховой линией 26) задней части 7 рамы, при котором задняя поворотная цапфа 25 должна располагаться на геометрической кривой места точек 22.

На основании теоретического заданного положения задней части 7 рамы может определяться заданный угол Δα, образованный с передней частью 5 рамы, который целесообразно указывать в форме наклона (К). Определенный с помощью углового измерительного устройства 21 действительный угол β между частями рамы целесообразно также указывать в форме наклона Δy/Δx. Отклонение или же погрешность в положении задней части 7 рамы по отношению к теоретическому заданному положению может вычисляться благодаря определению разницы между действительным углом β и заданным углом Δα или же вычисляться действительный и заданный наклон (K1, K3) задней части 7 рамы. Боковое отклонение заданного положения, например, при задней поворотной цапфе 25 вычисляется затем просто путем умножения разницы наклона на длину машины. Благодаря соответствующему включению привода 11 происходит уплотнение по отношению к задней части 7 рамы до тех пор, пока рабочий агрегат 8 находится в заданном положении (соответствует действительному положению, существовавшему перед началом работы агрегатов 8) до восстановления действительного положения рельсового пути, замеренного на передней части 5 рамы.

Ниже объясняется более подробно составление расчетной формулы.

Для величины Y геометрической кривой места точек 22 получаются следующие формулы:
Y1 = 2 · f1;
Y2 = 2 · (2f1 + f2);
Y3 = 2 · (3f1 + 2f2 + f3);
Y4 = 2 · (4f1 + 3f2 + 2f3 + f4);
Y5 = 2 · (5f1 + 4f2 + 3f3 + 2f4 + f5).

Для определения разницы наклона ΔK = ΔY/ΔX получаются следующие формулы (точно тогда, когда измеряется новая высота стрелки прогиба на отметке 6 м):


S - длина передней части 5 рамы,
2s - длина задней части 7 рамы.

При последующем движении вперед между двумя замеренными высотами стрелки прогиба f применяются следующие формулы для интерполяции (X = путь, соответственно 0-6 м):


Y"5 = 2(5f1 + 4f2 + 3f3 + 2f4 = f"5(x));


Для того чтобы наклоны получались независимо от единиц измерения, должны вставляться в расчетные формулы высоты стрелки прогиба, хорды и места точек в одних и тех же единицах измерения, например, в м.

На фиг. 3 изображен другой вариант конструктивного выполнения машины 1, которая используется для ремонта рельсовых путей. Для упрощения обозначаются элементы, выполняющие аналогичные функции, такими же ссылочными номерами, как и на фиг. 1. Машинная рама 3 аналогично выполнена из двух частей, при этом передняя часть 5 рамы соединяется с задней частью 7 рамы с помощью шарнира 6. Передняя часть 5 рамы оборудована базовой системой 15, базовой прямой 16, а также измерительной осью 17 для определения бокового положения рельсового пути 14. На шарнире 6 устанавливается угловое измерительное устройство 21. Задняя часть 7 рамы опирается на своем заднем конце с помощью гусеничного шасси 27 на разровненную балластную постель 28. В качестве рабочих агрегатов 8 устанавливаются переставляемое по вертикали и горизонтали планирующее устройство 29, а также устройство 34 для укладки новых шпал 30. Другое устройство 31 предназначено для приема старых шпал 32. Для восстановления положения рельсового пути можно также включать приводы 33, предназначенные для управления гусеничными шасси 27, в зависимости от регулируемых параметров, определенных с помощью базовой системы 15 и углового измерительного устройства 21, так как автоматически с управлением гусеничными шасси 27 центрируются также рабочие агрегаты 8.

Показанное на фиг. 4 в упрощенном виде и в увеличенном масштабе угловое измерительное устройство 21 имеет расположенный в районе шарнира 6 и соединенный с обеими частями 5, 7 рамы тросовый потенциометр 35, чтобы тем самым определить образованный в горизонтальной плоскости действительный угол между рамами (β). Для комбинирования скручивания обеих частей 5, 7 рамы друг с другом предусматривается тросовый потенциометр 36, проходящий в вертикальном направлении и соединяющий между собой обе части 5, 7 рамы.

В одном из вариантов конструктивного выполнения может базовая прямая 16 естественно выполняться также в форме лазерного луча. Аналогично вместо шарнира 6 может применяться для соединения обеих частей 5, 7 рамы также обычное сцепление между вагонами.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Путеукладочная машина, содержащая машинную раму (3), опирающуюся на ходовые тележки (2), которая состоит из передней относительно направления рабочего движения и задней частей (5, 7), соединенных шарниром (6) между собой, а также базовую систему (15) для управления по меньшей мере одним расположенным на машинной раме (3) рабочим агрегатом (8), отличающаяся тем, что расположенная на передней части (5) рамы базовая система (15) состоит из базовой прямой (16), проходящей между двумя ходовыми тележками (2) в продольном направлении машины, и из катящейся по рельсовому пути измерительной оси (17) с измерительным устройством (18), определяющим относительное перемещение, выполняемое в поперечном направлении машины между базовой прямой (16) и измерительной осью (17), и что устанавливается угловое измерительное устройство (21) для определения действительного угла (β), образованного обеими частями (5, 7) рамы.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что угловое измерительное устройство (21) состоит из расположенного в районе шарнира (6) и соединенного с обеими частями (5, 7) рамы тросового потенциометра (35) для определения действительного угла (β), образованного в горизонтальной плоскости.

3. Машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что угловое измерительное устройство (21) содержит второй соединяющий между собой обе части (5, 7) рамы в вертикальном направлении тросовый потенциометр (36) для определения скручивания между обеими частями (5, 7) рамы.

4. Способ определения замеряемых величин рельсового пути, определяющих положение рельсового пути, относящихся к высоте стрелки прогиба (f) для бокового положения рельсового пути и/или к продольному наклону рельсового пути для положения по высоте рельсового пути, используемых для восстановления положения рельсового пути непосредственно после их нарушения, вызванного под влиянием работы рабочих агрегатов (8), при этом рабочие агрегаты (8) располагаются на задней относительно рабочего направления движения машины (1) части (7) рамы, которая соединяется шарниром (6) с передней частью (5) рамы, отличающийся выполнением следующих приемов: а) определение действительного положения рельсового пути с помощью непрерывного изменения высоты стрелок прогиба (f) и/или продольного наклона рельсового пути в районе передней части (5) рамы; б) вычисление геометрической кривой места точек (22), соответствующей действительному положению рельсового пути и связанной с системой координат, зависимой от пройденного расстояния по рельсовому пути, на основании определенных замеряемых величин рельсового пути; в) машинная рама (3) "переносится" относительно трех точек, а именно шарнира (6) и обеих смежных с ним ходовых тележек (2) расчетным способом на геометрическую кривую места точек (22) и тем самым определяют теоретическое заданное положение задней части (7) относительно геометрической кривой места точек (22); г) вычисление угла (Δα), образованного теоретическим заданным положением задней части (7) рамы с передней частью (5) рамы; д) вычисление действительного положения задней части (7) рамы относительно геометрической кривой места точек (22) на основании действительного угла (β); е) определение регулируемых параметров для рабочего агрегата (8) в результате образования разницы между теоретическим и действительным положением задней части (7) рамы; ж) включение привода (11) для относительного перемещения рабочего агрегата (8) относительно задней части (7) в соответствии с определенными регулируемыми параметрами.