阅读说明：本技术 用于铺设铁路轨道的铁轨的方法 (Method for laying a rail of a railway track ) 是由 J-C.皮盖 于 2018-05-18 设计创作，主要内容包括：为了用于使用工作列车(4)铺设铁路轨道的铁轨(12),所述工作列车(4)包括至少一个加热装置(32),所述至少一个加热装置(32)具有至少一个加热区域(28)、一个或多个气体燃烧器(42)以及置于所述一个或多个气体燃烧器(42)与加热区域(28)之间的一个或多个辐射体(44),所述一个或多个辐射体(44)以敞开到加热区域(28)中的开口(46)被穿孔,使所述工作列车(4)沿着铺设方向(100)移动,以使得在每个瞬间,要被固定的铁轨(12)的一部分穿过加热区域(28)；使用加热装置(32)将热量施加到要被固定的铁轨(28)的穿过加热区域(28)的所述部分,通过供应一个或多个气体燃烧器(42),使得没有火焰从加热区域(28)中的开口(46)出来,并且使得施加到铁轨(12)的部分的热量的至少75％、优选至少80％、优选至少85％通过一个或多个辐射体(44)的辐射被传递；在施加热量之后,铁轨(12)的所述部分被固定到在铺设方向(100)上位于加热区域(18)后面的铁路轨道的轨枕(10)。(For use in laying a rail (12) of a railway track using a work train (4), the work train (4) comprising at least one heating device (32), the at least one heating device (32) having at least one heating zone (28), one or more gas burners (42) and one or more radiators (44) placed between the one or more gas burners (42) and the heating zone (28), the one or more radiators (44) being perforated with openings (46) opening into the heating zone (28), moving the work train (4) in a laying direction (100) so that at each instant a portion of the rail (12) to be secured passes through the heating zone (28); applying heat to the portion of the rail (28) to be secured that passes through the heating zone (28) using the heating device (32), by supplying one or more gas burners (42) such that no flame exits from an opening (46) in the heating zone (28), and such that at least 75%, preferably at least 80%, preferably at least 85% of the heat applied to the portion of the rail (12) is transferred by radiation of the one or more radiators (44); after the application of heat, the portion of the rail (12) is fixed to the sleeper (10) of the railway track behind the heating zone (18) in the laying direction (100).)

用于铺设铁路轨道的铁轨的方法

技术领域

本发明涉及一种用于铺设铁路轨道的铁轨的方法，该方法包括加热该铁轨，并且涉及一种用于实施这种铺设方法的工作列车。

背景技术

取决于季节和天气条件，铁路轨道的铁轨会经受较多的温度变化。由于温度升高，铁轨趋于伸长和膨胀，相反，由于温度降低，铁轨趋于收缩。

如今，铁轨是连续铺设的，因此在温度变化的影响下，长度不能变化。铁轨在称为“中性”温度的平均温度时附接到轨道，“中性”温度的值根据气候区域而不同。当环境温度超过年平均水平时，无法膨胀的铁轨会受到压缩力，这往往会将铁轨推出其路径。相反，当环境温度低于年平均水平时，无法收缩的铁轨会受到牵引力，该牵引力往往会将轨道拉出其路径。

如果在进行铺设时未控制铁轨的温度，则必须在铺设后执行称为机械“中和”操作的操作，并限制行进速度，直到这些操作完成为止。机械中和包括从铁轨上切下一切片，其厚度是干预时的温度与位置的“中性”温度之间观察到的差异的函数，松开铁轨并对其进行拉伸，以填充已取下的切片留下的空间，然后再将铁轨重新拧紧，并在合适的情况下重新焊接。在执行该中和操作之前，必须限制轨道上的行驶速度，最通常限制为50kph。可以理解的是，在中和干预期间以及在铺设铁轨和进行中和之间的前一阶段期间，组织此类工作都会导致严重的交通干扰。

直接附接连续加热到接近或等于“中性”温度的铁轨有助于最大程度地减少交通干扰。

当前使用的一种连续加热铁轨的解决方案需要使用感应技术。这种方法有助于获得足够精确的热量，以确保在“中性”温度所要求的公差范围内铺设铁轨。这可以称为精细直接热中和。但是，干预所需的设备相对复杂，因为它需要发电机，以及对电源电路、发电机和电感器的冷却。

对于需要随后进行道砟稳定的工地，提出了一种热“预中和”程序，该程序包括在将铁轨附接到轨枕之前，将其温度提高到足够接近该位置的“中性”温度，但是不保证达到“中性”温度。这种“预中和”有利地允许以大约80kph而不是50kph的速度立即恢复行驶，直到进行了前述的最终机械中和操作为止。进行这种热预中和的一种方法是在道上洒上热水，但是该解决方案具有操作上的缺陷，特别是在效率以及水的运输和去除方面，这降低了其益处。

此外，文献US6308635提出了通过使用气体加热模块来加热已经铺设在地面上的铁轨，该气体加热模块包括用于通过对流加热铁轨的热空气发生器。对流加热可以通过位于燃烧器和铁轨的加热部分之间的辐射板获得的辐射加热来补充，辐射板被穿孔以允许火焰穿过它们并进入加热室，要加热的铁轨的部分定位在加热室处。但是，这种基本上对流并二次辐射的加热方法很难控制，特别是因为它取决于气流。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，并提出一种在效率、可靠性和操作质量方面提供高水平性能的加热方法。

为此目的，本发明的第一方面提出一种使用工作列车铺设铁路轨道的铁轨的方法，该工作列车包括至少一个加热装置，加热装置具有至少一个加热区域；一个或多个气体燃烧器；以及置于一个或多个气体燃烧器与加热区域之间的一个或多个辐射体，一个或多个辐射体以敞开到加热区域的开口被穿孔，在该方法中：

-工作列车沿铺设方向移动，以使得在每个瞬间，铁轨的一部分穿过加热区域；

-使用加热装置将热量施加到铁轨的穿过加热区域的部分，一个或多个气体燃烧器被供应为使得没有火焰从加热区域中的开口出来，并且使得施加到铁轨的部分的热量的至少75％、优选至少80％、优选至少85％是通过一个或多个辐射体的辐射来传递的；

-在施加热量之后，铁轨的部分被附接到在铺设方向上位于加热区域后面的铁路轨道的轨枕。

辐射基本上在红外光谱范围内，可确保出色的加热效率且损耗低。辐射不受风或其他气候参数的影响。

穿孔是有用的，因为它们优化了辐射体的加热，但在将热量传递到铁轨的部分时，不应导致对流占优势。

自然地，应当根据外部条件来调节加热功率，以便获得铁轨的期望设定温度。

根据一个实施例，本发明涉及根据一个或多个控制参数，调节以下参数中的一个或多个燃烧参数，以下参数涉及向一个或多个气体燃烧器的一个或多个调制燃烧器的供应：燃料流率，氧化剂流率，燃料/氧化剂混合物的流率。

根据另一实施例，一个或多个气体燃烧器包括至少两个燃烧器，并且优选地至少四个燃烧器，并且根据一个或多个控制参数来调节激活的燃烧器的数量。特别地，一个或多个气体燃烧器可包括至少一对相邻的气体燃烧器，它们在铺设方向上一个定位在另一个后面，和/或一个或多个气体燃烧器可包括至少一对相对的燃烧器，它们位于平行于铺设方向的加热区域的中间平面的任一侧。

优选地，一个或多个控制参数包括以下测量或估计的参数中的一个或多个：加热之前的铁轨的部分的温度，加热之后的铁轨的部分的温度，在加热期间的铁轨的部分的温度，室外环境温度，工作列车的移动速度，铁轨相对于加热装置的移动速度，加热持续时间，加热前铁轨的部分的测量温度与设定温度之间的差，加热后铁轨的部分的测量温度与设定温度之间的差，施加热时铁轨的部分的测量温度与设定温度之间的差，环境湿度或风速度。特别是，可以执行以下程序中的一个或多个：

-在已经施加热量之后，使用在铺设方向上布置在加热区域的出口区域处或加热区域后方的高温计测量铁轨的部分的至少一个温度；

-在施加热量之前，使用在铺设方向上布置在加热区域的入口区域处或加热区域前方的高温计测量铁轨的部分的至少一个温度；

-使用布置在加热区域内部的高温计在施加热量的同时测量铁轨的部分的至少一个温度。

根据一个特别有利的实施例，位于加热区域中的铁轨的部分从轨道上抬起，并且在施加热量之后，将铁轨的部分定位在轨枕上，然后将铁轨的部分附接到轨枕。将铁轨的部分抬到加热区域中有助于更好地围绕铁轨，不仅可以从上方加热它，也可以从侧面加热它，并且可选地从下方加热它，或者通过一个或多个辐射体的直接辐射，或者通过来自辐射体的经加热区域的壁反射的间接辐射，以便将热量均匀地施加到铁轨的部分的***并使损失最小化。加热区域与轨道、特别是与轨枕分开的事实允许在需要时实现高的加热功率，而不会对轨道造成风险。

根据替代实施例，铁轨的位于加热区域中的部分被铺设在轨道上。在这种情况下，必须注意确保所施加的热量基本上导向铁轨，以使施加于轨道其他部件的热量最小。

为了获得穿过加热区域的待附接的铁轨的部分的可重复定位，特别是可以执行以下程序中的一个或多个：

-相对于工作列车的框架引导铁轨的部分，使得在工作列车移动时铁轨的部分通过加热区域。

-相对于工作列车的框架引导加热装置，使得在工作列车移动时，铁轨的部分穿过加热区域。

-相对于铁轨的部分引导加热装置，优选地通过在铁轨的该部分上滚动加热装置，使得在工作列车移动时铁轨的该部分通过加热区域。

根据一个实施例，工作列车沿铺设方向移动而不停止。

根据本发明的铺设方法尤其可以在首次铺设新轨道时或在进行更新或翻新工作时实施。特别地，并且根据本发明的一个优选方面，涉及一种用于更新或翻新铁路轨道的方法，该方法尤其包括：拆除旧铁轨，以及铺设新的或翻新的铁轨，根据前面描述的铺设方法进行铺设。

根据本发明的另一方面，其涉及一种用于实施如前所述的方法的铁轨工作列车。

特别地，本发明涉及一种工作列车，该工作列车包括至少一个加热装置，加热装置具有至少一个加热区域、一个或多个气体燃烧器、以及置于一个或多个气体燃烧器与加热区域之间的一个或多个辐射体，一个或多个辐射体以敞开到加热区域的开口被穿孔，该工作列车包括：

-拉动器件，用于沿着铺设方向移动工作列车，以使得在每个瞬间，未附接到轨枕的铁轨的一部分穿过加热区域；

-用于供应一个或多个气体燃烧器的供应器件，使得没有火焰从加热区域中的开口出来，并且使得施加到铁轨的部分的热量的至少75％、优选至少80％、优选至少85％通过一个或多个辐射体的辐射被传递。

优选地，工作列车包括用于将位于加热区域中的铁轨的部分从轨道上抬起的抬起器件，和用于在施加热量之后、在将铁轨的部分附接到轨枕之前将铁轨的部分定位在轨枕上的***件。如前所述，将铁轨的部分抬到加热区域中有助于更好地围绕铁轨，不仅可以从上方加热它，也可以从侧面加热它，并且可选地从下方加热它，或者通过一个或多个辐射体的直接辐射，或者通过来自辐射体的经加热区域的壁反射的间接辐射，以便将热量均匀地施加到铁轨的部分的***并使损失最小化。加热区域与轨道、特别是与轨枕分开的事实允许在需要时实现高的加热功率，而不会对轨道造成风险。

根据一个实施例，加热装置包括一个或多个加热模块，每个加热模块包括加热区域、一个或多个气体燃烧器、以及置于加热模块的一个或多个气体燃烧器与加热模块的加热区域之间的一个或多个辐射体。优选地，一个或多个加热模块包括至少一个被引导加热模块，其设置有用于在被引导加热模块的加热区域中引导铁轨的部分的引导器件，该引导器件优选地包括在铁轨的该部分上滚动的辊，辊优选地支撑被引导加热模块。

附图说明

参考附图，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。在附图中：

图1是根据本发明的方法的铁路轨道铁轨铺设工地的示意图；

图2是图1的工地的详细示意图，示出了根据本发明的方法对待附接的铁轨的加热；

图3是实施本发明方法的加热装置的加热模块的顶部的示意图；

图4是图3的加热模块的示意性前视图；

图5是图3和4的加热模块的控制单元的示意图；

图6是根据第一变型的加热模块的示意性前视图；

图7是根据第二变型的加热模块的示意性前视图；

图8是根据第三变型的加热模块的示意性前视图；

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

图1示出了铁路轨道更新工地2的整体视图，其中使用工作列车4(部分示出)来移除旧铁轨6(前部区段)和旧轨枕8，然后用新轨枕10和新铁轨12替换它们，随着列车沿铺设方向100向前移动而连续进行整个程序。工作列车4包括搁在转向架18、20上的车厢16，车厢16在工作列车4的前部处的旧铁轨6上和在工作列车4的后部的新铁轨12上行驶。工作列车4的中间部分搁置在履带22上，在工地的该部分中的轨道2上没有铁轨的情况下，履带22在旧轨枕8被移除之前直接在其上行驶。

在工地的前部段，工具允许将旧铁轨6从轨枕8拆下。当它们被移除时，旧铁轨6被升高并搁置在轨道的侧面的道砟24上。在工地的下一部段上，将旧轨枕8暴露出来，从而允许使用一组移除工具将其移除，并使用一组铺设工具用新轨枕10替换它们。在工作列车4通过之前，已被布置在轨道2的任一侧地面上的新铁轨12根据新铁轨2的期望的几何形状被升高并定位，然后被铺设在新轨枕10上。在工作列车4通过之后，借助于铁轨紧固件来进行新铁轨12的最终附接。

为了防止或限制可能由于更恶劣的气候或气象条件而由铁轨12的尺寸变化引起的轨道中的间隙或折断的风险，新的或翻新的铁轨12到轨枕的最终附接在使这些金属型材部段达到铺设位置的平均温度(称为“预去应力”或“去应力”温度)的同时进行。

为此，使要铺设的新的或翻新的铁轨12的部段达到调节区域28中的设定温度，该调节区域位于其附接区域30的前方并靠近其附接区域30，在该附接区域30处其被附接至一个或多个轨枕10。当在环境温度低于设定温度(称为“预去应力”或“去应力”温度)的时候对工地进行干预时，此调整涉及加热铁轨，在这种情况下，调节区域28是加热区域。

为此，本发明提出使用在图2至图4中示意性示出的加热装置32，该加热装置32基本上通过热辐射起作用。加热装置32包括至少一个加热模块34，该至少一个加热模块34具有至少一个、优选地至少两个、并且特别优选地如图3所示至少四个加热单元36，加热单元36界定了细长的加热区域28，该加热区域28位于距轨道一定距离处并且沿工作列车4的铺设方向100取向并且在前端38和后端40处开口。四个加热单元36横向于加热区域的任一侧布置，两个更靠近入口，另外两个更靠近出口。

每个加热单元36包括一个或多个燃烧器42和辐射体44的单元，辐射体44置于一个或多个燃烧器42与加热区域28之间。辐射体44优选地由敞开到加热区域28的开口46穿孔，开口46可以布置成与燃烧器42相对或者与燃烧器42偏移。

引导器件48设置在加热装置的加热区域28的入口38和出口40处，以便引导铁轨12穿过加热区域28。在该优选实施例中，通过加热区域28的铁轨12的部分被升高，即垂直地位于其在铺设过程结束时的最终位置上方一定距离处。加热装置本身可以设置有一个或多个致动器50或被动定位机构，用于相对于铁轨12正确地定位加热装置，并补偿工作列车4相对于轨道的期望轨迹的定位变化。优选地，引导器件48包括在铁轨12上滚动并且在适当的情况下支撑加热单元36的辊。

高温计52定位于加热区域28的入口38、加热区域28的内部和加热区域28的出口40，并且在适用的情况下邻近附接区域30。这些高温计52链接到图5所示的控制单元54，该控制单元54从其他传感器56接收信号，例如：感测工作列车4的速度的传感器，感测要被附接的铁轨的速度的传感器，环境温度传感器，大气压传感器和/或环境湿度传感器。因此，控制单元54能够测量、估计或计算以下参数中的一个或多个：加热之前要附接的铁轨的部分的温度，加热之后要附接的铁轨的部分的温度，加热过程中要附接的铁轨的部分的温度，室外环境温度，工作列车4的移动速度，铁轨相对于加热装置的移动速度，由加热装置传递到铁轨的该部分的热量的量。

此外，控制单元54在其存储器中包含可能已经被输入或编程的设定温度，并且该设定温度代表附接区域30中期望的“预去应力”或“去应力”温度，这使得可以在适用的情况下确定设定温度和加热前的要附接的铁轨的部分的测量温度之间的差，设定温度和加热后的要附接的铁轨的部分的测量温度之间的差，或设定温度与加热过程中的要附接的铁轨的部分的测量温度之间的差。

最后，控制单元54链接到：比例电磁阀58，用于调节用于供应燃烧器的氧化剂和/或燃料的流率；点火器，用于控制燃烧器的点火；以及比例电磁阀60、62，用于控制来自气罐64的燃料气体和来自压缩机66的氧化剂气体的总体供应。

因此，可以通过改变电磁阀58、60、62处的氧化剂和/或燃料的流率，以相对连续的方式在围绕标称值的范围内，例如在标称值的50％至150％的范围内，调节每个加热单元的加热功率。在该调制范围之外，可以通过完全关闭某些加热单元36或将其点燃来获得更大的变化。

当工作列车4沿铺设方向100移动时，要附接的铁轨12相对于加热装置28沿相反的方向移动，并且被引导为使得在每个时刻，要被附接的铁轨12的升高部分穿过加热区域28。如果适用，加热装置的定位通过致动器50或定位机构来调节。辐射体44被布置为接近要附接的铁轨12的部分，并且优选地以小于20cm的距离，并且优选地以小于10cm的距离。

因此，在每个时刻，并且根据工作列车4的前进，要附接的铁轨12的部分穿过加热区域28，在此，在其离开加热区域28并被传送到附接区域30之前，其被加热装置32加热，在附接区域30处其被铺设在铁路轨道的轨枕10上。

控制单元54使用计算算法，根据先前讨论的全部或一些参数，确定燃烧器42的数量和/或为了加热要附接的铁轨12所需的氧化剂和/或燃料的流率。

特别地，一个或多个气体燃烧器42被供应，使得通过一个或多个辐射体44的辐射将至少75％、优选地至少80％、优选地至少85％的热量传递到铁轨，并且没有火焰从加热区域28中的开口46出来。因此，开口46的唯一功能是引起辐射体44的快速且均匀的加热。

优选地，工作列车沿铺设方向移动而不会停止，以实际上大于30mm/秒、优选大于100mm/秒的速度移动。

自然地，附图中示出的和上面讨论的示例仅作为示例性和非限制性示例给出。

加热单元36的数量和它们在每个加热模块34中的定位可以变化。具有在加热区域28的两侧的、彼此相对的至少两个加热单元36是有利的(如图3和4所示)，或更一般而言，具有以不同的角度辐射到加热区域中的至少两个加热单元36是有利的。特别地，可以利用提升铁轨12的穿过加热区域28的部分的优势，以便引导至少一些热辐射到达铁轨的下部面。在这方面，可以理想地设想在加热区域周围布置以120°分布的三个加热单元(图6)或以90°分布的四个加热单元(图7)。还可以提供界定加热区域28的一部分的反射表面68(图8)，以便使热量围绕铁轨的***分布。也有利的是，如图3所示，沿车辆前进的纵向方向依次布置多个加热单元36，或者如图2所示，实际上具有多个加热模块34，以允许逐步的多级加热。依次布置的加热模块34可以直接相邻或由等温绝热部段隔开。它们也可以由露天部段隔开。一个或多个加热模块34可以从工作列车4的中间部分的车厢中的一个的承重结构悬挂。它们也可以由在轨道上前进的轮子或履带独立地支撑，如果适用的话，可以通过露天联接器链接。

如果合适，仅一些气体燃烧器42可以配备有调节电磁阀58。

还可以设想电磁阀58不是成比例的，而是以开/关模式操作，加热单元36的数量根据需要被关闭或打开。在这种情况下，可以设想提供燃料和氧化剂的总供给的电磁阀60、62可以是比例阀，以确保变化的一定程度的连续性，或者它们可以是开/关阀，在这种情况下，通过改变被供应的加热单元36的数量，仅分级地调节所施加的热量。在没有比例电磁阀的情况下，也可以设想脉冲操作模式，在该模式下，一些燃气燃烧器42被间歇地点火。还可以设想以这样的方式铰接加热单元36，使得当需要减少传递到要铺设的铁轨12的热量时，它们可以快速地从加热区域28移开。

作为变型，加热单元使用环境空气作为氧化剂，并且仅调节燃料的流率。在这种情况下，省略了电磁阀62和压缩机66。实际上，燃料气体是丙烷或LPG燃料。

取决于观察到的调节的精度，这将取决于加热单元36的响应时间，根据本发明的方法将能够用于热预中和，或者甚至用于精细的直接热中和。

当要附接的铁轨12已经铺设在轨枕上时，可以进行要附接的铁轨12的加热操作。

上面已经描述的用于其中铁轨要被替换的铁路轨道翻新的用于加热铁轨的方法也可以用于其中旧铁轨被重新铺设的铁轨轨道翻新，或者用于第一次铺设。