阅读说明：本技术 一种控制轨道维护机的方法 (Method for controlling track maintenance machine ) 是由 M·伯格 于 2018-04-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种控制轨道维护机(1)、特别是道岔捣固机或通用捣固机的方法,轨道维护机(1)沿轨道(6)移动并具有能够相对于机架(3)调节的作业单元(9,10,11)、特别是捣固单元(11)和起道单元(9),其中轨道对象(5,17,22,37-42)、特别是轨枕(17)、铁轨(5)和任选地障碍物(37-42)的位置数据通过在作业方向(26)上位于作业单元(9,10,11)前方的传感器装置(27)记录,并且针对轨道位置(33)处的作业操作(21)确定作业单元(9,10,11)的操作位置。在致动作业单元(9,10,11)之前,通过显示装置(34)显示作业单元(9,10,11)的所确定的操作位置,并在执行作业操作(21)之前,可以通过控制元件(35)改变作业单元(9,10,11)的操作位置。(The invention relates to a method for controlling a track-laying machine (1), in particular a switch-point or universal tamping machine, the track-laying machine (1) being moved along a track (6) and having a working unit (9, 10, 11), in particular a tamping unit (11), and a track-raising unit (9), which can be adjusted relative to a machine frame (3), wherein position data of track objects (5, 17, 22, 37-42), in particular sleepers (17), rails (5), and optionally obstacles (37-42), are recorded by means of a sensor device (27) located in front of the working unit (9, 10, 11) in a working direction (26), and an operating position of the working unit (9, 10, 11) is determined for a working operation (21) at a track position (33). The determined operating position of the working unit (9, 10, 11) is displayed by a display device (34) before the working unit (9, 10, 11) is actuated, and the operating position of the working unit (9, 10, 11) can be changed by a control element (35) before the working operation (21) is performed.)

一种控制轨道维护机的方法

技术领域

本发明涉及一种控制轨道维护机、特别是道岔捣固机或通用捣固机的方法，所述轨道维护机以连续或循环的方式沿轨道移动并且具有作业单元、特别是捣固单元和起道单元，所述作业单元能够相对于机架进行调节，其中轨道对象、特别是轨枕、铁轨和任选地障碍物的位置数据通过沿作业方向位于作业单元前方的传感器装置进行记录，并且其中针对轨道位置处的作业操作确定作业单元的操作位置。另外，本发明涉及一种相应配置的轨道维护机。

背景技术

根据DE 39 23 733 A1，已知一种具有传感器和控制系统的轨道维护机。在该文献中，首先通过传感器装置记录轨道位置处的位于轨道中的轨枕、轨枕架、铁轨和障碍物，并且对其进行存储。根据所记录的轨道对象，确定用于轨道维护机的作业单元的操作位置，以避免例如与障碍物的碰撞。一旦作业单元(例如捣固单元)在作业行进期间到达轨道位置，作业单元驱动器就以自动化的方式启动，以便使作业单元进入所确定的操作位置。对于要执行相应作业操作的其他轨道位置，循环重复这一顺序。

在AT 516 590 A1中公开了用于道岔捣固机的相应解决方案。根据道岔部件测量装置的测量值，确定起拔装置的操作位置，其中连续查询辊夹钳的闭合路径和起道钩的调节路径，从而确保已经停在预先确定的位置处，或者确保已经牢固地夹持住铁轨。

发明内容

本发明的目的是对开头所述类型的方法和轨道维护机的现有技术进行改进。

根据本发明，这些目的通过权利要求1和12的特征实现。从属权利要求提出了本发明的有利实施例。

在此，提供了在致动作业单元之前，通过显示装置显示作业单元的所确定的操作位置，并且在执行作业操作之前，可以通过控制元件改变作业单元的操作位置。以这种方式，可以简单地检查所确定的操作位置，而不会丧失对作业单元进行自动控制的优点。

由于在作业操作之前显示了所确定的操作位置，所以操作员能够在可能的未对准出现之前识别出这些可能的未对准。例如，如果障碍物在传感器装置通过之后才到达旨在用于进行作业操作的轨道位置，则可能发生这类异常情况。

然后，通过控制元件以简单的方式调节操作位置，使得不妨碍作业进度。在此期间，尤其可以采用那些迄今为止还用于非自动化作业单元中的手动控制的控制元件。

在本发明的有利实施例中，在显示装置中示出了轨道的虚拟表示，其中还相对于所述虚拟表示显示了作业单元的所确定的操作位置。以这种方式，操作员可以立即了解在待处理的轨道位置处的所确定的操作位置可能会出现的状况。

如果在显示装置中显示了轨道的摄影表示，则存在进一步改进。这使得能够直观地掌握待处理的轨道位置处的给定作业状况，由此在其他方面对操作员压力很小的情况下促进快速响应。

在进一步的改进中，检查所确定的操作位置还有利于在显示装置中将轨枕、铁轨和任选地所识别的障碍物分类为可识别对象并且进行相应地标记(例如，通过不同的颜色)。在申请人的奥地利专利申请A 287/2016中公开了一种用于轨道对象的分类方法。该公开在此并入本申请、特别是国际公开的第35段和第55至65段中。

为了通过显示装置进行有效的表示，有用的是，指定与轨道维护机一起移动的显示水平线，所述显示水平线在作业方向上位于作业单元的当前位置之前，并且，显示作业单元的所确定的操作位置，直到到达显示水平线。然后，在距实际启动作业单元一定时间间距时，显示所确定的操作位置，从而留下足够的时间以进行重新调节。

在此，有利的是，在到达显示水平线之前，显示用于确认作业单元的所确定的操作位置的查询，并且特别是在到达显示水平线而没有确认所述查询的情况下，轨道维护机停止。以这种方式，操作员可以确认所显示的操作位置而无需在后续过程中进行干预。作为有利的安全措施，如果操作员没有响应，则停止轨道维护机。

有利地，在同意所确定的操作位置的情况下并且当接近轨道位置时，通过自动致动的驱动器使作业单元进入操作位置，其中随后进行作业操作(例如，通过起道单元进行起道以及通过捣固单元对轨枕进行捣固)。

在拒绝作业单元的所确定的操作位置的情况下，有利的是，在到达轨道位置时，作业单元停止，并且通过经由控制元件致动的驱动器使作业单元进入操作位置。这种手动定位代表轨道维护机的操作员的例行程序，从而确保快速执行。任选地，在未涉及的已经进行了确认的作业单元处与手动定位并行地进行自动定位。

在本发明的另一实施例中，不进行确认查询，而是当接近轨道位置时，通过自动控制的驱动器使作业单元进入所确定的操作位置，所述操作位置可以经由控制元件进行重新调节，并且在致动启用控制元件(Freigabebedienelements)之后执行所述作业操作。由于在正常情况下不需要进行重新调节，因此减少了操作员循环启用(Freigeben)自动控制的操作位置的任务。

在控制轨道捣固机的方法中，有利的是，将起道单元的起道钩的所确定的操作位置与关于铁轨基底处或铁轨头部处的检测到的夹持位置的信息一起显示。利用这种显示表示，可以快速且明确地评估轨道位置处的指定起道安排。

另外，对于控制道岔捣固机或通用捣固机的方法有利的是，将可伸展的辅助起道单元的所确定的操作位置与关于伸展或缩回过程的信息一起显示。以这种方式，可以在实际启动之前检查对辅助起道单元的使用。具体地，可以确保无故障的伸展和缩回。有利地，还显示了位于辅助起道单元的自由端处的铁轨夹持装置的安装角以及辅助起道单元的所确定的操作范围。

根据本发明的轨道维护机包括：机架，相对于该机架布置有能够调节的作业单元；以及用于自动致动作业单元的传感器和控制系统，其中传感器和控制系统包括显示装置和控制元件，并且被配置用于执行上述方法之一。在连续作业的轨道捣固机的情况下，机架和作业单元布置在所谓的卫星单元(Satellit)中，该卫星单元相对于车架循环地往复移动。

在此，有利的是，传感器和控制系统包括具有若干不同构造的传感器的传感器装置。利用传感器装置，可以记录轨道的不同结构和元件，其中传感器数据的融合得到轨道的详细整体图像。该整体视图用作特别精确地确定作业单元的操作位置的基础。

传感器和控制系统的有利实施例包括用于校正轨道位置的所谓的引导计算机、用于致动作业单元的机器控制装置以及用于确定作业单元的操作位置的计算机单元，其中引导计算机、机器控制装置和计算机单元经由总线系统连接。因此，可以改进现有的轨道维护机。

如果在驾驶室中布置显示装置和控制元件，并且如果布置有用于将作业单元的实时图像传输到驾驶室中的摄像机以便通过控制元件调节作业单元，则可以进一步简化轨道维护机。由于通常情况下自动化作业过程不需要任何重新调节，因此可以省略迄今为止所必需的可看到作业单元的作业舱。由此，相对于传统的轨道维护机，可以显著减小重量和尺寸。

附图说明

下面将参考附图通过示例描述本发明。附图中：

图1示意地示出了轨道维护机；

图2示意地示出了道岔；

图3示意地示出了待捣固的道岔的布局；

图4示意地示出了传感器和控制系统；

图5示意地示出了带有确认查询的方法顺序；

图6示意地示出了可选的方法顺序；

图7示意地示出了显示装置中的起道单元的图示；

图8示意地示出了显示装置中的组合图示；并且

图9示意地示出了显示装置中的捣固单元的图示。

具体实施方式

图1中所示的轨道维护机1是用于捣固道岔2的道岔捣固机。轨道维护机1包括机架3，机架3支撑在行走机构4上并且能够在轨道6的铁轨5上移动。对于所示示例可选的是，在连续作业的轨道捣固机中，车架支撑在行走机构4上，并且卫星单元包括机架3。在两个前侧分别布置有驾驶室7。在本发明的简单变型中，还提供了能直接观察作业单元9、10、11的作业舱8，作业单元9、10、11能够相对于机架3进行调节。如果布置有将作业单元9、10、11的实时图像传输到驾驶室7中的摄像机12，则可以省略该作业舱8。

作为作业单元9、10、11，示例性的道岔捣固机包括起道单元9，该起道单元9通常被设计为组合的起拔单元。这样的作业单元9具有用于轨道6的每个铁轨5的起道钩13、至少一个拔道辊以及辊起道夹钳14。起道钩13在每种情况下均能够竖直调节并且选择性地接合在铁轨头部或铁轨基底下方。通过若干个驱动器15，起道单元9能够相对于机架3进行调节。通过升降缸将轨道6提升到所需的高度。另外，存在用于拔道的横向可调节性和用于在纵向方向上调节夹持构件13、14的纵向可调节性。

为了均匀地提升道岔2，布置有用于夹持分支铁轨5的辅助起道单元10。该作业单元10具有可伸缩伸展的托架。伸展的托架能够通过驱动器15围绕车辆的纵向轴线向上枢转。在托架的自由端处布置有能够调节的铁轨夹持装置16(头部)。

机架3上布置有能够调节的捣固单元11，用于捣固轨枕17。具体地，捣固单元11固定到悬架装置18(转台)。为了适应倾斜定位的轨枕17，将悬架装置18安装在机架3上以围绕竖直轴线19旋转。另外，捣固单元11经由驱动器15一起或单独地侧向移位。每个捣固单元11通常具有两对相对定位的捣固镐20，通过振动致动的捣固镐20在作业操作21期间下降到轨枕架22中并且通过挤压缸挤压在一起。为了捣固双轨枕，挤压缸上的所谓的限位折板(Stoβklappen)通过驱动器15向后折叠，从而增加相对定位的捣固镐的开口宽度。为了进一步适应道岔2的几何形状，各个捣固镐20能够单独地围绕轨道维护机的纵向轴线枢转。

在通过(Weichendurcharbeitung)道岔期间，通过线测量系统23连续地测量轨道几何形状。在此期间，所谓的引导计算机24规定预先确定的目标值。引导计算机24耦合到机器控制装置25。该机器控制装置25启动起道单元9、10的起拔驱动器，从而使轨道几何形状与目标值匹配。

当沿作业方向26观察时，传感器装置27布置在轨道维护机1的前面侧。该传感器装置27包括例如激光旋转扫描器28、彩色摄像机29和若干激光行扫描仪30。在向前行进期间，激光旋转扫描器28传送包括周围环境的轨道6的三维点云。激光行扫描仪30指向轨腹，以覆盖阴影区域。通过彩色摄像机29，连续地记录轨道6的摄影图像。

通过传感器装置27记录的数据在计算机单元31中进行处理并且存储在合适的存储单元32(例如，具有硬盘的计算机)中。首先，根据点云和彩色图像计算包括周围环境的轨道6的三维模型。通过在奥地利专利申请A 287/2016中公开的对象识别方法识别模型中的轨枕17、轨枕架22、铁轨5和障碍物37-42。接下来，针对要执行作业操作21的每个轨道位置33检查作业单元9、10、11的可用性。例如，对于捣固单元11，确定可接近的轨枕架22。对于起道单元9、10，确定最佳可能的夹持位置。以这种方式，针对每项作业操作21找到作业单元9、10、11的预定的操作位置。

在驾驶室7或作业舱8中布置有显示装置34(监控器、触摸屏等)，在实际启动作业单元9、10、11之前在显示装置34上示出所确定的操作位置。另外，在相应的舱室7、8中布置有控制元件35。通过控制元件35，操作员36可以在执行作业操作21之前改变作业单元9、10、11的操作位置。

图2示出了道岔2的俯视图。这里，通常的道岔部件被认为是作业单元9、10、11的障碍物。这些道岔部件例如是尖轨(Zungen)37、致动器38、道岔连杆39、护轮轨40、翼轨41和辙叉42。通过传感器装置27检测这些障碍物37-42的位置和大小。

对于每个道岔或每种类型的道岔，通常存在如图3所示的捣固布局。在这些捣固布局中，针对各个捣固单元11或捣固镐20示出计划用于所需作业道次的捣固位置43。在所示的示例中，这些捣固位置是用于第一作业道次的所计划的捣固位置43，在第一作业道次期间，道岔捣固机沿着道岔2的连续铁轨移动。在第二作业道次中，在支路铁轨上行进，其中对第一作业道次期间没有被捣固的这些区域进行处理。相应的轨道中心用作机器引导线路44，并且指示在每种情况下用于外部捣固单元11的最大张开宽度(Ausstellweite)45。

布置在轨道维护机1中的传感器和控制系统46包括引导计算机24、机器控制装置25、总线系统47、计算机单元31和传感器装置27(图4)。各个传感器28、29、30连接到计算机单元31。根据应用，可以向传感器装置27添加额外的传感器(例如，感应传感器)。

在计算机单元31中，将传感器数据一起关联到轨道2的模型中并且对其进行评估。评估的结果是针对待处理的轨道位置33的作业单元9、10、11的各个操作位置。为了计算每种情况下待处理的轨道位置33处的操作位置，将轨道维护机1、特别是作业单元9、10、11的几何数据存储在计算机单元31中。

通过轨道维护机1的几何数据，计算机单元31根据轨道6和轨道对象5、17、22、37-42的位置数据和几何数据以及根据所导出的数字轨道模型确定作业单元9、10、11以及待处理的轨道位置33处的组装部件的最佳操作位置。与此同时，通过传感器装置27或通过其他传感器(例如，换能器)连续地记录轨道维护机1或作业单元9、10、11相对于轨道6的当前位置。通过在机器控制装置25中对这些数据进行连续比较，在到达轨道位置33时对作业单元9、10、11的相应操作位置进行分配。

任选地，可以将具有所计划的捣固位置43的捣固布局或者由其导出的道岔2的神经点(neuralgische Punkte)存储在计算机单元31中。这样的计划数据指示例如对于单个捣固单元11哪里将发生引导线路(铁轨5)的改变。例如，对于主线路捣固，规定将沿着分支铁轨利用最外面的单元11进行捣固，直到达到最大的开口宽度45。然后，分支轨道的内铁轨发生横向位移，并且进一步进行这种横向位移，直到再次达到最大开口宽度45。此时，计划将单元11返回到主线路。通过连接到计算机单元31的显示装置34，向操作员38指示所确定的操作位置。

例如，总线系统47被设计为以太网。计算机单元31的数据和引导计算机24的数据经由以太网交换机48被馈送到机器控制装置25。这种网络结构提供了利用用于自动控制作业单元9、10、11的现有辅助系统扩展现有轨道维护机1的可能性。

机器控制装置25的控制元件可以用作用于调节操作位置的控制元件35。可选地，可以使用连接到计算机单元31的控制元件、无线控制元件或触摸屏。通常被设计为存储可编程控制装置(SPS)的机器控制装置25致动作业单元9、10、11的各个驱动器15。有利地，作业单元9、10、11配备有用于记录当前单元位置的传感器。这种反馈优化了致动过程。任选地，将通过传感器计算的实际操作位置与所确定的期望操作位置的偏差记录在捣固协议中。

图5示出了有利的方法顺序。例如，在轨道维护机1的第一操作模式下执行该有利的方法顺序。从对象和位置确定49开始，通过已知的数值方法进行轨道2的建模50。在下一个方法步骤中，分别参考待处理的轨道位置33进行作业单元9、10、11的操作位置确定51。在显示过程52中在显示装置34上显示与确认查询相关联的操作位置。该确认查询由同意查询53和拒绝查询54组成。

在同意查询53为确认“是”的情况下，进行到机器控制装置25的数据传输55，以便将所确定的操作位置转换为用于作业单元9、10、11的控制信号。由此，在到达相应的轨道位置33时执行作业单元9、10、11的自动定位56，并且在下一步骤中执行作业操作21(起道或拔道过程和捣固过程)。

在拒绝查询54为确认“是”的情况下，一旦作业单元9、10、11已到达相应的轨道位置33，作业单元9、10、11就停止。然后，通过控制元件35对作业单元9、10、11进行手动定位58。在轨道捣固机连续作业的情况下，首先仅停止卫星单元。只有当车辆碰到卫星单元时，整个车辆才会停止(在大多数情况下，预先完成手动定位58)。捣固单元11被定位在当前待捣固的轨枕17上方。在移动到下一个轨枕17上之前，进行辊起道夹钳14的定位58。在执行作业操作21和向前行进61之后，接着进行下一个作业循环。

如果存在若干作业单元9、10、11，则确认可以不一致。在这种情况下，只核准一部分所确定的操作位置，随后进行自动定位56。在另外的被拒绝的操作位置的部分中，相应的作业单元9、10、11停止在要进行作业操作21的轨道位置33处，并且对其进行手动定位。

作为查询53、54的确认最终期限，显示与轨道维护机1一起移动的显示水平线(Anzeigehorizont)59。在到达显示水平线60而没有确认查询的情况下，触发机器1的止动装置57。轨道维护机1停止，直到同意或拒绝所指示的操作位置。通过该安全措施，如果操作员36没有进行确认，则停止向前行进。

为了进一步确保安全，在第二操作模式下，可以在作业操作21之前立即进行启用查询(Freigabeabfrage)62。作为启用(Freigabeaktion)动作，操作员启动启用控制元件63(例如，踏板)。该过程可以在不中断进程的情况下进行，因此通常情况下，由于该安全措施而不存在延迟。

图6示出了可选的方法顺序。这里，在第三操作模式下，显示所确定的操作位置，而无需确认查询直到到达显示水平线60。然后，进行到机器控制装置25的数据传输55和作业单元9、10、11的自动定位56。为了执行作业操作21，必须确认(是)启用查询62。为此，操作员36致动启用控制元件63。然而，在此之前，可以通过控制元件35重新调节64操作位置。

图7至图9示出了通过显示装置34显示给操作员36的示例性表示。显示器被细分为具有道岔2的图像的第一显示窗口65和具有关于所确定的操作位置的数据的第二显示窗口66。显示水平线59以虚线示出。显示水平线59和第一显示窗口65与轨道维护机1一起移动，使得在向前行进61期间，道岔2的图像在第一显示窗口中与作业方向26相反地移动。

在图7中，***了起道单元9和辅助起道单元10在待处理的轨道位置33处的操作位置。在捣固期间，这是捣固单元11所处的轨道位置33。起道装置9、10在作业方向26上位于捣固单元11前方。在所示的示例中，针对轨道位置33确定使用起道单元10的四个辊起道夹钳14以及辅助起道单元10的铁轨夹持装置16。在此，相应的操作位置示出为圆盘(使用中的夹持装置)或示出为象形图(夹持装置)。交叉阴影的三角形表面示出了伸展过程(Ausfahrvorgang)67。轨道6上的相应表面必须没有突出的障碍物(例如，信号灯)。

有用地，还示出了铁轨夹持装置16(在辅助起道单元10的自由端处的能够调节的头部)的安装角(Anstellwinkel)。在该安装角，引导辊平行于分支铁轨5取向。

另外，道岔2的第一长轨枕68突出显示。而且，所有识别的障碍物37-42都用颜色或通过加框标记。作为补充，各个轨道对象5、17、22、37-42的轮廓与轨道6的摄影表示的叠加有助于向操作员26呈现所述状况的全面总视图。以这种方式，可以立即识别出任选的未识别的障碍物或不充分的操作位置。

在第二显示窗口66中，显示关于起道动作的所确定的操作位置的进一步信息。例如，有用的信息是操作中的夹持构件13、14、16的数量以及由此得出的关于是否可以预期安全起道的质量指示另外，对于每个夹持构件13、14、16，可以指定所覆盖的轨道路径(公里里程)。为此，单独的线路与每个夹持构件13、14、16相关联。利用该分配，通过颜色或其他方式，在第一显示窗口65中还***作业单元9、10、11的当前位置。这些当前位置沿作业方向26位于显示水平线59的后面。例如，实线69标记捣固单元11的当前位置。

图8示出了所有作业单元9、10、11的操作位置的组合表示。对于起道单元9，示出了纵向移位70，使得起道钩13可以在铁轨基底处抓住轨枕架22中的相应铁轨5。夹持位置通过象形图示出。在该轨道位置33处，只有起道单元9的三个辊可以进入夹持位置。

由于在待捣固的轨枕17的区域中没有障碍物37-42，所以可以采用所有的捣固镐20。在此，各个捣固镐20的操作位置由镐20的示意性横截面表示。悬架装置18的位置由实线表征，其中通过围绕竖直轴线19进行旋转来适配轨枕17的倾斜位置。

在第三显示窗口71中，示出了关于悬架装置18的操作位置以及相应捣固镐20的侧向位移和角位置的信息。在此，在所确定的操作位置中关于相应的铁轨横截面示意性地示出每个捣固镐20，以便能够快速评估所述状况。而且，在第三显示窗口71中或在另一个作业窗口65、66中可以示出所确定的相对捣固镐20的开口宽度以及因此限位折板的操作位置。利用第二显示窗口66中的组合确认查询，可以同意或拒绝所有作业单元9、10、11的操作位置。

在图9中，道岔2的图像旋转180°。因此，操作员的观察方向对应于作业方向26，如线路捣固机中通常所用的那样。该表示适合于监控捣固单元11的所确定的操作位置。在线路捣固期间，由于仅使用了辊起道夹钳并且障碍物非常少，所以可以以完全自动化的方式进行起道。这些障碍物在任何情况下都由传感器装置27进行检测，从而使得可以安全地避免碰撞。

这里，以根据图6的方法过程为基础。在已经确定作业单元9、10、11的操作位置的情况下，对于每个轨道位置33，在相应的第二显示窗口66中示出了附加信息。在第三显示窗口71中，示出了捣固镐20的最近确定的侧向位置和角度位置。一旦相应的轨道位置33到达显示水平线59，则包括附加信息的相应的操作位置表示在显示窗口65、66、71中消失。如果需要，在作业操作21启用(Freigabe)之前进行重新调节64。

其他显示装置变型也适合于使操作员36确认(freizugeben)所确定的操作位置。这包括与操作位置有关的纯文本信息或纯图形信息或者通过合适的监控器或数据虚拟现实镜(Datenbrillen)得到的三维表示。