用于捣固轨道的捣固镐和方法
阅读说明：本技术 用于捣固轨道的捣固镐和方法 (Tamping pick and method for tamping a track ) 是由 M·伯格 G·早诺 于 2020-03-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于捣固轨道(3)的捣固机(1)的捣固镐(11),所述捣固镐包括镐轴(14),所述镐轴(14)在其上端具有用于紧固在镐支座(12)中的保持部(15),并且所述镐轴在其下端并入镐板(16)中。传感器(23)的敏感元件(22)布置在所述镐轴(14)的凹部(21)中,并且捣固镐(11)包括用于传输传感器信号的耦合元件(24)。以这种方式,捣固镐(11)实现了用于检测在捣固镐(11)中出现的测量值的传感器功能。(The invention relates to a tamping pick (11) of a tamping machine (1) for tamping a track (3), comprising a pick shaft (14), which pick shaft (14) has a holding portion (15) at its upper end for fastening in a pick holder (12) and which at its lower end merges into a pick plate (16). A sensor element (22) of a sensor (23) is arranged in a recess (21) of the shaft (14), and the tamping pick (11) comprises a coupling element (24) for transmitting a sensor signal. In this way, the tamping pick (11) performs a sensor function for detecting measured values occurring in the tamping pick (11).)
技术领域
本发明涉及一种用于捣固轨道的捣固机的捣固镐，该捣固镐包括镐轴，该镐轴在其上端具有用于紧固在镐支座中的保持部，并且该镐轴在其下端并入镐板中。本发明还涉及一种用于捣固轨道的捣固机，其中相对定位的捣固工具支撑在能够竖直调节的工具载架上，并且捣固工具能够通过振动来致动并且能够被朝向彼此挤压。本发明还涉及一种用于操作具有捣固镐的捣固机的方法。
背景技术
例如，WO 2011/003427 A1公开了一种用于捣固轨道的捣固机的捣固镐。这里的捣固机包括带有用于夹紧相应的捣固镐的镐支座的捣固工具。
根据WO 2018/219570 A1，已知一种通过捣固机压实轨道道碴床的方法。在此，测力传感器布置在捣固单元的镐支座处，以便在振动周期期间检测作用在捣固工具上的力随捣固工具所经路径的变化。可选地，可以将应变仪粘合到相应的捣固镐的外表面上。然而，在此的不利之处是耐久性差、应用复杂且成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种开头提到的类型的捣固镐，利用所述捣固镐可以执行改进的捣固操作。本发明的另一个目的是提供一种用于改进执行捣固操作的捣固机。另外，将提供一种用于操作捣固机的相应的改进方法。
根据本发明，这些目的通过独立权利要求1、10和12的特征来实现。从属权利要求指示本发明的有利实施例。
在此，传感器的敏感元件布置在镐轴的凹部中，并且捣固镐包括用于传输传感器信号的耦合元件。以这种方式，捣固镐本身实现了用于记录在捣固镐中出现的测量值的传感器功能。这里，由于镐轴中的凹部与传感器的特性相匹配，因此存在敏感元件的最佳布置。可以高精度地记录期望的测量值，其中将敏感元件集成到镐轴中可以防止干扰因素的任何影响。另外，所述布置保护敏感元件免受损坏。
在有利的进一步改进中，捣固镐包括传感器的电子器件。这样，例如，可以在捣固镐出厂之前执行传感器或敏感元件的校准，其中校准数据可以存储在电子器件中。有利地，电子器件包括存储芯片，所述存储芯片的连接器经由电缆被引导到外部。
进一步的改进提出，敏感元件被设计为用于记录在捣固镐中出现的若干个测量值。例如，除了机械应力之外，还记录捣固镐的温度。以这种方式，传感器适用于监控捣固过程期间的运行状况，以便由此得出任何维护要求。
为了便于更换捣固镐，有利的是，耦合元件是能够拆卸的插头连接件的元件。在更换捣固镐时，释放插头连接件，并且用新的捣固镐替换所述捣固镐。新的捣固镐具有相同的插头连接器，以复原所述插头连接件。
为了确保兼容性，捣固镐有利地包括用于标记捣固镐的电子部件。有利的是，该电子部件为所谓的可信平台模块，其可以防止对所述标记进行任何操纵。
在捣固镐的有利的实施例中，敏感元件是粘合到凹部中的应变元件。以这种方式，可以很容易地记录作用在捣固镐上的力和加速度。
进一步的改进提出，敏感元件是具有光纤布拉格光栅(Faser-Bragg-Gitter)的光纤电缆。使用这种光纤布拉格光栅，可以在光纤电缆的预定点处测量延伸、压缩和弯曲。由此，可以推导出力、加速度和温度变化。
有利的是，光纤电缆从镐轴的凹部突出，并且光纤电缆的突出部分套有柔性保护罩。以这种方式，带有保护套的光纤电缆被引导达至布置有评估电子器件的位置。
有利地，所述凹部形成为镐轴的芯部区域中的纵向孔。因此，敏感传感器元件得到最佳保护以免受损坏，而不会对镐轴的强度产生负面影响。任选地，在出口点处布置有机械扭结保护件。
在根据本发明的用于捣固轨道的捣固机中，相对定位的捣固工具支撑在能够竖直调节的工具载架上，并且所述捣固工具能够通过振动致动并且能够朝向彼此挤压，其中各个捣固工具包括镐支座，上述捣固镐紧固在所述镐支座中，并且其中评估装置耦合到相应的捣固镐的传感器上。这样，可以记录捣固操作期间在捣固镐中出现的测量值，以因此优化捣固操作。
在此，有利的是，评估装置通过插头连接件连接到相应的传感器，并且相应的插头连接件特别地布置在工具载架处。这简化了捣固镐的更换，而不会妨碍测量值的记录。
根据本发明的用于操作上述具有所述捣固镐的捣固机的方法预期在捣固操作期间通过相关联的传感器检测在相应的捣固镐中出现的测量值并且通过评估装置记录所述测量值。因此，在捣固过程期间记录的测量值可用于优化后续的捣固过程。另外，可以记录捣固质量和出现的应力。
在改进的方法中，在捣固操作之前对每个传感器执行校准程序以确定校准值。这种校准值的反复更新可以确保每个传感器始终以最高精度运行。
所述方法的进一步改进提出，在捣固操作之前，为每个捣固镐开启读出过程，并且在用于标记相应的捣固镐的电子部件丢失或错误的情况下，阻止所述捣固操作。这可以防止捣固机使用错误的捣固镐进行操作。使用错误的捣固镐会导致捣固期间的质量损失或导致较大磨损。另外，错误的捣固镐无法用于记录根据本发明所述的测量值。
为了能够随时查询捣固机的当前状态，有利的是，通过评估装置记录捣固镐的更换。也可以将相应的状态数据传输到云端以记录每个更换过程。
附图说明
下面将参考附图通过示例的方式描述本发明，其中：
图1示出了捣固机的示意图；
图2示出了捣固单元的示意图；
图3示出了带有纵向孔的捣固镐的示意图；
图4示出了带有敏感元件和耦合元件的捣固镐的示意图；以及
图5示出了镐支座中的捣固镐的示意图。
具体实施方式
图1所示的捣固机1能够借助轨上行走机构2在待被捣固的轨道3上运动，并且包括捣固单元4、起拨单元5、测量系统6和机器控制装置7。轨道3是道碴轨道，在该道碴轨道中，由轨枕8和铁轨9形成的轨排支撑在道碴床10中。在捣固操作期间，轨排被提升到目标位置，并且通过起拨单元5任选地侧向移动。通过测量系统6比较轨排的当前位置与目标位置。
目标位置是固定的，其中，具有振动的捣固镐11的捣固单元4穿透到轨枕8之间的道碴床10中，并且通过挤压运动压实轨枕8下方的道碴。通过机器控制装置7同时利用测量系统6控制起拨单元5和捣固单元4。
每个捣固镐11紧固在捣固工具13的镐支座12中。为此，各个捣固镐11的镐轴14在其上端具有保持部15，该保持部15卡入镐支座12中。保持部15例如被设计成圆柱形，并且与镐支座12的圆柱形内表面配合。保持部15通过螺钉楔入镐支座12中。在镐轴14的下端，镐轴14并入镐板16中。
相对定位的捣固工具13以类似钳子的方式支撑在公共的工具载架17上。工具载架17被引导以在组装框架18中进行竖直调节。捣固工具13的上端经由相应的挤压驱动器19连接到振动发生器20。挤压驱动器19例如支撑在旋转的偏心轴上。在一种可选的设计中，振动发生被集成在相应的挤压驱动器19中。在此，周期性振动冲程叠加在液压缸中的挤压冲程上。
为了监控并且任意地影响捣固过程的质量，记录在捣固镐11中出现的至少一个测量值。为此目的，传感器23的敏感元件22布置在镐轴14的凹部21中。测量值经由连接到敏感元件22的耦合元件24被馈送到评估装置25。在图2所示的变型中，评估装置25通过插头连接件26连接到相应的传感器23。评估装置25例如设置在机器控制装置7中。
有利地，敏感元件22是具有光纤布拉格光栅的光纤电缆。在此，具有光纤布拉格光栅的部分粘合到镐轴14的凹部21中。以这种方式，镐轴14中的延伸、压缩或弯曲被传递到光纤电缆。光纤电缆在凹部开口27处被引导出镐轴14。有利地，这里布置机械保护装置以避免光纤电缆的损坏。在根据权利要求2所述的示例中，连接到传感器电子器件28的光纤电缆的突出部分形成耦合元件24。该部分套有柔性保护套(例如铠装软管)。
进一步地，随后分析通过光纤传感器23记录的镐轴14的延伸、压缩和弯曲。例如，由此在评估装置25中通过计算确定力、加速度和温度变化。还可以通过传感器电子器件28从测量信号中导出其它测量值。其基础是先前的校准过程。
传感器23的校准例如由制造商在出厂之前进行。在此期间，校准数据存储在传感器23中或存储在单独的存储元件中。有利地，存储芯片29粘合到捣固镐11中，存储芯片29的连接器经由电缆被引导到外部。在可选的无线传感器23中，通过可以被设计为固定的或可移动的读取器读出存储芯片数据。所述数据经由无线电接口传输到机器控制装置7。
可选地或另外地，对于初始校准，在每次使用机器之前执行自动校准程序。在此，针对每个捣固镐确定校准值。将更新后的值存储在存储芯片29中。
有用的是，捣固镐11包括另一个电子部件30，该电子部件30能够对捣固镐11进行电子标记。例如，实施了所谓的可信平台模块(Trusted Platform Module)，这确保了对捣固镐11的防伪识别(Identifikation)。有利的是，存储芯片29和电子部件30被集成到传感器电子器件28中。
在此，机器控制装置7被设置成使得在将机器1投入使用之后并且在执行第一捣固操作之前开启读出过程。如果相应的电子部件30丢失，或者如果无法识别相应的捣固镐11，则阻止捣固操作。因此，防止了用错误的捣固镐执行捣固操作。读出过程也可以用于记录捣固镐的更换。
在图3中，凹部21被示出为镐轴14的芯部区域中的纵向孔。因为镐轴横截面的几何惯性矩仅受到轻微影响，所以这并不会削弱镐轴14。纵向孔近似延伸到镐板16。因此，可以直接利用粘合在其中的光纤电缆的末端处的光纤布拉格光栅检测作用在镐板16上的道碴床10的反作用力。在更简单的变型中，凹部21被设计为沿着镐轴14的凹槽，其中，在安装敏感元件22之后，将凹槽密封。
在凹部开口27的区域中，设置用于传感器电子器件28的埋头孔。在此，存储芯片29和电子部件30以及插头触点31也容纳在粘合在其中的电子器件外壳中(图4)。在该实施例的变型中，捣固镐11容纳整个传感器23。
在捣固镐11的安装状态下，插头触点31连接到镐支座12的触点(图5)。该插头连接件26以被保护的方式布置在镐支座12中并且将传感器23连接到紧固到捣固工具13的评估装置25上。经由电缆或经由无线电接口连接到机器控制装置7。
直接记录机械力、振动和任选地捣固镐11中的温度能够实现连续的状况监控。这首先涉及处理过的道碴床10的状况。由此，可以推导出调节后的控制参数，以使捣固过程适应相应的道碴床状态。这根据所有传感器数据在机器控制装置7中自动进行，并使单元驱动器的控制得到了优化。
除了记录道碴床10的状况之外，传感器23还用于记录各个捣固过程。在此期间，如果规定各个测量值的范围以便及早识别任何不希望的偏差，则是有用的。以这种方式，可以确定(通过状况监控)操作错误和渐进性磨损迹象。对记录数据进行评估使得能够对磨损零件、特别是捣固镐11进行主动维护(预测性维护)。
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