Способ крепления рельса рельсового пути с тепловой регулировкой участка рельса и соответствующая рельсовая машина
Группа изобретений относится к области обслуживания верхнего строения железнодорожного пути, в частности к рельсовым машинам, а также к способам фиксации рельса железнодорожного пути. Рельсовая машина содержит устройство тепловой регулировки, тяговое средство для перемещения машины и зону фиксации участка рельса на шпале. Тяговое средство перемещает машину с заданной скоростью, причем незакрепленный участок рельса проходит через зону регулировки. Температуру поверхности участка рельса изменяют. Рельс закрепляют на шпале, не дожидаясь однородного распределения температуры на участке рельса. Упрощается фиксация рельса при заданной температуре. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к укладке рельса железнодорожного пути, а более конкретно - к операции тепловой регулировки участка рельса перед его укладкой. Оно относится как к рельсовой машине, осуществляющей указанную операцию тепловой регулировки, так и к способу фиксации, включающему указанную операцию. Оно относится к укладке нового рельса на уже существующий путь, к укладке нового рельса на новый путь и к операции технического обслуживания уже существующего рельса, которая включает операцию снятия с последующей операцией укладки. Рельсовая машина может представлять собой автономную машину, монтажный поезд или путеукладочный поезд.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Рельсы железнодорожных путей подвержены воздействию значительных колебаний температуры в зависимости от времени года и метеорологических условий. Рельсы имеют тенденцию расширяться и растягиваться при повышении температуры и, наоборот, сжиматься при падении температуры.
[0003] В настоящее время рельсы непрерывно укладывают, приваривая их встык, и, таким образом, прикрепляют к шпалам, так что длина рельсов не может изменяться при колебаниях температуры. Вследствие повышения температуры окружающей среды выше температуры укладки рельсы, будучи не в состоянии растягиваться, подвержены действию сжимающего усилия, которое стремится сместить путь относительно существующего направления. И наоборот, при снижении температуры ниже температуры укладки рельсы, будучи не в состоянии сжиматься, подвержены действию растягивающего усилия, которое стремится сместить путь относительно существующего направления.
[0004] Чтобы свести к минимуму влияние изменений температуры, желательно закрепить рельсы на пути при заданной температуре, называемой «нейтральной», значение которой отличается в зависимости от климатических регионов и которое может соответствовать, например, средней или усредненной температуре в местоположении укладки, зарегистрированной за длительный период, по возможности за несколько лет.Таким образом обеспечивают минимизацию диапазона изменений напряжений внутри рельса и изменений усилий на пути.
[0005] В EP 0 467 833 описан рабочий поезд, содержащий станцию индукционного нагрева предварительно поднятого рельса и зону фиксации для фиксации рельса на шпалах пути с целью его последующего закрепления с помощью скоб. Индукционный нагрев обеспечивает генерацию индуцированного тока на участке рельса, проходящем через зону нагрева станции нагрева, причем индуцированный ток повышает температуру участка рельса за счет эффекта Джоуля. Однако циркуляция электронов в рельсе является неравномерной и наблюдается поверхностный эффект, который становится более ощутимым с увеличением частоты индукции. Это приводит к очень неоднородному распределению температуры внутри рельса на выходе зоны нагрева. Зона фиксации рельса расположена на расстоянии от станции нагрева, так что должно пройти определенное время, прежде, чем будет обеспечена однородная температура в рельсе, другими словами разность между температурой поверхности и температурой внутри сердцевины рельса будет меньше заданного порога, причем цель состоит в обеспечении в области зоны фиксации однородной температуры рельса, равной заданной нейтральной температуре в местоположении. Например, для рабочего поезда, движущегося со скоростью 6 метров в минуту, предусмотрено расстояние 17 метров между выходом станции нагрева и зоной фиксации рельса, что соответствует времени достижения однородности 170 секунд.
[0006] Могут быть реализованы и другие способы нагрева. Таким образом, было предложено подвергать рельс воздействию инфракрасного излучения. Однако было обнаружено, что инфракрасное излучение проникает в материал лишь незначительно и вызывает только нагрев поверхности с поверхностным эффектом приблизительно 100 нм. Были предложены другие способы нагрева, в частности, путем распыления воды или воздействия пламенем горелки, но они также обеспечивают нагрев, который ограничен поверхностью рельса.
[0007] Исходя из того, что необходимо добиться однородности температуры в рельсе при температуре нейтрализации перед фиксацией рельса на шпалах, концепция необходимости обеспечения времени достижения однородности и, таким образом, значительного расстояния между основной станцией нагрева и зоной фиксации рабочей рельсовой машины, получила признание в уровне техники.
[0008] Однако это положение не лишено недостатков. Прежде всего, это обуславливает размер рельсовой машины, которая оборудована средствами для перемещения рельса между станцией нагрева и зоной фиксации. Кроме того, необходимо принять меры по ограничению и регулированию тепловых потерь в пространстве, отделяющем зону нагрева от зоны фиксации, чтобы ограничить потребление энергии и обеспечить, чтобы в области зоны фиксации достигнутая однородная температура была действительно «нейтральной» заданной температурой. И наконец, сложности при эксплуатации возникают каждый раз, когда рельсовая машина вынуждена останавливаться непредвиденным образом, поскольку по прошествии определенного времени участок рельса, расположенный между станцией нагрева и зоной фиксации, уже не имеет требуемую температуру и определенную процедуру необходимо выполнять при каждом перезапуске. Кроме того, с учетом вышеуказанного в W02017/017600A1 было предложено разместить между устройством нагрева и зоной фиксации участок с теплоизолирующим разделителем или дополнительный участок тепловой регулировки, выполненный с возможностью компенсации тепловых потерь между станцией нагрева и зоной фиксации.
[0009] Если необходимо охладить рельс перед фиксацией, способы охлаждения также обеспечивают охлаждение только поверхности рельса, что приводит к неоднородному его охлаждению и обуславливает аналогичные трудности.
[0010] Для решения указанных проблем теоретически возможно использовать технологии, которые позволяют обеспечить равномерный нагрев рельса, например, за счет прохождения постоянного тока в рельсе. Однако оказалось, что такую технологию сложно реализовать на практике.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] Настоящее изобретение выполнено с возможностью преодоления недостатков предшествующего уровня техники и упрощения фиксации рельса при заданной температуре, называемой «нейтральной».
[0012] Для достижения этого согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен способ фиксации рельса железнодорожного пути с помощью рельсовой машины, согласно которому:
- рельсовая машина перемещается в рабочем направлении таким образом, что в каждый момент времени участок рельса, не прикрепленный к шпале железнодорожного пути, проходит через зону тепловой регулировки устройства тепловой регулировки рельсовой машины;
- температуру поверхностной области участка рельса, проходящего через зону тепловой регулировки, изменяют с помощью устройства тепловой регулировки путем обеспечения неоднородного распределения температуры на участке рельса; и
- участок рельса фиксируют на шпале железнодорожного пути после изменения температуры поверхностной области указанного участка рельса, но не ожидая, пока распределение температуры на этом участке рельса будет однородным.
[0013] В действительности изобретатели предположили, а затем подтвердили с помощью вычисления и экспериментальных испытаний, что нет необходимости в достижении однородности температуры в рельсе для достижения требуемого эффекта, т.е. удлинения рельса, или длины укладываемого участка рельса, соответствующим удлинению и длине, зарегистрированным при нейтральной температуре. Теоретическое исследование основано на двух результатах:
- сохранение средней температуры рельса в процессе достижения однородности;
- между удлинением рельса и средним напряжением в поперечном сечении имеется пропорциональная зависимость.
[0014] Если C представляет собой теплоемкость стали (в Дж/кг/K), p представляет собой плотность стали (в кг/м3), а V представляет собой объем рассматриваемого рельса (в м3), тепловая энергия, присутствующая в рельсе на выходе из зоны тепловой регулировки, по определению равна:
[0015] Среднюю температуру рельса T0 moy можно определить следующим образом:
[0016] Отсюда следует, что:
[0017] Если T1=T1 moy представляет собой однородную температуру рельса, достигнутую после достижения однородности, а E1 представляет собой тепловую энергию рельса после однородности, получают следующую формулу:
[0018] Однако, если наблюдается, что константа времени достижения однородности температуры (от 2 до 3 минут) очень мала по сравнению с константой времени охлаждения рельса во всех аспектах (от 100 до 200 минут), можно считать, что преобразование, соответствующее достижению однородности, является адиабатическим, так что тепловая энергия сохраняется. Таким образом:
[0019] Поэтому после упрощения получим следующие результаты:
[0020] Таким образом, установлено, что средняя температура на выходе зоны регулировки равна однородной температуре рельса.
[0021] Если S представляет собой поверхность секции рельса, E представляет собой модуль Юнга, а α представляет собой коэффициент удлинения рельса, среднее напряжение в секции рельса можно выразить следующим образом:
[0022] Можно определить изменение средней температуры ΔTmoy в секции рельса, которое равно среднему значению изменений локальной температуры в секции рельса, таким образом, что:
[0023] Таким образом, среднее напряжение записывают как функцию изменения средней температуры:
[0024] Кроме того, закон Гука об упругости позволяет связать среднее напряжение с относительным удлинением (без учета изменений секции):
[0025] Отношение пропорциональности к относительному удлинению и изменению средней температуры секции получают следующим образом:
[0026] Другими словами, удлинение секции рельса пропорционально средней температуре, зарегистрированной в секции рельса, но независимо от распределения температур в секции рельса.
[0027] На практике рельсовая машина перемещается в рабочем направлении с постоянной скоростью, которую можно назвать номинальной для заданных рабочих условий (геометрической конфигурации пути, вида выполняемой работы). В информационных целях отметим, что указанная скорость, как правило, находится в диапазоне от 100 до 1200 м/час.
[0028] Предпочтительно, чтобы участок рельса был закреплен на шпале менее, чем за 50 секунд, предпочтительно менее, чем за 30 секунд, после того, как участок рельса вышел из зоны тепловой регулировки. Важно, чтобы время между выходом из зоны тепловой регулировки и закреплением рельса на шпале было минимальным, чтобы ограничить конвективный теплообмен с окружающей средой.
[0029] В некоторых условиях распределение температуры на выходе из зоны тепловой регулировки может быть очень неоднородным и оставаться очень неоднородным в ходе фиксации рельса. Например, может быть установлено, что в момент фиксации участка рельса существует разница более чем на 50°C между по меньшей мере одной точкой поверхности участка рельса и по меньшей мере одной точкой сердцевины участка рельса.
[0030] Согласно одному варианту осуществления изменение температуры в поверхностной области участка рельса, проходящего через зону тепловой регулировки, является таким, что средняя температура указанного участка рельса на выходе из зоны тепловой регулировки находится в пределах+/- 5°C, и предпочтительно в пределах+/-3°C, и предпочтительно в пределах+/-2°C, и предпочтительно в пределах+/-1°C заданной температуры в местоположении укладки, и предпочтительно равна ей.
[0031] В данном случае среднюю температуру определяют как объемный интеграл элементарных температур на участке рельса:
[0032] Прохождение через зону тепловой регулировки сопровождается теплопередачей, равной количеству тепла, требуемому для обеспечения на участке рельса средней температуры, равной в пределах+/-5°C, и предпочтительно в пределах+/-3°С, и предпочтительно в пределах+/-2°С, и очень предпочтительно в пределах+/-1°С, и предпочтительно точно равной заданной температуре в местоположении фиксации на выходе из зоны тепловой регулировки.
[0033] Поскольку переход между выходом из зоны тепловой регулировки и зоны фиксации является коротким, можно считать, что теплообмен между рельсом и окружающей средой незначителен. После этого изменение температуры в поверхностной области участка рельса, проходящего через зону тепловой регулировки, приводит к передаче количества тепла, равного количеству тепла, необходимого для обеспечения на этом участке рельса, при адиабатических условиях, однородной температуры, равной температуре в заданном диапазоне допуска: предпочтительно+/-5°C, предпочтительно+/-3°C, предпочтительно+/-2°C, предпочтительно приблизительно+/-1°C и предпочтительно точно равной ей.
[0034] Другими словами, зона тепловой регулировки представляет собой местоположение передачи тепловой энергии, которая может быть положительной или отрицательной, и значение ΔE которой равно разности между тепловой энергией EA рельса перед входом в зону тепловой регулировки и тепловой энергией EN рельса в идеальном состоянии при однородной температуре, равной нейтральной температуре TN (или разности между тепловой энергией EA рельса перед входом в зону тепловой регулировки и тепловой энергией EC рельса в целевом состоянии при однородной температуре, равной целевой температуре TC, равной нейтральной температуре TN, в пределах+/-5°C, и предпочтительно в пределах+/-3°C, и предпочтительно в пределах+/-2°C, и очень предпочтительно в пределах+/-1°C, и предпочтительно точно). Предполагая, что перед входом в зону тепловой регулировки рельс находится в тепловом равновесии с окружающей средой, т.е. при однородной температуре, равной температуре TA окружающей среды, можно утверждать, что:
[0035] Устройство теплообмена предпочтительно регулируют в зависимости от одной или более управляющих переменных, включая одну или более из следующих измеренных или вычисленных переменных: температуру участка рельса на входе в зону тепловой регулировки, температуру участка рельса на выходе из зоны тепловой регулировки, температуру участка рельса в зоне тепловой регулировки, температуру участка рельса в области зоны фиксации, температуру участка рельса после зоны фиксации, температуру внешней среды, скорость перемещения рельсовой машины, скорость перемещения рельса относительно устройства тепловой регулировки, продолжительность прохождения в зоне тепловой регулировки, отклонение между заданной температурой и измеренной температурой участка рельса перед тепловой регулировкой, отклонение между заданной температурой и измеренной температурой участка рельса после тепловой регулировки, отклонение между заданной температурой и измеренной температурой участка рельса во время подачи тепла, отклонение между заданной температурой и температурой участка рельса в области зоны фиксации, отклонение между заданной температурой и температурой участка рельса после зоны фиксации, влажность окружающей среды или скорость ветра.
[0036] Согласно одному варианту осуществления измеряют одну или более из следующих температур:
- по меньшей мере одну температуру участка рельса после подвода тепла с помощью по меньшей мере одного датчика измерения температуры (например, пирометра или термопары), установленного в области выходной зоны в зоне тепловой регулировки или за зоной тепловой регулировки в рабочем направлении;
- по меньшей мере одну температуру участка рельса перед подводом тепла с помощью по меньшей мере одного датчика измерения температуры (например, пирометра или термопары), установленного в области входной зоны в зоне тепловой регулировки или перед зоной тепловой регулировки в рабочем направлении;
- по меньшей мере одну температуру участка рельса в ходе подвода тепла с помощью по меньшей мере одного датчика измерения температуры (например, пирометра или термопары), установленного внутри зоны тепловой регулировки;
- по меньшей мере одну температуру участка рельса после фиксации с помощью по меньшей мере одного датчика измерения температуры (например, пирометра или термопары), установленного в области зоны фиксации или после зоны фиксации в рабочем направлении.
[0037] Согласно одному варианту осуществления участок рельса, проходящий через зону тепловой регулировки, приподнят по отношению к железнодорожному пути. Рельсовая машина может содержать, если это применимо, устройство позиционирования, выполненное с возможностью позиционирования участка рельса на пути, расположенного между устройством тепловой регулировки и зоной фиксации участка рельса на шпале пути. В этом случае устройство позиционирования предпочтительно должно быть компактным, чтобы соответствующая зона позиционирования была короткой.
[0038] Альтернативно позиционирование участка рельса на пути может быть выполнено в зоне тепловой регулировки.
[0039] Согласно другому альтернативному варианту осуществления участок рельса, проходящий через зону тепловой регулировки, опирается на шпалу железнодорожного пути. Фиксация участка рельса на шпале представляет собой операцию, которая следует непосредственно за прохождением этого участка рельса через зону тепловой регулировки.
[0040] Предпочтительно, чтобы температура поверхностной области участка рельса, проходящего через зону тепловой регулировки, изменялась за счет обеспечения теплообмена с источником тепла, горячим или холодным, в частности, за счет теплового излучения, тепловой проводимости и/или конвекции, или с помощью переменного электрического тока, индуцируемого или генерируемого на участке рельса.
[0041] Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложена рельсовая машина, содержащая:
- по меньшей мере одно устройство тепловой регулировки, имеющее по меньшей мере одну зону тепловой регулировки;
- тяговое средство для перемещения рельсовой машины в рабочем направлении с заданной рабочей скоростью таким образом, чтобы в каждый момент времени участок рельса, не прикрепленный к шпале, проходил через зону тепловой регулировки; причем устройство тепловой регулировки выполнено с возможностью изменения температуры поверхностной области участка рельса, проходящего через зону тепловой регулировки, с помощью устройства тепловой регулировки путем обеспечения неоднородного распределения температуры на этом участке рельса;
- зону фиксации участка рельса на шпале железнодорожного пути, расположенную за зоной тепловой регулировки в рабочем направлении, причем зона фиксации расположена таким образом, чтобы при заданной рабочей скорости на прохождение расстояния между зоной фиксации и зоной тепловой регулировки затрачивалось менее 170 секунд, предпочтительно менее 120 секунд, предпочтительно менее 60 секунд, предпочтительно менее 50 секунд, предпочтительно менее 30 секунд.
[0042] Предпочтительно, устройство тепловой регулировки выполнено с возможностью подведения к участку рельса, проходящему через зону тепловой регулировки, и/или отведения от участка рельса, проходящего через зону тепловой регулировки, большего количества тепла, которого достаточно для повышения и/или уменьшения по меньшей мере на 5°C средней температуры участка рельса для рельса U1C60, когда рельсовая машина перемещается в рабочем направлении с заданной рабочей скоростью.
[0043] Согласно одному варианту осуществления рельсовая машина содержит средство для изменения температуры поверхностной области участка рельса, проходящего через зону тепловой регулировки, с помощью переменного электрического тока, индуцируемого в участке рельса или пропускаемого через него, или за счет обеспечения теплообмена с источником тепла, горячим или холодным, в частности, за счет теплового излучения, тепловой проводимости и/или конвекции.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0044] Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятными из нижеследующего описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- на фиг.1 представлен схематический вид площадки для укладки рельса железнодорожного пути в соответствии со способом согласно настоящему изобретению;
- на фиг.2 представлен схематический подробный вид участка, показанного на фиг.1, изображающий тепловую регулировку и фиксацию участка рельса в соответствии со способом согласно настоящему изобретению;
[0045] Для большей ясности идентичные или аналогичные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями на всех фигурах.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0046] На фиг.1 представлен общий вид площадки для замены железнодорожного пути 2, на которой с помощью монтажного поезда 4 (показанного частично) старые рельсы 6 (передний сектор) и старые шпалы 8 снимают и заменяют новыми шпалами 10 и новыми рельсами 12, причем указанные операции выполняют непрерывно по мере продвижения монтажного поезда 4 с постоянной скоростью в рабочем направлении 100. Монтажный поезд 4 состоит из вагонов 16, расположенных на тележках 18, 20, которые катятся по старым рельсам 6 в передней части монтажного поезда 4 и по новым рельсам 12 в задней части монтажного поезда 4. Средняя часть монтажного поезда 4, в свою очередь, опирается на гусеничные ленты 22, которые при отсутствии рельсов на пути 2 в этой части площадки катятся непосредственно по балласту 24 и старым шпалам 8 перед их снятием.
[0047] На переднем участке площадки с помощью инструментов старые рельсы 6 отделяют от шпал 8. Постепенно в ходе разборки старые рельсы 6 поднимают и размещают на балласте 24 сбоку пути. На переднем участке площадки старые шпалы 8 открыты, что позволяет продолжить их снятие с помощью группы инструментов для снятия и их замену новыми шпалами 10 с помощью группы инструментов для укладки. Новые рельсы 12, которые перед прохождением монтажного поезда 4 были размещены на грунте по обе стороны пути 2 на колесах для обеспечения теплового расширения рельса без напряжения по направлению к передней части поезда, поднимают и позиционируют, придерживаясь требуемой геометрической конфигурации пути 2, перед укладкой на новые шпалы 10. Фиксацию новых рельсов 12 выполняют за счет массы рельсовой машины в области зоны 26 фиксации, также называемой зоной закрепления, расположенной в области тележки 20, в задней части монтажного поезда 4. Фактическую фиксацию новых рельсов 12 выполняют известным способом дальше по ходу перемещения с помощью крепежных элементов.
[0048] Чтобы предотвратить или ограничить риск ухудшения состояния пути под действием изменений климатических или метеорологических условий, предусматривается, что новые или восстановленные рельсы 12 должны быть закреплены на шпалах путем обеспечения заданной температуры указанных металлических профилей, называемой «нейтральной».
[0049] Для этого участок нового или восстановленного рельса 12, подлежащего укладке, доводят до заданной температуры в зоне 30 тепловой регулировки устройства 32 тепловой регулировки, причем зона 30 тепловой регулировки расположена раньше по ходу перемещения относительно зоны 26 фиксации рельса и рядом с ней на одной или более шпалах 10 или даже в непосредственной близости от зоны 26 фиксации. Если это применимо, фактической зоне 26 фиксации может предшествовать зона позиционирования рельса, которая может быть расположена между зоной 30 тепловой регулировки и зоной 26 фиксации (в случае подъема рельса в зоне тепловой регулировки) или раньше по ходу перемещения относительно зоны тепловой регулировки (в том случае, если рельс уже опирается на новые шпалы 10 в зоне 30 тепловой регулировки). Альтернативно зона позиционирования рельса совпадает с зоной 26 фиксации или зоной 30 тепловой регулировки.
[0050] Если работы на площадке выполняют в момент, когда температура окружающей среды ниже, чем заданная температура, называемая «нейтральной», тепловая регулировка включает нагрев рельса, при этом устройство 30 тепловой регулировки становится устройством нагрева, а зона 30 тепловой регулировки, таким образом, является зоной нагрева. Указанный нагрев может быть осуществлен с помощью обычно используемых средств, которые имеют общую характеристику, заключающуюся в том, что они не обеспечивают однородное распределение температуры в рельсе, а напротив, вызывают возникновение значительной разницы температур между отдельными нагретыми зонами на поверхности рельса или вблизи поверхности рельса и менее нагретыми зонами, расположенными в центре рельса. Нагрев, в частности, может быть обеспечен за счет электрической индукции в рельсе, путем разбрызгивания горячей воды, с помощью инфракрасного излучения, либо воздействия жидкого или газообразного теплоносителя (воды, воздуха, пара, газообразных продуктов сгорания, пламени).
[0051] И наоборот, если температура окружающей среды выше заданной температуры, называемой «нейтральной», тепловая регулировка включает охлаждение рельса, при этом устройство 30 тепловой регулировки становится устройством охлаждения, а зона 30 тепловой регулировки является зоной охлаждения. Указанное охлаждение может быть обеспечено, в частности, путем воздействия жидкого или газообразного теплоносителя.
[0052] При этом зона 26 фиксации расположена по отношению к устройству 32 тепловой регулировки таким образом, что когда монтажный поезд 4 движется в рабочем направлении 100 с номинальной рабочей скоростью, участок рельса, выходящий из устройства 32 тепловой регулировки и имеющий неоднородное распределение температуры, достигает своего положения фиксации на шпале в зоне 26 фиксации до того, как распределение температуры в поперечном сечении участка рельса будет однородным.
[0053] Например, зона 26 фиксации расположена по меньшей мере в пяти метрах от зоны 30 тепловой регулировки для монтажного поезда, движущегося с номинальной скоростью 500 м/час, так что участок рельса достигает зоны 26 фиксации менее, чем через 36 секунд после выхода из зоны тепловой регулировки 30.
[0054] На практике было бы интересно уменьшить, насколько это возможно, расстояние между выходом зоны 30 тепловой регулировки и зоной 26 фиксации, чтобы упростить повторный запуск монтажного поезда 4 после периода простоя за счет уменьшения участка рельса, температура которого уже не находится в интервале допуска, позволяющем осуществить его закрепление, и расположенного между зоной 30 тепловой регулировки и зоной 26 фиксации. Таким образом, в частности, предусмотрено, чтобы выход зоны 30 тепловой регулировки мог пространственно совпадать с зоной 26 фиксации.
[0055] Датчики 34 измерения температуры расположены на входе в зону 30 тепловой регулировки, внутри зоны 30 тепловой регулировки, на выходе из зоны 30 тепловой регулировки и, если применимо, непосредственно вблизи зоны 26 фиксации. Указанные датчики 34 измерения температуры подключены к блоку 36 управления, который принимает сигналы других датчиков 38, таких как, например: датчик скорости монтажного поезда 4, датчик скорости обрабатываемого рельса, датчик температуры окружающей среды, датчик атмосферного давления и/или датчик влажности окружающей среды. Таким образом, блок 36 управления выполнен с возможностью измерения, оценки или вычисления одного или более из следующих параметров: средней температуры участка рельса, подлежащего обработке, перед тепловой регулировкой, средней температуры участка рельса после тепловой регулировки, температуры участка во время тепловой регулировки, температуры участка рельса после его закрепления, температуры окружающей среды, скорости движения монтажного поезда 4, скорости перемещения рельса относительно устройства тепловой регулировки, количества тепла, переданного участку рельса устройством тепловой регулировки.
[0056] Кроме того, блок 36 управления хранит в запоминающем устройстве значение заданной температуры, которая могла быть получена или запрограммирована и представляет собой нейтральную температуру, которую необходимо обеспечить в зоне фиксации 26, что позволяет, если применимо, определять отклонение между заданной температурой и средней температурой обрабатываемого участка рельса перед тепловой регулировкой, отклонение между заданной температурой и средней температурой участка рельса после тепловой регулировки или отклонение между заданной температурой и средней температурой участка рельса во время тепловой регулировки. Блок 36 управления может быть применен для регулирования мощности устройства тепловой регулировки известным способом.
[0057] Когда монтажный поезд 4 продвигается в рабочем направлении 100, обрабатываемый рельс 12 перемещается относительно устройства 30 тепловой регулировки в противоположном направлении и направляется таким образом, что в каждый момент времени поднимаемый участок рельса 12, подлежащий обработке, проходит через зону 30 тепловой регулировки. Если применимо, положение устройства тепловой регулировки регулируют с помощью исполнительных механизмов или механизма позиционирования.
[0058] Таким образом, обеспечивают, что в каждый момент времени и в зависимости от продвижения монтажного поезда 4 участок рельса 12, подлежащий обработке, проходит через зону 30 тепловой регулировки, в которой, в зависимости от экстремальных условий, он нагревается или охлаждается устройством 32 тепловой регулировки таким образом, чтобы средняя температура участка рельса на выходе из зоны тепловой регулировки была равна заданной температуре. Блок 36 управления определяет с применением алгоритма вычисления на основании всех или некоторых параметров, рассмотренных выше, тепловую энергию, которая должна быть передана рельсу 12, подлежащему обработке, или которая должна быть получена для достижения указанной средней температуры.
[0059] При том, что на выходе из зоны 30 тепловой регулировки температура очень неоднородна, участок рельса 12 достигает удлинения, соответствующего удлинению рельса при однородной температуре, которая равна заданной температуре. Участок рельса 12, подлежащий обработке, сразу или почти сразу же поступает в зону фиксации 26, в которой его затем закрепляют на шпале 10 железнодорожного пути менее, чем за 50 секунд, а предпочтительно менее, чем через 30 секунд, после выхода из зоны 30 тепловой регулировки. За этот короткий промежуток времени потери из-за конвективного обмена с окружающим воздухом незначительны.
[0060] Конечно, примеры, показанные на чертежах и рассмотренные выше, представлены исключительно в качестве примера и не являются ограничивающими.
[0061] Описанный выше режим тепловой регулировки рельсов для обновления железнодорожного пути с заменой рельсов также применим для обновления пути с заменой старых рельсов или для первой укладки, или даже для тепловой регулировки при техническом обслуживании.
[0062] Вышеприведенные идеи для монтажного поезда также могут быть применены в автономной рельсовой машине или путеукладочном поезде.
1. Способ фиксации рельса (12) железнодорожного пути (2) с помощью рельсовой машины (4), согласно которому:
рельсовую машину (4) перемещают в рабочем направлении (100) таким образом, что в каждый момент времени участок (12) рельса, не прикрепленный к шпале (8, 10) железнодорожного пути (2), проходит через зону (30) тепловой регулировки устройства (32) тепловой регулировки рельсовой машины (4);
изменяют температуру поверхностной области участка рельса, проходящего через зону (30) тепловой регулировки, с помощью устройства (32) тепловой регулировки путем обеспечения неоднородного распределения температуры на указанном участке рельса;
отличающийся тем, что указанный участок рельса (12) закрепляют на шпале (10) железнодорожного пути после изменения температуры поверхностной области указанного участка рельса, но не ожидая, пока распределение температуры на этом участке рельса будет однородным.
2. Способ фиксации по п.1, отличающийся тем, что указанный участок рельса (12) закрепляют на шпале (10) менее чем 50 секунд, предпочтительно менее чем 30 секунд, после того, как этот участок рельса (12) выйдет из зоны (30) тепловой регулировки.
3. Способ фиксации по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что изменение температуры в поверхностной области участка рельса, проходящего через зону (30) тепловой регулировки, является таким, что средняя температура этого участка рельса на выходе из зоны (30) тепловой регулировки находится в пределах +/-5°C, предпочтительно в пределах +/-3°C, предпочтительно в пределах +/-2°C, предпочтительно в пределах +/-1°C от заданной температуры в местоположении укладки и предпочтительно равна ей.
4. Способ фиксации по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что изменение температуры в поверхностной области участка рельса, проходящего через зону (30) тепловой регулировки, приводит к передаче количества тепла, равного количеству тепла, необходимого для обеспечения на этом участке рельса, при адиабатических условиях, однородной температуры, равной температуре в заданном диапазоне допуска: предпочтительно +/-5°C, предпочтительно +/-3°C, предпочтительно +/-2°C, предпочтительно приблизительно +/-1°C от заданной температуры и предпочтительно точно равной ей.
5. Способ фиксации по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что участок рельса (12), проходящий через зону (30) тепловой регулировки, приподнят по отношению к железнодорожному пути (2).
6. Способ фиксации по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что участок рельса (12), проходящий через зону (30) тепловой регулировки, опирается на шпалу (8, 10) железнодорожного пути (2).
7. Способ фиксации по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что температуру поверхностной области участка рельса, проходящего через зону (30) тепловой регулировки, изменяют за счет обеспечения теплообмена с источником тепла, горячим или холодным, в частности за счет теплового излучения, тепловой проводимости и/или конвекции или с помощью переменного электрического тока, индуцируемого или генерируемого на указанном участке рельса.
8. Рельсовая машина (4), содержащая:
по меньшей мере одно устройство (32) тепловой регулировки, имеющее по меньшей мере одну зону (30) тепловой регулировки;
тяговое средство для перемещения рельсовой машины (4) в рабочем направлении (100) с заданной рабочей скоростью, так что в каждый момент времени участок рельса (12), не прикрепленный к шпале (8, 10), проходит через зону (30) тепловой регулировки; причем устройство (32) тепловой регулировки выполнено с возможностью изменения температуры поверхностной области указанного участка рельса, проходящего через зону (30) тепловой регулировки, с помощью устройства (32) тепловой регулировки путем обеспечения неоднородного распределения температуры на указанном участке рельса;
зону фиксации (26) участка рельса (12) на шпале (10) железнодорожного пути, расположенную за зоной (30) тепловой регулировки в рабочем направлении,
отличающаяся тем, что зона (26) фиксации расположена таким образом, чтобы при заданной рабочей скорости на прохождение расстояния между зоной фиксации и зоной (30) тепловой регулировки затрачивалось менее чем 170 секунд, предпочтительно менее чем 120 секунд, предпочтительно менее чем 60 секунд, предпочтительно менее чем 50 секунд, предпочтительно менее чем 30 секунд.
9. Рельсовая машина (4) по п.8, отличающаяся тем, что устройство тепловой регулировки выполнено с возможностью подведения к участку рельса, проходящему через зону тепловой регулировки, и/или отведения от участка рельса, проходящего через зону тепловой регулировки, большего количества тепла, которого достаточно для повышения и/или уменьшения по меньшей мере на 5°C средней температуры указанного участка рельса для рельса U1C60, когда рельсовая машина перемещается в рабочем направлении с заданной рабочей скоростью.
10. Рельсовая машина (4) по п.8 или 9, отличающаяся тем, что рельсовая машина содержит средство для изменения температуры поверхностной области участка рельса, проходящего через зону (30) тепловой регулировки, с помощью переменного электрического тока, индуцируемого на указанном участке рельса или пропускаемого через него, или за счет теплообмена с источником тепла, горячим или холодным, в частности за счет теплового излучения, тепловой проводимости и/или конвекции.
