用轨道的部分的热调节来固定铁轨的轨道的方法以及相关的机器技术

为了使用轨道机器(4)固定铁轨的轨道(12)，轨道机器(4)沿工作方向(100)移动，使得始终，轨道(12)的未附接到铁轨(2)的横向构件(8、10)的部分通过轨道机器(4)的热调节装置(32)的热调节区(30)，使用热调节装置(32)，通过在轨道的该部分中产生不均匀的温度分布，来修改通过热调节区(30)的轨道的该部分的表面区域的温度，并且在修改了该轨道部分的表面区域的温度之后，将轨道(12)部分固定在轨道的横向构件(10)上，而无需等待轨道部分中的温度分布均匀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用轨道的部分的热调节来固定铁轨的轨道的方法以及相关的机器
本专利技术涉及铺设铁轨的轨道，并且更具体地涉及在铺设轨道之前对轨道的部分进行热调节的操作。本专利技术涉及允许进行所述热调节操作的轨道机器，并且涉及一种包括所述操作的固定方法。本专利技术涉及在已有的轨道上铺设新的轨道，在新的轨道上铺设新的轨道以及在已有的轨道上的维护操作，其包括堆积操作和随后的铺设操作。轨道机器可以是自动机器、替换列车或铺设列车。
技术介绍
铁轨的轨道根据季节和气象条件而经受明显的温度变化。轨道在温度升高的作用下趋向于延伸和膨胀，反之亦然，在温度降低的作用下趋于收缩。如今，轨道被放置成使得它们以连续的方式端对端地焊接，并且因此被固定到轨枕，从而使得轨道的长度在温度变化的影响下不会改变。在环境温度升高到高于铺设温度的影响下，无法膨胀的轨道受到压缩力的作用，该压缩力趋于将轨道推出其路径。反之亦然，在低于铺设温度的温度降低的作用下，无法收缩的轨道受到牵引力，该牵引力倾向于将轨道拉出其路径。为了最小化温度变化的影响，期望将轨道固定在称为“中性”的预定温度下的轨道上，其值因气候区域而异，并且可能对应于长期放置(如果适用)的记录的平均温度或中间温度。因此，确保了将在轨道内部的应力变化范围和在轨道上的力的变化范围最小化。EP0467833示出了一种工作列车，该工作列车包括用于先前升高的轨道的感应加热站，以及用于将轨道固定在铁轨的轨枕上的固定区，以便随后通过夹子将其固定。感应加热在通过加热站的加热区的轨道的部分中产生感应电流，该感应电流借助于焦耳效应使轨道的部分的温度升高。然而，电子在轨道中的循环不均匀，并且观察到趋肤效应(skineffect)，随着感应频率的增加，趋肤效应变得越来越敏感。这导致在加热区的输出处，轨道内的温度明显不均匀地分布。轨道的固定区位于距加热站一定距离的位置，以使温度有时间在轨道中均匀(homogenized)，换言之使得表面温度和轨道芯内温度之间的差值低于预定阈值，其目的是使轨道在固定区内达到均匀温度，其等于该位置的预定中性温度。举例来说，对于以每分钟6米的速度行驶的工作列车，在加热站的输出与轨道的固定区之间设置17米的距离，这相当于170秒的均匀时间。可以实施其他加热方法。因此已经提出的是将轨道暴露于红外辐射。然而，发现红外辐射仅少量渗透到材料中，并且仅引起表面加热，且具有约100nm的集肤效应。已经提出了其他形式的加热，特别是通过喷水或通过暴露在燃烧器的火焰中，但是也导致加热限于轨道的表面。从该前提出发，在将轨道固定在轨枕上之前，有必要在中和温度下实现轨中温度的均匀，需要提供均匀时间的概念，因此，在现有技术中已经认识到主加热站和工作轨道机器的固定区之间的较大距离。然而，该规定并非是没有缺点的。首先，其影响轨道机器的尺寸，该轨道机器设有使轨道在加热站和固定区之间移动的装置。此外，为了限制功率消耗并确保在固定区内达到的均匀温度确实是“中性”设定点温度，必须采取措施限制和控制将加热区与固定区分开的空间中的热损失。最后，每次导致轨道机器意外停止运行时都会出现操作困难，因为在一定时间后，位于加热站和固定区之间的轨道的部分不再处于所需的温度，并且每次重新启动时都必须执行特定的步骤。此外，这导致在WO2017/017600A1中提出了在加热装置和固定区之间插入热隔离分隔部分或互补的热处理部分，其目的是补偿加热站和固定区之间的热损失。当需要在固定之前冷却轨道时，冷却方法还通过对轨道表面的冷却，从而导致对轨道的非均匀冷却，其具有类似的困难。为了解决这些问题，从理论上讲，有可能寻求允许对铁轨进行均匀加热的技术，例如通过在铁轨中通过连续电流的方式。然而，发现这种技术难以在实践中实施。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺点，并简化在被称为“中性”的设定点温度下的对轨道的固定。为了实现这一点，根据本专利技术的第一方面，提出了一种通过轨道机器来固定铁轨的轨道的方法，根据该方法：-使轨道机器在工作方向上运动，使得在每一时刻，未固定在铁轨的轨枕上的轨道的部分通过轨道机器的热调节装置的热调节区；-通过热调节装置，在轨道的部分中产生不均匀的温度分布，来改变通过热调节区的轨道的该部分的表面区域的温度；和-在改变了轨道的该部分的表面区域的温度之后，将轨道的该部分固定在铁轨的轨枕上，但是无需等待到轨道的该部分中的温度分布均匀。确实，专利技术人先是有所怀疑，然后通过计算和试验验证，发现不必为了达到所希望的效果，而使轨道中的温度均匀(homogenization)，即延长轨道，或铺设的轨道的该部分的长度与在中性温度下记录的延伸和长度相对应。该理论研究基于两个结果：-在均匀过程中保持轨道的平均温度；-观察到的横截面中轨道的延伸与平均应力之间的比例。如果C表示钢的热容量(J/kg/K)，p表示钢的密度(kg/m3)，而V表示所讨论的轨道体积(m3)，根据定义，存在于热调节区输出处的轨道中的热能为：E0＝∫∫∫VC.T0.ρ.dv＝C.ρ.∫∫∫VT0.dv可以定义轨道的平均温度T0moy，使得：由此得出：E0＝C.ρ.V.T0moy如果T1＝T1moy表示均匀后获得的轨道的均匀温度，而E1表示均匀后的轨道的热能，则以下可以实现：E1＝C.ρ.V.T1moy然而，如果观察到与轨道整体的冷却时间(100至200分钟)的常数相比，温度均匀时间(2至3分钟)的常数非常小，可以认为，对应于均匀的转变是绝热的，从而节省了热能。因此：E0＝E1因此，在简化之后，得到以下结果：T0moy＝T1moy由此确定，调节区域的输出处的平均温度等于轨道的均匀温度。如果S表示轨道截面的表面，E表示杨氏模量，α表示轨道的伸长系数，则可以通过以下方式表示在该轨道截面中的平均应力：可以定义轨道截面中的平均温度的变化ΔTmoy，该变化等于轨道截面中局部温度变化的平均值，使得：因此，将平均应力写为平均温度变化的函数：σ＝E.α.ΔTmoy此外，胡克的弹性定律使得将平均应力与相对延伸联系起来成为可能(不考虑截面的变化)：从而得出相对延伸的比例和截面的平均温度的变化的关系：换言之，轨道截面的延伸与在轨道截面中记录的平均温度成比例，但是独立于轨道截面中的温度分布。在实践中，对于给定的工作条件(轨道的几何形状、要执行的工作类型)，轨道机器以恒定的速度沿工作方向移动，该速度可以称为标称速度。为了提供信息，所述速度通常在100至1200m/小时的范围内。优选地，在轨道的该部分离开热调节区之后不到50秒，优选地不到30秒，轨道的该部分被固定到轨枕。重要的是，从热调节区出来到轨道固定在轨枕之间的时间应该最短，以限制与周围环境的对流热交换。在某些情况下，在热调节区的出口处的温度分布可能非常不均匀，并且在固定轨道时保持非常不均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过轨道机器(4)固定铁轨(2)的轨道(12)的方法，其中：/n-所述轨道机器(4)在工作方向(100)上移动，使得，在每一时刻，未固定在所述铁轨(2)的轨枕(8、10)上的轨道(12)的部分通过所述轨道机器(4)的热调节装置(32)的热调节区(30)；/n-通过所述热调节装置(32)，在轨道的所述部分中产生不均匀的温度分布，来改变轨道的通过所述热调节区(30)的所述部分的表面区域的温度；/n其特征在于，在改变了所述轨道的所述部分的表面区域的温度之后，将所述轨道(12)的所述部分固定在铁轨的轨枕(10)上，而无需等待到所述轨道的所述部分中的温度分布均匀。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181002 FR 18591281.一种通过轨道机器(4)固定铁轨(2)的轨道(12)的方法，其中：
-所述轨道机器(4)在工作方向(100)上移动，使得，在每一时刻，未固定在所述铁轨(2)的轨枕(8、10)上的轨道(12)的部分通过所述轨道机器(4)的热调节装置(32)的热调节区(30)；
-通过所述热调节装置(32)，在轨道的所述部分中产生不均匀的温度分布，来改变轨道的通过所述热调节区(30)的所述部分的表面区域的温度；
其特征在于，在改变了所述轨道的所述部分的表面区域的温度之后，将所述轨道(12)的所述部分固定在铁轨的轨枕(10)上，而无需等待到所述轨道的所述部分中的温度分布均匀。


2.根据权利要求1所述的用于固定的方法，其特征在于，在所述轨道(12)的所述部分离开热调节区(30)之后不到50秒，优选地不到30秒，所述轨道(12)的所述部分被固定到轨枕(10)。


3.根据前述权利要求中任一项所述的用于固定的方法，其特征在于，通过所述热调节区(30)的轨道的部分的表面区域的温度变化为使得所述热调节区(30)出口处的轨道的部分的平均温度等于+/-5℃之内，优选地在+/-3℃之内，优选地在+/-2℃之内，优选地在+/-1℃之内，优选地精确地等于铺设位置的预定设定点温度。


4.根据前述权利要求中任一项所述的用于固定的方法，其特征在于，在绝热条件下，通过所述热调节区(30)的轨道的所述部分的表面区域的温度变化导致传递的热量等于使所述轨道的截面达到均匀温度所需的热量，所述均匀温度等于预定公差范围内的温度，优选地为+/-5℃，优选地为+/-3℃，优选地为+/-2℃，优选地为+/-1℃，并且优选精确地等于预定的设定点温度。


5.根据前述权利要求中任一项所述的用于固定的方法，其特征在于，通过所述热调节区(30)的所述轨道(12)的所述部分相对于所述铁轨(2)升高。


6.根据前述权利要求中任一项所述的用于固定的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA·萨芙亚，
申请(专利权)人：马蒂萨材料工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH