使用红外辐射电灯加热铁路钢轨的移动设备及其相关加热方法技术

一种用于加热铁路(2)钢轨(12)的移动设备包括：加热模块(34)，该加热模块(34)包括至少一个加热区(28)和至少一个朝向加热区(28)的辐射热源(46)；以及运输车辆(16)，用于运输所述加热模块(34)。加热模块(34)的加热单元(36)包括能够发射集中在近红外中的辐射的红外辐射电灯(42)，并配备有主反射器(48)，主反射器(48)以将由辐射源(46)发射的红外辐射反射到加热区(28)的方式定向。加热单元(36)还包括副反射器(50)，该副反射器(50)具有围绕加热区(28)的凹反射表面，并且能够将由钢轨反射并在红外辐射电灯(42)之间通过的光线返回到加热区(28)。区(28)。区(28)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用红外辐射电灯加热铁路钢轨的移动设备及其相关加热方法


[0001]本专利技术涉及加热铁路轨道钢轨，其目的在于将钢轨在固定到铁路枕木上之前中和或预中和钢轨。本专利技术涉及一种沿轨道移动的移动加热设备，以及一种包括加热钢轨的铺设方法。

技术介绍

[0002]基于季节和气象条件，铁路轨道钢轨承受显著的温度变化。钢轨在温度升高的作用下倾向于伸展，反之，在温度下降的作用下倾向于收缩。
[0003]在过去，伸缩缝设置在一段铁路钢轨的连续钢轨之间。而现今，钢轨在非常显著的长度上进行端至端焊接，从而固定在轨道枕木上。在高于年平均温度的环境温度的作用下，无法扩展的钢轨受到压缩力的作用，而枕木则受到倾向于使其彼此分离的力的作用。反之，在低于年平均温度的环境温度的影响下，无法收缩的钢轨受到牵引力，而枕木则受到倾向于使其朝彼此移动的力的作用。
[0004]如果在铺设过程中没有控制钢轨的温度，则必须在铺设之后进行称为机械“中和”的操作，并且只要这些操作没有完成，就必须限制行驶速度。机械中和包括：切割一段钢轨，其厚度取决于干预时的温度与该位置的“中性”温度之间的差异；拆除该钢轨；在重新紧固螺栓和重新焊接(如果适用)该钢轨之前，使用钢轨拉伸器拉伸该钢轨，以填充切割截面留下的空间。只要没有进行这种中和操作，轨道上的行驶速度就必须受到限制，通常为50公里/小时。应当理解，在中和操作期间以及在铺设钢轨和中和之间的前一阶段，这种工程组织对交通造成了重大中断。
[0005]直接固定连续加热到接近或等于“中性”温度的钢轨可以在使交通中断最小化方面取得更好的结果。这种操作称为热中和。
[0006]截至目前为止，实现钢轨连续加热的解决方案需要感应技术。所述方法有可能实现足够精确的加热，以确保钢轨铺设在“中性”温度所需的耐受性范围内。因此，有可能指的是直接精细热中和。然而，该操作所需的材料相对复杂，因为它需要发电机以及冷却电源电路、发电机和电感器。
[0007]对于需要后续的道碴稳定化的位点，建议采用热“预中和”工艺，该工艺在将钢轨固定到枕木之前，使其达到足够接近该位点的“中性”温度，但不保证达到“中性”温度。这种“预中和”令人感兴趣的是，直接允许在等待上文所述的机械中和操作完成时以80公里/小时而不是50公里/小时的速度行驶。一种用于执行所述热预中和的方法包括用热水喷射钢轨：一种简单的解决方案，但在使用中有缺点，特别是在水的输出、输送和排放方面，这使得它不那么受关注。
[0008]此外，US6308635建议使用包括碳化硅电加热元件的电辐射加热模块来加热已经铺设在地面上的钢轨，每个碳化硅电加热元件均与专用抛物面反射器相关联。然而，这种设备的性能还未能有据可查。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，并提出一种在铺设速度变化或环境温度变化的过渡时期内功能强大、传输热量精确、反应性强的加热方式。
[0010]为了实现这一点，根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于加热铁路轨道钢轨的移动设备，其包括：至少一个加热模块，该加热模块包括至少一个加热区和至少一个朝向加热区的辐射热源；以及运输车辆，其用于运输加热模块，该运输车辆能够沿铺设方向沿着铁路轨道行驶，使得在每个时刻，铁路轨道钢轨的未固定在铁路轨道的枕木上的部分沿前进方向通过加热区。以一种独特的方式，加热模块包括至少一个加热单元，该加热单元包括多个红外线辐射电灯以及至少一个主反射器，红外线辐射电灯分布在加热区的周边并朝向加热区，红外辐射电灯中的每一个均包括至少一个辐射源，该辐射源能够发射对于小于2μm，优选地小于1.4μm，非常优选地小于1.2μm，的波长具有最大功率谱密度的红外辐射，主反射器被定向为将由辐射源发射的红外辐射反射到加热区，辐射源被设置在主反射器和加热区之间，直接与加热区相对，加热单元还包括副反射器，该副反射器具有围绕加热区的凹反射表面，并且能够将通过红外辐射电灯之间的反射光返回到加热区。
[0011]钢轨的吸收率随着波长的减小而增加，至少对于大于0.5μm的波长是如此。选择其辐射峰位于近红外范围(特别是I R
‑
A或NI R)的红外灯比发射中红外或远红外的灯获得更好的吸收。
[0012]单独主反射器和共用副反射器的存在有可能明显增加输出，从而将由此反射的所述辐射返回到钢轨上。
[0013]事实上，入射到钢轨上的一部分辐射被反射。这尤其适用于钢轨下方，钢轨下方明亮，其反射率可达到65％。集成在每个红外线灯中的主反射器主要用于将灯发射的辐射导向钢轨，但它也用作副反射器，用于将钢轨先前反射的辐射重新导向钢轨。共用副反射器完成了主反射器的作用以将未被吸收的辐射重新导向钢轨。这一规定使得使用没有连接的灯实现非常好的输出成为可能。
[0014]所述近红外辐射电灯与铁路铺设工程的推进速度相比具有极快的响应时间，这不仅可以设想预中和操作，而且可以设想精细中和操作。
[0015]根据一个实施例，加热区的至少一点位于距离红外辐射电灯中的每一个的所述辐射源小于160毫米，优选地小于120毫米，处。
[0016]根据一个实施例，加热区的至少一个点位于距离副反射器的反射表面的任何一点小于160毫米，优选地小于120毫米，处。
[0017]根据一个实施例，在加热区的周边上，灯中的至少一些以彼此间隔开的方式分布。根据一个实施例，红外辐射电灯中的至少一些成对连接。
[0018]为了限制损失，副反射器必须优选地最大限度地包围位于加热区中心的钢轨。因此，优选地可以提供，在通过垂直于前进方向的平面的横截面中，副反射器的反射表面具有角度大于180
°
，优选地大于240
°
，的圆弧形状的横截面或圆形横截面。在通过垂直于前进方向的平面的横截面中，副反射器的反射表面优选地具有小于160毫米，优选地小于120毫米且大于70毫米，优选地大于100毫米的曲率半径。
[0019]副反射器的反射表面必须优选地在所考虑的光谱区域中表现出显著的反射率。在实践中，优选地选择在0.5μm至2μm的光谱范围内具有大于80％的反射率的反射表面，这可
以以合理的成本实现，特别是在由抛光铝制成的表面的案例下，或者如果适用，在银或金表面的案例下。
[0020]以类似的方式，希望在0.5μm至2μm的光谱范围内，主反射器的反射率非常高，优选地大于90％。红外辐射电灯中的每一个的主反射器，优选地，均由银或金制成。
[0021]为了实现每个辐射源向加热区发射的通量的最佳重定向，红外辐射电灯中的每一个的主反射器在与前进方向垂直的截面平面的横截面上呈抛物线形或呈椭圆形或圆弧形。辐射源优选地位于抛物线或椭圆或所述圆弧中心的焦点区域中。
[0022]在实践中，当波长大于0.7μm时，观测到最大功率谱密度。特别有可能选择近红外线发光的白炽灯作为辐射源。
[0023]红外辐射电灯的数量优选地大于2，优选地大于4。
[0024]根据特别容易实现的实施例，副反射器围绕红外辐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于加热铁路轨道(2)的钢轨(12)的移动设备，其包括：至少一个加热模块(34)，所述加热模块包括至少一个加热区(28)和至少一个朝向所述加热区(28)定向的辐射热源(46)；以及用于运输所述加热模块(34)的运输车辆(16)，所述运输车辆能够沿着所述铁路轨道(2)在铺设方向(100)上行驶，使得在每个时刻，所述铁路轨道(2)的所述钢轨(12)的未固定在所述铁路轨道(2)的枕木(8，10)上的部分在前进方向(200)上通过所述加热区(28)；所述加热模块包括至少一个加热单元(36)，其特征在于，所述加热单元(36)包括多个红外线辐射电灯(42)，所述多个红外线辐射电灯(42)分布在所述加热区(28)的周边并朝向所述加热区(28)定向，所述红外辐射电灯(42)中的每一个均包括至少一个辐射源(46)和至少一个主反射器(48)，所述辐射源(46)能够发射对于小于2μm的波长具有最大功率谱密度的红外辐射，所述主反射器(48)定向为将由所述辐射源(46)发射的红外辐射反射到所述加热区(28)，所述辐射源(46)设置在所述主反射器(48)和所述加热区(28)之间，直接与所述加热区(28)相对，所述加热单元(36)还包括副反射器(50)，所述副反射器具有围绕所述加热区(28)的凹反射表面，并且能够将通过所述红外辐射电灯(42)之间的反射光返回到所述加热区(28)。2.根据权利要求1所述的移动加热设备(32)，其特征在于，所述红外辐射电灯是管状的，并且定向为与所述前进方向(200)平行。3.根据前述权利要求任意项所述的移动加热设备(32)，其特征在于，在通过垂直于所述前进方向的平面的横截面中，所述副反射器(50)的反射表面具有角度大于180
°
，优选地大于240
°
的圆弧形状的横截面或者是圆形横截面。4.根据前述权利要求任意项所述的移动加热设备(32)，其特征在于，在通过垂直于所述前进方向的平面的横截面中，所述副反射器(50)的反射表面的曲率半径小于160毫米，优选地小于120毫米且大于70毫米，优选地大于100毫米。5.根据前述权利要求任意项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：MA，
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：