用于高容量生产线的机器和技术

轨道养护技术不断发展，以满足高性能轨道交通的需求。投资高科技设备和高科技设备是值得的。轨道铺设和维护设备的产量远远超过以往任何时候，智能控制电路的使用也越来越多。这对工作结果和业务的成本效益有决定性的影响。重点始终是维护操作的长期效果，同时优化成本。不能满足这些要求的廉价方法不仅给操作部门造成后续费用，而且给维护部门造成的后续费用远远超过原来节省的费用。

高速交通

高速线路的特点

高速交通提供了城市之间的快速连接。它的特点一方面是最大速度，但更重要的是在路线的主要部分保持恒定的高速。在升级的线路上，这通常只能通过应用倾斜列车技术来实现。

一般高速交通分为三类:

• 时速可达200公里
• 速度从>200到300公里每小时
• 时速超过300公里

在一天24小时中，高速铁路通常只有特定时段的客流量非常密集，这样就为额外的货运提供了窗口。

这种路线的永久道路必须具有精确的几何形状，保持在毫米范围内的非常窄的公差。倾斜列车的路线还要求精确地符合过渡曲线的几何形状，以避免车厢体倾斜失调。尽管对轨道的要求很高，但它必须以低成本建设和维护，以保证与其他交通运营商的竞争力。虽然替代性的轨道设计，如铺装轨道已经被开发出来，但今天高速公路的主要部分是配备有镇流器的铁路轨道。它的建造和维护方法多年前就已经优化过了。在全寿命周期成本方面，现代有碴铁路轨道也是一种非常经济的解决方案。

轨道与车辆的相互作用

不同波长的轨道故障会对车身产生不同频率的刺激。0.5到10hz之间的频率被认为是机车车辆的关键频率。在较低的速度下，这些频率是由短波误差引起的，因此以平滑的方式修正轨道就足够了。在较高的速度下，波长较大的轨道几何形状的故障也会引起相当大的动态力，因此必须消除。图1显示，在时速160公里时，波长高达100毫秒必须被考虑，在时速350公里时，即使200米长的故障也会引起机车车辆的反应。这一理论调查与高速铁路运营商的实际经验相吻合，最近导致一些铁路的轨道维护策略发生了变化——从平滑模式转变为绝对轨道几何模式。

绝对轨道几何

在高速线路上，轨道几何形状与目标位置的偏差必须保持在最小。因此，高速铁路在轨道几何上使用绝对参考系。

奥地利、德国

1960年，随着平整、衬砌和夯实机械的联合使用，总体趋势是只进行平滑轨道修正。很快，轨道偏离了原来的位置，转换点也发生了变化。这导致了乘坐舒适度的下降和轨道压力的增加。因此，从1972年起，在奥地利和德国的纪念碑或悬链桅杆上建立了固定的参考点。轨道的位置是根据固定的点和中间的轴来定义的(图2)，目标值保存在一般轨道数据库中。其他铁路公司，如国家铁路网(GB)、法国国家铁路公司(SNCF)和瑞士国家铁路公司(SBB)也采用了类似的系统。

跟踪维护

必须确保在高容量轨道上进行必要的维护，与任何其他生产工厂一样。为了维护悬链线、信号装置、轨道和紧固件以及轨道几何结构，应安排生产中断，以便客户不会因意外生产故障或延误而更换其他交通载体。在这些生产间歇中，当然建议将要执行的各种维护作业捆绑在一起。

新轨道必须从一开始就进行相应的服务。在使用寿命的初始阶段忽视维护将导致以后无法弥补的固有故障。

新技术

轨道养护技术不断发展，以满足高容量轨道交通的要求。投资具有复杂工作单元的高科技机器是值得的。轨道维修的机器已经变得更加高效，并越来越多地配备智能控制。这对工作结果和任务的成本效益有决定性的影响。除了成本优化外，维护操作的长期效果是最重要的。

最新的发展和趋势如下:

跟踪调查

在进行任何有效和精确的轨道维护工作之前，必须对实际几何轨道进行测量，测量轨道的纵向水平和对齐。在过去，这项工作涉及使用瞄准仪器进行大量的人工轨道测量。

如果要将轨道恢复到设计几何形状或赋予新设计，则必须在轨道中提供数据库的数据。

EM-SAT(图3)轨道测量车能够使用激光参考弦对实际轨道几何进行全机械化测量。它由一台带有计算机系统和激光接收器的主机和一个携带激光发射器的辅助台车(“卫星”)组成。测量以循环顺序进行:机器沿着激光束向前移动，测量并记录与目标几何形状的偏差。它每50到150毫秒在一个固定点停止一次，然后激光卫星小车再次向前移动。机器的工作速度为8kph，平均测量速度(包括所有停止)为2.5 kph，除位移和升力值外，还可以测量超高程和仪表故障。

所记录的数据和计算出来的修正值以类似于捣固机计算机ALC屏幕的方式显示在计算机屏幕上，并可根据需要在板上或板外重新处理。数据的电子传输到一台装有ALC自动导向计算机的捣固机，保证了最高的精度，同时防止了人工测量中可能发生的任何传输故障。

DB-AG(德国铁路)的经验是:精度为1毫米，测量速度为1.5至2.6公里/小时，成本降低3欧元。-每米测量轨道。

EM-SAT不仅在准备夯实轨道时进行轨道几何测量，还在轨道中继和修复地点以及新建轨道的验收中运行。EM-SAT还可用于建立未知的轨道几何数据库。

卫星辅助航迹测量

维护定点是劳动密集型的，因此成本相当高。此外，在检查它们的位置时，经常会发现它们的位置在几厘米的范围内发生了变化。手动测量轨道相对于参考点的位置会降低测量速度，也是不准确和进一步成本的来源。

在铺设新线路和勘测现有线路的总体布局方面，卫星支持的全球定位系统的应用已经是标准技术。目前最新的发展是结合使用EM-SAT和GPS(图4)来检查轨道的几何形状。

纳入压载剖面测量

此外，EM-SAT可以配备一个非接触式镇流器轮廓测量系统。在轨道测量过程中，该系统能与升力值一起准确地确定载碴情况。

系统通过激光扫描仪记录镇流器的剖面。当激光脉冲撞击镇流器轮廓时，它被反射，距离和测量角度被记录在激光扫描仪的接收器中。

镇流器剖面的轮廓是根据每2米接收和存储的脉冲序列来计算的。时速15公里)。在计算机显示器上，被测轮廓与操作者在开始工作前选择的适合于该线的目标轮廓的图像进行叠加。轨道的右侧和左侧分别显示了多余的镇流器(绿色条)或缺乏镇流器(红色条)(图5)。这使得在测量运行期间可以立即检查镇流器的分布。记录结果可以导出到软盘或ZIP中，用于深入的办公室评估，从而可以决定要执行的升降机和压舱物要求。

09-4X动态夯实快车

轨道的维护需要一系列的工作过程，必须尽可能有效地协调。工作技术结合得越好，可实现的工作产出、工作质量和最终的成本效益就越高。

高性能夯实机的最新概念之一是09-4X Dynamic(图6)。它在铰接拖车上结合了一个连续动作4轨枕夯实单元和两个稳定单元。特别是对于高速线路上的服务，09-4X动态是一个有趣的和成本有效的替代使用两台独立的机器。由于整体性能的进一步提高，赛道占用的长度和他们的成本可以减少。

压载水管理

考虑到一公里的传统双轨线路有3000到5000立方米的压载物(取决于永久道路的类型和轨道间距)，经济地处理和管理这一宝贵资产的绝对必要性就变得显而易见了。详细了解轨道中镇流器的数量(参见EM-SAT镇流器剖面测量)是实现有效镇流器管理的第一步。轨道的一些路段缺少压舱物，而另一些路段有多余的压舱物。因此，我们的目标是回收多余的压舱物，并将其添加到需要的地方。

该任务与镇流器剖面和分配工作相结合是可行的。与以前的装载、运输、分配、回收和返回多余压载物的方法相比，这种方法的最大优势是节省了时间、人员和设备，从而实现了更高的成本效益。两个经过验证的机器概念可用于此任务。

USP 2010 SWS结合了高性能镇流器分配和配置，镇流器存储容量为10立方米。通过使用额外的拖车，可以集成第二个扫刷单元(图7)。

另一种替代方案是BDS -压载物分配系统，该系统已在美国AMTRAK和联合太平洋公司的轨道上以及拉脱维亚(图8)、立陶宛和奥地利成功运行。北斗系统的一个独特之处是可以根据需要增加物料输送和料斗单元来扩大压载物存储容量。

北斗系统于1991年5月推出。因此，在当年剩余的时间里，AMTRAK将新压舱物的购买量减少了71%，节省了约36,000美元，相当于约。34000吨压载物。美铁估计，这套系统在两年内就能收回成本。

压载水清洗

清洁、弹性和均匀的碴床是确保轮轨系统正常运行的绝对必要条件。这在高速线路和其他高容量路段的轨道上尤为重要。

大容量压载物清洗机

为了尽量减少主要工地的轨道占用时间，有必要使用大容量压载清洗机。

这一趋势从RM 800开始，在多年的运行中得到了成功的验证，随后RM 800系列的其他机器和RM 900系列的机器实现了800至1000立方米/小时的清洁输出。这些机器能够跟上轨道更新列车的性能，从而在更短的轨道占用时间内完成主要工作地点。

作为进一步的改进，开发了能够从MFS物料输送机和料斗单元中取出镇流器的机器，并将镇流器分布在机器下面的清洁轨道中。

RM 800超级3S

RM 800 Super 3S(图9)是一款大容量镇流器清洗机，由于使用了三个1500m3 /hr的振动筛箱，产量增加。下切系统具有万向式刀杆，可以无限可变地调整切割宽度。

镇流器清洗和轨道继电器机

一段轨道的彻底更新既需要清理碴床，也需要更换骨架轨道。根据UIC的建议，这必须完全按照以下顺序进行:在第一个工作操作中，使用镇流器清洗机清洗轨道镇流器，然后使用轨道更新机交换骨架轨道。

由于这两项作业几乎不可能在同一轨道上进行，因此在镇碴清理后，必须使用捣固机或MDZ机械化维修列车重新准备好通车，以确保两个施工阶段之间的列车畅通无阻。轨道更新稍后在第二个轨道占用中执行，之后MDZ还必须生成正确的最终轨道几何。

与这种规模的更新工作相关的商业成本也相应很高。除了规划、机器和人员、工地安全等成本外，还要考虑两个完整轨道占用各自的运营阻碍成本。然而，这是一项普遍接受的技术，在世界各地已经使用了很多年——尤其是因为缺乏现实的替代方案。

在一台机器上结合镇流器清洗和轨道更新已经讨论了一段时间。当然，铁路管理部门需要这样的技术，因为相关的节省潜力将是巨大的。

RU 800s -机器革命性的线更新

现在答案就在这里:Plasser & Theurer设计了RU 800s，一种连续动作镇流器床清洁和轨道更新列车。本机集清碴床和轨道更新两种工作操作于一体。这使得仅在一个轨道上就可以完成轨道部分的更新，并具有所有相关的技术、物流和最重要的经济优势(图10)。

结论

轨道养护机械的不断发展和改进导致了一系列适用于所有应用的设计，不仅满足了高速铁路对精度的高要求，而且通过提高工作速度或采用节省宝贵原材料的技术，提供了具有成本效益的解决方案。新的高科技机器有助于高容量客运线路投资的可持续性，因为它们提供了高水平的维护。

图1:轨道几何的反应导向评估

图2:定点系统DB, OBB

图3:Network Rail的自动轨道几何测量机EM-SAT

图4 GPS在EM-SAT上的应用

图5:镇流器轮廓测量装置

图6:09-4XDynamic夯实快车

图7:USP 2010 SWS

图8:拉脱维亚运行的镇流器分配系统

图9:RM 800 Super 35

图10:轨道继电器和镇流器联合清洗机示意图

参考文献

1. Haigermoser, Dipl.-Ing博士。铁道车辆对轨道质量的要求，2004年11月08日提交给ÖVG工作委员会轨道的论文