CN104890679A - 复合隧道运输系统及运输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合隧道运输系统，包括由胶轮牵引车构成的牵引机组，轨行机车，轨行运输车和大坡度隧道内路面，设置在施工器械的机上路面、小坡度隧道内轨道、大坡度隧道内路面以及会车平台，所述的胶轮牵引车包括车轴、车架、缓速装置、驻车系统和驱动系统，所述的大坡度隧道内路面包括轨道和设置在轨道外侧的与轨道齐平且与所述的橡胶轮对应的行走路面。本发明的复合运输系统，将隧道施工时分为大坡度和小坡度两部分，对应地设置两种类型不同的牵引机组，并利用会车平台进行交互，可实现全部隧道内的轨道运输，降低了运输成本，提高运输效率。

Description

复合隧道运输系统及运输方法

技术领域

本发明涉及工程施工技术领域，特别是涉及一种复合隧道运输系统及运输方法。

背景技术

铁路,水利,公路,地铁TBM掘进机及盾构机施工中，有轨运输是一种环保的,高效的运输方式,在铁路,引水,地铁,公路施工以及矿山开采广泛使用,适宜坡度为3‰以内,局部最大的坡度不易超过30‰,轨道机车是轨道车辆运输的牵引设备，按使用动力分电力机车和内燃机车，牵引电机或内燃机驱动车轮转动，借助与车轮与轨面间摩擦力使机车在轨道上运行，这种运行方式下，牵引力不仅受牵引电机或内燃机功率限制，还受车轮与轨面之间摩察力制约，也限定了机车行驶的坡度，30‰这个坡度也是轨道运输的临界点,当坡度小于该值是为小坡度可进行正常的轨道运输，当坡度大于这个坡度即认为是大坡度，一般在6.5％左右或以上，大坡度轨道运输的风险极高,而效率极低，增加牵引机头相当于增加负载。

但是在引水隧道支洞、矿山隧道峒室、地铁隧道局部坡度都非常大,如辽西北引水工程,山西大水网都在6.5％左右或以上,而主洞坡度都在3‰以内,小坡度长距离隧道采用有轨运输是最经济的,但是30‰以上坡度轨道机车牵引局限性非常大,效率低下，安全风险极大。如山西引黄工程TBM2标段全部采用TBM施工，先行进行辅助支洞隧道施工，其工况为：坡度6.47％(全程直线下坡)，总长3.3km。支洞施工完成后，进行水平主洞施工。主洞施工的物料、人员进出以辅助支洞为通道。在施工时，TBM刀盘直径5.06m，单个预制管片宽度1.4m，由4片组成环形，每一环的总重量约13吨，以及施工产生的碎石，都需要通过辅助支洞运进运出，如何保证其安全有低成本效运输成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种复合隧道运输系统及运输方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种复合隧道运输系统，包括由胶轮牵引车构成的牵引机组，轨行机车，轨行运输车和大坡度隧道内路面，设置在施工器械的机上路面、小坡度隧道内轨道、大坡度大坡度隧道内路面以及会车平台，所述的胶轮牵引车包括车轴、车架、缓速装置、驻车系统和驱动系统，其中，设置在所述的车轴两端的车轮为实心橡胶轮，在所述的车架上设置有与所述的轨道对应的导向轮，所述的导向轮设置在所述的实心橡胶轮的前部和/或后方以通过与轨道配合以对实心橡胶轮进行导向；所述的大坡度大坡度隧道内路面包括轨道和设置在轨道外侧的与轨道齐平且与所述的橡胶轮对应的行走路面。

所述的缓速装置包括与所述的车轴的输出轴传动连接的缓速泵，与所述的缓速泵进口连通的油箱，其中，所述的缓速泵出口依次经制动阀组和散热器组后连通至所述的油箱。

所述的导向轮通过支架铰接在所述的车架上，所述的支架和车架间设置有向下推压所述的导向轮的弹性部件，所述的橡胶轮的宽度在30-50cm。

所述的行走路面由管片预制构成、水泥浇筑形成或通过与管片固定连接的预制块固定连接形成，所述的预制块与管片间设置有砂石层。

所述的施工器械为TBM掘进机，所述的TBM掘进机上的轨道外侧焊接与轨道齐平且与所述的橡胶轮对应的水平路面板，在所述的路面板下部设置有斜撑板，在路面板和斜撑板内部填充有水泥。

所述的会车平台包括平台板，在所述的平台板上设置有两组轨道，所述的轨道外侧焊接有载重板，在所述的平台底部铰接有由油缸驱动的举升架，在所述的举升架上设置有与平台板底部的轨道对应的行走轮。

一种使用所述的复合隧道运输系统的运输方法，包括以下步骤，

1)在小坡度段，轨道机车将轨行运输车牵引到会车平台,轨道机车摘钩退开,

2)由胶轮牵引车构成的牵引机组与轨行运输车挂钩连接，

3)牵引机组在大坡度段牵引轨行运输车出洞并进行装卸物料；

4)牵引机组牵引轨行运输车回到会车平台后退出,再由轨道机车在小坡度段牵引至施工处进行装卸。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的复合运输系统，将隧道施工时分为大坡度和小坡度两部分，对应地设置两种类型不同的牵引机组，并利用会车平台进行交互，可实现全部隧道内的轨道运输，降低了运输成本，提高运输效率，即，小坡度段轨道机车将一环渣土编组牵引到会车平台,轨道机车摘钩退到施工广场,大坡度段胶轮牵引车将渣土编组推出洞外卸渣,管片等材料装完车后,胶轮牵引车拉编组车辆到会车平台,胶轮牵引车退出,再由机车牵引编组车辆装渣与卸料，胶轮车可以增加编组车辆制动所需缓速器功率,满足整列编组制动需要,人车,管片车等可以不配置制动系统,胶轮车有转向机构,在洞外可以掉头，即无需在对现有的轨行运输车改进，轨道导向的胶轮牵引车,渣车、管片车，混凝土车、材料车等任然采用轨行车辆，对隧道运输线路、后配套平板进行简单设计或改造,在支洞与主洞交会的施工广场或会车，只需进行胶轮牵引机车与普通工矿机车的转换,效率会非常高，即可实现全程的轨道运输。

附图说明

图1所示为本发明的胶轮牵引车的俯视结构示意图；

图2所示为图1所示的侧视结构示意图；

图3所示为缓速装置的结构示意图；

图4所示为隧道的截面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-4所示，本发明的复合隧道运输系统，包括由胶轮牵引车构成的牵引机组，轨行机车，轨行运输车和大坡度隧道内路面，设置在施工器械的机上路面、小坡度隧道内轨道、大坡度大坡度隧道内路面以及会车平台，所述的胶轮牵引车包括车轴1、车架2、驻车系统和驱动系统，设置在所述的车轴两端的车轮为宽度在30-50cm的实心橡胶轮3，在所述的车架上设置有与所述的轨道对应的导向轮4，所述的导向轮设置在所述的实心橡胶轮的前部和/或后方以通过与所述的轨道配合对实心橡胶轮进行导向。具体地说，所述的导向轮通过支架铰接在所述的车架5上，所述的支架和车架间设置有向下推压所述的导向轮的弹性部件6，如内部设置有导杆的压簧或弹簧。所述的大坡度隧道内路面包括轨道12和设置在轨道外侧的与轨道齐平且与所述的橡胶轮对应的行走路面13，所述的行走路面的宽度与实心橡胶轮相匹配，同时在实心橡胶轮上设置有纹路以增大摩擦。为保证转向灵活性，牵引车及轨行运输车采用双车挂连方式。沿轨道运行时，由轨道导引转向。在普通地面运行时，将二车销轴连接固定，为普通四轴线车辆，可汽车模式、小角度斜行(20度以内)、八字等多模式转向。

本发明的复合运输系统，将隧道施工时分为大坡度和小坡度两部分，对应地设置两种类型不同的牵引机组，并利用会车平台进行交互，可实现全部隧道内的轨道运输，降低了运输成本，提高运输效率，即，1)在小坡度段，轨道机车将轨行运输车牵引到会车平台,轨道机车摘钩退到施工广场,2)由胶轮牵引车构成的牵引机组进入会车平台并与轨行运输车挂钩连接，3)牵引机组在大坡度段牵引轨行运输车出洞并进行卸渣,管片等材料装；4)牵引机组牵引轨行运输车会车平台后退出,再由轨道机车在小坡度段牵引至施工处进行卸料与装渣。如是往复实现了全程轨道运输。

胶轮车可以增加编组车辆制动所需缓速器功率,满足整列编组制动需要,人车,管片车等可以不配置制动系统,胶轮车有转向机构,在洞外可以掉头，即无需在对现有的轨行运输车改进，轨道导向的胶轮牵引车,渣车、管片车，混凝土车、材料车等任然采用轨行车辆，对隧道运输线路、后配套平板进行简单设计或改造,在支洞与主洞交会的施工广场或会车，只需进行胶轮牵引机车与普通工矿机车的转换,效率会非常高，即可实现全程的轨道运输。

具体地说，胶轮牵引车采用发动机和闭式液压驱动系统，动力输出稳定，采用橡胶轮作为支撑，与有轨列车的车轮相同的导向轮进行导向，有效降低了其操控难度，使其可以沿轨道自导向，减少了操作误差。而且该导向轮铰接在车架上，使该胶轮牵引车还具有普通地面行走能力，拓展了其应用。

其中，所述的驱动系统包括发动机和闭式液压驱动系统，所述的发动机为水冷柴油机，发动机配置双级空气滤清器，并设置空气滤清器堵塞报警系统，采用过闭式液压驱动系统，传动效率高，工作可靠。

所述的车桥配置有自动液压差速锁，车桥配置了液压差速锁当出现车轮打滑时，可闭合差速锁开关，差速器锁止，转矩能大部分甚至全部传递到附着条件较好的车轮上，使车辆顺利通过湿滑路面,避免车辆出现轮胎打滑现象。

所述的驻车系统为液压湿式行车制动器，其具备强制散热系统，能满足重车坡道制动要求。在长距离下坡时，需要长时间使用制动器，为避免造成制动器热衰减，危及行车安全,解决了有轨牵引机车坡道上越跑越快问题。所述的胶轮牵引车还包括缓速装置，所述的缓速装置包括与所述的车轴的输出轴传动连接的缓速泵8，与所述的缓速泵进口连通的油箱7，与所述的缓速泵出口依次经制动阀组9和散热器组10后连通至所述的油箱。一般缓速泵通过齿轮与输出轴传动连接，该缓速泵为超高压液压油泵，其作为动力消耗源，可以设置独立的离合装置以实现输出轴或传动轴与缓速泵的结合或分离。缓速泵的制动力矩取决于缓速泵内的油量，通过制动阀组对其流量的控制即可实现制动力矩的控制。在下坡时，按下驾驶室内的缓速装置启动按钮，根据坡度大小，选择合适的缓速器档位，即选择合适的制动阀组的开度，就能将车速稳定在合适的车速上。当不需要启动缓速器时，按下缓速器关闭按钮可关闭缓速器，即，将制动阀组全开。

如图4所示，本发明在管片构成的隧道11内的轨道外侧设置行走路面，所述的行走路面由管片预制构成、水泥浇筑形成或通过与管片固定连接的预制块固定连接形成，所述的预制块与管片间设置有砂石层。采用钢质的轨道和混凝土材质的行走路面共同支撑实心橡胶轮，因为橡胶和钢铁、混凝土间具有很高的附着系数，能大大提高下坡或上坡时的行走效果。

在大坡度的支洞(斜井)用静压传动的胶轮车牵引牵引管片车、砂浆车、材料车等有轨施工编组车辆，因为胶轮车与路的摩擦系数在0.45左右，是轨道车辆摩擦系数的3倍，牵引与制动性能大大提高，在大坡度隧道采用静压传动胶轮牵引车代替普通钢轮轨道机车，其他附属车辆仍然采用钢轮有轨运输车辆，车辆转弯半径等于或小于有轨机车，宽度与高度与有轨机车小于或相同，由轨道与导向轮的配合导引转向，简化了操作。

其中，对于不同的施工器械或施工需求需要在机上行走胶轮牵引车时，如所述的施工器械为TBM掘进机时，所述的TBM掘进机上的轨道外侧焊接与轨道齐平且与所述的橡胶轮对应的水平路面板，在所述的路面板下部设置有斜撑板，在路面板和斜撑板内部填充有水泥。

具体地说，为提高对不同施工阶段的匹配性，所述的会车平台包括平台板，在所述的平台板上设置有两组轨道，所述的轨道外侧焊接有载重板，在所述的平台底部铰接有由油缸驱动的举升架，在所述的举升架上设置有与平台板底部的轨道对应的行走轮。通过可行走的会车平台设计，使得本发明的复合运输系统的便利性进一步提升。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种复合隧道运输系统，其特征在于，包括由胶轮牵引车构成的牵引机组，轨行机车，轨行运输车和大坡度隧道内路面，设置在施工器械的机上路面、小坡度隧道内轨道、大坡度大坡度隧道内路面以及会车平台，所述的胶轮牵引车包括车轴、车架、缓速装置、驻车系统和驱动系统，其中，设置在所述的车轴两端的车轮为实心橡胶轮，在所述的车架上设置有与所述的轨道对应的导向轮，所述的导向轮设置在所述的实心橡胶轮的前部和/或后方以通过与轨道配合以对实心橡胶轮进行导向；所述的大坡度大坡度隧道内路面包括轨道和设置在轨道外侧的与轨道齐平且与所述的橡胶轮对应的行走路面。

2.如权利要求1所述的复合隧道运输系统，其特征在于，所述的缓速装置包括与所述的车轴的输出轴传动连接的缓速泵，与所述的缓速泵进口连通的油箱，其中，所述的缓速泵出口依次经制动阀组和散热器组后连通至所述的油箱。

3.如权利要求1所述的复合隧道运输系统，其特征在于，所述的导向轮通过支架铰接在所述的车架上，所述的支架和车架间设置有向下推压所述的导向轮的弹性部件，所述的橡胶轮的宽度在30-50cm。

4.如权利要求1所述的复合隧道运输系统，其特征在于，所述的行走路面由管片预制构成、水泥浇筑形成或通过与管片固定连接的预制块固定连接形成，所述的预制块与管片间设置有砂石层。

5.如权利要求1所述的复合隧道运输系统，其特征在于，所述的施工器械为TBM掘进机，所述的TBM掘进机上的轨道外侧焊接与轨道齐平且与所述的橡胶轮对应的水平路面板，在所述的路面板下部设置有斜撑板，在路面板和斜撑板内部填充有水泥。

6.如权利要求1所述的复合隧道运输系统，其特征在于，所述的会车平台包括平台板，在所述的平台板上设置有两组轨道，所述的轨道外侧焊接有载重板，在所述的平台底部铰接有由油缸驱动的举升架，在所述的举升架上设置有与平台板底部的轨道对应的行走轮。

7.一种使用1-6任一项所述的复合隧道运输系统的运输方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)在小坡度段，轨道机车将轨行运输车牵引到会车平台,轨道机车摘钩退开,

2)由胶轮牵引车构成的牵引机组与轨行运输车挂钩连接，

3)牵引机组在大坡度段牵引轨行运输车出洞并进行装卸物料；

4)牵引机组牵引轨行运输车回到会车平台后退出,再由轨道机车在小坡度段牵引至施工处进行装卸。