CN106596730A - 一种探轮更换机构、钢轨探伤小车及在线更换探轮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种探轮更换机构、钢轨探伤小车及在线更换探轮的方法，探轮更换机构包括探轮承载组件、升降组件、移位组件和抓持组件；探轮承载组件包括底部设中间滑移槽的工作位槽座、与中间滑移槽连接的工作探轮、底部设第一滑移槽的第一备用位槽座、与第一滑移槽连接的备用探轮和底部设第二滑移槽的第二备用位槽座；升降组件的垂向气缸的上下移动带动工作位槽座同步移动；垂向气缸向上移动至中间滑移槽与第一滑移槽、第二滑移槽位于同一高度；移位组件的推进气缸推动备用探轮滑移到中间滑移槽内，再推动工作探轮滑移到第二滑移槽内。本发明能在线更换探轮，提高了更换效率，避免了线路的漏检，避免了人工作业，保证了线路的安全。

Description

一种探轮更换机构、钢轨探伤小车及在线更换探轮的方法

技术领域

本发明涉及铁路检测的技术领域，特别涉及一种探轮更换机构、钢轨探伤小车及在线更换探轮的方法。

背景技术

在役钢轨的快速高效伤损检测越来越依赖于钢轨探伤车，目前钢轨探伤车正朝着快速、自动化探伤的方向发展，大型钢轨探伤车主要采用超声波轮式探头做为检测钢轨内部伤损的传感方式，探伤车按照速度等级分为40千米每小时、60千米每小时和80千米每小时。

超声波探轮的内部安装不同取向的超声波换能器、外部安装柔性的超声波外膜，中间充满耦合液体。为保证在较高速度下的稳定检测，其超声波外膜必须与钢轨踏面(上表面)之间保持一定的接触面积和接触压力。受在役钢轨的打磨维修、运行磨耗等影响，在役钢轨踏面不可避免地存在毛刺、飞边等，毛刺或飞边会刺破探轮的超声波外膜，进而使耦合液体流失，导致超声波探轮无法工作。随着检测速度的提升和超声波探轮数量的增加，超声波探轮外膜被刺破的概率也在增加。

目前无论基于转向架安装还是基于探伤小车安装的超声波探轮承载机构，其探轮架均是采用螺栓拧紧的方式固定，一旦发生故障，必须停车后由操作人员下车人工更换探轮。在非天窗点(钢轨的非空闲时间段)进行人工更换，不仅存在临线车辆运行的安全隐患，对操作人员造成人身危险，在更换时还会导致较长距离的漏检，降低钢轨探伤车的作用和效率，检查过的线路还会产生安全隐患。

发明内容

为解决不便在线更换探轮的技术问题，本发明提出一种探轮更换机构、钢轨探伤小车及在线更换探轮的方法，能在线更换探轮，提高了更换探轮的效率，避免了线路的漏检，避免了人工作业，保证了线路的安全。

本发明提出一种探轮更换机构，用于钢轨的探伤，所述探轮更换机构包括：

探轮承载组件，其包括框架、底部开设中间滑移槽的工作位槽座、与所述中间滑移槽滑动连接的工作探轮、底部开设第一滑移槽的第一备用位槽座、与所述第一滑移槽滑动连接的备用探轮和底部开设第二滑移槽的第二备用位槽座；所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座分别能水平滑动地连接在所述框架上，所述工作位槽座位于所述第一备用位槽座与所述第二备用位槽座之间；所述第一滑移槽、所述中间滑移槽和所述第二滑移槽的延伸方向相同，且开口朝向相同，所述第一滑移槽和所述第二滑移槽位于同一高度；

升降组件，其包括与所述框架固定连接的支撑平台和能相对于所述支撑平台上下移动的垂向气缸；所述垂向气缸的下端与所述工作位槽座的上部连接，通过所述垂向气缸的上下移动带动所述工作位槽座同步上下移动；通过所述工作位槽座的向上移动，所述中间滑移槽能与所述第一滑移槽、所述第二滑移槽位于同一高度；

移位组件，其至少包括连接在所述框架上且一端能伸缩的推进气缸；所述推进气缸的伸缩端能推动所述备用探轮滑移到所述中间滑移槽内，所述备用探轮推动所述工作探轮能滑移到所述第二滑移槽内；

抓持组件，其设置在所述中间滑移槽内，且能夹紧或放松位于所述中间滑移槽内的所述工作探轮或所述备用探轮。

进一步地，所述移位组件还包括两端能伸缩的移位气缸，所述移位气缸的两端分别与所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座连接，通过所述移位气缸的两端的伸缩运动，分别带动所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座同步水平地靠近或远离所述工作位槽座；

所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座同步靠近并贴合所述工作位槽座，所述第一滑移槽、所述中间滑移槽和所述第二滑移槽能依次连通形成滑轨；所述推进气缸沿所述滑轨设置，所述推进气缸的伸缩端推动所述备用探轮沿所述滑轨滑移到所述中间滑移槽内，所述备用探轮推动所述工作探轮沿所述滑轨滑移到所述第二滑移槽内。

更进一步地，所述探轮承载组件还包括工作探轮轴和备用探轮轴；

所述工作探轮和所述备用探轮分别能转动地套装在所述工作探轮轴和所述备用探轮轴上，所述工作探轮的规格与所述备用探轮的规格相同，所述工作探轮轴的规格与所述备用探轮轴的规格相同；通过所述垂向气缸的向上移动，所述工作探轮轴能与所述备用探轮轴同轴。

更进一步地，所述滑轨的口径从内至外减缩；

所述探轮承载组件还包括工作探轮架和备用探轮架，所述工作探轮架和所述备用探轮架均包括滑移板、连接杆和两个安装板；所述滑移板水平设置，其两侧分别能滑动地搭置在所述滑轨的内壁上；所述连接杆的上端穿透且固定于所述滑移板的中部，其下端连接两个所述安装板的上端；

所述工作探轮架的两个所述安装板的下端分别连接在所述工作探轮轴的两端，所述备用探轮架的两个所述安装板的下端分别连接在所述备用探轮轴的两端。

更进一步地，所述连接杆的上端的两侧分别对称设置第一斜面和第二斜面；

所述抓持组件包括位于所述连接杆两侧的至少两个气爪，各所述气爪能朝向或背向所述连接杆同步平移；各所述气爪分别朝向所述连接杆同步平移，并分别贴紧所述第一斜面和所述第二斜面，所述抓持组件夹紧所述连接杆；各所述气爪分别背向所述连接杆同步平移，并分别远离所述第一斜面和所述第二斜面，所述抓持组件放松所述连接杆。

作为一种可实施的方式，所述探轮更换机构还包括固定在所述工作位槽座上的位置传感器，所述位置传感器与所述抓持组件电连接；

所述位置传感器能检测位于所述中间滑移槽内的所述工作探轮或所述备用探轮的位置，并传输位置信号，所述抓持组件接收所述位置信号，并驱动各所述气爪同步平移。

进一步地，所述升降组件还包括固定在所述支撑平台上的轴承座、及竖直且滑动穿设在所述轴承座内的至少一根轴承杆；

所述垂向气缸滑动穿设于所述轴承座内；所述轴承杆的下端分别与所述工作位槽座的上部固定连接，通过所述垂向气缸的上下移动带动所述轴承杆随所述工作位槽座同步上下移动。

进一步地，所述垂向气缸的下端与所述工作位槽座的上部通过万向节连接。

更进一步地，所述移位组件还包括分别能水平滑动地设置在所述框架上的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块固定在所述第一备用位槽座上，所述第二滑块固定在所述第二备用位槽座上；

所述移位气缸位于所述第一滑块与所述第二滑块之间，且其两端分别与所述第一滑块和所述第二滑块连接，通过所述移位气缸的两端的伸缩运动，分别带动所述第一滑块和所述第二滑块相向或背向滑移，并分别带动所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座靠近或远离所述工作位槽座。

更进一步地，所述探轮更换机构还包括均设置在所述工作位槽座上的定位气缸和第一限位气缸，所述定位气缸和所述第一限位气缸分别位于所述中间滑移槽的两端，所述定位气缸靠近所述第一备用位槽座，所述第一限位气缸靠近所述第二备用位槽座；

所述定位气缸和所述第一限位气缸均具有能伸缩的气缸杆，通过所述定位气缸的气缸杆和所述第一限位气缸的气缸杆伸出，挡止所述工作探轮或所述备用探轮在所述中间滑移槽内的滑移。

进一步地，所述探轮承载组件还包括挡止在所述第一滑移槽外侧的第一挡板和挡止在所述第二滑移槽外侧的第二挡板；

所述探轮更换机构还包括均具有能伸缩的气缸杆的第二限位气缸和第三限位气缸；所述第二限位气缸设置在所述第一备用位槽座上，且位于所述第一滑移槽的内侧，通过所述第二限位气缸的气缸杆的伸出，挡止所述备用探轮在所述第一滑移槽内的滑移；所述第三限位气缸设置在所述第二备用位槽座上，且位于所述第二滑移槽的内侧，通过所述第三限位气缸的气缸杆的伸出，挡止所述工作探轮在所述第二滑移槽内的滑移。

本发明还提出一种钢轨探伤小车，所述钢轨探伤小车包括分别设置在两根钢轨上的至少两个上述的探轮更换机构，各所述钢轨上分别设置至少一个所述探轮更换机构，工作探轮的圆周面与所述钢轨的上表面接触，并能沿所述钢轨的上表面滚动，所述工作探轮的中心轴的方向和所述备用探轮的中心轴的方向均垂直于所述钢轨的长度方向。

进一步地，各所述钢轨上的所述探轮更换机构的数量相同，各所述钢轨上的所述探轮更换机构相互对称设置，备用探轮位于两根所述钢轨之间。

本发明还提出一种在线更换探轮的方法，采用上述的钢轨探伤小车，所述在线更换探轮的方法包括如下步骤：

步骤S10，使工作探轮的圆周面与钢轨的上表面接触，所述工作探轮在所述钢轨上滚动前进，并对所述钢轨进行检测；

步骤S20，所述工作探轮发生故障后，垂向气缸向上移动，并带动工作位槽座和中间滑移槽中滑动连接的所述工作探轮同步向上移动，所述工作探轮离开所述钢轨的上表面，直至第一滑移槽、中间滑移槽和第二滑移槽位于同一高度；

步骤S30，抓持组件放松位于所述中间滑移槽内的所述工作探轮，推进气缸的伸缩端推动备用探轮滑移，所述备用探轮再推动所述工作探轮滑移，直至所述工作探轮滑移到所述第二滑移槽内，所述备用探轮滑移到所述中间滑移槽内；

步骤S40，所述抓持组件夹紧位于所述中间滑移槽内的所述备用探轮；

步骤S50，所述垂向气缸向下移动并带动所述工作位槽座和所述中间滑移槽中滑动连接的所述备用探轮同步向下移动，直至所述备用探轮的圆周面与所述钢轨的上表面接触，所述备用探轮在所述钢轨上滚动前进，并对所述钢轨进行检测。

进一步地，在所述步骤S20与所述步骤S30之间还包括步骤S25，移位组件还设置两端能伸缩的移位气缸，所述移位气缸的两端分别与所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座连接，所述移位气缸的两端分别带动第一备用位槽座和第二备用位槽座同步靠近工作位槽座，直至所述第一滑移槽、所述中间滑移槽和所述第二滑移槽依次连通形成滑轨；

在所述步骤S40与所述步骤S50之间还包括步骤S45，所述移位气缸的两端分别带动所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座同步远离所述工作位槽座。

本发明相比于现有技术的有益效果在于：本发明的探轮更换机构和钢轨探伤小车，通过垂向气缸的向上移动，使第一滑移槽、中间滑移槽和第二滑移槽位于同一高度。再通过推进气缸推动备用探轮滑移，直至备用探轮滑到中间滑移槽内，备用探轮推动工作探轮滑移，直至工作探轮滑到第二滑移槽内，从而完成探轮的更换。通过垂向气缸和推进气缸的依次启动，即可自动、在线、及时地更换探轮，避免了人工作业；提高了更换探轮的效率，避免了线路的漏检，保证了线路的安全。

本发明的探轮更换机构和钢轨探伤小车，移位气缸的两端拉动第一备用位槽座和第二备用位槽座贴紧工作位槽座，第一滑移槽、中间滑移槽和第二滑移槽能依次对接并连通，形成滑轨；使第一备用位槽座、工作位槽座和第二备用位槽座之间没有空隙，探轮在滑轨中的滑移更平顺，避免了探轮在第一备用位槽座、工作位槽座和第二备用位槽座之间的连接处发生较大的颠簸、振颤。

本发明的在线更换探轮的方法，通过垂向气缸、抓持组件和推进气缸的配合动作，将发生故障的工作探轮转移到第二滑移槽内，备用探轮进入中间滑移槽中继续检测。另外，在备用探轮进入中间滑移槽之后，第一备用位槽座和第二备用位槽座与工作位槽座分离，第一滑移槽、中间滑移槽和第二滑移槽之间断开，减少了工作位槽座向下移动时的摩擦阻力。

附图说明

图1为本发明的探轮更换机构的俯视示意图；

图2为本发明的探轮更换机构的仰视示意图；

图3为本发明的探轮更换机构(不含工作位槽座)的立体示意图；

图4为本发明的探轮更换机构(不含工作位槽座)的主视示意图；

图5为本发明的探轮更换机构(不含工作位槽座)的俯视示意图；

图6为本发明的探轮更换机构(不含工作位槽座)后视示意图；

图7为本发明的探轮更换机构的工作位槽座与轴承座的立体示意图；

图8为本发明的探轮更换机构的工作位槽座与轴承座的另一立体示意图；

图9为本发明的探轮更换机构的工作位槽座与轴承座的俯视示意图；

图10为本发明的探轮更换机构的工作位槽座的主视剖面图；

图11为本发明的探轮更换机构的工作位槽座的俯视示意图；

图12为本发明的探轮更换机构的工作位槽座的左视示意图；

图13为本发明的探轮更换机构的工作位槽座与工作探轮的立体示意图；

图14为本发明的探轮更换机构的工作位槽座与工作探轮的主视示意图；

图15为本发明的探轮更换机构的工作位槽座与工作探轮的俯视示意图；

图16为本发明的探轮更换机构的工作位槽座与工作探轮的右视示意图；

图17为本发明的探轮更换机构的工作位槽座与工作探轮的后视示意图；

图18为本发明的探轮更换机构的升降组件与工作位槽座的主视示意图；

图19为本发明的探轮更换机构的升降组件与工作位槽座的右视示意图；

图20为本发明的探轮更换机构的升降组件与工作位槽座的左视示意图；

图21为本发明的探轮更换机构的升降组件的立体示意图；

图22为本发明的探轮更换机构的升降组件的左视示意图；

图23为本发明的钢轨探伤小车的工作探轮离开钢轨踏面时的立体示意图；

图24为本发明的钢轨探伤小车的工作探轮离开钢轨踏面时的主视示意图；

图25为本发明的钢轨探伤小车的工作探轮离开钢轨踏面时的左视示意图；

图26为本发明的钢轨探伤小车的工作探轮离开钢轨踏面时的后视示意图。

附图标记：

1-探轮更换机构；2-钢轨；

21-工作位槽座；212-中间滑移槽；214-位置传感器；

22-工作探轮；222-工作探轮轴；

23-工作探轮架；232-滑移板；234-连接杆；

235-第一斜面；236-第二斜面；238-安装板；

24-第一备用位槽座；242-第一滑移槽；

25-备用探轮；252-备用探轮轴；26-备用探轮架；

27-第二备用位槽座；272-第二滑移槽；

34-垂向气缸；35-万向节；36-轴承座；38-轴承杆；

42-框架；44-推进气缸；46-移位气缸；

48-第一滑块；49-第二滑块；

50-抓持组件；52-气爪；

62-定位气缸；64-第一限位气缸；66-第二限位气缸；68-第三限位气缸。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

请参阅图1至图6所示，本发明提出一种探轮更换机构，用于钢轨的探伤，探轮更换机构1包括探轮承载组件、升降组件、移位组件和抓持组件。

探轮承载组件包括框架42、工作位槽座21、工作探轮22、第一备用位槽座24、备用探轮25和第二备用位槽座27。请结合图7、图8和图9所示，工作位槽座21的底部开设中间滑移槽212，工作探轮22与中间滑移槽212滑动连接。如图3所示，第一备用位槽座24的底部开设第一滑移槽242，第二备用位槽座27的底部开设第二滑移槽272，备用探轮25与第一滑移槽242滑动连接。

第一备用位槽座24和第二备用位槽座27分别能水平滑动地连接在框架42上，工作位槽座21位于第一备用位槽座24与第二备用位槽座27之间。第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272的延伸方向相同，且开口朝向相同，第一滑移槽242和第二滑移槽272位于同一高度。

升降组件包括与框架42固定连接的支撑平台和能相对于支撑平台上下移动的垂向气缸34；垂向气缸34的下端与工作位槽座21的上部连接，通过垂向气缸34的上下移动带动工作位槽座21同步上下移动；通过工作位槽座21(及其上开设的中间滑移槽212)的向上移动，中间滑移槽212能与第一滑移槽242、第二滑移槽272位于同一高度。工作位槽座21在垂向气缸34的作用下实现垂向直线运动，控制工作位槽座21的提升、降落及下压量。

如图3至图6所示，移位组件至少包括一端能伸缩的推进气缸44，推进气缸44连接在框架42上。推进气缸44的伸缩端能推动备用探轮25滑移到中间滑移槽212内，备用探轮25推动工作探轮22能滑移到第二滑移槽272内。

请参阅图10、图11和图12所示，抓持组件50设置在中间滑移槽212内，且能夹紧或放松位于中间滑移槽212内的工作探轮22或备用探轮25。

本发明的探轮更换机构，通过垂向气缸34的向上移动，使第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272位于同一高度，也就是说，三者连成一条直线。再通过推进气缸44的伸缩端推动备用探轮25滑移，直至备用探轮25滑到中间滑移槽212内，备用探轮25推动工作探轮22滑移，直至工作探轮22滑到第二滑移槽272内，从而完成探轮的更换。

本发明能在线更换探轮，通过垂向气缸34和推进气缸44的依次启动，即可自动且及时地更换探轮，避免了人工作业；提高了更换探轮的效率，避免了线路的漏检，保证了线路的安全。本实施例中，工作探轮22和备用探轮25均采用超声波探轮，还可以采用其他类型的探轮。

升降组件实现探轮提升和安全悬挂，以及检测作业状态下的探轮降落及下压量控制。位于中间滑移槽212内的工作探轮22或备用探轮25在垂向气缸34的作用下降落，直至探轮外膜与钢轨踏面接触并持续保持一定的接触面积，确保超声波的入射良好，以便检测。在需要更换探轮时或其他非检测状态下，工作位槽座21及中间滑移槽212内连接的探轮在垂向气缸34的作用下提升并悬挂，与钢轨踏面之间保持一定的安全距离。

进一步地，如图3、图4和图6所示，移位组件还包括两端能伸缩的移位气缸46，移位气缸46的两端分别与第一备用位槽座24和第二备用位槽座27连接，通过移位气缸46的两端的伸缩运动，分别带动第一备用位槽座24和第二备用位槽座27同步水平地靠近或远离工作位槽座21。

第一备用位槽座24和第二备用位槽座27同步靠近并贴合工作位槽座21，第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272能依次连通形成滑轨；推进气缸44沿滑轨设置，推进气缸44的伸缩端推动备用探轮25沿滑轨滑移到中间滑移槽212内，备用探轮25推动工作探轮22沿滑轨滑移到第二滑移槽272内。

由上可知，垂向气缸34向上移动，使第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272能位于同一高度，从而使工作探轮22和备用探轮25在一条直线上滑移。移位气缸46的两端拉动第一备用位槽座24和第二备用位槽座27贴紧工作位槽座21，使第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272能依次对接并连通，形成滑轨；从而使第一备用位槽座24、工作位槽座21和第二备用位槽座27之间没有空隙，工作探轮22和备用探轮25在滑轨中的滑移更平顺，避免了探轮在第一备用位槽座24、工作位槽座21和第二备用位槽座27之间的连接处发生较大的颠簸、振颤。

还可以使第一备用位槽座24与工作位槽座21之间、工作位槽座21与第二备用位槽座27之间的空隙值较小，即该两处空隙的宽度不允许工作探轮22和备用探轮25通过。即使第一备用位槽座24和第二备用位槽座27不向内贴紧工作位槽座21，工作探轮22和备用探轮25也不会从这两处空隙处跌落。由于第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272位于同一高度，工作探轮22和备用探轮25也能顺畅地通过这两处空隙，完成探轮更换。

更进一步地，请参阅图13至图17所示，探轮承载组件还包括工作探轮轴222和备用探轮轴252；工作探轮22和备用探轮25分别能转动地套装在工作探轮轴222和备用探轮轴252上。工作探轮22和备用探轮25安装完成后，工作探轮22的外膜和备用探轮25的外膜可分别绕工作探轮轴222和备用探轮轴252转动。工作探轮22的规格与备用探轮25的规格相同，工作探轮轴222的规格与备用探轮轴252的规格相同；通过垂向气缸34的向上移动，工作探轮轴222能与备用探轮轴252同轴。

更进一步地，滑轨的口径从内至外减缩。如图16所示，探轮承载组件还包括工作探轮架23和备用探轮架26，工作探轮架23和备用探轮架26均包括滑移板232、连接杆234和两个安装板238。滑移板232水平设置，其两侧分别能滑动地搭置在滑轨的内壁上；连接杆234的上端穿透且固定于滑移板232的中部，其下端连接两个安装板238的上端。工作探轮架23的两个安装板238的下端分别连接在工作探轮轴222的两端，备用探轮架26的两个安装板238的下端分别连接在备用探轮轴252的两端。也就是说，工作探轮22和备用探轮25分别通过各自的滑移板232在滑轨内滑移。

本实施例中，第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272分别沿第一备用位槽座24、工作位槽座21和第二备用位槽座27的长度方向延伸开设，且开口均朝下。也就是说，工作位槽座21包括水平设置的槽底、两块平行且竖直设置的侧壁、及分别水平连接在侧壁下端的两块挡板，两块挡板的内侧相互间隔，形成中间滑移槽212的开口，该开口使连接杆234能伸入中间滑移槽212内，滑移板232的两侧分别搭置在两块挡板上。第一备用位槽座24和第二备用位槽座27的结构均与工作位槽座21的结构相同，在此不再详细赘述。还可以使第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272均在同一侧向开口。

更进一步地，如图16所示，连接杆234的上端的两侧分别对称设置第一斜面235和第二斜面236。请结合图16、图18、图19和图20所示，抓持组件50包括位于连接杆234两侧的至少两个气爪52，各气爪52能朝向或背向连接杆234同步平移；各气爪52分别朝向连接杆234同步平移，并分别贴紧第一斜面235和第二斜面236，抓持组件50夹紧连接杆234；各气爪52分别背向连接杆234同步平移，并分别远离第一斜面235和第二斜面236，抓持组件50放松连接杆234。

较优地，各气爪52均为双作用缸。各气爪52向内回缩时，通过各气爪52的加持力将工作探轮架23和备用探轮架26锁紧；各气爪52向外撑开时，实现工作探轮架23和备用探轮架26的松解。各气爪52的重复定位精度较高，满足探轮反复定位的要求。本实施例中，在连接杆234的一侧设置两个气爪52，在连接杆234的另一侧对应设置两个气爪52。气爪52的抓持面呈倒置的梯形。

较优地，探轮更换机构还可设置内抓持组件和外抓持组件，内抓持组件和外抓持组件分别用于备用探轮25在第一滑移槽242中、工作探轮22在第二滑移槽272中的定位、锁紧及松解动作。也就是说，在第一滑移槽242和第二滑移槽272分别设置内抓持组件和外抓持组件，分别包括至少两个内气爪和至少两个外气爪，可固定第一滑移槽242和第二滑移槽272中的探轮，避免探轮在使用过程中发生晃动。

作为一种可实施的方式，如图8、图9和图13所示，探轮更换机构1还包括固定在工作位槽座21上的位置传感器214，位置传感器214与抓持组件50电连接。位置传感器214能检测位于中间滑移槽212内的工作探轮22或备用探轮25的位置，并传输位置信号，抓持组件50接收位置信号，并驱动各气爪52同步平移。

进一步地，请参阅图21和图22所示，升降组件还包括固定在支撑平台上的轴承座36、及竖直且滑动穿设在轴承座36内的至少一根轴承杆38。垂向气缸34滑动穿设于轴承座36内；轴承杆38的下端分别与工作位槽座21的上部固定连接，通过垂向气缸34的上下移动带动轴承杆38随工作位槽座21同步上下移动。

较优地，轴承座36的纵截面呈L形，如图19和图20所示，工作位槽座21位于L形的内侧。设置至少一根与工作位槽座21固定连接的轴承杆38，为工作位槽座21的上下移动起到导向作用。

进一步地，垂向气缸34的下端与工作位槽座21的上部通过万向节35连接。通过万向节35连接，主要是考虑工作位槽座21和垂向气缸34之间的安装精度，万向节35连接对安装精度的要求不是特别高，在存在一定的偏差和误差的情况下，可以确保工作正常。

更进一步地，如图6所示，移位组件还包括分别能水平滑动地设置在框架42上的第一滑块48和第二滑块49，第一滑块48固定在第一备用位槽座24上，第二滑块49固定在第二备用位槽座27上。移位气缸46位于第一滑块48与第二滑块49之间，且其两端分别与第一滑块48和第二滑块49连接，通过移位气缸46的两端的伸缩运动，分别带动第一滑块48和第二滑块49相向或背向滑移，并分别带动第一备用位槽座24和第二备用位槽座27靠近或远离工作位槽座21。

较优地，框架42为一矩形框，第一滑块48和第二滑块49滑动设置于矩形框内，第一备用位槽座24和第二备用位槽座27均位于矩形框的同一外侧，且第一备用位槽座24和第二备用位槽座27的位置分别对应于第一滑块48和第二滑块49的位置。移位组件使第一备用位槽座24和第二备用位槽座27分别远离工作位槽座21，在正常检测过程中，第一备用位槽座24和第二备用位槽座27不影响工作位槽座21中的探轮的工作，不增加工作位探轮的垂向升降、横向对中的负载。

由上可知，移位气缸46实现第一备用位槽座24、第二备用位槽座27与工作位槽座21的接近与分离。推进气缸44实现备用探轮25从内备用位向工作位的移动，以及发生故障需要更换的工作探轮22从工作位向外备用位的移动。

更进一步地，如图7至图11所示，探轮更换机构1还包括均设置在工作位槽座21上的定位气缸62和第一限位气缸64，定位气缸62和第一限位气缸64分别位于中间滑移槽212的两端，定位气缸62靠近第一备用位槽座24，第一限位气缸64靠近第二备用位槽座27。定位气缸62和第一限位气缸64均具有能伸缩的气缸杆，通过定位气缸62的气缸杆和第一限位气缸64的气缸杆伸出，挡止工作探轮22或备用探轮25在中间滑移槽212内的滑移。

抓持组件50在松解状态下，工作探轮22及工作探轮架23、或者备用探轮25及备用探轮架26可在中间滑移槽212内横向移动。当工作探轮架23或备用探轮架26接触到定位气缸62的气缸杆后，才会执行各气爪52的回缩动作，实现工作探轮架23或备用探轮架26的锁紧。第一限位气缸64的气缸杆伸出，可防止意外情况下工作探轮架23或备用探轮架26从中间滑移槽212中脱落，起到防护作用。

进一步地，如图3至图6所示，探轮承载组件还包括挡止在第一滑移槽242外侧的第一挡板和挡止在第二滑移槽272外侧的第二挡板。探轮更换机构1还包括均具有能伸缩的气缸杆的第二限位气缸66和第三限位气缸68。第二限位气缸66设置在第一备用位槽座24上，且位于第一滑移槽242的内侧，通过第二限位气缸66的气缸杆的伸出，挡止备用探轮25在第一滑移槽242内的滑移。

第三限位气缸68设置在第二备用位槽座27上，且位于第二滑移槽272的内侧，通过第三限位气缸68的气缸杆的伸出，挡止工作探轮22在第二滑移槽272内的滑移。较优地，定位气缸62、第一限位气缸64、第二限位气缸66和第三限位气缸68均为针型气缸，还可以采用其他结构对探轮的位置进行限定。

请参阅图23至图26所示，本发明还提出一种钢轨探伤小车，钢轨探伤小车包括分别设置在两根钢轨2上的至少两个上述的探轮更换机构1，各钢轨2上分别设置至少一个探轮更换机构1。工作探轮22的圆周面与钢轨2的上表面接触，并能沿钢轨2的上表面滚动，工作探轮22的中心轴的方向和备用探轮25的中心轴的方向均垂直于钢轨2的长度方向。

本发明的钢轨探伤小车，能在线更换探轮，通过垂向气缸34和推进气缸44的依次启动，即可自动且及时地更换探轮，无需停车，不必手动更换，避免了任何形式的人工作业；提高了更换探轮的效率，避免了线路的漏检，保证了线路的安全。升降组件、移位组件和抓持组件50的工作相互独立，互不干扰。

进一步地，各钢轨2上的探轮更换机构1的数量相同，各钢轨2上的探轮更换机构1相互对称设置，备用探轮25位于两根钢轨2之间。

每个探轮更换机构1中，工作探轮22和备用探轮25横向布置成一排探轮组，各钢轨2上分别设置至少一排探轮组。较优地，为保证钢轨探伤小车上有足够数量的备用探轮25，同时，为避免钢轨探伤小车的体形过大，每根钢轨2上分别设置两个或三个探轮更换机构1，也就是说，每根钢轨2上备用了两个或三个备用探轮25。在实际检测中，可以根据需要依次启用各排的备用探轮25，使钢轨探伤小车能在线路上使用较长的时间，提高了检测效率。

本发明的钢轨探伤小车的工作过程如下：当工作探轮22发生故障时，升降组件执行工作探轮22的提升动作，工作探轮22和工作位槽座21提升到位后，移位气缸46的两端执行回缩动作，第一备用位槽座24和第二备用位槽座27均向工作位槽座21移动并密贴。抓持组件50的各气爪52执行撑开动作，工作探轮22和工作探轮架23可在中间滑移槽212内滑移。

定位气缸62的气缸杆、第一限位气缸64的气缸杆、第二限位气缸66的气缸杆和第三限位气缸68的气缸杆均执行回缩动作，推进气缸44的伸缩端执行撑开动作，推动内备用位(即第一滑移槽242)的备用探轮25向外移动，进而推动故障探轮(即工作探轮22)向外备用位(即第二滑移槽272)移动。位置传感器214检测到故障探轮离开定位气缸62的气缸杆后，执行推进气缸44的气缸杆的伸出动作。

推进气缸44持续推动备用探轮25，直至备用探轮架26的前端面与定位气缸62的气缸杆接触，抓持组件50的各气爪52向内回缩，执行备用探轮架26的锁紧动作。第一限位气缸64的气缸杆、第二限位气缸66的气缸杆和第三限位气缸68的气缸杆执行伸出动作，防止意外情况下备用探轮架26从中间滑移槽212中脱离。

移位气缸46的两端执行撑开动作，第一备用位槽座24和第二备用位槽座27分别与工作位槽座21分离。工作位槽座21及中间滑移槽212中连接的备用探轮25可顺畅地降落到与钢轨2接触，执行检测任务，这样就实现了故障探轮的自动更换，完成了工作探轮22移出工作位(中间滑移槽212)，备用探轮25移入工作位(中间滑移槽212)的过程。

本发明还提出一种在线更换探轮的方法，采用上述的钢轨探伤小车，在线更换探轮的方法包括如下步骤：

步骤S10，使工作探轮22的圆周面与钢轨2的上表面接触，工作探轮22在钢轨2上滚动前进，并对钢轨2进行检测；

步骤S20，工作探轮22发生故障后，垂向气缸34向上移动，并带动工作位槽座21和中间滑移槽212中滑动连接的工作探轮22同步向上移动，工作探轮22离开钢轨2的上表面，直至第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272位于同一高度；

步骤S30，抓持组件50放松位于中间滑移槽212内的工作探轮22，推进气缸44的伸缩端推动备用探轮25滑移，备用探轮25再推动工作探轮22滑移，直至工作探轮22滑移到第二滑移槽272内，备用探轮25滑移到中间滑移槽212内；

步骤S40，抓持组件50夹紧位于中间滑移槽212内的备用探轮25；

步骤S50，垂向气缸34向下移动并带动工作位槽座21和中间滑移槽212中滑动连接的备用探轮25同步向下移动，直至备用探轮25的圆周面与钢轨2的上表面接触，备用探轮25在钢轨2上滚动前进，并对钢轨2进行检测。

通过垂向气缸34、抓持组件50和推进气缸44的配合动作，将发生故障的工作探轮22转移到第二滑移槽272内，备用探轮25进入中间滑移槽212中继续检测。

进一步地，在步骤S20与步骤S30之间还包括步骤S25，移位组件还设置两端能伸缩的移位气缸46，移位气缸46的两端分别与第一备用位槽座24和第二备用位槽座27连接，移位气缸46的两端分别带动第一备用位槽座24和第二备用位槽座27同步靠近工作位槽座21，直至第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272依次连通形成滑轨；

同时，在步骤S40与步骤S50之间还包括步骤S45，移位气缸46的两端分别带动第一备用位槽座24和第二备用位槽座27同步远离工作位槽座21。

形成连通的滑轨，使第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272不仅高度相同，而且相互之间无空隙，避免了工作探轮22和备用探轮25在连接处磕碰损坏。在备用探轮25进入中间滑移槽212之后，第一备用位槽座24和第二备用位槽座27与工作位槽座21分离，第一滑移槽242、中间滑移槽212和第二滑移槽272之间断开，减少了工作位槽座21向下移动时的摩擦阻力。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种探轮更换机构，用于钢轨的探伤，其特征在于，所述探轮更换机构包括：

探轮承载组件，其包括框架、底部开设中间滑移槽的工作位槽座、与所述中间滑移槽滑动连接的工作探轮、底部开设第一滑移槽的第一备用位槽座、与所述第一滑移槽滑动连接的备用探轮和底部开设第二滑移槽的第二备用位槽座；所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座分别能水平滑动地连接在所述框架上，所述工作位槽座位于所述第一备用位槽座与所述第二备用位槽座之间；所述第一滑移槽、所述中间滑移槽和所述第二滑移槽的延伸方向相同，且开口朝向相同，所述第一滑移槽和所述第二滑移槽位于同一高度；

升降组件，其包括与所述框架固定连接的支撑平台和能相对于所述支撑平台上下移动的垂向气缸；所述垂向气缸的下端与所述工作位槽座的上部连接，通过所述垂向气缸的上下移动带动所述工作位槽座同步上下移动；通过所述工作位槽座的向上移动，所述中间滑移槽能与所述第一滑移槽、所述第二滑移槽位于同一高度；

移位组件，其至少包括连接在所述框架上且一端能伸缩的推进气缸；所述推进气缸的伸缩端能推动所述备用探轮滑移到所述中间滑移槽内，所述备用探轮推动所述工作探轮能滑移到所述第二滑移槽内；

抓持组件，其设置在所述中间滑移槽内，且能夹紧或放松位于所述中间滑移槽内的所述工作探轮或所述备用探轮。

2.根据权利要求1所述的探轮更换机构，其特征在于，所述移位组件还包括两端能伸缩的移位气缸，所述移位气缸的两端分别与所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座连接，通过所述移位气缸的两端的伸缩运动，分别带动所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座同步水平地靠近或远离所述工作位槽座；

所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座同步靠近并贴合所述工作位槽座，所述第一滑移槽、所述中间滑移槽和所述第二滑移槽能依次连通形成滑轨；所述推进气缸沿所述滑轨设置，所述推进气缸的伸缩端推动所述备用探轮沿所述滑轨滑移到所述中间滑移槽内，所述备用探轮推动所述工作探轮沿所述滑轨滑移到所述第二滑移槽内。

3.根据权利要求2所述的探轮更换机构，其特征在于，所述探轮承载组件还包括工作探轮轴和备用探轮轴；

所述工作探轮和所述备用探轮分别能转动地套装在所述工作探轮轴和所述备用探轮轴上，所述工作探轮的规格与所述备用探轮的规格相同，所述工作探轮轴的规格与所述备用探轮轴的规格相同；通过所述垂向气缸的向上移动，所述工作探轮轴能与所述备用探轮轴同轴。

4.根据权利要求3所述的探轮更换机构，其特征在于，所述滑轨的口径从内至外减缩；

所述探轮承载组件还包括工作探轮架和备用探轮架，所述工作探轮架和所述备用探轮架均包括滑移板、连接杆和两个安装板；所述滑移板水平设置，其两侧分别能滑动地搭置在所述滑轨的内壁上；所述连接杆的上端穿透且固定于所述滑移板的中部，其下端连接两个所述安装板的上端；

所述工作探轮架的两个所述安装板的下端分别连接在所述工作探轮轴的两端，所述备用探轮架的两个所述安装板的下端分别连接在所述备用探轮轴的两端。

5.根据权利要求4所述的探轮更换机构，其特征在于，所述连接杆的上端的两侧分别对称设置第一斜面和第二斜面；

所述抓持组件包括位于所述连接杆两侧的至少两个气爪，各所述气爪能朝向或背向所述连接杆同步平移；各所述气爪分别朝向所述连接杆同步平移，并分别贴紧所述第一斜面和所述第二斜面，所述抓持组件夹紧所述连接杆；各所述气爪分别背向所述连接杆同步平移，并分别远离所述第一斜面和所述第二斜面，所述抓持组件放松所述连接杆。

6.根据权利要求5所述的探轮更换机构，其特征在于，所述探轮更换机构还包括固定在所述工作位槽座上的位置传感器，所述位置传感器与所述抓持组件电连接；

所述位置传感器能检测位于所述中间滑移槽内的所述工作探轮或所述备用探轮的位置，并传输位置信号，所述抓持组件接收所述位置信号，并驱动各所述气爪同步平移。

7.根据权利要求1所述的探轮更换机构，其特征在于，所述升降组件还包括固定在所述支撑平台上的轴承座、及竖直且滑动穿设在所述轴承座内的至少一根轴承杆；

所述垂向气缸滑动穿设于所述轴承座内；所述轴承杆的下端分别与所述工作位槽座的上部固定连接，通过所述垂向气缸的上下移动带动所述轴承杆随所述工作位槽座同步上下移动。

8.根据权利要求1或7所述的探轮更换机构，其特征在于，所述垂向气缸的下端与所述工作位槽座的上部通过万向节连接。

9.根据权利要求2所述的探轮更换机构，其特征在于，所述移位组件还包括分别能水平滑动地设置在所述框架上的第一滑块和第二滑块，所述第一滑块固定在所述第一备用位槽座上，所述第二滑块固定在所述第二备用位槽座上；

所述移位气缸位于所述第一滑块与所述第二滑块之间，且其两端分别与所述第一滑块和所述第二滑块连接，通过所述移位气缸的两端的伸缩运动，分别带动所述第一滑块和所述第二滑块相向或背向滑移，并分别带动所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座靠近或远离所述工作位槽座。

10.根据权利要求2所述的探轮更换机构，其特征在于，所述探轮更换机构还包括均设置在所述工作位槽座上的定位气缸和第一限位气缸，所述定位气缸和所述第一限位气缸分别位于所述中间滑移槽的两端，所述定位气缸靠近所述第一备用位槽座，所述第一限位气缸靠近所述第二备用位槽座；

所述定位气缸和所述第一限位气缸均具有能伸缩的气缸杆，通过所述定位气缸的气缸杆和所述第一限位气缸的气缸杆伸出，挡止所述工作探轮或所述备用探轮在所述中间滑移槽内的滑移。

11.根据权利要求1所述的探轮更换机构，其特征在于，所述探轮承载组件还包括挡止在所述第一滑移槽外侧的第一挡板和挡止在所述第二滑移槽外侧的第二挡板；

所述探轮更换机构还包括均具有能伸缩的气缸杆的第二限位气缸和第三限位气缸；所述第二限位气缸设置在所述第一备用位槽座上，且位于所述第一滑移槽的内侧，通过所述第二限位气缸的气缸杆的伸出，挡止所述备用探轮在所述第一滑移槽内的滑移；

所述第三限位气缸设置在所述第二备用位槽座上，且位于所述第二滑移槽的内侧，通过所述第三限位气缸的气缸杆的伸出，挡止所述工作探轮在所述第二滑移槽内的滑移。

12.一种钢轨探伤小车，其特征在于，所述钢轨探伤小车包括分别设置在两根钢轨上的至少两个如权利要求1至11任一项所述的探轮更换机构，各所述钢轨上分别设置至少一个所述探轮更换机构，工作探轮的圆周面与所述钢轨的上表面接触，并能沿所述钢轨的上表面滚动，所述工作探轮的中心轴的方向和所述备用探轮的中心轴的方向均垂直于所述钢轨的长度方向。

13.根据权利要求12所述的钢轨探伤小车，其特征在于，各所述钢轨上的所述探轮更换机构的数量相同，各所述钢轨上的所述探轮更换机构相互对称设置，备用探轮位于两根所述钢轨之间。

14.一种在线更换探轮的方法，其特征在于，采用权利要求12或13所述的钢轨探伤小车，所述在线更换探轮的方法包括如下步骤：

步骤S10，使工作探轮的圆周面与钢轨的上表面接触，所述工作探轮在所述钢轨上滚动前进，并对所述钢轨进行检测；

步骤S20，所述工作探轮发生故障后，垂向气缸向上移动，并带动工作位槽座和中间滑移槽中滑动连接的所述工作探轮同步向上移动，所述工作探轮离开所述钢轨的上表面，直至第一滑移槽、中间滑移槽和第二滑移槽位于同一高度；

步骤S30，抓持组件放松位于所述中间滑移槽内的所述工作探轮，推进气缸的伸缩端推动备用探轮滑移，所述备用探轮再推动所述工作探轮滑移，直至所述工作探轮滑移到所述第二滑移槽内，所述备用探轮滑移到所述中间滑移槽内；

步骤S40，所述抓持组件夹紧位于所述中间滑移槽内的所述备用探轮；

步骤S50，所述垂向气缸向下移动并带动所述工作位槽座和所述中间滑移槽中滑动连接的所述备用探轮同步向下移动，直至所述备用探轮的圆周面与所述钢轨的上表面接触，所述备用探轮在所述钢轨上滚动前进，并对所述钢轨进行检测。

15.根据权利要求14所述的在线更换探轮的方法，其特征在于，在所述步骤S20与所述步骤S30之间还包括步骤S25，移位组件还设置两端能伸缩的移位气缸，所述移位气缸的两端分别与所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座连接，所述移位气缸的两端分别带动第一备用位槽座和第二备用位槽座同步靠近工作位槽座，直至所述第一滑移槽、所述中间滑移槽和所述第二滑移槽依次连通形成滑轨；

在所述步骤S40与所述步骤S50之间还包括步骤S45，所述移位气缸的两端分别带动所述第一备用位槽座和所述第二备用位槽座同步远离所述工作位槽座。