CN107905045A - 一种钢轨养护工程车 - Google Patents

Abstract

一种钢轨养护工程车，采用台车；滑轨，滑轨固定在台车上，并沿待养护的钢轨延伸方向布置；与导轨滑动配合的滑台；设置在滑台上用于钢轨养护的设备和/或工装；设置在滑台上的机械手，机械手用于移动设备和/或工装；控制系统，控制系统控制机械手、设备和/或工装对待养护的钢轨进行钢轨养护。该发明将钢轨养护的设备集成在一个工程车上，提高了养护效率及各项设备运输成本，为轨道交通建设提供了一种先进实用的设备。

Description

一种钢轨养护工程车

技术领域

本发明涉及轨道交通工务设备，尤其是一种钢轨养护工程车。

背景技术

轨道交通中钢轨需要定期养护、维修，然而养护的设备和工装通常都是独立的结构，且重量较重，施工运输、装卸不便，人力操作劳动强度大，效率低。因此迫切需要开发一种集成度高，全面机械化操作的设备。

发明内容

本发明的目的，是提供一种钢轨养护工程车，通过将各养护设备集成在一个工程车内，实现钢轨的养护设备的集成化、机械化。

为实现这个目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种钢轨养护工程车，其特征在于，包括：台车；滑轨，滑轨固定在台车上，并沿待养护的钢轨延伸方向布置；与滑轨滑动配合的滑台；设置在滑台上用于钢轨养护的设备和/或工装；设置在滑台上的机械手，机械手用于移动设备和/或工装；控制系统，控制系统控制机械手、设备和/或工装对待养护的钢轨进行钢轨养护。

进一步特征是，滑台包括支撑轮、两个支撑架；两个支撑架平行设置在滑台沿滑轨移动方向的两端；支撑轮通过滑台尾端的支撑架设置在滑台底部，支撑轮适于在待养护的钢轨上滚动。

进一步特征是，机械手包括机械手夹爪和三维滑动机构，机械手夹爪通过三维滑动机构设置在滑台上。

进一步特征是，三维滑动机构包括：机械手横向导轨，该机械手横向导轨沿横向延伸，并设置在各支撑架上；机械手纵梁，该机械手纵梁沿纵向延伸，并设置在机械手横向导轨上，与机械手横向导轨滑动接触；机械手纵向导轨，该机械手纵向导轨沿纵向延伸，并设置在机械手纵梁上；机械手纵向拖板，该机械手纵向拖板设置在机械手纵向导轨上，能够沿机械手纵向导轨滑动；机械手立柱，该机械手立柱沿立向延伸，并设置在机械手纵向拖板上；机械手立向导轨，该机械手立向导轨沿立向延伸，并设置在机械手立柱上，机械手立柱能够沿机械手立向导轨相对于机械手纵向拖板滑动；机械手夹爪设置在机械手立柱上；其中，横向是垂直于待养护钢轨延伸方向，纵向是平行于待养护钢轨延伸方向，立向是垂直于待养护钢轨所在平面。

进一步特征是，设备和/或工装包括相同的夹持柄，夹持柄用于与机械手夹爪配合。

进一步特征是，台车上设置有轨道轮，轨道轮适于在钢轨上滚动。

进一步特征是，钢轨养护包括钢轨探伤、钢轨焊接、钢轨除锈、钢轨打磨、轨形测量、轨距测量、扣件检查调整、道砟捣固的至少一种。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种钢轨养护工程车的外部结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种钢轨养护工程车的内部结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的一种钢轨养护工程车的切割刀结构示意图；

图4为本发明一个实施例提供的一种钢轨养护工程车的对轨夹具结构示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种钢轨养护工程车的自动电弧焊机结构示意图；

图6为本发明一个实施例提供的一种钢轨养护工程车的仿型打磨机结构示意图；

图7为本发明一个实施例提供的一种钢轨养护工程车的中频加热器结构示意图。

附图中，各标号所代表的元件列表如下：

图中的标记定义为不带“0”的标记为部件，中间带“0”的为零件或子部件，“0”前面为所属部件的标记，“0”后面为该部件包括的零件或子部件。

图1中，1台车、101轨道轮、102车厢后门。

图2中，103车厢纵向导轨、2滑台、201机械手横向导轨一、202机械手横向导轨二、203滑台支撑架、204滑台支撑轮、3机械手纵梁、301机械手纵向导轨、4机械手纵向拖板、401机械手立向导轨、5机械手立柱、501机械手夹爪、6切割机、7对轨夹具、8自动电弧焊机、9仿型打磨机、10接头轨段、11中频加热器。

图3中，601切割机机架、602切割刀盘电机、603刀盘主轴、604切割刀盘、605切割机夹持柄。

图4中，701夹轨梁、702夹轨梁纵向导轨、703压臂滑板、704压臂滑板销轴、705压臂滑板油缸、706压臂、707轨腰压头、708带导槽连接块、709带导杆连接块、7010导槽、7011拉紧油缸、7012轨腰焊接铜挡、7013推瘤刀、7014对轨夹具夹持柄。

图5中，801焊机底座、802焊机纵向导轨、803焊机纵向滑台、804焊机横向导轨、805焊机横向滑台、806焊机立向导轨、807焊接送丝头、808旋转焊嘴、809焊丝盘、8010焊机夹持柄。

图6中，901外墙板、902外拉杆、903圆弧导轨槽、904内齿圈、905轨头夹具、906打磨机夹持柄、907内墙板、908内拉杆、909带齿条内拉杆、9010回转电机、9011回转齿轮、9012磨头滑架、9013往复电机、9014往复齿轮、9015升降拖板、9016进给电机、9017磨头电机、9018砂轮、9019直线位移传感器。

图7中，1101加热器框架、1102中频输出变压器、1103夹轨压头、1104夹轨油缸、1105夹轨压头导杆、1106感应线圈、1107线圈油缸、1108线圈导杆、1109加热器夹持柄。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如附图所示，本发明实施例提供的一种钢轨养护工程车，主要包括台车、滑台、滑轨、机械手、用于钢轨养护设备和/或工装和控制系统。具体的通过将钢轨养护所需的设备和/或工装集成在台车的滑台上，并通过台车上的控制系统控制机械手按照工艺程序移动所需要的设备和/或工装至待养护轨道的指定操作地点执行具体操作。

具体的滑台的上端承载钢轨养护设备/工装，且滑台通过与待养护钢轨延伸同向的滑轨滑动，当工程车行驶至待养护钢轨附近时，滑台通过滑轨可以伸出车外。

而且该滑台可以设置支撑轮，用于当滑台伸出车外时，支撑滑台，且支撑轮与待养护钢轨相匹配，可以滚动接触，也方便在调整养护位置处时，滑台的移动不会给台车造成过重的负重。

设置在滑台上的机械手可以三维移动设备和/或工装，实现方式有很多种，可以是通过一个电子机械手，该机械手连接在一个可上下伸缩，前后左右移动的连接架上；还可以是设置有三维滑动装置，使得机械手可以沿三个方向移动。

滑台两段设置两个支撑架，两个支撑架同时连接机械手的三维滑动装置，其中一个支撑架连接支撑轮。两个支撑架的高度可以保持一致，也可以仅仅是平行设置具有不同的高度。

该工程车的结构可以是台车1具有轨道轮101，可以在线路钢轨上行驶；台车1装载着一个滑台2，该滑台2在台车1上的与线路钢轨方向平行的纵向导轨103约束下滑动，焊轨时滑台2后端从台车1后部伸出车外；滑台2后端下部是两端装有支撑轮204的支撑架203，支撑轮204在滑台2从台车1后部伸出车外时，在线路钢轨上滚动；滑台2前后两端的上部，是与线路钢轨方向垂直的机械手横向导轨一201和机械手横向导轨二202；一个机械手纵梁3，其底部约束在滑台机械手横向导轨一201和机械手横向导轨二202上，可以在滑台2上横向移动；机械手纵梁3上部是机械手纵向导轨301；一个机械手纵向拖板4，在机械手纵向导轨301约束下，在机械手纵梁3上纵向移动，机械手纵向拖板4上有机械手立向导轨401；一个机械手立柱5，在机械手立向导轨401约束下上下移动，机械手立柱5下端装有两个机械手夹爪501；滑台2上的机械手横向导轨201、机械手横向导轨202、机械手纵梁3、机械手纵向拖板4、机械手立柱5、机械手夹爪501构成三维移动机械手；在滑台2上放置的专用设备和工装。具体的专用设备和工装可以依照使用的目的动态分配多个功能性设备组件。

钢轨养护可以包括钢轨探伤、钢轨焊接、钢轨除锈、钢轨打磨、轨形测量、轨距测量、扣件检查调整、道砟捣固的至少一种。

以钢轨焊接养护作为示意，多个功能性设备组件可以包括切割机6、对轨夹具7、自动电弧焊机8、仿型打磨机9、中频加热器11和接头轨段10。

其中，切割机6有一个切割机机架601作为基体，切割机机架601上固定着一个切割刀盘电机602，该电机输出轴与刀盘主轴603固定连接，切割刀盘604固定套装在刀盘主轴603上，切割机机架601上固定着切割机夹持柄605。

其中，对轨夹具7的主体是两个相对放置的夹轨梁701，夹轨梁701为长条状体。两个夹轨梁701相对的内侧面的一端，制有夹轨梁纵向轨导702。两个压臂滑板703分别滑动配合在两个夹轨梁纵向导轨702上。每个压臂滑板703上固定着一个压臂滑板销轴704，该销轴通过夹轨梁701上的长孔向夹轨梁701外侧伸出。每个夹轨梁701外侧配置有一个压臂滑板油缸705，该油缸的缸筒固定在夹轨梁701上，该油缸的活塞杆前端耳环套装在压臂滑板销轴704上，用于拉动压臂滑板703在夹轨梁纵向导轨702上移动。在每个压臂滑板703上固定着一个压臂706，压臂706是长条状体。压臂706两端各有一个轨腰压头707。在每个夹轨梁701没有纵向导轨702的一端也固定着一个压臂706，每个夹轨梁701两端的压臂706上的4个轨腰压头707的内侧面在一个平面上。在一侧夹轨梁701两端的两个压臂706的上顶面上，各固定着一个带导槽连接块708，在另一侧夹轨梁701两端的两个压臂706的上顶面上，各固定着一个带导杆连接块709。每个带导杆连接块709的导杆，与另一侧相对的带导槽连接块708的导槽7010滑动配合。在相对配合的一对带导槽连接块708和带导杆连接块709之间，安装着拉紧油缸7011，该油缸的缸筒和活塞杆分别固定在带导槽连接块708和带导杆连接块709上。在每个夹轨梁701的中部安装有轨腰焊接铜挡7012。在两个安装在压臂滑板703上的压臂706的里端，各固定安装着一个推瘤刀7013，推瘤刀7013的刃口形状，与钢轨轨头顶面和侧面一致。在两个带导杆连接块709上各固定着一个对轨夹具夹持柄7014。

其中，自动电弧焊机8的基体是一个焊机底座801，底座上制有焊机纵向导轨802。一个焊机纵向滑台803，在焊机纵向导轨802约束下，可以在焊机底座801上纵向移动，焊机纵向滑台803上制有焊机横向导轨804。一个焊机横向滑台805，在焊机横向导轨804约束下，可以在焊机纵向滑台803上横向移动，焊机横向滑台805上制有焊机立向导轨806。一个焊接送丝头807，在焊机立向导轨806约束下，可以在焊机横向滑台805上面上下移动；焊接送丝头807向下伸出一个旋转焊嘴808。在焊机横向滑台805上固定安装有焊丝盘809和两个焊机夹持柄8010。

其中，仿型打磨机9有两个外墙板901，两个外墙板901由四根外拉杆902紧固成一个外框架，两个外墙板901相对的内侧面上都有一个圆弧导轨槽903，两个圆弧导轨槽903的轴心线共线；在一侧的外墙板上制有内齿圈904，该内齿圈904的轴心线与圆弧导轨槽903的轴心线共线；每个外墙板901上都固定安装有轨头夹具905和一个打磨机夹持柄906；在外框架中有两个内墙板907，两个内墙板907由两根内拉杆908和两根带齿条内拉杆909紧固成一个内框架，两根内拉杆908和两根带齿条内拉杆909四者相互平行；每个内墙板907的外侧面上有一个圆弧导轨条，该导轨条与框架同一端的外墙板901上的圆弧导轨槽903相配合，形成一个回转副；在靠近带内齿圈的外墙板侧的内墙板907上固定安装着一个回转电机9010，该回转电机9010轴上的回转齿轮9011与内齿圈904相啮合，回转电机9010旋转带动内框架在圆弧导轨副约束下转动；一个磨头滑架9012，通过其上的4个孔，可滑动的套装在两根内拉杆908和两根带齿条内拉杆909上；磨头滑架9012上固定安装着一个往复电机9013，该电机轴上的往复齿轮9014与带齿条内拉杆909上的齿条相啮合，往复电机9013正反转，就驱动磨头滑架9012在两根内拉杆908和两根带齿条内拉杆909上往复移动；磨头滑架9012上制有立向的导轨，该导轨约束着一个升降拖板9015，磨头滑架9012上固定安装着一个进给电机9016，该电机驱动升降拖板9015上下移动；在升降拖板9015上固定安装着一个磨头电机9017，该电机轴上固定安装着砂轮9018；在一侧内墙板907上固定安装着一个直线位移传感器9019的定尺，该传感器的动尺向轨头方向伸出。

其中，中频加热器11的基体是一个底部敞开的加热器框架1101，一台中频输出变压器1102固定安装在加热器框架1101上部；加热器框架1101下部两侧板上各有两个夹轨油缸1104，夹轨油缸1104的缸筒固定安装在侧板上，夹轨油缸1104的活塞杆伸向框架内；每个夹轨油缸1104的活塞杆前端固定着一个夹轨压头1103，每个夹轨压头1103上还固定着两根夹轨压头导杆1105，夹轨压头导杆1105和同一夹轨压头1103连接的夹轨油缸活塞杆平行，夹轨压头导杆1105穿过加热器框架1101侧板上的导向孔；加热器框架1101下部两侧板上各有一个线圈油缸1107，线圈油缸1107的缸筒固定安装在侧板上，线圈油缸1107的活塞杆伸向框架内；每个线圈油缸1107的活塞杆前端固定着一个感应线圈1106，每个感应线圈1106上还固定着两根线圈导杆1108，线圈导杆1108和同一感应线圈1106连接的线圈油缸活塞杆平行，线圈导杆1108穿过框架侧板上的导向孔。加热器框架1101上部固定着两个加热器夹持柄1109。

以钢轨段更换为示意，工程车的具体工序流程如下：

(1)、切割伤损轨段插入接头轨段。工程车在线路上行驶到伤损轨段，停在伤损点前方3m至4m处。伤损点两侧按线路规定的长度确定两个切割点。之后台车车厢后门打开，滑台支撑轮在线路钢轨上滚动，支撑着滑台后端，使滑台向后伸出，使其后端越过后面的切割点。之后三维移动机械手启动，通过纵向、横向、立向位移组合，使机械手夹爪到达并夹住切割机夹持柄，之后机械手将切割机吊起并移动到一个钢轨切割点上方，启动切割刀盘电机，机械手慢速下降，切割刀盘将钢轨切断。然后机械手带着切割机在另一个切割点将钢轨切断，两个切割点之间，就形成了一个与线路钢轨分离的带伤损的轨段。机械手带着切割机将其放回滑台上原处。机械手再移动到伤损轨段处，将其夹起放到一边，腾出接头轨段位置。机械手回到滑台处，夹起放置在滑台上的接头轨段，将该接头轨段移置到线路钢轨两个切割点之间。

(2)、对轨拉轨。机械手夹爪到达并夹持住对轨夹具夹持柄，将对轨夹具吊起并移动到一个切割点上方，并使对轨夹具两侧的轨腰压头处于钢轨两面，机械手下降将轨腰压头对准钢轨轨腰，同时使夹轨梁纵向中心线对准切割缝；启动拉紧油缸，拉紧油缸活塞杆缩回，使两侧的轨腰压头压紧在原线路钢轨和接头轨段的轨腰上，使得两轨的横端面对正，拉紧油缸持续保压。在启动拉紧油缸时，通过控制系统使机械手在横向处于浮动状态。接着启动压臂滑板油缸，调整两端压臂之间的距离，两端夹紧着的原线路钢轨和接头钢轨的轨腰压头，就迫使两轨端面之间的距离发生变化，直至将距离调整到符合规定的焊缝宽度值，到此对轨工艺环节完成。

(3)、焊轨。机械手夹爪松开对轨夹具，转而夹持住自动电弧焊机的夹持柄，将焊机移动转置到对轨夹具上面。启动自动焊接程序，将原线路钢轨和接头钢轨由轨底到轨头逐层焊接在一起。焊接完毕后，立即将对轨夹具压臂滑板端上的拉紧油缸泄压，使该端的轨腰压头松开钢轨，同时压臂滑板油缸向焊缝方向推动压臂滑板，该滑板上的压臂里端的推瘤刀推过焊缝，将轨头顶面和侧面的焊瘤推平。机械手夹持自动电弧焊机，将焊机放回滑台上的原位。机械手返回对轨夹具处，夹持住对轨夹具夹持柄，机械手横向转为浮动状态，对轨夹具上的拉紧油缸活塞杆伸出，使对轨夹具两侧的轨腰压头拉开距离，此距离大于钢轨轨头宽度，使得机械手能够将对轨夹具提起，并将对轨夹具移送到第二个切割点上。重复工序环节②和工序环节③将第二个焊缝焊好，之后机械手将自动电弧焊机和对轨夹具放回到滑台上原来位置。

(4)、打磨轨头焊缝。机械手夹持仿型打磨机夹持柄，将打磨机分别放置到两个焊缝处，打磨轨头顶面和侧面。作业时打磨机两端的轨头夹具夹住焊缝两侧的轨头，使打磨机固定在钢轨上。启动回转电机，内框架就在内外墙板间的圆弧导轨约束下绕着轨头做半圆周转动；此时固定在内墙板上的直线位移传感器的动尺触头，顶在轨头原始表面上，在半圆周转动过程中实时测量出轨头顶面和侧面上每个点到内框架中心的距离；启动往复电机后，磨头滑架在内拉杆上往复移动，移动范围是使磨头砂轮，能够扫过焊缝两侧一定宽度内的轨头表面；同时进给电机在直线位移传感器输出的距离数据控制下，驱动升降拖板做进给移动。升降拖板上的磨头电机带动砂轮旋转，砂轮端面对焊缝区域的轨头顶面和侧面进行磨削。由于砂轮端面的位置和直线位移传感器的动尺触头的位置，始终是对应的，焊缝区域磨削后的形状就和轨头原始表面的形状保持一致，换言之，就是对焊缝区域，按照轨头原始表面形状进行仿型打磨。两处焊缝都打磨完毕后，机械手将仿型打磨机放回到滑台上原来位置。

(5)、焊缝热处理。机械手夹爪到达并夹持住中频加热器的夹持柄，将中频加热器吊起并移动到一个焊缝上方，机械手下降，使中频加热器两侧的夹轨压头处于钢轨两面，并对准钢轨轨腰，同时使感应线圈纵向中心对准焊缝；启动加热器框架两侧的4个夹轨油缸，夹轨油缸的活塞杆伸出，活塞杆前端的夹轨压头顶在钢轨两侧轨腰上，将中频加热器固定在钢轨上。启动线圈油缸，线圈油缸活塞杆伸出，使两个感应线圈从钢轨两侧接近钢轨。接通中频电源，中频输出变压器送出电流到感应线圈，加热焊缝区域，按工艺参数完成焊缝的热处理。完毕后，机械手将中频加热器放回到滑台上原来位置。

(6)、回收伤损轨段。机械手夹持切割下来的伤损轨段，将其放置到滑台上原先放置接头轨段的位置。之后滑台退回到台车里面，台车车厢后门关闭，台车行驶离开作业现场。至此完成了处理既有线路伤损轨段的工作。

以上仅为本发明的一种实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明思路和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钢轨养护工程车，其特征在于，包括：

台车；

滑轨，所述滑轨固定在所述台车上，并沿待养护的钢轨延伸方向布置；

与所述滑轨滑动配合的滑台；

设置在所述滑台上用于钢轨养护的设备和/或工装；

设置在所述滑台上的机械手，所述机械手用于移动所述设备和/或工装；

控制系统，所述控制系统控制所述机械手、所述设备和/或工装对待养护的钢轨进行钢轨养护。

2.根据权利要求1所述的工程车，其特征在于，所述滑台包括支撑轮、两个支撑架；

所述两个支撑架平行设置在所述滑台沿所述滑轨移动方向的两端；

所述支撑轮通过所述滑台尾端的支撑架设置在所述滑台底部，所述支撑轮适于在所述待养护的钢轨上滚动。

3.根据权利要求2所述的工程车，其特征在于，所述机械手包括机械手夹爪和三维滑动机构，所述机械手夹爪通过所述三维滑动机构设置在所述滑台上。

4.根据权利要求3所述的工程车，其特征在于，所述三维滑动机构包括：

机械手横向导轨，该机械手横向导轨沿所述横向延伸，并设置在各所述支撑架上；

机械手纵梁，该机械手纵梁沿所述纵向延伸，并设置在所述机械手横向导轨上，与所述机械手横向导轨滑动接触；

机械手纵向导轨，该机械手纵向导轨沿所述纵向延伸，并设置在所述机械手纵梁上；

机械手纵向拖板，该机械手纵向拖板设置在所述机械手纵向导轨上，能够沿所述机械手纵向导轨滑动；

机械手立柱，该机械手立柱沿所述立向延伸，并设置在所述机械手纵向拖板上；

机械手立向导轨，该机械手立向导轨沿所述立向延伸，并设置在所述机械手立柱上，所述机械手立柱能够沿所述机械手立向导轨相对于所述机械手纵向拖板滑动；

所述机械手夹爪设置在所述机械手立柱上；

其中，所述横向是垂直于所述待养护钢轨延伸方向，所述纵向是平行于所述待养护钢轨延伸方向，所述立向是垂直于所述待养护钢轨所在平面。

5.根据权利要求3所述的工程车，其特征在于，各所述设备和/或工装包括相同的夹持柄，所述夹持柄用于与所述机械手夹爪配合。

6.根据权利要求1所述的工程车，其特征在于，所述台车上设置有轨道轮，所述轨道轮适于在所述钢轨上滚动。

7.根据权利要求1所述的工程车，其特征在于，所述钢轨养护包括钢轨探伤、钢轨焊接、钢轨除锈、钢轨打磨、轨形测量、轨距测量、扣件检查调整、道砟捣固的至少一种。