CN110565460A - 自走型轨道螺栓松紧装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自走型轨道螺栓松紧装置及其方法，涉及轨道施工技术领域，自走型轨道螺栓松紧装置包括设置在轨道上的自行走小车、以及设置在自行走小车上的螺栓松紧单元、刹车单元和控制系统；自行走小车用于带动螺栓松紧单元在轨道上前进或后退，螺栓松紧单元用于对轨道上的待松紧螺栓完成自动松紧动作，刹车单元用于使自行走小车停止；控制系统用于控制自行走小车、螺栓松紧单元以及刹车单元运行。利用本发明，能够自动完成轨道的螺栓松紧工作，提高了轨道安装、维护效率。

Description

自走型轨道螺栓松紧装置及其方法

技术领域

本发明涉及轨道施工技术领域，更为具体地，涉及一种用于轨道螺栓松紧的自走型轨道螺栓松紧装置及其方法。

背景技术

中国是一个铁路大国，据统计，截至2018年底，中国全国铁路营业里程达到13.1万公里以上，规模居世界第二；其中高铁2.9万公里以上，远超世界其他国家高铁里程之和。

而轨道作为铁路线路的重要组成部分，是一个整体性的工程结构。在轨道安装或者检修过程中，包含着大量的松紧螺栓工作。传统的螺栓松紧方式有两种，一种是使用扳手，依靠工人的经验进行螺栓的松紧；另一种方式就是使用液压内燃机扳手、手提交流电动扳手或者充电式手提扳手，虽然一定程度上可以降低劳动强度，但是，存在的弊端如下：

1、仍需要人工使得螺栓与扳手对准，工作质量不可控，影响工作效率；

2、液压内燃机扳手操作过程中必须有工人进行扶持、下压及上提连杆动作，费时费力；而手提交流电扳手操作过程中必须有工人拖着电线工作，存在安全风险；

3、工作时长受电线长度或者电池容量的限制。

因此，亟需一种能够脱离人工并自动高效完成螺栓松紧工作的螺栓松紧装置。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种自走型轨道螺栓松紧装置，其主要目的是，能够实现在轨道上全自动化螺栓松紧作业，提高了工作效率。

为实现上述目的，本发明提供一种自走型轨道螺栓松紧装置，包括设置在轨道上的自行走小车、以及设置在自行走小车上的螺栓松紧单元、刹车单元和控制系统；自行走小车用于带动螺栓松紧单元在轨道上实现前进或者后退，自行走小车包括小车本体、小车本体底部的车轮组件以及驱动车轮组件的小车驱动装置；螺栓松紧单元用于对轨道上的待松紧螺栓完成自动松紧动作，螺栓松紧单元包括对称设置在小车本体两侧的一对自动套筒扳手以及用于调节自动套筒扳手上、下往复位移的套筒升降组件；刹车单元安装于小车本体的底部，用于使自行走小车停止；控制系统用于控制自行走小车、螺栓松紧单元以及刹车单元运行。

此外，优选的结构为，刹车单元包括用于夹紧或者松开轨道的手爪组件、用于驱动手爪组件的刹车驱动装置、支撑轮以及安装在手爪组件末端的刹车轮组；支撑轮设置在手爪组件与轨道顶面之间，刹车轮组跨设在轨道的两侧；当刹车驱动装置驱动手爪组件，手爪组件带动轨道两侧的刹车轮张开，从而使刹车轮松开轨道；当手爪组件运动至设定位置，手爪组件带动两侧刹车轮相向运动，从而使刹车轮夹紧轨道。

此外，优选的结构为，手爪组件包括主轴、支撑板、调节块、中连接臂、左侧连接臂、右侧连接臂和支撑座；刹车轮组包括一对刹车轮；主轴的一端连接刹车驱动装置，主轴的另一端连接调节块，调节块通过两条中连接臂分别与左侧连接臂、右侧连接臂相连接，在左、右侧连接臂的末端分别安装有刹车轮；左侧连接臂与右侧连接臂的中部分别与支撑座相铰接，支撑座通过支撑板固定在小车本体上，在支撑座的底部设置有与轨道顶面相接触的支撑轮；当主轴上升，主轴通过调节块推动两条中连接臂，中连接臂带动左、右侧连接臂，实现刹车轮与轨道的分离；当两条中连接臂被推动至水平位置，中连接臂带动左、右侧连接臂，实现刹车轮将轨道夹紧。

此外，优选的结构为，套筒升降组件包括依次设置的套筒升降驱动装置、升降传动机构和一对升降叉手；自动套筒扳手包括扳手驱动装置、扳手驱动装置的传动轴以及套筒扳手；套筒升降驱动装置驱动升降传动机构，进而带动升降叉手进行上、下往复位移；与升降叉手对应设置有容偏限位环，容偏限位环套接在驱动装置的传动轴上，驱动装置的传动轴末端连接套筒扳手。

此外，优选的结构为，升降传动机构包括U型面板、U型底板和一对连接轴；套筒升降驱动装置的输出端连接U型面板，U型面板的两端与分别连接连接轴的顶端；连接轴穿过U型底板的两端，并在连接轴的末端设置升降叉手。

此外，优选的结构为，容偏限位环包括定位部和容偏部，定位部与升降叉手对应设置，定位部的底端容置在容偏部内。

此外，优选的结构为，在自行走小车上设置有两个以上的螺栓松紧单元；自走型轨道螺栓松紧装置还包括发电机，发电机为自行走小车、螺栓松紧单元以及刹车单元提供动力。

此外，优选的结构为，在自行走小车上设置有两个以上的刹车单元。

此外，优选的结构为，自走型轨道螺栓松紧装置还包括螺栓垂直距离传感器和螺栓水平距离传感器，所述螺栓垂直距离传感器与套筒扳手设置在同一水平高度，螺栓垂直距离传感器、螺栓水平距离传感器与控制系统电连接。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种自走型轨道螺栓松紧方法，将自走型轨道螺丝松紧装置架设在轨道上；控制系统开启小车驱动装置驱动自行走小车在轨道上运动，自行走小车带动螺栓松紧单元和刹车单元一起运动；当螺栓松紧单元运行至待松紧螺栓附近时，螺栓水平距离传感器发送待松紧螺栓的位置信号给控制系统，控制系统输出工作指令给自行走小车的小车驱动装置，通过小车驱动装置驱动小车本体直至套筒扳手与待松紧螺栓同心；控制系统输出工作指令给刹车单元，通过刹车驱动装置驱动刹车单元夹紧轨道；通过螺栓垂直距离传感器测定套筒扳手与待松紧螺栓间的垂直距离，然后将所测定的垂直距离信息发送至控制系统，控制系统发送工作指令给套筒升降驱动装置；套筒升降驱动装置带动扳手驱动装置的传动轴向下移动至套筒扳手对准待松紧螺栓；然后套筒扳手工作，将螺栓松开或拧紧；螺栓松紧工序完成后，套筒升降驱动装置驱动套筒扳手复位，进入下一个工作循环。

从上面的技术方案可知，本发明的自走型轨道螺栓松紧装置及其方法，能够获得以下有益效果：

1)摆脱了传统的依靠人工使得螺栓与扳手对准的局面，可自动完成轨道行走及螺栓松紧工作，减少人为误差，加快施工进度，安全高效；

2)全自动化作业，颠覆了现有的操作模式，适用范围广，尤其适合环境恶劣的工作场景；

3)整个过程通过PLC控制器控制，智能定位、准确位移并且扭力恒定，实现松紧螺栓的完全自动化；

4)在螺丝松紧过程中，彻底摆脱了人工沿铁轨扶持装置作业的局面，施工人员仅需在铁轨安全区域内观察螺栓松紧装置的运行状况即可，因此，显著提高了施工人员的安全性，大大降低了沿轨道施工带来的被火车误撞风险。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的自走型轨道螺栓松紧装置的结构图；

图2为根据本发明实施例的自走型轨道螺栓松紧装置的另一结构图；

图3为根据本发明实施例的自行走小车的结构图；

图4为根据本发明实施例的刹车单元的结构图；

图5为根据本发明实施例的刹车单元的剖视图；

图6为根据本发明实施例的螺栓松紧单元的结构图；

图7为根据本发明实施例的电动套筒扳手的结构图；

图8为根据本发明实施例的容偏限位环的结构图；

图9为根据本发明实施例的控制系统的原理框图。

其中的附图标记包括：1、轨道；2、自行走小车；3、发电机；4、刹车单元；5、螺栓松紧单元；6、控制系统；20、小车本体；21、U形定位环；22、前轮；23、后轮；24、前轮支架；25、主背板；26、后轮支架；27、驱动轴；28、小车驱动装置；30、螺栓水平距离传感器；31、传感器支架一；41、主轴；42、调节块；43、支撑板；44、中连接臂；45、左侧连接臂；46、右侧连接臂；47、支撑座；48、支撑轮；49、刹车轮；51、自动套筒扳手；52、套筒升降组件；53、传感器支架二；54、螺栓垂直距离传感器；511、扳手驱动装置；512、电机固定架；513、扳手驱动装置的传动轴；514、套筒扳手；521、套筒升降驱动装置；522、套筒升降输出轴；523、U型面板；524、U型底板；525、连接轴；526、升降叉手；527、容偏限位环；257-A、定位部；257-B、容偏部；528、套筒支撑板；529、连接块。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另外，需要说明的是，在本文中，“第一”、“第二”字样仅仅用来将相同的名称区分开来，而不是暗示这些名称之间的关系或者顺序，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明通过气动、电动、可编程控制器等自控手段及相应机构实现自行走小车沿轨道行走的过程中完成螺栓的松紧工作，螺栓松紧工作效率高，有效降低了操作者的劳动强度。需要说明的是，轨道为铁路轨道，可以是普通列车的轨道也可以是高铁轨道。

为了说明本发明提供的自走型轨道螺栓松紧装置的结构，图1至图2分别从不同角度对自走型轨道螺栓松紧装置的结构进行了示例性标示。具体地，图1为根据本发明实施例的自走型轨道螺栓松紧装置的结构图；图2为根据本发明实施例的自走型轨道螺栓松紧装置的另一结构图。

如图1至图2所示，本发明提供一种自走型轨道螺栓松紧装置，包括设置在轨道1上的自行走小车2、以及设置在自行走小车2上的螺栓松紧单元5、刹车单元4和控制系统6。图中所示自走型轨道螺栓松紧装置装配在轨道1上。

根据不同的施工要求进行不同的控制，本发明的自动化一体装置由行走系统、刹车系统、螺栓松紧系统以及集成控制系统组成。也就是说自行走小车2为行走系统用于实现该轨道螺栓松紧装置的在轨道上的前进或者后退；刹车系统即为刹车单元4用于该轨道螺栓松紧装置在轨道1上的刹车及防倾倒；螺栓松紧系统即为螺栓松紧单元5，用于自动实现对设置在轨道1上的待松紧的螺栓进行松开或紧固；集成控制系统即为控制系统6，用于控制上述各单元机构的运行。

具体地，自行走小车2包括小车本体20、小车本体20底部的车轮组件以及驱动车轮组件的小车驱动装置；通过自行走小车2实现轨道螺栓松紧装置在轨道1上的自动行走。

螺栓松紧单元5包括对称设置在小车本体20两侧的一对自动套筒扳手51以及用于调节一对自动套筒扳手上、下位移的套筒升降组件52；自动套筒扳手包括扳手驱动装置511、扳手驱动装置的传动轴513以及套筒扳手514。其中，扳手驱动装置511驱动扳手驱动装置的传动轴513转动，而扳手驱动装置的传动轴513的末端连接套筒扳手514，从而实现自动套筒扳手的功能。而套筒升降组件52用于带动自动套筒扳手实现上、下往复位移。

其中，这里的自动套筒扳手可以为液压内燃机扳手、电动扳手或者充电式手提扳手，而在本实施例中自动套筒扳手为电动扳手51，则其对应的扳手驱动装置511则为伺服电机和减速机。

需要说明的是，所有轨道都是依据当地的地势修建，并非全部轨道均安装在同一水平面上，因此，为了防止轨道的坡度带来小车的溜车或者倒退，自行走小车2上设置了刹车单元4，刹车单元4安装于小车本体20的底部；刹车单元4的设置在螺栓松紧过程中，进一步锁定了自行走小车2与待松紧螺栓的相对位置，防止发生相对位移。

控制系统6为用于控制自行走小车2、螺栓松紧单元5以及刹车单元4运行的控制系统。

自走型轨道螺栓松紧装置还包括动力驱动装置，用于为自行走小车2、螺栓松紧单元5以及刹车单元4提供动力；需要说明的是，动力驱动装置可以是气动控制方式也可以是电动控制方式，而气动控制也就是气缸驱动，在本实施例中，为了均衡工作时长和装置的自重，动力驱动装置为发电机3。而各单元所有的驱动装置均为伺服电机，动力源来自于3.5KW发电机3，在具体实施过程中，安装有发电机3的自走型轨道螺栓松紧装置最高可实现9小时连续工作。也就是说，为发电机加油一次，即可实现连续9小时的全自动化螺丝松紧作业，实现了精准高效地技术效果，尤其适用于野外轨道的螺栓维护工作场景。

具体地，小车驱动装置28、刹车驱动装置、扳手驱动装置511均为伺服电机和减速机，套筒升降驱动装置521为电缸。

图3为根据本发明实施例的自行走小车的结构图。

如图3所示，自行走小车2包括小车本体20、小车本体20底部的车轮组件以及驱动车轮组件的小车驱动装置；其中，小车本体20即为小车的主梁，主梁为承载梁；主梁的底部安装车轮组件而主梁上安装其所承载的动力源(发电机)、刹车单元4以及螺栓松紧单元5。

车轮组件包括前轮22和后轮23；前轮22和后轮23分别通过前轮支架24和后轮支架26安装在小车本体20的底部。前轮22为辅助轮，后轮23为驱动轮，前轮支架24和后轮支架26均为U形架，前轮支架24和后轮支架26均固定安装在小车本体20的底面上。

为了更加紧凑地利用安装空间，前轮支架24设置在小车本体20的底面，前轮支架24与主背板25的底端相连接固定，主背板25架设在小车本体20上；其中，需要说明的是主背板25包括下部的安装部和上部的延伸部，安装部成U型；而主背板25向小车本体20上方延伸部用于固定安装扳手驱动装置511，扳手驱动装置511通过电机固定架512固设在主背板25上；进一步的，电机固定架512为抱箍。

后轮23通过驱动轴27与小车驱动装置28的输出端相连接。小车驱动装置28包括伺服电机以及减速机，伺服电机的输出轴连接减速机的输入轴，减速机固定在后轮支架26的外侧，且减速机的输出轴连接驱动轴27。所以自行走小车2的行走原理简述如下：而当伺服电机转动时，带动减速机，减速机带动后轮23，从而实现自行走小车2在轨道1上移动。

自行走小车2还包括螺栓水平距离传感器30，为了更加精准的检测与待松紧螺栓的水平方向的距离，与待松紧螺栓的水平方向的距离也就是自行走小车2所要进行位移的距离，将螺栓水平距离传感器30设置在后轮23的外侧。也就是说后轮23的一个侧面连接驱动轴27另外一个侧面安装有螺栓水平距离传感器30；螺栓水平距离传感器30安装在传感器支架一31上，而传感器支架一31为阶梯状支撑片，传感器支架一31的上端固定在后轮支架26的侧面，而传感器支架一31的底端固定螺栓水平距离传感器30。

进一步的，在运输环节为了推动自行走小车，在前轮22和后轮23上套设有U形定位环21，通过U形定位环将前轮22和后轮23以及小车主体20相固定。

为了说明本发明提供的刹车单元的结构，图4至图5分别从不同角度对刹车单元的结构进行了示例性标示。具体地，图4为根据本发明实施例的刹车单元的结构图；图5为根据本发明实施例的刹车单元的剖视图。

如图4、图5所示，刹车单元4包括用于夹紧或者松开轨道1的手爪组件、用于驱动手爪组件的刹车驱动装置、支撑轮48以及安装在手爪组件末端的刹车轮组；一个手爪组件对应一个刹车轮组，一个刹车轮组可以包括一对刹车轮或者多对刹车轮49，只要多对刹车轮对称分布在轨道1的两侧即可。

为了支撑手爪组件，从而进一步地实现刹车单元4的防倾倒功能，在手爪组件与轨道1顶面之间设置支撑轮48；支撑轮48可以在轨道1上滚动；刹车轮49跨设在轨道1的两侧；两侧的刹车轮49可以抱紧轨道的边缘。

当刹车驱动装置驱动手爪组件，手爪组件带动两侧刹车轮49张开，从而使刹车轮49松开轨道；当手爪组件运动至设定位置，手爪组件带动两侧刹车轮49相向运动，从而使刹车轮夹紧轨道。

这里的手爪组件可以为机械手或者其他传动结构，只要是能实现两侧刹车轮49的张开及夹紧动作即可，在此不做具体限定。

在一个具体实施例中，一个手爪组件对应的是一对刹车轮49；手爪组件包括主轴41、支撑板43、调节块42、中连接臂44、左侧连接臂45、右侧连接臂46和支撑座47；主轴41一端连接刹车驱动装置，主轴41的另一端连接调节块42，调节块42通过两条中连接臂44分别与左侧连接臂45、右侧连接臂46相连接，左、右侧连接臂的末端分别安装有刹车轮49；左侧连接臂45与右侧连接臂46的中部分别与支撑座47相铰接，支撑座47通过支撑板43固定在小车本体20上，支撑座47的底部设置有与轨道1顶面相接触的支撑轮48。

刹车单元4的工作原理简述如下：当主轴41上升，主轴41通过调节块42推动两条中连接臂44，中连接臂44带动左、右侧连接臂，实现刹车轮49与轨道1分离；当两条中连接臂44被推动至水平位置，中连接臂44带动左侧连接臂45、右侧连接臂46，实现刹车轮49将轨道夹紧。

优选的结构为，刹车轮49的轮面内凹，刹车轮可与轨道1紧密贴合，进一步的，刹车轮49表面设置有增加摩擦力的橡胶层。

图6为根据本发明实施例的螺栓松紧单元的结构图；如图6所示，

螺栓松紧单元5包括对称设置在小车本体20两侧的一对自动套筒扳手51以及用于调节一对自动套筒扳手51上、下位移的套筒升降组件52；

套筒升降组件包括依次设置的套筒升降驱动装置521、升降传动机构和一对升降叉手526；套筒升降驱动装置521驱动升降传动机构，升降传动机构带动升降叉手526进行上、下往复位移；套筒升降驱动装置521通过连接块529固定在套筒支撑板528上，而套筒支撑板528安装在小车本体20上。扳手驱动装置511通过电机固定架512固设在主背板25上；电机固定架512为抱箍。

这里的升降传动机构可以为各种滑套与滑轨或者丝杠等的传动件，只要是能实现带动升降叉手实现上下往复位移即可，在此不做具体限定。

为了使升降动作更精准、两个自动套筒扳手51的位移更加同步，在一个优选的结构中升降传动机构包括U型面板523、U型底板524和连接轴525；套筒升降驱动装置521的输出端连接U型面板523，U型面板523的两端与分别连接连接轴525的顶端；连接轴525穿过U型底板524的两端，并在连接轴525的末端设置升降叉手526。

套筒升降驱动装置521即为电缸，电缸的输出轴连接U型面板523的中部，U型面板523和U型底板524的两端均设置有安装孔，两连接轴525的顶端分别连接U型面板523的两端，两连接轴525贯穿U型底板524，其底端安装升降叉手526。

升降传动机构的工作原理简述如下：

套筒升降驱动装置521带动U型面板523实现上、下往复位移，通过U型面板523、两连接轴525和U型底板524将套筒升降驱动装置521的输出端的上、下往复位移转换为两个端头同时上、下往复位移，也就是说同一个套筒升降驱动装置521同时带动两个升降叉手526同步进行上、下往复位移。而每个升降叉手526对应带动一个自动套筒扳手51，最终实现了在套筒扳手与待松紧螺栓处于同心位置时，套筒升降驱动装置521同时带动一对自动套筒扳手51进行上、下往复位移。

在一个具体实施例中，套筒升降组件52还包括螺栓垂直距离传感器54；螺栓垂直距离传感器54通过传感器支架二53安装在小车本体20的一侧，传感器支架二53为倒L型支撑片，传感器支架二53的顶端固定在U型底板524的底部，传感器支架二53垂直于水平面方向安装，螺栓垂直距离传感器54与套筒扳手527的安装高度一致。

螺栓垂直距离传感器54用于采集与待松紧螺栓的垂直距离信息，从而获取套筒扳手527的应该下降的距离。

图7为根据本发明实施例的电动套筒扳手的结构图；

自动套筒扳手51包括扳手驱动装置511、扳手驱动装置的传动轴513以及套筒扳手514。

与升降叉手526对应设置有容偏限位环527，容偏限位环套接在扳手驱动装置的传动轴513上，扳手驱动装置的传动轴513末端连接套筒扳手527。这里需要说明的是套筒扳手527是上紧或者卸松螺栓的一种专用工具，其有内六棱形的套筒，根据螺栓的型号不同，选择不同型号的套筒扳手527。

因此，本发明提供的自走型轨道螺栓松紧装置可以适用各种型号的螺栓，仅需通过待松紧的螺栓的型号不同，替换不同型号的套筒扳手524即可。

图8为根据本发明实施例的容偏限位环的结构图；优选的结构为，容偏限位环527包括定位部257-A和容偏部257-B，定位部257-A具有限位槽，限位槽与升降叉手526对应设置，容偏部257-B设置在定位部257-A的下方。

因为，扳手驱动装置的传动轴513为方形，而套筒扳手524与驱动装置的传动轴相对应设置的连接部也为方形，驱动装置的传动轴在工作期间一直在高速旋转，为了能够容许传动过程中产生的一定程度的扭曲，从而设置了容偏部257-B。容偏部257-B的设置进一步使驱动装置的传动轴与套筒扳手524的连接更加稳定，从而设备的降低维护频率。

在一个具体的实施例中，在自行走小车2上设置两个以上的螺栓松紧单元5。上述的螺栓松紧单元5不限于设置两组，还可以根据实际效率要求来选择三组、四组等其他组数，来满足对螺栓松紧效率的要求。但是，需要说明的是，当螺栓松紧单元5的设置数量为两个或者两个以上时，对于两个螺栓松紧单元5间的套筒升降组件的同步精准度要求较高。

为了提高自行走小车2的防倾倒功效，根据自走型轨道螺栓松紧装置的自重选择在自行走小车2上设置两个以上的刹车单元4。在本实施例中，刹车单元的数量为3个，其中，前轮22和后轮23之间设置两个刹车单元4，后轮23的后侧设置一个刹车单元。通过设置刹车单元，杜绝了在坡道上溜车或者倒退的现象，增加抗倾覆性，急刹效果好。

本发明还包括一种自走型轨道螺栓松紧方法，将自走型轨道螺丝松紧装置架设在轨道上；控制系统开启小车驱动装置驱动自行走小车在轨道上运动，自行走小车带动螺栓松紧单元和刹车单元一起运动；当螺栓松紧单元运行至待松紧螺栓附近时，螺栓水平距离传感器发送待松紧螺栓的位置信号给控制系统，控制系统输出工作指令给自行走小车的小车驱动装置，通过小车驱动装置驱动小车本体直至套筒扳手与待松紧螺栓同心；控制系统输出工作指令给刹车单元，通过刹车驱动装置驱动刹车单元夹紧轨道；通过螺栓垂直距离传感器测定套筒扳手与待松紧螺栓间的垂直距离，然后将所测定的垂直距离信息发送至控制系统，控制系统发送工作指令给套筒升降驱动装置；

套筒升降驱动装置带动扳手驱动装置的传动轴向下移动至套筒扳手对准待松紧螺栓；然后套筒扳手工作，将螺栓松开或拧紧；螺栓松紧工序完成后，套筒升降驱动装置驱动套筒扳手复位，进入下一个工作循环。

本发明之自走型轨道螺栓松紧方法的具体实施方式与上述自走型轨道螺栓松紧装置的具体实施方式大致相同，在此不再赘述。

图9为根据本发明实施例的控制系统的原理框图。

如图9所示，控制系统包括信息采集模块、运动控制模块以及通讯模块，信息采集模块连接螺栓水平距离传感器和螺栓垂直距离传感器，运动控制模块连接小车驱动装置28、刹车驱动装置、套筒升降驱动装置521以及扳手驱动装置511；

信息采集模块实时采集待松紧螺栓的距离信息，并将采集到的距离信息发送信号至控制系统中的下位机控制器，下位机控制器的通讯模块通232串口与控制计算机进行通讯，需要说明的是下位机控制器以单片机(PLC)为控制核心，而控制计算机可为电脑，用来远程收集信息。

根据控制计算机的预先设定参数，下位机控制器根据接收的信息控制自行走小车的行走与停顿，以及各个驱动装置的是否运行；而控制系统6的参数比如行走的速度、拧紧或者拧松的行程以及拧紧或者拧松的时间等参数的设定均可以通过人机界面进行动态修改。

当通讯模块包含无线通讯模块时，人机操作界面可以设置在移动终端上，移动终端可以为手机或者遥控器；通过移动终端实现电源开关、套筒扳手升降、拧紧或者拧松、自行走小车的前进或者后退等动作的控制。

本发明的自走型轨道螺栓松紧装置，摆脱了传统的依靠人工使得螺栓与扳手对准的局面，可自动完成轨道行走及螺栓松紧工作，减少人为误差，加快施工进度，安全高效；全自动化作业，颠覆了现有的操作模式，适用范围广，尤其适合环境恶劣的工作场景；整个过程通过PLC控制器控制，智能定位、准确位移并且扭力恒定，实现松紧螺栓的完全自动化。该方法与传统人工方法相比，以1.5公里铁轨的螺栓松紧施工为例，一台该自走型轨道螺栓松紧装置的工作量可以相当于40-60个人工的工作量。

上述本发明实施例仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

如上参照图1至图9以示例的方式描述根据本发明的自走型轨道螺栓松紧装置及其方法。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自走型轨道螺栓松紧装置，其特征在于，包括设置在轨道上的自行走小车、以及设置在所述自行走小车上的螺栓松紧单元、刹车单元和控制系统；

所述自行走小车用于带动所述螺栓松紧单元在轨道上实现前进或者后退，所述自行走小车包括小车本体、所述小车本体底部的车轮组件以及驱动所述车轮组件的小车驱动装置；

所述螺栓松紧单元用于对所述轨道上的待松紧螺栓完成自动松紧动作，所述螺栓松紧单元包括对称设置在所述小车本体两侧的一对自动套筒扳手以及用于调节所述自动套筒扳手上、下往复位移的套筒升降组件；

所述刹车单元安装于所述小车本体的底部，用于使所述自行走小车停止；

所述控制系统用于控制所述自行走小车、所述螺栓松紧单元以及所述刹车单元运行。

2.如权利要求1所述的自走型轨道螺栓松紧装置，其特征在于，

所述刹车单元包括用于夹紧或者松开轨道的手爪组件、用于驱动所述手爪组件的刹车驱动装置、支撑轮以及安装在所述手爪组件末端的刹车轮组；

所述支撑轮设置在所述手爪组件与轨道顶面之间，所述刹车轮组跨设在所述轨道的两侧；

当所述刹车驱动装置驱动所述手爪组件，所述手爪组件带动所述轨道两侧的刹车轮张开，从而使所述刹车轮松开所述轨道；当所述手爪组件运动至设定位置，所述手爪组件带动两侧刹车轮相向运动，从而使所述刹车轮夹紧所述轨道。

3.如权利要求2所述的自走型轨道螺栓松紧装置，其特征在于，所述手爪组件包括主轴、支撑板、调节块、中连接臂、左侧连接臂、右侧连接臂和支撑座；所述刹车轮组包括一对刹车轮；

所述主轴的一端连接所述刹车驱动装置，所述主轴的另一端连接所述调节块，所述调节块通过两条中连接臂分别与左侧连接臂、右侧连接臂相连接，在左、右侧连接臂的末端分别安装有刹车轮；所述左侧连接臂与右侧连接臂的中部分别与所述支撑座相铰接，所述支撑座通过支撑板固定在所述小车本体上，在所述支撑座的底部设置有与所述轨道顶面相接触的支撑轮；

当所述主轴上升，所述主轴通过所述调节块推动所述两条中连接臂，所述中连接臂带动所述左、右侧连接臂，实现所述刹车轮与所述轨道的分离；当所述两条中连接臂被推动至水平位置，所述中连接臂带动左、右侧连接臂，实现所述刹车轮将所述轨道夹紧。

4.如权利要求1所述的自走型轨道螺栓松紧装置，其特征在于，所述套筒升降组件包括依次设置的套筒升降驱动装置、升降传动机构和一对升降叉手；所述自动套筒扳手包括扳手驱动装置、扳手驱动装置的传动轴以及套筒扳手；

所述套筒升降驱动装置驱动所述升降传动机构，进而带动所述升降叉手进行上、下往复位移；

与所述升降叉手对应设置有容偏限位环，所述容偏限位环套接在所述扳手驱动装置的传动轴上，所述扳手驱动装置的传动轴末端连接所述套筒扳手。

5.如权利要求4中所述的自走型轨道螺栓松紧装置，其特征在于，

所述升降传动机构包括U型面板、U型底板和一对连接轴；

所述套筒升降驱动装置的输出端连接所述U型面板，所述U型面板的两端与分别连接所述连接轴的顶端；所述连接轴穿过所述U型底板的两端，并在所述连接轴的末端设置升降叉手。

6.如权利要求4所述的自走型轨道螺栓松紧装置，其特征在于，

所述容偏限位环包括定位部和容偏部，所述定位部与所述升降叉手对应设置，所述定位部的底端容置在所述容偏部内。

7.如权利要求1所述的自走型轨道螺栓松紧装置，其特征在于，在所述自行走小车上设置有两个以上的螺栓松紧单元；

所述自走型轨道螺栓松紧装置还包括发电机，所述发电机为所述自行走小车、所述螺栓松紧单元以及所述刹车单元提供动力。

8.如权利要求1所述的自走型轨道螺栓松紧装置，其特征在于，

在所述自行走小车上设置有两个以上的刹车单元。

9.如权利要求1-8任一项所述的自走型轨道螺栓松紧装置，其特征在于，所述的自走型轨道螺栓松紧装置还包括螺栓垂直距离传感器和螺栓水平距离传感器，所述螺栓垂直距离传感器与套筒扳手设置在同一水平高度，所述螺栓垂直距离传感器、所述螺栓水平距离传感器与所述控制系统电连接。

10.一种自走型轨道螺栓松紧方法，其特征在于，

将自走型轨道螺丝松紧装置架设在轨道上；

控制系统开启小车驱动装置驱动自行走小车在轨道上运动，自行走小车带动螺栓松紧单元和刹车单元一起运动；

当所述螺栓松紧单元运行至待松紧螺栓附近时，螺栓水平距离传感器发送待松紧螺栓的位置信号给控制系统，控制系统输出工作指令给自行走小车的小车驱动装置，通过小车驱动装置驱动小车本体直至套筒扳手与待松紧螺栓同心；

控制系统输出工作指令给刹车单元，通过刹车驱动装置驱动刹车单元夹紧轨道；

通过螺栓垂直距离传感器测定所述套筒扳手与待松紧螺栓间的垂直距离，然后将所测定的垂直距离信息发送至控制系统，控制系统发送工作指令给套筒升降驱动装置；

所述套筒升降驱动装置带动所述扳手驱动装置的传动轴向下移动至套筒扳手对准待松紧螺栓；然后套筒扳手工作，将螺栓松开或拧紧；螺栓松紧工序完成后，所述套筒升降驱动装置驱动所述套筒扳手复位，进入下一个工作循环。