CN111088734A - 一种钢轨快速打磨车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢轨快速打磨车，包括打磨车车架（5），打磨车车架（5）底部装有前后两个转向架（4），前后两个转向架（4）之间装有打磨小车（6），打磨车车架（5）上部装有功能间（7），功能间（7）内装有吸尘装置（10）。本发明通过对钢轨进行低磨削量的预打磨及预防性打磨，能够有效扼制钢轨病害的萌发，大大延长钢轨的寿命及降低轮轨冲击噪声；通过采用被动式圆周磨削原理，能够实现双向行驶作业、多车重联，且打磨作业最高时速可达60km/h及以上。本发明将成排砂轮固定于刚性梁上，相当于一个平滑面，始终与波峰接触，砂轮水平方向受力杠杆更短，打磨去除波磨效果更优。

Description

一种钢轨快速打磨车

技术领域

本发明涉及铁路养护设备，尤其涉及一种钢轨快速打磨车。

背景技术

作为铁路营运中的关键部件，钢轨起着引导车辆行驶并直接承受列车运行过程中产生的动载荷，由于钢轨本身材质、结构原因以及在列车实际运行中复杂多变的载荷及应力影响下，钢轨从铺设使用开始，随着时间的推移，钢轨表面甚至内部必然会产生疲劳，发生各种伤损如波磨、裂纹、肥边、剥落等。如果钢轨伤损不及时处理与控制，钢轨就可能因为这些病害的恶化而失效，不仅如此，钢轨伤损还可能引起轮轨突发性破坏，严重地干扰铁路运输系统的正常运营，甚至列车脱轨事故。钢轨在线打磨是钢轨病害预防和修理的有效手段。通过打磨可修复或减轻轨面的损伤，预防接触疲劳、波磨等病害的产生，有效改善轮轨匹配关系，提高列车运行品质，延长钢轨使用寿命。目前国内常用钢轨打磨车的特点是磨削量大、打磨速度通常在5～16km/h之间，定位于修理性打磨，通常在钢轨病害较为严重时使用，且环保性能较差，难以满足高速铁路及城市地铁的维护需求。因此，迫切需要一种全新、高效、经济的钢轨打磨方式以解决现有技术存在的上述技术问题。

专利号为ZL201820357882.0的中国实用新型专利涉及一种钢轨高速打磨车，包括打磨车本体，所述打磨车本体包括一节或两节以上连挂编组的作业车组成；所述作业车包括车架，所述车架上部布置有司机室、机器间；所述车架下部布置有打磨小车、转向架、制动系统；所述机器间内布置有动力传动系统、液压系统、集尘装置。该实用新型自带走行动力和传动系统，安装有高速打磨小车，可以一节车进行高速打磨作业，也可以多节打磨车连挂编组进行高速打磨作业。与现有技术相比，该实用新型主要用于预防性打磨，打磨作业效率高，并凭其快速的打磨速度，可直接纳入铁路运营系统，不用单独开设天窗点。但该实用新型仅在车架一端设置有司机室，当单节打磨车作业时不利于打磨作业的安全观察；该实用新型无应急电源，一旦产生电力故障，只能依靠其它动力车赶来支援，不能实现连续高速打磨作业；该实用新型未设置打磨砂轮的存储及吊运装置，当打磨小车上的砂轮全部消耗到极限时，打磨作业只能终止，严重影响打磨效率。因此仍需改进。

专利号为ZL201310010187.9的中国发明专利涉及一种钢轨高速打磨列车，包括打磨作业车以及具有打磨组件的打磨装置，该打磨装置还包括打磨框架，该打磨框架是由两个U型梁相对设置并通过短横梁连接为一体的方形框架，短横梁的两端通过销轴连接U型梁，且短横梁能沿销轴上下滑动，在打磨框架中平行安装两个打磨组件，旋转框架的两端与打磨框架可转动连接，且至少一端设置旋转驱动装置，打磨框架上部通过升降油缸与打磨作业车的车厢底部铰接，打磨框架下部安装有支撑轮。该发明稳定性好，能适应各种路段打磨的需求，无需天窗作业，打磨过程可控可调，能实现全轨面打磨且安全环保。但该发明的两个U型梁连接结构存在框架不稳定的技术缺陷，容易加剧蛇形走行现象；此外，该发明需要单独配备牵引车，组织施工较为繁琐；该发明还存在无法满足地铁限界及小曲线半径轨道的打磨需求的技术缺陷。因此仍需改进。

发明内容

为了解决上述现有钢轨高速打磨车存在的技术缺陷，本发明采用的技术方案具体如下：

一种钢轨快速打磨车，包括打磨车车架，所述打磨车车架底部装有前后两个转向架，所述前后两个转向架之间装有打磨小车，所述打磨车车架上部装有功能间，所述功能间内装有吸尘装置。

优选的是，所述功能间内分别设有液压系统、动力传动系统、灭火装置、砂轮储藏及吊运装置、液压发电机、辅助发电机。

在上述任一方案中优选的是，所述打磨车车架上部设有前后两个司机室，所述前后两个司机室与所述功能间之间采用贯通结构设计。

在上述任一方案中优选的是，所述打磨车车架前端装有车钩装置。

在上述任一方案中优选的是，所述液压发电机和辅助发电机均沿轨道纵向中线对称布置。

在上述任一方案中优选的是，所述吸尘装置沿轨道纵向中线对称布置两套，分别负责左右钢轨打磨中的粉尘收集。

在上述任一方案中优选的是，所述吸尘装置包括离心风机、集尘舱体、火花捕捉器、消音器、螺旋输送机，通过电机驱动所述离心风机旋转，使所述吸尘装置机体内部形成负压，打磨过程中粉尘通过管道随气流进入布袋过滤器，经过滤后，清洁空气排向大气。所述布袋过滤器通过反吹装置产生的反向气流进行自动清理，收集到的灰尘落到所述吸尘装置下部的所述螺旋输送机壳体中，最后通过所述螺旋输送机排出所述钢轨快速打磨车外部。

在上述任一方案中优选的是，所述转向架至少包括两个车轴和四个车轮。

在上述任一方案中优选的是，所述打磨车车架中部设置成拱起结构，用于在拱起部位下方布置所述打磨小车。

在上述任一方案中优选的是，所述动力传动系统包括柴油发动机，与所述柴油发动机连接的有进气系统、散热器、导风道、排气系统、柴油箱、分动箱，所述导风道采用立式安装，用于将散热器排出的热空气沿所述导风道排向所述钢轨快速打磨车的顶部空间。

在上述任一方案中优选的是，所述液压系统包括液压走行泵、液压走行马达、发电机油泵、液压散热器、液压油箱，所述柴油发动机输出端通过弹性联轴器驱动安装在所述分动箱上的液压走行泵及发电机油泵，所述液压走行泵用于驱动转向架上的马达以实现所述钢轨快速打磨车的高速自运行，所述发电机油泵用于驱动液压发电机上的马达以作为所述作业车的电力来源。

在上述任一方案中优选的是，所述辅助发电机采用柴油发电机，当所述液压发电机无法供电时，所述辅助发电机启动并提供电力，作为应急方案。

在上述任一方案中优选的是，包括控制系统，所述控制系统包括车辆操纵装置、动力控制系统、打磨控制系统，所述车辆操纵装置分别与所述动力控制系统和打磨控制系统相连接，所述车辆操纵装置安装在所述司机室内，所述动力控制系统和打磨控制系统安装在所述功能间内或所述司机室内。

在上述任一方案中优选的是，所述打磨小车包括打磨小车提升油缸和打磨小车框架，所述打磨小车提升油缸一端与所述打磨小车框架连接，其另一端与所述打磨车车架连接。

在上述任一方案中优选的是，所述打磨小车框架两端分别设有打磨小车推行机构和提升锁定机构，所述打磨小车推行机构与所述打磨车车架的推行挡板接触产生反作用力以供所述打磨小车走行或制动；当所述打磨小车提升油缸提升所述打磨小车到位后所述提升锁定机构可锁定于所述打磨车车架上，以保证本打磨车非作业状态下的高速运行安全。

在上述任一方案中优选的是，所述打磨小车包括位置控制机构和打磨梁，所述位置控制机构安装于所述打磨小车框架上并与所述打磨梁连接，用于控制所述打磨梁的提升及打磨角度。

在上述任一方案中优选的是，所述打磨小车包括集尘帘，所述集尘帘布置于所述打磨梁内外两侧并安装于所述打磨小车框架上，用于避免打磨作业产生的粉尘四处飞溅，并由所述吸尘装置收集该处粉尘。

在上述任一方案中优选的是，所述打磨小车框架的前后两端均设置有轨距支撑机构，所述两轨距支撑机构上均装有打磨小车走行轮，所述轨距支撑机构采用可调节恒压型支撑机构。所述可调节恒压型轨距支撑机构能够控制所述打磨小车走行轮的横向跨距，其根据轨距实时调整所述打磨小车走行轮的横向跨距，使得所述打磨小车走行轮始终以恒定的横向压力作用于钢轨上，基本消除所述打磨小车的蛇形走行现象，从而确保所述打磨小车的平稳性及进一步提升打磨效果。

在上述任一方案中优选的是，所述打磨梁上安装有与车辆行驶方向成一定角度的砂轮，所述打磨梁上布置有纵向成排的砂轮安装座，所述砂轮安装座上设有锁紧机构，可对所述砂轮进行锁紧以防止所述砂轮掉落，可解锁以便进行所述砂轮的更换。

在上述任一方案中优选的是，在所述打磨车车架中部的所述拱起部位分别装有起重机、砂轮存储框和打磨小车液压泵站。

在上述任一方案中优选的是，所述打磨梁结构形式采用两排或三排或四排或四排以上砂轮结构。

在上述任一方案中优选的是，所述砂轮排与砂轮排之间的夹角α为包含180°在内的任意钝角和锐角，每排砂轮数量大于或等于8个并沿钢轨纵向成一定角度排列。

在上述任一方案中优选的是，所述砂轮排与砂轮排之间的夹角α为90°或120°或180°。

所述动力控制系统用于控制动力传动系统工作，所述打磨控制系统用于控制打磨小车工作。所述动力控制系统接收所述车辆操纵装置指令控制所述动力传动系统启动、运行及停机；所述打磨控制系统接收所述车辆操纵装置指令控制所述吸尘装置的启停，及通过所述打磨小车液压泵站控制所述打磨小车的提升、下降、加载以及控制安装在所述打磨小车上的所述打磨梁的旋转、打磨角度、升降以及所述砂轮锁紧机构的解锁。

在上述任一方案中优选的是，所述钢轨快速打磨车的编组方式采用两台或两台以上所述钢轨快速打磨车连挂编组，每台所述钢轨快速打磨车均设置有动力传动系统。当所述钢轨快速打磨车处于非作业状态时，连挂编组后可由一节所述钢轨快速打磨车输出动力，其余连挂的所述钢轨快速打磨车不输出动力。本发明通过若干台所述钢轨快速打磨车的连挂编组后即可实现打磨效果及效率的成倍提升。

本发明的动力源可选择采用液力驱动、液压驱动、蓄电池驱动、接触网取电驱动中的任一种或者多种配合；本发明可以根据需求进行编组、连挂。所述动力传动系统可根据功率需求设置成一套或两套及以上。

本发明与现有技术相比的有益效果是：通过对钢轨进行低磨削量的预打磨及预防性打磨，能够有效扼制钢轨病害的萌发，大大延长钢轨的寿命及降低轮轨冲击噪声；通过采用被动式圆周磨削原理，能够实现双向行驶作业、多车重联，且打磨作业最高时速可达60km/h及以上。本发明带有自走行动力系统并装有打磨小车，可以一节车进行打磨作业，也可以多节打磨车连挂编组进行打磨作业，施工组织灵活。本发明在预打磨、预防性打磨时的每次打磨量极小，只消除钢轨表面很薄的一层金属疲劳层，较传统打磨车的16km/h速度，本钢轨快速打磨车能达60km/h，作业效率是现有钢轨打磨车的5倍以上。本发明较之主动式打磨既能降低整车制造成本、减少燃油消耗，又能有效地覆盖钢轨表面并平滑过渡，作业后不产生刻面，轮轨降噪性能更优；本发明将成排砂轮固定于刚性梁上，相当于一个平滑面，始终与波峰接触，砂轮水平方向受力杠杆更短，因此打磨去除波磨效果更优。本发明采用圆周磨削，打磨粉尘抛射方向与吸尘装置收集口方向一致，具有良好的集尘效果，能够有效地控制轨道环境的粉尘含量，特别能够友好地在隧道内进行打磨作业，降低粉尘的危害。本发明能够缩短钢轨打磨维护周期，更好地对钢轨进行保养修复以及防止疲劳裂纹的发生，大幅延长钢轨的使用寿命，减少钢轨和其它轨道部件的更换频率，大幅节约铁路的维护成本。本发明的车辆体积较小、较短，具有地铁限界兼容性高和小曲线通过性强的技术优势，尤其适合于地铁打磨作业。

附图说明

图1为按照本发明的钢轨快速打磨车的一优选实施例的总体结构主视图。

图2为按照本发明的钢轨快速打磨车的一优选实施例的总体结构俯视图。

图3为按照本发明的钢轨快速打磨车的一优选实施例的动力传动框架结构示意图。

图4为按照本发明的钢轨快速打磨车中打磨小车的一优选实施例的结构示意图。

图5为按照本发明的钢轨快速打磨车中打磨小车的一优选实施例的结构示意图。

图6为按照本发明的钢轨快速打磨车中打磨小车的一优选实施例的结构示意图。

图7为按照本发明的钢轨快速打磨车中打磨梁的一优选实施例的结构示意图。

图8为按照本发明的钢轨快速打磨车的两台编组的一优选实施例的结构示意图。

附图标记说明：

1钢轨快速打磨车；2司机室；3车钩装置；4转向架；5打磨车车架；6打磨小车；7功能间；8车辆操纵装置；9辅助发电机；10吸尘装置；11砂轮储藏及吊运装置；12动力传动系统；13液压发电机；14起重机；15砂轮存储框；16打磨小车液压泵站；17打磨小车推行机构；18打磨小车走行轮；19打磨小车框架；20打磨梁；21打磨小车提升油缸；22砂轮；23砂轮安装座；24轨距支撑机构；25位置控制机构；26液压系统。

具体实施方式

下面结合图1-8详细描述所述钢轨快速打磨车的优选技术方案：

一种钢轨快速打磨车，包括打磨车车架5，打磨车车架5底部装有前后两个转向架4，前后两个转向架4之间装有打磨小车6，打磨车车架5上部装有功能间7，功能间7内装有吸尘装置10。

功能间7内分别设有液压系统26、动力传动系统12、灭火装置、砂轮储藏及吊运装置11、液压发电机13、辅助发电机9。

打磨车车架5上部设有前后两个司机室2，前后两个司机室2与功能间7之间采用贯通结构设计。

打磨车车架5前端装有车钩装置3。

液压发电机13和辅助发电机9均沿轨道纵向中线对称布置。

吸尘装置10沿轨道纵向中线对称布置两套，分别负责左右钢轨打磨中的粉尘收集。

转向架4至少包括两个车轴和四个车轮。

打磨车车架5中部设置成拱起结构，用于在拱起部位下方布置打磨小车6。

动力传动系统12包括柴油发动机，与所述柴油发动机连接的有进气系统、散热器、导风道、排气系统、柴油箱、分动箱，所述导风道采用立式安装，用于将散热器排出的热空气沿所述导风道排向所述钢轨快速打磨车的顶部空间。

液压系统26包括液压走行泵、液压走行马达、发电机油泵、液压散热器、液压油箱，所述柴油发动机输出端通过弹性联轴器驱动安装在所述分动箱上的液压走行泵及发电机油泵，所述液压走行泵用于驱动转向架上的马达以实现所述钢轨快速打磨车的高速自运行，所述发电机油泵用于驱动液压发电机上的马达以作为所述作业车的电力来源。所述分动箱分别输出动力至液压走行泵和发电机油泵，所述发电机油泵用于驱动液压发电机13工作发电，为整车电力设备如吸尘装置10、打磨小车液压泵站16等提供电源，并驱动打磨小车液压泵站16工作，用以控制打磨小车6的提升、下降与加载，控制打磨梁20的位置调整和砂轮22的锁定机构解锁；走行泵驱动车轴齿轮箱为钢轨快速打磨车自走行提供动力。

辅助发电机9采用柴油发电机，当液压发电机13无法供电时，辅助发电机9启动并提供电力，作为应急方案。

包括控制系统，所述控制系统包括车辆操纵装置8、动力控制系统、打磨控制系统，车辆操纵装置8分别与所述动力控制系统和打磨控制系统相连接，车辆操纵装置8安装在司机室2内，所述动力控制系统和打磨控制系统安装在功能间7内或司机室2内。

打磨小车6包括打磨小车提升油缸21和打磨小车框架19，打磨小车提升油缸21一端与打磨小车框架19连接，其另一端与打磨车车架5连接。

打磨小车框架19两端分别设有打磨小车推行机构17和提升锁定机构。

打磨小车6包括位置控制机构25和打磨梁20，位置控制机构25安装于打磨小车框架19上并与打磨梁20连接，用于控制打磨梁20的提升及打磨角度。

打磨小车6包括集尘帘，所述集尘帘布置于打磨梁20内外两侧并安装于打磨小车框架19上，用于避免打磨作业产生的粉尘四处飞溅，并由吸尘装置10收集该处粉尘。

打磨小车框架19的前后两端均设置有轨距支撑机构24，两轨距支撑机构24上均装有打磨小车走行轮18，轨距支撑机构24采用可调节恒压型支撑机构。所述可调节恒压型轨距支撑机构能够控制打磨小车走行轮18的横向跨距，其根据轨距实时调整打磨小车走行轮18的横向跨距，使得打磨小车走行轮18始终以恒定的横向压力作用于钢轨上，基本消除打磨小车6的蛇形走行现象，从而确保打磨小车6的平稳性及进一步提升打磨效果。

打磨梁20上安装有与车辆行驶方向成一定角度的砂轮22，打磨梁20上布置有纵向成排的砂轮安装座23，砂轮安装座23上设有锁紧机构。

在打磨车车架5中部的所述拱起部位分别装有起重机14、砂轮存储框15和打磨小车液压泵站16。

打磨梁20结构形式采用两排或三排或四排或四排以上砂轮结构。所述砂轮排与砂轮排之间的夹角α为包含180°在内的任意钝角和锐角，每排砂轮数量大于或等于8个并沿钢轨纵向成一定角度排列。所述砂轮排与砂轮排之间的夹角α优选采用90°、120°、180°中任一种。

钢轨快速打磨车1的编组方式采用两台或两台以上钢轨快速打磨车1连挂编组，每台钢轨快速打磨车1均设置有动力传动系统12。当钢轨快速打磨车1处于非作业状态时，连挂编组后可由一节钢轨快速打磨车1输出动力，其余连挂的钢轨快速打磨车1不输出动力。本发明通过若干台钢轨快速打磨车1的连挂编组后即可实现打磨效果及效率的成倍提升。

本钢轨快速打磨车1进行打磨作业时，由操作人员在司机室2中操作车辆操纵装置8，传递指令给所述动力控制系统继而控制动力传动系统12的启停，动力传动系统12输出动力至打磨车车轴齿轮箱，驱动打磨车高速运行。

所述打磨控制系统接收车辆操纵装置8的指令，驱动打磨小车液压泵站16工作，控制打磨小车提升油缸21将打磨小车6落下，打磨小车6上的打磨小车走行轮18平缓降落到钢轨上，液压系统26给打磨小车6施加额定的下压力；然后通过打磨小车6上的打磨梁20控制机构，将打磨梁20下放以及调整角度，以调整砂轮22至预定的打磨位置。打磨小车6上的砂轮22被钢轨快速打磨车1通过打磨小车推行机构17推动打磨小车6，跟随钢轨快速打磨车1行进，与钢轨同时产生滚动摩擦和滑动摩擦进行快速打磨作业。吸尘装置10接收车辆操纵装置8的指令，对打磨作业产生的粉尘进行收集过滤。

当砂轮22磨耗至设定极限时，操作人员可以通过车辆操纵装置8发送指令至所述打磨控制系统，控制打磨小车6的打磨梁20提升并旋转，以使得砂轮22磨损的打磨梁20离开工作位，打磨梁20另一排新的砂轮替代磨损砂轮22，打磨梁20重新下降使得新的砂轮22与钢轨接触继续进行快速打磨作业，实现了不停车自动更换砂轮22的无缝打磨作业对接，提高了打磨质量和效率。

当打磨梁20上的砂轮22都磨耗至设定极限时，操作人员可以通过车辆操纵装置8控制车辆制动停车，打磨作业暂停，打磨小车6的打磨梁20被提起，操作人员可以从砂轮储藏及吊运装置11的活动地板下至打磨小车6内部空间，在铁路限界内进行砂轮22的更换操作，将磨耗的砂轮22回收至砂轮储藏及吊运装置11的砂轮存储框15中，新砂轮22则由砂轮储藏及吊运装置11安装至打磨梁20，更换操作完毕后可以继续进行快速打磨作业。因更换砂轮22的操作是在车内进行，可以有效地保证了人身的安全，特别是在狭窄的隧道环境下，极大提高了车辆的安全性及适应性。因砂轮储藏及吊运装置11储藏有定量的砂轮22，且砂轮22更换时间小于半小时，大大延长了单次作业周期内的打磨里程。

如图7所示，打磨小车6的打磨梁20结构形式可以选择采用两排砂轮组成的I型、三排砂轮组成的Y型结构，以及包括由四排和四排以上砂轮组成的其它多排砂轮结构中的任一种。

在车辆维护期间，操作人员可以操作砂轮储藏及吊运装置11，将回收的磨耗砂轮22吊出钢轨快速打磨车1外，将钢轨快速打磨车1外的新砂轮22吊运至砂轮储藏及吊运装置11指定摆放空间，完成新砂轮的储藏。

上述实施例仅为优选的技术方案，其中所涉及的各个组成部件以及连接关系并不限于所描述的以上实施方案，所述优选方案中的各个组成部件的设置以及连接关系可以进行任意的排列组合并形成完整的技术方案。

Claims (10)

1.一种钢轨快速打磨车，包括打磨车车架（5），打磨车车架（5）底部装有前后两个转向架（4），其特征在于，前后两个转向架（4）之间装有打磨小车（6），打磨车车架（5）上部装有功能间（7），功能间（7）内装有吸尘装置（10）。

2.如权利要求1所述的钢轨快速打磨车，其特征在于，功能间（7）内分别设有液压系统（26）、动力传动系统（12）、灭火装置、砂轮储藏及吊运装置（11）、液压发电机（13）、辅助发电机（9）。

3.如权利要求1所述的钢轨快速打磨车，其特征在于，打磨车车架（5）上部设有前后两个司机室（2），前后两个司机室（2）与功能间（7）之间采用贯通结构设计。

4.如权利要求1所述的钢轨快速打磨车，其特征在于，打磨车车架（5）前端装有车钩装置（3）。

5.如权利要求2所述的钢轨快速打磨车，其特征在于，液压发电机（13）和辅助发电机（9）均沿轨道纵向中线对称布置。

6.如权利要求1所述的钢轨快速打磨车，其特征在于，吸尘装置（10）沿轨道纵向中线对称布置两套，分别负责左右钢轨打磨中的粉尘收集。

7.如权利要求1所述的钢轨快速打磨车，其特征在于，转向架（4）至少包括两个车轴和四个车轮。

8.如权利要求1所述的钢轨快速打磨车，其特征在于，打磨车车架（5）中部设置成拱起结构，用于在拱起部位下方布置打磨小车（6）。

9.如权利要求2所述的钢轨快速打磨车，其特征在于，动力传动系统（12）包括柴油发动机，与所述柴油发动机连接的有进气系统、散热器、导风道、排气系统、柴油箱、分动箱，所述导风道采用立式安装，用于将散热器排出的热空气沿所述导风道排向所述钢轨快速打磨车的顶部空间。

10.如权利要求9所述的钢轨快速打磨车，其特征在于，液压系统（26）包括液压走行泵、液压走行马达、发电机油泵、液压散热器、液压油箱，所述柴油发动机输出端通过弹性联轴器驱动安装在所述分动箱上的液压走行泵及发电机油泵，所述液压走行泵用于驱动转向架上的马达以实现所述钢轨快速打磨车的高速自运行，所述发电机油泵用于驱动液压发电机上的马达以作为所述作业车的电力来源。

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