CN111119265B - 一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机固定架、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机固定架、系统及方法，包括：固定架本体和T形支架；所述固定架本体包括第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和第二侧板用于分别设置在排水沟的两侧，所述第一侧板和第二侧板之间还设有侧板固定油缸，所述侧板固定油缸用于将所述第一侧板和第二侧板抵顶固定在所述排水沟的侧壁上；所述T形支架包括横杆和纵杆，所述纵杆的一端与所述横杆垂直固定连接，所述横杆用于嵌设在所述导向槽内，使得所述T形支架与所述导向槽滑动连接。在本申请实施例中，通过固定架的纵杆对掘进头的垂直方向进行限位，可以有效防止掘进头在反向切屑力的作用下翘起的现象，使得掘进头沿水平方向掘进，保证掘进效果。

Description

一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机固定架、系统及方法

技术领域

本申请涉及机械技术领域，特别涉及一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机固定架、系统及方法。

背景技术

排水沟是指用于将隧道内低洼处汇集的积水引向隧道以外的水沟。在铁路隧道中，为了便于排出铁路隧道中的积水，通常设有排水沟。但是，在部分雨量充沛的地区，如果由于排水沟的排水能力不足，导致积水排泄不畅而溢出，会对火车轨道造成很大的威胁。因此，在实际应用中，需要根据铁路隧道中排水沟的排水情况，对排水沟进行二次改造，以增强排水沟的排水能力。

增强排水沟的排水能力通常可以对原有排水沟进行加宽或加深改造。但是，由于铁路隧道中的排水沟往往受制于铁路隧道断面的尺寸限制，不会进行水沟宽度的加宽，只会进行水沟深度的加深，相当于在现有水沟的基础上继续向下挖掘。针对于这种特殊施工工况，现在的挖掘方法是人工采用冲击钻往下挖掘，且是在一定沟深的情况下进行挖掘，施工不便，效率低下，工人的劳动强度巨大，无法满足实际工程要求；另外一种方法是采用大型机械，需向铁路部门申请天窗点，大型机械由机车牵引前往特定地点施工，占用线路，影响正常的旅客列车运行。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机固定架、系统及方法，以利于解决现有技术中提到的技术问题。其具体方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机固定架，包括：固定架本体和T形支架；

所述固定架本体包括第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和第二侧板用于分别设置在排水沟的两侧，所述第一侧板和第二侧板之间还设有侧板固定油缸，所述侧板固定油缸用于将所述第一侧板和第二侧板抵顶固定在所述排水沟的侧壁上，所述第一侧板和第二侧板上还设有导向槽，当所述第一侧板和第二侧板固定在所述排水沟的侧壁上时，所述导向槽沿所述排水沟的方向延伸；

所述T形支架包括横杆和纵杆，所述纵杆的一端与所述横杆垂直固定连接，所述横杆用于嵌设在所述导向槽内，使得所述T形支架与所述导向槽滑动连接。

优选地，所述导向槽内、沿所述导向槽的延伸方向还设有复位弹簧，所述复位弹簧的一端与所述横杆相连，所述复位弹簧的另一端与所述第一侧板和/或第二侧板相连，所述复位弹簧处于压缩状态。

优选地，所述第一侧板和第二侧板的上侧边缘还设有折边，所述折边用于将所述第一侧板和第二侧板挂在所述排水沟的侧壁上沿。

第二方面，本申请实施例提供了一种铁路隧道排水沟步进液压掘进系统，包括掘进机和上述第一方面任一项所述的固定架；

所述掘进机包括推进装置、掘进头和动力站；

所述推进装置包括机架，所述机架的长度方向上设有沿所述机架长度方向伸缩的推进油缸，所述机架的两侧设有沿所述机架的宽度方向伸缩的顶紧油缸，所述顶紧油缸用于抵顶在排水沟的侧壁上，使得所述推进装置固定在所述排水沟内；

所述掘进头设置在所述推进油缸的自由端，所述推进油缸用于推动所述掘进头沿所述机架的长度方向掘进，所述固定架的纵杆用于抵顶住所述掘进头，使所述掘进头保持水平方向掘进；

所述动力站用于为所述推进油缸和所述顶紧油缸和所述掘进头提供动力。

优选地，所述机架上还设有推进导向杆，所述推进导向杆与所述推进油缸的伸缩方向平行；

所述掘进头设置在所述推进油缸的自由端，包括：所述推进油缸的自由端固设有掘进头固定座，所述掘进头固定座上设有导套，所述导套套设在所述推进导向杆上，当所述推进油缸伸缩时，所述导套沿所述推进导向杆滑动，所述掘进头固设在所述掘进头固定座上。

优选地，所述顶紧油缸分别设置在所述机架的前端两侧和所述机架的后端两侧。

优选地，所述机架的高度方向上还设有滚动车架，所述滚动车架上设有滚轮，所述滚轮用于架设在所述排水沟的侧壁上沿。

优选地，所述滚动车架的高度和/或宽度可调。

优选地，所述滚动车架包括吊架，所述吊架沿所述机架的宽度方向延伸，所述吊架的两侧靠近所述机架的方向分别设有至少一个滚轮。

第三方面，本申请实施例提供了一种铁路隧道排水沟掘进方法，包括：

在坚硬的岩石区域，采用上述第二方面任一项所述的系统中的掘进机配合固定架进行掘进；

在土质疏松的区域，单独采用上述第二方面任一项所述的系统中的掘进机进行掘进。

采用本申请实施例提供的方案具有以下优点：

1、可以在排水沟内自动掘进加深排水沟，工人劳动强度大大降低，工作效率显著提高，同时，施工时掘进机在水沟内自动掘进，不占用现有轨道，不影响正常的列车运营；

2、通过固定架的纵杆对掘进头的垂直方向进行限位，可以有效防止掘进头在反向切屑力的作用下翘起的现象，使得掘进头沿水平方向掘进，保证掘进效果；

3、可以在土质疏松的区域，单独使用掘进机进行掘进；在较为坚硬的岩石区域，采用掘进机配合固定架使用。在保证掘进效果的同时，提高整体的掘进效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请具体实施方式提供的一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机的立体结构示意图；

图2a和图2b为本申请具体实施方式提供的一种推进装置的立体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种掘进头的立体结构示意图；

图4为本申请具体实施方式提供的一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机在排水沟内的掘进示意图；

图5为本申请具体实施方式提供的一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机固定架的结构示意图；

图6为本申请具体实施方式提供的一种铁路隧道排水沟步进液压掘进系统的结构示意图；

图1-图6中的符号表示为：100-推进装置，101-机架，102-推进油缸，103-顶紧油缸，104-滚动车架，105-吊架，106-滚轮，107-掘进头固定座，108-推进导向杆，109-导套，200-掘进头，201-切削刀头，202-滚筒，203-驱动马达，300-排水沟，400-岩石，500-固定架，510-固定架本体，511-第一侧板，512-第二侧板，513-侧板固定油缸，514-导向槽，515-复位弹簧，516-折边，520-T形支架，521-横杆，522-纵杆。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

针对铁路铁路隧道排水沟的深度需要加深的特殊施工工况，现有技术中常用的方法是人工采用冲击钻往下挖掘，且是在一定沟深的情况下进行挖掘，施工不便，效率低下，工人的劳动强度巨大，无法满足实际工程要求；或者采用大型机械，需向铁路部门申请天窗点，大型机械由机车牵引前往特定地点施工，但是要占用线路，影响正常的旅客列车运行。基于该问题，本申请实施例提供了一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机，其可以在排水沟内自动掘进加深排水沟，工人劳动强度大大降低，工作效率显著提高，同时，施工时掘进机在水沟内自动掘进，不占用现有轨道，不影响正常的列车运营。以下结合附图进行详细说明。

图1为本申请具体实施方式提供的一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机的立体结构示意图，如图1所示，本申请实施例提供的铁路隧道排水沟步进液压掘进机(下文简称掘进机)包括推进装置100、掘进头200和动力站，其中，动力站用于为推进装置100和掘进头200提供动力，推进装置100用于推进掘进头200自动掘进。

图2a和图2b为本申请具体实施方式提供的一种推进装置的立体结构示意图，二者均用于表示推进装置，只是为了便于说明，二者的呈现角度不同。如图2a和图2b所示，所述推进装置100包括机架101，该机架101用于放置在排水沟内，沿排水沟的延伸方向推进掘进头200，因此，该机架101的尺寸应该与排水沟的尺寸相匹配。为了便于说明，以所述机架101的长度方向、宽度方向和高度方向对所述机架101的各部件之间相对位置进行介绍，应理解，该描述方式只是一种方位上的概念，并不应当将其作为本申请保护范围的限定。

具体地，所述机架101的长度方向上设有沿所述机架101长度方向伸缩的推进油缸102，该推进油缸102的一端固定在机架101上，另一端设置掘进头200。为了加强推进油缸102以及掘进头200的稳定性，所述机架101上还设有推进导向杆108，所述推进导向杆108与所述推进油缸102的伸缩方向平行，所述推进油缸102的自由端固设有掘进头固定座107，所述掘进头200固设在所述掘进头固定座107上，所述掘进头固定座107上设有导套109，所述导套109套设在所述推进导向杆108上，当所述推进油缸102伸缩时，所述导套109沿所述推进导向杆108滑动。

可理解，当推进油缸102推进掘进头200掘进时，需要将机架101固定住，以防止机架101受到掘进头200的反作用力往后移动。在本申请实施例中，机架101的两侧设有沿所述机架101的宽度方向伸缩的顶紧油缸103，所述顶紧油缸103用于抵顶在排水沟的侧壁上，使得所述推进装置100固定在所述排水沟内。优选地，所述顶紧油缸103分别设置在所述机架101的前端两侧和所述机架101的后端两侧，每一侧各设置两个。

图3为本申请实施例提供的一种掘进头的立体结构示意图，如图3所示，所述掘进头200包括切削刀头201、滚筒202和驱动马达203。

在一种可选实施例中，所述动力站包括柴油机、液压泵站和小车。

图4为本申请具体实施方式提供的一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机在排水沟内的掘进示意图，下面结合图4对本申请实施例提供的掘进机的施工过程进行简单介绍。

安装与启动。

施工前，将设备(推进装置100、掘进头200、动力站)运至待施工的起始端，由于设备较小，每个模块的重量都小于60公斤(可以拆解成更小的单元，到现场进行组装)，便于拆装和搬运。由于掘进机为水平掘进，因此，在施工前，需要人工在排水沟300内挖一个设备安装位，该安装位的深度可以根据排水沟300需要加深的深度而定，设备安装位的大小可以根据掘进机的尺寸而定，例如，长度为1.5米，宽度为0.3米。将掘进头200和推进装置100放至设备安装位，二者通过法兰连接。然后，连接液压管路，启动柴油机，启动液压泵站，检测系统压力，完成施工前的准备工作。

掘进施工。

调整推进装置100，使得推进装置100与沟槽在前方1.5米范围内保持水平，掘进头200距离待切削的岩石距离为1公分，搬动顶紧油缸103手柄，使得顶紧油缸103抵顶在排水沟300的侧壁上，将推进装置100锁定在排水沟300内。在该初始状态时，推进油缸102处于收缩状态，启动掘进头200，缓慢搬动推进油缸102手柄，使得推进油缸102推动掘进头200向前掘进，切削岩石400等，直至到达推进油缸102行程(推进油缸102延伸至最大行程)，关闭掘进头200。反向搬动推进油缸102手柄，推进油缸102收缩，将切削下来的岩石400等碎屑利用掘进头200推至设备后方。至此完成一个工作循环，即完成一个推进油缸102行程内的掘进。

反向搬动顶紧油缸103手柄，顶紧油缸103收缩，推进装置100在排水沟300内解锁，工作人员将整个掘进机向前移动一个推进油缸102的行程，重复上述操作，即可实现下一个工作循环。也就是说，本申请实施例提供的掘进机以推进油缸102的行程为单位，步进式向前掘进。其中，在上一个工作循环结束，下一个工作循环开始前，需要工作人员手动将掘进机向前移动一个推进油缸102行程。

为了便于工作人员的操作，在一种优选实施例中，机架101的高度方向上还设有滚动车架104，所述滚动车架104上设有滚轮106，所述滚轮106用于架设在所述排水沟300的侧壁上沿。当顶紧油缸103解锁后，推进装置100通过滚动车架104“悬挂”在排水沟300的侧壁上沿，工作人员只需要将推进装置100向前推动即可，无需搬运，节省人力。

在一种优选实施例中，所述滚动车架104包括吊架105，所述吊架105沿所述机架101的宽度方向延伸，所述吊架105的两侧靠近所述机架101的方向分别设有至少一个滚轮106。所述吊架105的数量为2个，分别设置在所述机架101的前后两端。

另外，在不同的工作环境中，排水沟300的深度和宽度也不尽相同，为了适应更多的工况，在本申请一种优选实施例中，所述滚动车架104的高度和/或宽度可调。

采用本申请实施例提供的掘进机，可以在排水沟300内自动掘进加深排水沟300，劳动强度大大降低，工作效率显著提高，同时，施工时掘进机在水沟内自动掘进，不占用现有轨道，不影响正常的列车运营。

在单独采用掘进机掘进的过程中，掘进头受到反向切屑力的作用，容易向上翘起，导致掘进头不能沿水平方向掘进，进而影响掘进效果。尤其是在较硬的岩石区域，该现象尤为明显。

针对上述问题，本申请实施例还配合掘进机设计了一种固定架，采用该固定架对掘进机的掘进头进行限位，防止掘进头在反向切屑力的作用下向上翘起，保证其水平掘进。以下结合附图进行详细说明。

图5为本申请实施例提供的一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机固定架的结构示意图，如图5所示，本申请实施例提供的固定架500包括固定架本体510和T形支架520；所述固定架本体510包括第一侧板511和第二侧板512，所述第一侧板511和第二侧板512用于分别设置在排水沟的两侧，所述第一侧板511和第二侧板512之间还设有侧板固定油缸513，安装时，先将第一侧板511和第二侧板512放置在排水沟两侧壁的相应位置，然后控制侧板固定油缸513伸出，使得第一侧板511和第二侧板512抵顶固定在所述排水沟的侧壁上。

所述第一侧板511和第二侧板512上还设有导向槽514，当所述第一侧板511和第二侧板512固定在所述排水沟的侧壁上时，所述导向槽514沿所述排水沟的方向延伸；所述T形支架520包括横杆521和纵杆522，所述纵杆522的一端与所述横杆521垂直固定连接，所述横杆521用于嵌设在所述导向槽514内，使得所述T形支架520与所述导向槽514滑动连接。所述纵杆522的自由端用于抵顶住掘进头200，对掘进头200的垂直方向进行限位。

在一种可选实施例中，所述导向槽514内、沿所述导向槽514的延伸方向还设有复位弹簧515，所述复位弹簧515的一端与所述横杆521相连，所述复位弹簧515的另一端与所述第一侧板511和/或第二侧板512相连，所述复位弹簧515处于压缩状态。

在一种可选实施例中，所述第一侧板511和第二侧板512的上侧边缘还设有折边516，所述折边516用于将所述第一侧板511和第二侧板512挂在所述排水沟的侧壁上沿，便于所述固定架500的定位。

将掘进机与图5所示的固定架500组装到一起，组成了一种铁路隧道排水沟步进液压掘进系统。图6为本申请具体实施方式提供的一种铁路隧道排水沟步进液压掘进系统的结构示意图，如图6所示，工作时，将固定架500安装到与所述掘进机相对应的位置，使得固定架500的纵杆522的自由端抵顶住掘进头200。换句话讲，通过固定架500的纵杆522对掘进头200的垂直方向进行限位，可以有效防止掘进头200在反向切屑力的作用下翘起的现象，使得掘进头200沿水平方向掘进，保证掘进效果。

可理解，掘进机配合固定架使用掘进效果较好，但是掘进效率相对较低；单独使用掘进机的掘进效果相对较差，但是掘进效率高。针对该现象，采用本申请实施例提供的掘进机及系统，可以在土质疏松的区域，单独使用掘进机进行掘进；在较为坚硬的岩石区域，采用掘进机配合固定架使用。在保证掘进效果的同时，提高整体的掘进效率。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种铁路隧道排水沟步进液压掘进机固定架，其特征在于，包括：固定架本体和T形支架；

所述固定架本体包括第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和第二侧板用于分别设置在排水沟的两侧，所述第一侧板和第二侧板之间还设有侧板固定油缸，所述侧板固定油缸用于将所述第一侧板和第二侧板抵顶固定在所述排水沟的侧壁上，所述第一侧板和第二侧板上还设有导向槽，当所述第一侧板和第二侧板固定在所述排水沟的侧壁上时，所述导向槽沿所述排水沟的方向延伸；

所述T形支架包括横杆和纵杆，所述纵杆的一端与所述横杆垂直固定连接，所述横杆用于嵌设在所述导向槽内，使得所述T形支架与所述导向槽滑动连接。

2.根据权利要求1所述的固定架，其特征在于，所述导向槽内、沿所述导向槽的延伸方向还设有复位弹簧，所述复位弹簧的一端与所述横杆相连，所述复位弹簧的另一端与所述第一侧板和/或第二侧板相连，所述复位弹簧处于压缩状态。

3.根据权利要求1所述的固定架，其特征在于，所述第一侧板和第二侧板的上侧边缘还设有折边，所述折边用于将所述第一侧板和第二侧板挂在所述排水沟的侧壁上沿。

4.一种铁路隧道排水沟步进液压掘进系统，其特征在于，包括掘进机和权利要求1-3任一项所述的固定架；

所述掘进机包括推进装置、掘进头和动力站；

所述推进装置包括机架，所述机架的长度方向上设有沿所述机架长度方向伸缩的推进油缸，所述机架的两侧设有沿所述机架的宽度方向伸缩的顶紧油缸，所述顶紧油缸用于抵顶在排水沟的侧壁上，使得所述推进装置固定在所述排水沟内；

所述掘进头设置在所述推进油缸的自由端，所述推进油缸用于推动所述掘进头沿所述机架的长度方向掘进，所述固定架的纵杆用于抵顶住所述掘进头，使所述掘进头保持水平方向掘进；

所述动力站用于为所述推进油缸和所述顶紧油缸和所述掘进头提供动力。

5.根据权利要求4所述的掘进系统，其特征在于，所述机架上还设有推进导向杆，所述推进导向杆与所述推进油缸的伸缩方向平行；

所述掘进头设置在所述推进油缸的自由端，包括：所述推进油缸的自由端固设有掘进头固定座，所述掘进头固定座上设有导套，所述导套套设在所述推进导向杆上，当所述推进油缸伸缩时，所述导套沿所述推进导向杆滑动，所述掘进头固设在所述掘进头固定座上。

6.根据权利要求4所述的掘进系统，其特征在于，所述顶紧油缸分别设置在所述机架的前端两侧和所述机架的后端两侧。

7.根据权利要求4所述的掘进系统，其特征在于，所述机架的高度方向上还设有滚动车架，所述滚动车架上设有滚轮，所述滚轮用于架设在所述排水沟的侧壁上沿。

8.根据权利要求7所述的掘进系统，其特征在于，所述滚动车架的高度和/或宽度可调。

9.根据权利要求7所述的掘进系统，其特征在于，所述滚动车架包括吊架，所述吊架沿所述机架的宽度方向延伸，所述吊架的两侧靠近所述机架的方向分别设有至少一个滚轮。

10.一种铁路隧道排水沟掘进方法，其特征在于，包括：

在坚硬的岩石区域，采用权利要求4-9任一项所述的系统中的掘进机配合固定架进行掘进；

在土质疏松的区域，单独采用权利要求4-9任一项所述的系统中的掘进机进行掘进。

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