CN112144334A - 一种基于激光熔覆的轨道修复系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其包括用于沿轨道行走的支撑平台，所述支撑平台上设置有除锈机构和激光熔覆机构；所述除锈机构与激光熔覆机构沿支撑平台沿行走方向依次排布，所述除锈机构以及激光熔覆机构均位于轨道上方。本申请具有实现轨道除锈的同时进行修复，延长轨道使用寿命，减少对轨道的更换频次，进而可达到节省资源的效果。

Description

一种基于激光熔覆的轨道修复系统
技术领域
本申请涉及轨道修复技术的领域，尤其是涉及一种基于激光熔覆的轨道修复系统。
背景技术
为了检查列车占用钢轨线路的状态，需要使用闭路式轨道电路，通过该电路自动信号判断钢轨即时状态。当列车到达该区域钢轨上方，两钢轨之间形成回路，通过信号灯显示判定该区域路段已被占用，反之钢轨上方无列车时，两钢轨之间断路，信号反馈判定为该段钢轨未被占用，允许其他列车进入。钢轨属于闭路式轨道电路的重要组成部分，但实际中钢轨铺设在露天环境、受雨水、日晒、昼夜温差影响，特别是侧线和新铺设的钢轨行车较少，表面容易形成一层氧化层即铁锈，氧化层不断加剧、电阻变大，严重时影响闭路式轨道电路，导致错误信号的传输，造成列车追尾等恶性事故。
同时在轨道使用时间过长时，一方面由于列车车轮长时间与轨道摩擦接触；另一方面锈蚀脱落，会导致轨道发生磨损，当磨损量达到一定程度时，需要采取更换轨道的措施，而更换轨道时，一般单段轨道较长，需要工作人员手动对其进行搬运更换时，耗时较长，容易影响列车运行。
发明内容
为了实现轨道除锈的同时进行修复，延长轨道使用寿命，本申请提供一种基于激光熔覆的轨道修复系统。
本申请提供的一种基于激光熔覆的轨道修复系统采用如下的技术方案：
一种基于激光熔覆的轨道修复系统，包括用于沿轨道行走的支撑平台，所述支撑平台上设置有除锈机构和激光熔覆机构；所述除锈机构与激光熔覆机构沿支撑平台沿行走方向依次排布，所述除锈机构以及激光熔覆机构均位于轨道上方。
通过采用上述技术方案，当轨道产生铁锈时，将支撑平台在该轨道上行走，并通过激光除锈机构，对轨道上的铁锈进行清理，将铁锈清理过后，轨道本身可能产生部分磨损，再通过激光熔覆机构将粉料熔覆于轨道磨损部分，对轨道进行修复，使其轨道表面可保持设计的光滑度，同时由于熔覆的粉料可使用不同的金属材料，使其可能熔覆修复的部分硬度可比原先轨道的硬度更高，从而可延长轨道的使用寿命，减少对轨道的更换频次，进而可达到节省资源的效果。
可选的，所述除锈机构采用激光除锈设置，包括激光主机、与激光主机相连的光纤、以及与光纤另一端连接的激光头，所述光纤与激光头对应设置欧两组，且两组激光头处于轨道的正上方。
通过采用上述技术方案，当需要除锈时，激光主机将信号经光线输送至激光头处，经两组激光头发射激光至轨道的上方，利用激光的高能量、集中性高的特点照射轨道上，使得轨道表面的铁锈吸收激光能量后，以熔化、气化挥发、瞬间受热膨胀并被蒸气带动脱离轨道表面，从而达到净化轨道表面目的。
可选的，两所述光纤外套接有支撑管，所述支撑管一端与激光头连接，且所述支撑平台上设置有限位支撑管的定位座。
通过采用上述技术方案，由于光纤一般为柔软设置，同时本申请的系统为户外工作，对光纤外套接支撑管，使其一方面可对光纤进行保护，另一方面支撑管为刚性设置，支撑管一端与激光头连接，再借助定位座对支撑管的连接，可对激光头起到限位作用，使其激光头可时刻保持处于轨道的正上方，并可固定激光头与轨道之间的间距，以达到最好的除锈距离。
可选的，所述激光熔覆机构包括金属送粉器、控制单元以及激光输出头，所述激光输出头设置两组且分别处于两轨道的正上方，所述金属送粉器连接有送粉管，所述送粉管设置有两组分别处于两轨道的正上方，所述送粉管的粉料输送至轨道上方，所述激光输出头经光纤与控制单元连接，且将激光照射至轨道上方的粉料。
通过采用上述技术方案，金属送粉器内储存对轨道修复的粉料，再经送粉管输送至轨道上方，同时控制单元控制激光输出头将激光发射至轨道上方，利用高能密度的激光束使粉料与轨道表面薄层一起熔凝，在轨道表面形成冶金结合的添料熔覆层；同时熔覆层稀释度低但结合力强，与轨道呈冶金结合，可显著改善轨道材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化或电气特性，从而达到对轨道表面修复的目的。
可选的，所述除锈机构与激光熔覆机构处于支撑平台沿行走方向的两侧，所述支撑平台中部区域设置有鼓风机构，所述鼓风机构的风口朝向两轨道上方。
通过采用上述技术方案，将除锈机构与激光熔覆机构分别处于支撑平台的两端设置，使其除锈机构对轨道表面除锈工作完成之后，激光熔覆机构再对轨道表面进行修复工作；
同时由于除锈机构对轨道上端除锈后，可能存在部分铁锈屑存留至轨道上端，利用鼓风机构对轨道上方进行鼓风，使其在风力作用下，可将存留至轨道上端的铁锈屑吹离，方便后续激光熔覆的修复工作；
同时将鼓风机构设置于支撑平台的中部区域，使其鼓风过程中不影响除锈机构以及激光熔覆的工作。
可选的，所述鼓风机构包括设置于支撑平台的驱动源，以及与驱动源连通的鼓风管，所述鼓风管设置有两组，且鼓风管的开口分别处于两轨道的正上方。
通过采用上述技术方案，利用驱动源产生气流，经两鼓风管输送至两个轨道上方，实现对轨道上方铁锈屑的吹离工作。
可选的，所述驱动源包括壳体，所述壳体上端开口设置，所述壳体内转动连接有扇叶，所述扇叶同轴连接有转轴，所述支撑平台上设置有驱使转轴自转的传动件。
通过采用上述技术方案，传动件驱使扇叶转动，扇叶转动过程中，由于壳体的设置，使其外部空气经壳体上端的开口进入，再两鼓风管输送至轨道上方，实现对轨道上方铁锈屑的吹离工作。
可选的，所述支撑平台为机动车设置，支撑平台下方设置有两组滚轮，滚轮两个为一组且分别滚动于轨道上，每组滚轮之间同轴连接有转动轴；所述传动件包括电机，两所述转动轴上分别同轴连接有链轮一，两链轮一外绕卷有同一链条；所述电机的输出轴上连接有与链条啮合的链轮二；所述电机还连接有与转轴连接的连动件。
通过采用上述技术方案，在链轮一、链轮二以及链条的相互啮合作用下，电机运作时，可带动两组滚轮转动，实现支撑平台沿轨道的自动行走工作，同时在连动件的作用下，电机转动时，可同步驱使转轴带动扇叶转动，使其支撑平台行走过程中的同时，除锈机构对轨道除锈后，扇叶转动经鼓风管将气流输送至轨道上方，对铁锈屑吹离后，激光熔覆机构对轨道磨损部分进行修复，方便实现整个轨道的除锈以及修复工作。
可选的，所述连动件包括锥齿轮一，所述锥齿轮一与转轴同轴连接，所述电机的输出轴上连接有与锥齿轮一啮合的锥齿轮二。
通过采用上述技术方案，在锥齿轮二与的锥齿轮一的啮合作用下，当电机启动驱使支撑平台行走时，能够同步实现扇叶的转动工作，从而实现鼓风机构对轨道上端铁锈屑的吹离工作。
可选的，所述支撑平台下方设置有两组滚轮，滚轮两个为一组且分别滚动于轨道上，每组滚轮之间同轴连接有转动轴。
通过采用上述技术方案，利用支撑平台下方设置两组滚轮，且滚轮滚动于轨道之上，使其可人工手动推动支撑平台上行走，从而可根据除锈以及激光熔覆速度控制支撑平台在轨道上的位移速度，可更好的实现对轨道的除锈以及修复工作；同时当后续列车需要在修复的轨道上行走时，也可以经人工将支撑平台从轨道上搬运下，使其不影响列车的正常运行工作；当列车行驶过后，可将支撑平台继续搬运至该轨道继续进行除锈与修复。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.当轨道产生铁锈时，将支撑平台在该轨道上行走，并通过激光除锈机构，对轨道上的铁锈进行清理，将铁锈清理过后，轨道本身可能产生部分磨损，再通过激光熔覆机构将粉料熔覆于轨道磨损部分，对轨道进行修复，使其轨道表面可保持设计的光滑度，同时由于熔覆的粉料可使用不同的金属材料，使其可能熔覆修复的部分硬度可比原先轨道的硬度更高，从而可延长轨道的使用寿命，减少对轨道的更换频次，进而可达到节省资源的效果；
2.由于除锈机构对轨道上端除锈后，可能存在部分铁锈屑存留至轨道上端，利用鼓风机构对轨道上方进行鼓风，使其在风力作用下，可将存留至轨道上端的铁锈屑吹离，方便后续激光熔覆的修复工作。
附图说明
图1是本申请实施例1的整体结构示意图。
图2是本申请实施例2的整体结构示意图。
图3是图2中支撑平台下部分的局部结构示意图。
图4是图3中B处的放大示意图。
图5是图2中A处的放大示意图。
附图标记说明：1、支撑平台；2、除锈机构；21、激光主机；22、支撑管；23、激光头；3、激光熔覆机构；31、金属送粉器；32、激光输出头；33、控制单元；4、鼓风机构；41、鼓风管；42、壳体；43、扇叶；44、转轴；5、传动件；51、链轮一；52、链轮二；53、链条；54、电机；6、锥齿轮一；7、锥齿轮二；8、滚轮；9、转动轴。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种基于激光熔覆的轨道修复系统。
实施例1
参照图1，一种基于激光熔覆的轨道修复系统包括用于沿轨道行走的支撑平台1，所述支撑平台1上设置有除锈机构2和激光熔覆机构3；所述除锈机构2与激光熔覆机构3沿支撑平台1沿行走方向依次排布，所述除锈机构2以及激光熔覆机构3均位于轨道上方；本实施例中，支撑平台1可采用列车改装而成的机动车，使其机动车自带动力源沿轨道行走，实现对轨道的除锈以及激光熔覆的修复工作。
上述除锈机构2采用激光除锈设置，除锈机构2包括激光主机21，激光主机21设置于支撑平台1内，支撑平台1处于沿自身行走方向的前方设置有激光头23，激光头23对应轨道设置有两组且分别处于两轨道的正上方，两激光头23分别通过光纤与激光主机21连接，激光主机21经光纤经信号输送至激光头23，经激光头23将激光发射至轨道表面进行除锈。其中，由于光纤为软性材质，故在光纤之外套接有支撑管22，支撑管22为钢管设置，支撑管22的下端与激光头23连接，且支撑平台1上固定有定位座，支撑管22穿过定位座并与定位座固定，限位两激光头23处于轨道的正上方，并保持恒定间距。
上述激光熔覆机构3包括金属送粉器31和控制单元33，金属送粉器31以及控制单元33设置于支撑平台1之上，且支撑平台1处于沿自身行走方向的后方设置有激光输出头32，激光输出头32设置有两组且分别处于两轨道的正上方，激光输出头32经光纤与控制单元33连接，接收控制单元33控制信；金属送粉器31连通有两送粉管，两送粉管分别的开口分别处于两轨道上方，将粉料输送至轨道上方，再经激光输出头32的激光照射，将粉料熔覆于轨道上方，实现对轨道的修复工作。其中，金属送粉器31内的粉料可采用镍，镍形成的熔覆层的硬度可高于原先轨道的硬度。支撑平台1位移过程中，激光头23先对轨道除锈工作后，激光输出头32在对轨道进行修复工作。
本申请实施例一种基于激光熔覆的轨道修复系统的实施原理为：当需要对轨道进行修复时，将支撑平台1在所需修复的轨道上行走，同时激光主机21以及控制单元33工作，先经激光头23对轨道进行激光发射实现轨道上端的除锈工作后，金属送粉器31将粉料输送至轨道上方，再经控制单元33控制激光输送头对粉料进行热熔，将粉料熔覆至轨道上方，实现对轨道的修复工作。
实施例2
参照图2和3，与实施例1的不同之处在于，上述支撑平台1仅为平台设置，支撑平台1的下方设置有两组滚轮8，滚轮8两个为一组，同组的滚轮8分别滚动至两轨道上，且同组之间的两个滚轮8同轴固定有转动轴9，转动轴9转动连接于支撑平台1下方；同时支撑平台1的下端设置有驱使两转动轴9自转的传动件5，驱使支撑平台1沿轨道行走。
参照图3和4，上述传动件5包括分别与两转动轴9同轴固定的链轮一51，两链轮一51上绕卷且啮合有同一链条53；支撑平台1的下端还固定有电机54，电机54的输出轴上还同轴固定有链轮二52，链轮二52与链条53啮合，支撑平台1上设置有储存电源，储存电源通过电线与电机54连接，启动电机54，实现转动轴9带动滚轮8的转动工作。
参照图2和5，本实施例中，支撑平台1的中部区域还设置有鼓风机构4，鼓风机构4包括两鼓风管41以及驱动源，两鼓风管41穿过竖直穿过支撑平台1且出风口处于轨道的正上方，鼓风管41的另一端与驱动源连接，将气流吹送至轨道上方。其中，驱动源包括壳体42，壳体42的上端为开口设置，且壳体42的横截面为圆形设置，两鼓风管41的一端与壳体42的侧壁连通；壳体42内部转动连有扇叶43，扇叶43同轴连接有转轴44，转轴44穿过支撑平台1且一端延伸至支撑平台1下方，转轴44与电机54之间设置有连动件，实现电机54与转轴44的同步转动工作，驱使扇叶43转动，将外部空气经壳体42以及鼓风管41吹送至轨道上方，实现对铁锈屑的吹离工作。
参照图3和4，上述连动件包括锥齿轮一6，转轴44下端延伸至支撑平台1下方，锥齿轮一6同轴固定于转轴44的下端，电机54的输出轴同轴有锥齿轮二7，锥齿轮二7与锥齿轮一6啮合；当电机54运作带动滚轮8滚动的同时，在锥齿轮一6与锥齿轮二7啮合作用下，带动转轴44以及扇叶43旋转，实现支撑平台1位移过程中，鼓风机构4运作，对轨道上方的铁锈屑吹离工作。
实施例3
与实施例1不同之处在于，上述支撑平台1仅为平台设置，支撑平台1的下方设置有两组滚轮8，滚轮8两个为一组，同组的滚轮8分别滚动至两轨道上，且同组之间的两个滚轮8同轴固定有转动轴9，转动轴9转动连接于支撑平台1下方；纯依靠人工推动支撑平台1沿轨道行走，当轨道需要供列车行驶时，可将支撑平台1手动搬离该轨道，待列车行驶过后，再将支撑平台1搬运至该轨道继续进行除锈以及修复工作。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其特征在于：包括用于沿轨道行走的支撑平台(1)，所述支撑平台(1)上设置有除锈机构(2)和激光熔覆机构(3)；所述除锈机构(2)与激光熔覆机构(3)沿支撑平台(1)沿行走方向依次排布，所述除锈机构(2)以及激光熔覆机构(3)均位于轨道上方。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其特征在于：所述除锈机构(2)采用激光除锈设置，包括激光主机(21)、与激光主机(21)相连的光纤、以及与光纤另一端连接的激光头(23)，所述光纤与激光头(23)对应设置欧两组，且两组激光头(23)处于轨道的正上方。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其特征在于：两所述光纤外套接有支撑管(22)，所述支撑管(22)一端与激光头(23)连接，且所述支撑平台(1)上设置有限位支撑管(22)的定位座。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其特征在于：所述激光熔覆机构(3)包括金属送粉器(31)、控制单元(33)以及激光输出头(32)，所述激光输出头(32)设置两组且分别处于两轨道的正上方，所述金属送粉器(31)连接有送粉管，所述送粉管设置有两组分别处于两轨道的正上方，所述送粉管的粉料输送至轨道上方，所述激光输出头(32)经光纤与控制单元(33)连接，且将激光照射至轨道上方的粉料。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其特征在于：所述除锈机构(2)与激光熔覆机构(3)处于支撑平台(1)沿行走方向的两侧，所述支撑平台(1)中部区域设置有鼓风机构(4)，所述鼓风机构(4)的风口朝向两轨道上方。
6.根据权利要求5所述的一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其特征在于：所述鼓风机构(4)包括设置于支撑平台(1)的驱动源，以及与驱动源连通的鼓风管(41)，所述鼓风管(41)设置有两组，且鼓风管(41)的开口分别处于两轨道的正上方。
7.根据权利要求6所述的一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其特征在于：所述驱动源包括壳体(42)，所述壳体(42)上端开口设置，所述壳体(42)内转动连接有扇叶(43)，所述扇叶(43)同轴连接有转轴(44)，所述支撑平台(1)上设置有驱使转轴(44)自转的传动件(5)。
8.根据权利要求7所述的一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其特征在于：所述支撑平台(1)为机动车设置，支撑平台(1)下方设置有两组滚轮(8)，滚轮(8)两个为一组且分别滚动于轨道上，每组滚轮(8)之间同轴连接有转动轴(9)；所述传动件(5)包括电机(54)，两所述转动轴(9)上分别同轴连接有链轮一(51)，两链轮一(51)外绕卷有同一链条(53)；所述电机(54)的输出轴上连接有与链条(53)啮合的链轮二(52)；所述电机(54)还连接有与转轴(44)连接的连动件。
9.根据权利要求8所述的一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其特征在于：所述连动件包括锥齿轮一(6)，所述锥齿轮一(6)与转轴(44)同轴连接，所述电机(54)的输出轴上连接有与锥齿轮一(6)啮合的锥齿轮二(7)。
10.根据权利要求1所述的一种基于激光熔覆的轨道修复系统，其特征在于：所述支撑平台(1)下方设置有两组滚轮(8)，滚轮(8)两个为一组且分别滚动于轨道上，每组滚轮(8)之间同轴连接有转动轴(9)。
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