CN113737604B - 一种高速环形跑道施工机械作业系统及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种高速环形跑道施工机械作业系统及其施工方法，包括机械主体、动力系统、作业系统和电控系统四部分，所述机械主体包括环状轨道、轨道支撑和位于轨道前后方的两台牵引车辆；所述动力系统包括安装在牵引车辆上的柴油发动机，和安装在作业系统内部的驱动电机；所述轨道垂直于地面铺设在跑道土体上；所述电控系统设置在牵引车辆驾驶室内，控制作业小车的运行速度。本发明作业系统内作业小车，在动力系统的驱动下，沿轨道内圈高速转动，利用作业小车高速转动产生的离心力和自身重力对轨道产生垂直圆心向外的力，根据相互作用力，轨道对跑道土体产生作用力，以达到压实土体的目的。

Description

一种高速环形跑道施工机械作业系统及其施工方法
技术领域
本发明属于工程曲面施工技术领域，具体涉及一种高速环形跑道施工机械作业系统及其施工方法。
背景技术
各大汽车制造厂商，加大对汽车研发的投入，需要建设各自的专用试车跑道来检测车辆的造作性能和安全性能。其中高速环形试车跑道是试车场地的重要部分。由于修建跑道对施工工艺要求很高，目前全国仅有少数企业能够修建跑道，一方面是试车跑道建造难度大，另一方面对于特定工程机械的需求。因此有必要设计一种适用于跑道建设的机械作业系统，从而使施工难度有所降低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种高速环形跑道施工机械作业系统，包括机械主体、动力系统、作业系统主体和电控系统四部分，所述机械主体包括环状轨道、轨道支撑和位于轨道前后方的两台牵引车辆，所述两台牵引车辆与轨道之间通过牵引件连接，利用牵引车辆可牵引轨道移动，且可用于调节环状轨道的曲率，机械主体作为机械作业系统的骨架，其它各个系统都依附于机械主体之上；
所述动力系统包括安装在牵引车辆上的柴油发动机，给牵引车辆提供动力，和安装在作业系统主体内部的驱动电机，驱动电机的电力来源于牵引车辆柴油机发电的电能。动力系统是机械的心脏，系统运作的动力来源。
所述作业系统主体包括安装在轨道上的作业小车，设置在作业小车上的作业系统处理器、信号接收器、驱动电机、连接线路和滚轮，轨道内侧设有工字型滑道，作业小车底部滚轮嵌设在工字型滑道内，作业小车可绕轨道内圈滑动，通过驱动电机带动作业小车沿轨道内圈高速运转，利用自身重力和离心力对土体进行作业，达到压实土体的目的。
所述轨道铺设于环形跑道未经压实的土体上，轨道外圈与环形跑道土体接触面贴合，整个轨道垂直于地面，调整好轨道后，利用打开的轨道支撑，保证作业系统在作业过程中，整个机械的稳定。轨道是机械能够作业的基础，设计为环状(近圆形，视作业面曲率可调)轨道，作业小车沿轨道内圈高速转动，产生离心力，利用离心力压实土体。
所述电控系统设置在牵引车辆驾驶室内，驾驶室内还设有控制面板，电控系统控制作业小车的运行速度。
所述轨道内圈表面设有凹槽，凹槽内设有环形导电线圈，所述作业小车底面设有与环形导电线圈配合的电刷，电刷通过导线向作业系统处理器和驱动电机供电，牵引车辆上的柴油发动机发的电通过电线传递到轨道上，轨道通过环形导电线圈和电刷将电传递到作业小车上处理器和驱动电机，驱动电机控制作业小车滚轮转动。
所述轨道支撑包括若干可伸缩支架，支架顶部固定在轨道上方，在轨道就位后展开拉伸支架支于地面，即可完成对轨道的支撑，增强轨道稳定性。
所述一种高速环形跑道施工机械作业系统的施工方法如下：
步骤1、环形跑道初始土方回填完成之后，对土体进行一个大致轮廓的施工，利用牵引车辆将轨道带入施工场地就位，驾驶员通过现场跑道曲率数据，对轨道曲率进行调节，使轨道各段曲率与跑道路面曲率相同，轨道贴紧跑道路面；
步骤2、轨道曲率调节完成后对轨道进行固定，使轨道成为一个不可变形的整体，撑开轨道支撑支架增加轨道稳定性；
步骤3、轨道固定完成后，对作业系统主体进行试运行，调试机械运行状态；
步骤4、机械调试完后，将轨道顶部、底部端点坐标输入电控系统中，电控系统根据输入的坐标数据将整个轨道分为“有效作业段”和“无效作业段”，有效作业段为轨道与赛道路面接触段，电控系统根据输入的数据控制作业系统的运行速度，将速度信号反馈到作业系统中的信号接收器和作业系统处理器，在“有效作业段”增加转速，增大离心力，以最大效率压实土体，在“无效作业段”降低速度，达到离心力与重力等大临界状态，避免离心力对轨道稳定性的破坏；
步骤5、通过现场布置的激光测距装置测量跑道数据传输至驾驶证控制面板，跑道设计图纸比对，满足跑道设计要求后，即可结束施工，将机械作业系统移动到下一段待施工路段。
本发明具有如下优点：
1、本发明设计的作业系统内作业小车，在动力系统的驱动下，沿环状轨道内圈高速转动，利用作业小车高速转动产生的离心力和自身重力对轨道产生垂直圆心向外的力。根据相互作用力，轨道对跑道土体产生作用力，以达到压实土体的目的。
2、将轨道分为“有效作业段”和“无效作业段”，在“有效作业段”增加转速，增大离心力，以最大效率压实土体，在“无效作业段”降低速度，达到离心力与重力等大临界状态，避免离心力对轨道稳定性的破坏，解决传统施工曲面难施工问题。
3、本发明机械作业系统可边测量边施工，该机械可用于曲面碾压，也可对大坡度场地施工。
附图说明
图1为本发明机械施工状态示意图；
图2为本发明机械施工状态俯视平面图；
图3为本发明作业系统与轨道连接示意图；
图4为轨道与作业系统之间电能传输结构示意图；
图5为本发明轨道分区示意图；
其中：1-轨道，2-轨道支撑，3-作业小车，4-牵引车辆，5—跑道土体，6-滚轮，7-环形导电线圈，8-电刷，9-作业系统处理器，10-导线，11-驱动电机。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1-5所示，一种高速环形跑道施工机械作业系统，包括机械主体、动力系统、作业系统主体和电控系统四部分，机械主体包括环状轨道1、轨道支撑2和位于轨道前后方的两台牵引车辆4，两台牵引车辆与轨道之间通过牵引件连接，利用牵引车辆4可牵引轨道1移动，且可用于调节环状轨道的曲率，机械主体作为机械作业系统的骨架，其它各个系统都依附于机械主体之上；
动力系统包括安装在牵引车辆上的柴油发动机，给牵引车辆提供动力，和安装在作业系统主体内部的驱动电机11，驱动电机的电力来源于牵引车辆柴油机发电的电能。动力系统是机械的心脏，系统运作的动力来源。
作业系统主体包括安装在轨道上的作业小车3，设置在作业小车3上的处理器、信号接收器、驱动电机、连接线路和滚轮6，轨道内侧设有工字型滑道，作业小车底部滚轮嵌设在工字型滑道内，作业小车可绕轨道内圈滑动，通过驱动电机带动作业小车沿轨道内圈高速运转，利用自身重力和离心力对土体进行作业，达到压实土体的目的。
轨道1铺设于环形跑道未经压实的土体上，轨道外圈与环形跑道土体接触面贴合，整个轨道垂直于地面，调整好轨道后，利用打开的轨道支撑，保证作业系统在作业过程中，整个机械的稳定。轨道是机械能够作业的基础，设计为环状(近圆形，视作业面曲率可调)轨道，作业小车沿轨道内圈高速转动，产生离心力，利用离心力压实土体。
电控系统设置在牵引车辆驾驶室内，驾驶室内还设有控制面板，通过电控系统可控制作业小车的运行速度。
轨道内圈表面设有凹槽，凹槽内设有环形导电线圈7，所述作业小车底面设有与环形导电线圈配合的电刷8，电刷通过导线10向作业系统处理器9和驱动电机供电，牵引车辆上的柴油发动机发的电通过电线传递到轨道上，轨道通过环形导电线圈和电刷将电传递到作业小车上作业系统处理器9和驱动电机11，驱动电机控制作业小车滚轮转动。
轨道支撑2包括若干可伸缩支架，支架顶部固定在轨道上方，在轨道就位后展开拉伸支架支于地面，即可完成对轨道的支撑，增强轨道稳定性。
环形跑道初始土方回填完成之后，先对土体进行一个大致轮廓的施工，然后开始高速环形跑道施工。利用本发明高速环形跑道施工机械作业系统的牵引小车将轨道带入施工场地就位，驾驶员通过现场跑道曲率数据，对轨道曲率进行调节，使轨道各段曲率与跑道路面曲率相同，轨道贴紧跑道路面。轨道曲率调节完成后对轨道进行固定，使轨道成为一个不可变形的整体，撑开轨道支撑支架增加轨道稳定性。
轨道固定完成后，对作业系统主体进行试运行，调试机械运行状态。将轨道顶部、底部端点坐标输入系统中，系统根据输入的坐标数据将整个轨道分为“有效作业段”和“无效作业段”，有效作业段为轨道与赛道路面接触段，系统根据输入的数据控制作业系统的运行速度，在“有效作业段”增加转速，增大离心力，以最大效率压实土体，在“无效作业段”降低速度，达到离心力与重力等大临界状态，避免离心力对轨道稳定性的破坏。
驾驶员在驾驶室通过电控系统来控制整个机械的运作即可完成跑道作业施工，现场还配备有激光测距装置及定位系统，驾驶员通过驾驶面板与图纸数据进行比对，提高施工精度。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (4)

1.一种高速环形跑道施工机械作业系统，包括机械主体、动力系统、作业系统主体和电控系统四部分，其特征在于：所述机械主体包括环状轨道、轨道支撑和位于轨道前后方的两台牵引车辆，所述两台牵引车辆与轨道之间通过牵引件连接；所述动力系统包括安装在牵引车辆上的柴油发动机，和安装在作业系统主体内部的驱动电机；
所述作业系统主体包括安装在轨道上的作业小车，设置在作业小车上的作业系统处理器、信号接收器、驱动电机、连接线路和滚轮，轨道内侧设有工字型滑道，作业小车底部滚轮嵌设在工字型滑道内，作业小车绕轨道内圈滑动；
所述轨道铺设于跑道土体上，轨道外圈与环形跑道土体接触面贴合，整个轨道垂直于地面；
所述电控系统设置在牵引车辆驾驶室内，驾驶室内还设有控制面板，电控系统控制作业小车的运行速度。
2.如权利要求1所述的一种高速环形跑道施工机械作业系统，其特征在于：所述轨道内圈表面设有凹槽，凹槽内设有环形导电线圈，所述作业小车底面设有与环形导电线圈配合的电刷，电刷通过导线向作业系统处理器和驱动电机供电。
3.如权利要求1所述的一种高速环形跑道施工机械作业系统，其特征在于：所述轨道支撑包括若干可伸缩支架，支架顶部固定在轨道上方。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种高速环形跑道施工机械作业系统的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、环形跑道初始土方回填完成之后，对土体进行一个大致轮廓的施工，利用牵引车辆将轨道带入施工场地就位，驾驶员通过现场跑道曲率数据，对轨道曲率进行调节，使轨道各段曲率与跑道路面曲率相同，轨道贴紧跑道路面；
步骤2、轨道曲率调节完成后对轨道进行固定，撑开轨道支撑支架增加轨道稳定性；
步骤3、轨道固定完成后，对作业系统主体进行试运行，调试机械运行状态；
步骤4、机械调试完后，将轨道顶部、底部端点坐标输入系统中，电控系统根据输入的坐标数据将整个轨道分为“有效作业段”和“无效作业段”，有效作业段为轨道与赛道路面接触段，电控系统根据输入的数据控制作业小车的运行速度，在“有效作业段”增加转速，增大离心力，在“无效作业段”降低速度，达到离心力与重力等大临界状态；
步骤5、通过现场布置的激光测距装置测量跑道数据传输至驾驶证控制面板，与跑道设计图纸比对，满足跑道设计要求后，即可结束施工，将机械作业系统移动到下一段待施工路段。
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