CN209636568U - 无砟轨道换轨机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无砟轨道换轨机器人，包括平板拖车、换轨机构、智能控制系统；所述换轨机构包括设置于平板拖车上可移动的机械臂、用于控制机械臂移动及夹取轨道的操作装置、安装于平板拖车上的两个新轨龙口和两个旧轨龙口；所述机械臂可被控制的移动至旧轨位置将旧轨端头吊起导入旧轨龙口和将新轨端头吊起导入新轨龙口。本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的无砟轨道换轨机器人，能够解决高铁轨道更换问题，具有在无砟轨道换轨工程中自动化率高，人工负担小的特点，并且换轨精度准确、工作周期短、适应多路段换轨要求。

Description

无砟轨道换轨机器人

技术领域

本实用新型涉及铁路工程机械领域，具体涉及一种无砟轨道换轨机器人。

背景技术

高速铁路是现代铁路发展方向的共识，在国家“一带一路”战略的背景下中国高速铁路飞速发展，高铁建设将成为国家规划与工程应用领域至关重要的一环。

铁路主要分为两大类，有砟轨道和无砟轨道，有砟轨道是指在路基上面使用石渣作为道床，石渣就是石头子，其要求是构造均匀，坚硬，耐风化，冲击韧性好，富有弹性，有利于排水等特点。无砟轨道是指在路基上面没有石子，而采用整体式道床板，道床板是在后方工厂预制好的。一般是3米宽5米长。钢筋混凝土结构。预制时会将钢轨的扣件预埋在其中。无砟轨道在中国一般应用于客运专线。也就是高速铁路。特点是构造时速高，铺设速度快。列车运行更平稳。但同时造价高，是告诉铁路发展的主要方向，在无砟轨道告诉发展的同时，铁路换轨的发展却一直未能跟上发展速度。长期以来，铁轨的换轨主要是依靠机械式轨道换轨车和人力去实现，这不仅需要大量的人力，而且因为这种长铁轨太过沉重，在狭窄地方无法提供需求的人力。可以预测，未来将更少有人愿意从事这项工作，因此本设计的无砟轨道智能换轨机器人应运而生。

高速铁路使用的是无砟轨道，无砟轨道采用混凝土、沥青等浇灌而成，因而无砟轨道具有稳定性高、少维修、轨道内侧平展、寿命长等优点。智能换轨机器人是在铁道线上用于更换旧轨的机器，该机器有自己的机械臂提升新、旧轨，代替新、旧吊葫芦的作用，最后定位新轨落枕，代替新龙口的作用，换轨机器人相比机械式换轨车智能化程度高、结构简单、体积小、外观美的优点。

目前高铁换轨车在拔新、旧轨入新、旧轨龙口时需要大量人力抬起新、旧轨轨头再放入新、旧轨龙口，换轨车在换轨工作过程中，需要大量人工辅助，本实用新型的换轨机器人不需要人力拔轨，机械臂不仅能拔轨还能充当新龙口的作用。

公布号为CN 105525545 A的实用新型专利公布了一种有砟轨道自动控制换轨机器人解决了有砟轨道上的换轨问题，但由于有砟轨道铺设渐变，列车时速慢，所以轨道铺设更加简易，这种适用于有砟轨道的自动控制换轨机器人无法满足无砟轨道的换轨要求，无砟轨道换轨的轨道更长，轨道安装到位精度要求更高，稳定性要求更高。

因此，为解决以上问题，需要一种无砟轨道换轨机器人，能够智能化的更换铁轨，减少对人工的依赖，安全可靠的机械固定，缩短工作周期，适应多路段更换铁轨要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供无砟轨道换轨机器人，能够解决高铁轨道更换效率低、人工需求量大、智能化低的问题，具有在无砟轨道上换轨机器人机械臂夹取新、旧轨并放置新、旧龙口的作用，最后充当新轨定位龙口的作用，另外更换铁轨自动化率高、人工担当小、机械固定更安全可靠的特点，另有工作周期短、适应多路段更换铁轨要求、全场不需人工辅助的优点。

本实用新型的无砟轨道换轨机器人，包括平板拖车、换轨机构、智能控制系统；所述换轨机构包括设置于平板拖车上可移动的机械臂、用于控制机械臂移动及夹取轨道的操作装置、安装于平板拖车上的两个新轨龙口和两个旧轨龙口；所述机械臂可被控制的移动至旧轨位置将旧轨端头吊起导入旧轨龙口和将新轨端头吊起导入新轨龙口，平板拖车主要作为操作装置的工作平台；换轨机构主要完成夹住和拖拽新轨及旧轨，进行旧轨拨离和新轨安装到位，安装于平板拖车上的两个新轨龙口用于夹住新轨跟随平板拖车的运动而前行，旧轨龙口主要用以拨开旧轨为新轨安装让位。

进一步，所述旧轨龙口安装于设置在平板拖车末端的悬臂梁末端，用于夹住旧轨和定位旧轨拨离位置，所述悬臂梁沿平板拖车车尾方向延伸，旧轨龙口主要用于拨离旧轨为新轨腾出安装位置，在换轨开始时，通过机械臂将需要更换的旧轨端头夹起放入至旧轨龙口内，跟随着平板拖车的前行，旧轨实现拨离原本位置，该悬臂梁的设置主要保证了旧轨龙口与新轨龙口之间的一个距离，可以保证旧轨玻璃之后才拖拽新轨至安装位置，保证换轨有正常的让位空间，使得换轨能够有序进行，换轨效率更高，换轨精度更高，做工周期短，适应性更强。

进一步，所述新轨龙口安装于所述平板拖车后车轮两侧，用于夹住新轨及新轨定位，平板拖车的后车轮宽度与所需换轨的轨道宽度相适应，将新轨的端头通过机械夹放置至新轨龙口内夹住，随着平板拖车的前进新轨移动至待安装位置完成换轨，非常的方便快捷，人工负担小，换轨精度高。

进一步，所述机械臂包括回转座、长臂及机械肘，所述长臂铰接于安装在所述操作装置上的回转座使长臂能够升降和水平摆动，所述机械肘铰接于所述长臂可相对于长臂在竖直方向转动，机械肘相对长臂的转动保证了机械臂的俯仰动作，可以对轨道端头进行升举，降低了机械臂对回转座的升降行程要求，回转座为机械臂提供竖直方向上的升降及垂直于竖直方向的旋转，保证机械臂的自由度和灵活转动以夹取新旧轨道，进而完成机械臂的换轨动作。

进一步，所述机械肘上设置有用于夹取和放置铁轨的机械夹，所述机械夹的开启和闭合受控于设置于平板拖车上的操作装置，机械夹的闭合和打开是为了夹住和拖拽轨道端头，以此完成新旧轨道端头的更换和定位。

进一步，所述操作装置设置于所述平板拖车上平行设置的移动导轨上，所述操作装置可沿所述移动导轨作来回往复运动，操作装置为自驱动的导轨车，在导轨上根据智能控制系统的指示做来回往复运动，并配合机械夹的夹取和松开来定位新旧轨道，最后完成新旧轨道的一次性更换。

进一步，所述操作装置为自驱动的导轨车，且其导轮位于所述移动导轨上。

进一步，所述操作装置上设置有供操作人员工作的操作室，方便操作人员的操作和观测。

进一步，所述智能控制系统包括安装于机械臂的识别定位系统、上位机械臂运动控制器、下位运动控制器、激光传感器、压力传感器和CCD视觉摄像机；所述识别定位系统包括锁定铁轨的视角控制系统和用于新、旧龙口位置定位的定位控制系统；平板拖车由牵引车提供牵引动力，上位机械臂运动控制器与牵引车的动力系统以及下位运动控制器之间通过传输总线连接，下位运动控制器连接于操作装置用于控制操作装置的工作状态，所述激光传感器为多个并均匀分布于平板拖车四周用于检测平板拖车周围预定范围内是否有障碍物，所述 CCD视觉摄像机安装于换轨龙口用于检测新轨的铺设位置是否符合要求；所述压力传感器安装于操作装置用于检测操作装置受到长臂的反作用力，所述激光传感器、CCD视觉摄像机接压力传感器连接于上位机械臂运动控制器的信号输入端使平板拖车四周预定范围内出现障碍物、新轨的铺设位置不符合要求或操作装置受到长臂的反作用力超过预定值时想牵引车的动力系统及下位运动控制器发出停机信号进而控制牵引车停车同时操作装置停止运动。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的无砟轨道换轨机器人，能够解决高铁轨道更换问题，具有在无砟轨道换轨工程中自动化率高，人工负担小的特点，并且换轨精度准确、工作周期短、适应多路段换轨要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的整体结构正视图；

图2为整体结构俯视图；

图3为机械臂局部示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的整体结构正视图；图2为整体结构俯视图；图3为机械臂局部示意图，如图1所示，本实施例中的无砟轨道换轨机器人，包括平板拖车1、换轨机构、智能控制系统；所述换轨机构包括设置于平板拖车1上可移动的机械臂2、用于控制机械臂2移动及夹取轨道的操作装置3、安装于平板拖车1上的两个新轨龙口4和两个旧轨龙口5；所述机械臂2可被控制的移动至旧轨位置将旧轨端头吊起导入旧轨龙口5和将新轨端头吊起导入新轨龙口4，平板拖车1主要作为操作装置3的工作平台；换轨机构主要完成夹住和拖拽新轨及旧轨，进行旧轨拨离和新轨安装到位，安装于平板拖车1上的两个新轨龙口4用于夹住新轨跟随平板拖车1的运动而前行，旧轨龙口5主要用以拨开旧轨为新轨安装让位。

本实施例中，所述旧轨龙口5安装于设置在平板拖车1末端的悬臂梁6末端，用于夹住旧轨和定位旧轨拨离位置，所述悬臂梁6沿平板拖车1车尾方向延伸，旧轨龙口5主要用于拨离旧轨为新轨腾出安装位置，在换轨开始时，通过机械臂 2将需要更换的旧轨端头夹起放入至旧轨龙口5内，跟随着平板拖车1的前行，旧轨实现拨离原本位置，该悬臂梁6的设置主要保证了旧轨龙口5与新轨龙口4之间的一个距离，可以保证旧轨拨离之后才拖拽新轨至安装位置，保证换轨有正常的让位空间，使得换轨能够有序进行，换轨效率更高，换轨精度更高，做工周期短，适应性更强。

本实施例中，所述新轨龙口4安装于所述平板拖车1后车轮两侧，用于夹住新轨及新轨定位，平板拖车1的后车轮宽度与所需换轨的轨道宽度相适应，将新轨的端头通过机械夹10放置至新轨龙口4内夹住，随着平板拖车1的前进新轨移动至待安装位置完成换轨，非常的方便快捷，人工负担小，换轨精度高。

本实施例中，所述机械臂2包括回转座7、长臂8及机械肘9，所述长臂8铰接于安装在所述操作装置3上的回转座7使长臂8能够升降和水平摆动，所述机械肘 9铰接于所述长臂8可相对于长臂8在竖直方向转动，机械肘9相对长臂8的转动保证了机械臂2的俯仰动作，可以对轨道端头进行升举，降低了机械臂2对回转座7 的升降行程要求，回转座7为机械臂2提供竖直方向上的升降及垂直于竖直方向的旋转，保证机械臂2的自由度和灵活转动以夹取新旧轨道，进而完成机械臂2 的换轨动作。

本实施例中，所述机械肘9上设置有用于夹取和放置铁轨的机械夹10，所述机械夹10的开启和闭合受控于设置于平板拖车1上的操作装置3，机械夹10的闭合和打开是为了夹住和拖拽轨道端头，以此完成新旧轨道端头的更换和定位。

本实施例中，所述操作装置3设置于所述平板拖车1上平行设置的移动导轨上，所述操作装置3可沿所述移动导轨作来回往复运动，操作装置3为自驱动的导轨车，在导轨上根据智能控制系统的指示做来回往复运动，并配合机械夹10 的夹取和松开来定位新旧轨道，最后完成新旧轨道的一次性更换。

本实施例中，所述操作装置3为自驱动的导轨车，且其导轮位于所述移动导轨上。

本实施例中，所述操作装置3上设置有供操作人员工作的操作室，方便操作人员的操作和观测。

本实施例中，所述智能控制系统包括安装于机械臂2的识别定位系统、上位机械臂运动控制器、下位运动控制器、激光传感器、压力传感器和CCD视觉摄像机；所述识别定位系统包括锁定铁轨的视角控制系统和用于新、旧龙口位置定位的定位控制系统；平板拖车1由牵引车提供牵引动力；所述激光传感器为多个并均匀的分布在机器人周围用于检测机器人周围预定范围内是否有障碍物；所述CCD视觉摄像机安装于两侧机械夹10上用于检测机械夹10拾取、放置铁轨位置；所述压力传感器安装于轮轨机构用于检测轮对与地面的接触压力，以此控制压力来对机械臂工作时的震动稍做调整；上位机械臂运动控制器与牵引车的动力系统以及下位运动控制器之间通过传输总线连接，下位运动控制器连接于操作装置3用于控制操作装置3的工作状态，所述激光传感器为多个并均匀分布于平板拖车1四周用于检测平板拖车1周围预定范围内是否有障碍物，所述CCD视觉摄像机安装于换轨龙口用于检测新轨的铺设位置是否符合要求；所述压力传感器安装于操作装置3用于检测操作装置3受到长臂8的反作用力，所述激光传感器、CCD视觉摄像机接压力传感器连接于上位机械臂2运动控制器的信号输入端使平板拖车1四周预定范围内出现障碍物、新轨的铺设位置不符合要求或操作装置3受到长臂8的反作用力超过预定值时想牵引车的动力系统及下位运动控制器发出停机信号进而控制牵引车停车同时操作装置3停止运动，提高安全性，起到应急情况急停保护。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的无砟轨道换轨机器人，能够解决高铁轨道更换问题，具有在无砟轨道换轨工程中自动化率高，人工负担小的特点，并且换轨精度准确、工作周期短、适应多路段换轨要求。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种无砟轨道换轨机器人，其特征在于：包括平板拖车、换轨机构、智能控制系统；所述换轨机构包括设置于平板拖车上可移动的机械臂、用于控制机械臂移动及夹取轨道的操作装置、安装于平板拖车上的两个新轨龙口和两个旧轨龙口；所述机械臂可被控制的移动至旧轨位置将旧轨端头吊起导入旧轨龙口和将新轨端头吊起导入新轨龙口。

2.根据权利要求1所述的无砟轨道换轨机器人，其特征在于：所述旧轨龙口安装于设置在平板拖车末端的悬臂梁末端，用于夹住旧轨和定位旧轨拨离位置，所述悬臂梁沿平板拖车车尾方向延伸。

3.根据权利要求2所述的无砟轨道换轨机器人，其特征在于：所述新轨龙口安装于所述平板拖车后车轮两侧，用于夹住新轨及新轨定位。

4.根据权利要求3所述的无砟轨道换轨机器人，其特征在于：所述机械臂包括回转座、长臂及机械肘，所述长臂铰接于安装在所述操作装置上的回转座使长臂能够升降和水平摆动，所述机械肘铰接于所述长臂可相对于长臂在竖直方向转动。

5.根据权利要求4所述的无砟轨道换轨机器人，其特征在于：所述机械肘上设置有用于夹取和放置铁轨的机械夹，所述机械夹的开启和闭合受控于设置于平板拖车上的操作装置。

6.根据权利要求5所述的无砟轨道换轨机器人，其特征在于：所述操作装置设置于所述平板拖车上平行设置的移动导轨上，所述操作装置可沿所述移动导轨作来回往复运动。

7.根据权利要求6所述的无砟轨道换轨机器人，其特征在于：所述操作装置为自驱动的导轨车，且其导轮位于所述移动导轨上。

8.根据权利要求7所述的无砟轨道换轨机器人，其特征在于：所述操作装置上设置有供操作人员工作的操作室。

9.根据权利要求8所述的无砟轨道换轨机器人，其特征在于：所述智能控制系统包括安装于机械臂的识别定位系统、上位机械臂运动控制器、下位运动控制器、激光传感器、压力传感器和CCD视觉摄像机；所述识别定位系统包括锁定铁轨的视角控制系统和用于新、旧龙口位置定位的定位控制系统；平板拖车由牵引车提供牵引动力，上位机械臂运动控制器与牵引车的动力系统以及下位运动控制器之间通过传输总线连接，下位运动控制器连接于操作装置用于控制操作装置的工作状态，所述激光传感器为多个并均匀分布于平板拖车四周用于检测平板拖车周围预定范围内是否有障碍物，所述CCD视觉摄像机安装于换轨龙口用于检测新轨的铺设位置是否符合要求；所述压力传感器安装于操作装置用于检测操作装置受到长臂的反作用力，所述激光传感器、CCD视觉摄像机接压力传感器连接于上位机械臂运动控制器的信号输入端使平板拖车四周预定范围内出现障碍物、新轨的铺设位置不符合要求或操作装置受到长臂的反作用力超过预定值时想牵引车的动力系统及下位运动控制器发出停机信号进而控制牵引车停车同时操作装置停止运动。