CN211223414U - 一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，包括激光发生器(17)、平板车(26)，所述平板车(26)的顶部设有第一集装车体(1)和第二集装车体(15)，底部设有驱动小车(21)；所述第一集装车体(1)与所述第二集装车体(15)相互独立可分离设置，且均与所述平板车(26)可拆卸式固定连接，所述第一集装箱车体(1)和所述第二集装箱车体(15)均包括若干隔间，所述作业间内设有能够可多角度转动伸缩并锁定的机械臂，所述机械臂的头部设有激光强化头。本实用新型的中间驱动的集装式钢轨激光强化车，采用中间驱动，保障驱动的可靠与稳定；通过单独的隔间减少不同设备之间的干扰，也便于设备的保养、检测与维修。

Description

一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车

技术领域

本实用新型属于钢轨激光强化技术领域，更具体地，涉及一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车。

背景技术

我国高铁、城际、市域铁路以及城市轨道交通快速发展，运营里程以达到巨大的规模，在铁路提速的背景下，列车直接的承载基础设施——钢轨，担负着巨大的运营压力，由于轮轨作用，钢轨在服役期间会产生严重的磨损，明显缩减钢轨的使用寿命，每年都要因此进行大量钢轨的更换，造成巨大的经济损失，因此提高钢轨使用寿命对我国铁路及城市轨道交通的运营养护维修具有巨大的意义。

目前，增加钢轨耐磨性，提高钢轨表面硬度，延长钢轨使用寿命的方式主要有两种：第一种，在钢轨生产过程中，进行淬火工艺处理；第二种，在钢轨使用中出现磨损时，通过打磨设备对钢轨缺陷部位进行修型打磨。第一种方式是从钢轨的原始性能方面对其耐磨性进行加强，但会存在风、雾冷却不均匀导致钢轨表面硬度不均匀的情况，易产生轨面剥落、擦伤等失效，影响钢轨的使用寿命。第二种方式是从钢轨的服役状态方面对磨损进行修复，使用小型设备或大型养路机械借助砂轮对钢轨进行打磨修型，减小磨损对钢轨寿命的影响，但打磨修型只是修复钢轨轮廓，减小磨损对列车运行平稳性造成的不良影响，无法从根本上提高钢轨的耐磨性能，无法对既有的钢轨进行强化，延长钢轨使用寿命的效果有限。

为了解决上述问题，出现了用激光对钢轨进行加工维修的装置。如专利ZL02100096.4公开了一种“铁路轨道激光维修车”，包括牵引机控制车和激光加工车，多辆激光维修车可组成激光维修列车；其原理主要是通过激光将合金粉末融化在钢轨表面上形成合金层，以填补钢轨的磨损、剥离、掉块等缺陷。专利ZL201010114198.8公开了“一种钢轨表面在线处理的移动式激光加工装置”，用于钢轨表面的激光强韧化处理及修复，具体包括：双工位激光移动式激光加工装置、两套激光加工头、两套激光束运动执行机构、控制系统和导光系统。

但第一件专利采用铁路轨道车作为牵引控制车对整个车组进行驱动，铁路轨道车采用的是柴油电机，其运行速度不稳定，产生的振动大，激光强化作业精度低，且激光器固定在作业车底板的轨道上，只能进行一维运动，无法跟随车辆的状态变化而调整激光头以对准轨头，无法保障强化的准确度。第二件专利的驱动电机只有一台，传动机构有两套，动力源的可靠性较低，存在能源供应不足，续航能力弱的问题，其激光加工头无法根据钢轨线型实时调整激光加工头的姿态。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供的中间驱动的集装式钢轨激光强化车，平板车和驱动小车配合设置可自由精准的移动激光加工装置，同时在作业间设置可多角度转动伸缩并锁定的机械臂，并将机械臂的头部固定激光发射头，通过所述机械臂的转动伸缩使得所述激光发射头对准钢轨进行精确的激光加工；第一集装车体、第二集装车体和平板车的分离模块化设，置可以同时进行制造、调试或维修，只需预留相互对接的接口，对平板车的该装量较小，可以大大缩短制造工期，某个部分出现故障后只需要使用相同的模块替换掉，而无需整体检修，增强了强化车的可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，包括激光发生器、平板车，所述平板车的顶部设有第一集装车体和第二集装车体，底部设有驱动小车；

所述第一集装车体与所述第二集装车体相互独立可分离设置，且均与所述平板车可拆卸式固定连接，所述第一集装箱车体和所述第二集装箱车体均包括若干隔间，所述第一集装箱车体的隔间包括驾驶间、操作间和发电间，所述第二集装箱车体的端部设有作业间，所述作业间内设有能够可多角度转动伸缩并锁定的机械臂，所述机械臂的头部设有激光发射头，以通过所述机械臂的转动伸缩使得所述激光发射头对准钢轨进行精确的激光加工。

进一步地，所述驱动小车顶部的控制结构穿过所述平板车设于所述操作间内，底部的驱动轮置于所述平板车的底部。

进一步地，所述驱动小车上设有使得所述驱动小车的驱动轮在其非工作状态下高于钢轨面的升降机构。

进一步地，所述第一集装箱车体和所述第二集装箱车体的底部均设有两层底板，且两层底板之间形成中空的空间，所述中空的空间内放置线缆。

进一步地，所述两层底板中底部一层底板上设有可朝外打开的门。

进一步地，其特征在于，机械臂包括若干个可转动并带锁紧功能的关节和若干个臂段，相邻两个臂段之间设置一个可转动并带锁紧功能的关节。

进一步地，所述第二集装车体还包括压力间和光源间，所述压力间设有液压站、至少一台水冷机和至少一台空压机，所述光源间内设置空调用于保障光源间内的温度稳定，使激光发生器工作可靠。

进一步地，所述作业间的端部设有便于所述机械臂伸出的对开门。

进一步地，所述平板车的底部设有若干个限位柱，所述限位柱间隔设置。

进一步地，所述第一集装箱车体和第二集装箱车体的底部设有与限位柱匹配的限位孔。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型中间驱动的集装式钢轨激光强化车，平板车和驱动小车配合设置可自由精准的移动激光加工装置，同时在作业间设置可多角度转动伸缩并锁定的机械臂，并将机械臂的头部固定激光发射头，通过所述机械臂的转动伸缩使得所述激光发射头对准钢轨进行精确的激光加工；第一集装车体、第二集装车体和平板车的分离模块化设，置可以同时进行制造、调试或维修，只需预留相互对接的接口，对平板车的该装量较小，可以大大缩短制造工期，某个部分出现故障后只需要使用相同的模块替换掉，而无需整体检修，增强了强化车的可靠性。

(2)本实用新型中间驱动的集装式钢轨激光强化车，通过单独的隔间减少不同设备之间的干扰，分成两个集装箱车体，可以减少发电机组振动对机器人高精作业的不良影响；通过封闭车身可以对车上设备进行良好的保护，减小外部恶劣环境对设备的不良影响；作业设备所在的两个集装箱与平板车可以分离，方便吊装、拆分、转运，同时也便于集装箱分离与平板车后转移到车间内进行设备的保养、检测与维修。

(3)本实用新型中间驱动的集装式钢轨激光强化车，采用中间驱动，利用车体自身重力增加驱动小车的摩擦，保障驱动的可靠与稳定；

(4)本实用新型中间驱动的集装式钢轨激光强化车，驱动小车的顶部设置在操作间内，便于工作人员在操作人员进行控制操作，且驱动小车的底部置于平板车底部，驱动小车上设置升降机构使得所述驱动小车的驱动轮在其非工作状态下高于钢轨面，从而在轨道车将平板车拉到工作区域的过程中避免驱动轮与钢轨面之间的摩擦。

(5)本实用新型中间驱动的集装式钢轨激光强化车，驱动小车的顶部设置在操作间内，第一集装箱车体和第二集装箱车体的底部均设有两层底板，且两层底板之间中空设置，中空的空间设为线缆间，线缆间用于布置不同设备之间的连接线缆，避免线缆外露或者缠绕。

附图说明

图1是本实用新型实施例中中间驱动的集装式钢轨激光强化车的正视图；

图2是本实用新型实施例中中间驱动的集装式钢轨激光强化车的俯视图；

图3是本实用新型实施例中中间驱动的集装式钢轨激光强化车在驱动小车驱动下机器人强化作业的示意图；

图4是本实用新型实施例中激光强化车的集装车体与平板车分离示意图；

图5是本实用新型实施例中激光强化车作业间布置示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-第一集装车体；2-驾驶座椅；3-第一分隔板；4-发电机组；5-电气柜；6-第二分隔板；7-第一空调室内机；8-操作台；9-水冷机；10-液压站；11-第三分隔板；12-第二空调室内机；13-第四分隔板；14-机器人；15-第二集装车体；16-机器人电柜；17-激光发生器；18-第二底板；19-第二承载板；20-空压机；21-驱动小车；22-第一空调室外机；23-第一底板；24-第一承载板；25-限位柱；26-平板车；27-驾驶台；28-挂钩；29-限位杆；30-第二空调室外机；31-对开门；32-车门。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本实用新型实施例中中间驱动的集装式钢轨激光强化车的正视图.图2是本实用新型实施例中中间驱动的集装式钢轨激光强化车的俯视图。如图1和图2所示，中间驱动的集装式钢轨激光强化车包括设置在底部的平板车26、第一集装车体1和第二集装车体15，所述第一集装车体1和第二集装车体15设置在所述平板车26的顶部，平板车26的底部设有驱动小车21，驱动小车21用于精确调节平板车26的运动轨迹和运动速度，当轨道车将平板车26移动至作业区域后，轨道车与平板车26分离，驱动小车21开启，通过驱动小车21对平板车26精确控制，从而使得激光加工更加精准。优选地，所述驱动小车21上设有升降机构，在轨道车牵引时驱动小车21的底部高于钢轨面，当驱动车启动21启动时其底部将至钢轨面、平板车26的端部远离作业间的一端设置有挂钩28，挂钩28可与轨道车连接匹配，通过轨道车与挂钩28连接继而连接平板车26，用轨道车牵引平板车26至指定的作业区域，同时将平板车26上的第一集装车体1和第二集装车体15带动至作业区域。

第一集装车体1、第二集装车体15和平板车26之间相互独立可分离，且第一集装车体1和第二集装车体15可拆卸式的与平板车26连接，该集装式激光强化车制造过程中三个独立的部分可以同时进行制造、调试，只需预留相互对接的接口，对平板车26的该装量较小，可以大大缩短制造工期。第一集装车体1和第二集装车体15与平板车分离后可以方便地在车间内进行专门的调试或维修，相互之间不影响，均可以通过汽车运输至作业区域附近，通过吊车调运至平板车安装。且第一集装箱车体1、第二集装箱车体2和平板车26均为模块化设计，某个部分出现故障后只需要使用相同的模块替换掉，而无需整体检修，增强了强化车的可靠性。且独立、可分离、模块化、整体式设计的强化车，其加工制造更加简单，运输更加灵活，调试或维修更加方便，系统可靠性更高。

第一集装车体1、第二集装车体15和平板车26上均设有电气接口，通过电气接口可以实现平板车、第一集装车体1和第二集装车体15三者之间的能量及信息联通。

图4是本实用新型实施例中激光强化车的集装车体与平板分离示意图。图5是本实用新型实施例中激光强化车作业间布置示意图。如图4和图5所示，平板车的顶部平面上设有若干个限位柱25，限位柱25间隔设置，且对应第一集装箱车体1和第二集装箱车体26的两端的端部均设有限位柱25；对应的第一集装箱车体1和第二集装箱车体15的底部设有与限位柱25匹配的限位孔，将第一集装箱车体1和/或第二集装箱车体15放置在平板车26上，并通过若干限位柱25和限位孔的配合，将第一集装箱车体1和/或第二集装箱车体15固定在平板车26上，同时实现对第一集装箱车体1和第二集装箱车体2的限位，防止在平板车移动的过车中，第一集装箱车体1和/或第二集装箱车体15发生相对平板车的移动，一方面放置集装箱车体从平板车26上滑落，另一方面保证加工过程的稳定性和精确性。

第一集装车体1和第二集装车体15包括若干间隔间，相邻隔间之间设有分隔板，优选地，分隔板上设有车门，通过车门实现相邻各隔间之间的联通；

优选地，分隔板采用隔音、隔振材料制成，从而使得各隔间相互形成独立的空间避免相互干扰。

第一集装车体1的隔间包括驾驶间、发电间、操作间和线缆间，第一分隔板3与第一集装箱车体1一侧的端板之间的空间为驾驶间，驾驶间内设有驾驶台和驾驶座椅，供工作人员在作业过程中观察轨道情况更好地操控车辆；第一分隔板3和第二分隔板6之间为发电间，发电间内设置至少一台发电机组4至少一台电气柜5，电气柜5内安装有发电机控制所需的硬件设备；发电间还包括若干根分别与其他隔间设备相连的电缆线，发电机组4用于发电并为驱动小车21及其他隔间的设备提供电力支持，从而最大程度的提高了激光强化车的自主供电性能和续航能力，可用于长时间的激光加工工作。第二分隔板6和第一集装箱车体1另一侧的端板之间的空间为操作间，操作间内设有操作台8、第一空调室外机22和第一空调室内机7，操作台8用于为机器人14作业过程中以及驱动小车21运动过程发送控制指令，第一空调室外机22和第二空调室内机17用于调节操作室内的温度为工作人员提供舒适的操作环境。驱动小车21的顶部穿过平板车26设置在操作间内，在操作间可以直接对驱动小车21进行人工或机电控制，

第二集装箱车体15的隔间包括压力间、光源间、作业间和线缆间。第三分隔板11和第二集装箱体15一侧的端板之间的空间为压力间，压力间内设有至少一台水冷机9、液压站10、至少一台空压机20，水冷机用于为激光发生器17循环制冷，优选地水冷机9的端部设有若干根管道且管道从水冷机9引出后分布在激光发生器17四周最后汇入水冷机9。液压站10通过导线与驱动小车21相连并为驱动小车21的上升和下降以及驱动提供液压动力，从而保证驱动小车21的动力和稳定驱动；空压机20为平板车21的空气制动提供动力。

第三分隔板11和第四分隔板13之间的空间为光源间，光源间内设置有包括激光发生器17、第二空调室外机30和第二空调室内机12，激光发生器17用于产生钢轨强化作业中需要的高能激光，第二空调室内机12和第二空调室外机30用于为光源间提供适宜的工作温度。

图3是本实用新型实施例中中间驱动的集装式钢轨激光强化车在驱动小车驱动下机器人强化作业的示意图。第四分隔板13和第二集装箱车体15另一侧的端板之间的空间为作业间，第二集装箱车体15另一侧的端板上设有对开门31，作业间的外侧即车尾处设置为对开门31，便于作业间内的设备伸出作业间外进行近距离的作业，作业间内靠近车尾处设有机器人14，机器人14的底部固定在作业间的底板上；机器人14包括机械臂，优选地，机械臂包括若干个可转动并带锁紧功能的关节和若干个臂段，相邻两个臂段之间设置一个可转动并带锁紧功能的关节，从而使得机械臂可以多角度弯折，使得机械臂能够实现三维运动，并可通过关节的锁紧功能实现弯折形状和位置的定位同时为后面的抓取提供刚度支撑。机械臂的端部设置有激光发射头，激光发射头与激光发生器17连接，激光发生器17产生的激光光源通过激光发射头发射出去实现对钢轨的加工，机械臂的多角度弯折将激光头移至靠近待加工钢轨的位置，并通过激光发射头发射的激光对激光进行精确的加工，同时只需要一台机器人14即可通过机械臂的转动调节实现对两根钢轨或多跟钢轨的激光强化作业。其中，对开门31的设置便于机械臂伸出作业间对准钢轨，同时在工作完成后将机械臂收回到作业间内并关闭对开门从而防止异物进入作业间影响设备功能。

优选地，作业间内还设有机器人电柜16，用于直接为机器人14提供电源。

优选地，机器人14上还设有视觉传感器，通过视觉传感器获取钢轨图像，从而根据钢轨图像控制调整机械臂的姿态，从而控制激光发射头对准钢轨轨顶面，实现循迹运动，从而保障作业区域的准确度。

第一集装箱车体1和第二集装箱车体15的底部均设有两层底板，且两层底板之间中空设置，第一集装箱车体1的两层底板分别为第一底板23和第一承载板24，第二集装箱车体15的两层底板分别为第二底板18和第二承载板19，第一底板23和第一承载板24之间中空的空间为第一集装箱车体1的线缆间，第二底板18和第二承载板19之间中空的空间为第二集装箱车体15的线缆间，线缆间用于布置不同设备之间的连接线缆，避免线缆外露或者缠绕。

优选地，第一底板23和第二底板18上均设有朝外打开的门，以便于工作人员在下部进行检修。

激光强化车的工作过程如下：将轨道车与挂钩连接，通过轨道车牵引将平板车和平板车顶部的若干个隔间牵引至作业区域；将轨道车和挂钩脱离，驱动小车下降到驱动轮接触钢轨面，开启驱动小车，通过驱动小车实现对平板车及其顶部的若干分隔间的运动精确控制；打开对开门，启动机器人，转动机械臂，使得搭载在机械臂上的激光发射头对准钢轨轨顶面，驱动小车启动驱动电机，驱动平板车带动各分隔间以一定的速度运动，进行沿线的钢轨强化作业；作业完成后，机器人转动机械臂收回到作业间，对开门关闭，驱动小车上升直至驱动轮离开钢轨；轨道车与挂钩连接，牵引激光强化车离开作业区域。

用于钢轨激光强化的集装车体的两侧均设有限位杆，用于限制集装车体水平横向的移动，优选地，集装车体两侧的限位杆对称设置，从而保证受力均衡。限位杆包括轴座、转轴、伸缩外杆和伸缩内杆和限位筒，伸缩内杆套设在伸缩外杆内并与伸缩外杆连接成可伸缩的伸缩杆。

轴座固定在集装车体上，限位筒固定在平板车上并与轴座匹配，轴座上设有转轴，伸缩外杆中空其一端固定在转轴上，另一端套设有伸缩内杆，伸缩杆与转轴活动链接，如铰接，伸缩内杆插入伸缩外杆中可以进行拉长及收缩；拉长时，伸缩内杆插入限位筒实现集装车体的限位固定，收缩时，伸缩内杆收进伸缩外杆中，集装车体便可以在外部吊车的作用下与平板车分离。

优选地，所述限位杆还包括弹簧定位柱、限位把手，限位把手固定在伸缩内杆上，通过伸缩外杆上的槽道伸出限位系统外，用于限制伸缩内杆旋转和推拉，弹簧定位柱固定在伸缩内杆的沉槽中，其根部安装弹簧，当伸缩内杆拉出一段距离后弹簧定位柱可以通过伸缩外杆上的孔洞弹出，用于限制伸缩内杆上下移动，收回前将弹簧定位柱按回孔洞内既可解除伸缩内杆的上下限位。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，包括激光发生器(17)、平板车(26)，其特征在于，所述平板车(26)的顶部设有第一集装车体(1)和第二集装车体(15)，底部设有驱动小车(21)；

所述第一集装车体(1)与所述第二集装车体(15)相互独立可分离设置，且均与所述平板车(26)可拆卸式固定连接，所述第一集装车体(1)和所述第二集装车体(15)均包括若干隔间，所述第一集装车体(1)的隔间包括驾驶间、操作间和发电间，所述第二集装车体(15)的端部设有作业间，所述作业间内设有能够可多角度转动伸缩并锁定的机械臂，所述机械臂的头部设有激光发射头，以通过所述机械臂的转动伸缩使得所述激光发射头对准钢轨进行精确的激光加工。

2.根据权利要求1所述的一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，其特征在于，所述驱动小车(21)顶部的控制结构穿过所述平板车(26)设于所述操作间内，底部的驱动轮置于所述平板车(26)的底部。

3.根据权利要求2所述的一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，其特征在于，所述驱动小车(21)上设有使得所述驱动小车的驱动轮在其非工作状态下高于钢轨面的升降机构。

4.根据权利要求1所述的一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，其特征在于，所述第一集装车体(1)和所述第二集装车体(15)的底部均设有两层底板，且两层底板之间形成中空的空间，所述中空的空间内放置线缆。

5.根据权利要求4所述的一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，其特征在于，所述两层底板中底部一层底板上设有可朝外打开的门。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，其特征在于，机械臂包括若干个可转动并带锁紧功能的关节和若干个臂段，相邻两个臂段之间设置一个可转动并带锁紧功能的关节。

7.根据权利要求1所述的一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，其特征在于，所述第二集装车体(15)还包括压力间和光源间，所述压力间设有液压站(10)、至少一台水冷机(9)和至少一台空压机(20)，所述光源间内设置空调用于保障光源间内的温度稳定，使激光发生器工作可靠。

8.根据权利要求1所述的一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，其特征在于，所述作业间的端部设有便于所述机械臂伸出的对开门(31)。

9.根据权利要求1所述的一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，其特征在于，所述平板车(26)的底部设有若干个限位柱(25)，所述限位柱间隔设置。

10.根据权利要求9所述的一种中间驱动的集装式钢轨激光强化车，其特征在于，所述第一集装车体(1)和第二集装车体(15)的底部设有与限位柱(25)匹配的限位孔。

Images