CN211573541U - 一种衬砌台车防碰壁的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种衬砌台车防碰壁的装置，包括设于模板一端左右两侧的多个激光发射器和激光测距传感器、设于模板另一端对应位置的多个激光接收器和激光测距传感器，所述激光接收器接收所述激光发射器发射的信号，所述激光测距传感器测量离隧道侧壁的距离，还包括控制系统、走行系统和液压系统，所述控制系统根据所述激光接收器、所述激光测距传感器的信号来控制所述走行系统和所述液压系统以调整模板横向位置以防止碰壁。本实用新型可实现衬砌台车在行走中防止模板与隧道侧壁相碰撞，避免模板变形。
Description
技术领域
本实用新型涉及隧道施工设备领域，具体说是一种衬砌台车防碰壁的装置。
背景技术
目前，在隧道施工中广泛使用衬砌台车，衬砌台车在完成浇筑后需要移动到下一个浇筑位置，待衬砌混凝土达到可以脱模的强度后，先把侧模往内收，再把衬砌台车整体下降，使顶模脱开衬砌面，从而使整个衬砌台车模板脱开衬砌面，脱模完成后，衬砌台车就可以进行移动了。由于脱模空间一般不会太大，尤其是单线铁路台车，脱模空间受到隧道宽度的限制，脱模空间非常小，在经过曲线段时侧模容易碰到侧壁。所以在衬砌台车移动时，要派专人检查并要适时调整，但是由于衬砌台车较长、脱模空间狭窄、隧道光线不佳等原因，人不能很清楚的看到侧壁，碰壁并不能完全避免，容易造成侧模变形，影响衬砌质量和设备使用寿命，同时在移动过程中要经常停止检查，移动速度慢，影响施工效率。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种衬砌台车防碰壁的装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种衬砌台车防碰壁的装置，包括设于衬砌台车模板一端左右两侧的多个激光发射器和激光测距传感器、设于模板另一端对应位置的多个激光接收器和激光测距传感器，所述激光接收器用于接收激光发射器发射的信号，所述激光测距传感器用于测量离隧道侧壁的距离，还包括控制系统、走行系统和液压系统，所述控制系统通过接收激光接收器、激光测距传感器传送的信号来控制液压系统和走行系统，所述走行系统通过控制行走电机的启停完成衬砌台车的运动，所述液压系统通过横移调整衬砌台车模板以防止碰壁。
作为优选，所述激光发射器布置在衬砌台车模板的一端，沿环向左右两侧布置，至少布置两处，优选左右两侧脱模空间最小的地方各一处，激光发射方向为沿着台车长度方向，激光发射器发射两束激光，位置分别在隧道断面上沿模板面法向往外超出模板面的远、近两个不同距离，远的激光发射点为远发射点，优选80mm，近的激光发射点为近发射点，优选30mm。
作为优选，所述激光接收器布置在衬砌台车模板的另一端，沿环向布置位置及数量同激光发射器一致，激光接收方向为朝向激光发射器发射方向，用于分别接收各对应激光发射器发射的信号，每个激光接收器有两个接收点，远接收点和近接收点分别对应激光发射器远发射点和近发射点两束激光的位置。
当某一个激光接收器的近接收点接收到对应激光发射器近发射点发送过来的激光信号时，说明此位置的模板离隧道侧壁的距离至少还有安全距离，当所有激光接收器的近接收点都能接收到对应激光发射器近发射点发送过来的激光信号时，说明所有激光接收器布置位置的模板离隧道侧壁的距离至少还有安全距离；当某一个或多个激光接收器的近接收点接收不到对应激光发射器近发射点发送过来的激光信号时，说明激光已经被隧道开挖面阻挡，此位置的模板离隧道侧壁的距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再根据激光接收器的布置位置控制液压系统的前端、后端横向调节油缸使模板反向移动直到所有的激光接收器的远接收点都能接收到对应激光发射器远发射点发送过来的激光信号，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。
当左侧某一个或多个激光接收器的近接收点接收不到对应激光发射器近发射点发送过来的激光信号时，说明左侧一处或多处激光已经被隧道开挖面阻挡，说明左侧的模板离隧道侧壁的距离已经小于安全距离，此时控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，控制液压系统的横向调节油缸使模板向右移动直到所有的激光接收器的远接收点都能接收到对应激光发射器远发射点发送过来的激光信号，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车继续向前移动；当右侧某一个或多个激光接收器的近接收点接收不到对应激光发射器的近发射点发送过来的激光信号时，说明右侧一处或多处激光已经被隧道开挖面阻挡，说明右侧的模板离隧道侧壁的距离已经小于安全距离，此时控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，控制液压系统的前端、后端横向调节油缸使模板向左移动直到所有的激光接收器的远接收点都能接收到对应激光发射器的远发射点发送过来的激光信号，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车继续向前移动。
作为优选，所述激光测距传感器布置在衬砌台车模板两端左右两侧，优选脱模空间最小的地方，分前端左侧、前端右侧、后端左侧、后端右侧共四处，激光发射方向为沿着水平方向，左侧激光测距传感器激光发射方向向左，右侧激光测距传感器激光发射方向向右，用于测量各激光测距传感器布置点离侧壁的水平距离。
当某一个激光测距传感器测得的距离小于安全距离时，此位置的模板端部离隧道侧壁的水平距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再根据激光测距传感器的布置位置控制液压系统的横向调节油缸使模板反向移动直到控制距离，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。安全距离优选30mm，控制距离优选80mm。
当前端左侧的激光测距传感器测得的距离小于安全距离时，此位置的模板端部离隧道侧壁的水平距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再控制液压系统的前端横向调节油缸使前端模板向右移动直到控制距离，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。
当前端右侧的激光测距传感器测得的距离小于安全距离时，此位置的模板端部离隧道侧壁的水平距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再控制液压系统的前端横向调节油缸使前端模板向左移动直到控制距离，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。
当后端左侧的激光测距传感器测得的距离小于安全距离时，此位置的模板端部离隧道侧壁的水平距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再控制液压系统的后端横向调节油缸使前端模板向右移动直到控制距离，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。
当后端右侧的激光测距传感器测得的距离小于安全距离时，此位置的模板端部离隧道侧壁的水平距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再控制液压系统的后端横向调节油缸使前端模板向左移动直到控制距离，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。
作为优选，所述液压系统包括三位四通电液换向阀，还包括由控制系统控制且输入端与油箱连接的液压泵，所述液压泵的输出端连接三位四通电液换向阀，所述三位四通电液换向阀的输出端连接至横向调节油缸，另一端连接油箱。
作为优选，所述横向调节油缸一端与衬砌台车门架铰接、另一端与衬砌台车模板铰接，所述横向调节油缸的伸缩可以使衬砌台车模板左右横移。
作为优选，所述激光发射器安装在发射器安装板上，发射器安装板固定在模板一端法兰板上，发射器安装板上设有腰形孔槽，可以调节激光发射器的安装位置，从而调整远发射点和近发射点的位置。
作为优选，所述激光接收器安装在接收器安装板上，接收器安装板固定在模板另一端法兰板上，接收器安装板上设有腰形孔槽，可以调节激光接收器的安装位置，从而调整远接收点和近接收点的位置。
作为优选，所述激光测距传感器安装接收器激光测距传感器安装板上，激光测距传感器安装板固定在模板两端法兰板的两侧，使激光测距传感器的测距方向为水平方向，测距探头的位置在模板板面以内，离模板面的距离为5mm。
与现有技术相比，本实用新型可实现衬砌台车在行走过程中自动调节模板的位置，防止模板与隧道侧壁相碰撞，避免模板变形，减少台车移动的辅助时间，省时省力，提高衬砌台车的工作效率。
附图说明
图1是本实用新型一种优选方式的结构示意图；
图2是本实用新型的激光发射器和激光接收器的布置示意图；
图3是本实用新型的激光测距传感器和横向调节油缸的布置示意图；
图4是本实用新型的液压系统原理图；
图5是本实用新型的控制示意图；
图6是本实用新型的控制方法原理图；
图7是本实用新型的控制流程图；
图8是本实用新型的典型工况一示意图；
图9是本实用新型的典型工况二示意图。
具体实施方式
下面将结合图1-图9详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
一种衬砌台车防碰壁的装置，包括设于衬砌台车模板一端左右两侧的多个激光发射器（1）和激光测距传感器（2）、设于模板另一端对应位置的多个激光接收器（3）和激光测距传感器（2），所述激光接收器用于接收激光发射器发射的信号，所述激光测距传感器用于测量离隧道侧壁的距离，还包括控制系统（4）、走行系统（5）和液压系统（6），所述控制系统通过接收激光接收器、激光测距传感器传送的信号来控制液压系统和走行系统，所述走行系统通过控制行走电机的启停完成衬砌台车的运动，所述液压系统通过横移调整衬砌台车模板（7）以防止碰壁，所述横移可通过横向调节油缸（6a）、（6b）实现，所述横向调节油缸一端与衬砌台车门架（8）连接、另一端与衬砌台车模板（7）连接，该连接可采取铰接等方式。
所述激光发射器布置在衬砌台车模板的一端，沿环向左右两侧布置，至少布置两处，优选左右两侧脱模空间最小的地方各一处，激光发射方向为沿着台车长度方向，激光发射器发射两束激光，位置分别在隧道断面上沿模板面法向往外超出模板面的远、近两个不同距离，远的激光发射点为远发射点，优选80mm，近的激光发射点为近发射点，优选30mm。
所述激光接收器布置在衬砌台车模板的另一端，沿环向布置位置及数量同激光发射器一致，激光接收方向为朝向激光发射器发射方向，用于分别接收各对应激光发射器发射的信号，每个激光接收器有两个接收点，远接收点和近接收点分别对应激光发射器远发射点和近发射点两束激光的位置。
当某一个激光接收器的近接收点接收到对应激光发射器近发射点发送过来的激光信号时，说明此位置的模板离隧道侧壁的距离至少还有安全距离，当所有激光接收器的近接收点都能接收到对应激光发射器近发射点发送过来的激光信号时，说明所有激光接收器布置位置的模板离隧道侧壁的距离至少还有安全距离；当某一个或多个激光接收器的近接收点接收不到对应激光发射器近发射点发送过来的激光信号时，说明激光已经被隧道开挖面阻挡，此位置的模板离隧道侧壁的距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再根据激光接收器的布置位置控制液压系统的前端、后端横向调节油缸使模板反向移动直到所有的激光接收器的远接收点都能接收到对应激光发射器远发射点发送过来的激光信号，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。
当左侧某一个或多个激光接收器的近接收点接收不到对应激光发射器近发射点发送过来的激光信号时，说明左侧一处或多处激光已经被隧道开挖面阻挡，说明左侧的模板离隧道侧壁的距离已经小于安全距离，此时控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，控制液压系统的横向调节油缸使模板向右移动直到所有的激光接收器的远接收点都能接收到对应激光发射器远发射点发送过来的激光信号，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车继续向前移动；当右侧某一个或多个激光接收器的近接收点接收不到对应激光发射器的近发射点发送过来的激光信号时，说明右侧一处或多处激光已经被隧道开挖面阻挡，说明右侧的模板离隧道侧壁的距离已经小于安全距离，此时控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，控制液压系统的前端、后端横向调节油缸使模板向左移动直到所有的激光接收器的远接收点都能接收到对应激光发射器的远发射点发送过来的激光信号，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车继续向前移动。
所述激光测距传感器布置在衬砌台车模板两端左右两侧，优选脱模空间最小的地方，分前端左侧、前端右侧、后端左侧、后端右侧共四处，激光发射方向为沿着水平方向，左侧激光测距传感器激光发射方向向左，右侧激光测距传感器激光发射方向向右，用于测量各激光测距传感器布置点离侧壁的水平距离。
当某一个激光测距传感器测得的距离小于安全距离时，此位置的模板端部离隧道侧壁的水平距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再根据激光测距传感器的布置位置控制液压系统的横向调节油缸使模板反向移动直到控制距离，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。安全距离优选30mm，控制距离优选80mm。
当前端左侧的激光测距传感器测得的距离小于安全距离时，此位置的模板端部离隧道侧壁的水平距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再控制液压系统的前端横向调节油缸使前端模板向右移动直到控制距离，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。
当前端右侧的激光测距传感器测得的距离小于安全距离时，此位置的模板端部离隧道侧壁的水平距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再控制液压系统的前端横向调节油缸使前端模板向左移动直到控制距离，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。
当后端左侧的激光测距传感器测得的距离小于安全距离时，此位置的模板端部离隧道侧壁的水平距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再控制液压系统的后端横向调节油缸使前端模板向右移动直到控制距离，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。
当后端右侧的激光测距传感器测得的距离小于安全距离时，此位置的模板端部离隧道侧壁的水平距离已经小于安全距离，此时需要控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，再控制液压系统的后端横向调节油缸使前端模板向左移动直到控制距离，再控制衬砌台车的走行系统的走行电机启动使衬砌台车向前移动。
所述液压系统包括三位四通电液换向阀，还包括由控制系统控制且输入端与油箱连接的液压泵，所述液压泵的输出端连接三位四通电液换向阀，所述三位四通电液换向阀的输出端连接至横向调节油缸，另一端连接油箱。
所述横向调节油缸一端与衬砌台车门架铰接、另一端与衬砌台车模板铰接，所述横向调节油缸的伸缩可以使衬砌台车模板左右横移。
所述激光发射器安装发射器安装板上，发射器安装板固定在模板一端法兰板上，发射器安装板上设有腰形孔槽，可以调节激光发射器的安装位置，从而调整远发射点和近发射点的位置。
所述激光接收器安装接收器安装板上，接收器安装板固定在模板另一端法兰板上，接收器安装板上设有腰形孔槽，可以调节激光接收器的安装位置，从而调整远接收点和近接收点的位置。
所述激光测距传感器安装接收器激光测距传感器安装板上，激光测距传感器安装板固定在模板两端法兰板的两侧，使激光测距传感器的测距方向为水平方向，测距探头的位置在模板板面以内，离模板面的距离优选为10mm。
所述激光发射器、激光接收器和激光测距传感器的安装方式为本领域普通技术人员所理解的公知常识，此处不作详细描述。
下面将结合图8、图9详细说明本实用新型的具体实施过程：
图中A、B、C、D分别为前、后端模板的左右两侧布置激光发射器、激光接收器和激光测距传感器的位置，2a、2b、2c、2d分别为前端右侧、前端左侧、后端右侧、后端左侧的激光测距传感器，其布置位置分别为A1、B1、C1、D1，1a、1b分别为右侧、左侧的激光发射器，A2、B2分别为右侧、左侧的激光发射器的近发射点，A3、B3分别为右侧、左侧的激光发射器的远发射点，3a、3b分别为右侧、左侧的激光接收器，C2、C2分别为右侧、左侧的激光发射器的近接收点，D3、D3分别为右侧、左侧的激光发射器的远接收点，6a、6b分别为前端横向调节油缸、后端横向调节油缸。
在图8典型工况一中，B处激光发射器的近发射点B2发射的激光信号被隧道开挖面侧壁所阻挡，D处激光接收器的近接收点D2接收不到发射信号，此时左侧模板离侧壁距离低于安全距离，控制系统检测到此处低电平信号后，控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，控制前端横向调节油缸6a、后端横向调节油缸6b使模板整体向右横移，直至D处激光接收器的远接收点D3接收到B处激光发射器的远发射点B3的发射信号，调整完成后自动进入下一步控制操作。
在图9典型工况二中，B1处激光测距传感器2b测得的距离小于安全距离，此时模板B处位置离侧壁距离低于安全距离，控制系统控制衬砌台车的走行系统的走行电机停止使衬砌台车停止移动，控制前端横向调节油缸6a使前端模板向右横移，直至B1处激光测距传感器2b测得的距离大于控制距离，调整完成后自动进入下一步控制操作。
以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以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实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种衬砌台车防碰壁的装置，其特征在于：包括设于衬砌台车模板一端左右两侧的多个激光发射器（1）和激光测距传感器（2）、设于模板另一端对应位置的多个激光接收器（3）和激光测距传感器（2），所述激光接收器用于接收激光发射器发射的信号，所述激光测距传感器用于测量离隧道侧壁的距离，还包括控制系统（4）、走行系统（5）和液压系统（6），所述控制系统通过接收激光接收器、激光测距传感器传送的信号来控制液压系统和走行系统，所述走行系统通过控制行走电机的启停完成衬砌台车的运动，所述液压系统通过横移调整衬砌台车模板（7）以防止碰壁。
2.根据权利要求1所述衬砌台车防碰壁的装置，其特征在于：所述激光发射器布置在衬砌台车模板的一端，沿环向左右两侧布置，至少布置两处，激光发射方向为沿着台车长度方向，激光发射器发射两束激光，位置分别在隧道断面上沿模板面法向往外超出模板面的远、近两个不同距离，远的激光发射点为远发射点，近的激光发射点为近发射点。
3.根据权利要求2所述衬砌台车防碰壁的装置，其特征在于：所述激光发射器安装在发射器安装板上，发射器安装板固定在模板一端法兰板上，发射器安装板上设有腰形孔槽，可以调节激光发射器的安装位置，从而调整远发射点和近发射点的位置。
4.根据权利要求1所述衬砌台车防碰壁的装置，其特征在于：所述激光接收器布置在衬砌台车模板的另一端，沿环向布置位置及数量同激光发射器一致，激光接收方向为朝向激光发射器发射方向，用于分别接收各对应激光发射器发射的信号，每个激光接收器有两个接收点，远接收点和近接收点分别对应激光发射器远发射点和近发射点两束激光的位置。
5.根据权利要求4所述衬砌台车防碰壁的装置，其特征在于：所述激光接收器安装在接收器安装板上，接收器安装板固定在模板另一端法兰板上，接收器安装板上设有腰形孔槽，可以调节激光接收器的安装位置，从而调整远接收点和近接收点的位置。
6.根据权利要求1所述衬砌台车防碰壁的装置，其特征在于：所述激光测距传感器布置在衬砌台车模板两端左右两侧，分前端左侧、前端右侧、后端左侧、后端右侧共四处，激光发射方向为沿着水平方向，左侧激光测距传感器激光发射方向向左，右侧激光测距传感器激光发射方向向右，用于测量各激光测距传感器布置点离侧壁的水平距离。
7.根据权利要求6所述衬砌台车防碰壁的装置，其特征在于：所述激光测距传感器安装接收器激光测距传感器安装板上，激光测距传感器安装板固定在模板两端法兰板的两侧，使激光测距传感器的测距方向为水平方向。
8.根据权利要求1所述衬砌台车防碰壁的装置，其特征在于：所述液压系统包括三位四通电液换向阀，还包括由控制系统控制且输入端与油箱连接的液压泵，所述液压泵的输出端连接三位四通电液换向阀，所述三位四通电液换向阀的输出端连接至横向调节油缸，另一端连接油箱，所述横向调节油缸一端与衬砌台车门架铰接、另一端与衬砌台车模板铰接，所述横向调节油缸的伸缩可以使衬砌台车模板左右横移。
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