一种铁路扣件拆装连续作业小车的制作方法

1.本发明涉及铁路作业技术领域，特别涉及一种铁路扣件拆装连续作业小车。


背景技术：

2.铁路扣件是连接钢轨和轨枕使之形成轨排的部件，在保证轨道稳定性、可靠性方面起着重要作用，是轨道系统必不可少的组件。扣件系统的主要组成部件包括：固定在轨枕上的螺杆；通过孔结构按自下而上序列安装在螺杆上的挡板、弹条、垫片、螺母；以及挡板座。其中，扣件螺母通过螺纹连接及螺纹扭矩使弹条产生变形力，该变形力通过轨距挡板传递到钢轨底部，从而使轨道系统稳定且有一定的弹性。扣件作业中螺母的拧紧和拧松是最关键的工序，在扣件拆卸作业时，首先需将螺母拧松；在扣件安装作业时，最后需将螺母拧紧。
3.目前而言，国内外多个企业/机构已经提出了通过扣件拆装小车自动化进行螺母拧松或拧松的方案，大大解放了作业人员。然而，现有的方案中作业机构都是直接固定在车体上，在小车走行时，作业机构与扣件螺栓的相对位置不断变化，此时无法进行螺母拧紧或拧松作业，有效作业时间还有待提高。另外，由于线路枕距根据线路设计标准通常为某个固定值，现有的方案中作业机构相对扣件螺栓的位置通常也为固定值，然而制造和施工均会存在一定的误差，而且线路运行后钢轨轨顶会不断磨损，造成扣件相对轨顶的位置发生变化，现有的方案无法自动适应扣件状态变化，作业可靠性相对较差。
4.因此，如何实现铁路扣件拆装时获得较高的有效作业时间，并提高作业的可靠性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供一种铁路扣件拆装连续作业小车，能够在走行时使传输带上的拆装执行器相对于扣件静止，从而获得较高的有效作业时间，同时能够使拆装执行器调整自身位置位置与待作业扣件螺栓对位，自动适应扣件状态变化，从而提高作业的可靠性。
6.本发明提供的铁路扣件拆装连续作业小车，包括车体，所述车体上设置有走行系统、检测系统、传动系统、传输带、受流系统、供电电源和拆装执行器；
7.所述走行系统用于沿钢轨走行；
8.所述检测系统用于检测所述车体的走行速度信息以及待作业扣件螺栓的位置信息，并将所述车体的走行速度信息和所述待作业扣件螺栓的位置信息分别发送至所述传动系统和所述拆装执行器；
9.所述传动系统与所述传输带传动连接，用于根据所述车体的走行速度信息匹配所述传输带的运行速度，以使所述传输带相对于所述钢轨静止；
10.所述拆装执行器安装在所述传输带上，用于根据所述待作业扣件螺栓的位置信息调整自身位置与所述待作业扣件螺栓对位，并对所述待作业扣件螺栓进行拧紧或拧松；
11.所述受流系统用于从所述供电电源获取电能，并为所述拆装执行器提供电能供应。
12.优选地，所述传动系统包括传动轮、传动轴、从动轮、主动轮、传动电机和第一控制器，所述传输带安装于所述传动轮上，所述传动轮和所述从动轮均安装于所述传动轴上，所述主动轮与所述从动轮传动连接，所述传动电机用于驱动所述主动轮旋转，所述第一控制器分别与所述检测系统和所述传动电机电连接。
13.优选地，所述传输带包括若干个折板和连接所述折板的铰链，所述折板上安装有电气连接座和所述拆装执行器，所述电气连接座通过电缆分别连接所述受流系统和所述拆装执行器。
14.优选地，所述受流系统包括安装于所述折板上的受流装置和安装于所述车体上的受流盘，所述电气连接座通过电缆连接所述受流装置，所述受流装置与所述受流盘接触受流，所述受流盘连接所述供电电源。
15.优选地，每个所述折板上均安装有所述电气连接座，各个所述折板上相间安装有所述拆装执行器和所述受流装置。
16.优选地，所述电气连接座上设置有第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子、第四接线端子、第五接线端子和第六接线端子，所述第一接线端子和所述第二接线端子通过电缆连接所述受流装置，所述第三接线端子和所述第四接线端子通过电缆连接所述拆装执行器，所述第五接线端子和所述第六接线端子通过电缆连接相邻的所述电气连接座。
17.优选地，所述受流装置包括受流器支架以及设置于所述受流器支架上的弹性部件和受电极，所述受流器支架安装在所述折板上，所述弹性部件的两端分别连接所述受流器支架和所述受电极，所述受电极与所述受流盘接触受流，所述电气连接座通过电缆连接所述受电极。
18.优选地，所述受流盘包括腰形底座和设置于所述腰形底座上的受流轨，所述腰形底座安装于所述车体上、且设置在所述传输带的外围，所述受流装置与所述受流轨接触受流，所述受流轨通过电缆连接所述供电电源。
19.优选地，所述腰形底座包括两条直线段和连接两条所述直线段的曲线段，两条所述直线段上均设置安装槽，所述受流轨安装于所述安装槽内。
20.优选地，所述检测系统包括速度传感器和位置传感器，所述速度传感器用于检测所述车体的走行速度信息并发送至所述传动系统，所述位置传感器用于检测所述待作业扣件螺栓的位置信息并发送至所述拆装执行器。
21.优选地，所述拆装执行器包括旋转执行器、xyz三轴运动机构和第二控制器，所述旋转执行器用于对所述待作业扣件螺栓进行拧紧或拧松，所述xyz三轴运动机构用于驱动所述旋转执行器沿x轴方向、y轴方向和z轴方向运动，所述第二控制器分别与所述检测系统和所述xyz三轴运动机构电连接。
22.本发明至少具有以下有益效果：
23.本发明通过检测系统检测车体的走行速度信息，并通过传动系统根据车体的走行速度信息匹配传输带的运行速度，能够使传输带在车体走行时相对于钢轨静止，而受流系统可以通过接触受流的方式从供电电源获取电能，并为安装在传输带上的拆装执行器提供电能供应，拆装执行器在车体走行时仍然能够正常进行扣件螺栓拧紧或拧松作业，从而获
得较高的有效作业时间；同时，通过检测系统检测待作业扣件螺栓的位置信息，并通过拆装执行器根据待作业扣件螺栓的位置信息调整自身位置与待作业扣件螺栓对位，能够自动适应扣件状态变化，从而保证作业的可靠性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提供的一种铁路扣件拆装连续作业小车的结构示意图；
26.图2为本发明实施例提供的一种铁路扣件拆装连续作业小车的侧视示意图；
27.图3为本发明实施例提供的一种传动系统的结构示意图；
28.图4为本发明实施例提供的一种传输带的结构示意图；
29.图5为本发明实施例提供的一种受流系统的结构示意图；
30.图6为本发明实施例提供的一种拆装执行器的结构示意图。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
33.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
36.本发明实施例采用递进的方式撰写。
37.请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种铁路扣件拆装连续作业小车，包括车体1，车体1上设置有走行系统2、检测系统3、传动系统4、传输带5、受流系统6、供电电源7和拆
装执行器8；走行系统2用于沿钢轨走行；检测系统3用于检测车体1的走行速度信息以及待作业扣件螺栓的位置信息，并将车体1的走行速度信息和待作业扣件螺栓的位置信息分别发送至传动系统4和拆装执行器8；传动系统4与传输带5传动连接，用于根据车体1的走行速度信息匹配传输带5的运行速度，以使传输带5相对于钢轨静止；拆装执行器8安装在传输带5上，用于根据待作业扣件螺栓的位置信息调整自身位置与待作业扣件螺栓对位，并对待作业扣件螺栓进行拧紧或拧松；受流系统6用于从供电电源7获取电能，并为拆装执行器8提供电能供应。
38.本发明实施例中，车体1架设在待作业的钢轨上，通过走行系统2能够沿待作业钢轨走行，检测系统3实时检测车体1的走行速度信息并发送至传动系统4，传动系统4接收后根据车体1的走行速度信息自动匹配传输带5的运行速度，能够使传输带5在车体1走行时相对于钢轨静止，受流系统6通过接触受流的方式从供电电源7获取电能，并为安装在传输带5上的拆装执行器8提供电能供应，拆装执行器8在车体1走行时仍然能够正常进行扣件螺栓拧紧或拧松作业，从而获得较高的有效作业时间；同时，检测系统3实时检测待作业扣件螺栓的位置信息并发送至拆装执行器8，拆装执行器8接收后根据待作业扣件螺栓的位置信息调整自身位置与待作业扣件螺栓对位，能够自动适应扣件状态变化，从而保证作业的可靠性。
39.请参阅图3，作为本发明优选的实施例，传动系统4包括传动轮41、传动轴42、从动轮43、主动轮44、传动电机45和第一控制器，传输带5安装于传动轮41上，传动轮41和从动轮43均安装于传动轴42上，主动轮44与从动轮43传动连接，传动电机45用于驱动主动轮44旋转，第一控制器分别与检测系统3和传动电机45电连接。
40.本发明实施例中，车体1两侧各布置有一套传动系统4，分别位于两侧钢轨的上方，其中，主动轮44与从动轮43组成减速器，传动电机45驱动主动轮44旋转，并通过从动轮43将动力传递到传动轴42上，从而驱动安装在传动轴42上的传动轮41转动，进而通过传动轮41带动传输带5运行，第一控制器分别与检测系统3和传动电机45电连接。在车体1沿待作业钢轨走行时，检测系统3实时检测车体1的走行速度信息并发送至第一控制器，第一控制器接收后根据车体1的走行速度信息自动匹配传输带5的运行速度，并输出相应的控制指令至传动电机45，使传输带5的运行速度与小车的走行速度一致，从而使传输带5上的拆装执行器8相对于钢轨静止。具体实施时，第一控制器可以是车体1上的电气控制系统。
41.请参阅图4，作为本发明优选的实施例，传输带5包括若干个折板51和连接折板51的铰链52，折板51上安装有电气连接座53和拆装执行器8，电气连接座53通过电缆分别连接受流系统6和拆装执行器8。
42.本发明实施例中，若干个折板51通过铰链52连接成一个环状传输带5，并安装在多边形的传动轮41上，折板51上安装有电气连接座53，受流系统6通过接触受流的方式从供电电源7获取电能后传输至电气连接座53，形成一个环状的供电网，可以为安装于折板51上的多套拆装执行器8同时提供电能供应。
43.进一步地，上述实施例中，受流系统6包括安装于折板51上的受流装置61和安装于车体1上的受流盘62，电气连接座53通过电缆连接受流装置61，受流装置61与受流盘62接触受流，受流盘62连接供电电源7。
44.本发明实施例中，拆装执行器8、电气连接座53和受流装置61均安装于传输带5的
各个折板51上，受流盘62安装于车体1上，并通过电缆连接车体1上的供电电源7。在作业时，受流盘62从供电电源7获取电能后，通过接触受流的方式将电能传输至传输带5上的受流装置61，从而为环状供电网供电，实现将电能传输至运动的传输带5供电网上。
45.更进一步地，上述实施例中，每个折板51上均安装有电气连接座53，各个折板51上相间安装有拆装执行器8和受流装置61。
46.本发明实施例中，传输带5上的每个折板51上均安装有电气连接座53，并且每间隔1个折板51安装1套拆装执行器8，2套拆装执行器8之间的折板51上安装1套受流装置61，保证各个折板51上有足够的安装空间。
47.更进一步地，上述实施例中，电气连接座53上设置有第一接线端子531、第二接线端子532、第三接线端子533、第四接线端子534、第五接线端子535和第六接线端子536，第一接线端子531和第二接线端子532通过电缆连接受流装置61，第三接线端子533和第四接线端子534通过电缆连接拆装执行器8，第五接线端子535和第六接线端子536通过电缆连接相邻的电气连接座53。
48.本发明实施例中，第一接线端子531和第二接线端子532组成一对接线端子，用于连接折板51上的受流装置61，以便从受流装置61获取电能供应；第三接线端子533和第四接线端子534组成另一对接线端子，用于连接拆装执行器8；同时第五接线端子535和第六接线端子536组成又一对接线端子，通过电缆连接相邻的电气连接座53。由于接线端子之间相互连接，当任意折板51上的电气连接座53获得电能时，整个供电网均能得电，从而保证每个拆装执行器8均能正常获取电能供应。
49.请参阅图5，作为本发明优选的实施例，受流装置61包括受流器支架611以及设置于受流器支架611上的弹性部件612和受电极613，受流器支架611安装在折板51上，弹性部件612的两端分别连接受流器支架611和受电极613，受电极613与受流盘62接触受流，电气连接座53通过电缆连接受电极613。
50.本发明实施例中，受流器支架611安装在折板51上，用于安装其他各部件，弹性部件612的两端分别连接受流器支架611和受电极613，且安装后弹性部件612处于压缩状态，受电极613在弹性部件612的弹力作用下，能够与受流盘62保持压力接触，在随传输带5运动的同时完成接触受流，当受电极613接触位置有电时，电能将通过电缆传输至拆装执行器8，为拆装执行器8提供电源供应。具体实施时，弹性部件612可以选用弹簧。
51.进一步地，上述实施例中，受流盘62包括腰形底座621和设置于腰形底座621上的受流轨622，腰形底座621安装于车体1上、且设置在传输带5的外围，受流装置61与受流轨622接触受流，受流轨622通过电缆连接供电电源7。
52.本发明实施例中，腰形底座621设置在传输带5的外围，其形状与传输带5相适应，受流轨622为导电材质，受流轨622通过电缆从车体1上的供电电源7获取电能，受流装置61的受电极613与受流轨622接触受流后，为拆装执行器8提供电源供应。
53.更进一步地，上述实施例中，腰形底座621包括两条直线段和连接两条直线段的曲线段，两条直线段上均设置安装槽，受流轨622安装于安装槽内。
54.本发明实施例中，腰形底座621的直线段上均设置安装槽，安装槽内安装受流轨622，而曲线段不设置受流轨622。如此，在直线段时，受流装置61沿受流轨622直线运动，在运动的同时完成接触受流；而在曲线段时，受流装置61随传输带5运动进入旋转阶段，运动
轨迹呈非规则图形，在进入非规则运动轨迹时受流装置61与腰形底座621接触，不进行受流。由于传输带5上安装有多套受流装置61，任何时候保证有1套受流装置61与受流轨622接触受流，从而向环状供电网供电。具体实施时，腰形底座621的直线段和曲线段均由绝缘板组成。
55.作为本发明优选的实施例，检测系统3包括速度传感器和位置传感器，速度传感器用于检测车体的走行速度信息并发送至传动系统，位置传感器用于检测待作业扣件螺栓的位置信息并发送至拆装执行器。
56.本发明实施例中，车体1上安装有速度传感器和位置传感器，速度传感器实时检测车体1的走行速度信息并发送至传动系统4；位置传感器实时检测待作业扣件螺栓的位置信息并发送至拆装执行器8，其中，待作业扣件螺栓的位置信息可以包括待作业扣件螺栓顶部相对钢轨顶部的高度差信息、待作业扣件螺栓中心相对钢轨中心线的距离信息、待作业扣件螺栓所在断面的位置信息以及钢轨中心线相对该位置传感器的位置信息，同时还可以通过积分计算出相邻待作业扣件螺栓的相对距离信息。
57.请参阅图6，作为本发明优选的实施例，拆装执行器8包括旋转执行器81、xyz三轴运动机构和第二控制器，旋转执行器81用于对待作业扣件螺栓进行拧紧或拧松，xyz三轴运动机构用于驱动旋转执行器81沿x轴方向、y轴方向和z轴方向运动，第二控制器分别与检测系统3和xyz三轴运动机构电连接。
58.本发明实施例中，每套拆装执行器8内置2个旋转执行器81，用于对待作业扣件螺栓进行拧紧或拧松，xyz三轴运动机构包括横向运动单元82、纵向运动单元83和垂向运动单元84，横向运动单元82可以驱动旋转执行器81沿x轴方向运动，纵向运动单元83可以驱动旋转执行器81沿y轴方向，垂向运动单元84可以驱动旋转执行器81沿z轴方向运动，第二控制器分别与检测系统3、横向运动单元82、纵向运动单元83和垂向运动单元84电连接。在进行作业时，检测系统3实时检测待作业扣件螺栓的位置信息并发送至第二控制器，第二控制器接收后计算待作业扣件螺栓与旋转执行器81之间的相对位置，并输出相应的控制指令至横向运动单元82、纵向运动单元83和垂向运动单元84，通过横向运动单元82、纵向运动单元83和垂向运动单元84驱动旋转执行器81调整自身位置与待作业扣件螺栓对位，以适应线路不同枕距及施工误差、不同钢轨高度及扣件螺栓高度、轨距，对位完成后，通过旋转执行器81对待作业扣件螺栓进行拧紧或拧松。具体实施时，拆装执行器8还包括安装底板85，第二控制器可以采用无线控制主机。
59.具体实施时，同一侧相邻的拆装执行器8之间标准设计间距为600mm，纵向运动单元83可驱动旋转执行器81纵向运动
±
30mm，可适应540～660mm的轨距；两侧的拆装执行器8之间标准设计间距为1508mm，横向运动单元82可驱动旋转执行器81横向运动
±
30mm，可适应最小曲线半径r180m轨距加宽量15mm的线路；垂向运动单元84可驱动旋转执行器81垂向运动
‑
155mm～ 95mm(以轨面为零点)，可适应75kg/m及以下各种类型钢轨线路，并满足限界要求。
60.为了方便理解，下面介绍本发明实施例提供的铁路扣件拆装连续作业小车的工作过程。具体描述如下：
61.1、铁路扣件拆装连续作业小车在进行作业前，驱动传输带运行使拆装执行器与待作业扣件螺栓进行初步对位，位于下方的4套拆装执行器分别与1～4号轨枕对齐。
62.2、铁路扣件拆装连续作业小车沿待作业钢轨走行后，检测系统实时检测车体的走行速度，传动系统自动匹配传输带的运行速度，使其与车体的走行速度保持一致。
63.3、铁路扣件拆装连续作业小车连续走行1个轨枕后，检测系统实时检测0号轨枕与1号轨枕之间的距离、待作业扣件螺栓与旋转执行器初始点的横向及垂向距离，xyz三轴运动机构根据第二控制器的控制指令驱动旋转执行器运动到目标位置；检测系统继续检测下一轨枕号轨枕与0号轨枕之间的距离、下一待作业扣件螺栓与旋转执行器初始点的横向及垂向距离，xyz三轴运动机构根据第二控制器的控制指令驱动旋转执行器运动到下一目标位置。
64.4、铁路扣件拆装连续作业小车走行到相对位置1号轨枕上部时，旋转执行器已运动到目标位置完成与待作业扣件螺栓对位，旋转执行器垂向向下运动开始对待作业扣件螺栓进行拧紧或拧松；旋转执行器相对位置在1～4号轨枕时，旋转执行器持续对待作业扣件螺栓进行拧紧或拧松；旋转执行器相对位置越过4号轨枕后，旋转执行器垂向向上运动开始垂向回收；旋转执行器相对位置在5号轨枕时，完成垂向回位，并开始进行纵向和横向回位。
65.5、铁路扣件拆装连续作业小车循环执行以上工序，进行连续扣件螺栓拧紧或拧松作业。其中，铁路扣件拆装连续作业小车在作业过程中，无论拆装执行器处于哪个位置，至少有1套受流装置与受流轨接触受流，将电能传输至环形供电网上，向安装在传输带上的拆装执行器供电。
66.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。