CN110481594A - 一种轨道扣件检修设备及其检修方法 - Google Patents
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Abstract
一种轨道扣件检修设备，包括检测设备，检测设备包括第一小车、挂载于第一小车上的检测模块、位置标记装置，检测模块包括用于检测螺纹道钉顶部高度尺寸的检测器、第一控制器；还包括紧固设备，紧固设备包括第二小车、设置于第二小车上的移动机构、设置于移动机构上的螺纹紧固装置、第二控制器，螺纹紧固装置位于螺纹道钉正上方；在第二小车上设有位置识别装置；在第一、第二小车上设有通讯模块，第一小车上的通讯模块与第一控制器电连接，第二小车上的通讯模块及位置识别装置与第二控制器电连接；检测器位于螺纹道钉正上方。本发明可实现全自动检测和维修，检测设备检测数据；紧固设备可自动对道钉紧固，亦可自动检测紧固前后的结果。本发明还公开了一种轨道扣件检修设备的检修方法。
Description
技术领域
本发明属于轨道检修领域，具体涉及一种轨道扣件检修设备及其检修方法。
背景技术
扣件是铁路轨道的重要部件，它能保证钢轨与轨枕形成一个整体，承载列车运行时产生的纵横向载荷。若扣件出现松动、缺失、断裂等问题时会严重影响列车运行安全；为保证列车运行安全，需要定期对铁路轨道扣件进行检测。
目前高速铁路及城市轨道交通大多采用人工巡检方式来检测扣件***，作业人员采用塞尺检测或铁锤敲击方式检查扣件是否松动，采用目视检查扣件断裂和缺失。而高速铁路和城市轨道交通保养维修作业时间均为夜间，受夜间环境影响，检测效率低下，误检率高。
现有技术中也出现了手推式检测装置，这种装置采用线激光测距传感器测量扣件的松动情况，需要工作人员手推检测装置在轨道上行走，测量扣件松动情况，之后找工作人员来维修，这种装置的缺陷在于：不仅检测效率低，而且只检不修，需要作业人员再次到现场维修，浪费大量人力和时间。
另外，对本案中所提到的方向词汇进行定义，在轨道车辆领域中，技术人员通常认定的方向有三种：
垂向：竖直垂直于轨面的方向。
纵向：沿着轨道的方向。
横向：水平垂直于轨道的方向。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种的轨道扣件检修设备及检修方法，实现检修作业同步进行，提高检修效率。
本发明解决问题的技术方案是：一种轨道扣件检修设备，包括用于检测轨道扣件松动与否的检测设备，所述检测设备包括可在轨道上移动的第一小车、挂载于第一小车上的检测模块、设置于第一小车上的位置标记装置，所述检测模块包括用于检测螺纹道钉顶部高度尺寸的检测器、与检测器电连接的第一控制器；
还包括与检测设备配合的用于紧固螺纹道钉的紧固设备，所述紧固设备包括可在轨道上移动且位于第一小车之后的第二小车、设置于第二小车上的可垂向移动的移动机构、设置于移动机构上的螺纹紧固装置、与移动机构和螺纹紧固装置电连接的第二控制器，所述螺纹紧固装置位于螺纹道钉正上方；在第二小车上设有位置识别装置；
在第一小车和第二小车上设有可相互传输数据的通讯模块，第一小车上的通讯模块与第一控制器电连接，第二小车上的通讯模块及位置识别装置与第二控制器电连接；
第一小车位于轨道上时，检测器位于螺纹道钉正上方。
上述方案中，检测设备用于检测扣件的松动情况，紧固设备用于对松动的扣件进行维修。
检测器通过检测螺纹道钉的顶部高度，与预设标准值进行对比，判断螺纹道钉是否松动，松动的螺纹道钉会比紧固的道钉高，与标准值之间存在高度差，可以判定道钉松动。
位置标记装置可以将检测到的松动扣件进行编号，将扣件位置通过通讯模块将位置数据传输。
位置识别装置可以根据检测设备上通讯模块传输的数据，识别所检测的松动扣件的位置，进而使得第二小车到达需检修扣件位置。
移动机构通过升降来使得螺纹紧固装置到达道钉顶部位置。
进一步的，所述检测模块还包括可挂载于第一小车的支架、安装于支架上的盒体、设置于盒体底部的导向接触轮，所述导向接触轮可沿轨道滚动；所述位置标记装置为设置于导向接触轮轮轴一侧的编码器；
所述检测器和第一控制器安装于盒体内。
上述方案中，支架为检测模块的承载结构，用于与第一小车连接，并作为检测模块其它构件的安装平台。
导向接触轮起导向和随动作用，与编码器配合，使编码器能够将松动扣件对应的轨枕编号。
进一步的，在导向接触轮上设有轮缘，轮缘位于轨道内侧；
在支架上沿横向设有导杆，导杆上套接有可沿导杆滑动的导套和弹簧，且弹簧相对于导套位于轨道内侧，导向接触轮与轨道接触后，弹簧处于压缩状态；
所述导套与盒体固定连接。
上述进一步改进的方案中，导套与盒体固定连接，盒体随导套的移动而移动，在遇到不同轨距情况下，导向接触轮均可以适应性调节。
弹簧用于顶紧轮缘，防止导向接触轮脱轨。
具体的，所述第一小车包括车架、设置于车架纵向两端的轮对、对轮对进行制动的制动模块、用于驱动轮对运动的动力源、设置于车架上的走行控制箱，所述走行控制箱与动力源传动连接；
所述支架通过快速装夹机构与车架连接。
所述快速装夹机构为现有技术，市面上只要能满足快拆装的连接机构均可，目的是为了支架能够与车架快速挂载，提高安装效率。
优选的，在车架上设有座椅，所述动力源为电池，在车架上设有工控机，所述工控机与第一控制器连接。
工控机用于显示检测数据，及维修数据情况。
进一步的，所述检测器为测距传感器；优选为激光测距传感器；
在盒体上正对检测器的位置处开有通孔。
优选的，所述检测模块设有两个，对称设置于第一小车的横向两侧。
对称设置，两侧同时检测，检修效率高。
优选的，所述位置识别装置为点激光测距传感器，且点激光测距传感器在第二小车的纵向两端均有安装。
前端的点激光测距传感器检测到轨枕数量与存储轨枕编号一致时，第二小车停止运行，第二控制器指令移动机构垂向下降，螺纹紧固装置对准螺纹道钉进行紧固，完成紧固后螺纹紧固装置停止并上升，之后，第二小车继续前行，安装在第二小车后端的点激光测距传感器记录紧固后螺纹道钉的高度尺寸L2，并与前端点激光测距传感器所记录的该螺纹道钉的高度尺寸L1进行比对，如果L1和L2高度尺寸变化，则表示紧固有效；如果L1和L2高度尺寸未变化，则记录为异常，表示紧固无效。导致紧固无效的原因一般是螺纹道钉生锈，螺纹紧固装置根本无法实现对道钉的紧固，无法拧动，因此高度尺寸未变化。
具体的，所述第二小车包括两个承载架、将两个承载架刚性连接的连接梁、设置于承载架上的轮对、驱动轮对运动的动力源及传动***，所述移动机构安装于承载架上。
优选的，所述移动机构为可在横向和垂向方向移动的二维坐标移动平台，所述螺纹紧固装置为电动冲击扳手。
螺纹道钉按照施工要求，均是在一条线上，在一条直线上只是理想状态，实际上会有细微偏差，设计二维坐标移动平台的好处在于：一方面可以微调横向距离，另一方面可以适应不同的轨距。
一种具体的方案中，所述检测设备和紧固设备为一体结构，第二小车连接于第一小车尾部。此种方案能够满足检测和检修紧固的要求，但是存在缺陷是工作效率有待提高。
另一种具体的方案中，所述检测设备和紧固设备为分离结构，第一小车和第二小车上安装有自动跟随***，第二小车通过通讯模块实现对第一小车的跟随。该方案中，由于第一小车和第二小车分离，独自运行，因此第一小车在前方检测的同时，第二小车可以在后方紧固作业，紧固完成后可以快速追上第一小车，从而提高作业效率。
相应的，本发明还提供一种应用上述轨道扣件检修设备的检修方法，包括如下步骤：
a)需要对轨道扣件进行检修时，将检测设备和紧固设备置于轨道上，检测器为测距传感器，测距传感器对轨道扣件***进行检测并记录螺纹道钉顶部高度数据和轨枕数量；
b)紧固设备随检测设备移动，紧固设备上的位置识别装置为点激光测距传感器，点激光测距传感器识别枕轨特征尺寸和螺纹道钉特征尺寸，并记录轨枕数量；
c)当所述测距传感器检测到螺纹道钉松动时，位置标记装置将轨枕编号，扣件位置编号通过通讯模块发送给紧固设备，紧固设备接收到轨枕编号和扣件位置后存储；
d)当紧固设备上的点激光测距传感器检测到轨枕数量与存储轨枕编号一致时，第二小车停止运行，第二控制器指令移动机构垂向下降，螺纹紧固装置对准螺纹道钉进行紧固，完成紧固后螺纹紧固装置停止并上升。
进一步的，紧固设备上的点激光测距传感器在第二小车的纵向两端均有安装，步骤d)中，起作用的是安装在第二小车前端的点激光测距传感器，当螺纹紧固装置停止并上升后，第二小车继续前行，安装在第二小车后端的点激光测距传感器记录紧固后螺纹道钉的高度尺寸L2，并与前端点激光测距传感器所记录的该螺纹道钉的高度尺寸L1进行比对，如果L1和L2高度尺寸变化，则表示紧固有效，如果L1和L2高度尺寸未变化，则记录为异常，表示紧固无效。
进一步的，所述检测设备和紧固设备为分离结构，步骤d)之后还包括步骤e)，紧固设备完成作业后，第二小车加快速度运行追赶第一小车。
本发明的显著效果是：
1.本发明的扣件检修设备可实现全自动检测和维修，检测设备检测数据，检测效率高，作业人员轻松；紧固设备可自动对道钉紧固，亦可自动检测紧固前后的结果。
2.检测和维修同步作业，检修效率高。
3.检测模块采用挂载方式与第一小车，快速装夹机构可使挂载安装方便，可现场快速挂装，可以更换其他检测零件。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明轨道扣件检修设备整体结构示意图。
图2为本发明检测设备断面图。
图3为本发明检测模块断面图。
图4为本发明紧固设备正视图。
图5为本发明紧固设备作业示意图。
图中：1-检测设备，2-紧固设备，4-检测模块，5-承载架，6-螺纹紧固装置，7-电池，8-驱动电机，9-第二控制器，10-位置识别装置，11-车架，12-走行控制箱，13-通讯模块，14-工控机，16-轮对，17-制动模块，18-座椅，19-动力源20-轨道，21-扣件，22-支架，23-导杆，24-导套，25-弹簧，26-导向接触轮，27-编码器，29-移动机构，30-检测器，31-第一控制器，32-快速装夹机构，33-连接梁，34-盒体，38-第一小车，39-第二小车，40-螺纹道钉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
如图1～5所示，一种轨道扣件检修设备，包括用于检测轨道扣件21松动与否的检测设备1。所述检测设备1包括可在轨道上移动的第一小车38、挂载于第一小车38上的检测模块4、设置于第一小车38上的位置标记装置。所述检测模块4包括用于检测螺纹道钉40顶部高度尺寸的检测器30、与检测器30电连接的第一控制器31。
所述检测模块4还包括可挂载于第一小车38的支架22、安装于支架22上的盒体34、设置于盒体34底部的导向接触轮26。所述导向接触轮26可沿轨道20滚动。所述位置标记装置为设置于导向接触轮26轮轴一侧的编码器27。
所述检测器30和第一控制器31安装于盒体34内。
在导向接触轮26上设有轮缘。轮缘位于轨道20内侧。在支架22上沿横向设有导杆23。导杆23上套接有可沿导杆23滑动的导套24和弹簧25。且弹簧25相对于导套24位于轨道20内侧。导向接触轮26与轨道20接触后，弹簧25处于压缩状态。所述导套24与盒体34固定连接。
所述检测器30为测距传感器。优选为激光测距传感器。在盒体34上正对检测器30的位置处开有通孔。
所述第一小车38包括车架11、设置于车架11纵向两端的轮对16、对轮对16进行制动的制动模块17、用于驱动轮对16运动的动力源19、设置于车架11上的走行控制箱12。所述走行控制箱12与动力源19传动连接。所述支架22通过快速装夹机构32与车架11连接。所述动力源19为电池。
在车架11上设有座椅18。在车架11上设有工控机14，所述工控机14与第一控制器31连接。
所述检测模块4设有两个，对称设置于第一小车38的横向两侧。
还包括与检测设备1配合的用于紧固螺纹道钉40的紧固设备2。所述紧固设备2包括可在轨道20上移动且位于第一小车38之后的第二小车39、设置于第二小车39上的可垂向移动的移动机构29、设置于移动机构29上的螺纹紧固装置6、与移动机构29和螺纹紧固装置6电连接的第二控制器9。所述螺纹紧固装置6位于螺纹道钉40正上方。
在第二小车39上设有位置识别装置10。所述位置识别装置10为点激光测距传感器。且点激光测距传感器在第二小车39的纵向两端均有安装。
所述第二小车39包括两个承载架5、将两个承载架5刚性连接的连接梁33、设置于承载架5上的轮对16、驱动轮对16运动的动力源及传动***。所述移动机构29安装于承载架5上。所述移动机构29为可在横向和垂向方向移动的二维坐标移动平台。所述螺纹紧固装置6为电动冲击扳手。
承载架5下部安装有驱动轮、从动轮、驱动电机8。所述驱动电机8采用齿轮或传动带与驱动轮连接。所述承载架5上部安装有电池7，用于给第二小车的车载设备供电。
所述检测设备1和紧固设备2为分离结构。在第一小车38和第二小车39上设有可相互传输数据的通讯模块13。第一小车38上的通讯模块13与第一控制器31电连接。第二小车39上的通讯模块13及位置识别装置10与第二控制器9电连接。第二小车39通过通讯模块13实现对第一小车的跟随。
第一小车38位于轨道20上时，检测器30位于螺纹道钉40正上方。
所述检测设备1可以独立对轨道扣件***进行检测、记录并生成报表。所述紧固设备2可预设扣件***(包括螺纹道钉40)标准参数，自动通过点激光测距传感器检测螺纹道钉40松紧，并对松动螺纹道钉40进行紧固并记录。
相应的，本实施例还提供一种应用上述轨道扣件检修设备的检修方法，包括如下步骤：
a)需要对轨道扣件21进行检修时，将检测设备1和紧固设备2置于轨道20上。检测器30为测距传感器。测距传感器对轨道扣件***进行检测并记录螺纹道钉40顶部高度数据和轨枕数量。
b)紧固设备2随检测设备1移动。紧固设备2上的位置识别装置10为点激光测距传感器。点激光测距传感器识别枕轨特征尺寸和螺纹道钉40特征尺寸，并记录轨枕数量。
c)当所述测距传感器检测到螺纹道钉40松动时，位置标记装置将轨枕编号。扣件位置编号通过通讯模块13发送给紧固设备2。紧固设备2接收到轨枕编号和扣件位置后存储。
d)当紧固设备2上的点激光测距传感器检测到轨枕数量与存储轨枕编号一致时，第二小车39停止运行。第二控制器9指令移动机构29垂向下降，螺纹紧固装置6对准螺纹道钉40进行紧固。完成紧固后螺纹紧固装置6停止并上升。
进一步的，紧固设备2上的点激光测距传感器在第二小车39的纵向两端均有安装，步骤d)中，起作用的是安装在第二小车38前端的点激光测距传感器。当螺纹紧固装置6停止并上升后，第二小车39继续前行，安装在第二小车39后端的点激光测距传感器记录紧固后螺纹道钉40的高度尺寸L2，并与前端点激光测距传感器所记录的该螺纹道钉40的高度尺寸L1进行比对。如果L1和L2高度尺寸变化，则表示紧固有效；如果L1和L2高度尺寸未变化，则记录为异常，表示紧固无效。
更进一步的，所述检测设备1和紧固设备2为分离结构，步骤d)之后还包括步骤e)，紧固设备1完成作业后，第二小车39加快速度运行追赶第一小车38。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种轨道扣件检修设备，包括用于检测轨道扣件(21)松动与否的检测设备(1)，其特征在于：所述检测设备(1)包括可在轨道上移动的第一小车(38)、挂载于第一小车(38)上的检测模块(4)、设置于第一小车(38)上的位置标记装置，所述检测模块(4)包括用于检测螺纹道钉(40)顶部高度尺寸的检测器(30)、与检测器(30)电连接的第一控制器(31)；
还包括与检测设备(1)配合的用于紧固螺纹道钉(40)的紧固设备(2)，所述紧固设备(2)包括可在轨道(20)上移动且位于第一小车(38)之后的第二小车(39)、设置于第二小车(39)上的可垂向移动的移动机构(29)、设置于移动机构(29)上的螺纹紧固装置(6)、与移动机构(29)和螺纹紧固装置(6)电连接的第二控制器(9)，所述螺纹紧固装置(6)位于螺纹道钉(40)正上方；在第二小车(39)上设有位置识别装置(10)；
在第一小车(38)和第二小车(39)上设有可相互传输数据的通讯模块(13)，第一小车(38)上的通讯模块(13)与第一控制器(31)电连接，第二小车(39)上的通讯模块(13)及位置识别装置(10)与第二控制器(9)电连接；
第一小车(38)位于轨道(20)上时，检测器(30)位于螺纹道钉(40)正上方。
2.根据权利要求1所述的轨道扣件检修设备，其特征在于：所述检测模块(4)还包括可挂载于第一小车(38)的支架(22)、安装于支架(22)上的盒体(34)、设置于盒体(34)底部的导向接触轮(26)，所述导向接触轮(26)可沿轨道(20)滚动；所述位置标记装置为设置于导向接触轮(26)轮轴一侧的编码器(27)；
所述检测器(30)和第一控制器(31)安装于盒体(34)内。
3.根据权利要求2所述的轨道扣件检修设备，其特征在于：在导向接触轮(26)上设有轮缘，轮缘位于轨道(20)内侧；
在支架(22)上沿横向设有导杆(23)，导杆(23)上套接有可沿导杆(23)滑动的导套(24)和弹簧(25)，且弹簧(25)相对于导套(24)位于轨道(20)内侧，导向接触轮(26)与轨道(20)接触后，弹簧(25)处于压缩状态；
所述导套(24)与盒体(34)固定连接。
4.根据权利要求2或3所述的轨道扣件检修设备，其特征在于：所述第一小车(38)包括车架(11)、设置于车架(11)纵向两端的轮对(16)、对轮对(16)进行制动的制动模块(17)、用于驱动轮对(16)运动的动力源(19)、设置于车架(11)上的走行控制箱(12)，所述走行控制箱(12)与动力源(19)传动连接；
所述支架(22)通过快速装夹机构(32)与车架(11)连接。
5.根据权利要求4所述的轨道扣件检修设备，其特征在于：在车架(11)上设有座椅(18)，所述动力源(19)为电池，在车架(11)上设有工控机(14)，所述工控机(14)与第一控制器(31)连接。
6.根据权利要求2所述的轨道扣件检修设备，其特征在于：所述检测器(30)为测距传感器；优选为激光测距传感器；
在盒体(34)上正对检测器(30)的位置处开有通孔。
7.根据权利要求1-3任一项所述的轨道扣件检修设备，其特征在于：所述检测模块(4)设有两个，对称设置于第一小车(38)的横向两侧；或者，所述位置识别装置(10)为点激光测距传感器，且点激光测距传感器在第二小车(39)的纵向两端均有安装；或者，所述第二小车(39)包括两个承载架(5)、将两个承载架(5)刚性连接的连接梁(33)、设置于承载架(5)上的轮对(16)、驱动轮对(16)运动的动力源及传动***，所述移动机构(29)安装于承载架(5)上；或者，所述移动机构(29)为可在横向和垂向方向移动的二维坐标移动平台，所述螺纹紧固装置(6)为电动冲击扳手；或者，所述检测设备(1)和紧固设备(2)为一体结构，第二小车(39)连接于第一小车(38)尾部；或者，所述检测设备(1)和紧固设备(2)为分离结构，第一小车(38)和第二小车(39)上安装有自动跟随***，第二小车(39)通过通讯模块(13)实现对第一小车的跟随。
8.一种应用上述权利要求1-6任一项所述轨道扣件检修设备的检修方法，其特征在于包括如下步骤：
a)需要对轨道扣件(21)进行检修时，将检测设备(1)和紧固设备(2)置于轨道(20)上，检测器(30)为测距传感器，测距传感器对轨道扣件***进行检测并记录螺纹道钉(40)顶部高度数据和轨枕数量；
b)紧固设备(2)随检测设备(1)移动，紧固设备(2)上的位置识别装置(10)为点激光测距传感器，点激光测距传感器识别枕轨特征尺寸和螺纹道钉(40)特征尺寸，并记录轨枕数量；
c)当所述测距传感器检测到螺纹道钉(40)松动时，位置标记装置将轨枕编号，扣件位置编号通过通讯模块(13)发送给紧固设备(2)，紧固设备(2)接收到轨枕编号和扣件位置后存储；
d)当紧固设备(2)上的点激光测距传感器检测到轨枕数量与存储轨枕编号一致时，第二小车(39)停止运行，第二控制器(9)指令移动机构(29)垂向下降，螺纹紧固装置(6)对准螺纹道钉(40)进行紧固，完成紧固后螺纹紧固装置(6)停止并上升。
9.根据权利要求8所述的检修方法，其特征在于：紧固设备(2)上的点激光测距传感器在第二小车(39)的纵向两端均有安装，步骤d)中，起作用的是安装在第二小车(38)前端的点激光测距传感器，当螺纹紧固装置(6)停止并上升后，第二小车(39)继续前行，安装在第二小车(39)后端的点激光测距传感器记录紧固后螺纹道钉(40)的高度尺寸L2，并与前端点激光测距传感器所记录的该螺纹道钉(40)的高度尺寸L1进行比对，如果L1和L2高度尺寸变化，则表示紧固有效，如果L1和L2高度尺寸未变化，则记录为异常，表示紧固无效。
10.根据权利要求8所述的检修方法，其特征在于：所述检测设备(1)和紧固设备(2)为分离结构，步骤d)之后还包括步骤e)，紧固设备(1)完成作业后，第二小车(39)加快速度运行追赶第一小车(38)。
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