本發(fā)明涉及有砟軌道養(yǎng)護(hù)維修，尤其涉及一種鐵路有砟軌道的智能搗固車。

背景技術(shù)：

1、目前，線段多采用小型機(jī)械及人工搗固的方式對有砟軌道進(jìn)行日常的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)，均需要人工手動操作，不僅作業(yè)效率低、作業(yè)成本高和養(yǎng)修效果差，還時常因操作失誤導(dǎo)致軌枕傷損等問題。此外，我國運(yùn)營環(huán)境復(fù)雜多變，同一條線路不同地段面臨的氣候、下部基礎(chǔ)和地質(zhì)狀況等外部條件均存在較大差異，導(dǎo)致有砟道床在長期服役過程中其力學(xué)狀態(tài)發(fā)生不同程度的改變，而對于不同力學(xué)狀態(tài)道床的養(yǎng)護(hù)維修，多是基于經(jīng)驗(yàn)開展工作，具有較大的盲目性，作業(yè)目標(biāo)僅停留在恢復(fù)軌道外部幾何，忽略道床的內(nèi)部力學(xué)狀態(tài)，致使養(yǎng)護(hù)維修“治標(biāo)不治本”，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)維修后有砟軌道的平順性及均衡性難以長期保持，部分線路在通車后短期內(nèi)軌道的幾何形位即發(fā)生改變，嚴(yán)重影響列車運(yùn)行的安全與舒適，后續(xù)的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用劇增。

2、目前，現(xiàn)有技術(shù)中采用人工搗固及小型機(jī)械開展有砟軌道的日常養(yǎng)護(hù)維修工作，存在以下缺點(diǎn)：

3、(1)人工搗固

4、人工搗固需要大量的技術(shù)人員配合完成起道、搗固的作業(yè)流程，耗費(fèi)大量人力，且作業(yè)效率較低，難以滿足有砟軌道養(yǎng)護(hù)維修工作量大的現(xiàn)場實(shí)際需求。此外，搗固裝置插入的方向、速度、作用力和夾持時間等參數(shù)均對有砟軌道的養(yǎng)護(hù)維修效果產(chǎn)生重要影響，而人工搗固的方式依賴于操作人員的技術(shù)水平及經(jīng)驗(yàn)，極易出現(xiàn)人工操作誤差以及作業(yè)質(zhì)量不均的問題，難以保障有砟軌道良好的養(yǎng)護(hù)維修效果。再者，作業(yè)過程中搗固裝置會發(fā)生激烈振動，操作人員面臨一定的安全風(fēng)險。

5、(2)小型機(jī)械搗固

6、小型機(jī)械搗固需要人工肉眼判斷搗固裝置的插入位置，作業(yè)精度較低，極易出現(xiàn)判斷失誤引發(fā)搗固裝置擊打軌枕的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致軌枕損傷，降低有砟軌道的服役性能。此外，目前的小型搗固機(jī)械均不能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)有砟軌道的起道作業(yè)，且尚未考慮作業(yè)位置的道床力學(xué)狀態(tài)，均采用相同參數(shù)進(jìn)行搗固作業(yè)，難以達(dá)到理想的養(yǎng)護(hù)維修效果。再者，小型機(jī)械搗固也需技術(shù)人員進(jìn)行操作，同樣面臨一定的安全風(fēng)險。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種鐵路有砟軌道的智能搗固車，以實(shí)現(xiàn)有效地提高有砟軌道的智能搗固養(yǎng)護(hù)維修效率。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

3、一種鐵路有砟軌道的智能搗固車，包括：鋼軌前走行輪、鋼軌后走行輪、路面前走行輪、路面后走行輪、走行動力裝置、視頻探測器和智能控制系統(tǒng)；

4、所述鋼軌前走行輪和鋼軌后走行輪用于與鋼軌發(fā)生滾動摩擦接觸，支撐并引導(dǎo)智能搗固車在鋼軌上的走行；所述走行動力裝置為智能搗固車提供動力，使智能搗固車能在鋼軌上勻速前進(jìn)；所述路面前走行輪和路面后走行輪的表面為橡膠輪胎，用于支撐并引導(dǎo)智能搗固車在路面上的走行；所述走行動力裝置為所述路面前走行輪、路面后走行輪提供動力，使智能搗固車能在有砟軌道結(jié)構(gòu)上橫向移動；

5、所述視頻探測器安裝于兩側(cè)鋼軌上，對應(yīng)搗固裝置的中間部位，智能搗固車在行進(jìn)過程中，視頻探測器以一定頻率對搗固車下方的軌枕進(jìn)行拍攝，將拍攝的軌枕圖片傳輸給智能控制系統(tǒng)，所述智能控制系統(tǒng)利用算法對所述軌枕圖片進(jìn)行識別，判斷出軌枕的中心部位和邊緣特征。

6、優(yōu)選地，所述的智能搗固車還包括與所述智能控制系統(tǒng)連接的激光探測器，該激光探測器安裝于智能搗固車的前端，所述激光探測器對智能搗固車前方的作業(yè)空間進(jìn)行探測，若在一定范圍內(nèi)探測出異物存在，則智能控制系統(tǒng)報警并緊急制動，同時停止搗固作業(yè)。

7、優(yōu)選地，在所述智能搗固車的中間部位安裝剛度加載裝置，所述剛度加載裝置為能夠檢測自身壓力的液壓系統(tǒng)，用于識別軌排位移的視頻探測器安裝于剛度加載裝置的一側(cè)，當(dāng)智能搗固車行進(jìn)至加載位置時，在智能控制系統(tǒng)的指令下所述剛度加載裝置向下逐漸伸出，所述剛度加載裝置底部的橡膠結(jié)構(gòu)與軌枕中部發(fā)生接觸，隨后逐級增加剛度加載裝置的液壓力，使軌排在液壓力的作用下發(fā)生豎直向下的位移，在加載過程中視頻探測器以一定頻率對加載位置的軌枕進(jìn)行拍攝。

8、優(yōu)選地，設(shè)置軌道狀態(tài)檢測系統(tǒng)與所述視頻探測器和所述剛度加載裝置連接，視頻探測器將拍攝的軌枕圖片實(shí)時傳輸至軌道狀態(tài)檢測系統(tǒng)，所述剛度加載裝置將自身檢測到的液壓力實(shí)時傳輸至軌道狀態(tài)檢測系統(tǒng)，軌道狀態(tài)檢測系統(tǒng)利用算法對所述軌枕圖片進(jìn)行識別，通過不同時刻軌枕空間位置的改變計算得出軌枕的豎向位移；

9、所述軌道狀態(tài)檢測系統(tǒng)通過計算剛度加載裝置施加的豎向液壓力與軌排豎向位移的變化斜率，實(shí)時得出加載位置有砟軌道軌排的剛度，表達(dá)式見式(1)：

10、

11、式中，kt為有砟軌道軌排剛度，q為剛度加載裝置施加的豎向液壓力，d為軌排發(fā)生的豎向位移。

12、優(yōu)選地，在鋼軌正上方的車體部位安裝夾軌裝置，將起道液壓裝置安裝于夾軌裝置的內(nèi)側(cè)，當(dāng)搗固車行進(jìn)至作業(yè)位置時，在智能控制系統(tǒng)的指令下，夾軌裝置展開夾鉗同時向下伸出，當(dāng)夾軌裝置下伸至夾軌位置，夾軌裝置合攏夾緊鋼軌，智能控制系統(tǒng)根據(jù)軌道幾何形位輸出起道量，將起道量傳遞至起道液壓裝置，起道液壓裝置收到指令后向下伸出，直至起道液壓裝置的底部與枕盒道砟接觸，隨后起道液壓裝置的液壓力不斷增加，該液壓力以枕盒道砟為支撐點(diǎn)，通過夾軌裝置傳遞至鋼軌，軌排在該力的作用下不斷抬升，當(dāng)達(dá)到智能控制系統(tǒng)指定的起道量，則起道液壓裝置的液壓力停止增長，即完成起道作業(yè)。

13、由上述本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的智能搗固車可在鋼軌上自動走行，對軌道力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行自動檢測，在不同位置進(jìn)行自適應(yīng)的自動搗固，實(shí)現(xiàn)了有砟軌道無人化的智能搗固養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)，大大減少了有砟軌道養(yǎng)護(hù)維修過程中的人力投入。

14、本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種鐵路有砟軌道的智能搗固車，其特征在于，包括：鋼軌前走行輪、鋼軌后走行輪、路面前走行輪、路面后走行輪、走行動力裝置、視頻探測器和智能控制系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路有砟軌道的智能搗固車，其特征在于，所述的智能搗固車還包括與所述智能控制系統(tǒng)連接的激光探測器，該激光探測器安裝于智能搗固車的前端，所述激光探測器對智能搗固車前方的作業(yè)空間進(jìn)行探測，若在一定范圍內(nèi)探測出異物存在，則智能控制系統(tǒng)報警并緊急制動，同時停止搗固作業(yè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的鐵路有砟軌道的智能搗固車，其特征在于，在所述智能搗固車的中間部位安裝剛度加載裝置，所述剛度加載裝置為能夠檢測自身壓力的液壓系統(tǒng)，用于識別軌排位移的視頻探測器安裝于剛度加載裝置的一側(cè)，當(dāng)智能搗固車行進(jìn)至加載位置時，在智能控制系統(tǒng)的指令下所述剛度加載裝置向下逐漸伸出，所述剛度加載裝置底部的橡膠結(jié)構(gòu)與軌枕中部發(fā)生接觸，隨后逐級增加剛度加載裝置的液壓力，使軌排在液壓力的作用下發(fā)生豎直向下的位移，在加載過程中視頻探測器以一定頻率對加載位置的軌枕進(jìn)行拍攝。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的鐵路有砟軌道的智能搗固車，其特征在于，設(shè)置軌道狀態(tài)檢測系統(tǒng)與所述視頻探測器和所述剛度加載裝置連接，視頻探測器將拍攝的軌枕圖片實(shí)時傳輸至軌道狀態(tài)檢測系統(tǒng)，所述剛度加載裝置將自身檢測到的液壓力實(shí)時傳輸至軌道狀態(tài)檢測系統(tǒng)，軌道狀態(tài)檢測系統(tǒng)利用算法對所述軌枕圖片進(jìn)行識別，通過不同時刻軌枕空間位置的改變計算得出軌枕的豎向位移；

5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的鐵路有砟軌道的智能搗固車，其特征在于，在鋼軌正上方的車體部位安裝夾軌裝置，將起道液壓裝置安裝于夾軌裝置的內(nèi)側(cè)，當(dāng)搗固車行進(jìn)至作業(yè)位置時，在智能控制系統(tǒng)的指令下，夾軌裝置展開夾鉗同時向下伸出，當(dāng)夾軌裝置下伸至夾軌位置，夾軌裝置合攏夾緊鋼軌，智能控制系統(tǒng)根據(jù)軌道幾何形位輸出起道量，將起道量傳遞至起道液壓裝置，起道液壓裝置收到指令后向下伸出，直至起道液壓裝置的底部與枕盒道砟接觸，隨后起道液壓裝置的液壓力不斷增加，該液壓力以枕盒道砟為支撐點(diǎn)，通過夾軌裝置傳遞至鋼軌，軌排在該力的作用下不斷抬升，當(dāng)達(dá)到智能控制系統(tǒng)指定的起道量，則起道液壓裝置的液壓力停止增長，即完成起道作業(yè)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種鐵路有砟軌道的智能搗固車。包括：鋼軌前走行輪、鋼軌后走行輪、路面前走行輪、路面后走行輪、走行動力裝置、視頻探測器和智能控制系統(tǒng)；鋼軌前走行輪和鋼軌后走行輪用于與鋼軌發(fā)生滾動摩擦接觸，支撐并引導(dǎo)智能搗固車在鋼軌上的走行；走行動力裝置為智能搗固車提供動力，使智能搗固車能在鋼軌上勻速前進(jìn)；路面前走行輪和路面后走行輪的表面為橡膠輪胎，用于支撐并引導(dǎo)智能搗固車在路面上的走行；走行動力裝置為所述路面前走行輪、路面后走行輪提供動力，使智能搗固車能在有砟軌道結(jié)構(gòu)上橫向移動。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了有砟軌道無人化的智能搗固養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)，大大減少了有砟軌道養(yǎng)護(hù)維修過程中的人力投入。

技術(shù)研發(fā)人員：石順偉,高亮,肖一雄,王春宇,蔡小培,侯博文,辛濤,鐘陽龍,王繼,張芷寒,高瑞鍇,王魯棟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21