一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车的制作方法

本发明涉及一种把轨距自动调整控制在标准轨距公差内状态锁紧，自动把四弹条从初始状态推到把两铁轨压着位置，自动完成四弹条道钉按规定力矩拧紧，智能车自动步进定位，互联网+数据记录分析的数据云库装置，本发明多功能智能车方案属于自动化技术领域。

背景技术：

世界各国进入高速铁路后，无砟混凝土轨枕替代了木枕，各国都采用了弹条道钉螺栓压紧钢轨方式，刚开始人工用长柄搬手来回旋转搬动拧紧道钉螺母，拧紧力矩设计应用力矩搬手但嫌工作效率低，不愿使用，还是长柄搬手由操作者人为感觉吧。过后改为人力推动柴油机小车，用机械液压动力装置来拧紧或拆卸道钉螺母；总之：本领域的技术人员对现有拧紧或拆卸道钉螺母方式做过多次改进，也取得了一定的效果，因此本领域装置品种结构方式较多！有发明者创造名称为“弹条扣件机”，公告号CN 202148474 U，公告日2012.02.22，本机限使用弹条Ⅱ、Ⅲ号扣件。又还有发明者创造名称“弹条扣件机的行走机构和支架的连接结构”，公告号CN 202744911 U，公告日2013.02.20，本机限使用弹条Ⅰ号扣件。总之上面各款式弹条扣件机都存在效率低，功能少，使用不方便，都不能满足现代高速铁路建设需要。

在已投入运营铁路轨道中，这些“弹条扣件机” 只限用于维护检查，每个螺栓拧紧用一百多牛．米力矩，发动机功率较小，工作速度很漫，操作费时费力，螺帽套筒找点要用脚去邦扶，工作效率很低；又因无力矩传感器，拧紧力矩大小不知道，无数据指示参考。

新建铁路无砟轨道CRTSⅢ的铺设，高铁水泥轨枕铺设定为标准，执行现工艺要求道钉要多次拧紧拆卸才能完成，目前业界由于各工种交叉，工艺制定重复，各工种操作工人只管轨道弹条道钉螺母拧紧，不管轨距、拧紧力矩是否在标准公差要求内？或者道钉螺母拧紧后轨距反弹是否有变动？只有专职轨距检测人员测试时才能发现轨距标准尺寸超差否？后方才反工补救，这种工艺规程各管各，重复劳动，费时费工，其原因就是无弹条螺栓自动拧紧时轨距校正锁定在标准距离这种一气呵成的专用设备。

目前我国中铁各局无砟水泥轨枕均为工厂标准化生产，无砟水泥轨枕出厂前才将弹条安放在待装置位置，待无砟水泥轨枕运到工地安装调整好后再把铁轨放入轨枕槽内，再由人工把弹条推进工作位置再把铁轨压着再拧紧弹条扣件螺栓，这种安装过程加重了工人劳动强度和延长工期时间，这样的施工方法费工费力费时。

经对中铁各局系统、业界调查和专利查清，目前高铁系统轨道扣件弹条道钉螺母拧紧力矩抽测，数据未录入，多工种的人为分割，各唱各的戏，调试拆装多次重复，一个可能造成螺栓、螺母的螺纹受损、影响行车安全；二是这种人为分割造成工期的延长和施工现场混乱，因此有必要尽快催生出一种轨距自动锁定、自动行走步进、弹条螺栓拧紧自动装拆的专用设备降生，为现代高铁建设服务。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种克服上面各款“弹条扣件拧紧机”不足和缺点，解决高铁施工现场急需的一款无砟双轨铺设时能自动精确锁定轨距，自动将四弹条推到位，自动将四弹条螺栓拧紧或拆卸，自动使该车步进，机车能上下轨道，并将步进距离、轨距、扭矩等参数与各轨枕板出厂编号一一对应存盘建立数据库，通过互联网+数据云系统联网，技术领导层隨时可调出工程质量统计报告有关资料的装置；本发明按上所述技术要求设计着手，实施研发这款“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车” ，本发明的技术方案如下：

为了实现上列各款目的要求，本发明“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车”，包括四弹条螺栓拧紧拆卸装置(1)、四弹条扣件自动推到位装置(2)、智能车自动步进装置(3)、标准轨距定位校正锁紧装置(4)、智能车上下轨装置(5)、测量分析记录联网装置(6)、智能车中心处理决策模块(7)；本智能车各装置位置及连接关係特征如摘要附图和图8所示：即先在车头前下方的左右侧固定设置安装两弹条自动推到位装置(2)，再将四弹条螺栓拧紧折卸装置(1)插入左右弹条自动推到位装置本体(2.8)四孔中，並相固定为整体；再在车身中部安装底盘（3.5）下方固定安装智能车自动步进装置(3)，然后再将智能车上下轨道装置(5)安装到车身中部下方，固定到安装底盘（3.5）下面；最后将智能车中心处理決策模块(7)安装到智能车车身中部位置安装底盘（3.5）上面並将固定。

本发明实施“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车”，四弹条螺栓拧紧拆卸装置：其特征是：由进油接头(1.1a)、出油接头(1.1b)、液压马达(1.2)、扭矩压力传感器(1.3)、伸缩油缸(1.4)、套筒搬手(1.5)等件串联组成；本款液压马达(1.2)中间有一通孔，在通孔侧安装一个扭矩压力传感器(1.3)，扭矩压力传感器(1.3)另一侧和可伸缩油缸(1.4)相连，在可伸缩油缸(1.4)下端安装螺栓套筒搬手(1.5)，它们首尾相串联构成弹条螺栓拧紧拆卸装置。

本发明实施“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车”，弹条扣件自动推到位装置：其特征是：由油缸(2.1)、推块(2.2)、油缸支座(2.3)、轴(2.4)、前进油口(2.5)、后退油口(2.6)、弹簧(2.7)、本体(2.8)组成；在油缸支座(2.3)上安装油缸(2.1)、推块(2.2)、轴(2.4)、弹簧(2.7)组成单体；再将四个单体装在两个本体(2.8)上就组成了两铁轨内外侧四根弹条推上位装置特征。

本发明实施“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车”，智能车自动步进装置：特征：由脚掌(3.1)、棘轮机构(3.2)、油缸轴(3.3)、进油口(3.4)、安装底座(3.5)、步进油缸(3.6) 、出油口(3.7)组成；首先将步进油缸(3.6)固定安装在本车底盘(3.5)下方，步进油缸(3.6)的活塞输出轴端部与棘轮机构(3.2)连接，棘轮机构(3.2)再与脚掌(3.1)联结。

本发明实施“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车”，标准轨距定位校正锁紧装置：由定标内卡(4.1)、主油缸轴(4.2)、主油缸(4.3)、安装底座(4.4)、夹紧油缸(4.5)、夹紧轴(4.6)、夹紧臂(4.7)、回油口(4.8)、轴(4.9)、进油口(4.10)、回油口(4.11)、进油口(4.12)组成；首先在安装底座(4.4) 上面安装两个主油缸(4.3), 两个夹紧油缸(4.5); 然后在安装底座(4.4)下面安装定标内卡(4.1) 並固定; 然后再安装两个夹紧臂(4.7)，夹紧臂(4.7)同定标内卡(4.1)用轴(4.9)绞链接；定位内卡(4.1)两端虎口处做成拔模斜面特征;定位内卡(4.1)宽度距离设计等于该铁路标准轨距宽度。

本发明实施“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车”，自能车上下轨道装置：其特征是：由顶升底座(5.1)、油缸(5.2)、油缸轴(5.3)、进油口(5.4)、回油口(5.5)等件组成；将油缸轴(5.3)装在顶升底座（5.1）上，使油缸（5.3）端部插入顶升座（5.1）中心孔内相固定。

本发明实施“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车”，测量分析记录联网装置：其特征是：由互联网+数据收发装置（6.1），轨距行程测量轮（6.2），测量主件（6.3）组成测量分析记录装置拖车。

本发明实施“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车”，智能车中心处理决策模块装置：其特征是：由弹条螺栓拧紧拆卸力矩压力信号输出模块（7.1），弹条自动推到位装置信号输出模块（7.2），智能车自动步进信号输出模块（7.3），步进距离、轨枕编码合成信号模块（7.4），标准轨距定位锁紧信号输出模块（7.5），智能车中心处理决策模块（7.6），智能车各执行机构动作执行模块（7.7）组成。该装置分模块特征是：对轨距的定位测量，螺栓拧紧拆卸扭矩的设定、测量，步进距离与各轨枕编号对应存盘，传感器对信号转換、数据传输；数据打包上传，建立工程质量统计数据库，形成该路段工程质量报告书。

附图说明

此附图说明所提供的图片用来辅助对本发明进一步了解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明不当限定。

附图1为弹条扣件螺栓自动拧紧拆卸装置示意图，附图中：1.1a进油口接头、1.1b出油口接头、1.2液压马达、1.3扭矩传感器、1.4伸缩油缸、1.5套筒搬手。

附图2为弹条扣件推到位装置示意图，附图中：2.1油缸、2.2推块、2.3油缸支座、2.4轴、2.5前进油口、2.6后退油口、2.7弹簧、2.8本体。

附图3为智能车自动步进装置示意图，附图中：3.1脚掌、3.2棘轮机构、3.3油缸轴、3.4进油口、3.5安装底座、3.6步进油缸、3.7出油口。

附图4为标准轨距定位校正锁紧装置示意图，附图中：4.1定标内卡、4.2主油缸轴、4.3主油缸、4.4安装底座、4.5夹紧油缸、4.6夹紧轴、4.7夹紧臂、4.8回油口、4.9轴、4.10进油口4.11回油口、进油口4.12。

附图5为智能车上下轨装置示意图，附图中：5.1顶升底座、5.2油缸、5.3油缸轴、5.4进油口、5.5回油口。

附图6为测量分析记录联网装置示意图，附图中：6.1互联网+数据收发装置，6.2轨距行程测量轮，6.3测量主件。

附图7为智能车中心处理决策模块示意图，附图中：（7.1）弹条螺栓拧紧拆卸力矩压力信号输出模块，（7.2）弹条自动推到位装置信号输出模块，（7.3）智能车自动步进信号输出模块，（7.4）步进距离、轨枕编码合成信号模块，（7.5）标准轨距定位锁紧信号输出模块，（7.6）智能车中心处理决策主模块，（7.7）智能车各执行机构动作执行模块。

附图8为本发明结构示意图：图1.弹条扣件螺栓自动拧紧拆卸装置、图2.弹条扣件推到位装置、图3.智能车自动步进装置、图4.标准轨距定位校正锁紧装置、图5.智能车上下轨装置、图6.测量分析记录装置，附图7.智能车中心处理决策模块示意图。

具体实施方式

实施方式一

由图1中所示：本发明实施“四弹条扣件自动拧紧拆卸装置”结构：其中特征由进油接头（1.1a）、出油接头（1.1b），液压马达（1.2）、扭矩压力传感器（1.3）、伸缩油缸（1.4）、套筒搬手（1.5）组成；上述液压马达（1.2）中间有一通孔，在通孔中间安装一个扭矩、压力传感器（1.3）和可伸缩油缸（1.4），可伸缩油缸（1.4）下端安装螺栓套筒搬手（1.5），它们首尾相串构成“弹条螺栓拧紧拆卸装置” ；

开机后：程序控制器输出先后两个指令打开各自的液压阀，一先向伸缩缸（1.4）下降油嘴充油，二后向液压马达（1.2）正转油嘴充油；当套筒搬手下行进入螺栓方形头部后，套筒搬手上的压力传感器达到设置压力信号后，输出一个信号给PLC，经PLC信号放大后输出一个执行电压打开液压阀，使液压马达（1.2）充油正向旋转，液压马达旋转带动套筒（1.5）、使螺母旋转，拧紧了螺母；当螺母拧紧力矩到标定值后，螺母套筒机构打滑空转，扭力搬手到一定时间后，停止液压马达（1.2）旋转，有反向信号控制电磁液压阀换向，回油提升液压缸（1.4），完成这次工程循环；螺栓拆卸为反转控制方式，如法泡制；

采用上面相同结构特征方式，组成相同的四台弹条螺栓拧紧拆卸装置。

实施方式二

由图2中所示：本发明在智能车前端两铁轨内外则实施安装了“四弹条扣件推到位装置”结构，该装置每进一步都将无砟水泥轨枕上四根弹条扣件自动推送到压紧铁轨的设计位置，其中该装置由油缸（2.1）、推块（2.2）、油缸支座（2.3）、轴（2.4）、前进油口（2.5）、后退油口（2.6）、弹簧（2.7）、本体（2.8）组成；

弹条推上位装置在油缸支座（2.3）上安装油缸（2.1）、推块（2.2）、轴（2.4）、弹簧（2.7）后组成单体，再将四个单体装在两个本体（2.8）上就组成了“四弹条推上位装置”；

其工作原理是：当“四弹条推上位装置”跟随智能车运动到下根轨枕上弹条扣件预放位置时，触针传感器发出信号打开液压电磁阀，压力油进入前进油口（2.5）、后退油口（2.6）回油，油缸（2.1）推动推块（2.2）向前运动，推块（2.2）向前运动推动了弹条扣件到安装位置，完成了工作行程。

实施方式三

由图3中所示：本发明在智能车底盘下面两铁轨内则实施安装了“智能车自动步进装置”，该装置工作使智能车按程序规定自动步进向前；该结构由脚掌（3.1）、棘轮机构（3.2）、油缸轴（3.3）、进油口(3.4)、安装底座(3.5)、步进油缸(3.6), 出油口(3.7)特征组成；

当“自动步进装置”工作时，程控器指令打开A液压阀，A液压阀向步进油缸(3.6)的进油口(3.7)充油，使油缸轴(3.3)伸出，油缸轴(3.3)它带动棘机轮构(3.2)、脚掌(3.1)，当向前伸出一设定距离后待令；待弹条螺栓拧紧工作结束，轨距锁紧装置工作结束，系统发指令打开B液压阀，B液压阀向步进油缸(3.6)的回油口即出油口(3.4)反向充油，此同时步进油缸(3.6)的A腔回油，步进油缸(3.6)活塞杆返回拉动脚掌3.1棘轮机构(3.2)，反向运动中脚掌(3.1)碰到轨枕上凸缘，因轨枕凸缘为固定点，由于力反作用，步进油缸(3.6)活塞轴(3.3)收回同时将智能车向前拉动一个轨枕距离后停止，此时刚好运动一轨枕距离，达到了自动步进要求。

实施方式四

由图4中所示：本发明实施“标准轨距定位校正锁紧装置”结构，其中该特征由定标内卡（4.1）、主油缸轴(4.2)、主油缸(4.3)、安装底座（4.4）、夹紧油缸（4.5）、夹紧轴（4.6）、夹紧臂（4.7）、回油口（4.8）、轴（4.9）、进油口(4.10)、回油口(4.11)、进油口(4.12)组成 ；

本装置工作原理是：定标内卡（4.1）宽度设计为标准轨距尺寸，定标内卡（4.1）同夹紧臂（4.7）铰链轴式联结，要求定标内卡（4.1）、夹紧臂（4.7）向轨面做成拔模斜面，目的是下行时便于插入两边轨道；主油缸（4.3）的进油口(4.12)进油、回油口(4.11)回油、使活塞轴向下运动时推动定标内卡（4.1）下行，定标内卡（4.1）碰触两铁轨时产生向左、向右推力，越向下行斜度使水平推力越大，这种水平推力把两轨道推向紧靠内卡尺（4.1），到下止点后，如果轨距仍不达标准轨距尺寸，夹紧油缸（4.5）进油口(4.10)进油、回油口(4.8)回油，夹紧油缸(4.5)活塞上升使夹紧轴（4.6）上提，由轴（4.9）为支点使拨动臂（4.7）摆动，拨动臂（4.7）产生夹紧力，左右两力臂把两铁轨推向紧贴定标内卡（4.1）两内边，当这个力推动到了极限时，两铁轨距离成为标准轨距尺寸，定标内卡（4.1）两端左右所设碰头开关接通，发出控制信号，关断油缸（4.5）油阀开关停止供油，锁住(4.3)、(4.5)两油缸，等待四个弹条螺栓旋紧结束;结束后力矩传感器发指令给油缸(4.3)、(4.5)的控油电磁阀，使进油口(4.10)、(4.12)回油，回油口(4.8)、(4.11)进油，标准轨距校正定位装置上升回位，这个工作冲程结束；

本发明实施“标准轨距校正定位装置”在轨道直线铺设时，可调节校正锁紧次数；弯道铺设时步进一次动作一次，保证弯道曲率半径更加吻合。

实施方式五

由图5所示：本发明实施“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车”经常行驶在各施工现场，上轨下轨是不可避免的，因此在本车底盘重心点设计安装了“智能车上下轨装置” ；其中该装置主要由顶升底座(5.1)、油缸(5.2)、油缸轴(5.3)、进油口(5.4), 回油口(5.5)组成；

上轨时本车选择要上轨道地点，将本智能车与轨道垂直后开进轨道，使四轮胎正好与双轨对称垂直后停车，打开液压缸举升器控制阀，向举升油缸（5.2）充油，顶升底座（5.1）下伸向双轨上后，逐渐把整车托起，该车在微高于轨道后油缸（5.2）停止充油，人力轻轻把车旋转90度与轨道平行，漫漫回油将车下降放在轨道上，收回举升器；下轨过程与上方法相反。

实施方式六

由图6中所示：“一款高铁无砟双轨铺设多功能智能车”其“测量分析记录联网装置”结构特征：由互联网+数据收发装置(6.1)、轨距行程测量轮(6.2)、测量主件(6.3)等件构成；本装置主要功能是将轨距各点距离，各点弹条扣件螺栓扭矩，相关配套件物理技术指标测量信号进行数模转换、处理，与对应的轨枕编号数据存盘利用互联网+物联网+云数据库传送到中心主站数据库相关的配套厂家，资料用于工程质量统计、力学数值分析。

实施方式七

附图7中智能车中心处理决策模块：结构特征：弹条螺栓拧紧拆卸力矩压力信号输出模块（7.1），弹条自动推到位装置信号输出模块（7.2），智能车自动步进信号输出模块（7.3），步进距离、轨枕编码合成信号模块（7.4），标准轨距定位锁紧信号输出模块（7.5），智能车中心处理决策主模块（7.6），智能车各执行机构动作执行模块（7.7）。

整车按附图7智能车中心处理决策模块示意图要求执行，轨距校正锁定、弹条扣件螺栓拧紧装拆，智能车步进即各功能，均由PLC程序组态控制，当发现不合格的螺钉螺母时，扭矩传感器发信号灯光、音响报警更换，指令由触模屏输入。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内 。