一种铁路道岔大部件快速更换设备的制作方法

本实用新型涉及一种铁路道岔大部件快速更换工法及快速更换设备，特别是一种高速铁路道岔辙叉、尖轨的快速更换设备及工法，具有重要的市场需求及养护价值。

背景技术：

铁路线路中道岔的分布很普遍，高速道岔辙叉区不平顺的特性突出，不同藏尖结构和车轮踏面的轮轨接触不平顺也很多，为了避免道岔不平顺，延长使用寿命，铺设应符合一定要求，同时要兼顾铺设效率。在铁路道岔的更换中，公知的做法是如公开号为CN103074829B的中国专利所公开的铁路道岔铺换工法及其铁路道岔铺轨机组，其主要包括主机、辅机以及液压换装架三部分，解决传统人工铺设和更换易造成道岔的钢轨和配件永久变形或铺设精度达不到要求的问题，实现机械化道岔更换及铺设，提高道岔更换速度及效率，降低道岔养护成本。

随着高速铁路的快速发展，高速铁路大部件，如辙叉、尖轨等快速更换的需求非常迫切，已成为制约高速铁路正常营运的瓶颈，上述中国发明专利公开的更换工法及设备能解决道岔整体更换，但对高速铁路大部件快速更换(如辙叉、尖轨等大部件的更换)存在不匹配现象，主要表现为更换施工工艺复杂，更换设备复杂，更换成本偏高，更改时间较长等问题，迫切需要重点开展高速铁路道岔辙叉、尖轨等大部件吊装、运输、铺设装备研究，提出新的更换施工工法及相应的更换设备。

技术实现要素：

本实用新型即针对上述缺陷提出一种铁路道岔大部件快速更换工法及其相应的设备。

本实用新型中设定平行于钢轨延伸的方向为纵向，平行于轨枕的方向为横向；前方是指沿纵向靠前的方位，后方是指沿纵向靠后的方位。

按照本实用新型的第一方面，提供一种铁路道岔大部件快速更换设备，其包括至少一组承载平台，该承载平台下方装有走行机构，该承载平台上方装有承载框架，该承载框架连接伸缩机梁，该伸缩机梁连接滑动吊装机构，所述伸缩机梁还装有驱动机构，所述伸缩机梁的一端连接框架铰梁，并能基于该框架铰梁旋转或横向移动，所述承载框架装有Z向翻转辅助调整机构，所述承载框架装有辅助锁定调整机构，所述承载平台还连接至少一套稳定支撑装置，保证作业更换时，能有效支撑承载平台，提高更换过程的稳定性，所述承载平台包括辅助发电机系统和液压泵站以及控制箱和辅助承载平台，所述伸缩机梁连接至少两个滑动吊装机构。

优选的是，所述至少两个滑动吊装机构包括第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构，所述第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构下方连接吊装梁，该吊装梁连接吊装部件，防止吊装部件在吊装过程中变形。

在上述任一方案中更优选的是，所述吊装梁包含至少两个吊装点。

在上述任一方案中优选的是，所述第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构直接与吊装部件连接。

在上述任一方案中更优选的是，所述辅助锁定调整机构对称安装于所述承载框架6下方。

在上述任一方案中更优选的是，所述承载框架左侧设置有至少一组左侧辅助锁定调整机构，右侧设置有至少一组右侧辅助锁定调整机构，以便左右两侧同时将伸缩机梁、第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构与承载框架可靠锁定，保证走行工况各更换设备锁定安全。

在上述任一方案中优选的是，所述承载框架左侧设置有至少两组左侧翻转辅助调整机构，右侧设置有至少两组右侧翻转辅助调整机构，旧道岔大部件通过左侧翻转辅助调整机构，和右侧翻转辅助调整机构实现翻转调整，达到让出新道岔大部件更换空间目的；通过该机构设计，可使道岔更换设备承载平台数量最少，达到降低施工编组，降低施工成本的目的。

在上述任一方案中优选的是，所述承载平台下方装有履带式走形机构，从而实现所述承载平台兼具沿着钢轨走行功能，或沿着钢轨两侧的道砟走行的功能。

在上述任一方案中优选的是，所述伸缩机梁固装于所述承载框架下方，该伸缩机梁可基于所述承载框架向前、向后伸缩。

在上述任一方案中优选的是，所述第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构可基于伸缩机梁向前、向后滑动，第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构可基于伸缩机梁上升、下降，实现吊装部件的起升动作，所述第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构的数量为至少一套。

在上述任一方案中优选的是，所述伸缩机梁前端连接至少一套前端支撑装置，该前端支撑装置采用手动作业方式，作业工况时，人工将前端支撑装置的下支腿移动至上支架的位置并使所述前端支撑装置的下支腿与上支架配合且支撑在地面上，实现支撑伸缩机梁的目的；待切换至走行工况时，人工将前端支撑装置的下支腿拆卸离开上支架，并将所述下支腿锁定至承载框架上，通过简便的支撑操作方式，达到快速更换，更换成本最低的目的。

在上述任一方案中优选的是，所述承载平台连接后端承载平台，该后端承载平台包括辅助发电机系统和液压泵站、控制箱和辅助承载平台。

在上述任一方案中优选的是，所述伸缩机梁能够在前后方向均伸缩12000mm，具有双向吊装能力。

在上述任一方案中优选的是，所述承载平台后方包括平车接口，以便在在所述承载平台与所述后端承载平台之间增加一节承载平台，单独用于旧辙叉或尖轨等大部件的存放，并采用对应的运输锁定方案，保证长辙叉或尖轨运输安全可靠。

在上述任一方案中优选的是，所述承载平台后方包括承载平台动力源、管路、电缆对接接口，以方便扩展一组承载平台时使用。

本实用新型第一方面提供的铁路道岔大部件快速更换设备的工作方式为：运输工况时，待更换的新道岔大部件放置于承载框架底部的吊装梁上，并由所述辅助锁定调整机构锁定，同时伸缩机梁、第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构与承载框架也被锁定；所述承载框架连接在承载平台上，所述承载平台或通过轨道车牵引编组进入施工地点，或自走行进入施工地点。

待所述铁路道岔大部件快速更换设备走行至作业位置时，将承载平台与牵引车分离；将所述稳定支撑装置移动至作业位，保证所述承载平台被稳定、可靠地支撑就位；将伸缩机梁伸缩，并基于铰梁旋转或横移使吊装部件位于合适更换的位置；将伸缩机梁前端支撑机构移至作业位，保证伸缩机梁获得稳定可靠的支撑；将第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构驱动至伸缩机梁前端；以吊装梁吊点为基点，在该吊点处将旧吊装部件与吊装梁捆束到位；起吊待安装的吊装部件，驱动第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构回缩至需要释放待安装吊装部件的位置；旋转或横移伸缩机梁至水平位置；继续回缩伸缩机梁，同步移动第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构，使吊装部件移至承载框架，然后在合适位置锁定吊装部件；将旧辙叉或尖轨大部件通过承载框架上左、右侧Z向翻转调整机构移动至承载框架中部，并拆除第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构下端与吊装部件的吊绳，同步下放左侧Z向翻转调整机构，同时，同步收紧右侧Z向翻转调整机构，使旧辙叉或尖轨部件翻转移至承载框架右侧，拆除左侧Z向翻转调整机构，旧辙叉悬吊并支撑在承载框架右侧，让出新辙叉或尖轨大部件的吊装空间。

然后，基于吊装梁吊点，将新吊装部件与吊装梁捆束到位；通过第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构先起吊新吊装部件，驱动第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构移动至伸缩机梁伸出方向的反端极限位置，保证伸缩机梁伸缩过程中机构承载力不过大；将伸缩机梁伸缩，基于铰梁旋转或横移至吊装部件合适位置；将伸缩机梁前端支撑机构操作至作业位，保证伸缩机梁支撑稳定可靠；驱动第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构，将新吊装部件移至旧部件更换位置，并安装新部件；将将旧辙叉或尖轨大部件通过承载框架上左、右侧Z向翻转调整机构调整、吊移至水平位置，通过同步收左侧Z向翻转调整机构，同步放右侧Z向翻转调整机构，最终降低放置至承载框架底架上；通过底架左、右侧Y向辅助锁定调整机构将旧辙叉或尖轨部件锁定至底架左、右侧；将伸缩机梁移动至运输位置，锁定至承载框架，保证前后端悬臂基本一致；将第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构与伸缩机梁锁定。将吊装梁移动至运输位，锁定捆束到位。将伸缩机梁端头的前端支撑装置的下支腿拆开，保证伸缩机梁端头的稳定支撑装置的上支架能与所述承载框架可靠锁定，且避免干涉现象，并将稳定支撑装置的下支腿锁定至承载框架的底架上。

按照本实用新型的第二方面，提供一种铁路道岔大部件快速更换工法，其包括依次执行步骤a-u，其中步骤a-u分别如下：

a，将承载平台与牵引车分离；

b，将承载平台的稳定支撑装置操作至作业位，保证所述承载平台由前端稳定支撑和后端稳定支撑稳定可靠地支持；

c，将伸缩机梁伸出，并基于框架铰梁旋转或横移使吊装部件位于吊装作业的合适位置；

d，将伸缩机梁的前端支撑装置操作至作业位，并将该前端支撑装置的上支架与下支腿配合，保证伸缩机梁得到稳定可靠的支撑；

e，将第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构驱动至伸缩机梁的前端；

f，以吊装梁的吊点为中心，将旧吊装部件与吊装梁捆束到位；

g，起吊旧吊装部件，然后驱动第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构回缩，使旧吊装部件移动至不影响新吊装部件起吊安装的位置；

h，旋转或横移伸缩机梁至水平位置；

i，继续回缩伸缩机梁，同步移动第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构将旧吊装部件移至承载框架并锁定；

j，将旧吊装部件通过承载框架上左、右侧Z向翻转辅轨调整机构移动至承载框架中部，并拆除第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构下端吊装旧吊装部件的吊绳，通过同步放左侧Z向翻转调整机构，同步收右侧Z向翻转调整机构，让旧吊装部件翻转移至承载框架右侧，拆除左侧Z向翻转调整机构，旧吊装部件悬吊并支撑在基架右侧，让出新吊装部件的吊装空间；

k，以吊装梁的吊点为中心，将新吊装部件与吊装梁捆束到位；

l，通过第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构先起吊新吊装部件，驱动第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构移动至伸缩机梁伸出方向的反端极限位置，保证伸缩机梁伸缩过程中机构承载力不过大；

m，将伸缩机梁伸出，并基于框架铰梁旋转或横移至新吊装部件的下放位置；

n，将伸缩机梁的前端支撑机构操作至作业位，保证伸缩机梁被稳定可靠地支撑；

o，驱动第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构，将新吊装部件移至旧部件的更换位置，并安装新部件；

p，将旧吊装部件通过承载框架上左、右侧Z向翻转辅调整机构调整、吊移至水平位置，通过同步收左侧Z向翻转调整机构，同步放右侧Z向翻转调整机构，最终降低放置至承载框架6的底架上；

q，通过底架左、右侧Y向辅助锁定调整机构将旧吊装部件锁定至底架左、右侧；

r，将伸缩机梁移动至运输位置，然后锁定至承载框架，保证前后端悬臂一致；

s，将第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构与伸缩机梁锁定；

t，将吊装梁移动至运输位，锁定捆束到位；

u，将伸缩机梁端头的前端支撑机构的下支撑拆开，保证伸缩机梁前端支撑上支架能与中部承载平台和承载框架可靠地锁定，且不存在干涉现象，然后将伸缩机梁的下支架可靠锁定至承载框架的底架上。

优选的是，采用本实用新型第一方面提供的铁路道岔大部件快速更换设备。

优选的是，所述第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构作业时位于伸缩机梁的最前端或最后端的作业位置，保证伸缩机梁不会产生挠度变形。

优选的是，所述承载框架与承载平台的连接通过螺栓结构固定，或焊接或通过扣件固定。

优选的是，所述承载平台为标准平车结构。

优选的是，所述前端支撑装置为手动式支撑机构。

优选的是，所述前端稳定支撑和后端稳定支撑为自动式结构。

优选的是，所述前端稳定支撑和后端稳定支撑驱动方式为油缸驱动。

优选的是，所述伸缩机梁的伸缩动作通过卷扬机驱动或油缸驱动机构实现。

优选的是，所述伸缩机梁的伸缩动作通过齿轮传动机构实现。

优选的是，所述伸缩机梁的旋转或横移动作通过齿轮传动机构实现。

优选的是，所述伸缩机梁的旋转或横移动作通过油缸驱动机构实现。

优选的是，所述第一滑动吊装机构和第二滑动吊装机构动作通过滚动摩擦驱动机构或滑动摩擦驱动机构实现。

优选的是，所述滚动摩擦驱动机构和滑动摩擦驱动机构通过电机驱动或通过液压马达驱动。

优选的是，所述吊装梁布置6个吊点，满足高速铁路18号及以下道岔辙叉、尖轨等大部件更换长度及范围要求。

本实用新型第二方面所述的铁路道岔大部件快速更换工法基于以下内容开展并提出，首先，分层次细化道岔铺设市场，满足既有线铁路道岔更换养护需求，重点考虑高速铁路道岔更换养护需求；其次，突出重点，重点解决道岔养护及更换最为迫切的关键内容，即重点实现高速铁路道岔大部件快速更换，保证更换工法的实用性及相应设备的养护经济效益；最后，统筹兼顾道岔铺设、更换设备功能定位，最大程度满足不同型号道岔、同一道岔不同组件更换的兼容性，保证更换工法适用范围广、应用拓展强。

附图说明

图1为本实用新型第一方面所述的一种铁路道岔大部件快速更换设备的一优选实施例的结构示意图，此时设备处于走行工况,且沿图示作业向A走行。

图2为图1所示实施例的结构示意图，此时设备处于作业工况。

图3为图1所示实施例中Y向辅助锁定调整机构的位置示意图。

图4为图1所示实施例中辙叉旋转角度示意图。

图5为图1所示实施例的吊点分析示意图。

图6为图1所示实施例的Z向翻转辅助调整机构示意图。

图1-图6中数字标记的含义是：

1前端承载平台 2第一第一滑动吊装机构 3第二第一滑动吊装机构

4伸缩机梁 5吊装梁 6承载框架 7中端承载平台

8后端承载平台 9辅助发电机系统和液压泵站 10控制箱和辅助承载平台

11前端支撑装置 111上支架 112下支腿 12后端稳定支撑

13框架铰梁 14吊装部件 15机臂伸缩驱动机构 16前端稳定支撑。

具体实施方式

实施例1.1：一种铁路道岔大部件快速更换设备，如图1-图3所示，其包括：前端承载平台1，其仅用于高速运行连挂；

中端承载平台7，为更换设备机体，该中端承载平台7通过平车扣接方式与承载框架6连接；

中端承载平台7前端设置前端支撑装置11，后端设置后端支撑装置12；

承载框架6上装有伸缩机梁4，该伸缩机梁4通过机臂伸缩驱动机构15沿承载框架6向前、向后伸缩；

伸缩机梁4下方装有两套第一滑动吊装机构2和第二滑动吊装机构3，其通过电机驱动沿伸缩机梁4向前、向后滑动，且第一滑动吊装机构2、第二滑动吊装机构3能沿高度方向上下伸缩(葫芦吊原理),伸缩机梁4的一端连接框架铰梁13，并能基于该框架铰梁13旋转或横向移动；

第一滑动吊装机构2和第二滑动吊装机构3连接吊装梁5，该吊装梁5上设计六个吊装点，如图5所示，各吊装点与吊装梁5一端的距离分别为1800mm、5400mm、9000mm、12600mm、16200mm、19200mm。

承载框架6左侧设置有ZL1、ZL2、ZL3、ZL4四组左侧翻转辅助调整机构，右侧各设置有ZR1、ZR2、ZR3、ZR4四组右侧翻转辅助调整机构，如图6所示旧道岔大部件通过四组左侧翻转辅助调整机构ZL1、ZL2、ZL3、ZL4和四组右侧翻转辅助调整机构ZR1、ZR2、ZR3、ZR4一侧上提，一侧下放的动作实现翻转调整，从而使旧道岔大部件斜靠在承载框架6内侧，达到让出新道岔大部件更换空间目的；通过该机构设计，可使用道岔更换设备承载平台数量最少，达到降低施工编组，降低施工成本目的；

承载框架6左侧设置有YL1、YL2、YL3、YL4、YL5五组左侧辅助锁定调整机构，右侧设置有YR1、YR2、YR3、YR4、YR5五组右侧辅助锁定调整机构，该左、右侧辅助锁定调整机构能同时将伸缩机梁4、第一滑动吊装机构2、第二滑动吊装机构3与承载框架6可靠锁定，保证走行工况时各更换设备锁定安全可靠；

伸缩机梁4前端连接前端支撑装置11，该支撑装置采用手动作业方式，作业工况，通过人工将前端支撑下支腿操作至上支架，实现支撑伸缩机梁的目的；运行工况，通过人工将前端支撑下支腿拆卸并锁定至承载框架6上，通过简便的支撑操作方式，达到快速更换，更换成本最低等目的；

承载平台7装有前端稳定支撑16和后端稳定支撑12，在普通铁路轨道上作业时，该前端稳定支撑16和后端稳定支撑12置于枕木上用于支撑承载框架6，其起到补偿承载框架6的偏载力的作用，以避免承载框架6吊装部件时发生偏移；若在高速铁路轨道作业时，该前端稳定支撑16和后端稳定支撑12置于钢轨上用于支撑承载框架6，同样起到补偿偏载力的作用。

后端承载平台8为动力源承载平台，其上设置辅助发电机系统和液压泵站9、控制箱和辅助承载平台10。

实施例1.2：一种铁路道岔大部件快速更换设备，同实施例1.1，不同之处在于：

前端承载平台1后方包括平车接口，以便在在所述前端承载平台1与所述后端承载平台8之间增加一节承载平台，单独用于旧辙叉或尖轨等大部件的存放，并采用对应的运输锁定方案，保证长辙叉或尖轨运输安全可靠。

所述前端承载平台1后方包括承载平台动力源、管路、电缆对接接口，以方便扩展一组承载平台时使用。

实施例2.1：一种铁路道岔大部件快速更换工法：

一、更换施工现场作业准备工况：

a根据现场以中端承载平台7，(NX70平车)为基准停车，将前端承载平台1(NX70平车)与中端承载平台7断开。

b解锁中端承载平台7承载框架6上各锁定结构。

二、在更换现场吊装旧辙叉或尖轨等大部件吊装工况：

a操作中端承载平台7的前、后端稳定支撑16、12至作业位置。

b伸缩机梁4操作至道岔旧辙叉或尖轨更换位置，将伸缩机梁基于框架铰梁(13)旋转，保证机臂位置与旧辙叉或尖轨更换位置匹配。

c手动安装伸缩机梁4的前端支撑装置11的上支架111和下支腿112，使其配合并移动至作业位，保证伸缩机梁4支撑稳定可靠。

d移动第一滑动吊装机构2、第二滑动吊装机构3，保证吊装梁5与辙叉或尖轨吊装点位置匹配，吊绳捆束空间控制在350mm～500mm。

e起吊辙叉或尖轨部件，驱动第一滑动吊装机构2和第二滑动吊装机构3回缩≥6000mm(即悬臂小于6000mm时，可不用伸缩机梁4端头支撑，实现对辙叉或尖轨大部件的吊装)，将伸缩机梁基于框架铰梁13旋转至水平位置。

f回缩伸缩机梁，同步移动第一滑动吊装机构2、第二滑动吊装机构3吊装辙叉或尖轨部件至承载框架6运行锁定合适位置，保证吊装部件14前后端悬臂长度基本一致。

g将旧辙叉或尖轨大部件通过承载框架6上左、右侧Z向翻转辅调整机构(ZL1-ZL4，ZR1-ZR4)吊住移动至承载框架6中部，并拆除第一滑动吊装机构2、第二滑动吊装机构3下端与吊装部件的吊绳，通过放左侧Z向翻转调整机构(ZL1、ZL2、ZL3、ZL4同步放)，收右侧Z向翻转调整机构(ZR1、ZR2、ZR3、ZR4同步收)，让旧辙叉或尖轨部件翻转移至承载框架右侧如图6所示位置，拆除左侧Z向翻转调整机构(ZL1、ZL2、ZL3、ZL4)，旧辙叉悬吊并支撑在基架右侧，让出新辙叉或尖轨大部件的吊装空间。

三、在更换现场吊装新辙叉或尖轨等大部件工况：

a先吊起新辙叉，再移动第一滑动吊装机构2、第二滑动吊装机构3至伸缩机梁4伸出方向的反端极限位(保证伸缩机梁伸缩过程中机梁承力不过大)，然后伸出伸缩机梁4，将伸缩机梁4基于框架铰梁13旋转至已更换的旧辙叉或尖轨位置匹配。

b操作伸缩机梁4前端支撑装置11至作业位，保证支撑稳定可靠。

c移动第一滑动吊装机构2、第二滑动吊装机构3吊装辙叉或尖轨部件至更换位置，安装新辙叉或尖轨部件。

四、辙叉或尖轨部件等大部件及吊装机构收位置至运行锁定位置工况：

a将旧辙叉或尖轨大部件通过承载框架上左、右侧Z向翻转辅调整机构调整、吊移至水平位置，通过收左侧Z向翻转调整机构(ZL1、ZL2、ZL3、ZL4同步收)，放右侧Z向翻转调整机构(ZR1、ZR2、ZR3、ZR4同步放)，最终降低放置至承载框架底架上。

b通过底架左、右侧Y向辅助锁定调整机构(右侧YR1、YR2、YR3、YR4，左侧YL1、YL2、YL3、YL4)将旧辙叉或尖轨部件锁定至底架左、右侧。

c将伸缩机梁4移动至运输位置，锁定至承载框架，保证前后端悬臂基本一致。

d将第一滑动吊装机构2、第二滑动吊装机构3与伸缩机梁4锁定。

e将吊装梁5移动至运输位，锁定捆束到位。

f将前端支撑装置11的下支腿112拆开，保证上支架111能与中端承载平台7上的承载框架6可靠锁定且无干涉现象，并将下支腿112可靠锁定至承载框架6底架上。

g将前、后端支撑装置16、12操作至运行位置可靠锁定。

h将辅助工具及附件移至后端承载平台8的工具箱内可靠锁定。

i恢复承载平台编组，通过轨道车调离施工地点。

优选的是，前端支撑装置11采用手动装配或自动旋转结构实现伸缩机梁4端头支撑稳定装置运行工况及作业工况位置切换。

如图4所示，伸缩机梁4绕框架铰梁13旋转的角度最大值为4.522°，偏移的最大距离为1500mm。