自动换轨式轨道清障及诊断装置的制作方法

本发明涉及一种高速铁路无咋轨道的清障及诊断装置，特别涉及一种具有不停车自动换轨功能的清障和诊断装置。

背景技术：

随着科技的进步和社会的发展，高铁和地铁得到了前所未有的普及，对高铁和地铁清障作业机械化程度的提高提出了迫切的需求。

由于人为素质、城市污染、建筑施工、季节交替和气候变换等因素，轨道槽内会不可避免地沾满了大量的例如烟头、包装袋等生活垃圾、渣土、砂石、淤泥和冰雪等沉积物，这不但会严重腐蚀线路的钢轨、扣件等，更会严重威胁列车的行车安全。采用人工清洁，会受到工作效率低、洁净程度不一和气候原因等诸多因素的影响，难以满足高铁和地铁轨道交通的发展需求。

现有的轨道清障设备的整体水平都还存在各种各样的不足，大多也仅仅通过高压冲洗装置等对铁轨进行清洗，这种方式虽能有效清理轨道槽或附近的渣土淤泥，但不能从根本解决生活垃圾的清理。例如，申请号201010516580.1的《铁路隧道清洁车》仅仅通过吸尘和高压冲洗对铁轨进行清洁。又例如，申请号201620191347.3的《一种地铁隧道垃圾清理装置》虽然包括了吸尘、机械抓料、垃圾自卸及提升等装置，但是机械抓料过程效率较低，无法彻底清理例如塑料袋、烟头等微小的垃圾，清障不明显且仍然需要全人工操作，运行周期长且费力。

本发明是在后部安装诊断装置，当不需要对铁路路段进行诊断时，可使轨道检测部分脱离铁轨；在中部安装清障装置，可以通过大功率气流输送风机实行对无咋轨道附近垃圾的清理，高效便捷；同时，采用液压缸控制左右轨道轮的间距，实现不同国家或地区边境的不停车换轨。

技术实现要素：

本发明针对现有的轨道清障装置不能高效清洁垃圾，并且功能单一的缺陷，采用：(1)在后部安装横移升降诊断装置，实时对运行铁轨进行安全检测，若不需要对铁轨进行诊断时，升降缸诊断部件可脱离铁轨；(2)在中部安装清障装置，对铁轨附近生活垃圾进行收集处理；(3)增加底部清洁刷装置、高压低压冲刷装置作进一步清洁；(4)液压缸控制左右轨道轮的间距，实现不同国家或地区边境的不停车换轨。

本发明的技术方案如下：

自动换轨式轨道清障及诊断装置，包括车体和设置于车体下方的自动换轨装置，所述自动换轨装置包括机架、心轴和轨道轮，所述机架的两端设置有伸缩液压杆，轨道轮通过滑键嵌在心轴的滑键槽内，伸缩液压杆固定在心轴上，伸缩液压杆端头与滑键连接，心轴的端头安装在机架上，机架与车体底部固定连接，车体底部四周还固定有大功率液压缸，各大功率液压缸受力均等。

作为本发明的进一步改进，所述机架两端还设置有减震器。

作为本发明的进一步改进，还包括轨道诊断装置和横移装置；

所述轨道诊断装置包括摄像头实时拍摄系统、倾角及位移传感器系统、轨道裂纹分析检测系统以及用于各系统固定的框架；所述摄像头实时拍摄系统包括固定于框架上的摄像装置及照明灯；所述倾角及位移传感器系统包括固定于框架上内的倾角传感器和位移传感器；所述轨道裂纹分析检测系统包括固定于框架和铁轨之间的超声波监测仪和固定于框架内的显示器；

所述横移装置包括双向液压缸、直线导轨、导轨滑块、滑块架、滚珠，双向液压缸固定于滑块架上，导轨滑块安装在滑块架上，滚珠卡在直线导轨和导轨滑块之间，直线导轨固定于车体上，滑块架与伸缩液压杆的上端固定连接，伸缩液压杆的下端与框架固定连接。

作为本发明的进一步改进，在框架底部还设置有小轮，所述小轮贴近铁轨轨面设置。

作为本发明的进一步改进，还包括轨道清障装置，所述轨道清障装置包括轨道清洗装置；

所述轨道清洗装置包括水箱、高压喷头、毛刷、低压喷头；所述水箱内设置有扰流板，水箱上设置有控制高压喷头和低压喷头的阀，所述高压喷头、毛刷、低压喷头固定于轨道之上的车体下部，所述毛刷通过气动马达驱动。

作为本发明的进一步改进，所述轨道清障装置还包括气流吹扫装置；

所述气流吹扫装置包括腔体、风机、马达、吸除通道和可转动板；所述腔体包括入口和出口，风机与腔体相连通，马达用于驱动风机，吸除通道的一端与腔体的入口相连通，另一端延伸至车体与导轨之间，风机驱动垃圾沿吸除通道吸入至腔体中，可转动板通过中心轴可动地连接在腔体内，当吸入垃圾达到规定重量时发生翻转。

作为本发明的进一步改进，所述轨道清障装置还包括垃圾压缩装置；

所述垃圾压缩装置包括垃圾箱、升降气缸、压板、垃圾箱导轨和机械臂；升降气缸上部固定于车体顶部，下部与压板固定连接，机械臂安装在车体上，垃圾箱安装在垃圾箱导轨上，垃圾箱导轨固定于车体上，所述气流吹扫装置的腔体的出口为向下倾斜的挡板，可转动板发生翻转后，垃圾沿该挡板进入垃圾箱。

本发明的有益效果如下：

针对现在高速铁路和地铁的迅速发展，本发明的装置可以高效进行铁轨诊断和附近垃圾清理，减少大量财力与物力，保障铁路和地铁的高效运行，也减轻铁轨巡视人员的负担。同时，自动换轨装置在不停车的状态下从宽轨变换到窄轨，高效及时。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明的装备布局图。

图3为本发明自动换轨装置结构示意图。

图4为本发明自动换轨装置局部放大图。

图5为本发明大功率液压缸的结构示意图。

图6为本发明轨道诊断装置结构示意图。

图7为本发明轨道诊断装置局部放大图。

图8为本发明横移装置局部放大图。

图9为本发明轨道清障装置结构示意图。

图10为本发明轨道清洗装置结构示意图。

图11为本发明水箱结构示意图。

图12为本发明气流吹扫装置结构示意图。

图13为本发明垃圾压缩装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明本发明自动换轨式轨道清障及诊断装置的总体结构如图1和图2所示，本发明是根据铁轨长期运营的恶劣环境所提出的新的技术方案。

在站台附近乘客所投掷的烟头，包装袋等生活垃圾数不胜数，影响了乘车环境及行车安全，清障装置则有效地解决了这一问题，清障部分采用前后两排大功率气流输送风机实行对无咋轨道附近垃圾的清理，同时增加底部清洁刷装置、高压低压冲刷装置作进一步清洁，保证轨道附近生活垃圾、渣土和淤泥等沉积物被高效清洁。

铁轨诊断部分采用横移及升降液压缸对轨道检测装置进行控制，轨道检测包括摄像头实时拍摄系统、倾角及位移传感器系统、轨道裂纹分析检测系统。

不停车换轨系统采用液压缸控制左右轨道轮的间距，实现从宽轨自动变换到窄轨。

1、自动换轨装置：

不停车换轨系统采用液压缸控制左右轨道轮的间距，实现从宽轨自动变换到窄轨。如图3所示。

如图3、4所示，自动换轨装置主要由轨道轮10、心轴11、滑键12、两侧伸缩液压杆13、减震器14和大功率液压缸系统15等组成。滑键12嵌在心轴11滑键槽内，轨道轮10安装在滑键12上；两侧伸缩液压杆13固定在心轴11上，液压杆端头顶住滑键12；减震器14两端各3个分别固定在机架16中央。4个装备底部大功率液压缸系统15，如图5所示，它们通过螺栓联接在车体上，四处受力均等。

自动换轨装置由轨道轮、滑键与两侧伸缩液压缸组成；轨道轮嵌在滑键槽内，通过控制两侧伸缩液压缸对滑键进行定位，从而对两侧轨道轮间距进行定位；同时采用减震器装置减少运行过程中的振动冲击。

2、轨道诊断装置：

铁轨诊断部分采用横移及升降液压缸对轨道检测装置进行控制，轨道检测包括摄像头实时拍摄系统、倾角及位移传感器系统、轨道裂纹分析检测系统。如图6所示。

如图7所示，诊断系统装置包括摄像头实时拍摄系统、倾角传感器系统及位移传感器系统、轨道裂纹分析检测系统。摄像头实时拍摄系统包括后部摄像装置5及led照明灯6，通过螺栓联接在框架9；倾角及位移传感器系统包括倾角传感器4和位移传感器2安装在框架9内部；轨道裂纹分析检测系统包括超声波监测仪3与显示器1，安装在框架9与铁轨之间；同时，底部小轮7安装在框架9上贴近铁轨轨面，产生极小摩擦，避免在运行途中产生较大冲击；伸缩液压杆8与框架9焊接。

如图8所示，横移装置主要由双向液压缸17、直线导轨18、导轨滑块19、滚珠20、滑块架21等组成。双向液压缸17通过螺栓联接在滑块架21上，导轨滑块19安装在滑块架21上，滚珠20卡在直线导轨18和导轨滑块19之间，使滑动时摩擦系数极小且制造及维护比较容易。直线导轨18焊接在车体上。滑块架21与图7中伸缩液压杆8用螺栓联接。

在轨距差异的地区或国家边境处，该装置将进行不停车换轨，由于轨道诊断装置贴近两侧铁轨，所以必须保证两侧轨道诊断装置的间距与换轨后的轨距相同。两侧轨道间距大致有1500mm，横移装置采用双向液压缸，控制滑块架左右移动；采用直线导轨，主要利用导轨滑块在直线导轨上产生运动，同时导轨滑块采用滚珠式导轨滑块，滚珠式导轨滑块不会产生空转打滑现象，可实现高精度定位，摩擦系数极小且制造及维护比较容易；采用四个小滑块同时工作，提高了整体刚性及负荷，同时增加配重以避免前后失衡。横移装置旁安装有锁定机构，避免装置在运行过程中有较大的冲击而导致定位不可靠。竖直液压缸伸缩带动整个轨道诊断装置的上下运动，若不需要对轨道进行诊断的路段，可使轨道检测部分脱离铁轨。

轨道检测包括摄像头实时拍摄系统、倾角及位移传感器系统、轨道裂纹分析检测系统。摄像头实时拍摄系统包括后部摄像装置及led照明灯，可实时拍摄轨道照片；倾角及位移传感器系统包括倾角传感器和位移传感器，倾角传感器可实时监测铁轨的倾斜度、位移传感器可实时监测铁轨的间距；轨道裂纹分析检测系统包括超声波监测仪与显示器。同时，底部小轮贴近铁轨，产生极小摩擦，避免在运行途中产生大的冲击。

3、轨道清障装置：

在站台附近乘客所投掷的烟头，包装袋，饭盒，饮料瓶等生活垃圾数不胜数，影响了乘车环境及行车安全，清障装置则有效地解决了这一问题。如图9所示。

如图12所示，气流吹扫装置主要由前后两排风机22、马达23，吸除通道24和可转动板25等组成。马达23通过螺栓联接在风机22旁的架子上，风机22以螺栓联接联接的形式安装在中间可转动板的腔体上。可转动板25通过中心轴可动连接在腔体内，当吸入垃圾重量达到一定程度便会发生翻转，吸除通道24以螺栓联接的形式安装在与之对应的风机22对面，下端延伸至车体与导轨之间。

如图13所示，垃圾压缩装置主要由垃圾箱26、升降气缸27、压板28，垃圾箱导轨29和机械臂30等组成。升降气缸27上部以螺栓联接的形式安装在车体上表面，下部与压板28焊接在一起，机械臂30安装在车体上，垃圾箱26的轨道槽安装在垃圾箱导轨29上，垃圾箱导轨29通过焊接在车体上。

如图10与图11所示，铁道的清洗一般是以射流式自动机械为主。水箱38内设有扰流板31，高低压喷淋装置由低压喷头32、高压喷头33、阀34及扰流板水箱38组成。阀34与低压喷头32、高压喷头33及扰流板水箱38分别以螺栓联接的形式安装，低压喷头32、高压喷头33通过车体上空缺口穿到车底轨道之上。

如图10所示，底部转刷主要由毛刷35、气动马达36组成。毛刷35与气动马达36安装于固定架37上。工作时，气动马达36带动毛刷35进行360°旋转。

清障部分采用前后两排大功率气流输送风机实行对无咋轨道附近垃圾的清理，垃圾由于较大气流的吸引作用通过管道进入可转动板。当垃圾积累到一定程度时，垃圾由于自重，致使可转动板发生转动，落入垃圾箱内。若垃圾箱内的垃圾过多，上部的升降压缩装置可通过液压缸的升降压缩垃圾，减少了垃圾的占用面积。若垃圾箱内的垃圾已满，则底部的四大液压升降装置可将整个装置抬起，调节至与站台平面相同高度处，机械手可将垃圾箱体推向站台，站台清洁人员仅需将垃圾箱体及时清理即可，同时也便于装置的维修及其他有效的作用。轨道清障装置还配备有底部清洁刷装置与高压低压冲刷装置，保证轨道附近生活垃圾、渣土和淤泥等沉积物被高效清洁；水箱配备有扰流板，由于整个装置有时在来回途中运输的速度较大，则水箱要充分考虑水流的冲击作用，在水箱内部设有扰流板以减少水箱内水对箱体的惯性冲击。

综上所述，本发明涉及一种高速铁路无咋轨道的清障及诊断技术，同时在轨距差异的地区或国家边境处，该装置可以实现自动换轨功能。诊断装置位于后部，在必要时可以通过液压装置的横移、升降实行对铁轨的诊断，起到实时监测铁轨的目的；清障装置位于中部，在必要时可以通过大功率气流输送风机实行对无咋轨道附近垃圾的清理。本发明对未封闭式地铁无咋轨道的清障及诊断也同样适用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。