一种钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台的制作方法

本发明涉及铁路维保设备领域，尤其涉及一种钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台。

背景技术：

随着我国铁路、地铁等轨道交通技术高速的发展、机车车辆轴重的增加、车速的提高，对铁对路线路的质量提出了更高要求，钢轨表面病害的整治已迫在眉睫。

铁路、地铁钢轨使用寿命受控于滚动接触产生的疲劳裂纹和磨耗。疲劳裂纹影响钢轨探伤、轮轨运行状态、增加维护成本、缩短钢轨使用寿命，甚至引起断轨；磨耗，特别上曲线上股侧磨导致钢轨过早下道。为延缓钢轨滚动接触疲劳伤损和磨耗的发展、延长钢轨使用寿命，必须采用现代化的钢轨养修技术来实现。为解决上述钢轨病害，如采用传统的打磨方式，在磨损严重的轨道条件下，需要打磨25遍，而采用铣磨方式，则一遍即可完成。目前，我国在高铁和地铁领域从2009开始引入钢轨铣磨技术，来解决钢轨滚动接触疲劳和磨耗伤损等，并逐渐成为主要修复手段。

钢轨铣磨车是一种先进的钢轨铣磨设备，它由作业控制系统、机车系统、牵引动力系统及蓄电池系统等组成，机构复杂，整车装配完成后需要进行一系列试验调试工作，对各项设计指标进行试验检测，达标后方可出厂。

铣削作业单元是钢轨铣磨车的核心组成单元，由铣削机械本体和铣削作业控制系统组成，该项技术一直被国外长期垄断，根据国内引进国外该单元费用估计，该单元费用占到了整车费用的70％。铣削作业单元技术指标直接关系到钢轨铣磨车钢轨作业精度，不同于流水线产品，铣削作业单元组成系统复杂，每台出厂前都需要进行独立的调试方可交付使用。

常规情况下，需要将铣削作业单元吊装在车体上，整车全系统联调完毕，还需要线路空闲窗口，整车各系统状态就绪，整车各岗位人员就位，各条件同时满足后，由总指挥协调线路和车辆系统各人员将钢轨铣磨车行驶到试验线路才可进行调试工作，试验效率很低。

在我国，铁路线路日益繁忙，能够供给铣削作业单元调试的试验线路窗口时间少之又少，调试效率也大打折扣。为此，研发一套功能完善的针对铣削作业单元调试的试验平台成为必要，能够真实模拟作业线路工况、开展铣削试验、铣后效果分析、指标检测等功能，用于自产钢轨铣磨车铣削作业单元的出厂前功能检测及性能检测，也可作为其他钢轨铣磨车铣削作业单元的标准检测平台，提供标准检测服务。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台，能够真实模拟作业线路工况、开展铣削试验、铣后效果分析、指标检测等功能，用于自产钢轨铣磨车铣削作业单元的出厂前功能检测及性能检测，也可作为其他钢轨铣磨车铣削作业单元的标准检测平台，提供标准检测服务。

本发明的一种钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台，包括移动平车，所述移动平车上设置有作业单元连接板，所述作业单元连接板上设置有铣削作业单元，所述作业单元连接板上设置有支撑型架且作业单元连接板利用该支撑型架固定安装在所述移动平车上。

所述作业单元连接板包括安装连接板、支撑型架、安装螺纹孔、定位键槽口和减重孔；

所述安装连接板的支撑面与支撑型架焊接焊接相连，所述安装连接板安装面精加工处理保证该安装面的平面度；

所述支撑型架将所述作业单元连接板焊接在移动平车上；

所述定位键槽口对所述铣削作业单元的安装位置进行定位；

所述安装螺纹孔通过螺纹连接安装方式将所述铣削作业单元固定在安装连接板的安装面上；

所述减重孔用于减轻设备总体重量。

所述铣削作业单元先通过所述定位键槽口的位置定位，再使用螺栓将该铣削作业单元固定安装至安装连接板的安装面上。

试验平台还包括轨道、作业控制柜和作业操作台。

所述轨道采用标准钢轨连接并且铺设长度为l米，所述轨道上的钢轨采用可更换连接方式进行安装。

所述作业控制柜固定设置于所述移动平车上，所述作业控制柜内安装有控制系统，所述控制系统实时采集铁轨病害数据和操作台作业指令，运行智能控制算法，实时进行钢轨铣削修复作业。

本发明中的作业控制柜，可由组威图柜组成。它是铣削作业单元的电气控制部分，可通过螺栓或者焊接或者其他方式固定在移动平车上。在作业过程中，作业控制柜内的控制系统实时采集铁轨病害数据和操作台作业指令，运行智能控制算法，实时进行钢轨铣削修复作业，直到收到作业停止或其他终止命令后停止当前作业。

所述作业操作台固定设置于所述移动平车上，所述作业操作台内安装有铣削作业单元作业状态监视器、作业操作按钮面板及移动平车操作面板。

本发明中的作业操作台是铣削作业单元试验平台操作人员的人机交互部件，通过螺栓或者焊接或者其他方式固定在移动平车上。操作台上安装有铣削作业单元作业状态监视器、作业操作按钮面板及移动平车操作面板，试验平台操作人员在作业操作台即可操作完成整个铣削试验过程。

所述移动平车上设置有变频电机、减速器、主动轮和从动轮，所述变频电机和减速器为该移动平车提供轮对牵引力。

本发明的移动平车采用《tb/t449-2016》标准规定的lm型车轮轮对，与钢轨铣磨车实际线路走行一致。移动平车为铣削作业单元、作业控制柜、操作平台等功能部件提供安装基础，在轨道上负载走行，速度在0.3-1.8km/h范围内可调，满足铣削作业过程恒速要求。在移动平车上还设置有操作手柄负载平台以及辅助设备等零部件。

所述作业单元连接板上安装所述铣削作业单元的安装面进行精加工处理。作业单元连接板是试验平台的重要连接部件，其上精加工处理后的安装面，能够很好地安装并支撑铣削作业单元。

所述轨道的铺设长度为30米。

本发明中的轨道依据铁标《tb10082-2005铁路轨道设计规范》和《tb10413-2003铁路轨道工程施工质量验收标准》施工铺设，使用标准60kg/m钢轨，铺设长30米的线路，与实际的线路一致，可以满足铣削作业单元一个基本作业流程所需线路长度。为模拟实际线路病害，可使用不同受损类型的钢轨对待铺设的钢轨进行替换，从而模拟铣削作业单元在钢轨存在边缘肥边、边缘磨耗、波浪磨耗及轨缝等不同路况下的作业。

本发明中轨道铺设在试验厂房指定区域与大地固连，起到支撑作用，移动平车采用铁路标准轮对在轨道上恒速走行，作业单元连接板通过螺栓或者焊接或者其他连接方式固定在移动平车上，铣削作业单元以螺栓或者焊接或者其他连接方式固定在作业单元连接板上，作业控制柜和作业操作台以螺栓或者焊接或者其他连接方式固定在移动平车上。试验过程中，移动平车在轨道上恒速走行，试验人员通过作业操作台操作铣削作业单元对轨道上的目标钢轨铣削作业，铣削作业过程中记录试验数据。试验结束后，移动平车反向走行回到起始位置，试验人员对铣后钢轨做相关精度指标检测，评估铣削作业效果。

本发明功能完善、操作便捷、结构简单、安全可靠，可以实现钢轨铣磨车铣削作业单元的调试、铣削作业模拟和铣削作业单元功能/性能检测。

附图说明

通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：

图1是本发明的钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台的示意图；

图2是本发明的钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台的侧视图；

图3是本发明的钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台的俯视图；

图4是本发明的作业单元连接板结构的立体图；

图5是本发明的作业单元连接板结构的正视图；

图6是本发明的附图5中a方向的视图；

图7是本发明的附图5中b方向的视图；

图8是本发明的试验平台动作流程。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。

目前主流的采用内燃机作为驱动动力钢轨铣磨车存在的缺点，本发明提供了一种钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台，用具备低恒速功能的移动平车来模拟钢轨铣磨车车辆部分，将铣削作业单元安装于移动平车上，包括液压系统等，地面按照国标铺设标准铁轨，模拟作业时载有铣削作业单元的移动平车走行在标准铁轨上，与实际工况基本一致，作业效果可以作为铣削作业单元性能的评价标准，为作业单元调试、检测提供了标准化的试验平台。

本发明用于钢轨铣磨车铣削作业单元的试验、调试及检测，主要解决的问题：由于铣削作业单元在钢轨铣磨车上直接调试会有调试难度大、成本高、效率低等缺点，且调试过程中不可控因素多影响调试人员对问题点的判断，很难快速判断甚至错误判断解决问题的关键点，导致进度慢、代价大等一系列问题，本发明针对上述问题，控制在调试过程中的影响因素，降低了调试难度，减少调试成本(人员和场地等)，提高了调试效率，尤其在调试过程中对调试人员发现问题、解决问题有很大的帮助；同时本发明能够模拟真实作业工况，作业效果与真实工况下一致，具有所需空间小、试验方便及效率高等特点，可以对铣削作业单元进行调试，对性能指标进行检测，该发明还可以作为铣磨车操作人员培训平台。

下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例提供的一种钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台，包括移动平车，所述移动平车上设置有作业单元连接板，所述作业单元连接板上设置有铣削作业单元，所述作业单元连接板上设置有支撑型架且作业单元连接板利用该支撑型架固定安装在所述移动平车上。

所述作业单元连接板包括安装连接板41、支撑型架42、安装螺纹孔43、定位键槽口44和减重孔45；

所述安装连接板41的支撑面与支撑型架焊接焊接相连，所述安装连接板安装面精加工处理保证该安装面的平面度；

所述支撑型架42将所述作业单元连接板焊接在移动平车上；

所述定位键槽口44对所述铣削作业单元的安装位置进行定位；

所述安装螺纹孔43通过螺纹连接安装方式将所述铣削作业单元固定在安装连接板的安装面上；

所述减重孔45用于减轻设备总体重量。

所述铣削作业单元先通过所述定位键槽口的位置定位，再使用螺栓将该铣削作业单元固定安装至安装连接板的安装面上。

钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台还包括轨道、作业控制柜和作业操作台。

所述轨道采用标准钢轨连接并且铺设长度为l米，所述轨道上的钢轨采用可更换连接方式进行安装。

所述作业控制柜固定设置于所述移动平车上，所述作业控制柜内安装有控制系统，所述控制系统实时采集铁轨病害数据和操作台作业指令，运行智能控制算法，实时进行钢轨铣削修复作业。

本发明中的作业控制柜5，可由2组威图柜组成。它是铣削作业单元3的电气控制部分，可通过螺栓或者焊接或者其他方式固定在移动平车2上。在作业过程中，作业控制柜内的控制系统实时采集铁轨病害数据和操作台作业指令，运行智能控制算法，实时进行钢轨铣削修复作业，直到收到作业停止或其他终止命令后停止当前作业。

所述作业操作台固定设置于所述移动平车上，所述作业操作台内安装有铣削作业单元作业状态监视器、作业操作按钮面板及移动平车操作面板。

本发明中的作业操作台6是铣削作业单元试验平台操作人员的人机交互部件，通过螺栓或者焊接或者其他方式固定在移动平车2上。操作台上安装有铣削作业单元作业状态监视器、作业操作按钮面板及移动平车操作面板，试验平台操作人员在作业操作台6即可操作完成整个铣削试验过程。

所述移动平车上设置有变频电机、减速器、主动轮和从动轮，所述变频电机和减速器为该移动平车提供轮对牵引力。移动平车上的主动轮和从动轮采用标准铁路机车轮对，保证了走行与实际情况一致。

本发明的移动平车2采用《tb/t449-2016》标准规定的lm型车轮轮对，与钢轨铣磨车实际线路走行一致。移动平车2为铣削作业单元3、作业控制柜5、操作平台6等功能部件提供安装基础，在轨道1上负载走行，速度在0.3-1.8km/h范围内可调，满足铣削作业过程恒速要求。在移动平车2上还设置有操作手柄负载平台以及辅助设备等零部件。

所述作业单元连接板上安装所述铣削作业单元的安装面进行精加工处理。作业单元连接板是试验平台的重要连接部件，其上精加工处理后的安装面，能够很好地安装并支撑铣削作业单元。

所述轨道的铺设长度为30米。

本发明中的轨道1依据铁标《tb10082-2005铁路轨道设计规范》和《tb10413-2003铁路轨道工程施工质量验收标准》施工铺设，使用标准60kg/m钢轨，铺设长30米的线路，与实际的线路一致，可以满足铣削作业单元一个基本作业流程所需线路长度。为模拟实际线路病害，可使用不同受损类型的钢轨对待铺设的钢轨进行替换，从而模拟铣削作业单元在钢轨存在边缘肥边、边缘磨耗、波浪磨耗及轨缝等不同路况下的作业。

本发明中轨道1铺设在试验厂房指定区域与大地固连，起到支撑作用，移动平车2采用铁路标准轮对在轨道1上恒速走行，作业单元连接板4通过螺栓或者焊接或者其他连接方式固定在移动平车2上，铣削作业单元3以螺栓或者焊接或者其他连接方式固定在作业单元连接板4上，作业控制柜5和作业操作台6以螺栓或者焊接或者其他连接方式固定在移动平车2上。试验过程中，移动平车2在轨道1上恒速走行，试验人员通过作业操作台6操作铣削作业单元3对轨道1上的目标钢轨铣削作业，铣削作业过程中记录试验数据。试验结束后，移动平车2反向走行回到起始位置，试验人员对铣后钢轨做相关精度指标检测，评估铣削作业效果。

本发明中的技术方案要解决的技术问题主要包括：

第一，模拟钢轨铣磨车作业线路：包括轨型、轨距、轨缝、坡道、弯道以及各种铁轨病害(如边缘肥边、边缘磨耗、波浪磨耗等)；

第二，模拟铣磨车作业工况：使铣削作业单元能够按照标准作业速度低恒速走行，满足铣削刀盘作业要求，同时速度在一定范围内可调；

第三，铣削作业单元的固定及安装：根据真实铣削作业单元的工作原理设计安装固定方式，保证铣削作业过程的可靠性；

第四，模拟铣削作业操作流程：设计与真实钢轨铣磨车作业操作环境一致的试验平台，使操作人员通过该试验平台即可实现对操作流程的训练；

第五，铣削作业效果评估：该试验平台能够将铣削作业单元的作业效果作为可靠数据进行性能指标评判。

针对上述待解决的技术问题，本发明的总体解决思路是：

1.模拟真实钢轨铣磨车作业线路：依照铁路标准在地面铺设30米长的标准60kg轨道，达到真实铁路线路标准，满足试验平台作业线路要求，同时，铁轨为分段铺设，可以将中间区段根据需要换成带有特定病害(如边缘肥边、边缘磨耗、波浪磨耗等)的铁轨，更换铁轨有标准成熟作业流程，简单方便。

2.模拟铣磨车作业工况：根据铣削作业单元重量、刀盘铣削力及作业速度要求设计开发移动平车，移动平车速度可调且满足低恒速要求，可模拟机车载着铣削作业单元在铁轨上走行，移动平车设计有铣削作业单元的固定安装接口，且预留电控柜、操作面板等所需安装空间及接口，移动平车所用轮对采用标准铁路机车轮对，精确模拟铣磨车在轨道上的走行环境。

3.铣削作业单元的固定及安装：铣削作业单元与试验平台的固定与安装，参照铣削作业单元与铣磨车的固定和安装，并根据试验情况做出优化，铣削作业单元与试验平台的固定方式采用与铣磨车相同的固定方式即螺栓连接固定，对安装方式进行了优化，铣磨车在安装铣削作业单元时采用的是铣削作业单元固定的方式，而试验平台安装铣削作业单元时采用的是试验平车固定的方式，安装便捷，占用空间小。

4.模拟铣削作业流程：依照1、2步骤所述方案，铣削作业环境基本与实际钢轨铣磨车一致，操作人员即可通过太平台进行作业操作训练，同时调试人员也可对作业单元功能、性能开展优化工作。

5.铣削作业效果评估：完成1，2和步骤后，铣削作业单元移动平台带动铣削作业单元在铁轨上模拟铣磨车低恒速运行，进而对铁轨进行铣削作业，由于作业环境基本与实际一致，可以对铣后精度进行检测，并作为铣削作业单元性能的评估依据。

本发明功能完善、操作便捷、结构简单、安全可靠，可以实现钢轨铣磨车铣削作业单元的调试、铣削作业模拟和铣削作业单元功能/性能检测。

铣削作业单元调试：本发明将铣削作业单元3的机械本体、作业控制柜5及相关传感器集成到试验平台上，结合轨道1、移动平车2、作业单元连接板4及作业操作台6，试验人员可以开展作业单元检测、逻辑控制、故障模拟及铣削作业算法优化等一系列功能/性能调试工作。

铣削作业模拟：本发明通过交流电机经减速机驱动载有铣削作业单元3、作业控制柜5及作业操作台6的移动平车2在轨道1上恒速走行，由作业操作人员在作业操作台6上执行轨廓扫描、装置下降/上升、平车启动、作业开始、进刀/退刀、作业停止及紧急提升等作业指令，模拟铣削作业过程。同时，可使用特定病害铁轨(如边缘肥边、边缘磨耗、波浪磨耗等)更换轨道或加宽轨缝，用来模拟铣削作业单元的各类作业工况。

铣削作业单元功能/性能检测：本发明的轨道1满足铁路线路施工标准，移动平车2采用标准铁路机车轮对实现恒速走行，满足钢轨铣磨车作业走行要求，在本发明的试验平台上完成的铣削作业效果可以作为铣削作业单元功能/性能指标的检测依据，可作为对铣削作业单元进行功能/性能检测的标准试验平台，具有成本低、试验便捷及检测可靠等特点。

钢轨铣磨车铣削作业单元试验平台动作流程说明如下：

第一步，操作人员至作业操作台6就位，确认周围环境安全，可以进行试验后，操作人员对试验平台进行上电；

第二步，上电后平台自检供电、液压、气动等是否正常，如有异常则有故障报警提示，如果是正常，则可以进行下一步操作；

第三步，上电正常后，按下轨廓扫描按钮，铣削作业单元3从内向外进行轨廓扫描重建，确认钢轨位置；

第四步，轨廓扫描完成后，按下装置下降按钮，铣削作业单元3主轴箱下降，到达铣削作业工作位置；

第五步，此时，操作人员根据实际情况或试验要求进行作业参数的设定，需手动输入切深、作业速度、主轴转速等参数；

第六步，参数设定完成后，按下移动平车2开始按钮，移动平车2沿钢轨运动，待移动平车2速度达到设定值后，可以进行下一步操作；

第七步，按下开始作业按钮，铣削作业单元3按照设定作业参数顺坡切入，开始钢轨铣削作业，在铣削过程中，作业控制系统根据轨面病害情况实时调整垂向、横向进刀量；

第八步，对病害钢轨铣削完成后，按下终止作业按钮，铣削作业单元3顺坡切出，然后铣削作业单元3的主轴箱升至初始位置，接着移动平车2停止运动；

第九步，按下移动平车2复位按钮，移动平车2反向运动，回到初始位置停车；

第十步，操作人员确认试验平台断电，本次试验作业完成。

本发明将铣削单元安装于低恒速移动平车上，液压、气压系统按照实际安装，地面按照国标铺设多段铁轨，可以模拟真实工况低恒速在铁轨上走行。在作业时，移动平车带动铣削作业单元在铁轨上行走，能够真实模拟铣削作业单元作业时钢轨产生的切削抗力对铣削单元的影响，铣削效果与实际一致。本发明设计的技术方案与铣削作业单元实际工况一致，作业效果可以作为实际指标评估，可以作为作业单元性能评估平台。

本发明解决了模拟钢轨铣磨车铣削作业时路基不稳、钢轨振动、易损伤刀片等问题，保证铣削作业线路稳定的同时，还可以针对性更换特定病害钢轨，使铣削作业单元调试、检测更准确便捷。

移动平车采用标准铁路机车轮对，模拟钢轨铣磨车恒速作业工况，在试验厂房即可实现，解决了实际线上铣削作业所需空间大、试验条件苛刻、试验窗口短、牵扯人员多等问题。使调试更加方便，提高调试效率，节约调试成本。

将铣削作业单元、作业控制柜、液压系统及作业操作台等机构合理布置，模拟实际作业环境，解决了作业操作人员培训困难、培训条件复杂、场地不便等问题。本发明使得人员培训更有效率，方便针对性设计培训科目，培训空间便利，安全性更高。

本发明通过铺设标准钢轨、设计低恒速移动平车，构建了一种通用型铣削单元检测平台，可以作为通用检测平台对铣削作业单元进行功能/性能指标检测，进一步可作为认证标准检测机构。

本发明主要的有益效果如下：

首先，按照铁路标准在试验厂房内铺设轨道，能够真实模拟作业线路，不受车辆段调度限制，调试安全、方便，没有线路窗口限制，为铣削作业单元调试提供了充分时间保障和线路走行基础；

其次，使用移动平车模拟钢轨铣磨车车辆系统，采用标准机车轮对保证了走行与实际一致，恒速控制满足作业速度需求，整体成本低廉、结构简单、易于实现，为铣削作业效果提供了保证；

再次，基于钢轨铣磨车作业原理，将铣削作业单元可靠固定安装在移动平车上，同时合理安装布置作业控制柜、液压系统及操作控制台等部件，在该试验平台即可完成铣削作业操作的所有流程，可极大提高铣削作业单元调试及操作人员培训效率，缩短交付用户使用周期，使用较低成本提高交付效率；

最后，基于本发明的试验平台能够真实的模拟钢轨铣磨车铣削作业线路、工况及操作环境等，试验平台上的铣削作业效果可作为真实效果进行评估，根据评估结果对铣削作业算法及控制逻辑进行优化，可以极大缩短整车调试时间，极大节约成本，对提高钢轨铣磨车总装总调效率具有重大意义。

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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。