一种轨道列车转向架牵引AGV的制作方法

本实用新型涉及轨道交通车辆检修装置领域，特别涉及一种轨道列车转向架牵引agv。

背景技术：

在轨道列车转向架的检修过程中，转向架需要依次进入不同的检修点完成检修工作，例如进入拆卸电机检修点，进行拆卸电机的工作，然后转向架运转至下一个检修点进行清洗吹干，完成后进入到部件拆卸检修点。

转向架检修过程中，需要使用架车机举升列车与转向架分离，分离后的转向架需要4-5个检修工人弯腰进入到列车下方，人力推动至某个检修点；或者检修工人将转向架推出后，使用重型牵引车拉动转向架至某个检修点。在整个检修流程中，转向架都是靠人力推动或重型牵引车来移动。人力推动或重型牵引车牵引，都需要人为控制，操作繁琐；而重型牵引车不仅行动不方便，效率低，还会占用较大的空间。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种体积小、重量轻、需要较小牵引力就可以牵引转向架运动，同时节省人力物力，检修效率高的轨道列车转向架牵引agv。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：提供一种轨道列车转向架牵引agv，包括框架、导航系统、控制系统、至少4个驱动轮、至少2个伸缩轮组件以及至少2个用于检测转向架轮对相对位置的接近开关，所述框架为马蹄形结构，并横跨2条铁轨，所述驱动轮对称安装在所述框架上，并位于2条铁轨的外侧，至少2个所述伸缩轮组件和所述接近开关分别对称设置在所述框架的内侧；牵引转向架时，所述伸缩轮组件的伸缩轮伸出，将转向架轮对限定在所述框架内，所述伸缩轮与转向架轮对周侧相抵；牵引转向架至目标区域后，所述伸缩轮缩回，agv与转向架分离，返回待机位置。

本实用新型中的框架为马蹄形结构，整个框架横跨2条铁轨，其宽度大于转向架的宽度，至少4个驱动轮对称安装在框架上，并位于2条铁轨的外侧，至少2个伸缩轮组件和至少2个接近开关分别对称安装在框架的内侧，牵引转向架时，agv框架的开口端朝向铁轨上的转向架运动，接近开关对转向架轮对进行检测，将转向架轮对收纳到框架内后，框架停止向转向架运动，伸缩轮组件的伸缩轮伸出，将转向架轮对限定在框架缺口的范围内，伸缩轮与转向架轮对相抵，并位于转向架轮对斜下方；牵引转向架至目标区域后，伸缩轮回缩至框架内，agv与转向架分离，返回待机位置。上述轨道列车转向架牵引agv可以根据预设路径自行行驶至转向架位置，将转向架轮对限定在框架范围内，agv高度小于轮对的直径，使得agv车身较小，可以顺利进入到列车下方牵引转向架，节约了人工，具有很高的实用性。

还提供了一种轨道列车转向架牵引agv的控制方法，包括以下步骤：

接收调度系统发送的调度指令，沿预设路径由待机位置行驶至转向架位置；

伸出伸缩轮，将转向架轮对限定在框架内，所述伸缩轮与转向架轮对周侧相抵，直至牵引转向架至目标区域；

缩回所述伸缩轮，与转向架分离，并返回待机位置。

本实用新型中的agv会接收调度系统的调度指令，沿预设路径行驶到转向架的位置，框架的开口朝向转向架运动，直至将转向架轮对收纳在框架内，伸出伸缩轮，将转向架轮对限定在框架内，牵引转向架至目标区域，伸缩轮缩回，agv与转向架分离，并返回待机位置。上述轨道列车转向架牵引agv的控制方法使得agv可以自行行驶到转向架位置，并自行牵引转向架至目标区域，节省了大量的人工，并且整个过程安全可靠，具有很高的实用性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型提供的轨道列车转向架牵引agv的一实施例的结构示意图；

图2为图1中轨道列车转向架牵引agv的侧视图；

图3为图1中轨道列车转向架牵引agv牵引转向架时的示意图；

图4为图3中轨道列车转向架牵引agv牵引转向驾驶的部分截面图；

图5为图3中轨道列车转向架牵引agv牵引转向架时的受力分析图；

图6为图1中伸缩轮组件的示意图；

图7为本实用新型提供的轨道列车转向架牵引agv的另一实施例的结构示意图；

图8为图7中轨道列车转向架牵引agv牵引转向架时的示意图；

图9为轨道列车转向架牵引agv控制方法的示意性流程图；

图10为伸缩轮伸出时的示意性流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1至图6所示，本实用新型提供的轨道列车转向架牵引agv，包括框架1、导航系统、控制系统、至少4个驱动轮5、至少2个伸缩轮组件3以及至少2个用于检测转向架轮对14相对位置的接近开关2，框架1为马蹄形结构，并横跨2条铁轨，驱动轮5对称安装在框架1上，并位于2条铁轨的外侧，至少2个伸缩轮组件3和接近开关2分别对称设置在框架1的内侧；牵引转向架时，伸缩轮组件3的伸缩轮301伸出，将转向架轮对14限定在框架1内，伸缩轮301与转向架轮对14周侧相抵；牵引转向架至目标区域后，伸缩轮301缩回，agv与转向架分离，返回待机位置。

本实用新型agv不需要土建，直接通过视觉导航技术实现沿轨道牵引转向架，通过伸缩轮301以及agv自身的牵引力共同驱动转向架轮对14转动，而摩擦力节省了agv自身的牵引力，agv可以设计的很小很轻就能牵引转向架运动，同时还节省了人力物力，提高了整体检修效率。

控制系统为通用装置，包括上位机、无线传输系统以及调度系统等，用于控制驱动轮5的转动以及转向等操作，来实现agv的转向及运动等动作。控制系统还用于接收接近开关2反馈的信号，判断伸缩轮301是否位于框架1内的合适位置，进而控制伸缩轮301的伸出；在牵引转向架至目标位置后，控制伸缩轮301缩回，并引导agv返回待机位置进行充电。调度系统位于上位机内，通过无线传输系统向agv发送命令，计算和控制agv的转运任务。调度系统用于给一个或多个agv分配任务，预设路线，查询历史任务。调度系统可以是多用户登录，也可以通过移动终端下达任务。

驱动轮5为agv通用机构，包括减速机、刹车以及伺服电机等，用于根据调度系统的指令，带动驱动轮5转动以及刹车等操作。

agv选用的是可充电电源驱动，就需要对对充电电源进行充电操作，agv的待机位置设置有充电基座，可以在agv返回待机位置后对充电电源进行充电操作。进一步的，还可以选用无线充电的方式，只需要到达预定的范围就可以对充电电源进行充电。为了能够更好的方便agv工作，在框架1上还设置有显示屏9、指示灯11、扩音器12、散热器10、急停按钮8等，显示屏9，可以对当前执行的调度指令进行显示；指示灯11，可以指示当前agv的工作状态，也可以对电量进行提醒；扩音器12，可以对铁轨沿线的工作人员进行提示，以躲避行进中的agv；散热器10，可以进行散热，以降低agv的工作温度；急停按钮8可以在即将出现危险状况时人为控制agv急停。

无线传输系统用于上位机给agv发送信息和agv给上位机发送信息，采用双向传输的方式。可选的无线传输系统为wifi、蓝牙、4g、5g等技术。

导航系统可以是地磁式、激光导航、rfid定位导航、光电式、电磁式、光学导航、惯性导航、图像识别导航(二维码或其他图案识别)、射频或者基于wifi、4g、5g等导航，优选为机器视觉导航的方式。视觉导航模块13有两个，每个模块包括两个摄像头、控制器，视觉导航模块13位于框架1上远离开口一端，并分别位于框架1的内侧和外侧，并朝向铁轨的前方或后方。由于检修点的环境相对干净整洁，且各检修点之间铺设有轨道，转向架轮对14不会脱离轨道运行，所以基于视觉的导航成本低精度高，且无需土建，无需对现有检修环境进行改造。以现有的轨道作为识别对象，采用光流法实现视觉导航，通过视觉里程计计算agv行走的距离以及agv当前的位姿，结合现场轨道的位置，实现定位，进一步地可以确定检修点的位置。视觉里程计是指通过分析处理相关图像序列来确定机器人的位置和姿态的一种检测手段。可通过立体视觉结合opencv3.0库实现比较精确的定位，但不限于上述实现方法。

进一步的，agv还包括避障系统，避障系统包括激光雷达6和气压传感器，激光雷达6置于整体框架1的正前方，可采用sick的tim320激光扫描器检测agv前进方向上是否有障碍物，检测到障碍物时，agv停止前进，等待障碍物移除后再继续前进。整体框架1的下方沿边缘安装气管型气压传感器，用于辅助检测激光雷达6检测不到的盲区。原理为当障碍物碰到agv时，气压传感器发生变化，并实时将检测信号发送至上位机，由上位机控制是否停止agv的运动，直至障碍物清除。

进一步地，在实际的检修轨道上设有轨道转向盘，可人为控制，较优的做法是将轨道转向盘控制接入上位机的调度系统，直接在控制路径的过程中控制轨道转向盘的旋转角度，实现自动化控制，最大程度上节约人工。

如图6所示，伸缩轮组件3还包括伸缩装置302、固定架303、至少2条滑轨304以及与滑轨304等数量的滑块305，伸缩装置302两端分别与伸缩轮301和固定架303的一端固定连接，固定架303的另一端固定安装在框架1内，伸缩轮301的另一端向远离伸缩装置302的方向延伸，伸缩轮301和伸缩装置302的中轴线与钢轨所在竖直平面垂直，滑块305固定安装在框架1内，滑轨304沿伸缩装置302延伸方向对称固定安装在伸缩装置302上，并滑动式安装在滑块305内。伸缩装置302可以选择液压缸或者伸缩气缸，伸缩装置302的一端可拆卸式固定安装在框架1内，伸缩轮301的一端固定安装在伸缩装置302的另一端，伸缩装置302的伸出端伸出，带动伸缩装置302以及伸缩轮301沿滑块305向远离固定架303的方向运动，伸缩轮301穿出框架1上的通孔，将转向架轮对14限定在框架1的区域内，伸缩轮301与转向架轮对14的周侧相抵。由于伸缩轮组件3安装在框架1内部的两侧，在伸缩轮301都伸出后，实现了对两个转向架轮对14的限定，能够稳定的牵引转向架运动。

进一步的，伸缩轮组件3还包括u形固定件306，伸缩装置302固定安装在u形固定件306内，至少2条滑轨可拆卸式对称安装在u形固定件306上。u形固定件306方便了对伸缩装置302的安装固定，同时也方便了对伸缩装置302的检修及更换。

作为一种可实施方式，伸缩轮301包括固定轴以及从动轮，固定轴的一端垂直固定在伸缩装置的另一端，从动轮通过轴承安装在固定轴上，缩回状态下的伸缩轮301位于框架1内。进一步的，从动轮上安装有轴套，轴套为光面金属结构，能够有效的防止对轴套的磨损，提高了伸缩轮301的使用寿命。轮对运动时的受力如图5所示，转向架轮对14的重力给伸缩轮301一个数值向下的分力fy，和一个水平分离fx，增大了驱动轮5相对于有轨地面15间的摩擦力和水平方向的牵引力，致使牵引agv本身无需提供非常大的驱动力，就可以带动转向架轮对14转动。此时，伸缩轮301会相对于转向架轮对14相反方向转动，以减少转向架轮对14与伸缩轮301间的摩擦力。

作为一种可实施方式，伸缩轮组件3为4个，4个伸缩轮组件3在同一平面内，并均分为2组，同组内的伸缩轮组件3对称安装在框架1上，2组伸缩轮组件3分别位于框架1靠近开口的一端以及远离开口的一端。不同组且相邻的两个伸缩轮组件3间的距离小于转向架轮对14的直径，伸缩轮301中轴线距离地面的距离小于转向架轮对14的半径，确保了转向架轮对14收纳至框架1内时，位于相邻伸缩轮301之间，且2个转向架轮对14只能够与同组的伸缩轮301相抵。

进一步的，接近开关2也为4个，分别位于对应伸缩轮组件3的正上方。在转向架轮对14进入到框架1内时，位于框架1外侧的接近开关2先检测到转向架轮对14信号，agv继续向转向架方向运动，直至外侧的接近开关2无法检测到转向架轮对14信号，且位于内侧的接近开关2也无法接检测转向架轮对14信号，此时，控制agv停止运动，4个伸缩轮组件3的伸缩轮301均伸出，将转向架轮对14限定在不同组间的伸缩轮301之间。

更进一步的，位于框架1靠近开口侧的2个伸缩轮301采用伸缩轮组件3的形式，远离开口侧的2个伸缩轮301采用固定的形式，长期处于伸出状态，采用以上形式，只需要在开口侧的伸缩轮301的位置安装2个或1个接近开关2即可，在一定程度上降低了生产的成本，也降低了信号检测及判断的复杂性。

作为一种可实施方式，还包括至少2个辅助导向轮4，至少2个辅助导向轮4对称安装在框架1的下表面，并位于同侧相邻2个伸缩轮组件3的中间位置；牵引转向架运动时，2个辅助导向轮4分别于对应的转向架轮对14的外侧壁相抵，并随转向架轮对14转动。辅助导向轮4的设置，确保了agv牵引转向架运动时相对位置的稳定性，保证了牵引的效果。在转向架轮对14进入到框架1内，并与辅助导向轮4相抵时，能够对转向架轮对14起到很好的引导作用。

作为一种可实施方式，框架1靠近开口位置的内侧壁向外侧壁方向倾斜，形成导向曲面。导向曲面的设置，起到了导向的作用，方便了agv将转向架收纳在框架1内。

作为一种可实施方式，agv还包括2块滑动垫片7，2块滑动垫片7分别可拆卸式扣装在对应的导向曲面上，并将导向曲面包裹。滑动垫片7的设置，能够有效防止对转向架轮对14的磕碰，优选材料为尼龙，可以提供光滑的表面，使得agv能够顺利的将转向架轮对14收纳在框架1的区域内。

如图7和图8所示，为本实用新型提供的轨道列车转向架牵引agv的另一实施例的示意图，装置组成与图1对应实施例中的轨道列车转向架牵引agv相同。本实施例中的框架1选用的是倒置的u形结构或门式结构，框架1底部的两侧分别安装有安装台，伸缩轮组件3、以及接近开关2均分别对称安装在对应的安装台上，至少4个驱动轮5以及辅助导向轮4同样对称安装在对应的安装台上。安装台的两侧的内部均设置有导向曲面，导向曲面上均安装有滑动垫片7。显示屏9、指示灯11、扩音器12、散热器10、急停按钮8等分别安装在框架1上对应的位置。

本实用新型中的框架为马蹄形结构，整个框架横跨条铁轨，其宽度大于转向架的宽度，至少4个驱动轮对称安装在框架上，并位于2条铁轨的外侧，至少2个伸缩轮组件和至少2个接近开关分别对称安装在框架的内侧，牵引转向架时，agv框架的开口端朝向铁轨上的转向架运动，接近开关对转向架轮对进行检测，将转向架轮对收纳到框架内后，框架停止向转向架运动，伸缩轮组件的伸缩轮伸出，将转向架轮对限定在框架缺口的范围内，伸缩轮与转向架轮对相抵，并位于转向架轮对斜下方；牵引转向架至目标区域后，伸缩轮回缩至框架内，agv与转向架分离，返回待机位置。上述轨道列车转向架牵引agv可以根据预设路径自行行驶至转向架位置，将转向架轮对限定在框架范围内，agv高度小于轮对的直径，使得agv车身较小，可以顺利进入到列车下方牵引转向架，节约了人工，具有很高的实用性。

如图9所示，本实用新型还提供了一种轨道列车转向架牵引agv的控制方法，包括以下步骤：

接收调度系统发送的调度指令，沿预设路径由待机位置行驶至转向架位置；

伸出伸缩轮，将转向架轮对限定在框架内，伸缩轮与转向架轮对周侧相抵，直至牵引转向架至目标区域；

缩回伸缩轮，与转向架分离，并返回待机位置。

如图10所示，在伸出伸缩轮，将转向架轮对限定在框架内之前，还包括以下步骤：

agv的开口端朝向转向架，并向转向架运动；

接近开关对转向架轮对的相对位置进行检测，在将转向架轮收纳至框架区域内时，接近开关检测到转向架轮对信号；

持续向转向架运动，直至接近开关无法检测到转向架轮对信号时，停止向转向架运动。

由于转向架轮对14之前位于agv框架1外，接近开关2无法检测到转向架轮对14信号，在agv向转向架运动，并逐渐将转向架轮对14收纳至框架1内时，接近开关2开始检测到转向架轮对14信号，说明转向架轮对14正在被收纳至框架1内，agv继续朝向转向架方向运动，接近开关2持续检测到转向架轮对14信号，在agv完全将转向架轮对14收纳至框架1内时，接近开关2无法再检测到转向架轮对14信号，表示转向架轮对14已完全被收纳至框架1内，agv停止向转向架运动。控制伸缩轮301伸出，将转向架轮对14限定在框架1的区域内后，agv牵引转向架向目标区域运动。在到达目标区域后，控制伸缩轮301缩回，agv向起始位置运动，远离转向架，agv返回待机位置。

本实用新型的工作过程为：

上位机的调度系统设定任务，通过无线通讯系统发送调度指令给agv，agv按照预设路径行走至任务指定的需要牵引的转向架所在位置。

由于agv视觉导航系统根据轨道行走，并且实时调整agv行走方向，使agv的中心线与轨道中心线在一个竖直平面内。并且为保证agv能够顺利挂接轮对，agv的斜开口处的滑动垫片7和辅助导向轮4都起到了引导作用。

当位于伸缩轮301处的接近开关2有反馈信号时，检测到agv已经到了轮对边缘的位置，等待位于伸缩轮301处的接近开关2信号消失时，说明轮对位于框架1内，所有伸缩轮301全部伸出。

挂接工作完成的反馈信号给agv的控制系统，agv的控制系统根据调度系统下达的任务所对应的预设路径控制agv沿预设路径开始牵引转向架向目标位置移动。

在agv牵引转向架的过程中，避障系统实时检测障碍物和碰撞，当检测到障碍物或磕碰时，停止工作，待障碍物移除后继续工作。

当agv牵引转向架经过轨道转向盘的时，上位机的调度系统控制轨道转向盘转动，轨道转向盘带动agv转动相同角度，共同配合完成继续行走。

本实用新型中的agv会接收调度系统的调度执行，沿预设路径行驶到转向架的位置，框架的开口朝向转向架运动，直至将转向架轮对收纳在框架内，伸出伸缩轮，将转向架轮对限定在框架内，牵引转向架至目标区域，伸缩轮缩回，agv与转向架分离，并返回待机位置。上述轨道列车转向架牵引agv的控制方法使得agv可以自行行驶到转向架位置，并自行牵引转向架至目标区域，节省了大量的人工，并且整个过程安全可靠，具有很高的实用性。

上述实施方式旨在举例说明本实用新型可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本实用新型包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本实用新型的保护范围之内。