一种公铁移动式闪光焊轨车的制作方法

本发明涉及特种车辆技术领域，特别是一种公铁移动式闪光焊轨车。

背景技术：

采用无缝线路设计的轨道，其几何形态更加平顺，不仅能有效改善轮轨间的受力状态，更是提升铁路运营质量的有效技术方案。在新建线路及既有线路维护中，无缝线路已被众多轨道交通部门较多地采用。

目前我国无缝线路的钢轨现场焊接主要采用移动式闪光焊轨车，尽管其焊接性能稳定、焊接质量高，但只能在某一封闭的铁路网络内移动，周转效率低下。如何提高闪光焊轨车的高效利用率，实现“门到门”的机动灵活转移，以降低闪光焊轨车在铁路建设和维护中的转运成本，依然是轨道交通部门迫切需要解决的问题。

现有技术中能在公路及铁路走行的移动式闪光焊轨车，多是在卡车底盘上加装铁路导向轮，再搭载箱式焊机进行的简单组装，铁路运行采用橡胶轮与钢轨面间的摩擦驱动，该类移动式闪光焊轨车的柴油发动机、柴油供给系统、液压系统、电气系统为相互独立的两套，存在整机集成度低、安全可靠性差、成本高、总重量偏重、外形尺寸大、铁路运行效率低、公路到铁路或铁路到公路的转换难度大等技术及功能缺陷。因此，完全有必要对现有的移动式闪光焊轨车的技术进行改进，提高其集成度及安全可靠性，使其运输网络遍及所有铁路干线、城市轨道和公路网络的覆盖区，以充分适应我国轨道交通的发展需要。

专利号为zl201110340838.1的中国发明专利公开了公铁两用钢轨接头焊接施工车及应用方法，其特征在于所述的驾驶室内设有主车系统，所述的平板车上设有焊机集装箱、焊机集装箱内设有液压系统，平板车两侧底部分别设有铁路前轮支撑总成、和铁路后轮支撑总成，所述的铁路前轮支撑总成底部连接铁路前轮运行总成，所述的铁路后轮支撑总成底部连接铁路后轮运行总成。但该发明的公路转换到铁路的方式，采用将铁路导向轮完全对准轨道，借助单独设置的垂向支撑系统把车辆支撑起来的方式，其铁路运行模式采用橡胶轮胎摩擦驱动，当车辆通过刚焊接好的热态接头时，需用隔热垫板保护车辆轮胎，以免会烫坏轮胎，显然这一技术不仅极大地制约了两种模式的准确快速的转换，而且摩擦驱动还会导致橡胶轮胎的频繁磨损更换。

专利号为zl200610018359.7的中国发明专利公开了铁路移动式焊轨车，它具有主车架、前后驾驶室、发动机、转动系统、走行部、起重机等。该焊轨车在主车架的前后四角位置各安装一液压支撑装置，焊机安装在车体中部，车体左右两侧各设有一套钢轨对正装置，每套钢轨对正装置分别由设于车体的前后布置的两个钢轨对正装置组成。在进行钢轨铁路线下焊接时，利用钢轨对正装置将两段待焊钢轨迅速对正，进行焊接；在进行钢轨铁路线下焊接时，利用液压支撑装置将整车顶起，使待焊一侧钢轨上无垂直负荷，然后进行焊接；也可以进行基地焊接。但该发明仅能在铁路干线上运行，不能实现公路的独立走行，不能用于轴重及限界要求严格的城市地铁钢轨现场焊接，显然这一技术极大地制约了该焊轨车的高效利用率。

专利号为zl201410454312.x的中国发明专利公开了地铁用自行式焊轨，它具有车架和液压支腿，所述车架右侧设有司机室和电器柜，所述车架下方设有转向架，所述车架上设有主柴油发电机组，所述车架上设有备用柴油发电机组，所述车架上设有焊机泵站，所述备用柴油发电机组左侧设有冷水机，所述冷水机左侧设有设有焊机系统电控柜，所述焊机系统电控柜左侧连接焊接工作台，所述焊接工作台左侧连接焊机头，所述焊接机头安装在双臂起重机上，所述车架左侧设有移动罩壳。但该发明仅能在轨道上实现运行，不能实现公路的独立走行，且该车整备质量及外形尺寸大，在不拆分的情况下，运输及起吊非常困难，显然这一技术极大地制约了该焊轨车从一个城市地铁网络到下一个城市地铁网络的快速转移。

技术实现要素：

本发明中设定：垂直于钢轨延伸(即平行于轨枕)的方向为横向，平行于钢轨延伸的方向为纵向。

本发明旨在提供一种设计合理，可靠性、经济性、高效性得到完善结合的公铁移动式闪光焊轨车。

一种公铁移动式闪光焊轨车，其包括车架，该车架内侧布置有动力传动总成，所述车架下方布置有公路走行系、铁路走行系，所述车架侧边布置有柴油箱、储气罐、蓄电池，所述车架后端布置有液压支腿，所述车架上方布置有司机室和车厢，所述车厢布置在司机室后部，所述车厢内布置有液压泵站、焊机冷水机、应急泵、电气柜、电脑操作台、闪光焊机、起重机；所述动力传动总成包括柴油发动机和与所述柴油发动机动力输出端连接的主传动箱，所述主传动箱的输出端与变速箱连接，所述变速箱上布置有与取力器连接的液压泵，所述液压泵通过高压油管与液压泵站连接，所述变速箱的输出端通过传动轴ⅰ与公路走行系连接，同时，所述主传动箱的输出端通过传动轴ⅲ与副传动箱连接，所述副传动箱的动力输出端与发电机连接，所述发电机的电源输出端通过电缆与电气柜连接；所述公铁移动式闪光焊轨车具有公路双向独立走行、铁路双向独立走行、公路到铁路的自主转换、铁路到公路的自主转换和钢轨焊接作业等功能。

优选的是，车架、转向架和钢轨焊接系统高度集成化设计，可实现公路双向独立走行、铁路双向独立走行和钢轨焊接作业，并且公路到铁路、铁路到公路之间能自主及快速转换，实现钢轨焊接现场“门到门”的机动灵活转移。

在上述任一方案中优选的是，所述公路走行系包括布置在车架前端的在铁路走行及钢轨现场焊接作业模式下处于中立位锁定状态的前转向桥、布置在车架中部通过传动轴ⅰ与动力传动总成动力输出端连接的中驱动桥、布置在车架后部通过传动轴ⅱ与所述中驱动桥的动力输出端连接的后驱动桥，所述前转向桥、中驱动桥及后驱动桥的所有橡胶轮胎在铁路走行及钢轨现场焊接作业模式下离开钢轨面并保持一定距离h，其中h的数值大小依据铁路机车限界标准的要求进行设置，例如，在某种铁路限界标准下，h的数值为不小于150mm。

在上述任一方案中优选的是，所述铁路走行系包括布置在前转向桥与中驱动桥之间的前驱动转向架、布置在后驱动桥后部的后驱动转向架，所述前驱动转向架及后驱动转向架在公路走行模式下处于离开公路面并锁定的最上位。

在上述任一方案中优选的是，所述前驱动转向架包括前构架、前旋转底座、铁路走行轴i、铁路走行轴ii和前走行马达，所述前构架与可绕其中心转动的前旋转底座连接，所述前旋转底座与前铰接机构的一端连接，所述前铰接机构的另一端与车架连接，所述前铰接机构的第三端与前提升油缸一端连接，所述前提升油缸的另一端与车架连接，所述铁路走行轴i和铁路走行轴ii均安装有制动装置并采用四个独立的液压马达分别驱动四个铁轮。

在上述任一方案中优选的是，所述后驱动转向架包括后构架、后旋转底座、铁路走行轴iii、铁路走行轴iv和后走行马达，所述后构架与可绕其中心转动的后旋转底座连接，所述后旋转底座与后铰接机构及后提升油缸的一端连接，所述后铰接机构及后提升油缸的另一端与车架连接，所述铁路走行轴iii、铁路走行轴iv均安装有制动装置并采用四个独立的液压马达分别驱动四个铁轮。

在上述任一方案中优选的是，所述闪光焊机在公路走行及铁路走行模式下锁定在起重机上，所述起重机的回转装置安装在车架上，所述起重机可实现变幅、伸缩、回转、起升等动作。

在上述任一方案中优选的是，所述液压支腿在进行钢轨焊接时可伸出并支撑在轨枕或砟肩上。

在上述任一方案中优选的是，所述车厢的后门及侧门可保持为开启状态，以满足钢轨焊接时起重机收放闪光焊机所需空间。

在上述任一方案中优选的是，所述电气系统包括供起动、照明、信号、控制电路、报警装置、视频监控使用的直流电源和供电脑、液压泵站、闪光焊机、焊机冷水机使用的交流电源。

在上述任一方案中优选的是，所述液压系统包括铁路走行子系统、起重机子系统、闪光焊机子系统、液压支腿子系统。

在上述任一方案中优选的是，所述应急泵接入所述液压系统，在动力传动总成发生故障的情况下，启动应急泵后操作相应按钮能够将闪光焊机及起重机在15分钟内收到相应位置。

在上述任一方案中优选的是，所述气动系统包括压缩空气供给子系统、空气制动子系统、辅助用风子系统。

本发明提供的公铁移动式闪光焊轨车上下道所采用的方法如下：

(1)公路走行转换到铁路走行：

所述公铁移动式闪光焊轨车沿公路并与铁路轨道纵向成某一夹角的方向移动，当后驱动转向架的中心刚好到达平交道口正上方时停车，操作后驱动转向架下降并旋转，使两侧铁轮的轮缘刚好处于两根钢轨内侧，继续操作后驱动转向架下降直到后铰接机构将焊轨车中驱动桥与后驱动桥的橡胶轮胎支撑起来并离开公路，此时锁定后铰接机构，再一边操作后驱动转向架向后走行，一边调整还在地面的前转向桥，直到前驱动转向架两侧铁轮的轮缘刚好处于两根钢轨内侧后停车，然后操作前驱动转向架下降到轨道直到前转向桥离开公路，锁定前铰接机构及前转向桥，使用铁路走行模式抵达钢轨焊接现场。

(2)铁路走行转换到公路走行：

所述焊轨车沿铁路走行到平交道口，当前转向桥处于有足够转弯半径的区域时停车，操作前驱动转向架上升到最上位并锁定，此时前转向桥的橡胶轮胎完全接触公路并解锁，再一边操作后驱动转向架向前走行，一边操作前转向桥沿公路转向，直到焊轨车与轨道纵向形成一定夹角后停车，然后操作后驱动转向架上升并旋转，到最上位后锁定，此时中驱动桥与后驱动桥的橡胶轮胎完全接触公路，使用公路走行抵达下一处工地。

关于整车的走行驱动设计：

(1)公路走行：采用液力传动，传动路线如下所述：

柴油发动机→主传动箱→变速箱→传动轴ⅰ→中驱动桥→传动轴ⅱ→后驱动桥

(2)铁路走行：采用静液压传动，传动路线如下所述：

柴油发动机→主传动箱→变速箱→液压泵→经过液压阀组传递给下述三个支路：①前提升油缸及后提升油缸，②四个前走行马达→铁路走行轴i、铁路走行轴ii，③四个后走行马达→铁路走行轴iii、铁路走行轴iv

(3)连挂运行：切断所有传动路线。

关于整机的电气系统的设计：

(1)直流电源：按下述路线转换或输送直流电源：

柴油发动机→+24v充电机(机械能转换为电能)→蓄电池→整机网络控制系统→分别与下述五个支路进行通信：①发动机ecu，②变速箱控制器，③铁路走行控制器，④闪光焊机控制器，⑤起重机控制器。

(2)交流电源：按下述路线转换或输送交流电源：

柴油发动机→主传动箱→传动轴ⅲ→副传动箱→发电机(机械能转换为电能)→电气柜→分别传递给下述三个支路：①闪光焊机，②液压泵站，③焊机冷水机。

关于整机的液压系统设计：

除铁路走行子系统外，按下述路线传递液压能：

柴油发动机→主传动箱→传动轴ⅲ→副传动箱→发电机(机械能转换为电能)→电气柜→液压泵站(电能转换为液压能)→分别传递给下述三个支路：①起重机子系统，②闪光焊机子系统，③液压支腿子系统。

关于整机的气动系统的设计：

按下述路线输送压缩空气：

柴油发动机→空气压缩机→储气罐→分别传递给下述三个支路：①前转向桥、中驱动桥及后驱动桥的制动装置，②铁路走行轴i、铁路走行轴ii、铁路走行轴iii及铁路走行轴iv的制动装置，③其他辅助装置。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明提出的公铁移动式闪光焊轨车采用高度集成化设计，在公路和铁路之间不需借助其他起吊设备就能自主转换，上下道效率更高，与传统的移动式闪光焊轨车进入独立轨道网络进行施工的方式相比，减少了大型载重汽车的运输成本，并节省了在铁路站点需要大型垂直起吊装卸设备的二次转移费用。

(2)本发明仅使用了一台柴油发动机，通过合理地匹配柴油发动机、发电机及液压系统，针对公路走行、铁路走行及钢轨焊接作业两种模式，在司机室内设置一个两档电气开关，当公铁移动式闪光焊轨车处于公路走行工况时，电气开关拨到公路档，通过脚油门的行程控制使柴油发动机提供相应的功率，当公铁移动式闪光焊轨车处于铁路走行及钢轨焊接作业模式时，电气开关拨到铁路档，使柴油发动机获得一个固定高转速并提供固定的功率，与常见的使用卡车底盘与箱式焊机简单组合的两套动力系统的移动式闪光焊轨车相比，整车成本大大降低，燃油消耗有效减少，达到节能环保、改善燃油经济性的效果。

(3)本发明整车总质量得到有效降低，外形尺寸减小，重量分布合理，走行过程平稳可靠，同时铁路运行中将整机支撑并离开轨面，转向架采用液压驱动，传动效率高，使用维修成本低，符合铁路限界要求，可适用于铁路干线及城市轨道的钢轨焊接，也可作为公铁移动式发电车使用。

(4)本发明提出的设计方法简单，能够被设计者很容易地掌握并应用在公路及铁路养护设备的设计中。

本发明所提供的公铁移动式闪光焊轨车的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。

附图说明

图1为按照本发明的公铁移动式闪光焊轨车的一优选实施例在公路走行模式下的优选实施例的主视图；

图2为按照本发明的公铁移动式闪光焊轨车在铁路走行模式下的优选实施例的主视图；

图3为按照本发明的公铁移动式闪光焊轨车的图2所示实施例在铁路走行模式下的的俯视图；

图4为按照本发明的公铁移动式闪光焊轨车的图2所示实施例在铁路走行模式下的的右视图；

图5为按照本发明的公铁移动式闪光焊轨车的一优选实施例的动力传动总成示意图；

图6为按照本发明的公铁移动式闪光焊轨车的一优选实施例的前驱动转向架示意图；

图7为按照本发明的公铁移动式闪光焊轨车的一优选实施例的后驱动转向架示意图；

图8为按照本发明的公铁移动式闪光焊轨车的一优选实施例的钢轨现场焊接作业示意图；

图1-图8中数字标记分别表示：

1车厢2起重机3闪光焊机4电脑操作台5电气柜

6应急泵7液压泵站8焊机冷水机9司机室10公路

11前转向桥12动力传动总成13车架14前驱动转向架15柴油箱

16中驱动桥17传动轴ⅱ18后驱动桥19后驱动转向架20平交道口

21液压支腿22铁路23柴油发动机24变速箱25液压泵

26传动轴ⅰ27发电机28副传动箱29传动轴ⅲ30主传动箱

31铁路走行轴ⅰ32前构架33前铰接机构34前旋转底座35铁路走行轴ⅱ；

36前走行马达37前提升油缸38铁路走行轴ⅲ39后构架40铁路走行轴ⅳ

41后走行马达42后旋转底座43后提升油缸44后铰接机构45后门

46侧门47轨枕。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图分别详细描述按照本发明的一种公铁移动式闪光焊轨车的优选实施例。

一种公铁移动式闪光焊轨车，其包括车架13，该车架13内侧下方布置有动力传动总成12，车架13下方布置有公路走行系、铁路走行系，车架13下方一侧布置有柴油箱15、储气罐和蓄电池，车架13后端布置有液压支腿21，车架13上方由前向后依次布置有司机室9和车厢1，车厢1内布置有液压泵站7、焊机冷水机8、应急泵6、电气柜5、电脑操作台4、闪光焊机3、起重机2；动力传动总成12包括柴油发动机23和与柴油发动机23动力输出端连接的主传动箱30，主传动箱30的输出端与变速箱24连接，变速箱24上布置有与取力器连接的液压泵25，液压泵25通过高压油管与液压泵站7连接，变速箱24的输出端通过传动轴ⅰ26与公路走行系连接，同时，主传动箱30的输出端通过传动轴ⅲ29与副传动箱28连接，副传动箱28的动力输出端与发电机27连接，发电机27的电源输出端通过电缆与电气柜5连接。

所述公铁移动式闪光焊轨车通过电气系统、液压系统及气动系统的逻辑控制实现公路双向独立走行、铁路双向独立走行、公路到铁路的自主转换、铁路到公路的自主转换和钢轨焊接作业，即(1)公路走行转换到铁路走行时：将所述公铁移动式闪光焊轨车沿公路与铁路轨道纵向成某一夹角的方向移动，当后驱动转向架19的中心刚好到达平交道口20正上方时停车，操作后驱动转向架19下降并旋转，使两侧铁轮的轮缘刚好处于两根钢轨内侧，继续操作后驱动转向架19下降直到后铰接机构44将焊轨车中驱动桥16与后驱动桥18的橡胶轮胎支撑起来并离开公路10，此时锁定后铰接机构44，再一边操作后驱动转向架19向后走行，一边调整还在地面的前转向桥11，直到前驱动转向架14两侧铁轮的轮缘刚好处于两根钢轨内侧后停车，然后操作前驱动转向架14下降到轨道直到前转向桥11离开公路10，锁定前铰接机构33及前转向桥11，使用铁路走行模式抵达钢轨焊接现场。(2)铁路走行转换到公路走行时：所述焊轨车沿铁路走行到平交道口20，当前转向桥11处于有足够转弯半径的区域时停车，操作前驱动转向架14上升到最上位并锁定，此时前转向桥11的橡胶轮胎完全接触公路10并解锁，再一边操作后驱动转向架19向前走行，一边操作前转向桥11沿公路转向，直到焊轨车与轨道纵向形成一定夹角后停车，然后操作后驱动转向架19上升并旋转，到最上位后锁定，此时中驱动桥16与后驱动桥18的橡胶轮胎完全接触公路10，使用公路走行抵达下一处工地。在公路走行和铁路走行转换过程中，采用电气系统、液压系统及气动系统的逻辑控制实现。

本实施例中，车架、转向架和钢轨焊接系统高度集成化设计，可实现公路双向独立走行、铁路双向独立走行和钢轨焊接作业，并且公路到铁路、铁路到公路之间能自主及快速转换，实现钢轨焊接现场“门到门”的机动灵活转移。

公路走行系包括布置在车架13前端的在铁路走行及钢轨现场焊接作业模式下处于中立位锁定状态的前转向桥11、布置在车架13中部通过传动轴ⅰ26与动力传动总成12动力输出端连接的中驱动桥16、布置在车架13后部通过传动轴ⅱ17与所述中驱动桥16的动力输出端连接的后驱动桥18，所述前转向桥11、中驱动桥16及后驱动桥18的所有橡胶轮胎在铁路走行及钢轨现场焊接作业模式下离开钢轨面并保持一定距离h，其中h的数值大小依据铁路机车限界标准的要求进行设置，例如，在某种铁路限界标准下，h的数值为不小于150mm。

所述铁路走行系包括布置在前转向桥11与中驱动桥16之间的前驱动转向架14、布置在后驱动桥18后部的后驱动转向架19，前驱动转向架14及后驱动转向架19在公路走行模式下处于离开公路10并锁定的最上位。

前驱动转向架14包括前构架32，该前构架32与可绕其中心转动的前旋转底座34连接，前构架32装有铁路走行轴i31和铁路走行轴ii35，铁路走行轴i31和铁路走行轴ii35外侧装有铁轮，前构架32内侧的前部及后部装有四个相同的前走行马达36，以分别驱动铁路走行轴i31和铁路走行轴ii35的四个铁轮沿钢轨走行，前旋转底座34与前铰接机构33的一端连接，前铰接机构33的另一端与车架13连接，前铰接机构33的第三端与前提升油缸37一端连接，前提升油缸37的另一端与车架13连接，从而需要切换铁路和公路走行时通过液压系统及电气系统和气动系统联合控制前驱动转向架14的起降；铁路走行轴i31和铁路走行轴ii35均安装有制动装置。

后驱动转向架19包括后构架39，该后构架39内装有后旋转底座42，后构架还连接铁路走行轴iii38和铁路走行轴iv40，铁路走行轴iii38和铁路走行轴iv40外侧装有铁轮，后构架39内侧的前部及后部装有四个相同的后走行马达41，以分别驱动铁路走行轴iii38和铁路走行轴iv40的四个铁轮沿钢轨走行，后旋转底座42可绕后构架39的中心转动，后旋转底座42与后铰接机构44及后提升油缸43的一端连接，后铰接机构44及后提升油缸43的另一端与车架13连接，从而需要切换铁路和公路走行时通过液压系统及电气系统和气动系统联合控制后驱动转向架19的起降；铁路走行轴iii38、铁路走行轴iv40均安装有制动装置。

所述闪光焊机在公路走行及铁路走行模式下锁定在起重机2上，起重机2的回转装置安装在车架13上，起重机2可实现变幅、伸缩、回转、起升等动作；液压支腿21在进行钢轨焊接时可伸出并支撑在轨枕47或砟肩上；车厢1后门45及侧门46可保持为开启状态，以满足钢轨焊接时起重机2收放闪光焊机3所需空间。

所述电气系统包括供起动、照明、信号、控制电路、报警装置、视频监控使用的直流电源和供电脑、液压泵站7、闪光焊机3、焊机冷水机8使用的交流电源。

所述液压系统包括铁路走行子系统、起重机子系统、闪光焊机子系统、液压支腿子系统。应急泵6接入所述液压系统，在动力传动总成12发生故障的情况下，启动应急泵6后操作相应按钮能够将闪光焊机3及起重机2在15分钟内收到相应位置。

所述气动系统包括压缩空气供给子系统、空气制动子系统、辅助用风子系统。