一种铁水联运轨道牵引车系统及方法与流程

本发明属于铁水交通运输技术领域，具体涉及一种铁水联运轨道牵引车系统及方法。

背景技术：

通常铁路上常用的牵引动力设备是机车，机车是牵引或推送铁路车辆运行，而本身不装载营业载荷的自推进车辆，俗称火车头。机车一般由蒸汽机、柴油机、燃气轮机、牵引电动机等动力机械直接或通过传动装置驱动。目前铁路货运干线通常是大功率电力机车作为牵引车辆，未电气化的铁路运输以及站内调车使用内燃机车。

现有港口一般采用内燃机车作为调车机车，但是内燃机车燃油污染较高，且依靠人工来定位准确性差；拨车机作为与翻车机配套的牵引设备具有电力牵引、定位准确的优点，但是拨车机需要占用一条股道，占地规模大；公铁两用车作为牵引车在动车段镟轮库、检修库等均有使用，内燃公铁两用车牵引力稳定，但是燃油污染较高；蓄电池公铁两用车牵引力小且不稳定。控制精度低，限制了其在铁水联运港口的发展应用。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中码头与车站之间铁水联运效率低的问题。

为此，本发明提供了一种包括栈桥铁轨、通信模块、定位模块、列车车厢及齿轨车；

所述齿轨车用于运输所述列车车厢，所述齿轨车包括车轮及齿轮组；

所述栈桥铁轨用于所述齿轨车行走，所述栈桥铁轨包括既有铁轨以及在所述既有铁轨中间铺设的齿条，所述齿轮与所述齿条啮合，所述既有铁轨与所述车轮配合；

所述定位模块检测用于实时监测齿轨车及列车车厢的位置；

所述通信模块用于实现码头装卸区、齿轨车位置及列车车厢的位置的信息共享。

优选地，所述系统还包括用于驱动所述齿轮组的驱动电机及电源，所述驱动电机与所述电源电连接。

优选地，所述电源包括外电网或新能源电池组或超级电容。

优选地，所述驱动电机包括用于驱动所述齿条的齿条电机，所述齿条电机与所述齿轮组连接。

优选地，所述驱动电机包括用于驱动所述齿轮组的齿轮电机，所述齿轮电机与所述齿轮组连接。

优选地，所述系统还包括位置传感器，所述位置传感器安装于所述齿轨车或所述栈桥铁轨上，所述位置传感器与所述驱动电机电连接。

优选地，所述齿轮组包括至少两个齿轮，所述齿轮均匀布置于所述齿轨车底部，并与所述齿条啮合。

优选地，所述齿轨车尾部设有用于可与列车车厢连挂的自动挂钩。

优选地，所述栈桥铁轨的两端分别与等待区及码头装卸区连接。

本发明还提供了一种如前述任一项所述的铁水联运轨道牵引车方法，包括：

当定位模块检测到机车将列车车厢推送至接车位时，机车与列车车厢摘挂，齿轨车与列车车厢连挂，所述齿轨车底部设有齿轮；

齿轨车驱动列车车厢在栈桥铁轨上运动至码头装卸区，所述栈桥铁轨包括既有铁轨以及在所述既有铁轨中间铺设的齿条，所述齿轮与所述齿条啮合；

通过定位模块精确控制列车车厢在码头装卸区装卸货物；

当列车车厢装卸货物完成后，所述齿轨车驱动所述列车车厢运行至接车位并摘挂，机车与列车车厢连挂并运行至车站。

本发明的有益效果：本发明提供的这种铁水联运轨道牵引车系统及方法，当检测到机车将列车车厢推送至接车位后，机车与列车车厢摘挂，齿轨车与列车车厢连挂，齿轨车驱动列车车厢经过铁路栈桥行进至码头装卸区，其中齿轨车与铁路栈桥通过齿轮齿条啮合运动，通过定位模块精确控制列车车厢在码头装卸区装卸货物；当列车车厢装卸货物完成后，齿轨车驱动列车车厢运行至接车位并摘挂，机车与列车车厢连挂并运行至车站。通过齿轮齿条啮合实现高精度的定位，以此实现列车编组准确定位，使得装卸集装箱设备岸桥吊、门吊大车不用沿着码头轨道纵向走行即可就地往复装卸作业，提高了装卸效率。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明铁水联运轨道牵引车系统的工作原理示意图；

图2是本发明铁水联运轨道牵引车系统的齿轨车结构示意图；

图3是本发明铁水联运轨道牵引车系统的齿轨车的底部结构示意图。

附图标记说明：齿轨车1，码头装卸区2，等待区3，列车车厢4，栈桥铁轨5，车站6，齿轮电机7，自动挂钩8，制动盘9，电缆卷盘10，齿轮11，车轮12。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种铁水联运轨道牵引车系统，包括栈桥铁轨5、通信模块、定位模块、列车车厢4及齿轨车1；

所述齿轨车1用于运输所述列车车厢4，所述齿轨车1包括车轮12及齿轮11组；

所述栈桥铁轨5用于所述齿轨车1行走，所述栈桥铁轨5包括既有铁轨以及在所述既有铁轨中间铺设的齿条，所述齿轮11与所述齿条啮合，所述既有铁轨与所述车轮12配合；

所述定位模块检测用于实时监测齿轨车1及列车车厢4的位置；

所述通信模块用于实现码头装卸区2、齿轨车1位置及列车车厢4的位置的信息共享。

栈桥铁轨5内铺设于所述栈桥铁轨5中间的齿条，齿轨车1包括车轮12及齿轮11组，所述齿轮11组与所述齿条啮合，所述车轮12与所述铁轨滚动连接，所述齿轨车1的端部可连挂于所述列车车厢4。

由此可知，如图1至图3所示，在车站6与码头装卸区2之间通过机车牵引列车车厢4来回上货及卸货，在原有的铁轨上开设一条新铁轨，新铁轨一端与码头装卸区2连接，另一端与等待区3连接，在新铁轨的中间还铺设有齿条，以此形成一个栈桥铁轨5，齿轨车1在栈桥铁轨5上运行，当机车推送列车车厢4至码头装卸区2的交界处时，机车自动脱钩，且此时齿轨车1已经从等待区3运行至交界处，然后将齿轨车1与列车车厢4的另一端连挂，齿轨车1牵引列车车厢4在栈桥铁轨5上运行进入到码头装卸区2，通过精确的齿轮11齿条运动来控制齿轨车1的位置，从而高效精确的将码头装卸区2的货物装载在列车车厢4上。可实现编组准确定位200mm以内，装卸集装箱设备岸桥吊、门吊大车不用沿着码头轨道纵向走行即可就地往复装卸作业。其中，通过制动盘9对车轮12进行刹车。

该系统是在原有公铁两用车的基础上，将驱动形式由内燃、蓄电池改为电机牵引，使得牵引力满足需要的同时且稳定高效，并加上自动化模块，当感应到有车辆进入时自动接车，当装卸1个集装箱后自动运行1个箱位的距离并精确定位，当整个列车车厢4装卸完成后自动脱钩，回到初始位置。新型铁水联运轨道牵引车具备牵引力稳定高效，具备自动控制、远程控制、现场遥控、人工控制、无人控制等功能。采用齿轮11与齿轨啮合作为动力输出可以提高车列启动力和制动力，实现快速、精准定位。

1)、采用成熟的工业三合一减速箱，机械传动结构紧凑、简单、传动效率高、变频调速

2)、齿轨牵引车不受轮轨黏着系数影响，牵引力大，齿轮11齿条传动可靠故障率低。

3)、齿轮11、齿条啮合系统，配合在岸桥上安装3d激光扫描定位系统，可实现编组准确定位200mm以内，装卸集装箱设备岸桥吊、门吊大车不用沿着码头轨道纵向走行即可就地往复装卸作业。

4)、采用铁路车辆标准车钩，可以实现自动、手动挂摘。

5)、具有电气制动、空气制动功能，能同时利用制动盘9摩擦制动车轮12和齿轮11齿条啮合制动受力，对位调整快，定位控制精度高，安全可靠。

6)、供电系统采用电缆盘式电缆系统外电网供电。也可以采用大容量蓄电池供电，或采用超级电容电池供电，环保无污染，续航里程长。同时采用固定点式接触网(轨)供电，实现快速充电。

7)、可以实现人工驾驶、现场人工遥控、远程遥控、自动控制，对应l1、l2、l3、l4等级的自动驾驶。

近期实现l1、l2等级即人工驾驶、现场人工遥控，轨道牵引车设有人工驾驶仓，驾驶轨道牵引车配合现场人员辅助作业可以整个完成装卸流程；然后实现现场人员在现场监控室内遥控轨道牵引车，实现整个装卸流程。

远期配置自动控制装置、通信、信息系统构建完成后，在远程监控室内可以控制现场作业流程，实现自动控制；当自动控制出现故障时可以实现远程遥控解决问题。

l4-l1等级控制可以依次向下兼容。

8)、和港口管理调度系统对接，和集装箱装箱调度装卸箱的配合，实现装卸车列以装卸移动对位，装卸设备大车不需要移动的往复装卸作业，大大提高了装卸效率，实现铁水联运的高效运转

优选的方案，所述系统还包括用于驱动所述齿轮11组的驱动电机及电源，所述驱动电机与所述电源电连接。由此可知，通过驱动电机来驱动齿轮11组运动，实现齿轨车1在栈桥铁路上的精确定位运行。

优选的方案，所述电源包括外电网或新能源电池组或超级电容。由此可知，供电系统采用电缆盘式电缆系统外电网供电。也可以采用大容量蓄电池供电，或采用超级电容电池供电，环保无污染，续航里程长。同时采用固定点式接触网(轨)供电，实现快速充电。如图3所示，当为外网供电时，通过电缆卷盘10将外网电与电机连接。

优选的方案，所述驱动电机包括用于驱动所述齿条的齿条电机，所述齿条电机与所述齿轮11组连接。由此可知，齿条电机驱动齿条运动，齿轮11组不动。

优选的方案，所述驱动电机包括用于驱动所述齿轮11组的齿轮电机7，所述齿轮电机7与所述齿轮11组连接。由此可知，齿轮电机7驱动齿轮11组运动，齿条不动。

优选的方案，所述系统还包括位置传感器，所述位置传感器安装于所述齿轨车1或所述栈桥铁轨5上，所述位置传感器与所述驱动电机电连接。由此可知，在齿轨车1上或栈桥铁轨5上安装位置传感器，驱动电机获取位置传感器的信息便可得知齿轨车1的位置，从而驱动电机能更好的将列车车厢4定位。

优选的方案，所述齿轮11组包括至少两个齿轮11，所述齿轮11均匀布置于所述齿轨车1底部，并与所述齿条啮合。由此可知，多个齿轮11运动更加平稳，驱动力更大，如果是齿轮11动，则多个齿轮11同步运动，可以将所有齿轮11通过变速箱统一与电机连接，便于同步驱动。

优选的方案，所述齿轨车1尾部设有用于可与列车车厢4连挂的自动挂钩8。齿轨车1的尾部设有自动挂钩8，自动挂钩8可以实现与列车车厢4的自动连挂和摘挂，具体的工作原理为现有技术，在此不再赘述。

优选的方案，所述栈桥铁轨5的两端分别与等待区3及码头装卸区2连接。由此可知，齿轨车1只在等待区3与码头装卸区2之间运动。

优选的方案，所述栈桥铁轨5、等待区3及码头装卸区2之间通信连接。由此可知，栈桥铁轨5通过传感器感知列车车厢4的到来，列车车厢4与机车摘挂，然后通知齿轨车1与列车车厢4连挂，齿轨车1沿着栈桥铁轨5牵引列车车厢4至码头装卸区2进行装卸货物。

具体工作流程如下：

1)机车推动装卸车列进入码头前沿的铁路装卸线，码头前沿铁路装卸线或码头栈桥装卸线岸桥或岸吊装卸范围内；控制系统通过车号识别系统接收进入栈桥装卸作业的列车编组信息(车辆型号、车辆编号、装载信息)。

2)列车车厢4停稳，机车摘钩，机车摘钩退出装卸栈桥信号通过传输通道(可以是有线通信、无线通信、传感器传输)至控制系统；车辆定位系统确定装卸车辆停车位置，将列车停车位置信号传输给控制系统；控制系统计算出每一装卸车辆的车号及精确定位位置。

3)齿轨车1接收启动信号，自行定位，确定自己位置并向控制系统报告位置信息，接收装卸车辆编组和位置，启动与编组列车自动连挂；

4)齿轨车1通过自动定位系统，确定岸桥或轨道式门式起重机作业位置，移动至与岸桥或轨道式集装箱门式起重机(简称码头起重机)装卸作业对应的匹配位置，匹配码头起重机装卸作业；当起重机大车沿着码头纵向移动时，轨道牵引车牵引装卸车列跟踪码头起重机移动至装卸作业对应的匹配位置，匹配码头起重机装卸作业；

5)当装载或卸车作业完成一个箱位时，齿轨车1接收信号，自动运行一个箱位的距离，进行下一箱位的装卸作业；这样可实现移动列车车厢4，同时不启动起重机大车仅移动横向小车完成装卸集装箱作业，使得岸桥起重机大车免于纵向运行，大幅度提高作业效率；

6)当列车车厢4依次完成装卸作业后，轨道牵引车摘钩，返回停车点；

7)机车接收到装卸作业完成信号，运行至栈桥，完成取送车作业。

本发明的有益效果：本发明提供的这种铁水联运轨道牵引车系统及方法，当检测到机车将列车车厢推送至接车位后，机车与列车车厢摘挂，齿轨车与列车车厢连挂，齿轨车驱动列车车厢经过铁路栈桥行进至码头装卸区，其中齿轨车与铁路栈桥通过齿轮齿条啮合运动，通过定位模块精确控制列车车厢在码头装卸区装卸货物；当列车车厢装卸货物完成后，齿轨车驱动列车车厢运行至接车位并摘挂，机车与列车车厢连挂并运行至车站。通过齿轮齿条啮合实现高精度的定位，以此实现列车编组准确定位，使得装卸集装箱设备岸桥吊、门吊大车不用沿着码头轨道纵向走行即可就地往复装卸作业，提高了装卸效率。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。