一种盾构机后配套台车牵引控制系统的制作方法

本实用新型属于隧道掘进盾构机技术领域，具体涉及一种盾构机后配套台车牵引控制系统。

背景技术：

现有盾构机在地下掘进作业时，由盾构机导向系统提供预定路径，盾构机的PLC会根据导向实时调整盾构机掘进姿态（向左、向右、向上和向下），其中机电和液压控制都安装在后配套台车部分，但是现有后配套台车部分没有自主驱动前行功能，依靠主驱动牵引力前行。因隧道本身存在弯道，有转弯半径，并且后配套台车部分包括多个台车，台车之间采用单铰链销轴连接，台车在隧道管片上的轨道行进时，存在两侧导向轮受力不均引起的偏载问题，甚至是脱轨问题，且因后配套重量大且隧道内空间受限，脱轨后无法短时间内解决该问题，影响施工效率。

技术实现要素：

本实用新型提供一种盾构机后配套台车牵引控制系统，用于解决现有盾构机后配套台车在行进中由于两侧受力不均导致偏载或脱轨的问题，提高盾构机后配套台车行进可靠性及安全性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出如下技术方案予以解决：

一种盾构机后配套台车牵引控制系统，用于首尾相连的第一台车和第二台车，其特征在于，包括第一油缸、第二油缸、用于检测所述第一油缸内第一压力的第一压力变送器、用于检测所述第二油缸内第二压力的第二压力变送器、通过油管与第一油缸相连的第一比例阀、通过油管与第二油缸相连的第二比例阀和PLC，所述第一油缸和第二油缸均带有与PLC连接的位移传感器，用于分别检测第一油缸的油缸杆伸出的第一位移和第二油缸的油缸杆伸出的第二位移；所述第一压力变送器和第二压力变送器均与所述PLC连接；所述第一台车的尾端的内侧和第二台车的首端的内侧之间铰接有第一油缸，所述第一台车的尾端的外侧和第二台车的首端的外侧之间铰接第二油缸；根据第一位移或第二位移的变化和预设位移差，PLC控制第一比例阀或第二比例阀的开度，使第一位移和第二位移的差值维持在预设位移差，其中所述第一压力和第二压力均低于阈值压力。

进一步地，所述第一油缸和第二油缸中每个分为有杆腔和无杆腔，第一压力变送器检测所述第一油缸的有杆腔内压力并反馈信号至所述PLC，第二压力变送器检测所述第二油缸的有杆腔内压力并反馈信号至所述PLC。

进一步地，所述第一油缸的第一油缸杆的一端设置在第一油缸内而另一端伸出第一油缸外，所述第一油缸杆的另一端设置有用于与第二台车的首端的内侧铰接的第一连接头，第一油缸的一端设置有用于与第一台车的尾端的内侧铰接的第二连接头；所述第二油缸的第二油缸杆的一端设置在第二油缸内而另一端伸出第二油缸外，所述第二油缸杆的另一端设置有用于与第二台车的首端的外侧铰接的第三连接头，第二油缸的一端设置有用于与第一台车的尾端的外侧铰接的第四连接头。

进一步地，所述盾构机后配套台车牵引控制系统还包括与PLC连接的报警装置，当第一压力变送器和第二压力变送器之一检测的压力值超过阈值压力时，所述PLC控制所述报警装置发出报警信号。

进一步地，所述报警装置为蜂鸣器、LED指示灯或语音播报装置。

进一步地，所述盾构机后配套台车牵引控制系统还包括第一锁止阀、第二锁止阀、第三锁止阀和第四锁止阀，第一锁止阀设置在第一比例阀和第一油缸的进油口之间，第二锁止阀设置在第一比例阀和第一油缸的出油口之间，第三锁止阀设置在第二比例阀和第二油缸的进油口之间，第四锁止阀设置在第二比例阀和第二油缸的出油口之间，第一锁止阀、第二锁止阀、第三锁止阀和第四锁止阀均与所述PLC连接。

为了方便实现各阀体和压力变送器的安装，所述盾构机后配套台车牵引控制系统还包括固定在所述第一台车的尾端或第二台车的首端上的控制阀组，所述控制阀组包括第一比例阀、第二比例阀、第一压力变送器、第二压力变送器、第一锁止阀、第二锁止阀、第三锁止阀和第四锁止阀。

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果是：第一台车的尾端的两侧对应与第二台车的首端的两侧分别通过第一油缸和第二油缸相连，保持第一油缸和第二油缸的油缸杆伸出的位移差，当两侧出现受力不均时，即一侧拉不动时，此时位移差与预设位移差之间出现偏差，PLC根据位移差调整一侧比例阀的开度，增加该侧压力，提升对第二台车的牵引力，通过比例阀的闭环控制，使位移差维持在预设位移差，实现两侧均匀受力，防止偏载，甚至脱轨，提高台车行进可靠性及安全性；第一压力变送器和第二压力变送器分别实时检测第一油缸内压力和第二油缸内压力，避免牵引力较大而导致拉坏设备，进一步提高台车行进安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型的盾构机后配套台车牵引控制系统的电气原理图；

图2为本实用新型的盾构机后配套台车牵引控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

盾构机在正常平直行进时，第一台车的尾端外侧和第二台车首端的外侧之间的受力和第一台车的尾端内侧和第二台车首端的内侧之间的受力是相同的，即基本无位移差，此时预设位移差基本为零，在左右转弯时，根据导向系统提供的转弯曲线的半径，盾构机会预锁定内侧第一油缸尾最小行程伸出，且计算出转弯角度，从而得出外侧第二油缸的行程，通过盾构机的PLC计算并锁定位移差作为预设位移差。在盾构机在掘进过程中，为了使后配套台车之间的牵引力保证台车两侧受力均匀，本实施例涉及一种盾构机后配套台车牵引控制系统，用于首尾相连的第一台车10和第二台车20，该牵引控制系统包括第一油缸30、第二油缸40、用于检测第一油缸30内第一压力P1的第一压力变送器52、用于检测第二油缸40内第二压力P2的第二压力变送器56、通过油管与第一油缸30相连的第一比例阀51、通过油管与第二油缸40相连的第二比例阀55和PLC（未示出），第一油缸30和第二油缸40均带有与PLC连接的位移传感器，用于分别检测第一油缸30的油缸杆伸出的第一位移L1和第二油缸40的油缸杆伸出的第二位移L2；第一压力变送器52和第二压力变送器56均与PLC连接；第一台车10的尾端的内侧和第二台车20的首端的内侧之间铰接有第一油缸30，第一台车10的尾端的外侧和第二台车20的首端的外侧之间铰接第二油缸40；根据第一位移L1或第二位移L2的变化和预设位移差L，PLC控制第一比例阀51或第二比例阀56的开度，使第一位移L1和第二位移L2的差值维持在预设位移差L，其中第一压力P1和第二压力P2均低于阈值压力。

具体地，在本实施例中，如图2所示，为了方便安装各阀体和压力变送器52和56，在第一台车10的尾端的车体架上固定有控制阀组50，包括第一比例阀51、第二比例阀55、第一压力变送器52和第二压力变送器56，并且为了锁住第一油缸30的伸出位置，控制阀组50上还设置有第一锁止阀53、第二锁止阀54、第三锁止阀57和第四锁止阀58，如图1所示，第一锁止阀53连接在第一油缸30的进油口和第一比例阀51之间，第二锁止阀54连接在第一油缸30的出油口和第一比例阀51之间，用于在第一油缸30的伸出位置确定时锁住第一油缸30的伸出位置，类似地，第三例阀57连接在第二油缸40的进油口和第二比例阀55之间，第四锁止阀58连接在第二油缸40的出油口和第二比例阀55之间，用于在第二油缸40的伸出位置确定时锁住第二油缸40的伸出位置。

在本实施例中，如图2所示，第一油缸30和第二油缸40均带有位移传感器（其在油缸内部，未示出），用于分别检测第一油缸30的油缸杆伸出的第一位移L1和第二油缸40的油缸杆伸出的第二位移L2，并将第一位移L1和第二位移L2反馈至PLC，在盾构机正常平直行进时，L1和L2之间的基本无位移差，且在盾构机正常转弯掘进时，L1和L2之间保持恒定位移差。第一油缸30内的第一油缸杆的一端位于油缸内而另一端伸出油缸外，在第一油缸杆的另一端设置有第一连接头（未示出），用于与第二台车20首端的内侧铰接，第一油缸30的一端设置有第二连接头（未示出），用于与第一台车10尾端的内侧铰接；类似地，第二油缸40内的第二油缸杆的一端位于油缸内而另一端伸出油缸外，在第二油缸杆的另一端设置有第三连接头（未示出），用于与第二台车20首端的外侧铰接，第二油缸40的一端设置有第四连接头（未示出），用于与第一台车10尾端的外侧铰接。如图1所示，针对于第二油箱30，来自油箱（未示出）的油通过第一比例阀51、第一锁止阀53进入第一油缸30的进油口且通过出油口、第二锁止阀54、第一比例阀51回流至油箱；针对于第二油箱40，来自油箱（未示出）的油通过第二比例阀55、第三锁止阀57进入第二油缸40的进油口且通过出油口、第四锁止阀58、第二比例阀55回流至油箱。

为了保证第一油缸30内第一压力P1和第二油缸40内第二压力P2在安全阈值压力内，针对第一油箱30，设置第一压力变送器52，用于检测第一油箱30的有杆腔内的压力并对应转换为电信号传输至PLC，且针对第二油箱40，设置第二压力变送器56，用于检测第二油箱40的有杆腔内的压力并对应转换为电信号传输至PLC，在PLC检测到任一个压力变送器检测到的压力值大于阈值压力时，表明当前台车行进受阻或脱轨，向工作人员报警，以便及时检修。

在本实施例中，以位移差为检测信号，通过第一比例阀51或第二比例阀55的闭环控制，对第一油缸30的伸出位置和第二油缸40的伸出位置进行控制，实现位移差维持在预设位移差，保证第一台车10和第二台车20两侧受力均匀。具体地，在本实施例中，当第一台车10牵引第二台车20水平直行掘进时，当正常行进时，第一油缸30和第二油缸40基本无位移差且第一压力变送器52和第二压力变送器56反馈的压力基本无压力差，当内侧或外侧牵引不动（例如受阻或脱轨）时，以外侧牵引不动为例进行说明，第二压力变送器56检测到压力升高，且同时产生位移差，此时PLC控制加大第一比例阀51的开度，对第二油缸40的有杆腔加油，加大对第二台车20外侧的牵引力，同时第二油缸杆伸出的第二位移L2减小，以位移差为反馈信号，通过第二比例阀55的闭环控制，实现第一油缸杆和第二油缸杆伸出相同位移，此后通过第一锁止阀53和第二锁止阀54锁住第二油缸20的伸出位置，当然第二压力变送器56实时监测第二油缸40的有杆腔内的压力，该压力不大于安全阈值压力，正常情况下，如果是非故障偏载的情况，只要稍微加大点压力，就能够保持第一油缸杆和第二油缸杆伸出相同位移，如果在达到安全阈值压力后，仍拉不动第二台车20外侧，说明第二台车20受阻或脱轨，继续拉动则会造成设备损坏，此时可以通过报警装置（未示出）向工作人员报警以便及时检修。本实施例中报警装置可以采用蜂鸣器、LED闪烁灯或语音播报装置，在压力达到安全阈值压力时，蜂鸣器发出蜂鸣声、LED闪烁灯闪烁或者语音播报装置广播报警信息等等。

同理地，当后配套台车在转弯时，维持第一油缸杆伸出的位移和第二油缸杆伸出的位移为预设位移差即可，在内侧或外侧牵引不动（例如受阻或脱轨）时，位移差发生变化，以位移差为反馈信号，通过第二比例阀55的闭环控制，维持第一油缸杆伸出的位移和第二油缸杆伸出的位移为预设位移差，此后通过第三锁止阀57和第四锁止阀58锁住第二油缸40的伸出位置，实现平衡台车两侧的不均匀载荷，实现后配套台车平稳行驶。

本实施例盾构机后配套台车牵引控制系统，第一台车的尾端的两侧对应与第二台车的首端的两侧分别通过第一油缸和第二油缸相连，保持第一油缸和第二油缸的油缸杆伸出的位移差，当两侧出现受力不均时，即一侧拉不动时，此时位移差与预设位移差之间出现偏差，PLC根据位移差调整一侧比例阀的开度，增加该侧压力，提升对第二台车的牵引力，通过比例阀的闭环控制，使位移差维持在预设位移差，实现两侧均匀受力，防止偏载，甚至脱轨，提高台车行进可靠性及安全性；第一压力变送器和第二压力变送器分别实时检测第一油缸内压力和第二油缸内压力，避免牵引力较大而导致拉坏设备，进一步提高台车行进安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。