[发明专利]一种铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置及紧固方法

权利要求书

1.一种铁路轨道扣件螺栓紧固方法，其特征在于：该紧固方法采用的智能化装置包括设置在铁路轨道(6)上且能沿铁路轨道(6)行驶的扣件螺栓紧固单元与所述扣件螺栓紧固单元可拆卸连接的动力单元(5)；

所述扣件螺栓紧固单元包括设置在铁路轨道(6)中钢轨(6-1)上且能在钢轨(6-1)踏面行驶的行驶底架(1)、两组对称设置在所述行驶底架(1)上且分别对两个钢轨(6-1)侧部的扣件螺栓(7)进行紧固或旋松的旋转动力机构(4)和设置在两个旋转动力机构(4)之间的控制箱(2)，以及设置在所述旋转动力机构(4)外的保护罩(3)和设置在所述控制箱(2)中的控制模块；

两组所述旋转动力机构(4)的结构相同，且所述旋转动力机构(4)包括位于所述行驶底架(1)上方的上板(4-1)、设置在行驶底架(1)中且与所述上板(4-1)平行布设的下板(4-2)、两组对称安装在上板(4-1)上且对每个钢轨(6-1)两侧的扣件螺栓(7)进行紧固或旋松的旋转动力部件，以及四组设置在上板(4-1)与下板(4-2)之间的导向滑动部件(4-4)；

两组所述旋转动力部件结构相同，所述旋转动力部件包括设置在所述上板(4-1)上的伸缩部件(4-5)、设置在所述伸缩部件(4-5)上的旋转部件(4-3)和与所述旋转部件(4-3)连接的套筒部件(4-6)，所述伸缩部件(4-5)和导向滑动部件(4-4)连接，以使伸缩部件(4-5)带动所述旋转部件(4-3)和所述套筒部件(4-6)上下调节；

所述行驶底架(1)的底部设置有前激光测距传感器(9)和后激光测距传感器(10)，所述行驶底架(1)、旋转部件(4-3)和伸缩部件(4-5)均由所述控制模块进行控制，所述前激光测距传感器(9)和后激光测距传感器(10)均与所述控制模块连接；

所述行驶底架(1)包括主框架(1-1)、两组对称设置在主框架(1-1)两端底部的行驶驱动部件和四个对称设置在主框架(1-1)两端的把手部件；

两组所述行驶驱动部件结构相同，所述行驶驱动部件包括设置在主框架(1-1)底部的主动轮(1-6)与从动轮(1-7)和与所述主动轮(1-6)传动连接的电机部件，所述电机部件包括设置在主框架(1-1)上且竖向布设的行驶电机(1-4)和与行驶电机(1-4)输出轴传动连接的减速机(1-5)，所述主动轮(1-6)通过轮轴与减速机(1-5)的输出轴传动连接，所述减速机(1-5)位于两个钢轨(6-1)之间，所述行驶电机(1-4)由所述控制模块进行控制，所述主动轮(1-6)与从动轮(1-7)均位于钢轨(6-1)上；

所述把手部件包括设置在主框架(1-1)端部的安装座(1-2)和安装在所述安装座(1-2)上的搬运把手(1-3)；

所述主框架(1-1)包括第一矩形架体和能伸入伸出所述第一矩形架体中的第二矩形架体，所述第一矩形架体包括两个平行布设的第一纵梁(1-1-1)和多个设置在两个第一纵梁(1-1-1)之间的第一连接横梁(1-1-3)；

所述第二矩形架体包括两个平行布设的第二纵梁(1-1-2)和多个设置在两个第二纵梁(1-1-2)之间的第二连接横梁(1-1-6)，所述第二纵梁(1-1-2)靠近第一纵梁(1-1-1)的一端设置有伸缩纵梁(1-1-4)，所述伸缩纵梁(1-1-4)伸入第一纵梁(1-1-1)中，且所述第一纵梁(1-1-1)上设置有腰形孔(1-1-5)，所述腰形孔(1-1-5)沿第一纵梁(1-1-1)端部的长度布设，所述伸缩纵梁(1-1-4)的伸入端设置有连接孔，所述腰形孔(1-1-5)和所述连接孔通过螺栓连接；

所述动力单元(5)包括底盘框架(5-1)和设置在所述底盘框架(5-1)底部四角的被动轮(5-2)，以及设置在所述底盘框架(5-1)上的柴油发电机(5-6)、工具箱(5-3)和空压机(5-7)，所述工具箱(5-3)和空压机(5-7)位于柴油发电机(5-6)两侧；

所述底盘框架(5-1)的侧壁设置有四个围成呈矩形的吊耳(5-8)，所述底盘框架(5-1)靠近行驶底架(1)的侧壁中部设置有连接耳(5-9)，所述行驶底架(1)靠近底盘框架(5-1)的侧壁中部设置有配合连接耳(1-8)，所述配合连接耳(1-8)和连接耳(5-9)之间可拆卸连接有连接杆(8)；

该方法包括以下步骤：

步骤一、设定扣件螺栓紧固参数：

步骤101、设定扣件螺栓紧固的工况为逐一紧固工况、间隔紧固工况或者自动识别紧固工况；

步骤102、设定扣件螺栓旋松的工况为逐一旋松工况、间隔旋松工况或者自动识别旋松工况；

步骤二、铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置的安装：

步骤201、施工人员通过搬运把手(1-3)将扣件螺栓紧固单元安装在铁路轨道(6)上，并通过吊耳(5-8)将动力单元(5)吊装至铁路轨道(6)上；

步骤202、将扣件螺栓紧固单元和动力单元(5)之间通过连接杆(8)连接，并将动力单元(5)上的空压机(5-7)和所述扣件螺栓紧固单元上的气缸(4-5-1)通过管线连接；

步骤三、铁路轨道上扣件螺栓的划分和初始操作：

步骤301、沿铁路轨道(6)延伸方向，将待紧固的扣件螺栓(7)依次记作第1个扣件螺栓，第2个扣件螺栓，....，第i个扣件螺栓，....，第I个扣件螺栓；其中，i和I均为正整数，且1≤i≤I，第2个扣件螺栓至第i个扣件螺栓均位于第1个扣件螺栓的前方；

步骤302、人工将I个扣件螺栓安装并旋转两圈，确保I个扣件螺栓均竖直布设，并根据各个扣件螺栓的顶部和钢轨(6-1)顶部之间的间距，得到扣件螺栓的顶部和钢轨(6-1)顶部之间最小间距L_min；

步骤303、将前激光测距传感器(9)底部检测面和钢轨(6-1)顶部之间的间距记作l，则得到前激光测距传感器(9)底部检测面和扣件螺栓的顶部之间的最小间距L_min+l；

步骤304、人工将铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置移动至第1个轨道螺后方的一个扣件螺栓处，以使铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置中套筒部件(4-6)的轴线和第1个轨道螺后方的一个扣件螺栓的轴线偏差不大于50mm；

步骤四、扣件螺栓的操作判断：

当需要对扣件螺栓进行的紧固操作时，执行步骤五；当需要对扣件螺栓进行旋松操作时，执行步骤六；

步骤五、铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置对扣件螺栓的紧固：

当铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置进行自动识别紧固工况时，具体过程如下：

步骤501、控制器(2-7)通过行驶电机驱动器(2-4)控制行驶电机(1-4)工作，行驶电机(1-4)工作带动减速机(1-5)转动，减速机(1-5)转动通过主动轮(1-6)、从动轮(1-7)和被动轮(5-2)带动扣件螺栓紧固单元和动力单元(5)沿钢轨(6-1)踏面行驶；

步骤502、在扣件螺栓紧固单元和动力单元(5)沿钢轨(6-1)踏面行驶的过程中，行走编码器(12)对扣件螺栓紧固单元行驶的距离进行检测，并将检测到的行驶距离发送至控制器(2-7)，直至控制器(2-7)接收到的行驶距离满足行驶距离判断值，操作前激光测距传感器(9)供电工作；

步骤503、操作扣件螺栓紧固单元和动力单元(5)沿钢轨(6-1)踏面继续行驶，前激光测距传感器(9)实时检测，并将检测到的前间距发送至控制器(2-7)，控制器(2-7)将接收到的前间距和扣件螺栓需调整高度设定值进行比较，当前间距满足[L_min+l，L_max)时，执行步骤504和步骤505；否则，执行步骤506；其中，L_max表示扣件螺栓紧固到位时扣件螺栓顶部和前激光测距传感器(9)底部检测面之间的间距；

步骤504、操作前激光测距传感器(9)停止工作，后激光测距传感器(10)供电工作，扣件螺栓紧固单元和动力单元(5)沿钢轨(6-1)踏面继续行驶，后激光测距传感器(10)实时检测，并将检测到的后间距发送至控制器(2-7)，控制器(2-7)将接收到的后间距和L_d进行比较，当后间距满足[L_d-2.5mm,L_d+2.5mm]时，控制器(2-7)通过行驶电机驱动器(2-4)控制行驶电机(1-4)停止工作，扣件螺栓紧固单元和动力单元(5)停止行驶，后激光测距传感器(10)停止工作；其中，L_d表示后激光测距传感器(10)的检测面和弹条(13)最高顶部之间的间距；

步骤505、操作旋转动力机构(4)旋转下降对第1个扣件螺栓进行紧固，完成第1个扣件螺栓的判断紧固；

步骤506、扣件螺栓紧固单元和动力单元(5)沿钢轨(6-1)踏面继续行驶，行走编码器(12)对扣件螺栓紧固单元行驶的距离进行检测，并将检测到的行驶距离发送至控制器(2-7)，直至控制器(2-7)接收到的行驶距离满足轨枕间距要求值，完成第1个扣件螺栓的判断紧固；

步骤507、按照步骤501至步骤506所述的方法，完成第2个扣件螺栓的判断紧固，...，第i段铁路扣件螺栓的判断紧固，...，第I段铁路扣件螺栓的判断紧固；

当铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置进行逐一紧固工况时，具体过程如下：

步骤50A、按照步骤501和步骤502所述的方法，直至控制器(2-7)接收到的行驶距离满足行驶距离判断值；

步骤50B、操作后激光测距传感器(10)供电工作，扣件螺栓紧固单元和动力单元(5)沿钢轨(6-1)踏面继续行驶，后激光测距传感器(10)实时检测，并将检测到的后间距发送至控制器(2-7)，控制器(2-7)将接收到的后间距和L_d进行比较，当后间距满足[L_d-2.5mm,L_d+2.5mm]时，控制器(2-7)通过行驶电机驱动器(2-4)控制行驶电机(1-4)停止工作，扣件螺栓紧固单元和动力单元(5)停止行驶，后激光测距传感器(10)停止工作；

步骤50C、操作旋转动力机构(4)旋转下降对第1个扣件螺栓进行紧固；

步骤50D、按照步骤50A至步骤50C所述的方法，依次完成第2个扣件螺栓的紧固，...，第i个扣件螺栓的紧固，...，第I个扣件螺栓的紧固；

当铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置进行间隔紧固工况时，具体过程如下：

步骤50I、按照步骤501和步骤502所述的方法，直至控制器(2-7)接收到的行驶距离满足间隔间距判断值；其中，间隔间距判断值等于c倍的轨枕间距要求值和行驶距离判断值之和；其中，c为正整数；

步骤50II、按照步骤50B和步骤50C，完成第1+c个扣件螺栓的紧固；

步骤50III、按照步骤50I和步骤50II所述的方法，完成第α(c+1)个扣件螺栓的紧固，直至完成第I个扣件螺栓的紧固；其中，α为正整数；

步骤六、铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置对扣件螺栓的旋松：

当铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置进行自动识别旋松工况时，具体过程如下：

按照步骤501至步骤507所述的方法，操作旋转动力机构(4)反向旋转上升，完成对第1个扣件螺栓的判断旋松，第2个扣件螺栓的判断旋松，...，第i段铁路扣件螺栓的判断旋松，...，第I段铁路扣件螺栓的判断旋松；

当铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置进行逐一紧固旋松时，具体过程如下：

按照步骤50A至步骤50D所述的方法，操作旋转动力机构(4)反向旋转上升，完成第1个扣件螺栓的旋松，第2个扣件螺栓的旋松，...，第i个扣件螺栓的旋松，...，第I个扣件螺栓的旋松；

当铁路轨道扣件螺栓紧固智能化装置进行间隔旋松工况时，具体过程如下：

按照步骤50I和步骤50III所述的方法，操作旋转动力机构(4)反向旋转上升，成第α(c+1)个扣件螺栓的紧固的旋松，直至完成第I个扣件螺栓的旋松。