一种智能地铁焊轨车及焊轨方法
技术领域
本发明涉及一种地铁焊轨车，属于城市轨道交通机械设计与制造技术领域。
背景技术
我国的城市轨道交通迅猛发展。目前已获国务院批准修建城市轨道的城市已达39座，至2020年将达到50余座，线路总长达6000公里。城市轨道对养护设备的需求日益显现。目前，国内地铁钢轨焊接主要采用铝热焊、小型气压焊、集装箱式闪光焊轨车、地铁闪光焊轨车。由于铝热焊、小型气压焊焊接质量难以保证，集装箱式闪光焊轨车可以保证质量，但需要配备特殊的平车和牵引车，且作业效率低，现有的地铁焊轨车智能化、机械化程度不高。
申请号为201410454312.X的中国发明专利申请公开了一种地铁用自行式焊轨车，其包括车架和液压支腿，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。这种地铁用自行式焊轨车通用性强，可以打破地铁领域一直进口焊轨车的现状，但是其智能化、机械化程度仍有待提高。
发明内容
本发明提供一种采用闪光焊方法修复无缝线路钢轨的整套设备，机械化、智能化程度大大提高，不仅可降低现场劳动强度，减少辅助时间，而且能够高效、保质的完成现场钢轨的连接。
本发明提供一种智能地铁焊轨车，其能够自力运行至施工场地，通过自身携带的焊机及焊机收放装置，根据智能控制方式，实现地铁线路现场线上、线下焊接和站内基地焊。
本发明通过下列技术方案实现：一种智能地铁焊轨车，包括车架，该车架装有司机室、功能间、操作间、动力传动系统、柴油箱、液压系统、前驱动转向架、后驱动转向架、基础制动、液压油箱、电气控制系统、电气箱体及其附件、液压支腿、焊机、焊机收放装置，焊机间。
优选的是，所述车架下方还设置空气制动系统以及气动系统。
优选的是，所述车架设置扶梯。
所述车架前后均装有车钩。
所述焊机间设置在车架上远离司机室一端，焊机间通过安装在车架上的导轨及安装在焊机间底部的滚轮与车架连接，焊机间可通过一套滑移传动机构的传动实现自动伸缩移动。
所述焊机间尾部包括翻转门，翻转门与焊机间主体之间通过一套驱动装置连接，通过操作响应控制开关，实现翻转门的自动翻转。
所述液压支腿对称布置于车架前后四角，具有升降和横移功能，支腿全部伸出后，能使车轮踏面离开轨面，如出现极端脱轨，可实现车辆快速起复。
所述焊机收放装置底部设置有调平装置，适应曲线焊轨作业。
所述车钩在司机室端和焊机端根据结构和功能需要采用不同类型车钩。
所述液压系统包括三种走行模式，及多种应急设置。所述三种走行模式为高速走行、作业走行、应急走行，应急走行在网络系统出现故障时启动，保证车辆快速离开现场。应急动力源包含有应急泵站、手动泵及外接油源。
所述液压系统具有切除故障轴走行功能，当某根驱动轴发生故障，又需进行走行时，可在不用拆除机械结构的情况下，切除故障轴，即通过切换相应的截止阀将该故障轴上的走行马达从走行系统分离，然后按正常走行操作连接其他的驱动轴，从而控制整车走行。
所述电气系统包括供电子系统、发动机控制子系统、交流发电子系统及配电子系统、照明子系统、信号子系统、通话子系统、显示与报警子系统、挂档与走行控制子系统、作业及油缸控制子系统、网络子系统、视频子系统、辅助火警子系统、远程诊断与数据传输子系统，从而使所述电气系统具有宽温性能、抗震动冲击、数据传输速度快、易于故障分析及维护、定制化人机界面等特点，并可实现远程监控、维护、诊断、调试。
所述电气系统包括外接电源或自发电两种模式，能够实现双向选择，两者具有机械互锁功能，自发电设备包括辅助回路和主回路，外接电源、辅助回路和主回路之间切换自动控制或手动控制。
所述气动系统包括气源系统、挂档系统、报警系统，该报警系统包括扬声器。
所述空气制动系统包括制动机、空气压缩机、总风缸、干燥器、单向阀、安全阀、过滤器、空气管路，根据所述智能地铁焊轨车需要的功能及实际车辆允许的空间位置将上述部件依序进行组装，实现制动。
所述动力传动系统包括发动机、分动齿轮箱及液压马达、液压泵、车轴齿轮箱、发电机。所述发动机加装有尾气后处理设备，满足发动机排气背压要求，符合国内四阶段排放标准。
所述前驱动转向架和后驱动转向架安装有制动防滑系统，避免车辆车轮抱死，防止车轮擦伤。
所述焊机包括焊接系统，该焊接系统与走行系统高度集成化设计，共用一套液压及电气控制系统。
所述焊机收放装置在收放焊机过程中，通过安装在焊机收放装置悬臂上的感应器及电气程序控制，能感应翻转门位置及周围障碍物，自动控制悬臂收放动作，实现一键收放。
本发明所述智能地铁焊轨车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，符合地铁轴重和限界要求。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：可自力运行到焊轨现场，进行线上、线下焊接和基地焊接，若出现极端脱轨，可实现车辆快速起复；设置多重安全应急措施，保证车辆可安全快速撤离现场；作业过程中所有操作均为机械化、自动化设计，降低现场劳动强度；智能化设计，可实现远程监控、维护、诊断、调试，增强用户体验，实时跟踪作业现场，方便维护诊断。
本发明的第二方面提供一种智能地铁焊轨方法，其包括：
步骤A：地铁焊轨车高速走行至待焊接作业处，停车；
步骤B：操作翻转门控制开关，翻转门自动开启至与原始状态呈80°-90°夹角的位置并自锁；
步骤C：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至工作状态，使焊机系统完全暴露；
步骤D：操作地铁焊轨车的支腿控制开关，使支腿伸长，将整车顶起至车轮离开钢轨；
步骤E：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转下放至道心，然后将待焊钢轨对位，开启焊机，在钢轨待焊接处开始焊接作业，实现线下焊接；
步骤F：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转下放至走行线路上待焊钢轨处，对位，开启焊机，在钢轨待焊接处开始焊接作业，实现线上焊接；
步骤G：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转下放至基地相应焊接平台，待焊钢轨对位，开启焊机，在钢轨待焊接处开始焊接作业，实现基地焊接；
步骤H：操作地铁焊轨车的支腿控制开关，支腿收缩或横移，将整车放下至正常走行状态；
步骤I：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收回限界之内，以较低速度运行至下一焊接工作位；
步骤J：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收至地铁焊轨车上；
步骤K：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至走行状态；
步骤L：操作翻转门控制开关，翻转门自动闭合并锁定；
步骤M：整个焊轨作业结束，整车高速走行离开工作地点；
依次执行步骤ABCEIJKLM，或依次执行步骤ABCEJKLM，或依次执行步骤ABCDFHIJKLM或依次执行步骤ABCDFHJKLM,或依次执行步骤ABCGJKLM，或依次执行步骤ABCGIJKLM。
附图说明
图1为本发明所述智能地铁焊轨车的一优选实施例的整车结构的示意图；
图2为图1所示实施例中整车内部结构的示意图；
图3为图1及图2所示实施例中司机室的侧视图；
图4为图1及图2所示实施例中焊机间和翻转门的结构示意图；
图5为图1及图2所示实施例中焊机和焊机收放装置的结构示意图；
图1-图5中数字标记的含义是：
1车架2功能间3车钩4司机室5操作间
6动力传动系统7柴油箱8液压系统9前驱动转向架
10后驱动转向架11空气制动及气动系统12基础制动13扶梯
14液压油箱15电气控制系统16电气箱体及其附件
17翻转门18液压支腿19焊机20焊机收放装置21焊机间。
具体实施方式
实施例1.1:一种智能地铁焊轨车，如图1-图3所示，其包括车架1，该车架1上方由前向后依次布置有司机室4、功能间2、操作间5、焊机间21，功能间2内部布置有动力传动系统6、液压油箱14，操作间5内部设置有办公区域及作业操作区域，焊机间21内部布置有焊机19、焊机收放装置20，焊机间21端部设置有翻转门17。车架1下方由前向后依次布置有前驱动转向架9、柴油箱7、后驱动转向架10。前驱动转向架9两侧布置有扶梯13。前驱动转向架9、后驱动转向架10分别布置有基础制动12。车架1前后分别布置有车钩3。液压支腿18左右对称布置于车架前后四角。液压系统8、空气制动及气动系统11、电气控制系统15、电气箱体及其附件16合理布置于车架1上方、下方和周围。
如图4所示，翻转门17利用油缸驱动，实现上下翻转，油缸最大行程可使翻转门17向上翻转90°，油缸最小行程可使翻转门17处于关闭状态，可有效防止误操作导致翻转门17翻转过度。焊机间21与车架1之间通过导轨及滚轮连接，可通过一套滑移传动机构的传动实现焊机间21在导轨方向上的自动伸缩移动。
如图5所示，由于地铁限界限制，翻转门17采用折弯设计，以加大焊机19及焊机收放装置20在作业工况时上方空间，焊机收放装置20还连接传感器，从而使焊机收放装置20在收放焊机19过程中，能自动感应翻转门17的位置及周围障碍物，从而实现智能控制，及一键收放。
焊机间21在作业工况可通过链轮链条传动，自动控制，实现前后滑移。
翻转门17可自动控制，实现上下翻转。
液压支腿18对称布置于车架1前后四角，具有升降和横移功能，支腿全部伸出后，能使车轮踏面离开轨面，如出现极端脱轨，可实现车辆快速起复。
焊机收放装置20下方设置有调平装置，适应曲线焊轨作业。
车钩3在司机室端和焊机端根据结构和功能需要采用不同类型车钩。
液压系统8具有三种走行模式，多种应急设置。走行模式包括高速走行、作业走行、应急走行，应急走行在网络系统出现故障时启动，保证车辆快速离开现场。应急系统包含有应急泵站、手动泵及外接油源。
本发明的特征也在于本车液压系统具有切除故障轴走行功能，当某根驱动轴发生故障，又需进行走行时，可在不用拆除机械结构的情况下，切除故障轴，即通过切换相应的截止阀将该轴上走行马达从走行系统分离，然后按正常走行操作控制整车走行。
本发明的特征也在于本车电气系统采用工业级PC(触摸屏)、Ethernet(以太网)交换机、PLC(逻辑控制器)、Profinet、远程I/O(输入/输出)的现场总线网络控制系统，由供电系统、发动机控制系统、交流发电系统及配电系统、照明系统、信号系统、通话系统、显示与报警系统、挂档与走行控制系统、作业及油缸控制系统、网络系统、视频系统、辅助火警系统、远程诊断与数据传输系统等多个子系统组成，具有宽温性能、抗震动冲击、数据传输速度快、易于故障分析及维护、定制化人机界面等特点，可实现远程监控、视频多点通话、维护、诊断、调试。
电气系统可实现外接电、自发电双向选择，两者具有机械互锁功能，即只能选择其中一种方式，自发电设置有辅助回路和主回路，外接电、辅助回路和主回路切换可通过编程实现自动控制，也可手动切换。
电气控制系统预留与其他平台智慧共享的接口。
气动系统包括气源系统、挂档系统、报警系统(包含喇叭)系统三部分，空气制动系统包括制动机、空气压缩机、总风缸、干燥器、单向阀、安全阀、过滤器、空气管路。
动力传动系统由发动机、分动齿轮箱及液压马达、液压泵、车轴齿轮箱、发电机等组成。加装有尾气后处理设备，该尾气后处理设备与排气系统集成，充分考虑发动机性能要求，满足发动机排气背压要求，且排放符合国内四阶段排放标准。
前驱动转向架9和后驱动转向架10安装有制动防滑系统，避免车辆车轮抱死，防止车轮擦伤。
焊接系统与走行系统高度集成化设计，共用一套液压及电气控制系统。
焊机收放装置在收放焊机过程中，能自动感应翻转门位置及周围障碍物，智能控制，可实现一键收放。
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，符合地铁轴重和限界要求。
上述实施例中，传动方式为电传动或液压传动。
上述实施例中，取电方式可以为接触网取电或市网取电或本车自发电。
上述实施例中，动力传动排气系统可以选择不同的处理方案，如DPF和DOC方式或充分燃烧+SCR方式。
上述实施例中，焊机可以为闪光焊机或气压焊机。
上述实施例中，焊机收放装置可以为双悬臂或单悬臂或机械手。
上述实施例中，焊机收放装置可以为固定式或活动式。
上述实施例中，应急泵可以为液压应急泵或电应急泵。
上述实施例中，制动系统制动机可以为目前已有的所有类型，如JZ-7、YZ-1。
上述实施例中，焊机间滑移动力可以为液压驱动或电驱动或空气驱动。
上述实施例中，翻转门翻转驱动力可以为液压驱动或电驱动或空气驱动。
上述实施例所述智能地铁焊轨车可自力运行到焊轨现场，进行线上、线下焊接和基地焊接，若出现极端脱轨，可实现车辆快速起复；设置多重安全应急措施，保证车辆可安全快速撤离现场；作业过程中所有操作均为机械化、自动化设计，降低现场劳动强度；智能化设计，通过4G及远程控制模块，实现远程监控、维护、诊断、调试，增强用户体验，实时跟踪作业现场，方便维护诊断。
实施例2.1:一种智能地铁焊轨方法，包括：
步骤A：地铁焊轨车高速走行至待焊接作业处，停车；
步骤B：操作翻转门控制开关，翻转门自动开启至与原始状态呈80°-90°夹角的位置并自锁；
步骤C：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至工作状态，使焊机系统完全暴露；
步骤E：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转下放至道心，道心待焊钢轨对位，开启焊机，在钢轨待焊接处开始焊接作业，实现线下焊接；
步骤I：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收回限界之内，以较低速度运行至下一焊接工作位；
步骤J：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收至地铁焊轨车上；
步骤K：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至走行状态；
步骤L：操作翻转门控制开关，翻转门自动闭合并锁定；
步骤M：整个焊轨作业结束，整车高速走行离开工作地点；
依次执行步骤A、步骤B、步骤C、步骤E、步骤I、步骤J、步骤K、步骤L、步骤M。
实施例2.2一种智能地铁焊轨方法，包括：
步骤A：地铁焊轨车高速走行至待焊接作业处，停车；
步骤B：操作翻转门控制开关，翻转门自动开启至与原始状态呈80°-90°夹角的位置并自锁；
步骤C：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至工作状态，使焊机系统完全暴露；
步骤E：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转下放至道心，道心待焊钢轨对位，开启焊机，在钢轨待焊接处开始焊接作业，实现线下焊接；
步骤J：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收至地铁焊轨车上；
步骤K：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至走行状态；
步骤L：操作翻转门控制开关，翻转门自动闭合并锁定；
步骤M：整个焊轨作业结束，整车高速走行离开工作地点；
依次执行步骤A、步骤B、步骤C、步骤E、步骤J、步骤K、步骤L、步骤M。
实施例2.3一种智能地铁焊轨方法，包括：
步骤A：地铁焊轨车高速走行至待焊接作业处，停车；
步骤B：操作翻转门控制开关，翻转门自动开启至与原始状态呈80°-90°夹角的位置并自锁；
步骤C：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至工作状态，使焊机系统完全暴露；
步骤D：操作地铁焊轨车的支腿控制开关，使支腿伸长，将整车顶起至车轮离开钢轨；
步骤F：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转下放至走行线路上待焊钢轨处，对位，开启焊机，在钢轨待焊接处开始焊接作业，实现线上焊接；
步骤H：操作地铁焊轨车的支腿控制开关，支腿收缩或横移，将整车放下至正常走行状态；
步骤I：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收回限界之内，以较低速度运行至下一焊接工作位；
步骤J：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收至地铁焊轨车上；
步骤K：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至走行状态；
步骤L：操作翻转门控制开关，翻转门自动闭合并锁定；
步骤M：整个焊轨作业结束，整车高速走行离开工作地点；
依次执行步骤A、步骤B、步骤C、步骤D、步骤F、步骤H、步骤I、步骤J、步骤K、步骤L、步骤M。
实施例2.4一种智能地铁焊轨方法，其包括：
步骤A：地铁焊轨车高速走行至待焊接作业处，停车；
步骤B：操作翻转门控制开关，翻转门自动开启至与原始状态呈80°-90°夹角的位置并自锁；
步骤C：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至工作状态，使焊机系统完全暴露；
步骤D：操作地铁焊轨车的支腿控制开关，使支腿伸长，将整车顶起至车轮离开钢轨；
步骤F：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转下放至走行线路上待焊钢轨处，对位，开启焊机，在钢轨待焊接处开始焊接作业，实现线上焊接；
步骤H：操作地铁焊轨车的支腿控制开关，支腿收缩或横移，将整车放下至正常走行状态；
步骤J：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收至地铁焊轨车上；
步骤K：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至走行状态；
步骤L：操作翻转门控制开关，翻转门自动闭合并锁定；
步骤M：整个焊轨作业结束，整车高速走行离开工作地点；
依次执行步骤A、步骤B、步骤C、步骤D、步骤F、步骤H、步骤J、步骤K、步骤L、步骤M。
实施例2.5一种智能地铁焊轨方法，其包括：
步骤A：地铁焊轨车高速走行至待焊接作业处，停车；
步骤B：操作翻转门控制开关，翻转门自动开启至与原始状态呈80°-90°夹角的位置并自锁；
步骤C：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至工作状态，使焊机系统完全暴露；
步骤G：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转下放至基地相应焊接平台，待焊钢轨对位，开启焊机，在钢轨待焊接处开始焊接作业，实现基地焊接；
步骤J：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收至地铁焊轨车上；
步骤K：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至走行状态；
步骤L：操作翻转门控制开关，翻转门自动闭合并锁定；
步骤M：整个焊轨作业结束，整车高速走行离开工作地点；
依次执行步骤A、步骤B、步骤C、步骤G、步骤J、步骤K、步骤L、步骤M。
实施例2.6一种智能地铁焊轨方法，其包括：
步骤A：地铁焊轨车高速走行至待焊接作业处，停车；
步骤B：操作翻转门控制开关，翻转门自动开启至与原始状态呈80°-90°夹角的位置并自锁；
步骤C：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至工作状态，使焊机系统完全暴露；
步骤G：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转下放至基地相应焊接平台，待焊钢轨对位，开启焊机，在钢轨待焊接处开始焊接作业，实现基地焊接；
步骤I：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收回限界之内，以较低速度运行至下一焊接工作位；
步骤J：将焊机通过焊机收放装置伸缩及左右旋转收至地铁焊轨车上；
步骤K：操作焊接间滑移机构控制开关，焊接间滑移至走行状态；
步骤L：操作翻转门控制开关，翻转门自动闭合并锁定；
步骤M：整个焊轨作业结束，整车高速走行离开工作地点。
依次执行步骤A、步骤B、步骤C、步骤G、步骤I、步骤J、步骤K、步骤L、步骤M。
