《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》是中鐵上海工程局集團有限公司、中鐵上海工程局集團華海工程有限公司於2016年10月10日申請的發明專利，該專利申請號為201610883017，公布號為CN106638185A，專利公布日為2017年5月10日，發明人是鄭康海、陳付平、趙文君、劉績、劉習生、閆進虎、李朝林、陳再昌。
《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》涉及一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法，其特徵在於，由導柱型上橫樑總成、支腿總成、走行梁總成等系統組成。該發明上橫樑總成與支腿總成採用導套、導柱連線，通過橫移變跨系統實現空重載行進過程自動變跨，區間變跨零耗時，並實現在正線軌道上行駛，節省人工、提高了施工速度。
2022年7月22日，《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》獲得第二十三屆中國專利銀獎。
（概述圖為《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法
- 公布號：CN106638185A
- 公布日：2017年5月10日
- 申請號：201610883017
- 申請日：2016年10月10日
- 申請人：中鐵上海工程局集團有限公司、中鐵上海工程局集團華海工程有限公司
- 地址：上海市靜安區江場三路278號
- 發明人：鄭康海、陳付平、趙文君、劉績、劉習生、閆進虎、李朝林、陳再昌
- 代理機構：上海三方專利事務所
- 代理人：吳瑋胡薇
- Int.Cl.：E01B29/16（2006.01）I、E01B29/02（2006.01）I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2016年10月之前的中國城市軌道工程鋪軌施工中，採用的傳統鋪軌設備主要有拼裝變換簡易型和人工及液壓動力改進型兩種結構型式。拼裝變換簡易型鋪軌機在作業面轉換變跨過程中需要停機解體通過後再組裝，因隧道空間狹小，吊裝變跨困難，工效低下，費工費時；人工改進型鋪軌機在作業面轉換變跨過程中雖然不需要解體，但需要停機人工低位頂升橫移變跨，雖然節省了作業面變換無效時間，但仍不能徹底解決零耗時快速變跨；天津市明信焊接工程有限公司和中鐵一局集團有限公司聯合發明的一種捷運鋪軌系統專利號ZL201410392315.5為典型的液壓動力改進型鋪軌機，在作業面轉換變跨過程中雖然不需要解體，但需要停機利用平板車駝運旋轉升降架液壓控制鋪軌機橫移變跨及液壓控制升降高度，這種方式仍不能徹底解決零耗時快速變跨，整機轉移作業面、長途運輸轉場等難題。2016年10月之前的已有鋪軌施工設備實際套用中都需要停機進行不同作業面跨度轉換，占用有效鋪軌作業時間，在現代鋪軌施工技術飛速發展時期，為滿足鋪軌施工效率的更高需求，鋪軌設備實現作業面變跨零耗時，整機實現完全免解體轉場運輸以及增大起吊空間、自動供電、人工及遙控操控等成為必然的趨勢，因此開發一種不需要任何輔助設備，可空重載行進過程自動變跨，實現作業面變跨零耗時，整機免解體轉場運輸，自動收放電纜，自動化操作程度高，減少大量人工，節能環保的鋪軌機成為一種趨勢。
發明內容
專利目的
《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》的目的在於，設計一種新式鋪軌機，具有行進過程空重載自動變跨，整機高度、寬度自動收縮，在作業區間軌距和正線軌距上均可行進的一種鋪軌機，解決2016年10月之前的已有鋪軌機頻繁變跨作業時需要進行反覆拆裝和施工前及施工後進退場費工費時等問題，採用上部動力驅動收縮、下部沿縱移軌道滾動漸進偏移縮進原理，對主體結構進行最佳化改進，實現捷運軌道施工作業面鋪軌機變跨零耗時，整機免拆解作業面轉移和長途轉場運輸，電動收放電纜，自動裝夾軌排、半自動卸落軌排，提高工效。
技術方案
《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》其特徵在於，由導柱型上橫樑總成1、支腿總成2、走行梁總成3、起重系統4、軌排扁擔5、橫移變跨系統6、電氣控制系統組成，所述導柱型上橫樑總成1整體為“工”字型結構，起重系統4架設於導柱型上橫樑總成1的中央，所述導柱型上橫樑總成1的左右兩端分別通過豎直設立的左右兩端支腿總成2連線左右兩端走行梁總成3，所述導柱型上橫樑總成1與支腿總成2均為可伸縮結構。
所述導柱型上橫樑總成，由上橫樑連繫梁、上橫樑導柱、上橫樑導柱加長節組成，各部件均為板材焊接而成的箱型結構；兩根上橫樑導柱中部均設有法蘭盤，通過上橫樑連繫梁兩端的法蘭盤連線成為“工”字型結構，上橫樑導柱加長節通過耳板、銷軸連線在兩根上橫樑導柱的兩端；上橫樑導柱與上橫樑導柱加長節側面按照一定步長設計成對的銷軸孔，用以進行上橫樑導套定位。
支腿總成由支腿導套、支腿導柱、支腿連繫梁、縱梁、上橫樑導套、頂升系統組成，支腿導套底部與走行梁連線，下部相應位置設計半口字形豁口，釋放軌距空間用以通過站台板，上部通過支腿連繫梁連線；支腿導柱套入支腿導套中，頂部連線縱梁，縱樑上部相應位置安裝上橫樑導套；支腿導套頂部設計銷軸孔用以進行支腿導柱定位，上橫樑導套套入上橫樑導 柱中，設計兩組銷軸孔，用以與上橫樑導柱進行定位；頂升系統由同步電機、絲桿及其安裝座組成，通過絲桿將縱梁及支腿導柱與支腿導套聯繫起來，形成可上下滑移的機構。
走行梁總成由走行梁、車輪組、驅動電機減速機、傳動齒輪、走行感應器、停車制動器、防撞器、操作平台組成，走行梁為板材焊接的箱型結構，前後分別內置車輪組，內部設計傳動齒輪組件，驅動電機減速機及其配電箱等安裝在走行樑上部，前後端部各設定一處走行感應器、停車制動器和防撞器，後端部設定操作平台，走行感應器為紅外式感應器，感應器可通過螺旋絲桿實現升降，停車制動器由鉸鏈連線夾軌器組成，防撞器為一懸臂樑，端部加裝橡膠緩衝器。
起重系統由起重葫蘆、動滑輪組、定滑輪組以及配套鋼絲繩組成，起重葫蘆與定滑輪組分別安裝在上橫樑連繫樑上的起重葫蘆座和定滑輪座上，動滑輪組安裝在軌排扁擔上。軌排扁擔由扁擔體，鉗型吊具、小吊鉤組成，鉗型吊具底部設計有把手和壓縮彈簧。橫移變跨系統由同步電機及絲桿組成，同步電機安裝在縱樑上並採用平鍵套裝絲槓端部、絲桿與上橫樑連繫樑上的固定絲母旋合，同步電機根據走行感應器傳遞的車輪運行橫向位移信號驅動絲桿旋轉，帶動支腿總成與上橫樑連繫梁產生相對位移實現同步橫移變跨。
電動卷線器採用磁滯式卷線器，中間取電雙向電動收放電纜，電機力矩可調。
上述行進過程自動變跨鋪軌機的使用方法，其特徵在於，包括以下步驟：
1、鋪軌機運輸吊裝至鋪軌基地現場，旋轉伸展連線上橫樑導柱加長節，旋轉控制臺至操作位置，整機調試，用基地起重機吊裝下至正線，使用軌道車牽引通過正線行駛至鋪軌區間作業面，操作鋪軌機頂升至作業需要高度，插入支腿導套支腿導柱連線銷軸；
2、安裝正線至區間走行軌過渡軌，操作鋪軌機沿過渡軌自動變跨至區間走行軌上，插入 上橫樑導套、上橫樑導柱連線銷軸；
3、採用雙機聯動模式吊運軌排至作業面，停車並放下駐車制動器，卸落軌排並人工輔助支撐架設軌排，收起駐車制動器進入下一幅軌排施工；
4、通過車站與隧道等變截面區間作業時拔出上橫樑導套、上橫樑導柱連線銷軸，操作鋪軌機空載或重載沿變跨軌距軌道行進過程自動變跨持續通過，通過後再插入連線銷軸進行等跨度鋪軌作業；
5、施工結束後，拔出上橫樑導套、上橫樑導柱連線銷軸，通過過渡軌自動變跨至正線軌道上，拔出支腿導套、支腿導柱連線銷軸，操作鋪軌機降低至最低高度，旋轉摺疊並定位上橫樑導柱加長節，旋轉收起操作面板，用軌道車牽引沿正線退回鋪軌基地出口，再用基地起重機起吊至基地並吊裝整機運輸退場；
6、整機收縮裝車轉場長途運輸至下一個施工項目或存放基地。
改善效果
《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》與2016年10月之前的已有技術相比，主要有以下優勢：
1、上橫樑總成與支腿總成採用導套、導柱連線，通過橫移變跨系統實現空重載行進過程自動變跨，區間變跨零耗時，並實現在正線軌道上行駛，極大節省人工、提高施工速度。
2、支腿總成採用導套、導柱機構，通過電動頂升系統降低整機高度，實現整機轉場運輸。
3、支腿導套上設計有半口字型口，可順利通過車站區間站台板，有效利用車站區間施工空間。
4、軌排扁擔採用鉗型夾具，底部設計有把手和壓縮彈簧，可實現自動裝夾軌排、手動打開的作業，加快裝卸軌排工序作業。
5、設計有停車制動器，防止出現溜車等危險情況。
6、電動卷線器可根據現場情況靈活確定安裝位置，電力驅動減少人工，提高工效。
7、電氣控制系統具有單機單動、雙機聯動及遙控操作等功能，方便調整，實現操作人員本質安全。
附圖說明
圖1a是《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》行進過程自動變跨鋪軌機整機組成結構主視圖；
圖1b是行進過程自動變跨鋪軌機整機組成結構側視圖；
圖1c是行進過程自動變跨鋪軌機整機組成結構俯視圖；
圖2是導柱型上橫樑總成結構圖；
圖3是支腿總成結構圖；
圖4是走行梁總成結構圖；
圖5是起重系統結構圖；
圖6是軌排扁擔結構圖；
圖7是橫移變跨系統結構圖；
圖8是電動卷線器；
圖9是行進過程自動變跨鋪軌機使用示意圖。
 圖1a |  圖1b |  圖1c |
 圖2 |  圖3 |  圖4 |
 圖5 |  圖6 |  圖7 |
 圖8 |  圖9 | / |
權利要求
1.《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》其特徵在於，由導柱型上橫樑總成（1）、支腿總成（2）、走行梁總成（3）、起重系統（4）、軌排扁擔（5）、橫移變跨系統（6）、電氣控制系統組成，所述導柱型上橫樑總成（1）整體為“工”字型結構，起重系統（4）架設於導柱型上橫樑總成（1）的中央，所述導柱型上橫樑總成（1）的左右兩端分別通過豎直設立的左右兩端支腿總成（2）連線左右兩端走行梁總成（3），所述導柱型上橫樑總成（1）與支腿總成（2）均為可伸縮結構。
2.如權利要求1所述的一種行進過程自動變跨鋪軌機，其特徵在於，所述導柱型上橫樑總成，由上橫樑連繫梁、上橫樑導柱、上橫樑導柱加長節組成，各部件均為板材焊接而成的箱型結構；兩根上橫樑導柱中部均設有法蘭盤，通過上橫樑連繫梁兩端的法蘭盤連線成為“工”字型結構，上橫樑導柱加長節通過耳板、銷軸連線在兩根上橫樑導柱的兩端；上橫樑導柱與上橫樑導柱加長節側面按照一定步長設計成對的銷軸孔，用以進行上橫樑導套定位。
3.如權利要求1所述的一種行進過程自動變跨鋪軌機，其特徵在於，支腿總成由支腿導套、支腿導柱、支腿連繫梁、縱梁、上橫樑導套、頂升系統組成，支腿導套底部與走行梁連線，下部相應位置設計半口字形豁口，釋放軌距空間用以通過站台板，上部通過支腿連繫梁連線；支腿導柱套入支腿導套中，頂部連線縱梁，縱樑上部相應位置安裝上橫樑導套；支腿導套頂部設計銷軸孔用以進行支腿導柱定位，上橫樑導套套入上橫樑導柱中，設計兩組銷軸孔，用以與上橫樑導柱進行定位；頂升系統由同步電機、絲桿及其安裝座組成，通過絲桿將縱梁及支腿導柱與支腿導套聯繫起來，形成可上下滑移的機構。
4.如權利要求1所述的一種行進過程自動變跨鋪軌機，其特徵在於，走行梁總成由走行梁、車輪組、驅動電機減速機、傳動齒輪、走行感應器、停車制動器、防撞器、操作平台組成，走行梁為板材焊接的箱型結構，前後分別內置車輪組，內部設計傳動齒輪組件，驅動電機減速機及其配電箱等安裝在走行樑上部，前後端部各設定一處走行感應器、停車制動器和防撞器，後端部設定操作平台，走行感應器為紅外式感應器，感應器可通過螺旋絲桿實現升降，停車制動器由鉸鏈連線夾軌器組成，防撞器為一懸臂樑，端部加裝橡膠緩衝器。
5.如權利要求1所述的一種行進過程自動變跨鋪軌機，其特徵在於，起重系統由起重葫蘆、動滑輪組、定滑輪組以及配套鋼絲繩組成，起重葫蘆與定滑輪組分別安裝在上橫樑連繫樑上的起重葫蘆座和定滑輪座上，動滑輪組安裝在軌排扁擔上。
6.如權利要求1所述的一種行進過程自動變跨鋪軌機，其特徵在於，軌排扁擔由扁擔體，鉗型吊具、小吊鉤組成，鉗型吊具底部設計有把手和壓縮彈簧。
7.如權利要求1所述的一種行進過程自動變跨鋪軌機，其特徵在於，橫移變跨系統由同步電機及絲桿組成，同步電機安裝在縱樑上並採用平鍵套裝絲槓端部、絲桿與上橫樑連繫樑上的固定絲母旋合，同步電機根據走行感應器傳遞的車輪運行橫向位移信號驅動絲桿旋轉，帶動支腿總成與上橫樑連繫梁產生相對位移實現同步橫移變跨。
8.如權利要求1所述的一種行進過程自動變跨鋪軌機，其特徵在於，電動卷線器採用磁滯式卷線器，中間取電雙向電動收放電纜，電機力矩可調。
9.一種如權利要求1行進過程自動變跨鋪軌機的使用方法，其特徵在於，包括以下步驟：
（1）鋪軌機運輸吊裝至鋪軌基地現場，旋轉伸展連線上橫樑導柱加長節，旋轉控制臺至操作位置，整機調試，用基地起重機吊裝下至正線，使用軌道車牽引通過正線行駛至鋪軌區間作業面，操作鋪軌機頂升至作業需要高度，插入支腿導套支腿導柱連線銷軸；
（2）安裝正線至區間走行軌過渡軌，操作鋪軌機沿過渡軌自動變跨至區間走行軌上，插入上橫樑導套、上橫樑導柱連線銷軸；
（3）採用雙機聯動模式吊運軌排至作業面，停車並放下駐車制動器，卸落軌排並人工輔助支撐架設軌排，收起駐車制動器進入下一幅軌排施工；
（4）通過車站與隧道等變截面區間作業時拔出上橫樑導套、上橫樑導柱連線銷軸，操作鋪軌機空載或重載沿變跨軌距軌道行進過程自動變跨持續通過，通過後再插入連線銷軸進行等跨度鋪軌作業；
（5）施工結束後，拔出上橫樑導套、上橫樑導柱連線銷軸，通過過渡軌自動變跨至正線軌道上，拔出支腿導套、支腿導柱連線銷軸，操作鋪軌機降低至最低高度，旋轉摺疊並定位上橫樑導柱加長節，旋轉收起操作面板，用軌道車牽引沿正線退回鋪軌基地出口，再用基地起重機起吊至基地並吊裝整機運輸退場；
（6）整機收縮裝車轉場長途運輸至下一個施工項目或存放基地。
實施方式
實施例一
《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》設計主要由七大部分組成，分別是：導柱型上橫樑總成1、支腿總成2、走行梁總成3、起重系統4、軌排扁擔5、橫移變跨系統6電氣控制系統等。如圖1a、1b、1c所示。
導柱型上橫樑總成1整體為“工”字型結構，由上橫樑連繫梁1—1、上橫樑導柱1—2、上橫樑導柱加長節1—3組成，各部件均為板材焊接而成的箱型結構。兩根上橫樑導柱1—2中部均設有法蘭盤，通過上橫樑連繫梁1—1兩端的法蘭盤連線成為“工”字型結構，上橫樑導柱加長節1—3通過耳板、銷軸連線在兩根上橫樑導柱1—2的兩端。上橫樑導柱1—2與上橫樑導柱加長節1—3側面按照一定步長設計成對的銷軸孔，用以進行上橫樑導套2—5定位。如圖2所示。
支腿總成2由支腿導套2—1、支腿導柱2—2、支腿連繫梁2—3、縱梁2—4、上橫樑導套2—5、頂升系統2—6組成。支腿導套2—1底部與走行梁3—1連線，下部相應位置設計“[”型豁口，釋放軌距空間用以通過站台板，上部通過支腿連繫梁2—3連線；支腿導柱2—2套入支腿導套2—1中，頂部連線縱梁2—4，縱梁2—4上部相應位置安裝上橫樑導套2—5。支腿導套2—1頂部設計銷軸孔用以進行支腿導柱2—2定位，上橫樑導套2—5套入上橫樑導柱1—2中，設計兩組銷軸孔，用以與上橫樑導柱1—2進行定位。頂升系統2—6由同步電機、絲桿及其安裝座組成，通過絲桿將縱梁2—4及支腿導柱2—2與支腿導套2—1聯繫起來，形成可上下滑移的機構。如圖3所示。
走行梁總成3由走行梁3—1、車輪組3—2、驅動電機減速機3—3、傳動齒輪3—4、走行感應器3—5、停車制動器3—6、防撞器3—7、操作平台3—8組成。走行梁3—1為板材焊接的箱型結構，前後分別內置車輪組3—2，內部設計傳動齒輪3—3組件，驅動電機減速機3—3及其配電箱等安裝在走行梁3—1上部。前後端部各設定一處走行感應器3—5、停車制動器3—6和防撞器3—7，後端部設定操作平台3—8。走行感應器3—5為紅外式感應器，感應器可通過螺旋絲桿實現升降。停車制動器3—6由鉸鏈連線夾軌器組成。防撞器3—7為一懸臂樑，端部加裝橡膠緩衝器。如圖4所示。
起重系統4由起重葫蘆4—1、動滑輪組4—2、定滑輪組4—3以及配套鋼絲繩組成。起重葫蘆4—1與定滑輪組4—3分別安裝在上橫樑連繫梁1—1上的起重葫蘆座和定滑輪座上，動滑輪組4—2安裝在軌排扁擔5上。如圖5所示。軌排扁擔5由扁擔體5—1，鉗型吊具5—2、小吊鉤5—3組成。鉗型吊具5—2底部設計有把手和壓縮彈簧。如圖6所示。
橫移變跨系統6由同步電機6—1及絲桿6—2組成，同步電機6—1安裝在縱樑上並採用平鍵套裝絲槓6—2端部、絲桿6—2與上橫樑連繫梁1—1上的固定絲母旋合，同步電機6—1根據走行感應器3—5傳遞的車輪運行橫向位移信號驅動絲桿6—2旋轉，帶動支腿總成2與上橫樑連繫梁1—1產生相對位移實現同步橫移變跨。如圖7所示。
電動卷線器採用磁滯式卷線器，中間取電雙向電動收放電纜，電機力矩可調，運行可靠，省卻人工操作。如圖8所示。電氣控制系統由配電箱、操作面板和遙控器組成。
附屬檔案包括作業面轉移連線附屬檔案。連線附屬檔案將鋪軌機、平板車各單元間柔性連線，在不乾 涉正線已經安裝運營系統狀態下，實現動力車牽引鋪軌機組沿正線快速退場至鋪軌基地出口，整機吊出隧道並裝車轉場運輸。
實施例二
行進過程自動變跨鋪軌機使用方法。
1、鋪軌機運輸吊裝至鋪軌基地現場，旋轉伸展連線上橫樑導柱加長節1—3，旋轉控制臺至操作位置，整機調試，用基地起重機吊裝下至正線，使用軌道車牽引通過正線行駛至鋪軌區間作業面，操作鋪軌機頂升至作業需要高度，插入支腿導套2—1支腿導柱2—2連線銷軸。
2、安裝正線至區間走行軌過渡軌，操作鋪軌機沿過渡軌自動變跨至區間走行軌8—2上，插入上橫樑導套2—5、上橫樑導柱1—2連線銷軸。
3、採用雙機聯動模式吊運軌排8—1至作業面，停車並放下駐車制動器3—6，卸落軌排8—1並人工輔助支撐架設軌排8—1。收起駐車制動器3—6進入下一幅軌排8—1施工。如圖9所示。
4、通過車站與隧道等變截面區間作業時拔出上橫樑導套2—5、上橫樑導柱2—6連線銷軸，操作鋪軌機空載或重載沿變跨軌距軌道行進過程自動變跨持續通過，通過後再插入連線銷軸進行等跨度鋪軌作業。
5、施工結束後，拔出上橫樑導套2—5、上橫樑導柱1—2連線銷軸，通過過渡軌自動變跨至正線軌道上，拔出支腿導套2—1、支腿導柱2—2連線銷軸，操作鋪軌機降低至最低高度，旋轉摺疊並定位上橫樑導柱加長節1—3，旋轉收起操作面板，用軌道車牽引沿正線退回鋪軌基地出口，再用基地起重機起吊至基地並吊裝整機運輸退場。
6、整機收縮裝車轉場長途運輸至下一個施工項目或存放基地。
榮譽表彰
2022年7月22日，《一種行進過程自動變跨鋪軌機及使用方法》獲得第二十三屆中國專利銀獎。
