一种铁路轨道清理维护装置的制作方法

本发明属于铁路维护设备技术领域，具体涉及一种铁路轨道清理维护装置。

背景技术：

铁路轨道简称铁轨，用于支撑火车沿铁轨铺设方向的运行。铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成，钢轨固定放在轨枕上。钢轨为工字型结构，其上翼板的上端面与火车中轨道轮接触并承压，在长时间的挤压摩擦下，时刻处于抛光状态；钢轨中腹板的侧面和上翼板的竖直侧面不与轨道轮接触，无法实现挤压抛光，在长时间的使用过程中，容易发生锈蚀，影响钢轨的结构强度与稳定性。同时，钢轨两侧或钢轨上的有可能存在垃圾和杂物，卷入火车底部，影响火车的正常运行。

发明人了解到，关于沿铁轨行驶的轨道清理装置的研究中，需要考虑清理装置沿轨道行驶时对于火车的避让问题，以此实现清理装置在铁轨上的全天候运行，增加铁轨清理维护装置的维护效率。在专利文献cn201711415600.4-多功能铁路轨道与供电电缆清洁机器人及其工作方法和cn201711338446.5一种可变形与分离式铁路轨道清洁机器人及其工作方法中，分别提供了一种可以通过变形或分离来避让火车的清洁设备。但是其避让火车的方式具有下述缺点：

(1)实现清理设备的分离与组装会浪费大量的时间，容易因为轨道两侧地面不平而无法稳固定位，出现分离后设备无法再次组装的问题。

(2)分离或变形后的设备只能近距离靠近火车放置，火车高速行驶时造成的气压差有可能将清理设备整体或部分构件推向火车，存在安全隐患。

(3)轨道清理设备只能沿铁轨行驶，无法自主在铁轨与地面间转换行走方式；若沿地面行驶，极易损伤轨道轮的轮缘凸起。

(4)不能够针对钢轨表面的锈蚀进行打磨处理，将现有的除锈装置安装在该轨道清理设备时，除锈装置容易在轨道清理设备避让火车时造成阻碍。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种铁路轨道清理维护装置，能够解决现有轨道清理设备在避让火车时，操作繁琐，需要浪费大量时间；避让后仍与高速行驶的火车距离过小，容易产生安全隐患；以及无法在沿铁路轨道和地面行驶的模式间转换等问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种铁路轨道清理维护装置，包括车架，所述车架包括相互连接的第一车架和第二车架，所述第一车架设置在第二车架的正下方，所述第一车架的下部安装有轨道轮，所述第二车架的下部安装有行走轮，所述轨道轮能够带动车架沿铁路轨道行驶，所述行走轮能够带动车架沿地面行驶；所述车架上设有铁轨清理机构，所述铁轨清理机构能够清理钢轨表面的附着物与锈蚀。

所述第一车架与第二车架在竖直方向的距离数值能够调节，以使得轨道轮最低点与行走轮最低点在竖直方向的距离改变相同的数值。

当距离数值最小时，所述行走轮能够与钢轨两侧的地面接触，所述轨道轮的最低点高度大于钢轨上端面的高度，以使得轨道轮悬空。

当距离数值最大时，所述轨道轮能够与钢轨上端面接触，所述行走轮的最低点高度大于钢轨两侧地面的高度，以使得行走轮悬空。

进一步，所述第一车架与第二车架之间通过直线伸缩单元连接，所述直线伸缩单元竖直设置。

进一步，所述轨道轮与行走轮的数量均为多个，所述行走轮的行走方向能够调节以实现车架沿地面行走时的转向，所述轨道轮与行走轮通过动力机构驱动以实现转动。

进一步，所述铁轨清理机构包括砂轮清理机构，所述砂轮清理机构成对使用，成对使用的两个砂轮清理机构能够在车架沿铁路轨道行驶时实现两个钢轨的清理；所述砂轮清理机构能够与轨道轮同步实现与钢轨的接触和脱离。

进一步，每个砂轮清理机构包括两个第一砂轮、两个第二砂轮以及两根中部相互铰接的转杆，每个转杆的一端转动安装有一个第一砂轮，另一端转动安装有一个第二砂轮，两个第一砂轮之间形成钢轨腹板打磨空间，两个第二砂轮之间形成钢轨上翼板打磨空间。

所述第一砂轮与第二砂轮的直径大小被设置为：当两个第一砂轮之间的距离等于腹板的厚度时，两个第二砂轮之间的距离等于钢轨上翼板的宽度；两个转杆能够沿自身中部的铰接点转动并固定，以同时改变两个第一砂轮的间距、两个第二砂轮的间距。

进一步，所述转杆的每一端均固定安装有连接杆，所述连接杆的中心轴线与转杆的转动轴线平行，所述连接杆的一端与转杆固定连接，另一端与第一砂轮或第二砂轮转动连接；两个第一砂轮处于同一水平高度，两个第二砂轮处于同一水平高度，第一砂轮与第二砂轮在竖直方向具有设定距离。

进一步，所述转杆的中部通过连接轴铰接，所述连接轴与第一车架固定连接；每个转杆上分别安装有一根连接杆，所述连接杆与连接轴平行，所述连接杆的下端与转杆固定连接，上端从第一车架的弧形槽中穿出，两个连接杆的中心轴线与连接轴中心轴线的距离相同。

所述弧形槽的尺寸被设置为：连接杆随转杆转动的过程中，弧形槽为连接杆提供导向；两个连接杆之间设有角度调节装置，所述角度调节装置通过调节两个连接杆之间的距离来调节两根转杆之间的夹角。

进一步，所述角度调节装置包括设置在两个连接杆之间的弹簧，其中一个连接杆上设有电磁铁，另一个连接杆上设有铁磁体，所述铁磁体与电磁铁配合使用。所述弹簧被设置为：当两个连接杆沿弧形槽相互靠近时，弹簧被压缩以积蓄弹性势能。

本发明的有益效果：

(1)采用第一车架安装轨道轮、第二车架安装行走轮，第一车架与第二车架之间距离能够调节的方式，使车架能够在行走轮接触地面行走和轨道轮配合钢轨行走之间自由转换；能够在避让火车时利用行走轮驶离铁路轨道，然后远离当前铁路轨道直至保持安全距离，避免距离火车较近引发的安全事故；能够在清理维护装置中动力不足等状况时直接从铁路上驶离。

(2)采用轨道轮与行走轮均通过动力机构驱动的方式，使得轨道清理维护装置能够时刻通过自身动力实现行走，不需要外部车辆牵引。

(3)采用直线伸缩单元，通过直线伸缩单元的伸缩就可以实现第一车架与第二车架在竖直方向的距离调节，进而实现轨道清理维护装置在不同工作模式下的快速切换，节省了复杂的变形过程所需要浪费的时间。

(4)采用砂轮清理机构能够与轨道轮同步实现与钢轨的接触和脱离的方式，使得砂轮清理机构不会阻碍轨道轮的升降。

(5)采用连接杆来安装第一砂轮和第二砂轮，在竖直方向增加第一砂轮、第二砂轮与转杆的间距，避免转杆与钢轨发生运动干涉。

(6)采用相互铰接的两个转杆来安装第一砂轮和第二砂轮，能够通过两个转杆之间的相互转动同步调节两个第一砂轮之间，两个第二砂轮之间的距离；进而同步完成第二砂轮与钢轨上翼板竖直面的贴合、第一砂轮与钢轨腹板侧面贴合的操作；便于通过第一砂轮和第二砂轮的旋转来去除锈蚀与附着物。

(7)采用角度调节装置来调节两个连接杆之间的距离，进而可以调节两根转杆之间夹角的方式，最终达到调节两个第一砂轮之间间距、两个第二砂轮之间间距的目的；使得砂轮清理机构随第一车架上移时，两个第二砂轮之间的距离大于钢轨上翼板的宽度，钢轨的上翼板不会阻碍砂轮清理机构与钢轨的脱离操作。

(8)采用弹簧、电磁铁与铁磁体的组合，电磁铁通电可以使得两个连接杆相互靠近至极限距离并固定，根据电磁铁与铁磁体之间吸引力的大小可以控制第一砂轮、第二砂轮与钢轨接触时的挤压力，进而改变砂轮清理机构的打磨、清理钢轨的力度。当电磁铁断电时，弹簧迅速将两个连接杆撑开以增大两个第一砂轮之间的距离避免第一砂轮阻碍轨道轮及第一车架的上移。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例中整体结构示意图轴测图；

图2为本发明实施例中另一视向的整体结构示意图轴测图；

图3为本发明实施例中第一车架及液压油缸等部分结构的示意图；

图4为图1中a部分的结构放大图；

图5为本发明实施例中砂轮清理机构与第一车架连接的轴测图；

图6为本发明实施例中砂轮清理机构与第一车架连接的俯视图；

图7为本发明实施例中第一车架下移到极限位置时的示意图；

图8为本发明实施例中第一车架上移到极限位置时的示意图。

图中：1、第一车架；2、第二车架；3、加固杆；4、液压油缸；5、钢轨；6、轨枕；7、固定台；8、行走轮；9、转台；10、轨道轮；11、导杆；12、砂轮清理机构；

101、弧形槽；1201、第一砂轮；1202、转杆；1203、连接轴；1204、第二砂轮；1205、铁磁体；1206、弹簧；1207、电磁铁；1208、连接杆。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如说明书附图1、2中所示，铁路轨道包括两根钢轨5和钢轨下部的轨枕6，轨枕6下铺设道砟，还包括轨撑、扣件、压轨器、道夹板、弹条、铁路道钉等铁路配件。

需要指出的是，下述实施例中描述的行走轮沿地面行走，地面指代的结构包括正常的路面以及道砟以及凸出于道砟的轨枕上表面。

本发明的一种典型实施方式中，如1-8所示，一种铁路轨道清理维护装置，包括车架，所述车架包括相互连接的第一车架1和第二车架2，所述第一车架1设置在第二车架2的正下方，所述第一车架1的下部安装有轨道轮10，所述第二车架2的下部安装有行走轮8，所述轨道轮10能够带动车架沿铁路轨道行驶，所述行走轮8能够带动车架沿地面行驶。所述车架上设有铁轨清理机构，所述铁轨清理机构12能够清理钢轨表面的附着物与锈蚀。

所述第一车架1与第二车架2在竖直方向的距离数值能够调节，以使得轨道轮10最低点与行走轮8最低点在竖直方向的距离改变相同的数值。

当距离数值最小时，所述行走轮8能够与钢轨两侧的地面接触，所述轨道轮10的最低点高度大于钢轨上端面的高度，以使得轨道轮10悬空。

当距离数值最大时，所述轨道轮10能够与钢轨上端面接触，所述行走轮8的最低点高度大于钢轨两侧地面的高度，以使得行走轮8悬空。

需要指出的是，本实施例中轨道轮需要完成与钢轨的配合才能够实现沿铁路轨道的行走功能。现有技术中，因为火车有载人和运货的需求，自重大，其对于轨道轮的尺寸精度要求较高；制造完成的火车在初始运行时需要利用吊车来吊装至钢轨正上方，其位置姿态保证火车的下放能够正好接触钢轨并与其配合。

本实施例中提供的铁路轨道清理维护装置的自重远低于火车，对于轨道轮的尺寸与材质等要求也较低；可以适当增加轨道轮的厚度以减少轨道轮与钢轨配合的难度。驾驶员在操作本装置进行铁轨的清理维护时，可以通过反复调试行走轮在钢轨两侧地面的位置，来实现多个轨道轮与钢轨位置的调整。在一些实施方式中，在第一车架底部还可以设置一些摄像机，实时显示轨道轮与钢轨的位置关系，便于操作者操作行走轮进行调整。

为了实现第一车架1与第二车架2在竖直方向的距离调节，本实施例提供的连接方式中，所述第一车架1与第二车架2之间通过直线伸缩单元连接，所述直线伸缩单元竖直设置。

在本实施例中，直线伸缩单元可以为液压油缸4，液压油缸4的缸体与第二车架2的下端固定连接，活塞杆的末端与第一车架1的上端固定连接，通过液压油缸4的伸缩可以实现第一车架1与第二车架2之间的距离调节。液压油缸4的数量为多个，多个液压油缸4的缸体之间通过加固杆3相互连接并固定，第一车架1的上端设有导杆11，导杆11竖直朝上设置并穿过加固杆3上的导向孔，以此实现液压油缸4伸缩时的运动导向。需要指出的是，液压油缸4的使用必然需要配套的液压站等设备，其属于本领域现有技术，此处不再赘述。

其他实施方式中，在能够满足使用要求的情况下，直线伸缩单元还可以采用电动推杆、气缸等结构，可由本领域技术人员自行选择。

当然，本领域技术人员还可以采用除直线伸缩单元之外的其他技术手段实现第一车架1与第二车架2在竖直方向的距离调节并将其固定，此处不做更多赘述。

为了实现车架在铁路轨道和地面上的行走功能，本实施例设置轨道轮10和行走轮8，所述轨道轮10与行走轮8的数量均为多个，所述行走轮8的行走方向能够调节以实现车架沿地面行走时的转向，所述轨道轮10与行走轮8通过动力机构驱动以实现转动。

具体的讲，轨道轮10的结构形状可以类比现有火车底部的轨道轮，因为承重要求、强度设计要求等不同，本实施例中轨道轮10的具体结构尺寸与材质可由本领域技术人员自行设置。其布置方式、每对轨道轮10的间距可参照火车底部轨道轮的设计过程进行设计，可由本领域技术人员自行设置。

行走轮8的结构形状可以采用普通的轮胎式结构，正如普通车辆底部的轮胎，其能够完成沿设定直线行走与转向的功能。在本实施例中第二车架2的下部与固定台7连接，所述固定台7的下部与转台9连接，所述转台9侧面安装行走轮8，所述转台9能够沿自身竖直轴线方向转动并固定，以改变行走轮8沿地面行走的方向。附图中给出的结构形式中，每一个行走轮8均配备一个固定台7和一个转台9。在行走轮8与转台9连接处可以设置电动机等旋转驱动单元。通过旋转驱动单元驱动行走轮8的转轴转动。

为了实现铁路轨道的清理与维护，本方案中铁轨清理机构包括砂轮清理机构12，应当指出的是，本实施例中第一车架1或第二车架2还可以挂载诸如背景技术中相关文献中提及的垃圾收集装置，在车架行驶的过程中，完成对铁路轨道周边分布的垃圾的清理与收集操作。也可以采用激光除锈仪与本实施例中砂轮清理机构12配合使用，在砂轮清理机构12完成钢轨表面附着物及锈蚀的打磨处理后，利用激光进一步实现除锈操作。

本实施例针对现有一些设置方式中砂轮清理机构12不能同时清理打磨钢轨的多个侧面，或者相应的砂轮清理机构12不能配套适用于轨道清理维护装置需要短时间内从钢轨脱离以避让火车的情况，提供了相应的砂轮清理机构12的具体结构形式。

为了实现砂轮清理机构12能够及时与钢轨脱离，并实现钢轨多个侧面的同步打磨、清理：所述砂轮清理机构12成对使用，成对使用的两个砂轮清理机构12能够在车架沿铁路轨道行驶时实现两个钢轨的清理；所述砂轮清理机构12能够与轨道轮10同步实现与钢轨的接触和脱离。成对使用的砂轮清理机构12中，转杆1202的转动轴线之间的距离等于两个钢轨中心面之间的距离。

每个砂轮清理机构12包括两个第一砂轮1201、两个第二砂轮1204以及两根中部相互铰接的转杆1202，每个转杆1202的一端转动安装有一个第一砂轮1201，另一端转动安装有一个第二砂轮1204，两个第一砂轮1201之间形成钢轨腹板打磨空间，两个第二砂轮1204之间形成钢轨上翼板打磨空间。

需要指出的是，此处的钢轨腹板打磨空间用于放置钢轨的腹板，钢轨上翼板打磨空间用于放置钢轨的上翼板；当然，砂轮清理机构12与钢轨之间位置关系的改变由砂轮清理机构12的位移以及变形实现。

所述第一砂轮1201与第二砂轮1204的直径大小被设置为：当两个第一砂轮1201之间的距离等于腹板的厚度时，两个第二砂轮1204之间的距离等于钢轨上翼板的宽度。两个转杆1202能够沿自身中部的铰接点转动并固定，以同时改变两个第一砂轮1201的间距、两个第二砂轮1204的间距。

具体到第一砂轮1201、第二砂轮1204与转杆1202的连接形式：所述转杆1202的每一端均固定安装有连接杆1208，所述连接杆1208的中心轴线与转杆1202的转动轴线平行，所述连接杆1208的一端与转杆1202固定连接，另一端与第一砂轮1201或第二砂轮1204转动连接。

两个第一砂轮1201处于同一水平高度，两个第二砂轮1204处于同一水平高度，第一砂轮1201与第二砂轮1204在竖直方向具有设定距离。

需要指出的是，所述第一砂轮1201的厚度与钢轨腹板的高度相同，所述第二砂轮1204的厚度与钢轨上翼板的厚度相同。这种设置方式能够在满足钢轨中相应侧面打磨、清理要求的情况下，避免砂轮过厚造成的卡死现象，砂轮过薄造成的钢轨相应侧面无法完成打磨要求的问题。

为了同步调节砂轮清理机构12中第一砂轮1201之间的距离、第二砂轮1204之间的距离：所述转杆1202的中部通过连接轴1203铰接，所述连接轴1203与第一车架1固定连接；每个转杆1202上分别安装有一根连接杆1208，所述连接杆1208与连接轴1203平行，所述连接杆1208的下端与转杆1202固定连接，上端从第一车架1的弧形槽102中穿出，两个连接杆1208的中心轴线与连接轴1203中心轴线的距离相同。

所述弧形槽102的尺寸被设置为：连接杆1208随转杆1202转动的过程中，弧形槽102为连接杆1208提供导向，两个连接杆1208之间设有角度调节装置，所述角度调节装置通过调节两个连接杆1208之间的距离来调节两根转杆1202之间的夹角。

所述角度调节装置包括设置在两个连接杆1208之间的弹簧1206，其中一个连接杆1208上设有电磁铁1207，另一个连接杆1208上设有铁磁体1205，所述铁磁体1205与电磁铁1207配合使用；所述弹簧1206被设置为：当两个连接杆1208沿弧形槽102相互靠近时，弹簧1206被压缩以积蓄弹性势能。

在另外一些实施方式中，角度调节装置可以采用其他结构形式，可由本领域技术人员自行设置。

工作原理：当需要使用本装置进行轨道清理时，首先通过液压油缸4的回缩使得轨道轮10上升到上极限位置，行走轮8带动车架行走到铁路轨道处。

通过行走轮8的运动改变清理维护装置的位置姿态，当本装置中轨道轮10处于铁路轨道中钢轨5上方相应位置时，液压油缸4的活塞杆伸出，轨道轮10逐渐下降至与钢轨5上端面接触，轨道轮10完成与钢轨5的配合，此时行走轮8仍旧与地面接触，活塞杆继续伸出，行走轮8受到第一车架1及液压油缸4的顶升，使得行走轮8相对地面被提升直至悬空。

当轨道轮10与钢轨5接触并完成配合时，砂轮清理机构12同步下移以使得钢轨5的腹板置入钢轨腹板打磨空间中，钢轨5的翼板置入钢轨上翼板打磨空间中，此时需要通过改变转杆1202之间的夹角使得第一砂轮1201夹紧腹板、第二砂轮1204夹紧上翼板；具体的，电磁铁1207通电使得电磁铁1207与铁磁体1205相互吸引，带动两个连接杆1208相互靠近，转杆1202转动，并最终完成第一砂轮1201和第二砂轮1204对于钢轨5的夹紧与固定。可以通过改变电磁铁1207中电流的大小来调节夹紧力。

当轨道轮10在驱动装置的驱动下运动时，整个车架沿铁路轨道行驶，第一砂轮1201与第二砂轮1204与钢轨之间发生滚动摩擦，进而完成打磨、清理钢轨5相应侧面的功能。若还安装有其他清理维护结构，可以随车架同步运动。

当需要避让火车，或从轨道上驶离时：

首先使得电磁铁1207断电，被压缩的弹簧1206复位使得两个第一砂轮1201之间的距离大于钢轨5上翼板的宽度，避免砂轮清理机构12对于轨道轮10上提的阻碍。

液压油缸4的活塞杆回缩，行走轮8逐渐下降至与地面接触，此时轨道轮10仍旧与钢轨5上端面接触，活塞杆继续回缩，轨道轮10与钢轨5上端面脱离接触，直至悬空。

轨道轮10悬空过程中，砂轮清理机构12同步运动以使得钢轨5的腹板脱离钢轨腹板打磨空间，钢轨5的翼板脱离钢轨上翼板打磨空间。

通过行走轮8的行走使得本装置远离当前的铁路轨道，到达安全位置。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。