一种自牵引式主缆检修装置及检修施工方法与流程

本发明涉及桥梁管养维护及检修技术领域，具体涉及一种自牵引式主缆检修装置及检修施工方法。

背景技术：

当前随着桥梁工程建设的蓬勃发展，大跨度桥梁的使用越来越普遍，悬索桥因为其造型优美，通过性强，得到了非常广泛的应用，相比较于其它结构桥梁，悬索桥可以用较少的材料完成比较大的跨距，桥面相对更高，船舶通过性更好，造桥过程中也不需要修建临时桥墩，可以在水域环境比较复杂的水域建造大跨度桥梁，因此成为现代桥梁建设的首选桥梁结构之一。

主缆是悬索桥最为重要的受力构件，也是悬索桥的主要承重构件，悬索桥主缆一般用高抗拉强度的钢材(钢丝、钢绞线、钢缆等)制作，它承载着桥体主梁和车辆等重力载荷，主缆的服役状况及使用性能及寿命健康等状况与桥梁结构的安全息息相关。在主缆上，除了主缆本身之外还有吊索锁夹、索夹螺杆、主缆除湿系统、桥梁主缆线性监测系统传感器及其他附属系统传感器等。通常经过一定服役年限后桥梁的主缆容易发生腐蚀、断丝、保护层脱等病害问题，主缆上的索夹螺杆也容易发生螺杆松弛、螺栓松动、索夹滑移、索夹钢结构腐蚀、掉漆等病害，主缆上其余附属设施同样面临这些问题等。因此对悬索桥主缆的定期检查和维护是桥梁维护和管养领域中极为重要的一项工作。

一般情况下主缆从桥梁主塔到桥面的高差一般都在百米以上，主缆、吊索索夹及主缆除湿装置等附属物检修工作困难很大。目前，主要采用的是人工徒步行走在主缆检修道的方式进行检修管养作业，特别是需要携带检修设备时，比如主缆索夹螺杆张拉设备、维护喷涂及其他检修检测时候，人工徒步检修作业困难极大，且工作安全风险高，人工劳动强度大。需要大规模作业的情况下，除了人工徒步检修之外通常采用可沿主缆行进的检修车进行辅助检修作业，但现有的主缆工作车行走机构受结构限制，难以安全避过主缆上的索夹、进排气罩、温湿度传感器等附属物，增加了检修的难度。现有的检查车针的主要工作对象为主缆、索鞍、悬索、支柱等。

目前，能自主行走的缆索检修设备主要有采用轮式结构，轮式行走机构由于其设计的行走特点其主要荷载集中于轮底和主缆接触处，受到自身重量影响在主缆上走形通常极易对主缆造成损伤，且该种设备只能在无附属结构的缆索上走行，对于采用主缆加悬索结构的缆索桥梁，此设备因无法跨越主缆及悬索节点而不能在主缆上正常行走。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种自牵引式主缆检修装置及检修施工方法，能够解决现有技术中缆索检修设备在主缆上走形，易对主缆造成损伤，且无法穿过索夹位置的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种自牵引式主缆检修装置，包括：

检修车，其用于可移动地设于主缆和扶手绳上，所述检修车上设有配置有牵引绳的卷扬机；

运绳车，其与所述牵引绳连接，所述运绳车可自驱运行，用于设置在所述扶手绳上，且可在所述扶手绳上制动，所述运绳车运行时，可从所述卷扬机内牵出所述牵引绳。

在上述技术方案的基础上，所述检修车包括：

主体；

至少两组间隔设置的行走机构，其与所述主体下方，用于设在所述主缆上；

承台，其设于所述主体上，所述卷扬机设在所述承台上；

两组滑动装置，其分别设于所述承台的两侧下方所述滑动装置用于设在所述扶手绳上。

在上述技术方案的基础上，每个行走机构均包括：

三角形架体，所述三角形架体的转轴可转动的设在所述主体的下方；

三个车轮，其分别可转动地设在三角形架体的三个角上。

在上述技术方案的基础上，所述主体的下方设有所述转轴的安装支座，所述安装支座内设有弹簧连接件，所述转轴通过弹簧连接件安装在所述安装支座内。

在上述技术方案的基础上，每组所述滑动装置包括至少两个间隔设置的滑轮，用于设在所述扶手绳上，且每个所述滑轮均配置有制动器，每个所述滑轮上方均设有顶升装置，用于顶升所述承台。

在上述技术方案的基础上，所述运绳车包括四个分别两两用于设置在所述牵引绳上的驱动机构，每个所述驱动机构包括：

座体，其设于所述运绳车主体的下方，所述座体内设有容纳槽；

滚轮，其通过转轴设于所述容纳槽内，所述滚轮为槽型行走轮，且所述槽行走型轮包括阶梯型平滑过渡的内槽和外槽，所述外槽的宽度大于所述内槽的宽度。

在上述技术方案的基础上，每个所述滚轮均配置有制动装置，每个所述制动装置均包括：

制动片，其与所述扶手绳匹配；

制动压架，其包括压柱和压板，所述压柱的两端分别与所述制动片和压板连接，所述压板的两端设有螺孔；

两根螺栓，其穿过所述螺孔固定在所述容纳槽两侧的座体上，旋动所述螺栓对应的螺母可调整所述制动片对所述扶手绳的制动力。

在上述技术方案的基础上，所述运绳车与所述牵引绳通过集线排连接，所述集线排通过绳索还连接有搭接装置，所述搭接装置为l型的电磁吸爪，用于搭接固定在所述主缆的索夹上。

另一方面，本发明还提供一种自牵引式主缆检修施工方法，包括以下步骤：

启动运绳车，使其在扶手绳上运行，并拖拽牵引绳至设定位置后制动；

启动卷扬机，使其卷绕所述牵引绳，带动所述检修车在所述主缆和扶手绳上移动，到达至检修位置制动后以进行检修；

完成检修位置的检修后，解除运绳车的制动，重复移动运绳车和检修车，直至完成所有检修位置的检修。

在上述技术方案的基础上，当所述检修车移动至所述主缆的索夹处时，采用滑轮上方设置的顶升装置顶升所述承台后，再使卷扬机收牵引绳，带动所述检修车越过索夹。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在使用该自牵引式主缆检修装置及检修施工方法时，将运绳车安装在扶手绳上，并将检修车安装在主缆和扶手绳上，且使运绳车在检修车的上方。启动运绳车，使运绳车在扶手绳上运行，并拖拽牵引绳至设定位置后制动。然后，启动卷扬机，使卷扬机卷绕牵引绳，使牵引绳带动检修车在主缆和扶手绳上移动，到达至检修位置制动后以进行检修。完成检修位置的检修后，解除运绳车的制动，重复移动运绳车和检修车，直至完成所有检修位置的检修。采用该装置使运绳车设置在扶手绳上先行拖拽牵引绳，然后再通过检修车卷绕牵引绳，使牵引绳带动检修车在主缆和扶手绳上移动。这样的方式可以使检修车减少驱动系统，且通过将检修车在主缆和扶手绳上，使主缆和扶手绳共同承担检修车的重量，可以减小对主缆造成损伤，也使该装置更加轻松的跨越索夹的位置。另外，卷扬机卷绕牵引绳来拖拽检修车，在拉拽时也可以减轻检修车竖直方向的重力，同样可以减小对主缆的破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本发明实施例中自牵引式主缆检修装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中行走机构的结构示意图；

图3为本发明实施例中运绳车制动时的状态图；

图4为本发明实施例中驱动机构的放大示意图。

图中：1、检修车；10、牵引绳；11、卷扬机；12、主体；13、承台；14、行走机构；141、三角形架体；142、车轮；143、弹簧连接件；15、滑动装置；151、滑轮；16、吊篮；2、主缆；21、索夹；22、支架；3、扶手绳；4、运绳车；41、滚轮；42、制动装置；421、制动片；422、制动压架；423、螺栓；43、集线排；44、搭接装置；45、座体。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

图1为本发明实施例中自牵引式主缆检修装置的结构示意图，如图1所示，本发明提供一种自牵引式主缆检修装置，包括：检修车1，其用于可移动地设于主缆2和扶手绳3上，检修车1上设有配置有牵引绳10的卷扬机11；还包括运绳车4，其与牵引绳10连接，运绳车4可自驱运行，用于设置在扶手绳3上，且可在扶手绳3上制动运绳车4运行时，可从卷扬机11内牵出牵引绳10。

在使用该自牵引式主缆检修装置时，将运绳车4安装在扶手绳3上，并将检修车1安装在主缆2和扶手绳3上，且使运绳车4在检修车1的上方。启动运绳车4，使运绳车4在扶手绳3上运行，并拖拽牵引绳10至设定位置后制动。然后，启动卷扬机11，使卷扬机11卷绕牵引绳10，使牵引绳10带动检修车1在主缆2和扶手绳3上移动，到达至检修位置制动后以进行检修。完成检修位置的检修后，解除运绳车4的制动，重复移动运绳车4和检修车1，直至完成所有检修位置的检修。且在本例中，检修车1的主体和运绳车4均可自由穿过扶手绳3在索夹21处的支架22。采用该装置使运绳车4设置在扶手绳3上先行拖拽牵引绳10，然后再通过检修车1卷绕牵引绳10，使牵引绳10带动检修车1在主缆2和扶手绳3上移动。这样的方式可以使检修车1减少驱动系统，且通过将检修车1在主缆2和扶手绳3上，使主缆2和扶手绳3共同承担检修车1的重量，可以减小对主缆造成损伤，也使该装置更加轻松的跨越索夹21的位置。

在本实施例中，运绳车4至设定位置后制动，此处的设定位置一般为主缆2上的索夹21位置。本实施例中的检修位置可以为运绳车4至设定位置下方的任一位置。

在一些可选的实施例中洪，检修车1包括：主体12；还包括至少两组间隔设置的行走机构14，其与主体12下方，用于设在主缆2上；还包括承台13，其设于主体12上，卷扬机11设在承台13上；还包括两组滑动装置15，其分别设于承台13的两侧下方滑动装置15用于设在扶手绳3上。

在本实施例中，主体12的宽度小于两根扶手绳3的间隔距离，即主体12可穿过扶手绳3在索夹21处的支架22。两组间隔设置的行走机构14设置在主体12的下方中部，用于在主缆2上滑行。两组滑动装置15设在承台13的下方，用于在扶手绳3上滑行。以此实现将检修车1的重量分担到扶手绳3和主缆2上，且使检修车1可顺利通过索夹21处的支架22。

图2为本发明实施例中行走机构的结构示意图，如图2所示，在一些可选地实施例中，每个行走机构14均包括：三角形架体141，三角形架体141的转轴可转动的设在主体12的下方；还包括三个车轮142，其分别可转动地设在三角形架体141的三个角上。

在本实施例中，检修车包括采用三组行走机构，在正常行走时，通过三角形架体141一边上的两个车轮142接触主缆行走，遇到障碍时，通过第三个车轮翻转，越过障碍物。在设计时，使车轮142的径大于需要越过的门槛高度值，即大于索夹21的厚度，方便其跨越障碍物。

在一些可选的实施例中，主体12的下方设有所述转轴的安装支座，安装支座内设有弹簧连接件143，所述转轴通过弹簧连接件安装在所述安装支座内。

在本实施例中，每个三角形架体141均配置有一个安装转轴的安装支座，每个转轴的安装支座包括平行间隔设置的支架，在每个支架内均设置有弹簧连接件，用来连接转轴，弹簧连接件可在支架自适应调整。从而保证其整体越过障碍后，行走机构14的高度自适应在一定范围内可以自适应性调整。

在一些可选的实施例中，每组滑动装置15包括至少两个间隔设置的滑轮151，用于设在扶手绳3上，且每个滑轮151均配置有制动器。每个滑轮151上方均设有顶升装置，用于顶升承台13。

在本实施例中，通过4个滑轮151将承台13设置在扶手绳3上，并且可滑动，来承担整个检修车1的重量。且为每个滑轮151均配置有制动器，在检修车1到达检修位置后通过制动器制动。在本例中，顶升装置可以为液压千斤顶。

另外，在每个滑轮151上方均设置顶升装置，在未到达索夹21位置之前，当发现行走机构14会破坏主缆2的外包漆面时，顶升装置启动，以支持承台13，以使扶手绳3承担更多检修车1的自重，从而减小对主缆2的破坏，卷扬机11收缩运绳小车之间的钢丝绳，起到移动检修车的作用。在跨越障碍物的时候，可通过在顶升装置升高，以加大扶手绳3对检修车1的支撑力，从而方便检修车1跨越索夹21处。

在一些可选的实施例中，承台13的两侧还分别设有吊篮16。在本实施例中，承台13的两侧伸出两根扶手绳3，吊篮16悬挂在承台13的两侧伸出部分，以使吊篮16可顺利的通过扶手绳3的支架22。在承台13的两侧设置吊篮16，操作人员吊篮16内施工，或者用吊篮16放检修设备。通过另一卷扬机可以对吊篮16提升或者下放，以使吊篮16可以对连接主缆2的附属设施进行检修。

图3为本发明实施例中运绳车制动时的状态图，图4为本发明实施例中驱动机构的放大示意图，如图3和图4所示，在一些可选的实施例中，运绳车4包括四个分别两两用于设置在牵引绳10上的驱动机构，每个驱动机构包括：座体45，其设于运绳车4主体的下方，座体45内设有容纳槽；还包括滚轮41，其通过转轴设于容纳槽内，滚轮41为槽型行走轮，且槽型行走轮包括阶梯型平滑过渡的内槽和外槽，外槽的宽度大于内槽的宽度。

运绳车4采用专用可以自驱动的槽型行走轮，该槽型行走轮特点在于具有两个行走轮径。其中内槽的小圆半径和钢丝绳的半径保持一致，外槽的大圆半径和钢丝绳上扶手绳夹半径一致，该型槽型行走轮保证了在钢丝绳上行走时钢丝绳可以深入嵌入钢轮，保证了行走安全性，保证了不容易脱轨，另外外部大圆形半径适应了扶手绳夹外径，保证了可以顺利通过钢丝绳扶手绳夹，通过设计合适的槽型行走轮，保证了自行走式运绳小车可以顺利通过扶手绳夹。

运绳车4采用伺服电机驱动，可以自行在钢丝绳上自驱动行走，无需人工拖拽行走，自行走运绳小车上部自带驱动电池，从驱动电池内部取电。

运绳车4还包括运绳架，运绳架上通过滑轮连接钢丝绳，钢丝绳尾部为集线排43，检修车1上安置卷扬机，集线排43连接检修车1上卷扬机11的牵引绳，通过卷扬机11收放来实现收绳和放绳，以拉拽检修车1。

在一些可选的实施例中，每个滚轮41均配置有制动装置42，每个制动装置均包括：制动片421，其与扶手绳3匹配；还包括制动压架422，其包括压柱和压板，压柱的两端分别与制动片421和压板连接，压板的两端设有螺孔；还包括两根螺栓423，其穿过螺孔固定在容纳槽两侧的座体45上，旋动螺栓对应的螺母可调整制动片421对扶手绳3的制动力。

在本实施例中，在使用时，扶手绳3卡设在内槽和制动片421内，制动片421为半圆弧状，与扶手绳3匹配。旋动螺栓423可以通过制动压架422调整制动片421对扶手绳3的压紧力，以使整个运绳车4制动。

在一些可选的实施例中，运绳车4与牵引绳10通过集线排43连接，集线排43通过绳索还连接有搭接装置44，搭接装置44为l型的电磁吸爪，用于搭接固定在主缆2的索夹21上。

在本实施例中，搭接装置44为电磁吸爪，该电磁吸爪内部安装有永磁式电磁吸盘，且电磁吸爪呈l型。运绳车4到达预定的固定点时，伺服电机停止运转，通过行走轮截止器，将槽型行走轮锁死在扶手钢丝绳绳上，并放置好电磁吸爪，通过手柄启动电磁吸盘工作，起到增强锚固作用，并提供沿着主缆方向的行走锚固力，起到一定的保险作用。在本例中，集线排43通过接钢丝绳运绳车4连接，以及绳索分别与搭接装置44连接，通过牵引绳10与卷扬机11连接，运绳车4制动后，搭接装置44吸附到索夹上，共同为检修车1提供锚固力，使卷扬机11卷收牵引绳10时，更加安全稳定。

再次参见图1至图3，本发明还提供一种自牵引式主缆检修施工方法，包括以下步骤：

s1：启动运绳车4，使其在扶手绳3上运行，并拖拽牵引绳10至设定位置后制动；

s2：启动卷扬机11，使其卷绕牵引绳10，带动检修车1在主缆2和扶手绳3上移动，到达至检修位置制动后以进行检修；

s3：完成检修位置的检修后，解除运绳车4的制动，重复移动运绳车4和检修车1，直至完成所有检修位置的检修。

在一些可选的实施例中，当检修车1在主缆2上移动，导致主缆2压损时，采用滑轮151上方设置的顶升装置顶升承台13；当检修车1移动至主缆2的索夹21处时，采用滑轮151上方设置的顶升装置顶升承台13后，再使卷扬机11收牵引绳10，带动检修车1越过索夹21。

综上所述，采用该装置使运绳车4设置在扶手绳3上先行拖拽牵引绳10，然后再通过检修车1卷绕牵引绳10，使牵引绳10带动检修车1在主缆2和扶手绳3上移动。这样的方式可以使检修车1减少驱动系统，且通过将检修车1在主缆2和扶手绳3上，使主缆2和扶手绳3共同承担检修车1的重量，可以减小对主缆造成损伤，也使该装置更加轻松的跨越索夹21的位置。在每个滑轮151上方均设置顶升装置，在跨越障碍物的时候，可通过在顶升装置升高，以加大扶手绳3对检修车1的支撑力，从而方便检修车1跨越索夹21处。

在未到达索夹21位置之前，当发现行走机构14会破坏主缆2的外包漆面时，顶升装置启动，以支持承台13，以使扶手绳3承担更多检修车1的自重，从而减小对主缆2的破坏。在跨越障碍物的时候，可通过在顶升装置升高，以加大扶手绳3对检修车1的支撑力，从而方便检修车1跨越索夹21处。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。