一种铁路道岔换铺工法及其铁路道岔铺轨机组

摘要

一种铁路道岔换铺工法及其铁路道岔铺轨机组，该铺轨机组包含主机、辅机以及液压换装架三大部分，该主机包含有主机平车、机臂、前立柱龙门结构、后立柱龙门结构、起重小车、卷扬机构以及走行机构，该辅机至少包含有辅机平车；该液压换装架包含第一换装架、第二换装架和换装吊具；本发明解决了传统人工铺设和更换易造成道岔的钢轨和配件永久变形或铺设精度达不到要求，提速道岔要求工厂内分块组装，现场整体铺设的问题，实现了机械化进行道岔更换及铺设，提高了速度和效率，降低了成本，还能进一步提高铺设质量和安全性能。

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通铺设道岔或轨排用的铁路道岔换铺工法及其铁路道岔铺轨机组，尤其是涉及用于道岔更换及铺设的铁路道岔换铺工法及其铁路道岔铺轨机组。 

背景技术

铁路道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，铁路道岔通常在车站、编组站大量铺设。 

道岔的机械化铺设在奥地利、芬兰、法国等发达国家已经实现，奥地利有WM500U型道岔铺设机，芬兰有TL50型道岔铺设机，法国有PEM/LEM型道岔铺设机。 

我国的道岔换铺目前还是以传统的人工方法换铺为主，具有现场人员多，封锁时间长，施工难度大，铺设精度不高等特点，还易造成道岔件永久性变形，不能适应目前铁路提速发展的要求。 

随着我国铁路快速的发展，铁路道岔也不断更换为提速道岔，对道岔的铺设要求越来越高，用传统人工铺设和更换易造成钢轨和配件永久变形或铺设精度达不到要求，提速道岔要求工厂内分块组装。国内还没有专门用于铁路道岔的铺设设备，研究新的道岔换铺施工技术及其装备迫在眉睫。 

我公司长期从事轨行式铺架设备的研制，在铁路铺架施工技术方面积累了丰富的经验，为此我公司对铁路道岔换铺技术进行研究，发现不管是未来趋势还是建设需要，在道岔更换和铺设时，采用机械化铺设是必然的道路，通过机械化来铺设提速道岔也是铁路发展的必然，因此，为了提高我国养路机械装备水平，为全面提高线路作业质量创造有利条件，需要开发道岔更换和铺设的全新作业模式的铺轨机组，这种装备的研究成功，将弥补国内外空白。 

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种铁路道岔换铺工法及其铁路道岔铺轨机组，以克服现有技术的缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁路道岔换铺工法及其铁路道岔铺轨机组，其要解决传统人工铺设和更换易造成道岔的钢轨和配件永久变形或铺设精度达不到要求，提速道岔要求工厂内分块组装，现场整体铺设的问题，实现了机械化进行道岔更换及铺设，提高了速度和效率，降低了成本，还能进一步提高铺设质量和安全性能。 

为实现上述目的，本发明公开了一种铁路道岔铺轨机组，该铺轨机组包含主机、辅机以及液压换装架三大部分，其特征在于： 

该主机包含有主机平车、机臂、前立柱龙门结构、后立柱龙门结构、起重小车、卷扬机构以及走行机构，机臂通过前立柱龙门结构以及后立柱龙门结构设置于该主机平车上，机臂上具有供起重小车在其上前后移动的轨道，卷扬机构和走行机构设置于机臂的后端； 

该辅机至少包含有辅机平车； 

该液压换装架包含第一换装架、第二换装架和换装吊具，该换装吊具可拆卸的固定于该第一换装架和第二换装架上。 

其中：该前立柱龙门结构和后立柱龙门结构为结构相同的框形，包含有延伸支架、柱根伸缩油缸、柱根、二级柱身、末级柱身、小纵梁、柱顶固定套、柱顶活动套、柱顶伸缩油缸以及柱身伸缩油缸，该延伸支架可折叠的固定于该主机平车的两侧，该柱根伸缩油缸为4个且以活动端朝外的固定于该主机平车上，在该柱根伸缩油缸的活动端固定于柱根的下端，该柱根为中空结构以和二级柱身和末级柱身形成伸缩结构，两个末级柱身的末端固定连接有小纵梁，该小纵梁和柱根的底端平台之间设置有可爬升的柱身伸缩油缸，两侧的小纵梁之间设置有柱顶固定套，两个柱顶伸缩油缸固定于该柱顶固定套内且油缸活塞顶部固定有柱顶活动套，该柱顶活动套的另一端固定于小纵梁。 

其中：在起重小车的下方设置有吊轨扁担以对道岔或轨排进行起吊。 

其中：在前立柱龙门结构以及后立柱龙门结构上分别设置有可实现机臂的左右摆动或左右横移的摆臂机构，两套摆臂机构设置于两立柱龙门结构之间。 

其中：摆臂机构包含有楔形固定绳头座、动滑轮组、摆臂油缸、牵引钢丝绳、改向滑轮、夹紧式固定绳头座和滑槽。 

其中：主机平车包含制动系统、液压支腿、五E轴构架式转向架、牵引走行机构、主机车体、组合式四D轴转向架和钩缓装置，该制动系统位于主机车体前部以提供制动，该液压支腿分别位于主机车体的前后部分的下方，该五E轴构架式转向架位于主机车体前侧下方以进行前端承载和运转，该组合式四D轴转向架位于主机车体的后侧下方以进行后端承载和运转，该钩缓装置固设于该主机车体的前、后两端以提供编组联挂。 

其中：辅机平车包含有钩缓装置、四E轴构架式转向架、牵引走行机构、辅机车体、组合式四D轴转向架以及制动系统，两个钩缓装置分别位于辅机车体的两端，四E轴构架式转向架和组合式四D轴转向架分别位于辅机车体的前后两侧以提供前后方的承载和运转。 

本发明还公开了一种铁路道岔换铺工法，使用上述的铁路道岔铺轨机组进行道岔换铺。 

通过上述结构，本发明的用于铁路道岔更换和铺设的铁路道岔换铺工法及其铁路道岔铺轨机组，改变了以往的人工施工工法，降低了施工作业人员劳动强度，同时提高作业的质量及安全性。铁路道岔铺轨机组由主机、辅机和液压换装架三大部件组成，液压换装架倒换道岔或轨排组，辅机运送道岔或轨排组，主机完成道岔或轨排的铺设或回收工作。 

本发明将通过下面的具体实施例进行进一步的详细描述，且进一步结合对附图的说明将得到更加清楚和明显的了解。 

附图说明

图1显示了本发明的铁路铺轨机组的主机的示意图。 

图2显示了本发明的铁路铺轨机组的辅机的示意图。 

图3显示了本发明的铁路铺轨机组的液压换装架的示意图。 

图4显示了本发明的立柱龙门结构的正视图。 

图5显示了本发明的立柱龙门结构的侧视图。 

图6A-D显示了本发明的立柱龙门结构从运输状态启动为工作状态的示意图。 

图7显示了本发明的主机平车的结构示意图。 

图8A-C显示了本发明的摆臂机构的结构示意图。 

图9显示了本发明的辅机平车的结构示意图。 

图10显示了本发明的运输状态示意图。 

图11A-E显示了本发明的换装架从运输状态启动为工作状态的示意图。 

图12A-C显示了本发明的辅机驮运吊具至换装架的示意图。 

图13显示了本发明的提速道岔的作业流程示意图。 

图14A-H显示了本发明的铁路铺轨机组收回铁路道岔的操作示意图。 

图15A-H显示了本发明的铁路铺轨机组铺设铁路道岔的操作示意图。 

附图标记： 

1、主机平车；2、机臂；3、前立柱龙门结构；4、后立柱龙门结构；5、起重小车；6、吊轨扁担；7、摆臂机构；8、卷扬机构；9、走行机构；11、主机司机室；12、拖拉机构；13、主机电气系统；14、主机液压系统；15、主机导轨自动回送机构；16、辅机导轨自动回送机构；17、辅机平车；18、辅机电气系统；19、辅机液压系统；20、辅机动力系统；21、辅机司机室；22、第一换装架；23、换装吊具；24、第二换装架。 

具体实施方式

本发明的铁路道岔铺轨机组包含主机、辅机以及液压换装架三大部分，参见图1，显示了本发明铁路道岔铺轨机组的主机的示意图，该主机至少包含有主机平车1、机臂2、前立柱龙门结构3、后立柱龙门结构4、起重小车5、卷扬机构8以及走行机构9。 

该主机平车1为可在铁轨上行走的承载平台，机臂2通过前立柱龙门结构3以及后立柱龙门结构4设置于该主机平车1上，机臂2上具有供起重小车5在其上前后移动的轨道，卷扬机构8和走行机构9设置于机臂2的后端，该卷扬机构8通过位于起重小车5上的钢丝绳进行钢轨的起吊作业，该走行机构9驱动该起重小车在机臂2上前后移动。 

由此可见，该主机平车1提供了操作的平台，前立柱龙门结构3和后立柱龙门结构4固定于主机平车1上，机臂2架设于该前立柱龙门结构3以及后立柱龙门结构4上，而通过起重小车5的前后移动以及卷扬机构的起吊操作，对道岔进行起吊和移动操作，实现了道岔的收回和铺设。 

可选的是，在起重小车5的下方设置有吊轨扁担6以对道岔或轨排进行起吊。 

可选的是，在机臂2的前立柱龙门结构3以及后立柱龙门结构4处分别设置有可实现机臂的左右摆动或左右横移的摆臂机构7，两套摆臂机构7设置于两立柱龙门结构之间。 

可选的是，在该主机平车1的前端设置有主机司机室11，在该主机平车1上设置有拖拉机构12、主机电气系统13、主机液压系统14以及主机导轨自动回送机构15；该主机司机室11设置有主机操作系统以提供司机对主机进行操作，拖拉机构12提供主机平车的拖拉，主机电气系统13提供主机的电气控制及供给，主机液压系统14提供主机的液压控制和供给，主机导轨自动回送机构15为主机上的道岔或轨排提供自动回送，该主机导轨自动回送机构15可为自动输送带等合适的机构进行导轨回送。 

参见图2，显示了本发明的辅机的示意图，该辅机至少包含有辅机平车17，其用于运送道岔或轨排组，该辅机平车17为可在铁轨上移动的承载平台，该辅机还可包含辅机导轨自动回送机构16、辅机电气系统18、辅机液压系统19、辅机动力系统20以及辅机司机室21；该辅机司机室21位于辅机平车17的后端，该辅机导轨自动回送机构16设置于该辅机平车17的前端，该辅机电气系统18、辅机液压系统19以及辅机动力系统20设置于该辅机平车17上，这些装置的功能和结构与主机上的对应部件相同或相似，在此不再一一累述。 

参见图3，显示了本发明的液压换装架的示意图，该液压换装架包含第一换装架22、第二换装架24和换装吊具23，该第一换装架22和第二换装架24位于两侧以承载该换装吊具23，该换装吊具23可拆卸的固定于该第一换装架22和第二换装架24上，随着该第一换装架22和第二换装架24通过液压进行上下升降，从而实现道岔或轨排的起吊和换装。 

为了更好的说明本发明，可参见图4和图5，显示了前立柱龙门结构3和后立柱龙门结构4的结构示意图，该前立柱龙门结构3和后立柱龙门结构4为 结构相同的框形，包含有延伸支架31、柱根伸缩油缸32、柱根33、二级柱身34、末级柱身35、小纵梁36、柱顶固定套37、柱顶活动套38、柱顶伸缩油缸39以及柱身伸缩油缸40，该延伸支架31可折叠的固定于该主机平车的两侧，在运输和收起状态时，该延伸支架31可收回以节约空间和便于运输，在工作时，该延伸支架31可伸出以承载龙门结构，该柱根伸缩油缸32为4个且分别以活动端朝外的固定于该主机平车上，在该柱根伸缩油缸32的活动端固定于柱根33的下端，并能沿柱根向上（或向下）爬行，增加机臂的升降高度，主机平车两侧的柱根33均为双杆（参见图5），该柱根33为中空结构以便于和二级柱身34和末级柱身35形成伸缩结构，一侧的两个末级柱身35的末端固定连接有小纵梁36，该小纵梁36为杆状结构，其两端分别连接于末级柱身35的末端，由此可在主机平车的两侧分别形成长框形，该小纵梁36和柱根33的底端平台之间设置有柱身伸缩油缸，而该本领域技术人员可知的是，本发明中的二级伸缩结构可替换为一级伸缩结构、三级伸缩结构等等，既一级伸缩结构可无需二级柱身，三级伸缩结构则可增加一个三级柱身；在该龙门结构的顶端，两侧的小纵梁36之间设置有柱顶固定套37，两个柱顶伸缩油缸39固定于该柱顶固定套37内且油缸活塞顶部固定有柱顶活动套38，该柱顶活动套38的另一端固定于小纵梁36上。 

优选的是，可通过销钉进行各伸缩部件的定位，如图所示，柱根33可通过柱根固定定位套41以及柱根定位销42进行固定，该柱根固定定位套41套合于柱根33上，该柱根定位销42可将伸出或缩回的柱根33定位于该定位套41上，二级柱身34可通过柱销定位于柱根33的空腔内，末级柱身35可通过柱销43定位于二级柱身34的空腔内，柱顶活动套38可通过柱顶定位销44定位于柱顶固定套39上。 

参见图6A-D，可清楚的显示出该立柱龙门机构从收回至工作状态的整个过程。 

参见图7，本发明的主机平车1为道岔铺轨机过轨运输和施工时的载体，其前五E轴构架式转向架设有三套牵引走行机构，施工时为芯盘定位，盘承通过液压油缸均衡承载，过轨运输时转换为芯盘承载提高过轨运输速度，后组合式四D轴转向架为芯盘承载，设有一套牵引走行机构，其具体结构组成为制动系统111、液压支腿112、五E轴构架式转向架113、牵引走行机构114、主机车体115、组合式四D轴转向架116和钩缓装置 117，该制动系统111位于主机车体115前部以提供制动，该液压支腿112分别位于主机车体115的前后部分的下方，在承载时伸出以提供支撑，其数目和位置可根据需要进行设置，该五E轴构架式转向架113位于主机车体115前侧下方以进行前端承载和运转，该牵引走行机构114提供了主机平车的前后牵引和走行，该组合式四D轴转向架116位于主机车体115的后侧下方以进行后端承载和运转，该钩缓装置117固设于该主机车体115的后端以提供编组联挂。 

参见图8A-C，摆臂机构7包含有：楔形固定绳头座71、动滑轮组72、摆臂油缸73、牵引钢丝绳74、改向滑轮75、夹紧式固定绳头座76和滑槽77。牵引钢丝绳一端固定在机臂上，另一端固定在立柱龙门结构，通过摆臂油缸的伸缩，钢丝绳牵引机臂沿龙门结构上左右滑移，实现侧线和曲线的铺设。 

参见图9，本发明的辅机平车采用前四E轴构架式转向架设有三套牵引走行机构，施工时为芯盘定位，盘承通过液压油缸均衡承载，过轨运输时转换为芯盘承载提高过轨运输速度，后组合式四D轴转向架为芯盘承载，设有一套牵引走行机构，其包含有钩缓装置121、四E轴构架式转向架122、牵引走行机构123、辅机车体124、组合式四D轴转向架125以及制动系统126，两个钩缓装置121分别位于辅机车体124的两端，四E轴构架式转向架122和组合式四D轴转向架125分别位于辅机车体124的前后两侧以提供前后方的承载和运转，牵引走行机构123位于该辅机车体上以提供辅机的牵引和前后移动。 

优选的是，前立柱龙门结构活动支立在主机用平车的五E轴构架式转向架中心前1米处，后立柱龙门结构活动在支立主机用平车上，与前立柱龙门结构间距为9米。立柱龙门结构可以水平伸缩扩大内部宽度，可以垂直升降扩大内部高度。 

优选的是，机臂中后部设有两个方孔，由前立柱龙门结构和后立柱龙门结构的柱顶嵌入支持，机臂可在柱顶上左右滑移，实现侧线和曲线的铺设。 

优选的是，机臂上具有供起重小车在其上前后移动的轨道，起重小车下挂于机臂的轨道上。 

优选的是，吊轨扁担通过起升钢丝绳与起重小车连接。 

优选的是，起升卷扬机构和起重小车走行机构设置于机臂的后端。 

优选的是，两套摆臂机构设置机臂上，位于前立柱龙门结构和后立柱龙门结构之间，摆臂机构的钢丝绳一端固定在机臂上，另一端固定在龙门结构，通过摆臂油缸的伸缩，钢丝绳牵引机臂沿龙门结构上左右滑移。 

优选的是，主机操纵室位于主机用平车上的前端。 

优选的是，拖拉机构位于主机用平车内的中部，通过循环钢丝绳牵引道岔组或轨排组从辅机上到主机上。 

优选的是，主机导轨回送自动化机构均布于主机用平车上。 

优选的是，辅机导轨回送自动化机构均布于辅机用平车上。 

优选的是，辅机操纵室镶嵌于辅机用平车尾部。 

如下所述，本发明还公开了一种铁路道岔换铺工法，使用上述的铁路道岔铺轨机组进行道岔换铺。 

参见图10，本发明的铁路铺轨机组处于运输状态，小解体（二级超限）为一列五车，通过机车牵引可到达施工现场。 

在达到现场后，解除装载加固材料。主机、辅机和液压换装架重新编组，主机位于前端，辅机跟随其后，换装架位于最后。 

然后进行主机组装，立柱龙门结构安装延伸支架（如图6B），主机启动发电机组；启动液压系统，主机用平车和辅机用平车前构架式转向架分别进行承载转换，由过轨运输时芯盘承载转换为施工时为芯盘定位，盘承通过液压油缸均衡承载；主机用平车下支前（后）液压支腿；前后立柱龙门结构同时先水平扩展（如图6C），再垂直伸到高位（如图6D），主机处于工作状态，主机组装完毕。 

接着，辅机启动发电机组，辅机牵引换装架装载平车，在合适的位置，进行组装，组装过程如下： 

启动换装架柴油机油泵，油缸起升换装架门架至最高位（如图11B），提升换装架运输支架（如图11C），油缸回缩抬重梁下降落在运输支架上并让换装架脱离运输平车（如图11D），换装架旋转90度（如图11E），油缸起升抬重梁升至最高位，换装架立于地面。第一换装架组装完毕。按上述程序进行第二换装架的组装。 

最后，辅机驮运专用吊具至换装架（如图12A），油缸回缩抬重梁下降，抬重梁与专用吊具联结（如图12B）。辅机退出换装架（如图12C），道岔铺轨机组组装完毕。 

这样，整个系统组装完毕，可进行施工操作。 

以12号提速道岔分为A、B和C三部分，如图13所示。 

更换和铺设时，有两种模式：可先拆除A、再B、最后C，然后铺设C、再B、最后A；也可先拆除C、再B、最后A，然后铺设A、再B、最后C。在具体操作中，可分为收回操作和铺设操作。 

收回操作的步骤如下： 

1.拆除道岔的附属件、连接件。 

2.主机对位，支上液压支腿，起重小车前行至机臂前端（如图14A）。吊轨扁担下降。通过前后摆臂机构，调整机臂位置，吊轨扁担与道岔对位。 

4.用尼龙软索按3600mm间距锁定道岔，并起吊道岔。通过前后摆臂机构，调整机臂回位对中（如图14B）。 

5.起重小车回行至机臂尾部（如图14C），吊轨扁担下降，道岔落于主机导轨回送自动化机构上（如图14D）。 

6.辅机与主机对位，启动导轨回送自动化机构，道岔回送到辅机导轨回送自动化机构上（如图14E）。 

7.辅机运送道岔至换装架（如图14F），换装架吊起道岔（如图14G），辅机退出换装架（如图14H）。 

8.机车推送平车进入换装架，道岔落于平车上，机车牵引平车驶出换装架。 

9.主机收起液压支腿，后退，对位。重复1—8，直到ABC三部分道岔回收完毕。 

铺设操作的步骤如下： 

10.主机对位，支上液压支腿，主机位于待铺状态（如图15A）。 

11.机车推送装有新道岔的平车进入换装架，换装架吊起道岔，机车牵引平车驶出换装架。 

12.辅机进入换装架（如图15B），换装架下落道岔于辅机上（如图15C），辅机运输道岔与主机对位（如图15D）。 

13.启动主机拖拉系统，道岔进入主机，辅机返回（如图15E）。 

14.起重小车在机臂尾部，吊轨扁担下降，用尼龙软索按3600mm间距锁定道岔，并起吊道岔（如图15F）。 

15.起重小车前行，吊轨扁担下降（如图15G）。通过前后摆臂机构，调整机臂位置，道岔对位。道岔铺设完毕，吊轨扁担上升，通过前后摆臂机构，调整机臂回位对中（如图15H），起重小车回行至机臂尾部。 

16.主机收起液压支腿，前行，对位，支上液压支腿，主机位于待铺状态。重复11—15，直到ABC三部分道岔铺设完毕。 

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。