一种智能型隧道衬砌台车制造技术

一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：包括门形主钢架、混凝土浇注信息化监控体系、端头模板、模板清洗及表面润滑系统、自动行走装置和分层逐窗浇注及清洗系统。本发明专利技术结构简单，设计合理，实现了混凝土浇注过程中各项参数的实时监控，提高了设备的自动化程度，简化了清洗和模板表面润滑作业流程，便于现场管理和施工，具有一定的环保性和很高的安全性。

A kind of intelligent tunnel lining trolley

A kind of intelligent tunnel lining trolley is characterized in the following features: the portal main steel frame, the information monitoring system for concrete pouring, the end template, the template cleaning and the surface lubrication system, the automatic walking device and the hierarchical window casting and cleaning system. The invention has simple structure and reasonable design, realizes the real-time monitoring of various parameters in the process of concrete pouring, improves the automation of the equipment, simplifies the process of cleaning and the lubrication of the surface of the template, is convenient for the field management and construction, and has a certain environmental protection and high safety.

【技术实现步骤摘要】
一种智能型隧道衬砌台车
本专利技术涉及衬砌台车设备
，具体地说是一种智能型隧道衬砌台车。
技术介绍
隧道是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物。因其所处位置和建造结构的特殊性，施工过程相对来说比较困难复杂，对于施工安全效率要求比较高。在隧道拱顶混凝土浇注过程中，浇注是否完成通常通过设置导流管，混凝土灌注满后会从另一侧导流管溢出，表明作业完成。但混凝土若碰上低温天气，凝固时间缩短，凝固成固体不易从导流管中溢出，此时则容易产生空洞，过重的混凝土则会造成模板坍塌等施工事故。在衬砌台车行进至下一工作位置时，若未到达指定位置就抬升台车则会造成模板与二衬的碰撞，从而损坏二衬，而现有的台车并未采取预防此类事故发生的有效措施。现有衬砌台车的端头模板采用多个与台车分离的模板组合而成，在注砼前需要人工安装拼接，费时费力，且一般采用木质模板，在反复拼装和拆卸的过程中容易造成损坏或变形，不利于提高浇注效率，另外，由于作业时产生的误差常导致在两段二衬的结合处形成台阶，影响浇注效果。现有衬砌台车在模板的清洗和脱模剂的喷洒过程中，往往采用人工喷洒清水并进行清洗，再人工喷洒脱模剂，不仅对清水和脱模剂造成大量浪费，还增加了人力成本，留在作业现场的污水等脏污也会造成环境污染，且不利于现场管理和施工，对浇注工程作业造成很大的影响，不利于实现设备的自动化作业也不利于提高工作效率。现有台车的走轮机构或单个或成组刚性连接在台车上，由于台车尺寸较大，而导轨在较长的距离上很难保证完全齐平，导致台车进行浇注作业时围绕几何中心点会产生一定的俯仰和偏转，从而影响混凝土浇注的平整度，产生接缝。现有的隧道衬砌台车大多从模板的观察窗直接浇注混凝土，需要人工换管和清洗，自动化程度不高，效率低下，且为从上至下浇注混凝土，采用这样的浇注方式，易产生离析，浇注完成后的混凝土密实度不高，如振捣效果不好还会存在气泡，产生麻面等现象，导致浇注效果不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能型隧道衬砌台车，克服了现有技术中的不足，可使台车走轮紧密贴合导轨，并可避免台车的俯仰和偏转，避免了二衬接缝处台阶的产生，避免了台车与二衬的碰撞，增设了混凝土浇注过程和凝固过程的实时监控装置，提高了设备的安全性和作业的可控性，简化了清洗脱模过程，提高作业效率，提高了隧道的混凝土浇筑质量。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：该智能型隧道衬砌台车，包括门形主钢架、混凝土浇注信息化监控体系、端头模板、模板清洗及表面润滑系统、自动行走装置和分层逐窗浇注及清洗系统。本专利技术所述的门形主钢架包括连接基座、多个升降装置和多个主钢架体，所述连接基座包括两个主横梁和多个支撑柱，所述两个主横梁可滑动的连接在多个支撑柱上，所述主钢架体可拆卸的连接在所述主横梁上，所述升降装置连接在所述支撑柱上，所述主钢架体与所述升降装置连接。本专利技术所述的升降装置包括升降油缸，所述升降油缸连接在所述支撑柱上，所述主钢架体与所述升降油缸连接。本专利技术所述的混凝土浇注信息化监控体系包括限位传感器、弹簧片、微动开关、摄像机、激光扫描仪、操作台、平板电脑、端头模板和模板单元；多个模板单元依次连接并形成拱形结构且在所述拱形结构内侧形成浇注区域，在多个模板单元所形成拱形结构内侧的周向和轴向上均匀设置多个安装孔，安装孔内设有弹簧片和微动开关，所述弹簧片设置于所述微动开关的下侧，所述端头模板上配置有观察口，所述摄像机配置于所述观察口的外侧，从而实现对浇注区域的监测，所述限位传感器设置于模板拱顶的端部边缘；所述门形主钢架上设有支撑件，所述激光扫描仪配置在所述支撑件上，从而实现对衬砌面的扫描，经平板电脑的计算而得出每一模混凝土砂浆的浇注量，实现定量浇注；所述限位传感器和所述微动开关均与操作台电路连接，所述操作台上具有控制隧道衬砌台车进行作业的控制开关，所述操作台与所述平板电脑通过应用软件实现信息交互，所述平板电脑具有显示混凝土砂浆浇注的液位、进度条、压力、温度、湿度、目标浇注量、实际浇注量和现场浇注视频等实时状态和参数的应用软件，应用软件还可将混凝土砂浆的浇注过程以动画的形式显示在平板电脑上，所述平板电脑将隧道衬砌台车每次作业的各项信息通过因特网上传至铁总监管中心进行储存，方便随时调用。弹簧片的设置是为了在混凝土砂浆浇筑过程中，当混凝土砂浆液面上升至弹簧片位置处时触动弹簧片，从而使弹簧片触动微动开关，进而将信号传递给操作台和平板电脑，作业人员即可从平板电脑获取浇注过程实时的混凝土砂浆液面高度信息，微动开关可选择弱电感应开关或贴片传感器，只要配合弹簧片实现将混凝土砂浆液面高度信息进行反馈即可，而弹簧片和微动开关设置为多个则保证了所反馈信息的准确性和有效性，从而使作业人员能够从平板电脑获取准确的浇注进度信息。限位传感器的设置则可避免隧道衬砌台车在未行至预定工位时的抬升而导致的压坏二衬的情况。摄像机及观察口的设置，则方便作业人员通过平板电脑显示的视频随时观察浇注区域内的实际浇注作业情况。激光扫描仪设置在隧道衬砌台车行进方向的前端，在每一模浇注前，激光扫描仪可随着台车的行进对隧道的衬砌面进行扫描，再由平板电脑结合模板截面的形状计算出目标浇注量，从而实现定量浇注。操作台和平板电脑均安装专用的应用软件来实现信息交互，方便实现对隧道衬砌台车作业的控制和各类信息反馈、上传、储存及调用。本专利技术所述的混凝土浇注信息化监控体系还包括振捣单元，所述振捣单元在所述多个模板单元所形成的拱形结构外侧或内侧的周向和轴向上均匀分布，所述振捣单元与所述操作台电路连接。本专利技术所述的振捣单元采用附着式外部振捣器、内部振捣器或浮球式振捣器。振捣器的设置，可在浇注作业中实现模板单元单位面积上对混凝土的有效振捣，保证了混凝土的密实性。本专利技术所述的模板单元的浇注区域设置多个压力传感器，多个压力传感器在所述拱形结构内侧的拱顶位置上均匀分布，所述压力传感器与所述操作台电路连接。压力传感器可监测浇注过程中拱顶位置处的实时压力，并将压力数据反馈至平板电脑。本专利技术所述的模板单元的浇注区域设置多个温湿度传感器，多个温湿度传感器在所述拱形结构内侧的肩部位置上均匀分布，所述温湿度传感器与所述操作台电路连接。温湿度传感器的设置方便获取浇注过程中的混凝土砂浆的实时温度和湿度数据。本专利技术所述的混凝土浇注信息化监控体系还包括多拍贴片传感器，多排贴片传感器沿轴向均匀配置在敷设于衬砌面的防排水板上，所述贴片传感器与所述操作台电路连接。贴片传感器和压力传感器协同作用则可准确地反映出拱顶处混凝土的浇注状况，确保拱顶位置处混凝土浇注的密实度。本专利技术所述的观察口采用玻璃钢材质。采用玻璃钢材质可满足对强度的要求。本专利技术还包括温度计和混凝土流量计，所述温度计和混凝土流量计设置于混凝土泵的出料阀门位置处且均与所述操作台电路连接。可以对混凝土的温度及流量进行监测。本专利技术所述的端头模板包括背贴式止水带、中埋式止水带、气囊、钩针，端头模板和连接机构；所述端头模板包括上部模板和下部模板，所述中埋式止水带一端设于上部模板和下部模板之间，所述下部模板上设有凹槽，所述钩针具有一向后弯曲的尖锐端部和一柄部，所述钩针置于所述凹槽中且其向后弯曲的尖锐端部插入所述中埋式止水带中，所述钩针的柄部在所述凹槽的轴向上延本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：包括门形主钢架、混凝土浇注信息化监控体系、端头模板、模板清洗及表面润滑系统、自动行走装置和分层逐窗浇注及清洗系统。

【技术特征摘要】
1.一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：包括门形主钢架、混凝土浇注信息化监控体系、端头模板、模板清洗及表面润滑系统、自动行走装置和分层逐窗浇注及清洗系统。2.根据权利要求1所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述门形主钢架包括连接基座、多个升降装置和多个主钢架体，所述连接基座包括两个主横梁和多个支撑柱，所述两个主横梁可滑动的连接在多个支撑柱上，所述主钢架体可拆卸的连接在所述主横梁上，所述升降装置连接在所述支撑柱上，所述主钢架体与所述升降装置连接。3.根据权利要求2所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述的升降装置包括升降油缸，所述升降油缸连接在所述支撑柱上，所述主钢架体与所述升降油缸连接。4.根据权利要求1所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述混凝土浇注信息化监控体系包括限位传感器、弹簧片、微动开关、摄像机、激光扫描仪、操作台、平板电脑、端头模板和模板单元；多个模板单元依次连接并形成拱形结构且在所述拱形结构内侧形成浇注区域，在多个模板单元所形成拱形结构内侧的周向和轴向上均匀设置多个安装孔，安装孔内设有弹簧片和微动开关，所述弹簧片设置于所述微动开关的下侧，所述端头模板上配置有观察口，所述摄像机配置于所述观察口的外侧，从而实现对浇注区域的监测，所述限位传感器设置于模板拱顶的端部边缘；所述门形主钢架上设有支撑件，所述激光扫描仪配置在所述支撑件上，从而实现对衬砌面的扫描，经平板电脑的计算而得出每一模混凝土砂浆的浇注量，实现定量浇注；所述限位传感器和所述微动开关均与操作台电路连接，所述操作台上具有控制隧道衬砌台车进行作业的控制开关，所述操作台与所述平板电脑通过应用软件实现信息交互，所述平板电脑具有显示混凝土砂浆浇注的液位、进度条、压力、温度、湿度、目标浇注量、实际浇注量和现场浇注视频等实时状态和参数的应用软件，应用软件还可将混凝土砂浆的浇注过程以动画的形式显示在平板电脑上，所述平板电脑将隧道衬砌台车每次作业的各项信息通过因特网上传至铁总监管中心进行储存，方便随时调用。5.根据权利要求4所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述混凝土浇注信息化监控体系还包括振捣单元，所述振捣单元在所述多个模板单元所形成的拱形结构外侧或内侧的周向和轴向上均匀分布，所述振捣单元与所述操作台电路连接。6.根据权利要求5所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述振捣单元采用附着式外部振捣器、内部振捣器或浮球式振捣器。7.根据权利要求4所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述模板单元的浇注区域设置多个压力传感器，多个压力传感器在所述拱形结构内侧的拱顶位置上均匀分布，所述压力传感器与所述操作台电路连接。8.根据权利要求4所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述模板单元的浇注区域设置多个温湿度传感器，多个温湿度传感器在所述拱形结构内侧的肩部位置上均匀分布，所述温湿度传感器与所述操作台电路连接。9.根据权利要求4所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述混凝土浇注信息化监控体系还包括多拍贴片传感器，多排贴片传感器沿轴向均匀配置在敷设于衬砌面的防排水板上，所述贴片传感器与所述操作台电路连接。10.根据权利要求4所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述观察口采用玻璃钢材质。11.根据权利要求4所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：还包括温度计和混凝土流量计，所述温度计和混凝土流量计设置于混凝土泵的出料阀门位置处且均与所述操作台电路连接。12.根据权利要求1所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述端头模板包括背贴式止水带、中埋式止水带、气囊、钩针，端头模板和连接机构；所述端头模板包括上部模板和下部模板，所述中埋式止水带一端设于上部模板和下部模板之间，所述下部模板上设有凹槽，所述钩针具有一向后弯曲的尖锐端部和一柄部，所述钩针置于所述凹槽中且其向后弯曲的尖锐端部插入所述中埋式止水带中，所述钩针的柄部在所述凹槽的轴向上延伸设置，所述上部模板在远离中埋式止水带一侧垂直设有一安装板，所述下部模板设有截面为直角三角形的弧形档条且弧形档条上形成一个圆弧面和一个圆锥面，所述弧形档条的圆弧面和隧道衬砌台车的模板相配合，而圆锥面与端头模板以及隧道衬砌台车的模板共同形成浇注区域，所述背贴式止水带设置于浇注区域的拱顶位置，所述气囊设置于所述背贴式止水带以及安装板之间，所述下部模板通过连接机构连接在隧道衬砌台车的前端的主构架上。13.根据权利要求12所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述上部模板和下部模板在靠近中埋式止水带处分别设有与上部模板垂直的上支撑部和与下部模板垂直的下支撑部，所述上支撑部和下支撑部均抵接在所述中埋式止水带上。14.根据权利要求12所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述凹槽为半圆形槽且其贯穿设置在下部模板的下支撑部上，其尺寸与钩针的尺寸相匹配。15.根据权利要求12所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述端头模板5还包括定型构件，所述定型构件设置于所述弧形档条在前一模二衬端面所形成的空槽内。16.根据权利要求12所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述的连接机构包括一组第一插销、一组第一连接板、一组第二连接板、一组销钉以及一组螺栓和一组凸轮，还包括第二插销、连接杆和拉杆，所述第一连接板设置在上部模板上且其设有第一长圆孔和第二长圆孔，所述第二连接板设置在下部模板且其设有第一孔，第二孔和第三孔，所述下部模板上开设有一组“U”形插槽，所述销钉设置在第二长圆孔和第二孔上从而将上部模板和下部模板连接，所述第一插销设置于第一长圆孔和第一孔上从而将上部模板和下部模板固定，所述螺栓穿过下部模板的“U”形插槽进而固定在衬砌台车前端的主构架上且其位于第二连接板内侧，所述凸轮具有臂部且其设置于所述螺栓和所述第二连接板之间，所述连接杆穿过凸轮以及螺栓使凸轮及其臂部实现围绕连接杆轴心的转动，所述拉杆设置于凸轮的臂部之间，所述第二插销设置于所述第三孔上从而将拉杆固定。17.根据权利要求16所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述第一插销、第一连接板、第二连接板、销钉、“U”形插槽、螺栓、凸轮均设置为两个，所述第一连接板之间设有加强筋。18.根据权利要求16所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述连接机构还包括角钢，角钢固定于下部模板和凸轮之间，且其上设有与“U”形插槽相配合的槽部。19.根据权利要求16所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述连接机构具有放松位置和锁紧位置，当拉杆被第二插销固定时凸轮和下部模板处于压紧状态，则使连接机构处于锁紧位置，从而使端头模板固定；当第二插销被拔掉并拉起拉杆时凸轮和下部模板处于放松状态，则使连接机构处于放松位置，从而使端头模板抽出。20.根据权利要求12所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述的安装板一端设有凸起部，所述凸起部与所述安装板具有圆弧形的过渡段，使所述气囊紧贴在安装板上。21.根据权利要求12所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述钩针的柄部在所述凹槽的轴向上延伸至中埋式止水带位于浇注区域部分的三分之一至二分之一位置处。22.根据权利要求1所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述模板清洗及表面润滑系统包括毛刷、弹簧、滑道、弧形管道、行走机构和由圆盘、摇杆和滑块组成的曲柄滑块机构；所述行走机构与曲柄滑块机构连接，所述行走机构与滑道连接，所述曲柄滑块机构的滑块在滑道内滑动，所述弹簧一端与滑块相连接另一端与弧形管道相连接，在所述弧形管道的周向和轴向上均匀设置有若干通孔，所述毛刷均匀地覆盖在所述弧形管道的外壁上。23.根据权利要求22所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述的行走机构包括机构架、齿条、第一动力单元、第一减速机、齿轮轴、滚轮和滚轮轴；所述齿条的背面设有供滚轮滚动的轨道且其固定在衬砌台车的主钢架上，所述机构架穿过齿条并与齿条的正面和背面分别形成上容置腔和下容置腔，所述第一动力单元的输出机构与第一减速机的输入机构相连接并一同安装在机构架上，所述齿轮轴与第一减速机的输出机构连接并通过轴承安装于机构架的上容置腔内且其轴部伸出所述机构架，所述齿轮轴和所述齿条形成啮合，所述滚轮安装在滚轮轴上并设置于机构架的下容置腔中，所述滚轮在所述齿条背面滚动。24.根据权利要求22所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述的第一动力单元采用电动机。25.根据权利要求22所述的一种智能型隧道衬砌台车，其特征在于：所述的曲柄滑块机构的圆盘安装在上述行走机构的齿轮轴端部并置于上述机构架的外侧，所述曲柄滑块机构的摇杆与圆盘上某一偏心位置处铰...

【专利技术属性】
技术研发人员：马伟斌，林传年，马荣田，马超锋，郭小雄，付兵先，王志伟，邹文浩，安哲立，赵鹏，李尧，常凯，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，中国铁路经济规划研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11