一种衬砌台车自动导航无轨行走系统及其控制方法技术方案

本申请提供一种衬砌台车自动导航无轨行走系统及其控制方法，系统包括衬砌台车、导航小车和全站仪，衬砌台车的台车主体具有主控单元，台车主体设置在四角门架上，无轨行走横移机构设置在四角门架底部，台车主体的端头处的顶部和两侧各设有一个观测点；导航小车位于衬砌台车的行进方向上，用于扫描衬砌前进方向场地并建立地图，并将导航小车位于地图中的实时位置数据发送至所述全站仪；全站仪设置在导航小车上，并与主控单元通信，用于基于实时位置数据对台车主体上设置的观测点进行测量，并将得到的测量数据发送给主控单元；主控单元用于基于测量数据生成控制指令，控制无轨行走横移机构的运行，实现对衬砌台车的无轨行走及横移控制。控制。控制。

【技术实现步骤摘要】
一种衬砌台车自动导航无轨行走系统及其控制方法


[0001]本申请涉及隧道施工
，具体而言，涉及一种衬砌台车自动导航无轨行走系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]隧道施工在公路、铁路建设中的应用十分普遍，而衬砌台车是隧道施工中二次衬砌时的一种常用设备。衬砌台车的隧道施工，会涉及到台车在隧道内的移动，例如前进、侧移等。
[0003]一些衬砌台车采用提前在地面铺设钢轨，利用电机驱动行走轮实现行走的方式。其缺点主要在于铺设以及拆卸轨道增加现场工作量，并且，衬砌台车行走拐弯又需要调整轨道的铺设方向，大大提高了人员工作强度以及现场人员需求量。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种衬砌台车自动导航无轨行走系统及其控制方法，以通过自动导航的方式实现衬砌台车在隧道内的无轨行走，大大降低人员的工作强度和现场人员的需求量。
[0005]为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种衬砌台车自动导航无轨行走系统，包括衬砌台车、导航小车和全站仪，所述衬砌台车包括台车主体、四角门架和无轨行走横移机构，所述台车主体具有主控单元，设置在所述四角门架上，用于通过所述四角门架承载所述台车主体，所述无轨行走横移机构设置在所述四角门架底部，用于带动所述四角门架及所述台车主体行走和横移，其中，所述台车主体的端头处的顶部和两侧各设有一个观测点；所述导航小车，位于所述衬砌台车的行进方向上，用于扫描衬砌前进方向场地并建立地图，并将所述导航小车位于所述地图中的实时位置数据发送至所述全站仪；所述全站仪，设置在所述导航小车上，并与所述主控单元通信，用于基于所述实时位置数据对所述台车主体上设置的观测点进行测量，并将得到的测量数据发送给所述主控单元；所述主控单元，用于基于所述测量数据生成控制指令，控制所述无轨行走横移机构的运行，实现对所述衬砌台车的无轨行走及横移控制。
[0007]在本申请实施例中，衬砌台车包括台车主体、四角门架和无轨行走横移机构，台车主体具有主控单元，设置在四角门架上，用于通过四角门架承载台车主体，无轨行走横移机构设置在四角门架底部，用于带动四角门架及台车主体行走和横移，其中，台车主体的端头处的顶部和两侧各设有一个观测点；导航小车位于衬砌台车的行进方向上，用于扫描衬砌前进方向场地并建立地图，并将导航小车位于地图中的实时位置数据发送至全站仪；全站仪设置在导航小车上，并与主控单元通信，用于基于实时位置数据对台车主体上设置的观测点进行测量，并将得到的测量数据发送给主控单元；主控单元用于基于测量数据生成控制指令，控制无轨行走横移机构的运行，实现对衬砌台车的无轨行走及横移控制。通过此种
方式可以利用导航小车进行路径扫描和规划，利用搭载于导航小车上的全站仪对观测点进行检测，得到相应的测量数据后作为主控单元控制无轨行走横移机构运行的基础，使得无轨行走横移机构可以在主控单元的控制下实现自动化的无轨行走和横移，不需要铺设轨道，节省人力和人员需求。
[0008]结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述四角门架的底部沿轴向左右各设有一纵梁，所述纵梁的方向与所述衬砌台车的行进方向相同，所述无轨行走横移机构包括：滑行组件，与纵梁底部滑动连接，可沿所述纵梁的方向作往复运动，且能承载所述四角门架；顶升组件，设置在纵梁底部的两端，与所述四角门架的立柱连接，用于抬升或下放所述四角门架；横移组件，设置在所述顶升组件的底部，可沿垂直于所述纵梁的方向作往复运动，且可承载所述四角门架。
[0009]在该实现方式中，滑行组件与纵梁底部滑动连接，可沿纵梁的方向作往复运动，且能承载四角门架；顶升组件设置在纵梁底部的两端，与四角门架的立柱连接，用于抬升或下放四角门架；横移组件设置在顶升组件的底部，可沿垂直于纵梁的方向作往复运动，且可承载四角门架。顶升组件抬升承载台车主体的四角门架，连带滑行组件抬升至悬空，滑行组件沿纵梁滑动至一端，而后，顶升组件下放四角门架，以使滑行组件与地面接触，以承载四角门架，顶升组件进一步回缩连带横移组件悬空，滑行组件沿纵梁滑动从一端滑动至另一端，带动四角门架及台车主体行进。类似的，在进行横移时，顶升组件抬升承载台车主体的四角门架，连带横移组件抬升至悬空，每个横移组件则横移至一侧，而后，顶升组件下放四角门架，以使横移组件与地面接触，以承载四角门架，横移组件此时可从一侧滑动至另一侧，带动四角门架及台车主体横移。由此，可以自动化地实现衬砌台车的无轨行走及横移。
[0010]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述无轨行走横移机构还包括对位检测传感器，所述对位检测传感器，分别设置在所述台车主体的两个端头处的两侧，用于实时检测所述台车主体与隧道内壁面之间的距离信息，并将所述距离信息发送给所述主控单元，对应的，所述主控单元，还用于基于所述距离信息控制所述横移组件的运行，实现对所述衬砌台车的横移控制。
[0011]在该实现方式中，在台车主体的两个端头处的两侧，分别设置对位检测传感器，用于实时检测台车主体与隧道内壁面之间的距离信息，以使主控单元基于检测的距离信息控制横移组件的运行，实现对衬砌台车的横移控制，使得台车主体可以保持在隧道的轴线位置(隧道地面的中心线，与隧道两侧的内壁面的距离相等)上。
[0012]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述纵梁的底部设有滑轨和连接部件，所述连接部件位于所述滑轨的中部，每个滑行组件包括两个支撑座、一个连接梁和滑行液压缸，所述连接梁，连接在两个所述支撑座之间，且具有凹槽，凹槽内设有固定挡件；所述滑行液压缸位于所述凹槽内，所述滑行液压缸的一端与所述连接部件连接，另一端与所述固定挡件连接；每个所述支撑座，具有底座和连接体，所述连接体位于所述底座上，所述连接体与所述滑轨滑动连接。
[0013]结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述纵梁的两个相对的侧面设有限位条形槽，所述底座开设有座槽，所述座槽内设有滑轮；所述连接体设有第一配件和第二配件，所述第一配件和所述第二配件均与所述底座连接，且相对设置，形成卡槽，此卡槽可卡持在所述纵梁的限位条形槽内，此时所述滑轮与所
述滑轨接触。
[0014]在该实现方式中，纵梁的两个相对的侧面设有限位条形槽，底座开设有座槽，座槽内设有滑轮；连接体设有第一配件和第二配件，第一配件和第二配件均与底座连接，且相对设置，形成卡槽，此卡槽可卡持在纵梁的限位条形槽内，此时滑轮与滑轨接触。由此，可以通过滑轮与滑轨间的接触实现相对滑动，而卡槽卡持在纵梁的限位条形槽内，沿限位条形槽滑动，可以限制底座与纵梁相对滑动时的方向。
[0015]结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述滑轨的两个侧面均设有条槽，所述第一配件的顶端和所述第二配件的顶端均设有纵梁卡齿和滑轨卡齿，所述纵梁卡齿与所述滑轨卡齿之间的高度差大于所述限位条形槽的底部与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衬砌台车自动导航无轨行走系统，其特征在于，包括衬砌台车、导航小车和全站仪，所述衬砌台车包括台车主体、四角门架和无轨行走横移机构，所述台车主体具有主控单元，设置在所述四角门架上，用于通过所述四角门架承载所述台车主体，所述无轨行走横移机构设置在所述四角门架底部，用于带动所述四角门架及所述台车主体行走和横移，其中，所述台车主体的端头处的顶部和两侧各设有一个观测点；所述导航小车，位于所述衬砌台车的行进方向上，用于扫描衬砌前进方向场地并建立地图，并将所述导航小车位于所述地图中的实时位置数据发送至所述全站仪；所述全站仪，设置在所述导航小车上，并与所述主控单元通信，用于基于所述实时位置数据对所述台车主体上设置的观测点进行测量，并将得到的测量数据发送给所述主控单元；所述主控单元，用于基于所述测量数据生成控制指令，控制所述无轨行走横移机构的运行，实现对所述衬砌台车的无轨行走及横移控制。2.根据权利要求1所述的衬砌台车自动导航无轨行走系统，其特征在于，所述四角门架的底部沿轴向左右各设有一纵梁，所述纵梁的方向与所述衬砌台车的行进方向相同，所述无轨行走横移机构包括：滑行组件，与纵梁底部滑动连接，可沿所述纵梁的方向作往复运动，且能承载所述四角门架；顶升组件，设置在纵梁底部的两端，与所述四角门架的立柱连接，用于抬升或下放所述四角门架；横移组件，设置在所述顶升组件的底部，可沿垂直于所述纵梁的方向作往复运动，且可承载所述四角门架。3.根据权利要求2所述的衬砌台车自动导航无轨行走系统，其特征在于，所述无轨行走横移机构还包括对位检测传感器，所述对位检测传感器，分别设置在所述台车主体的两个端头处的两侧，用于实时检测所述台车主体与隧道内壁面之间的距离信息，并将所述距离信息发送给所述主控单元，对应的，所述主控单元，还用于基于所述距离信息控制所述横移组件的运行，实现对所述衬砌台车的横移控制。4.根据权利要求2所述的衬砌台车自动导航无轨行走系统，其特征在于，所述纵梁的底部设有滑轨和连接部件，所述连接部件位于所述滑轨的中部，每个滑行组件包括两个支撑座、一个连接梁和滑行液压缸，所述连接梁，连接在两个所述支撑座之间，且具有凹槽，凹槽内设有固定挡件；所述滑行液压缸位于所述凹槽内，所述滑行液压缸的一端与所述连接部件连接，另一端与所述固定挡件连接；每个所述支撑座，具有底座和连接体，所述连接体位于所述底座上，所述连接体与所述滑轨滑动连接。5.根据权利要求4所述的衬砌台车自动导航无轨行走系统，其特征在于，所述纵梁的两个相对的侧面设有限位条形槽，所述底座开设有座槽，所述座槽内设有滑轮；
所述连接体设有第一配件和第二配件，所述第一配件和所述第二配件均与所述底座连接，且相对设置，形成卡槽，此卡槽可卡持在所述纵梁的限位条形槽内，此时所述滑轮与所述滑轨接触。6.根据权利要求5所述的衬砌台车自动导航无轨行走系统，其特征在于，所述滑轨的两个侧面均设有条槽，所述第一配件的顶端和所述第二配件的顶端均设有纵梁卡齿和滑轨卡齿，所述纵梁卡齿与所述滑轨卡齿之间的高度差大于所述限位条形槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：任康，陈彦，贾家银，赵鹏举，刘禄友，何国田，袁水英，郑新，
申请(专利权)人：重庆中环建设有限公司，
类型：发明
国别省市：