一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统及方法，该系统包括打磨车，水射流打磨单元、清扫单元、砂轮打磨单元、雾化发生单元、控制单元及检测单元。控制单元接收检测单元采集的钢轨轨面图像信息，生成打磨控制指令，待打磨车行驶至待打磨区域后，控制水射流打磨单元对病害处进行初步打磨，待磨削总量剩余5％

【技术实现步骤摘要】
一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统及方法


[0001]本专利技术属于钢轨打磨
，更具体地，涉及一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统及方法。

技术介绍

[0002]钢轨作为轨道交通的重要承载部件之一，在服役过程中由于来自车轮周期性载荷作用，难免产生波磨、剥层、鱼鳞纹等病害特征。如果不能够及时对钢轨进行打磨修复，将导致打磨车运行时的巨大噪声和振动，降低打磨车运行的安全性和舒适性。
[0003]为防止钢轨疲劳、磨损后出现裂纹扩散及失效等现象，需要及时对钢轨进行打磨修复。常用钢轨修复技术主要包括砂轮打磨及高压水射流打磨技术两种。其中，砂轮打磨现阶段技术较为成熟，打磨精度高，但存在以下技术问题：打磨切削量很少，作业效率低，产生的高热使钢轨产生形变，且作业时火星飞溅，产生大量粉尘，影响环境和操作人员健康。而高压水射流打磨在作业过程不产生火花、无污染，且水流可以带走打磨钢轨产生的热量，避免钢轨轨面产生热形变，但目前技术尚不完全成熟，且依赖于多种传感器控制，对定位精度要求极高，其极易受到环境影响，造成打磨精度降低，达不到所要求的打磨效果甚至会出现过度打磨，造成钢轨损伤。
[0004]因此，现阶段亟需一种结合砂轮打磨及高压水射流打磨两种打磨技术优点，摒弃两者缺点的打磨设备，对钢轨进行高速高精度打磨。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的钢轨打磨设备存在精度不高、或作业效率低易对环境产生影响，本专利技术提供一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统，结合砂轮打磨及高压水射流打磨两种打磨技术优点，摒弃两者缺点的打磨设备，对钢轨进行高速高精度打磨。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统，包括：钢轨行进的打磨车，包括车架，其底部设有支撑架、车轮及侧轮；对称设于车架两侧的水射流打磨单元，包括喷嘴和喷嘴调节组件；所述喷嘴调节组件设有多组，通过调节多个喷嘴姿态，拟合出可覆盖钢轨轨面的打磨面；位于水射流打磨单元后侧的清扫单元，其吹出高压风将附着在钢轨轨面的磨料颗粒吹落；位于清扫单元后侧的砂轮打磨单元，包括砂轮和砂轮调节组件；所述轮调节组件设有多组，通过调节多个砂轮姿态，拟合出可覆盖钢轨轨面的打磨面；位于砂轮打磨单元后侧的雾化发生单元，其产生水雾对打磨后的轨面进行降温；以及设于打磨车上的检测单元和控制单元，所述检测单元将采集到的钢轨轨面图像以及车速信息发送至控制单元；所述控制单元对检测信息处理，获得钢轨病害处总磨削量数据及钢轨病害处定位数据，并根据预先设置的磨削量配比参数，生成打磨控制指令，控制水射流打磨单元对钢轨病害处进行初步打磨，其磨削量范围为总磨削量的90％
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95％，控制砂轮打磨单元调整相应砂轮的姿态，并以剩余磨削量的基础上增加5％总磨削量处为打磨起点进行打磨作业，对剩余磨削量进行单次精准打磨从而完成修复作业。
[0007]进一步地，所述检测单元包括工业摄像机及轮速传感器，其中：所述工业摄像机设有两组，分别对称固定设于车架底部前端两侧，位于钢轨正上方，其将采集的钢轨轨面图像信息输至控制单元；所述轮速传感器设于车轮上，通过检测车轮转速，并根据车轮固定周长，可精确求出打磨车的车速及行进距离。
[0008]进一步地，所述包括控制单元通信模块、定位模块、图像处理模块、控制模块、驱动模块和控制面板模块；通过通信模块，实现了控制单元与各功能单元通信连接，从而接收检测信息；所述图像处理模块将接收到的图像信息通过图像处理算法对进行病害特征识别，获得钢轨病害处总磨削量数据；所述定位模块根据检测的车速及打磨车行进距离，对钢轨病害位置进行定位，输出钢轨病害处定位数据；通过控制模块，将钢轨病害处总磨削量数据及钢轨病害位置定位数据进行处理，并输出打磨控制指令；通过驱动模块，驱动相应功能单元进行工作，从而实现控制水射流对钢轨轨面进行打磨；通过控制面板模块，可输入打磨配比参数等相关信息，实现对钢轨病害处的精准打磨。
[0009]进一步地，所述喷嘴调节组件包括喷嘴固定夹、升降架、喷嘴角度调节电机及第一液压缸；其中：所述第一液压缸底部通过螺栓固定于车架底部，其活塞杆一端与升降架顶部固定连接；所述喷嘴角度调节电机固定设于升降架侧边，其电机轴穿过升降架与喷嘴固定夹固定连接；所述喷嘴固定夹上设有喷嘴。
[0010]进一步地，所述水射流打磨单元还包括设于升降架上的第一测距仪和设于喷嘴固定夹上的第一角度传感器，分别用于检测喷嘴的升降高度和旋转角度，并将检测信息发送至控制单元从而生成喷嘴当前姿态信息。
[0011]进一步地，所述清扫单元包括出风喇叭口、出风管及高压风发生组件；所述出风喇叭口位于钢轨上方，其通过出风管与设于车架顶部的高压风发生组件管道连接，将高压风发生组件生成的高压风排出。
[0012]进一步地，所述砂轮调节组件包括第二液压缸、升降杆、砂轮旋转电机、角度调节杆及砂轮角度调节电机，其中：所述第二液压缸固定设于车架上，其活塞杆一端与升降杆顶部固定连接；所述升降杆底部沿杆身开有转动槽，所述转动槽内转动设有销轴，所述销轴上固定设有角度调节杆，在转动槽的限位下角度调节杆可以销轴为轴心周向摆动；所述砂轮角度调节电机固定设于升降杆外侧，其电机轴与销轴一端固定连接，可带动销轴旋转；所述砂轮旋转电机与下角度调节杆底部固定连接，其电机轴与砂轮固定连接。
[0013]进一步地，所述砂轮打磨单元还包括升降杆上的第二测距仪和设于角度调节杆上的第二角度传感器，分别用于检测砂轮的升降高度和转动角度，并将检测信息发送至控制单元从而生成砂轮当前姿态信息。
[0014]进一步地，所述雾化发生单元包括雾化喷头、雾化发生器、水流管道及水箱；所述雾化发生器和水箱固定设于车架顶部，两者间通过水流管道连；所述雾化喷头位于钢轨正上方，通过管道与雾化发生器输出端连接。
[0015]按照本专利技术的另一个方面，还提供了一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨方法，包括如下步骤：
[0016]S100：设置打磨配比参数，分配水射流打磨单元与砂轮打磨单元的磨削量配比，所述砂轮打磨单元的磨削量在剩余磨削量的基础上进行上调5％总磨削量；
[0017]S200：打磨车驶入钢轨上打磨区域，检测单元采集的钢轨轨面图像信息和车速；
[0018]S300：控制单元通过图像处理算法对所接收的所述钢轨轨面图像进行病害特征识别获得钢轨病害特征数据，计算出病害处的磨削量，并对病害处进行定位，进而生成打磨控制指令；
[0019]S400：水射流打磨单元到达病害处后，控制单元控制相应喷嘴调整姿态，对病害处进行打磨，到达指定磨削量使停止打磨作业；
[0020]S500：清扫单元吹出高压风将钢轨轨面磨料颗粒吹落；
[0021]S600：砂轮打磨单元到达病害处后，控制单元控制相应砂轮调整姿态，将其推进至指定打磨点处，对剩余磨削量进行打磨作业；
[0022]S700：雾化发生单元喷出水雾对打磨过的钢轨轨面进行降温，并将将砂轮打磨产生的火星扑灭，对产生的粉尘浇湿防止扩散；
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统，其特征在于，包括：沿钢轨(8)行进的打磨车(1)，包括车架(11)，其底部设有支撑架(121)、车轮及侧轮(13)；对称设于车架(11)两侧的水射流打磨单元(2)，包括喷嘴(21)和喷嘴调节组件；所述喷嘴调节组件设有多组，通过调节多个喷嘴(21)姿态，拟合出可覆盖钢轨(8)轨面的打磨面；位于水射流打磨单元(2)后侧的清扫单元(3)，其吹出高压风将附着在钢轨(8)轨面的磨料颗粒吹落；位于清扫单元(3)后侧的砂轮打磨单元(4)，包括砂轮(41)和砂轮调节组件；所述轮调节组件设有多组，通过调节多个砂轮(41)姿态，拟合出可覆盖钢轨(8)轨面的打磨面；位于砂轮打磨单元(4)后侧的雾化发生单元(5)，其产生水雾对打磨后的轨面进行降温；以及设于打磨车(1)上的检测单元(7)和控制单元(6)，所述检测单元(7)将采集到的钢轨(8)轨面图像以及车速信息发送至控制单元(6)；所述控制单元(6)对检测信息处理，获得钢轨病害处总磨削量数据及钢轨病害处定位数据，并根据预先设置的磨削量配比参数，生成打磨控制指令，控制水射流打磨单元(2)对钢轨病害处进行初步打磨，其磨削量范围为总磨削量的90％
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95％，控制砂轮打磨单元(4)调整相应砂轮(41)的姿态，并以剩余磨削量的基础上增加5％总磨削量处为打磨起点进行打磨作业，对剩余磨削量进行单次精准打磨从而完成修复作业。2.根据权利要求1所述的一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统，其特征在于，所述检测单元(7)包括工业摄像机(71)及轮速传感器，其中：所述工业摄像机(71)设有两组，分别对称固定设于车架(11)底部前端两侧，位于钢轨正上方，其将采集的钢轨(8)轨面图像信息输至控制单元(6)；所述轮速传感器设于车轮(122)上，通过检测车轮转速，并根据车轮(122)固定周长，可精确求出打磨车(1)的车速及行进距离。3.根据权利要求2所述的一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统，其特征在于，所述包括控制单元(6)通信模块、定位模块、图像处理模块、控制模块、驱动模块和控制面板模块；通过通信模块，实现了控制单元(6)与各功能单元通信连接，从而接收检测信息；所述图像处理模块将接收到的图像信息通过图像处理算法对进行病害特征识别，获得钢轨病害处总磨削量数据；所述定位模块根据检测的车速及打磨车(1)行进距离，对钢轨病害位置进行定位，输出钢轨病害处定位数据；通过控制模块，将钢轨病害处总磨削量数据及钢轨病害位置定位数据进行处理，并输出打磨控制指令；通过驱动模块，根据打磨控制指令，驱动相应功能单元进行工作；通过控制面板模块，可输入打磨配比参数等相关信息，实现对钢轨病害处的精准打磨。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统，其特征在于，所述喷嘴调节组件包括喷嘴固定夹(22)、升降架(23)、喷嘴角度调节电机(24)及第一液压缸(25)；其中：
所述第一液压缸(25)底部通过螺栓固定于车架(11)底部，其活塞杆一端与升降架(23)顶部固定连接；所述喷嘴角度调节电机(24)固定设于升降架(23)侧边，其电机轴穿过升降架(23)与喷嘴固定夹(22)固定连接；所述喷嘴固定夹(22)上设有喷嘴(21)。5.根据权利要求4所述的一种水射流、砂轮复合高效钢轨打磨系统，其特征在于，所述水射流打磨单元(2)还包括设于升降架(23)上的第一测距仪和设于喷嘴固...

【专利技术属性】
技术研发人员：李登，李银洲，巫世晶，龙新平，王晓笋，罗小华，武子全，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司沈阳奥拓福科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：