一种捣固耙、捣固镐、捣固车以及捣固车的捣固方法

摘要

本发明公开了一种捣固耙、捣固镐、捣固车以及捣固车的捣固方法，其包括耙体，所述耙体包括两端向外延伸的弧形捣固边，所述耙体由中部向弧形捣固边延伸厚度逐渐变薄，所述耙体内设有多个各自独立的减震条，所述减震条嵌设于所述耙体中部、所述耙体内靠近弧形捣固边处、和/或所述耙体的耙面中；所述减震条中设有能够实时感知捣固压力的压力传感器；本发明提供的捣固耙能够在捣固过程中对耙体进行减震吸能，以减少捣固过程中对道砟的破碎；在减震条中设有能够实时感知捣固压力的压力传感器，压力传感器在捣固过程中能够通过传输线实时反馈耙体中减震条处的压力数据，以便及时对捣固参数进行调整，从而提升捣固的效率。

权利要求

1.一种捣固耙，包括耙体（1），其特征在于，所述耙体（1）包括两端向外延伸的弧形捣固边，所述耙体（1）由中部向弧形捣固边延伸厚度逐渐变薄；

所述耙体（1）内设有多个各自独立的减震条（1‑1），所述减震条（1‑1）嵌设于所述耙体（1）中部、所述耙体（1）内靠近弧形捣固边处、和/或所述耙体（1）的耙面中；所述减震条（1‑

1）中设有能够实时感知捣固压力的压力传感器（1‑2）。

2.根据权利要求1所述的捣固耙，其特征在于，所述耙体（1）由中部向背离弧形捣固边方向延伸厚度逐渐变薄。

3.根据权利要求1所述的捣固耙，其特征在于，所述耙体（1）包括有中部向外凸起的弧形耙面和与弧形耙面相对设置的平整耙面，至少沿所述平整耙面嵌设有多个减震条（1‑1）。

4.根据权利要求3所述的捣固耙，其特征在于，所述减震条（1‑1）的铺设方向垂直于捣固耙的捣固方向，所述减震条（1‑1）裸露于平整耙面外的高度等于相邻两减震条之间的间距。

5.根据权利要求1所述的捣固耙，其特征在于，嵌设于所述耙体（1）的耙面中的减震条（1‑1）呈楔形，嵌设于耙体（1）内靠近弧形捣固边处的减震条（1‑1）呈圆条形。

6.根据权利要求1至5任一项所述的捣固耙，其特征在于，所述减震条（1‑1）的材料包括碳纤维复合材料。

7.一种捣固镐，包括捣固臂，其特征在于，还包括权利要求1至6任一项所述的捣固耙，所述捣固耙通过捣固杆（2）与捣固臂（3）可拆卸连接；所述捣固臂（3）能够在激振驱动源的驱动下带动捣固耙震摆。

8.根据权利要求7所述的捣固镐，其特征在于，包括距离传感器（3‑1），所述距离传感器（3‑1）用于检测捣固镐与待捣固区域的距离。

9.一种捣固车，其特征在于，包括外捣固臂和内捣固臂，所述外捣固臂和内捣固臂上分别连接有如权利要求1至5任一项所述的捣固耙；所述外捣固臂和内捣固臂分别配置有各自的距离传感器（3‑1），用于检测相应的捣固臂（3）与待捣固区域的距离。

10.一种如权利要求9所述的捣固车的捣固方法，其特征在于，所述方法包括：分别检测外捣固臂、内捣固臂与待捣固区域的距离，根据检测距离判断有无撞击非目标捣固区域的风险；

仅当无撞击非目标捣固区域风险的情况下，执行下述操作：

控制两捣固耙下插，并监测两捣固耙下插过程中弧形捣固边所受压力：若任一捣固耙的弧形捣固边所受压力超过设定阈值，则降低两捣固耙下插速度、调整下插位置和下插角度；否则，控制两捣固耙下插至预定深度执行捣固作业；

捣固作业过程中，实时监测两捣固耙的耙面所受压力：若两捣固耙的耙面所受压力均未超过设定阈值，则增大捣固频率和振幅；否则，停止捣固作业。

说明书

一种捣固耙、捣固镐、捣固车以及捣固车的捣固方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种捣固耙、捣固镐、捣固车以及捣固车的捣固方法，属于道砟维护技术领域。

背景技术

[0002] 有砟轨道仍然是我国轨道最重要的结构形式之一，然而随着线路运营列车的快速化和重载化，有砟道床的病害加剧，主要表现为道床的沉降、劣化等问题，因此需要进行定
期的维护作业。

[0003] 捣固作业作为有砟道床维护的重要措施之一，但是会造成道砟的破碎，破碎的道砟又加剧了道床的劣化，随着捣固次数的增多，道砟破碎程度越严重，捣固周期变得越来越
短，这就是捣固造成的严重记忆效应。

[0004] 捣固镐造成的道砟破碎主要原因主要是由于：捣固镐的捣固耙通常为合金制品，尽管具有强度高的特点，但硬度相对较大，且现有捣固耙的形状较为宽大，形状未优化设
计。此外由于下插过程中下插力度和夹持振捣频率的一致性，未考虑现实不同部位道床劣
化程度不一致，容易引起某些部位过度捣固或欠捣固。其中过度捣固会产生道砟过量破碎，
欠捣固造成道床密实度不达标。此外，在捣固耙撤出过程中，容易将道砟带出，造成较大镐
窝。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种捣固耙、捣固镐、捣固车以及捣固车的捣固方法，可以应用于道砟维护作业中，减少或避免捣固过程中道砟破碎风险。

[0006] 第一方面，本发明提供一种捣固耙，包括耙体，所述耙体包括两端向外延伸的弧形捣固边，所述耙体由中部向弧形捣固边延伸厚度逐渐变薄。

[0007] 所述耙体内设有多个各自独立的减震条，所述减震条嵌设于所述耙体中部、所述耙体内靠近弧形捣固边处、和/或所述耙体的耙面中；所述减震条中设有能够实时感知捣固
压力的压力传感器。

[0008] 进一步地，所述耙体由中部向背离弧形捣固边方向延伸厚度逐渐变薄。

[0009] 进一步地，所述耙体包括有中部向外凸起的弧形耙面和与弧形耙面相对设置的平整耙面，至少沿所述平整耙面嵌设有多个减震条。

[0010] 进一步地，所述减震条的铺设方向垂直于捣固耙的捣固方向，所述减震条裸露于平整耙面外的高度等于相邻两减震条之间的间距。

[0011] 进一步地，嵌设于所述耙体的耙面中的减震条呈楔形，嵌设于耙体内靠近弧形捣固边处的减震条呈圆条形。

[0012] 进一步地，所述减震条的材料包括碳纤维复合材料。

[0013] 第二方面，本发明提供一种捣固镐，包括捣固臂，还包括上述的捣固耙，所述捣固耙通过捣固杆与捣固臂可拆卸连接；所述捣固臂能够在激振驱动源的驱动下带动捣固耙震
摆。

[0014] 进一步地，还包括距离传感器，所述距离传感器用于检测捣固镐与待捣固区域的距离。

[0015] 第三方面，本发明提供一种捣固车，包括外捣固臂和内捣固臂，所述外捣固臂和内捣固臂上分别连接有上述的捣固耙；所述外捣固臂和内捣固臂分别配置有各自的距离传感
器，用于检测相应的捣固臂与待捣固区域的距离。

[0016] 第四方面，本发明还提供一种用于上述捣固车的捣固方法，所述方法包括：

[0017] 分别检测外捣固臂、内捣固臂与待捣固区域的距离，根据检测距离判断有无撞击非目标捣固区域的风险；

[0018] 仅当无撞击非目标捣固区域风险的情况下，执行下述操作：

[0019] 控制两捣固耙下插，并监测两捣固耙下插过程中弧形捣固边所受压力：若任一捣固耙的弧形捣固边所受压力超过设定阈值，则降低两捣固耙下插速度、调整下插位置和下
插角度；否则，控制两捣固耙下插至预定深度执行捣固作业；

[0020] 捣固作业过程中，实时监测两捣固耙的耙面所受压力：若两捣固耙的耙面所受压力均未超过设定阈值，则增大捣固频率和振幅；否则，停止捣固作业。

[0021] 与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

[0022] 本发明在耙体的中部、耙体内靠近弧形捣固边处和耙体的耙面中的一处或多处设置减震条，能够实现捣固过程中对耙体的减震吸能，以减少捣固过程中对道砟的破碎；在减
震条中设有能够实时感知捣固压力的压力传感器，压力传感器在捣固过程中能够实时反馈
耙体中减震条处的压力数据，以便及时对捣固参数进行调整，从而提升捣固的效率；

[0023] 本发明所提供的捣固耙，耙体由中部向弧形捣固边延伸厚度逐渐变薄，可以减少捣固耙在下插过程中贯入道砟的阻力，以减少捣固下插过程中对道砟颗粒的破碎；

[0024] 本发明所提供的捣固耙，耙体由中部向背离弧形捣固边方向延伸的厚度逐渐变薄，以避免捣固耙在上提过程中造成道砟飞溅、较轻上提时造成镐窝等情况的发生；

[0025] 本发明将嵌设于耙体耙面中的减震条设置为楔形，使其具有防脱落的特性，以此避免捣固过程中耙面处减震条的脱落，从而保证减震条在捣固过程中的稳定性。

附图说明

[0026] 图1是本发明实施例一提供的一种捣固耙的结构示意图；

[0027] 图2是图1所示捣固耙的侧视示意图；

[0028] 图3是图2所示捣固耙中减震条与压力传感器的结构示意图；

[0029] 图4是本发明实施例二提供的一种捣固镐的结构示意图；

[0030] 图5是本发明实施例三提供的一种捣固车中捣固镐的结构示意图；

[0031] 图6是本发明实施例四提供的一种捣固车的捣固方法的流程示意图；

[0032] 图7是本发明实施例三提供的一种捣固车的捣固镐下插时防撞枕的原理图。

[0033] 图中：1、耙体；1‑1、减震条；1‑2、压力传感器；2、捣固杆；3、捣固臂；3‑1、距离传感器。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0035] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”
的含义是两个或两个以上。

[0036] 在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以通过具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。

[0037] 实施例一：

[0038] 如图1、图2所示，本发明实施例提供一种捣固耙，包括耙体1，所述耙体1包括两端向外延伸的弧形捣固边，所述耙体1由中部向弧形捣固边延伸厚度逐渐变薄。

[0039] 在上述技术方案中，通过设置两端向外延伸的弧形捣固边，耙体1由中部向弧形捣固边延伸厚度逐渐变薄，可以减少捣固耙在下插过程中贯入道砟的阻力，以减少捣固下插
过程中对道砟颗粒的破碎。

[0040] 参见图1，在本发明实施例中耙体1的耙面可以设置为椭圆形或水滴形，本实施例所述弧形捣固边是指经过圆角处理的耙体1的下边缘（基于图1所示视角）。

[0041] 所述耙体1内设有多个各自独立的减震条1‑1，所述减震条1‑1可以嵌设于所述耙体1的耙面中，但不限于此，所述减震条1‑1还可以嵌设于所述耙体1中部、所述耙体1内靠近
弧形捣固边处，所述减震条1‑1嵌设于耙体1中部或耙体1内靠近弧形捣固边处时，可以通过
在耙体1侧方开设安装口，将减震条1‑1逐渐推入，作为减震条1‑1的一种等同替换，还可以
在其中填充减震材料。

[0042] 所述减震条1‑1中设有能够实时感知捣固压力的压力传感器1‑2，将压力传感器1‑2设置于减震条1‑1中能够避免压力传感器1‑2受捣固作业的强烈振捣而出现的损坏。

[0043] 已知的，由于捣固耙所捣固的道砟为碎石材料，耙体1均采用硬度较大的合金材料，本发明实施例提供的捣固耙将减震条1‑1嵌入耙体1中能够起到缓冲减震的作用，以此
避免捣固镐在捣固过程中对道砟造成破碎，多个减震条1‑1各自独立分布，形成合金耙体与
减震条1‑1相互交替分布的结构，能够在保证耙体1具有良好的机械强度的前提下，提供良
好的缓冲减震效果。

[0044] 压力传感器1‑2可以采用光纤压力传感器，压力传感器1‑2可以通过传输线连接至外部模块，如图1至图3所示，图中虚线部分表示的是传输线的走向，外部模块可以包括显示
模块和控制单元，显示模块能够实时显示压力传感器1‑2感知到的压力数值，控制单元可以
根据压力数据对捣固作业的相关参数进行调整；压力传感器1‑2在捣固过程中能够将耙体1
中减震条1‑1处的压力数据实时反馈至显示模块处，以便对捣固作业进行观测并根据压力
数据及时进行捣固参数的调整。

[0045] 为避免捣固耙在上提过程中造成道砟飞溅、较轻上提时造成镐窝等情况的发生，所述耙体1由中部向背离弧形捣固边方向延伸厚度逐渐变薄。

[0046] 为进一步降低耙体1在下插过程中贯入道砟的阻力，如图2所示，所述耙体1包括有中部向外凸起的弧形耙面和与弧形耙面相对设置的平整耙面，作为本发明的一种实施例，
平整耙面作为捣固过程中与道砟接触的捣固面，多个减震条1‑1可以沿所述平整耙面嵌设，
以此在道砟与平整耙面之间进行减震吸能，从而避免在捣固过程中对道砟造成破碎。

[0047] 为实现减震条1‑1与耙体1耙面的交替分布，以减轻捣固过程中耙体1对道砟的破碎，如图1和图2所示，所述减震条1‑1的铺设方向垂直于捣固耙的捣固方向，所述减震条1‑1
裸露于平整耙面外的高度等于相邻两减震条之间的间距。

[0048] 可选的，嵌设于所述耙体1的耙面中的减震条1‑1呈楔形；由于嵌设于耙面处的减震条1‑1一部分位于耙体1内，一部分位于耙体1外，楔形的构造能够使该处的减震条1‑1具
有防脱落的特性，以保证捣固时耙面处减震条1‑1的稳定性；耙面处的减震条1‑1还可以是
其它形状，只要能起到一定的防脱落作用即可，如：工字形、T字形等。嵌设于耙体1内靠近弧
形捣固边处的减震条1‑1呈圆条形；由于此处的减震条1‑1是嵌设于耙体1内的，而圆条形又
是没有棱角、表面光滑的形状构造，能够方便减震条1‑1嵌入耙体1内。但不限于此，此处的
减震条1‑1还可以是其它形状。

[0049] 值得一提的是，上述减震条1‑1可以采用胶水来实现与耙体1之间的粘接，以实现减震条1‑1与耙体1间的相对固定，但不限于此，减震条1‑1还可以采用其它连接方式来实现
与耙体1之间的相对固定，如：熔接等。

[0050] 为实现减震条1‑1对耙体1的缓冲减震，以达到减少或避免道砟破碎的目的，作为本发明的一种实施例，所述减震条1的材料可以选用碳纤维复合材料。其中，碳纤维复合材
料可以采用碳纤维‑树脂复合材料；碳纤维复合材料作为金属材料的替代品，在抗冲击性
能、抗疲劳性能、减摩耐磨性能、自润滑性、耐腐蚀性以及耐热性等，都有显著优点，并具有
良好的减震性能，能够在捣固过程中起到缓冲减震的作用，以减轻捣固夹持过程中对道砟
的破碎。减震条1‑1还可以是其它的材料，只要能实现减震条1‑1的缓冲减震即可；如：橡胶、硅胶等。

[0051] 综上所述，本发明实施例提供的捣固耙，在耙体1的中部、耙体1内靠近弧形捣固边处和耙体1的耙面中的一处或多处设置减震条1‑1，能够实现捣固过程中对耙体1的减震吸
能，以减少捣固过程中对道砟的破碎；在减震条1‑1中设有能够实时感知捣固压力的压力传
感器1‑2，压力传感器1‑2通过传输线连接至外部模块，压力传感器1‑2在捣固过程中能够通
过传输线实时反馈耙体1中减震条1‑1处的压力数据，以便工作人员即使进行捣固参数的调
整，从而提升捣固的效率。

[0052] 实施例二：

[0053] 一种捣固镐，如图4所示，包括捣固臂3，还包括实施例一所述的捣固耙1，所述捣固耙1通过捣固杆2与捣固臂3可拆卸连接；所述捣固臂3能够在激振驱动源的驱动下带动捣固
耙1震摆。

[0054] 一种实施例，所述捣固杆2可以与捣固耙1一体成型，捣固杆2远离捣固耙1的一端可以通过锁紧螺栓与捣固臂3可拆卸连接，当捣固耙或捣固杆损坏时，可以通过拆解锁紧螺
栓进行相应部件的更换。

[0055] 为实现在捣固镐的下插前进行位置判断，以避免撞击非目标捣固区域的风险，本发明实施例提供的捣固镐还包括距离传感器3‑1，所述距离传感器3‑1用于检测捣固镐与待
捣固区域的距离。距离传感器3‑1可以安装于捣固臂上，测距得到的信息可以通过传输线或
无线传输至外部判断模块，以判断是否有撞击风险。如图4所示，图中虚线部分是距离传感
器3‑1采用传输线进行信号传输时传输线的走向。

[0056] 实施例三：

[0057] 本发明实施例提供一种捣固车，如图5所示，包括外捣固臂和内捣固臂，所述外捣固臂和内捣固臂上分别连接有实施例一所述的捣固耙1；为实现捣固臂3与捣固车的传动，
捣固臂3的侧面可以开设传动轴孔与转轴孔，其中，图5所示的捣固臂3的上端所开孔为传动
轴孔，捣固臂3的中部所开孔为转轴孔；所述捣固臂3可以通过传动轴孔与捣固车处的激振
驱动源传动连接，可以通过转轴孔与捣固车处的固定轴相连接；在激振驱动源的驱动下，捣
固臂3能够以固定轴为圆心发生往复旋转，以带动捣固镐发生震摆。

[0058] 所述外捣固臂和内捣固臂分别配置有各自的距离传感器3‑1，用于检测相应的捣固臂3与待捣固区域的距离。

[0059] 其中，距离传感器3‑1可以采用激光距离传感器。

[0060] 本发明实施例提供的捣固车可以应用于有砟道床维护中作业中，如图7所示，捣固车在实施捣固镐的下插前，需要根据具体施工情况设置风险距离数值h，而后通过左右两个
距离传感器3‑1对下方物体（即轨枕）距离进行测距，得到测距值H并判断是否有撞击轨枕的
风险，当左右两测距值H中有一个数值＜=h时，表明有撞枕风险，其中，当左边测距值H＜=h
时，表明撞枕风险原因为捣固镐为偏右，此时通过捣固车将捣固镐向左调整，直至H＞h时，
则可进行捣固作业，同样地当右边测距值H＜=h时，表明撞枕风险原因为捣固镐为偏左，此
时通过捣固车将捣固镐向右调整，直至H＞h时，则可进行捣固作业。

[0061] 实施例四：

[0062] 本发明实施例提供一种用于实施例三所述捣固车的捣固方法，如图6所示，所述方法包括：

[0063] 分别检测外捣固臂、内捣固臂与待捣固区域的距离，根据检测距离判断有无撞击非目标捣固区域的风险；当存在撞击非目标捣固区域风险时，可以参见实施例三中所记载
的内容调整捣固镐的位置；

[0064] 仅当无撞击非目标捣固区域风险的情况下，执行下述操作：

[0065] 控制两捣固耙下插，并监测两捣固耙下插过程中弧形捣固边所受压力：若任一捣固耙的弧形捣固边所受压力超过设定阈值，则降低两捣固耙下插速度、调整下插位置和下
插角度；否则，控制两捣固耙下插至预定深度执行捣固作业；

[0066] 捣固作业过程中，实时监测两捣固耙的耙面所受压力：若两捣固耙的耙面所受压力均未超过设定阈值，则增大捣固频率和振幅；否则，停止捣固作业。

[0067] 捣固臂、内捣固臂与待捣固区域的距离可以采用距离传感器进行检测。弧形捣固边与耙面的压力可以采用压力传感器进行检测。

[0068] 根据规范TB10082‑2017《铁路轨道设计规范》要求，道床密实度应不小于1.7g/cm³，因此通过标定捣固过程中道砟密实度为1.7g/cm³时的捣固镐压力值，作为捣固过程中是
否达到捣固质量的判断依据。该标定试实验仅需实施一次，后续可根据标定所得的数值作
为判定依据。

[0069] 以上述标定所得值为标准，在进行指定捣固的频率与振幅时，当下插过程压力值小于上述标定值时，表明道床密实度较低，此时可以采用高频率（45‑60HZ）大振幅（15mm‑
20mm）捣固；当下插压力属于正常范围时应采取中频率（30‑45HZ）中振幅（10mm‑15mm）捣固；
当下插压力大于上述标定值时，表明密实度较大，此时应采用低频率（15‑30HZ）小振幅（5‑
10mm）捣固。

[0070] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形
也应视为本发明的保护范围。