一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置
阅读说明：本技术 一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置 (Railway hump operation robot train common speed device ) 是由 邓平平 于旺 王琛 张德华 于 2021-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开的一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置,包括地基、钢轨、机器人框架、火车共速检测装置、火车速度检测装置和扫描车缝机构,地基设于火车轨道一侧,钢轨平行于火车轨道设于地基上,机器人框架山设于钢轨上,火车轨道上设有火车车厢,火车速度检测装置设于火车车厢底板和火车车轮之间,扫描车缝机构设于机器人框架上,火车共速检测装置设于机器人框架上中部。本发明属于铁路运输摘钩技术领域,具体是一种利用火车速度检测装置,使主控室通过装置实时检测到火车速度；利用火车共速检测装置,使机器人与火车共速后的到反馈的铁路驼峰作业机器人火车共速装置。(The invention discloses a railway hump operation robot train common-speed device which comprises a foundation, a steel rail, a robot frame, a train common-speed detection device, a train speed detection device and a scanning stitching mechanism, wherein the foundation is arranged on one side of a train track, the steel rail is arranged on the foundation in parallel to the train track, the robot frame is arranged on the steel rail, a train carriage is arranged on the train track, the train speed detection device is arranged between a bottom plate of the train carriage and train wheels, the scanning stitching mechanism is arranged on the robot frame, and the train common-speed detection device is arranged in the middle of the upper portion of the robot frame. The invention belongs to the technical field of railway transportation unhooking, in particular to a train speed detection device which enables a master control room to detect the speed of a train in real time through the device; the common speed detection device of the train is utilized to enable the common speed of the robot and the train to be fed back to the common speed device of the railway hump operation robot.)
技术领域
本发明属于铁路运输摘钩
技术领域
，尤其涉及一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置。背景技术
在我国铁路运输是道路运输行业中不可缺少的环节，铁路运输承担这运输大型货物或一些道路无法运输的货物。由于火车车厢自重较重，为没个车厢在轨道上行驶平稳，两个车厢之间采用机械式车钩相连接。因此在铁路编组站摘钩工作是由人工操作完成的。摘钩过程如下：摘钩操作员，一手持这货运记录单，找到当前列次火车需要摘钩车厢，跑到摘钩位置，另一手进行单手摘钩动作，并且需要进行一段路程的护钩过程，最后完成摘钩过程并记录。
人工摘钩工况比较复杂，操作比较困难，摘钩时间掌握需要操作员根据工作经验去判断。火车需要摘钩的车节只记录在操作员手中持的货运单中，室外操作，会收到天气的影响或者其他外界因素的影响，导致操作员误摘或是漏摘的情况发生。当出现此情况后为排查此情况，需要火车重新拉回，进行重新的检查工作，从而降低了编组站摘钩工作的效率。
综合国内外的铁路摘钩技术研究表明；国外所研究的铁路摘钩技术不适用于国内编组站作业，国内研究结果不适用于现场需求。有些成果成本、技术原因不能运用或不能的广泛使用。综合来看现有摘钩技术有以下难点：
1、车辆车钩结构形式。我国车辆种类繁杂，现国内车辆车钩没有进行统一的调整。导致车钩钩环形状不同，车钩所在位置不同.致使机器人不能进行简单的重复的操作完成摘钩作业。
2、车辆车钩形状不同。在我国编组站现如今正在使用的火车有不部分经过长时间使用，钩环有一定的货损，钩柄有一定的变形，导致机器人自动摘钩更加更加困难。
3、火车车辆在运行中行驶速度不用。在编组站摘钩过程中，火车速度很难保证相同。在摘钩作业中需要操作员于火车车辆共速，进行摘钩作业，如果过早摘钩，钩舌会自动落下，车辆无法分离。
4、单次提钩时间较短。火车在摘钩过程中运行速度大致为3-5km/h，摘钩距离大致8到10米左右，导致摘钩员需要在较短的时间内摘下钩。利用机器人代替人摘钩存在一定难度。
5、火车摘钩车节数量复杂。一列火车进入编组站大致车节有15-25节车厢，其中需要进行摘钩操作的车厢只有其中1节到4节，需要机器人进行识别判断摘钩车节的位置。这中情况使自动摘钩存在一定技术难点。
现有的火车摘钩夹持系统存在一下缺点：采用抱臂方式和火车转向架进行刚性的碰撞接触，通过前后夹持火车转向架从容实现与火车共速，存在一定的风险性，容易损坏设备，稳定性较差；采用夹持方式驱动方式为气动，和火车转向架进行刚性的碰撞接触需要的储气量极大需要配备气管较大。占用极大的空间；在我国正常使用的火车种类繁杂，转向架的型号种类繁多，接触平面不一定是拍那个面，夹持方式使用种类比较单一。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置，主要包括火车速度检测装置和火车共速检测装置组成。本申请主要利用由连接板、延长夹具、装转动轴杆、编码器固定件、速度检测编码器、橡胶滚轮组成的火车速度检测装置，使主控室通过装置实时检测到火车速度；利用气缸、导轨滑块、气缸导轨连接板、角度检测编码器、编码器安装板、尼龙接触杆组成的火车共速检测装置，使机器人与火车共速后的到反馈。
本发明采用的技术方案如下：一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置，包括地基、钢轨、机器人框架、火车共速检测装置、火车速度检测装置和扫描车缝机构，所述地基设于火车轨道一侧，所述钢轨平行于火车轨道设于地基上，所述机器人框架设于钢轨上，所述火车轨道上设有火车车厢，所述火车速度检测装置设于火车车厢底板和火车车轮之间，所述扫描车缝机构设于机器人框架上，所述火车共速检测装置设于机器人框架上中部，所述火车共速检测装置包括气缸、气缸后固定件、气缸前固定件、导轨滑块、气缸导轨连接板、角度检测编码器、编码器安装板和尼龙接触杆，所述气缸前固定件和气缸后固定件呈相对设置设于机器人框架的钢板上，所述气缸设于气缸前固定件和气缸后固定件之间，所述气缸连接有气缸导轨连接板，所述导轨滑块设于气缸导轨连接板上，所述编码器安装板设于导轨滑块前端，所述角度检测编码器设于编码器安转板上，所述尼龙连接杆设于角度检测编码器的转轴上。
进一步地，所述火车速度检测装置包括固定夹紧板、延长夹紧板、速度检测编码器、橡胶滚轮、转动轴杆、滚轮固定垫圈和编码器固定件，所述固定夹紧板设于火车车厢底板上，所述固定夹紧板连接有连接板，所述连接板连接有延长夹紧板，所述延长夹紧板连接有转动轴杆，所述转轴轴杆连接有编码器固定件，所述速度检测编码器设于编码器固定件上，所述速度检测编码器转轴连接有橡胶滚轮，所述火车车厢设有火车转向架，所述橡胶滚轮和火车转向架的车轮表面相接触。
进一步地，所述扫描车缝机构包括后激光雷达和前激光雷达。
采用上述结构后，本发明有益效果如下：本发明一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置，具备检测车厢数量准确性。在摘钩作业开始之前，能够保证所摘钩车厢为准确车厢；能够保证与列车运动同步性。为了完成提钩动作，机器人与火车共速的条件下完成摘钩作业，实现摘钩员或机器人需要与列车在一个相对静止的运动状态下完成摘钩作业。(如果同步性高的话就相当于摘钩机器人在对静止的火车进行摘钩操作)；在满足摘钩作业所需要的刚度和强度时，尽可能设计的更加轻量化，从而可以提高速度；共速采用柔性碰撞。在共速过程中采用刚性碰撞可能导致机器人设备的损坏，进行维修需要的时间和成本过高，并且对于编组站需要暂停这条线路的摘钩作业。因此在设计需要避免设备和火车车厢进行刚性碰撞，竟可能采用柔性碰撞或者无接触式检测。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置整体结构示意图；
图2为图1的A部分放大图；
图3为本发明一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置的火车共速检测装置结构示意图；
图4为本发明一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置的火车速度检测装置结构示意图。
在附图中：1、地基，2、钢轨，3、机器人框架，4、火车共速检测装置，5、火车速度检测装置，6、扫描车缝机构，7、火车车厢，8、气缸，9、气缸后固定件，10、气缸前固定件，11、导轨滑块，12、气缸导轨连接板，13、角度检测编码器，14、编码器安装板，15、尼龙接触杆，16、固定夹紧板，17、延长夹紧板，18、速度检测编码器，19、橡胶滚轮，20、转动轴杆，21、滚轮固定垫圈，22、编码器固定件，23、后激光雷达，24、前激光雷达，25、连接板，26、加强筋，27、夹紧螺钉，28、火车车厢底板，29、火车转向架，30、车缝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
如图1-4所示，一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置，它包括地基1、钢轨2、机器人框架3、火车共速检测装置4、火车速度检测装置5和扫描车缝机构6，所述地基1设于火车轨道一侧，所述钢轨2平行于火车轨道设于地基1上，所述机器人框架3设于钢轨2上，所述火车轨道上设有火车车厢7，所述火车速度检测装置5设于火车车厢7底板和火车车轮之间，所述扫描车缝机构6设于机器人框架3上，所述火车共速检测装置4设于机器人框架3上中部，所述火车共速检测装置4包括气缸8、气缸后固定件9、气缸前固定件10、导轨滑块11、气缸导轨连接板12、角度检测编码器13、编码器安装板14和尼龙接触杆15，所述气缸前固定件10和气缸后固定件9呈相对设置设于机器人框架3的钢板上，所述气缸8设于气缸前固定件10和气缸后固定件9之间，所述气缸8连接有气缸导轨连接板12，所述导轨滑块11设于气缸导轨连接板12上，所述导轨滑块11沿气缸8伸缩方向滑动设于机器人框架3的钢板上且设于气缸8一侧，所述编码器安装板14设于导轨滑块11前端，所述角度检测编码器13设于编码器安转板上，所述尼龙连接杆设于角度检测编码器13的转轴上，当火车速度检测装置5检测到火车速度时，并且安装在机器人上激光雷达(安装在机器人上后方)检测到需要摘钩位置的车缝时，机器人开始向火车前进方向运动，此时火车共速检测装置4中气缸8伸出，当尼龙接触杆15接触到火车转向架29前端平面并且角度检测编码器13转动30度时，此时机器人和火车共速，通过角度检测编码器13传输的角度数值来检测机器人和火车是否共速。
其中，所述火车速度检测装置5包括固定夹紧板16、延长夹紧板17、速度检测编码器18、橡胶滚轮19、转动轴杆20、滚轮固定垫圈21和编码器固定件22，所述固定夹紧板16设于火车车厢7底板上，所述固定夹紧板16连接有连接板25，所述连接板25连接有延长夹紧板17，所述延长夹紧板17连接有转动轴杆20，所述转轴轴杆连接有编码器固定件22，所述速度检测编码器18设于编码器固定件22上，所述速度检测编码器18转轴连接有橡胶滚轮19，所述火车车厢7设有火车转向架29，所述橡胶滚轮19和火车转向架29的车轮表面相接触，通过连接板25使装置安装在火车车厢7底板上，通过连接上螺纹孔，通过夹紧螺丝实现夹紧，延长夹紧板17一端中间有间隙安装在连接板25上通过螺纹进行夹紧，便于拆卸和调整安装位置，延长夹紧板17另一端安装转动轴杆20，通过转动轴杆20上螺纹，由螺母进行固定，所述滚轮固定垫圈21设于橡胶滚轮19上。转动轴杆20微尾端连接着固定在编码器固定件22的速度检测编码器18，速度检测编码器18的转轴上安装橡胶滚轮19，橡胶滚轮19和火车转向架29的车轮表面相接触，当火车开始运动时，火车车轮开始转动时，和火车滚轮相接触的橡胶滚轮19开始转动，带动速度检测编码器18的转轴开始转动，程序内进行函数比例代换将通过小型橡胶滚轮19转动的速度转换成火车的速度，得到的火车速度传递给机器人；所述扫描车缝机构6包括后激光雷达23和前激光雷达24，通过激光雷达扫描火车车缝，来进行计数。将激光雷达侧方，使其扫描范围为竖直方向上进行扫描，激光雷达可以发射出角度270度，厚度40cm，长度10m的区域，该区域有非透明物体就可以反馈回信号。当扫描到车厢时显示有高电平信号，当扫描到车缝时，扫描区域内无障碍，高电平转化为低电平，取下降沿计数，前后两个激光雷达，通过先后扫描到车缝的顺序计算加减。
具体使用时，机器人框架3安装在钢轨2上，两条钢轨2平行于火车的两条轨道、钢板焊接在机器人框架3上，以提供安装平台；测速固定夹紧板16夹紧一端呈U型设置，测速固定夹紧板16另一端与连接板25呈T型设置，测速固定夹紧板16另一端与连接板25之间设有加强筋26；首先火车开始运动，和火车滚轮相接触的橡胶滚轮19随之转动，带动速度检测编码器18的转轴开始转动，程序内进行函数比例代换将通过小型橡胶滚轮19转动的速度转换成火车的速度，得到火车速度。得到火车速度传递给机器人，当安装在机器人上激光雷达(安装在机器人上后方)检测到需要摘钩位置的车缝时，机器人开始向火车前进方向运动，机器人从静止进行加速，同时安装在钢板上的气缸8伸出，导轨滑块11前端的角度检测编码器13伸出，当尼龙接触杆15接触到火车转向架前端平面并且角度检测编码器13转动30度时，此时机器人和火车共速。机器人可进行摘钩作业。
本申请一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置中火车共速检测装置驱动方式采用气动方式，其优点在于可以进行快速的反应，在铁路摘钩作业过程中要求时间较短，采用气动驱动可以尽可能节约时间，简短火车和机器人共速的时间，并且在出现突发状况时，采用气动方式可以快速收回保证了不会损坏。
本申请一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置中火车共速检测装置和火车转向架接触部分采用尼龙材质的接触杆，并且角度检测编码器可以进行360度的旋转，和火车转向架之间形成柔性碰撞，当出现突发情况时，角度检测编码器可以进行360度的旋转，保证设备不会和火车连带运动而打来的损坏。
本申请一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置中火车速度检测装置采用螺钉方式进行夹紧，可以便于在安装和调整相应的位置。旋转转轴可以实现360度旋转，安装时保证和火车滚轮形成一定角度，保证橡胶滚轮可以在火车运动当中一直和火车滚轮相接触，不会出现悬空或者脱落的情况发生。
本申请一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置中在编组站解编作业中机车数量较少，本使用新型中速度检测装置安装在机车头处即可，设备所产生成本较低。采用编码器采用火车机车上的供电即可，采用网桥进行数据传输，超过一定范围数据就会断开，无法读取，这样保证多辆机车安装后，不会出现设备之间的干扰，稳定性较好。
本申请一种铁路驼峰作业机器人火车共速装置中整套火车测速装置安装在机车底板上，在整列火车车厢进入摘钩作业区域之前，需要人员检测风管的摘除，检测人员只需顺带对固定在固定的几辆机车底部装置；并且本装置采用多节安装在维护和检修上更加方便的拆卸和安装。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
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