发明内容

为了解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种多组铁路扣件同步作业装置及方法，该装置通过道钉扫描系统获取的道钉坐标参数及大小车之间的位置关系，自动调整机构内部的位置，并在定点停车作业。这种定位方式无需反复多次检测定位,定位效率高。

本发明的多组铁路扣件同步作业装置能够应用在零部件的涂油、除锈、拆卸、回收及安装紧固等场合中，在不同的场合中只需要将不同的工作机构固定在Z向滑座的下端，即可完成所需的作业任务。

为了实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：

本发明第一方面提供一种多组铁路扣件同步作业装置，该装置以作业小车的形式集成在扣件作业车上，随扣件作业车一起运动；该装置包括机架，该机架作为整个作业装置的载体，横跨在内外轨的正上方，所述扣件作业车的前端设有道钉扫描系统，该扫描系统为整个作业装置的眼睛，通过该系统对目标道钉的扫描定位，整个作业装置方能根据目标道钉的坐标参数调整自身机构的位置，以便扣件作业机构能在误差允许范围内完成扣件的具体作业任务；机架的内部左右对称设置有位置调整机构和轨距调整机构。

优选的是，所述机架的底部装有行走轮架，所述行走轮架起到支撑整个作业装置重量的作用，所述行走轮架上装有行车制动机构，可通过行车制动机构的制动机能迫使所述装置在目标点停车作业。

在上述任一方案中优选的是，所述位置调整机构包括X（钢轨方向）、Y（轨枕方向）和Z（竖直方向）三个方向位置调整机构。

在上述任一方案中优选的是，所述X向位置调整机构为两组，对称分布在机架的两侧，每侧均包括多套X向位置调整子机构。左右共2N套X向位置调整子机构同步调整各自的位置，以适应N根轨枕的扣件在X方向位置的变化。

在上述任一方案中优选的是，所述 X向位置调整子机构包括X向导轨、X向滑座和X向直线进给机构，以满足X向滑座在工作时能往前后方向进行调整以适应目标道钉位置的不确定性和在机构高速行走时能收拢固定的需求，并能够尽量缩小X向进给机构的体积。

在上述任一方案中优选的是，所述X向直线进给机构包括伺服电机、减速机和齿轮齿条的传动结构。

在上述任一方案中优选的是，所述X向滑座上装有两套Y向位置调整子机构，每套Y向调整子机构均沿Y向运动。共4N套Y向位置调整机构同步各自调整位置，以便适应4N颗目标道钉Y向位置的变化。

在上述任一方案中优选的是，所述Y向位置调整机构包括Y向导轨、Y向滑座和Y向直线进给机构。

在上述任一方案中优选的是，所述Y向滑座上装有一套Z向位置调整机构，用于调整Z向的位置，以适应扣件作业装置不同Z方向高度的需求。

在上述任一方案中优选的是，所述Y向直线进给机构包括伺服电机、大小同步带轮减速机构和滚珠丝杠螺母副的传动结构。

在上述任一方案中优选的是，所述Z向位置调整机构包括Z向导轨、Z向滑座和Z向进给机构。

在上述任一方案中优选的是，所述Z向进给机构中包括移动气缸，以适应Z向作业的快速响应性，并能抵抗扣件作业机构的冲击。

在上述任一方案中优选的是，所述Z向滑座的下端设有扣件作业机构。

在上述任一方案中优选的是，所述轨距调整机构包括拨轨轮、横向伸缩臂、固定支架、油缸和竖向伸缩臂。

因自由状态下左、右股钢轨的轨距不满足列车行车的要求，所以在机架底部的前端、中间和后端分别各装有一套轨距调整机构，用于调整轨距或将整个作业装置锁定在钢轨上，用以提高扣件作业装置的位置精度和作业可靠性。

作业时，整个作业装置在扣件作业车的牵引作用下沿钢轨向前运动，道钉扫描系统则不停地扫描沿线经过的道钉，并经其内部处理器分析计算出各道钉的位置参数及所述装置的停靠作业点参数，然后将该数据传输给后端的装置处理器。装置处理器根据道钉扫描系统提供的参数，调整位置调整机构的X、Y和Z的坐标，使之与道钉间距相匹配，并控制所述装置在定点停靠。待所述装置定点停稳后，扣件作业机构在位置调整机构和轨距调整机构的配合下，完成该机构的具体作业任务。

在上述任一方案中优选的是，所述竖向伸缩臂固定连接在机架上。在扣件作业车运行的过程中，轨距调整机构的拨轨轮一直在钢轨上滚动，当轨道有高低起伏时，竖向伸缩臂可在竖直方向内滑动，以减小拨轨轮与轨道之间的冲击。

本发明第二方面提供一种多组铁路扣件同步作业装置的作业过程，其包括以下步骤：

步骤A：整个作业装置随扣件作业车在轨道上前进；

步骤B：道钉扫描系统扫描道钉，并经其内部处理器分析计算出各道钉的位置参数及整个作业装置的停靠作业点参数，然后将该数据传输给后端的装置处理器；

步骤C：位置调整机构根据道钉扫描系统提供的道钉参数调整X、Y和Z的坐标；

步骤D：整个作业装置在道钉扫描系统提供的特定停靠点停车；

步骤E：扣件作业机构在位置调整机构和轨距调整机构的配合下完成目标扣件的处理任务；

步骤F：整个作业装置复位准备下一轮的作业。

本发明所述的多组铁路扣件同步作业装置与现有技术相比具有下列优点和效果：

1.整个作业装置以作业小车的形式集成在扣件作业车上，可根据内部道钉扫描系统提供的道钉位置参数和特定停车作业点位置参数调整内部位置调整机构的X、Y和Z坐标，并在特定点停车，由安装在Z向滑座下端的扣件作业机构完成对扣件的具体施工作业任务，取代目前由大量人工对铁路扣件进行施工作业的局面，可大幅降低劳动强度、提高作业效率，并提升作业安全性能。本发明的装置对具体的扣件作业机构没有要求，扣件作业机构只要与Z向滑座相连，即可在装置内部协同控制下完成对扣件的施工作业，该装置有广泛的适用性。。

2. 整个作业装置的Z向滑座下端可以安装铁路扣件所需的任何处理机构，如拆扣件卸机构、回收机构、安装机构、紧固机构、涂油机构或除锈机构等。当所述装置在随扣件作业车前进的过程中，扣件作业机构可同步完成多组铁路扣件的施工作业任务，改变目前一个铁路工人一次只能对一颗道钉作业的现状，可大幅提高作业效率，实现铁路扣件处理作业的机械式、智能化和高效化。

3. 本发明的装置通过道钉扫描系统所获取的目标道钉坐标参数及所述装置的停车作业点，通过位置调整机构调整自身机构的位置，并在特定点停车，保证位于位置调整机构的Z向滑座下端的多套扣件作业机构能同时对其下方的扣件进行具体作业。该装置能够改变目前由大量人工对铁路扣件进行作业的局面，可大幅降低劳动强度、提高作业效率以及提升作业安全性能。

4.在本发明中，因相同钢轨在同一根轨枕上左右两侧的两颗道钉之间的距离仅为214mm，与铁路线路最小作业半径300m相比实在太小，该参数对两个道钉在X向的位置变化影响太小，所以默认这两颗道钉的X坐标相同。除这两颗道钉的X参数不可分别调整之外，整个作业装置在对应轨枕与轨枕之间、钢轨与钢轨之间的X、Y坐标均可独立调整，这可保证所述装置能适应道钉位置的不确定性。同时，与扣件作业机构相连的各Z向滑座均可在竖直方向同步调整，这个保证扣件作业装置适应各道钉高低不同的高度变化。

5. 本发明中，单侧一套X向位置调整子机构对应一根轨枕的扣件，若有N套X向位置调整子机构，则整个作业装置可同步处理N根轨枕上的所有扣件。X向位置调整子机构的数目，可根据具体扣件作业所要求的效率，以及扣件作业车的长度来具体选择。在扣件作业车不超长、不超限界的前提下，尽量选择较多的X向位置调整子机构，可提高所述装置的作业效率。