一种用于桥梁检测的轮胎式爬拱检查车走行系统

黄 雍

（武桥重工集团股份有限公司 武汉 430056）

近些年来随着我国经济和交通建设的飞速发展，建设了各种各样造型优美的拱形钢桥。为确保拱桥及道路长期安全可靠地使用，对其进行定期检查维护以及损坏时进行快速修复是非常重要的。另外桥梁上还有许多附属设施，这些设施也需要予以维护和检测，所以桥梁检查车的设置非常必要。

目前桥梁检查车的走行系统主要有：普通电动走行葫芦系统、油缸步履走行系统及组合轮胎式走行机构。普通电动走行葫芦系统因其本身摩擦系数低，只可在小于3%的轨道坡度上走行，无法在大坡度拱桥上走行。油缸步履走行系统为间断走行，速度比较慢，整车检查效率低，且在油缸步履转换时，力量转换过快，造成整车振动较大。组合轮胎式走行机构采用橡胶轮胎在轨道上连续走行，速度快，整车检查效率高，运行平稳，检查安全可靠。

截止目前组合轮胎式走行机构已在多个大桥检查车上运用，操作简单，安全可靠，检查效率高，可在铁路天窗时间内完成部分桥梁的阶段检修。轮胎式爬拱检查车现场检查情况见图1。

图1 某桥检查车现场检查

1 主要技术参数及构造说明

1.1 技术参数

（1）爬拱走行方式：轮胎连续走行。

（2）爬拱速度：4 m／min。

（3）爬拱最大坡度：45°。

（4）最大设计风速：20 m／s。

（5）轨道型号：H型钢或T型钢。

（6）整机尺寸（长×宽×高）：6.47 m×2.19 m×0.4 m。

1.2 构造说明

轮胎式走行系统由连接架、连接支座、支承联接架、驱动机构、走行轮胎组5部分组成，见图2。

图2 走行系统示意图

图中这5部分组成机构相互之间均采用铰接形式连接在一起，构成了一个稳定的多联杆机构。当走行系统进行爬拱或过跨走行时，走行系统的各个部件会自动围绕相应的铰接点转动，调整各个部件之间相应的角度，以达到实心轮胎组与弧形轨道面之间的贴合，实现轮胎式走行系统在各种半径弧形轨道上的行走。

驱动机构是轮胎式走行系统的动力源，主要由减速机、电机、齿轮、连接板等组成，见图3。电机与减速机分别通过螺栓联接固定在两边的连接板上，电机通过前端的花键轴插入减速机输入端的方式，将动力传递给减速机。齿轮通过螺栓固定在减速机的输出行星架上，减速器通过输出行星架上齿轮带动走行轮组上的齿轮，从而为整车提供走行动力［1］。

图3 走行式轮胎组示意图

走行轮胎组由轮胎组件、夹紧机构、齿轮、连接板、导向机构及其他附件组成，见图4。组件中的轮胎为压配式实心轮胎，该轮胎采用高模量橡胶压配而成，具有接触面积大、负载能力高、行车平稳等特点。齿轮与轮胎组件的钢轮通过螺栓联接，轮胎组件通过轴与连接板相联，导向机构及夹紧机构分别用螺栓连接在连接板相应位置。

图4 驱动机构示意图

夹紧机构采用反向夹紧轮的结构形式及弹簧受压伸缩的工作原理。夹紧机构除为轮胎组提供足够的正压力外还起安全保护的作用，防止检查车在大坡度爬行时出现倾覆等危险。

驱动机构的减速机通过齿轮传动带动多组实心轮胎组上的齿轮转动，从而达到轮胎组在H型钢上行走的目的。若轮胎组与H型钢轨道间的摩擦力不足，轮胎组出现打滑等现象，可调节每组实心轮胎下的夹紧机构。调节夹紧机构时可通过向夹紧机构的弹簧施加正压力以达到提升夹紧轮与轮胎组压力的目的。随着正压力的增加，轮胎组与轨道间的摩擦力也会不断增大。当摩擦力增大到一定程度后便会消除轮胎组与轨道间的打滑现象，从而使走行系统在轨道上平稳运行。

2 走行机构走行放样

近些年来随着我国经济和交通建设的飞速发展，拱桥的建设越来越注重外形个性化及美观化，特别是一些市内及接近旅游风景区的拱形桥梁。因此轮胎式走行系统的制造尺寸将不会是一成不变的，而是需要根据桥梁轨道的外形及功能要求放样各个尺寸，以防止其各个机构发生相互干涉、卡死及无法过跨等问题。走行机构走行放样需采用机构自由度计算及CAD绘图放样相结合的方式重复来回验证，以使走行机构的外形尺寸达到最佳状态，使走行机构的运行更加平稳［2］。

某桥检查车走行机构的走行放样图见图5～图8。

图5 走行轮组平坡及上下坡走行示意图

图6 走行轮组开始上坡走行示意图

图7 走行轮组拱顶过跨走行示意图

图8 走行轮组拱底过跨走行示意图

3 结语

该轮胎式走行机构采用反向夹紧机构增加轮胎摩擦力，实现其在大坡度拱桥上连续、快速、安全、平稳地行走。此走行系统为国内外首创，并已申请国家专利（专利号：ZL 2011 2 0074820.7）。该轮胎式走行系统现已在多座大桥上的检查车上使用。经现场使用状况回馈，使用情况良好，安全可靠，检查维修工作效率高。此设备的成功运用已为相应各桥的检查、维修节约了大量成本。

［1］ 张质文，虞和谦，王金诺，等.起重机设计手册［M］.北京：中国铁道出版社，1998.

［2］ 机械设计手册编委会.机械设计手册［M］.北京：机械工业出版社，2004.