用于TBM隧道超前地质预报的轨道运输工具车的制作方法

本实用新型涉及交通运输工具，尤其涉及一种用于tbm隧道超前地质预报的轨道运输工具车

背景技术：

在铁路轨道施工过程中，许多施工材料或者现场人员的运输大多采用机动运输工具，也有很多情况下，例如在施工条件复杂的地区，如山区、湖泊、沙地、隧道和桥梁等，大多数机动运输工具只能到附近位置，无法直接到达施工地点。这时候就需要使用现场人员自行徒步或人工背负到达施工地点。如此，一来浪费时间，影响施工效率；二来对现场人员造成体能上不必要的损耗，导致疲劳施工。

实际生产过程中，随着轨道施工过程中不断前进，施工现场离着人员宿舍、工具库、堆料场地等越来越远。很多小型物件的施工材料或使用工具难以通过机动运输工具直接运送到施工现场，并且现场人员的轮休、就餐、上厕所等需要自行回到生活区，这样也对现场人员造成体能上不必要的损耗，也浪费时间，影响施工效率。

例如，tbm(tunnelboringmachine，全断面隧道掘进机)隧道施工对不良地质条件的适应性较差，在tbm隧道施工过程中需要经常进行超前地质预报，tbm隧道施工超前地质预报的目的在于发现掌子面前方不良地质的类型、规模，并对可能造成的地质灾害提出警报，从而做好施工预案及工程措施，将不良地质条件造成的损失降到最低，以避免施工过程中发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等地质灾害，保证施工的安全和顺利进行。

超前地质预报的工作仪器设备一般包括tsp探测仪、地质雷达、笔记本电脑、地质罗盘、投影仪和数码相机等，有时候还需要凿孔的钻机、雷管或激振器、传感器和耦合材料、线缆等，在机动运输工具无法到达的隧道深处进行超前地质预报，一般需要现场人员或负责检测的技术人员背负这些仪器设备或原材料到达预报地点，对现场人员造成体能上不必要的损耗，进一步影响预报效率和准确度。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型实施例提供了一种用于tbm隧道超前地质预报的轨道运输工具车，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

本实用新型的技术方案如下：

一种轨道运输工具车，所述工具车包括车架以及安装在所述车架上的车座、行走装置以及传动装置，所述行走装置包括分别设置在所述工具车前后两侧的前轮组和后轮组，用于支撑所述工具车在两条平行的轨道上行驶；所述前轮组包括两个车轮以及将两个前轮连接的前轴，所述后轮组包括两个后轮以及将后轮连接的后轴，各个车轮的内侧还具有沿径向凸出其周面的轮缘。所述传动装置包括：锥齿轮机构，包括主动锥齿轮和与所述主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮，所述锥齿轮机构安装在所述车座下方并由人力驱动；中轴，所述中轴由所述车架固定并与所述后轴垂直设置，所述中轴的前端用于安装所述从动锥齿轮；涡轮蜗杆机构，包括蜗杆和涡轮，其中，所述蜗杆安装在所述中轴的后端，所述涡轮安装在所述后轴上。所述车架为可伸缩支架。

优选地，所述车架包括：设置在所述工具车的前侧用于安装所述前轮组的前支架；设置在所述工具车的后侧用于安装所述后轮组的后支架；连接所述前支架、后支架并与其垂直的中支架，所述中支架也用于安装所述车座以及所述锥齿轮机构。

优选地，所述前支架、后支架均为可伸缩支架；所述前轴、后轴均为可伸缩轴，包括第一转轴和插接在所述第一转轴内的第二转轴；所述第一转轴和第二转轴相互配合的轴段采用在长度方向可伸缩的花键联接，所述第一转轴的内周面具有内花键，所述第二转轴的外表面具有外花键。

优选地，所述前支架、后支架均包括外管和插接在外管内的内管，内管和外管上开设有与表面垂直的定位孔，内管和外管通过定位销固定。

优选地，所述第一转轴和第二转轴上开设有对应的定位孔，所述第一转轴和第二转轴通过定位销固定。

优选地，所述中支架为伸缩支架，所述中轴为可伸缩轴。

优选地，所述涡轮通过单向轴承与所述后轴连接。

优选地，所述前支架和后支架通过竖直向下延伸的立架安装所述前轴、后轴，所述立架与所述前轴、后轴的连接部位安装有轴承。

优选地，所述工具车还包括车把、脚踏板和曲柄杆件；所述脚踏板通过曲柄杆件与所述从动锥齿轮连接。

优选地，所述车轮具有锥形踏面。

优选地，该工具车在所述车把的前端或车座的后端配置有小型的载货斗。

根据本实用新型实施例的用于tbm隧道超前地质预报的轨道运输工具车，可获得的有益效果至少包括：

(1)本实用新型的用于tbm隧道超前地质预报的轨道运输工具车采用轮式行走结构可在已施工好的钢轨上行驶，避免现场人员徒步，有利于节省现场人员体力和通行时间。

(2)本实用新型的轨道运输工具在行使轮的内侧设有凸出的轮缘，防止工具车坠轨，有利于轨道运输车的平稳行驶。

本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本实用新型的原理。为了便于示出和描述本实用新型的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本实用新型实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本实用新型一实施例的用于tbm隧道超前地质预报的轨道运输工具车及轨道的立体结构示意图。

图2为本实用新型一实施例中的轨道运输工具车及轨道的一侧向立面示意图。

图3为本实用新型一实施例中的轨道运输工具车的另一侧向立面示意图。

图4为本实用新型一实施例中的传动装置的立体结构示意图。

图5为本实用新型另一实施例中的车轮及轨道的平面结构示意图。

图6为本实用新型一实施例中的前轴、后轴或中轴的连接结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

本实用新型的目的在于提供一种在铁路轨道施工过程或在tbm隧道进行超前地质预报的可单人使用的便捷运输工具，其可以进行单人或多人的自行运输或代步，也可配置有小型的载货斗以运输小型物件的施工材料或仪器设备。

图1为本实用新型一实施例的用于tbm隧道超前地质预报的轨道运输工具车及轨道的立体结构示意图。如图1所示，本实用新型的轨道运输工具车，包括车架1、车座2、行走装置以及传动装置。其中，车座2、行走装置以及传动装置等可通过车架1进行安装及固定。在一些实施例中，为介绍该轨道运输工具车各结构空间位置关系、装配关系，可将车把7的方向定义为前。

在一些实施例中，本实用新型的行走装置可借助已施工好的钢轨，采用轮式行走结构。例如，行走装置包括分别设置在工具车前侧、两侧的前轮组和后轮组，用于支撑工具车在两条平行的轨道8上行驶。其中，前轮组可包括两个车轮4以及将两个前轮连接的前轴5b，后轮组包括两个后轮4以及将后轮连接的后轴5a。如图2所示，各个车轮4的内侧还具有沿径向凸出其周面的轮缘401。

在该实施例中，本实用新型的轨道运输工具车采用轮式行走结构可在已施工好的钢轨上行驶，避免现场人员徒步，有利于节省现场人员体力和通行时间。此外，行使轮的内侧设有凸出的轮缘，防止工具车坠轨，有利于轨道运输工具车的平稳行驶。

在另一实施例中，车轮与钢轨顶面接触的部分可被设置成锥形踏面，如图5所示，踏面是指车轮与钢轨顶面的接触部分，为使成对的车轮在钢轨上平稳运行，顺利通过钢轨的曲线部分，降低车轮磨耗，延长使用寿命，车轮可采用1:40或1:20的锥形踏面。

此外，本实用新型的轨道运输工具车采用的车轮可保证在骑行过程中不脱轨，驾驶人员安全稳定，车轮距与轨道内侧宽度一致，轮缘间距与轨道内侧宽度一致，整车受力居中均匀分配于车轮及骨架之上使得行驶过程中更加平衡稳定。由于车轮均使用坚固、轻便材料制成，该轨道运输工具车可广泛应用于轨道建设中。

在本实用新型实施例中，该轨道运输工具车的传动装置可采用链传动、带传动或齿轮传动、涡轮蜗杆传动等。

如图1、图2和图4所示，传动装置可包括锥齿轮机构、中轴63以及涡轮蜗杆机构等。锥齿轮机构包括主动锥齿轮61和与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮62，锥齿轮机构可安装在车座的下方并由人力驱动。如图1和图2所示，驱动主动锥齿轮61旋转的结构可采用脚踏板66和曲柄杆件67。优选地，主动锥齿轮61对称地设置两个，在其两侧分别设有脚踏板66和曲柄杆件67，用于供现场人员双脚踩动，以驱动主动锥齿轮61旋转，从而带动整个轨道运输工具车前行。两侧的脚踏板66和曲柄杆件67优选地呈180°交错分布，以适应人员腿部循环踩动。

在该实施例中，传动装置的中轴63由车架1固定并与后轴5a垂直设置，可设置在后轴5a的上方，中轴63的前端用于安装从动锥齿轮62。中轴63主要用于将前端的锥齿轮机构将动力传输至后端的涡轮蜗杆机构，从而带动后轮组转动及行进。

在该实施例中，传动装置的涡轮蜗杆机构包括蜗杆64和涡轮65，其中，蜗杆64安装在中轴63的后端，涡轮65安装在所述后轴上。本实用新型采用涡轮蜗杆机构，可实现交错轴的传动。蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，与蜗轮齿啮合时是连续不断的，工作平稳，冲击、震动、噪音都比较小。涡轮蜗杆机构具有自锁性，当蜗杆的螺旋升角很小时，蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动。如此，能防止现场人员非踩动状态下，其脚踏板66和曲柄杆件67不会随着工具车的前行而旋转，提高现场人员的使用体验。此外，也可在蜗轮与后轴的连接部位设置单向轴承，单向轴承在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死，也可实现上述反向锁定的功能。

在上述实施例中，脚踏板66和曲柄杆件67作为动力结构，锥齿轮机构可作为第一级的传动机构，涡轮蜗杆机构可作为第二季的传动机构，后轮组作为执行结构。从动力结构传输至执行结构，第一级、第二级传动机构的传动比(机构中瞬时输入速度与输出速度的比值)可根据后轮直径的大小设定，在需要较大运输速度时，第一级传动机构的传动比可小于1(增速)，第二级传动机构的传动比可尽可能小。

在其他实施例中，涡轮蜗杆机构也可采用一对锥齿轮替代，以获得小于1的传动比。

本实用新型实施例的轨道运输工具车为实现小空间的收纳和安置，可将车架1设置为可伸缩支架。

例如，车架1可包括：设置在工具车的前侧用于安装前轮组的前支架11、设置在工具车的后侧用于安装后轮组的后支架12、连接前后支架并与其垂直的中支架13。其中，中支架13也用于安装车座2以及锥齿轮机构、脚踏板66和曲柄杆件67。前支架11也用于安置车把7。

在一些实施例中，为实现轨道运输工具车的左右伸缩，可将前支架11、后支架12均设置为可伸缩支架。对应地，前轴5b、后轴5a也设置为可伸缩轴。

例如，前支架11、后支架12均包括外管101和插接在外管内的内管102，内管102和外管101上开设有与表面垂直的定位孔，内管和外管通过定位销或螺钉固定。前支架11、后支架12均被设置成与轨道垂直且保持水平的结构，有利于平稳伸缩。进一步详细地，前支架11、后支架12的分别对应两侧车轮的管段，可分别向中间位置的外管收缩。前支架11、后支架12可采用方管或圆管的结构。

对应地，前轴5b、后轴5a均为可伸缩轴，包括第一转轴51和插接在第一转轴内的第二转轴52。所述第一转轴51和和第二转轴52相互配合的轴段采用在长度方向可伸缩的花键联接，如图6所示，所述第一转轴51的内周面具有内花键，所述第二转轴52的外表面具有外花键。本实施例的可伸缩轴采用花键联接，花键联接受力较为均匀，因槽较浅，齿根处应力集中较小，第一转轴51与第二转轴52的强度削弱较少；由于齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷。第二转轴52在轴的外表有纵向的键槽，第一转轴51也有对应的键槽，以保持两转轴同步旋转。在需要收纳时，可将前轴5b、后轴5a作纵向滑移，以改变左右侧的距离，实现伸缩放置。

同理，第一转轴51与第二转轴52上可开设有对应的定位孔501，第一转轴和第二转轴通过定位销或螺钉固定，以实现轴向固定，也便于伸缩后的固定和收纳。

在一些实施例中，为实现轨道运输工具车的前后伸缩，中支架13也为伸缩支架，中轴63也为可伸缩轴，同理，其伸缩结构可与前述的前支架11和后支架12、前轴5b和后轴5a的结构相同，此处不在赘述。

在一些实施例中，前支架11和后支架12通过竖直向下延伸的立架103分别安装前轴5b、后轴5a，所述立架103与所述前轴5b、后轴5a的连接部位104安装有轴承。该连接部位104可为轴承座，用于支撑转轴的旋转。

在一些实施例中，该轨道运输工具车还可设有车把高度调节结构、车座高度调节结构和制动器件等，以调节车把、车座的高度以及在行驶过程中的制动。

在一些实施例中，本实用新型的轨道运输工具车可在车把的前端、车座的后端配置有小型的载货斗，以实现对tbm隧道施工超前地质预报中所需仪器设备和原材料的运载。

根据本实用新型实施例的用于tbm隧道超前地质预报的轨道运输工具车，可获得的有益效果至少包括：

(1)本实用新型的轨道运输工具车采用轮式行走结构可在已施工好的钢轨上行驶，避免现场人员徒步，有利于节省现场人员体力和通行时间。

(2)本实用新型的轨道运输工具在行使轮的内侧设有凸出的轮缘，防止工具车坠轨，有利于轨道运输工具车的平稳行驶。

(3)本实用新型的轨道运输工具整体可伸缩，借助可伸缩支架可实现左右伸缩的功能，在结合采用锥齿轮-涡轮蜗杆或锥齿轮-锥齿轮的传动结构，借助中间的传动轴可实现前后伸缩的功能。

(4)本实用新型的轨道运输工具可实现现场人员在轨道上代步，配置载货斗可实现小型物件的施工材料或使用工具的运输。

本实用新型中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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