一种斜拉索检修小车的制作方法

本发明涉及斜拉索维护领域，尤其是涉及一种斜拉索检修小车。

背景技术：

斜拉桥在现代桥梁建设中的应用越来越广泛，其跨越能力强，造型优美。但是，斜拉索作为斜拉桥的主要承力机构，长时间暴露在恶劣环境中，再加上加工安装不规范等因素，斜拉索可能发生表面护套破损以及内部钢丝锈蚀等问题，危及桥梁的安全，因此需要定期对斜拉索进行检修。

目前，斜拉索的检修维护往往通过电动吊篮设备进行，但是，有的大桥斜拉索长且高，拉索下方交通车辆密集，常规电动吊篮设备不能满足在保证通车运营的条件下的检修要求。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种斜拉索检修小车，既可以通过卷扬机牵引检修小车运动，也可以不使用卷扬机，依靠第一制动机构、第二制动机构和电动推杆驱动检修小车在斜拉索上运动，能够在保证通车运营的条件下进行斜拉索的检修。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种斜拉索检修小车，包括卷扬机、卷扬机牵引绳和工作平台，所述工作平台为斜拉索检修小车的主体，所述斜拉索检修小车还包括：

第一制动机构，与第二制动机构连接，连接至工作平台的顶部的一端，包括第一导向支承轮组、第一制动器和第一气缸；

第二制动机构，与第一制动机构连接，包括第二导向支承轮组、第二制动器和第二气缸；

电动推杆，连接第一制动机构和第二制动机构；

行走支承机构，固定于工作平台顶部远离第一制动机构的一端；

所述卷扬机牵引绳连接卷扬机和第一制动机构，待检修的斜拉索依次穿过所述第一导向支承轮组、第一制动器、第二导向支承轮组、第二制动器和行走支承机构。

进一步的，所述斜拉索检修小车还包括控制系统，与卷扬机和工作平台通信连接。

进一步的，所述斜拉索检修小车还包括辅助装置，辅助装置包括急停车装置、断绳保护装置、超载保护装置、升降极限装置、下降防撞保护装置、行走限位装置、阻尼缓降装置、相序保护装置、过载保护装置和通讯报警装置。

进一步的，所述第一导向支承轮组包括上挂轮、下挂轮、左右导向轮；所述第二导向支承轮组包括上挂轮、下挂轮、左右导向轮。

进一步的，所述第一制动器包括打开状态和制动状态，第一制动器处于打开状态时，第一制动器的制动闸片与斜拉索之间保持距离，第一制动器处于制动状态时，第一制动器的制动闸片与斜拉索之间紧密贴合；所述第二制动器包括打开状态和制动状态，第二制动器处于打开状态时，第二制动器的制动闸片与斜拉索之间保持距离，第二制动器处于制动状态时，第二制动器的制动闸片与斜拉索之间紧密贴合。

更进一步的，所述斜拉索检修小车还包括设于工作平台内的气泵，所述气泵与第一气缸配合，用于切换第一制动器的制动状态与打开状态，所述气泵与第二气缸配合，用于切换第二制动器的制动状态与打开状态。

更进一步的，斜拉索检修小车的工作状态包括卷扬机牵引状态和制动升降状态，在卷扬机牵引状态下，所述斜拉索检修小车的第一制动器和第二制动器均处于打开状态，卷扬机通过卷扬机牵引绳控制斜拉索检修小车运动。

更进一步的，斜拉索检修小车的工作状态包括卷扬机牵引状态和制动升降状态，在制动升降状态下，卷扬机停止工作，第一制动器处于打开状态，第二制动器处于制动状态，电动推杆伸长或收缩时驱动第一制动器在斜拉索上运动，第一制动器带动工作平台爬升或下降。

更进一步的，在制动升降状态下，斜拉索检修小车的爬升包括以下步骤：

a1：第一制动器和第二制动器均切换至制动状态；

a2：第一制动器切换至打开状态，第二制动器切换至制动状态，电动推杆伸长至最大长度，第一制动器带动工作平台爬升；

a3：第一制动器切换至制动状态，第二制动器切换至打开状态，电动推杆收缩至最小长度；

a4：重复执行步骤a1。

更进一步的，在制动升降状态下，斜拉索检修小车的下降包括以下步骤：

b1：第一制动器和第二制动器均切换至制动状态；

b2：第二制动器切换至打开状态，第一制动器切换至制动状态，电动推杆伸长至最大长度；

b3：第二制动器切换至制动状态，第一制动器切换至打开状态，电动推杆收缩至最小长度，第一制动器带动工作平台下降；

b4：重复执行步骤b1。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)检修小车的工作状态包括卷扬机牵引状态和制动升降状态，既可以通过卷扬机牵引检修小车运动，也可以不使用卷扬机，依靠第一制动机构、第二制动机构和电动推杆驱动检修小车在斜拉索上运动，能够在保证通车运营的条件下进行斜拉索的检修。

(2)通过控制系统与卷扬机和工作平台通信，两种可工作状态互相切换，可靠性高，也提高了作业的安全性。

(3)工作平台内设有辅助装置，辅助装置包括急停车装置、断绳保护装置、超载保护装置和通讯报警装置等，进一步提升了检修小车作业时的安全性。

(4)行走支承机构和第一制动机构分别设于工作平台的两端，待检修的斜拉索依次穿过第一导向支承轮组、第一制动器、第二导向支承轮组、第二制动器和行走支承机构，检修小车在工作过程中可以平稳地沿着斜拉索运动。

附图说明

图1为斜拉索检修小车的结构示意图；

图2为斜拉索检修小车的整体示意图；

图3为斜拉索检修小车的工作示意图，其中，(a)为卷扬机牵引状态，(b)为制动升降状态；

图4为第一制动器和第二制动器的工作原理图，其中，(a)为制动器打开状态，(b)为制动器制动状态；

附图标记：1、工作平台，2、第一制动机构，201、第一导向支承轮组，202、，第一制动器，203、第一气缸，3、第二制动机构，301、第二导向支承轮组，302、，第二制动器，303、第二气缸，4、电动推杆，5、行走支承机构，6、气泵，7、卷扬机，8、卷扬机牵引绳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

本实施例以苏通大桥斜拉索检修为例进行说明，根据斜拉索检修小车的各部分材质，斜拉索检修小车的工作环境要求如下：温度为-20℃--50℃，25℃下相对湿度不大于90％，阵风风速小于8.3m/s，相当于5级风。

一种斜拉索检修小车，基本结构如图1所示，斜拉索检修小车的主体为工作平台1，包括第一制动机构2、第二制动机构3、电动推杆4、行走支承机构5和气泵6，还包括卷扬机7和卷扬机牵引绳8。本实施例中，卷扬机8采用2.5kwh的防水聚合物锂离子电源。

斜拉索检修小车的整体示意图如图2所示。卷扬机牵引绳8连接卷扬机7和第一制动机构2，待检修的斜拉索依次穿过第一导向支承轮组201、第一制动器202、第二导向支承轮组301、第二制动器302和行走支承机构5。

工作平台1由平台、平台连接、平台外装、平台内部、平台约束、防撞和保护装置组成。平台连接是钢结构，用来连接行走制动机构和行走轮；平台外装是全封闭铝板，使用网孔铝板减小风阻；平台内部是防滑花纹铝板，设安全带挂件；平台约束是防风约束，装有双制动器；防撞装置利用橡胶靠墙轮减小平台对障碍物的撞击；保护装置装有平台防撞杆遇到障碍物可停止平台行走和下降。工作平台1可以根据拉索角度作内部结构适应性变化。

第一制动机构2与第二制动机构3连接，第一制动机构2连接至工作平台1的顶部的一端，包括第一导向支承轮组201、第一制动器202和第一气缸203。

第二制动机构3，与第一制动机构2连接，包括第二导向支承轮组301、第二制动器302和第二气缸303。

电动推杆4连接第一制动机构2和第二制动机构3，用于驱动第一制动机构2和第二制动机构3。

行走支承机构5固定于工作平台1顶部远离第一制动机构2的一端，用于稳定工作平台1，行走支承机构5和第一制动机构2居于工作平台1的两端，使得斜拉索检修小车在斜拉索上运动时可以平稳的沿着斜拉索爬升或下降。

斜拉索检修小车还包括控制系统，控制系统与卷扬机7和工作平台1通信连接，本实施例中，控制系统由plc主控制器组成，控制电压为24v，主机和平台操作盒及电控箱防水和防尘等级ip55，与卷扬机7的信号传输通过遥控的方式。

第一导向支承轮组201包括上挂轮、下挂轮、左右导向轮，用于斜拉索检修小车的导向，第二导向支承轮组301包括上挂轮、下挂轮、左右导向轮，用于斜拉索检修小车的导向。

第一制动器202包括打开状态和制动状态，第二制动器302也包括打开状态和制动状态。气泵6设于工作平台1内，气泵6与第一气缸203配合，用于切换第一制动器202的制动状态与打开状态。第一制动器202在第一气缸203的作用下，可以切换为打开状态，也可以在第一气缸203和重力作用下切换为制动状态。气泵6与第二气缸303配合，用于切换第二制动器302的制动状态与打开状态。第二制动器302在第二气缸303的作用下，可以切换为打开状态，也可以在第二气缸303和重力作用下切换为制动状态。

第一制动器202和第二制动器302的工作原理如图4所示，以第一制动器202为例进行说明，第二制动器302的工作原理与第一制动器202相同。图4中(a)为第一制动器202的打开状态，制动闸片与斜拉索保持距离10mm，图4中(b)为第一制动器202的制动状态，制动闸片压向斜拉索，在斜拉索检修小车的重力作用下，第一制动器202与斜拉索之间的摩擦力逐渐加大到制动为止，图4中f表示卷扬机牵引绳8的拉力，f1表示第一制动器202的气弹簧力，q表示设备总重，q1表示第一制动器202自重。

当第一制动器202处于打开状态时，第一制动机构2在f、设备总重q、检修小车滚动阻力f(由第一导向支承轮组201的导向轮产生，图中未标出)、制动器闸片与斜拉索间的摩擦力ff的共同作用下处于平衡状态(匀速爬升、下降或静止)。制动器闸片与斜拉索间的摩擦力ff可通过对第一制动器202进行力矩平衡分析求得(第一制动器202受到f1、q1和ff而处于力矩平衡状态)。

第一制动器202处于制动状态时，第一制动机构2受到设备总重q、第一制动器202的气弹簧力f1、f、ff的共同作用。逐渐加大第一制动器202的气弹簧力f1，可以增大ff，直到检修小车制动。

斜拉索检修小车的工作状态包括卷扬机牵引状态和制动升降状态，如图3所示。

为了能够在保证通车运营的条件下进行斜拉索的检修，斜拉索检修小车还可以工作在制动升降状态下，不依靠卷扬机7，通过电动推杆4的伸长与收缩带动第一制动机构2和第二制动机构3运动，从而驱动斜拉索检修小车。且卷扬机牵引状态和制动升降状态之间可以互相切换，也提升了卷扬机牵引绳8意外断裂情况下的安全性和可靠性。

如图3中(a)所示，在卷扬机牵引状态下，斜拉索检修小车的第一制动器202和第二制动器302均处于打开状态，卷扬机7通过卷扬机牵引绳8控制斜拉索检修小车在斜拉索上运动，工作人员在工作平台1内检查或维护pe护套。

如图3中(b)所示，在制动升降状态下，卷扬机7停止工作，第一制动器202处于打开状态，第二制动器302处于制动状态，电动推杆4伸长或收缩时驱动第一制动器202在斜拉索上运动，第一制动器202带动工作平台1爬升或下降。

在制动升降状态下，斜拉索检修小车的爬升包括以下步骤：

a1：第一制动器202和第二制动器302均切换至制动状态；

a2：第一制动器202切换至打开状态，第二制动器302切换至制动状态，电动推杆4伸长至最大长度，第一制动器202带动工作平台1爬升；

a3：第一制动器202切换至制动状态，第二制动器302切换至打开状态，电动推杆4收缩至最小长度；

a4：重复执行步骤a1。

在制动升降状态下，斜拉索检修小车的下降包括以下步骤：

b1：第一制动器202和第二制动器302均切换至制动状态；

b2：第二制动器302切换至打开状态，第一制动器202切换至制动状态，电动推杆4伸长至最大长度；

b3：第二制动器302切换至制动状态，第一制动器202切换至打开状态，电动推杆4收缩至最小长度，第一制动器202带动工作平台1下降；

b4：重复执行步骤b1。

斜拉索检修小车还包括辅助装置，辅助装置包括：

急停车装置，按钮位于工作平台1内的醒目位置，遇意外时，能方便地紧急停车；

断绳保护装置，是一种机械式制动器，当卷扬机牵引绳8断绳时，立即制动工作平台1在斜拉索上，同时关闭电源并报警；

超载保护装置，当超过额定荷载的25％时，报警并自动关闭主电源；

升降极限装置，当工作平台1到达上升极限位置时，自动停车；

下降防撞保护装置，当工作平台1遇底部障碍物，自动停车并报警置；

行走限位装置，斜拉索检修小车行走至斜拉索端头等极限位置时，自动停车；

阻尼缓降装置，斜拉索检修小车遇意外停电或长时间不能工作时，工作平台1可在阻尼影响缓降至地面；

相序保护装置，防止反相、缺相、漏相，并由plc控制双重保护；

过载保护装置，防止电机过载过热，并对机械过载起后备保护作用；

通讯报警装置，工作平台1内工作人员与地面的通过无线电话通讯系统通信。

工作平台1在行走过程中遇到障碍物会发出信号，切断卷扬机7的主电源，停止行走。当卷扬机牵引绳8因为意外原因断绳时，断绳保护装置会及时制动，将检修车制动在拉索上，保障人员的安全。将卷扬机牵引绳8与第一制动机构2重新连接，即可恢复运行。

斜拉索检修小车在工作过程中有如下状态，各个状态具体为：

斜拉索检修小车静止状态。此时，斜拉索检修小车在卷扬机牵引绳8的牵引下处于斜拉索的某一位置，卷扬机牵引绳8的牵引力f与斜拉索检修小车的下滑力处于平衡状态。

斜拉索检修小车牵引爬升状态。此时，斜拉索检修小车在卷扬机牵引绳8的牵引下沿斜拉索向上匀速爬升，卷扬机牵引绳8的牵引力f与斜拉索检修小车的下滑力和滚动阻力处于平衡状态。

斜拉索检修小车牵引下降状态。此时，斜拉索检修小车在斜拉索检修小车的下滑力的作用下沿斜拉索匀速下降，斜拉索检修小车的下滑力与卷扬机牵引绳8的牵引力f和滚动阻力处于平衡状态。

斜拉索检修小车紧急制动状态。意外断绳时，斜拉索检修小车在下滑力的作用下沿斜拉索下降，第一制动器202和第二制动器302制动，两个制动器的制动闸片与斜拉索摩擦，迅速挤压制动。

斜拉索检修小车无牵引自爬升或下降状态。在无卷扬机7牵引时，在电动推杆4作用下，第一制动机构2和第二制动机构3交替上升或下降，带动斜拉索检修小车沿斜拉索爬升或下降。

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