[發明專利]隧道病害綜合整治自動化作業系統及方法

在審

• 申請號: 201711483890.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108019219A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 肖明清;龔彥峰;王少鋒;唐曌
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/12;E21D11/10;E21F17/18
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方可

本發明屬于隧道病害整治技術領域，并公開了一種隧道病害綜合整治自動化作業系統，包括車載平臺、導向裝置、水平回轉機構、機械臂、傳感輔助裝置、混凝土施工設備、注漿設備和高壓清洗設備，導向裝置包括軌道、導軌和基座；機械臂包括機身、大臂、小臂、手部和氣動手爪；傳感輔助裝置包括圖像傳感器和激光測距儀，并且它們均安裝在手部上；混凝土施工設備、注漿設備和高壓清洗設備均安裝在車載平臺上，以用于與機械臂配合對隧道進行病害整治。本發明適用于公路和鐵路隧道病害治理，同時搭載了鉆孔、注漿、清洗、灌注混凝土等作業設備，能夠快速到達隧道病害部位，對隧道病害進行綜合整治，避免了傳統人工搭建作業平臺的費工費時效率低的問題。

技術領域

本發明屬于隧道病害整治技術領域，更具體地，涉及一種隧道病害綜合整治自動化作業系統及方法。

背景技術

中國已成為世界上隧道數量最多的國家。但是在數量龐大的隧道中，總體技術狀態較差，隧道均存在不同程度的病害，質量狀況不容樂觀。隧道常見病害主要有隧道滲漏水以及凍害、襯砌裂損、隧底病害和震害等。為了保證隧道在運營期間的安全，需要對隧道病害進行整治。目前，國內隧道病害的整治方法主要依靠搭建腳手架，通過人工手持鉆孔、注漿等設備進行作業，工作效率很低，尤其在電氣化鐵路上進行病害整治時要求在維修天窗時間作業，并受到接觸網干擾，施工人員工作量大，施工安全無法保障，而鐵路天窗時間較短，維修周期長，人工操作效率低，遠不能滿足我國運營鐵路大量隧道工程需要。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種隧道病害綜合整治自動化作業系統及方法，能對公路和鐵路隧道病害進行綜合治理，實現自動化結合人工維修隧道。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種隧道病害綜合整治自動化作業系統，其特征在于，包括車載平臺、導向裝置、水平回轉機構、機械臂、傳感輔助裝置、混凝土施工設備、注漿設備和高壓清洗設備，其中，

所述導向裝置包括軌道、導軌和基座，所述軌道安裝在所述車載平臺上，所述導軌安裝在所述軌道上并且該導軌的縱向與所述車載平臺的縱向一致，所述基座安裝在所述導軌上；

所述水平回轉機構安裝在所述基座上，并且該水平回轉機構上安裝所述機械臂，以用于帶動所述機械臂水平回轉；

所述機械臂包括機身、大臂、小臂、手部和氣動手爪，所述機身安裝在所述基座上，所述機身通過第一豎向轉動關節鉸接所述大臂，所述大臂通過第二豎向轉動關節鉸接所述小臂，所述小臂通過第三豎向轉動關節鉸接所述手部，所述手部上安裝所述氣動手爪，所述第一豎向轉動關節、第二豎向轉動關節和第三豎向轉動關節均水平設置；

所述傳感輔助裝置包括圖像傳感器和激光測距儀，并且它們均安裝在所述手部上；

所述混凝土施工設備、注漿設備和高壓清洗設備均安裝在所述車載平臺上，以用于與所述機械臂配合對隧道進行病害整治。

優選地，所述混凝土施工設備包括混凝土濕噴機、混凝土泵和混凝土攪拌機并且它們依次相連。

優選地，所述高壓清洗設備包括連接在一起的高壓水泵和水箱。

優選地，還包括連接在一起的空壓機和儲氣罐。

優選地，所述注漿設備包括連接在一起的注漿泵和砂漿攪拌機。

優選地，所述車載平臺上還安裝有多個照明燈。

按照本發明的另一個方面，還提供了一種隧道病害綜合整治自動化作業系統進行隧道鉆孔的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)車載平臺停止在隧道病害位置，機械臂控制系統發布指令通過液壓系統和電氣系統驅動機械臂運動，氣動手爪抓取鉆孔設備，在設定程序引導下通過軌道移動至作業位置；