1.本发明涉及隧道施工技术，特别是一种具有锁定装置的隧道施工台车及控制方法。
背景技术：2.隧道施工台车是指用于高铁、高速公路、城市地铁等地下隧道各种施工作业用的移动平台。包括单一作业功能的台车和具有两种以上功能，如能够实现掘进、拱架安装、初支喷锚等多种作业中的至少两种作业的综合台车。现有隧道开挖方式主要有全断面开挖、微台阶开挖、二台阶开挖和三台阶开挖.因此，现有隧道施工台车通常设置成至少两层的结构，其中，相邻的上下两层之间能够形成相对滑动的伸缩式结构。然而，现有施工台车在上层伸出后，不能对伸出状态或伸出位置进行锁定，上下层仍然能够相对滑动，若在施工过程中，因意外导致塌方、岩石垮塌时，上层台车在受岩石纵向冲击时，容易导致上层台车滑动，存在台车上施工设备倾翻损坏或人员摔倒等安全隐患。为此，需要继续改进。
技术实现要素：3.本发明的第一目的就是针对现有隧道施工台车在台车上层伸出状态存在状态不稳定的不足，提供一种具有锁定装置的隧道施工台车，该台车通过在台车下层上设置夹紧锁定装置，以通过夹紧锁定装置中两个相对设置的夹紧块相对移动，从而使台车上层在伸出时的作业状态，对台车上层上的纵向构件形成夹紧式锁紧固定，防止意外回缩，改善台车上层伸出状态的稳定性，为施工设备和人员安全提供了有力保障。本发明的第一目的就是提供一种适用于前述台车中对台车上层的锁紧控制，以使其在为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。
4.一种具有锁定装置的隧道施工台车，包括台车下层和可伸缩移动地设在台车下层上的台车上层；所述台车下层上设有夹紧锁定装置，夹紧锁定装置通过两个相对设置的夹紧块相向移动对台车上层上的纵向固定构件形成夹紧固定。
5.采用前述技术方案的隧道施工台车，通过在台车下层上设置夹紧锁定装置，以通过夹紧锁定装置中两个相对设置的夹紧块相对移动，从而使台车上层在伸出时的作业状态，对台车上层上的纵向构件形成夹紧式锁紧固定，防止意外回缩，改善台车上层伸出状态的稳定性，为施工设备和人员安全提供了有力保障。其中，台车可以是两层和三层；两层时，台车下层构成台车底层，台车上层构成台车顶层；三层时，台车上层为台车顶层，中间层则为台车下层；台车上层为中间层时，台车底层为台车下层。纵向构架是指沿台车纵向延伸的杆状或管状构件，外周具有外露的能有锁紧块夹持的夹持部，比如矩形截面的一部分，圆形截面的大半圆部分。
6.优选的，两个所述夹紧块均呈l形，并通过l形的水平段形成对所述台车上层的支撑。以通过夹紧块的水平段形成对台车上层的支撑，从而增大对台车上层的支撑面，将现有技术中仅仅由滚轮支撑的线接触支撑方式改变为面接触的支撑方式，提高支撑稳定性和抗
重物冲击强度及和效果。
7.优选的，两个所述夹紧块均仅可移动地设在底座上，底座固定在所述台车下层上；两个夹紧块分别由一锁定油缸驱动移动；或者，两个夹紧块通过双向丝杆借助丝杆螺母副结构驱动移动；或者，两个夹紧块形成浮动夹紧结构，并由一锁定油缸驱动移动。以形成多种结构形式的夹紧锁定装置，便于根据布置空间灵活选择。
8.进一步优选的，在两个夹紧块分别由一锁定油缸驱动移动的结构中，两个夹紧块分别连接有一锁定油缸，锁定油缸固定在底座或台车下层上。结构简单，便于布置，可有效利用内部空间。在两个夹紧块通过双向丝杆借助丝杆螺母副结构驱动移动的结构中，两个夹紧块上分别一体形成或固定连接有一螺母，两所述螺母螺旋方向相反，并分别螺合在所述双向丝杆的两个相反旋向的螺纹段上，双向丝杆的一端固定连接与驱动马达的输出轴，驱动马达固定在底座或台车下层上；其中，驱动马达由电机或液压马达构成。锁紧可靠，锁紧状态可停机，降低能耗。在两个夹紧块形成浮动夹紧结构，并由一锁定油缸驱动移动的结构中，两个所述夹紧块由第一夹紧块和第二夹紧块组成，第二夹紧块一体形成或固定连接在滑块上，第一夹紧块可移动地设在所述滑块上，第一夹紧块与锁定油缸连接，锁定油缸固定在所述滑块上，滑块仅可移动地在所述底座上，并在底座与滑块之间设有复位弹簧。相对于两个油缸的方案，可节省一个油缸，利于节省成本。
9.优选的，所述台车上层前端设有至少两个第一支腿；所述台车下层上还通过第一液压缸可伸缩移动地设有托架，托架能够按台车上层的伸出方向伸出，且托架前端设有至少两个第二支腿；所述台车上层同时支撑在所述台车下层和所述托架上，且托架与台车上层之间设有连接构件。通过在台车下层上设置可伸缩移动的托架，并在托架前端设置第二支腿，以便托架伸出过程中，台车上层在连接构件作用下随托架同步伸缩，并在伸出后形成对伸出状态的台车上层的支撑，从而使台车上层前端通过第一支腿支撑，中间部分支撑在托架上，尾端搭在台车下层上，结合夹紧锁定装置，进一步提高了台车整体稳定性，在施工作业过程中，能够承受岩石垮塌或施工设备坠落等意外冲击，不会出现前后倾翻或回缩，且抗变形能力强，进一步为施工设备和人员安全提供保障。
10.进一步优选的，所述连接构件由第二液压缸构成。利用第二液压缸使托架与台车上层之间的相对位置调整，以在用于不同进尺深度台阶施工时，获得合理的支撑位置。
11.优选的，所述托架由一根横梁和两个纵梁固定连接成“π”字形结构，两个纵梁构成所述托架伸缩移动的两根第一导轨；所述台车下层上设有第一支撑滚轮，第一支撑滚轮与第一导轨形成滚动导轨副结构，且所述台车下层上还设有分别位于所述第一导轨的上方和侧面的多个第一限位滚轮；所述第二支腿设在所述横梁上。以尽量形成较大的结构尺寸，扩大对台车上层的支撑范围，利用上方和侧面的第一限位滚轮可防止伸出端向下倾斜和左右摇摆晃动，并第二支腿设在所述横梁的尽量靠前设置，全方位提高支撑稳定性。为减轻重量横梁和纵梁均可采用矩管或方管制造；采用管材制造时，两端均设置封板，以增加结构强度。
12.更进一步优选的，所述纵梁一端设有法兰盘，并通过法兰盘由螺栓与所述横梁固定连接。以通过法兰增大连接部结构尺寸，提高连接稳定性。
13.进一步优选的，所述台车上层上设有两根第二导轨和两根防侧翻限位梁，第二导轨和防侧翻限位梁平行布置；所述台车下层设有第二支撑滚轮和第二限位滚轮，第二支撑
滚轮形成对第二导轨的支撑；第二限位滚轮位于防侧翻限位梁的上方和侧面；所述托架的前端也设有位于防侧翻限位梁的上方和侧面的所述第二限位滚轮；所述纵向固定构件由所述第二导轨或所述防侧翻限位梁构成。以通过第二支撑滚轮第二导轨形成滚动导轨副结构，降低伸缩移动阻力，节省能耗，并利用第二限位滚轮和防侧翻限位梁防止台车上层侧翻，利用托架增强对伸出状态的台车上层的防侧翻效果，从而消除在一侧受到重物冲击时发生侧翻隐患，进一步确保施工设备和人员的安全性，并可借助第二导轨或防侧翻限位梁的自身结构强度较高的特点，确保锁紧牢固性。
14.为实现第二目的，本发明采用如下技术方案。
15.一种隧道施工台车的控制方法，用于对具有锁定装置的隧道施工台车进行控制；包括将夹紧锁定装置与台车上层形成联动关系，并在台车上层伸缩运动前，夹紧锁定装置解锁，在台车上层停顿在任意位置后，夹紧锁定装置闭锁。
16.采用前述方案的控制方法，利用夹紧锁定装置实施对台车上层的位置锁定，并通过将夹紧锁定装置与台车上层形成联动关系，且在台车上层伸缩运动前，夹紧锁定装置解锁；在台车上层停顿在任意位置后，夹紧锁定装置锁闭，以在闭锁状态将整个台车形成一个刚性体，大幅提升台车抗冲击能力，充分确保施工设备和人员安全。
17.本发明的有益效果是，施工台车通过增设夹紧锁定装置、中间托架、防倾斜以及侧翻结构，大大增强伸出状态的台车上层和整个台车施工作业时的稳定性。控制方法使台车上层停顿在任意位置后，夹紧锁定装置都处于闭锁状态，可充分确保施工设备和人员安全。
附图说明
18.图1是本发明的结构示意轴测图。
19.图2是本发明的后视图。
20.图3是本发明图2中的a部放大图。
21.图4是本发明中部分结构的轴测示意图。
22.图5是本发明图4中的b部放大图。
23.图6是本发明实施例1中夹紧锁定装置的结构示意轴测图。
24.图7是本发明实施例1中夹紧锁定装置的结构示意主视图。
25.图8是本发明中托架的结构示意轴测图。
26.图9是本发明图8中的c部放大图。
27.图10是本发明中台车上层的结构示意轴测图。
28.图11是本发明中台车上层另一个视角的结构示意轴测图。
29.图12是本发明实施例2中夹紧锁定装置的结构示意主视图。
30.图13是本发明实施例3中夹紧锁定装置的结构示意主视图。
31.上述附图还用于说明本发明隧道施工台车的控制方法。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
33.实施例1，参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11，一种具有锁
定装置的隧道施工台车，呈上下两层的双层台车结构，包括台车下层100和可伸缩移动地设在台车下层100上的台车上层200，台车下层100构成，台车下层100底端设有台车整体移动的台车车轮400；台车下层100上设有夹紧锁定装置110，夹紧锁定装置110通过两个相对设置的夹紧块相向移动对台车上层200上的纵向固定构件形成夹紧固定。
34.其中，两个夹紧块均呈l形，并通过l形的水平段形成对台车上层的支撑；两个夹紧块111通过两侧的挡条113a呈均仅可移动地设在底座113上，底座113固定在台车下层100上；两个夹紧块分别由一锁定油缸112驱动移动，具体是两个夹紧块111分别连接有一锁定油缸112，锁定油缸112固定在底座113或台车下层100上。台车上层200前端设有至少两个第一支腿210；台车下层100上还可伸缩移动地设有托架300，托架300能够按台车上层200的伸出方向伸出，且托架300前端设有两个第二支腿310；台车上层200同时支撑在台车下层100和托架300上。第一支腿210和第二支腿310均采用液压支腿结构。其中，台车下层100与托架300设有第一液压缸1。托架300与台车上层200之间设有连接构件2，该连接构件2由第二液压缸构成。托架300由一根横梁301和两个纵梁302固定连接成“π”字形结构，两个纵梁302构成托架300伸缩移动的两根第一导轨；台车下层100上设有第一支撑滚轮101，第一支撑滚轮101与第一导轨形成滚动导轨副结构；纵梁302一端设有法兰盘，并通过法兰盘由螺栓与横梁301固定连接；第二支腿310设在横梁301上。其中，横梁301和纵梁302均采用矩管或方管制造，且两端均设置有封堵管孔的封板。
35.另外，台车下层100上还设有分别位于第一导轨的上方和侧面的多个第一限位滚轮102。台车上层200上设有两根第二导轨3和两根防侧翻限位梁4，第二导轨3和防侧翻限位梁4平行布置；台车下层100设有第二支撑滚轮103和第二限位滚轮104，第二支撑滚轮103形成对第二导轨3的支撑；第二支撑滚轮103第二导轨3形成滚动导轨副结构；第二限位滚轮104位于防侧翻限位梁4的上方和侧面；位于托架300前端的横梁301上也设有位于防侧翻限位梁4的上方和侧面的第二限位滚轮104；纵向固定构件由第二导轨3或防侧翻限位梁4构成，以借助第二导轨3或防侧翻限位梁4使台车上层200的伸出或缩回状态保持在稳定的位置；具体通过第二导轨3锁紧，并在每根第二导轨3的长度方向上设有两个夹紧锁定装置110。
36.本实施中，台车上层200上设有拱架举升装置，从而形成隧道开挖与拱架安装的综合作业台车；拱架举升装置的两根举升梁210上可移动地设置有多个承载拱架的拱架承载小车220，举升梁210两端连接在拱架举升油缸230上，前端的拱架举升油缸230固定连接在横梁301上，后端的拱架举升油缸230位于台车上层200的作业平台下方并穿过对应作业平台。
37.本实施例中，台车上层200和台车下层100的两侧均设有两层作业平台，台车上层200中间还凸起有一中间平台；两侧作业平台的外侧设有横向伸出的拱架定位纵梁300，拱架定位纵梁300连接在侧伸油缸310上，侧伸油缸310固定在作业平台下方的台车骨架上。隧道掌子面开挖时，拱架定位纵梁300回缩靠近作业平台边缘，以便台车更加接近掌子面。拱架安装时，拱架定位纵梁300水平向外伸出，抵靠在拱架内侧面上，调整拱架左右位置并使拱架保持在稳定状态。
38.本实施例的台车也可以是三层结构，其中，台车上层200为台车顶层，中间层则为台车下层；台车上层200为中间层时，台车底层为台车下层。上下相邻层之间均可设置托架
及其相关结构。
39.本实施例中，第一支腿210可第二支腿310可根据支腿承载能力和台车尺寸选择设置三个或更多。
40.实施例2，参见图12，夹紧锁定装置110的两个夹紧块111通过双向丝杆114借助丝杆螺母副结构驱动移动；具体是两个夹紧块111上分别一体形成或固定连接有一螺母115，两螺母115螺旋方向相反，并分别螺合在双向丝杆114的两个相反旋向的螺纹段上，双向丝杆114的一端固定连接与驱动马达116的输出轴，驱动马达116固定在底座113或台车下层100上；其中，驱动马达116由电机或液压马达构成。
41.其中，夹紧块111位于底座113的一侧，螺母115位于另一侧；底座113上形成有用于螺母和夹紧块连接部穿过的镂空部；且夹紧块111与底座113之间或螺母115与底座113之间形成导轨副结构，以使夹紧块111和螺母的刚性一体结构尽快移动地与底座113连接。双向丝杆114通过丝杆座114a可转动地设在底座113，双向丝杆114还通过联轴器114b与驱动马达116的输出轴同轴连接。
42.本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。
43.实施例3，参见图13，夹紧锁定装置110的两个夹紧块形成浮动夹紧结构，并由一锁定油缸112驱动移动；具体是两个夹紧块由第一夹紧块111a和第二夹紧块111b组成，第二夹紧块111b一体形成或固定连接在滑块119上，第一夹紧块111a仅可移动地设在滑块119上，第一夹紧块111a与锁定油缸112连接，锁定油缸112固定在滑块119上，滑块119仅可移动地在底座113上，并在底座113与滑块119之间设有复位弹簧118。其中，仅可移动是指通过导轨副结构限制了运动构件的其它自由度，仅具有往返移动的两个自由度。底座113与滑块119之间可通过导向销120形成导轨副结构，也可通过常用结构形式的导轨副结构实现仅可移动功能；采用导向销120时，复位弹簧118采用压缩弹簧并套在导向销120。
44.本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。
45.本实施例的夹紧锁定装置110闭锁，在需要对纵向固定构件形成夹持固定时，夹紧锁定装置110的闭锁工作过程如下：锁定油缸112活塞杆伸出，推动第一夹紧块111a移动，并在与纵向固定构件形成抵靠接触后，随着活塞杆的继续伸出，在反推力作用下，第二夹紧块111b和滑块119一起在底座113上滑动，滑块119压缩复位弹簧118，使第二夹紧块111b从纵向固定构件另一侧逐渐靠近，继而对纵向固定构件的形成夹紧固定，夹紧锁定装置110形成闭锁状态，锁定台车上层200的纵向位置。在台车上层200需要移动时，夹紧锁定装置110的解锁工作过程如下，锁定油缸112活塞杆回缩，滑块119在压缩复位弹簧118的弹性力作用下反向滑动，第二夹紧块111b同步回退并与纵向固定构件分离，同时，推动第一夹紧块111a持续抵靠在纵向固定构件上，直至滑块119移动到最大行程后，第一夹紧块111a随活塞杆的继续回缩，从而与纵向固定构件分离，释放纵向固定构件达到解锁状态，以使台车上层200可纵向移动，改变纵向位置。
46.实施例4，结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11，一种隧道施工台车的控制方法，用于对具有锁定装置的隧道施工台车进行控制；包括将夹紧锁定装置110与台车上层200形成联动关系，并在台车上层200伸缩运动前，夹紧锁定装置110解锁，在台车上层200停顿在任意位置后，夹紧锁定装置110闭锁。
47.本方法可通过简单的工业控制技术实现，如plc控制技术。在台车上层200移动可
通过延时启动方式启动，延时期间执行夹紧锁定装置110的解锁工作，以确保夹紧锁定装置110解锁后，台车上层200再移动。在台车上层200停顿在任意位置后，控制系统在接受到台车上层200停顿信号后，再启动夹紧锁定装置110闭锁执行闭锁动作。其中，停顿信号可以是位移传感器、速度传感器或压力传感器的检测信号等。位移传感器用于检测台车上层200位置或对应机械构件如油缸活塞杆伸缩后的位置；速度传感器用于检测台车上层200移动速度或对应机械构件如油缸活塞杆的伸缩速度；压力传感器用于检测驱动台车上层200的驱动油缸或气缸的油压或气压。
48.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
技术特征：1.一种具有锁定装置的隧道施工台车，包括台车下层（100）和可伸缩移动地设在台车下层（100）上的台车上层（200）；其特征在于，所述台车下层（100）上设有夹紧锁定装置（110），夹紧锁定装置（110）通过两个相对设置的夹紧块相向移动对台车上层（200）上的纵向固定构件形成夹紧固定。2.根据权利要求1所述的具有锁定装置的隧道施工台车，其特征在于，两个所述夹紧块均呈l形，并通过l形的水平段形成对所述台车上层（200）的支撑。3.根据权利要求1或2所述的具有锁定装置的隧道施工台车，其特征在于，两个所述夹紧块均仅可移动地设在底座（113）上，底座（113）固定在所述台车下层（100）上；两个夹紧块分别由一锁定油缸（112）驱动移动；或者，两个夹紧块通过双向丝杆（114）借助丝杆螺母副结构驱动移动；或者，两个夹紧块形成浮动夹紧结构，并由一锁定油缸（112）驱动移动。4.根据权利要求3所述的具有锁定装置的隧道施工台车，其特征在于，在两个夹紧块分别由一锁定油缸（112）驱动移动的结构中，两个夹紧块分别连接有一锁定油缸（112），锁定油缸（112）固定在底座（113）或台车下层（100）上；在两个夹紧块通过双向丝杆（114）借助丝杆螺母副结构驱动移动的结构中，两个夹紧块上分别一体形成或固定连接有一螺母（115），两所述螺母（115）螺旋方向相反，并分别螺合在所述双向丝杆（114）的两个相反旋向的螺纹段上，双向丝杆（114）的一端固定连接与驱动马达（116）的输出轴，驱动马达（116）固定在底座（113）或台车下层（100）上；其中，驱动马达（116）由电机或液压马达构成；在两个夹紧块形成浮动夹紧结构，并由一锁定油缸（112）驱动移动的结构中，两个所述夹紧块由第一夹紧块（111a）和第二夹紧块（111b）组成，第二夹紧块（111b）一体形成或固定连接在滑块（119）上，第一夹紧块（111a）可移动地设在所述滑块（119）上，第一夹紧块（111a）与锁定油缸（112）连接，锁定油缸（112）固定在所述滑块（119）上，滑块（119）仅可移动地在所述底座（113）上，并在底座（113）与滑块（119）之间设有复位弹簧（118）。5.根据权利要求1或2所述的具有锁定装置的隧道施工台车，其特征在于，所述台车上层（200）前端设有至少两个第一支腿（210）；所述台车下层（100）上还通过第一液压缸（1）可伸缩移动地设有托架（300），托架（300）能够按台车上层（200）的伸出方向伸出，且托架（300）前端设有至少两个第二支腿（310）；所述台车上层（200）同时支撑在所述台车下层（100）和所述托架（300）上，且托架（300）与台车上层（200）之间设有连接构件（2）。6.根据权利要求5所述的具有锁定装置的隧道施工台车，其特征在于，所述连接构件（2）由第二液压缸构成。7.根据权利要求5所述的具有锁定装置的隧道施工台车，其特征在于，所述托架（300）由一根横梁（301）和两个纵梁（302）固定连接成“π”字形结构，两个纵梁（302）构成所述托架（300）伸缩移动的两根第一导轨；所述台车下层（100）上设有第一支撑滚轮（101），第一支撑滚轮（101）与第一导轨形成滚动导轨副结构，且所述台车下层（100）上还设有分别位于所述第一导轨的上方和侧面的多个第一限位滚轮（102）；所述第二支腿（310）设在所述横梁（301）上。8.根据权利要求7所述的具有锁定装置的隧道施工台车，其特征在于，所述纵梁（302）一端设有法兰盘，并通过法兰盘由螺栓与所述横梁（301）固定连接。9.根据权利要求5所述的具有锁定装置的隧道施工台车，其特征在于，所述台车上层（200）上设有两根第二导轨（3）和两根防侧翻限位梁（4），第二导轨（3）和防侧翻限位梁（4）
平行布置；所述台车下层（100）设有第二支撑滚轮（103）和第二限位滚轮（104），第二支撑滚轮（103）形成对第二导轨（3）的支撑；第二限位滚轮（104）位于防侧翻限位梁（4）的上方和侧面；所述托架（300）的前端也设有位于防侧翻限位梁（4）的上方和侧面的所述第二限位滚轮（104）；所述纵向固定构件由所述第二导轨（3）或所述防侧翻限位梁（4）构成。10.一种隧道施工台车的控制方法，其特征在于，用于对具有锁定装置的隧道施工台车进行控制；包括将夹紧锁定装置（110）与台车上层（200）形成联动关系，并在台车上层（200）伸缩运动前，夹紧锁定装置（110）解锁，在台车上层（200）停顿在任意位置后，夹紧锁定装置（110）闭锁。
技术总结本发明公开了一种具有锁定装置的隧道施工台车及控制方法，台车包括台车下层和可伸缩移动地设在台车下层上的台车上层；台车下层上设有夹紧锁定装置，夹紧锁定装置通过两个相对设置的夹紧块相向移动对台车上层上的纵向固定构件夹紧固定；台车上层前端设有至少两个第一支腿。优选，台车下层上还可伸缩移动地设有托架，托架能够按台车上层的伸出方向伸出，且托架前端设有至少两个第二支腿；台车上层同时支撑在台车下层和托架上。控制方法用于前述台车的台车上层锁紧控制。本发明的有益效果是，台车通过增设夹紧锁定装置、中间托架等，大大增强伸出状态的台车上层和整个台车施工作业时的稳定性。控制方法可确保台车上层在静止状态被常锁定。态被常锁定。态被常锁定。
技术研发人员：龚岗 李向平 李中山 龚建
受保护的技术使用者：涪特智能装备（重庆）有限公司
技术研发日：2022.04.08
技术公布日：2022/7/5
