一种子母式水射流钢轨打磨装配车组及其作业方法

技术领域

本发明属于钢轨打磨技术领域，更具体地，涉及一种子母式水射流钢轨打磨装配车组及其作业方法。

背景技术

随着运营里程的累积，钢轨作为轮轨关系的承力部件，承受来自车辆各种复杂多变的载荷冲击及摩擦，致使其表面和内部出现波磨、裂纹、剥离、肥边等损伤和缺陷，严重影响了行车平稳性和安全性。众所周知，钢轨打磨是目前消除钢轨表面故障最为有效的措施。为了清除病害、修复廓形，延长钢轨寿命，改善轮轨关系，钢轨打磨修复作为铁路系统综合维修的主要手段被国内外普遍采用。

现阶段普遍使用的钢轨打磨设备主要包括钢轨打磨车、道岔打磨车、钢轨铣磨车、小型打磨机具等，虽然现有技术的打磨装置能对钢轨进行修复保养，但仍存在以下问题：(1)工况恶劣，钢轨打磨时产生大量粉尘、烟雾、噪声污染环境，钢轨被来回打磨过程中，伴随巨大温升，易灼伤钢轨。打磨产生的大量高温碎屑及火星，火灾隐患大；(2)接触式打磨，打磨精度低，传统打磨对钢轨施加压力较大，不利于钢轨整体廓型。接触式打磨对打磨精度控制不够，易造成轨肩或轨头打磨过度等现象，同时砂轮、磨头等作业执行件的消耗程度不一致也一定程度上影响打磨精度；(3)动力单一不环保传统打磨车通常采用内燃驱动，作业时存在烟尘、废气的排放，及一定的振动、噪音污染。同时，驱动形式无备选方案，限制了打磨车的续航能力；(4)检测精度低，通常打磨车作业无专项检测机构，通常采用人为判断或直接开展定量模式打磨，大大影响打磨作业效率。部分配置检测机构的打磨车，由于打磨车车体长度有限，没有足够的时间对检测数据进行准确分析，在打磨车行进过程中，无法实现同步检测并及时根据检测结果制定打磨模式，从而无法保证打磨精度；(5)定位不精确，传统打磨车无法对钢轨打磨区域精确定位，人工对标的方法精度低，导致打磨起点不精确，影响打磨效果，且可能导致打磨车冲撞道岔、护轨等障碍，存在安全隐患。

高压水射流，是以水为主要的介质，通过高压发生设备获得巨大的能量，经过喷嘴喷射出一股能量集中的高速水流对材料进行切割、铣削等处理的加工方式。高压水射流具有众多的优点，是一种冷态、绿色、环保的加工技术，采用水射流打磨代替砂轮接触式打磨，在钢轨打磨技术领域将具有良好的应用前景。

发明内容

针对现有技术打磨车打磨作业时工况恶劣、检测定位及打磨精度低、易对环境产生污染等问题，本发明提供一种子母式水射流钢轨打磨装配车组及作业方法，通过在作业时将检测小车和打磨主车分离预先进入打磨区域对钢轨的路况及打磨表面进行检测，有效解决了主打磨车车体长度有限，没有足够的时间对检测数据进行准确分析的问题，通过在打磨主车上装载水射流打磨单元，能根据预先设定打磨模式精确地钢轨进行打磨，同时也避免了环境污染。

为实现上述目的，本发明提供一种子母式水射流钢轨打磨装配车组，包括：主打磨车，包括车身、车架底盘和转向架，所述车身前端设有定位校准装置；设于主打磨车上的控制单元、小车锁定单元、驱动动力单元和水射流打磨单元；以及通过小车锁定单元实现与主打磨车呈锁定或解锁分离状态的检测小车，包括设于其前端的障碍探测器，设于其顶端的定位反馈装置，对称设于其两侧的检测执行件；所述主打磨车通过小车锁定单元将检测小车解锁下降至钢轨上，所述检测小车提前独立前行至打磨区域，通过障碍探测器对前进线路障碍物进行检测，通过定位反馈装置与打磨主车的定位校准装置配合，实现对线路曲率的测量及子母式水射流钢轨打磨装配车组间相对位置的定位校准，通过检测执行件对钢轨打磨表面进行实时检测采样，所述检测小车将检测数据发送至主打磨车，所述控制单元根据检测数据进行分析并提前预设打磨模式，所述水射流打磨单元在对应定位里程打磨区域内按设定打磨模式进行作业。

进一步地，所述水射流打磨单元包括打磨刀组总成，其包括：一端与车架底盘固定连接的升降连接杆；对升降连接杆升降过程进行径向限位的升降稳定件；与升降连接杆另一端固定连接的刀组安装架；多个设于刀组安装架上可多自由度调节的打磨刀安装座；设于打磨刀安装座上的打磨刀；控制单元控制多个打磨刀安装座根据打磨模式进行自由度调节，使各打磨刀角度进行组合拟合出钢轨表面修复的目标廓形，实现一次性完成打磨工作。

进一步地，所述检测小车还包括：小车车体，其内设有第二控制模块、第二通信模块、电机驱动模块、电源模块及充电模块；设于小车车体底部的小车车轮，用于使检测小车在钢轨上进行行走；设于小车车体两侧的锁定卡槽，配合小车锁定单元将检测小车锁定于主打磨车上；设于小车车体顶部的抓取座，基于大平面贴合小车锁定单元，进行磁吸连接固定后由小车锁定单元带动检测小车进行升降作业；以及环状设于小车车体顶部的发光灯带，用于警示打磨区域相关人员。

进一步地，所述检测执行件固定设于锁定卡槽底部，包括第一高清摄像头和第二高清摄像头，其镜头分别聚焦于钢轨的顶面和内侧面。

进一步地，所述小车锁定单元与控制单元通信相连，包括：一端固定设于车身底部用于升降作业的伸缩机械臂；设于伸缩机械臂末端的，机械手，其内设有高强度的电磁铁，通电与抓取座贴和后通过磁吸作用连接固定检测小车，并对检测小车进行充电储能；以及设于车架底盘底部凹槽的侧壁上的锁定安装槽，其内活动设有锁定活动块。

进一步地，所述驱动动力单元包括设于设备室内的电力驱动总成、设于车身顶部的受电装置以及设于车架底盘上的蓄电池组。

按照本发明的另一个方面，还提供一种，一种子母式水射流钢轨打磨装配车组的作业方法，包括步骤：

S100：启动子母式水射流钢轨打磨装配车组，高速驶达打磨区域；

S200：检测采样：子母式水射流钢轨打磨装配车组从锁定装配状态转换至解锁分离状态，检测小车前行对打磨区域采样，并将数据发回打磨主车进行分析，同时设定各打磨区域的打磨模式；

S300：打磨作业：打磨主车和检测小车保持一定距离，低速行驶，水射流打磨单元从非作业状态转换至作业状态，根据设定打磨模式依次对打磨区域进行打磨作业；

S400：结束钢轨打磨作业后，子母式水射流钢轨打磨装配车组从解锁分离状态转换至锁定装配状态，水射流打磨单元从作业状态转换至非作业状态；

S500：子母式水射流钢轨打磨装配车组高速驶离打磨区域。

进一步地，所述检测小车的分离及检测作业方法包括：

S201：位于锁定安装槽内的锁定活动块向外旋转复位，解除限位；

S202：伸缩机械臂下降，使检测小车下降至钢轨表面；

S203：旋转机械手，校准钢轨和检测小车的角度，机械手断电，去除与抓取座之间电磁力，使两者分离；

S204：打磨主车发出指令，控制检测小车加速前行驶离打磨主车底部；同时，伸缩机械臂上升回复原点；

S205：启动打磨主车的定位校准装置，与检测小车的定位反馈装置联动，基于激光对射技术，实现对线路曲率的测量及车组间相对位置的定位校准；同时，启动障碍探测器，通过微型雷达系统，通过雷达照射前方钢轨路况，对线路上是否存在障碍物进行检测，同时启动检测执行件，对钢轨的顶面和内侧面进行图像采集；

S206：检测小车通过通第二通信模块向主打磨车传输检测数据，根据图像采集数据，主打磨车对其进行分析并设定各对应定位里程打磨区域的打磨模式。

进一步地，所述水射流打磨单元的打磨作业方法包括：

S301：检测小车到达指定距离后，启动主打磨车，并使两者保持同一速度进行低速行驶；

S302：进入打磨区域后，控制单元控制液压泵驱动升降连接杆下降，使打磨刀组下降至指定高度；

S303：启动空压机、液压泵、增压泵，水和磨料在混合后，通过打磨刀形成磨料水射流实现钢轨打磨；根据设定的打磨模式，调节打磨刀组内各打磨刀的姿态、水射流流量、靶距等参数，使打磨刀组在不同打磨区域能够实现对钢轨一次性完成打磨工作。

进一步地，所述检测小车进行回收及水射流打磨单元切换为非作业状态的作业方法包括：

S401：打磨主车停止运行，检测小车向打磨主车方向位移；

S402：打磨刀组中各打磨刀收拢复原，升降连接杆带动刀组安装架回复原位，关闭空压机、液压泵、增压泵；

S403：根据检测与主打磨车相对距离，检测小车在第二控制模块的控制下精确驶达小车锁定单元底部，伸缩机械臂下降，机械手通电，通过电磁力吸附检测小车的抓取座，伸缩机械臂上升，到达锁定点后，锁定活动块从锁定安装槽内旋出进入锁定卡槽内，完成检修小车的回收工作。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本发明的一种子母式水射流钢轨打磨装配车组，通过打磨装配车组的子母式设计，非作业时，打磨主车和检测小车呈锁定装配状态，能够快速进行转移达到打磨区域，作业状态时，两者呈解锁分离状态，检测小车预先进入打磨区域对钢轨的路况及打磨表面进行检测，根据检测小车的检测结果，为传输、分析、识别和预设水射流打磨单元的打磨模式预留了充分的时间，提高了打磨准确率，有效解决了主打磨车车体长度有限，没有足够的时间对检测数据进行准确分析的问题；同时，检测小车前部设置障碍探测器，通过雷达照射前方钢轨路况，实现对于前进线路上障碍物的检测，进而提高打磨装配车组的安全性，保障行车安全。

2.本发明的一种子母式水射流钢轨打磨装配车组，通过打磨主车上设有定位校准装置，与检测小车上的定位反馈装置联动，基于激光对射技术，实现对线路曲率的测量及车组间相对位置的定位校准，取代人工对标的方法，精确打磨起点，提升打磨效果；通过设于检测小车上的检测执行件采用双目高清摄像头，对钢轨的顶面和内侧面进行高清采样，控制单元接收检测数据后，可基于图像处理技术、机器学习算法，实现钢轨表面状态识别，明确定位的不同区域的打磨模式后，控制水射流打磨单元转换至对应打磨模式依次对钢轨进行打磨，实现打磨作业的智能化控制；通过配置检测小车对钢轨进行专项检测，实现打磨—检测作业流程的闭环，以高精度、高效率地消除钢轨波磨、包头、肥边等不良损伤。

3.本发明的一种子母式水射流钢轨打磨装配车组，通过侧钢轨7上各设有一组刀组安装架，刀组安装架设有多个可进行多自由度调节的打磨刀安装座，多个打磨刀通过安装座实现多角度多姿态旋转，在非作业时，呈收拢状态，以避免意外磕碰；当单个打磨刀沿钢轨表面切线方向喷射磨料水射流时，可以切割出一个平面，多个打磨刀切割横截面为多段线，通过调整各打磨刀角度进行组合后可拟合出钢轨修复的目标廓形，实现一次性完成打磨工作，无需重复来回打磨，提高了打磨的效率。

4.本发明的一种子母式水射流钢轨打磨装配车组，采用双动力驱动，接触网带电时，由接触网过受电装置为蓄电池组充电，蓄电池组输出电能；不带电时，由蓄电池组直接供电，保证驱动方式的多样性和打磨车组的续航能力。通过电能驱动避免烟尘、废气的排放，绿色环保；同时，较内燃轨道车有效减少了振动、噪音污染，一定程度上减小了车辆形式振动对打磨作业的平稳性的干扰。

5.本发明的一种子母式水射流钢轨打磨装配车组，通过在打磨车组上装载水射流打磨单元，其在打磨钢轨过程中，无粉尘烟雾，且振动噪声小，尤其适合于隧道、地铁中的钢轨打磨；进一步地，钢轨打磨产生的热量被高速水射流带走，使钢轨始终保持较低温度，无火灾隐患；同时，水射流技术作为一种单点冷态加工工艺，加工中没有热应力和热变形产生，不改变工件的物理、化学性能，因此不会导致修复后钢轨表面发蓝。

附图说明

图1为本发明实施例中一种子母式水射流钢轨打磨装配车组的结构示意图；

图2为本发明实施例中检测小车的结构示意图；

图3为本发明实施例中检测小车的底视图；

图4为本发明实施例中检测小车内各功能模块工作结构示意图；

图5为本发明实施例中小车锁定单元的结构示意图；

图6为本发明实施例中锁定活动块对检测小车进行锁定工作的示意图；

图7为本发明实施例中小车锁定单元将检测小车下降至钢轨上的工作过程示意图；

图8为本发明实施例中水射流打磨单元的结构示意图；

图9为本发明实施例中一种子母式水射流钢轨打磨装配车组作业方法的步骤示意图；

图10为本发明实施例中一种子母式水射流钢轨打磨装配车组作业方法的流程示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

1-打磨主车，包括：11-车身、111-司机室、112-设备室、113-车体隔墙、12-定位校准装置、13-照明灯、14-车架底盘、141-车钩、15-转向架；

2-检测小车，包括：21-小车车体、22-小车车轮、23-锁定卡槽、24-抓取座、25-定位反馈装置、26-障碍探测器、27-发光灯带、28-检测执行件、281-第一高清摄像头、282-第二高清摄像头；

3-控制单元，包括31-操作台、32-电气柜；

4-小车锁定单元，包括：41-伸缩机械臂、42-机械手、43-锁定活动块、44-锁定安装槽；

5-驱动动力单元，包括：51-电力驱动总成、52-受电装置、53-蓄电池组；

6-水射流打磨单元，包括：61-打磨刀组总成、611-打磨刀组、612-刀组安装架、613-升降连接杆、614-升降稳定件、62-液压泵、63-增压泵、64-水箱、65-空压机、66-磨料罐、67-水管路、68-气管路；

7-钢轨。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-10所示，本发明提供一种子母式水射流钢轨打磨装配车组及其作业方法，所述打磨装配车组包括打磨主车1，检测小车2，以及设于打磨主车1上的控制单元3、小车锁定单元4、驱动动力单元5和水射流打磨单元6。其中打磨主车1为“母车”，检测小车2为“子车”，作业时，打磨车组呈解锁分离状态，检测小车2在打磨主车1前方钢轨7上独立行进并监测打磨区域状态；非作业时，检测小车2车通过小车锁定单元4锁定装配于打磨主车1底部一体行进。所述检测小车2前端通过设有障碍探测器26，对于前进线路障碍物的检测，进而提高打磨装配车组的安全性，保障行车安全，其两侧对称设有检测执行件28，可对打磨区域的钢轨7进行图像采集，完成图像采集后检测小车2将数据发送至打磨主车1内的控制单元3进行分析，从而提前预设打磨模式，在打磨主车1到达打磨区域后，水射流打磨单元6下降至钢轨7表面，根据设定打磨模式对相应钢轨区域进行精确打磨，实现一次性完成打磨工作，无需重复来回打磨，提高了打磨的效率。本发明实施例中，通过子母式结构设计的打磨主车1和检测小车2，在到达打磨区域后，提前放置检测小车2对钢轨表面进行检测，根据检测小车2的检测结果，为传输、分析、识别钢轨表面状态及预设水射流打磨装置的打磨模式预留了充分的时间，提高了打磨准确率，有效解决了打磨车车体长度有限，没有足够的时间对检测数据进行准确分析的问题。

如图1所示，所述打磨主车1包括车身11、定位校准装置12、照明灯13、车架底盘14和转向架15，所述车身11设于车架底盘14顶部，采用内走廊式结构形式，包括司机室111、设备室112以及车体隔墙113，所述车体隔墙113分隔司机室111和设备室112，通过车体隔墙113按功能区分作业区，优化了工作人员的作业环境。所述定位校准装置12设于司机室111前端，其具备多自由度，基于激光对射技术，通过实时监测与检测小车2的相对距离，以实现对线路曲率的测量及子母式水射流钢轨打磨装配车组间相对位置的定位校准。所述照明灯13设于定位校准装置12上端，具备防雨功能，用于钢轨打磨主车前进方向的照明。所述车架底盘14两端还设有车钩141，用于与其他轨道车之间的联挂。所述转向架15为轴动力转向架，由电机驱动总成提供动力，其可支撑车体，使车身11可靠地坐落在转向架上，保证车辆安全运行，作为轨道车的走行部，保障轨道车在直线及曲线线路上运行。

所述司机室111内还设有控制单元3，包括设于司机室111前部的操作台31和后部的电气柜32，所述操作台31内设有第一控制模块、第一通信模块和分析模块等相关模块，用于整个打磨车组的通信及各功能的控制实现；所述电气柜32与操作台31通信连接，用于打磨车组的电气控制。

所述驱动动力单元4为整个打磨车组提供能源，包括设于设备室112内的电力驱动总成51、设于车身11顶部的受电装置52以及设于车架底盘14上的蓄电池组53。所述受电装置52轨道车从接触网取得电能，经电力驱动总成51转换后为打磨车组上各功能单元供电进行驱动，同时为蓄电池组53充电，当接触网不带电时，蓄电池组53输出电能经电力驱动总成51转换后为打磨车组上各功能单元供电进行驱动，实现了打磨车组双动力驱动。

如图2-3所示，在本发明实施例中，所述检测小车2包括小车车体21、小车车轮22、锁定卡槽23、抓取座24、定位反馈装置25、障碍探测器26、发光灯带27及检测执行件28。其中，小车车体21底部通过设有小车车轮22，可使检测小车2在钢轨上进行行走；所述锁定卡槽23对称设于小车车体21两侧，可与小车锁定单元4配合将检测小车2锁定于打磨主车1底部；所述抓取座24凸起设与于检测小车顶部，其可与小车锁定单元4配合进行将检测小车2钢轨7上提升至锁定位或将检测小车2下降至钢轨上，其内设有充电模块，基于磁吸技术，配合小车锁定单元4实现无线充电功能。所述定位反馈装置25嵌设于小车车体21顶部，与打磨主车的定位校准装置12配合，基于激光对射技术，实现对线路曲率的测量及子母式水射流钢轨打磨装配车组间相对位置的定位校准。所述障碍探测器26设于小车车体21前端，通过雷达照射前方钢轨路况，实现对于线路上障碍物的检测，进而提高打磨装配车组的安全性，保障行车安全。所述发光灯带27呈环状设于小车车体21顶部，由于检测小车2作业时处于打磨主车前面1，且体积小易被人忽视和干扰，通过设有发光灯带27提醒线上和轨旁人员注意检测小车行进位置。所述检测执行件28固定设于锁定卡槽23底部，包括第一高清摄像头281和第二高清摄像头282，其镜头分别聚焦于钢轨7的顶面和内侧面，对钢轨表面进行拍摄后将数据传输至控制单元3进行分析。

在本发明实施例中，如图4所示，所述检测小车2还包括设于小车车体21内的第二控制模块、第二通信模块、电机驱动模块、电源模块及充电模块，所述电源模块为其它功能模块供电，进行作业时，主打磨车1上的控制单元3发出指令，第二通信模块接收后将指令传输至第二控制模块，控制电机驱动模块驱动电机带动小车车轮22转动，按发送指令参数配置的速度进行位移，同时定位反馈装置25、障碍探测器26及检测执行件28在第二控制模块控制下开始工作，分别进行检测小车2与打磨主车1的相对距离实施监控、线路障碍物的检测及两侧钢轨表面状态采样，三者检测数据经第二控制模块转换后由第二通信模块发送至控制单元3，经分析处理后为下一步水射流打磨单元进行打磨提供数据支撑。

所述检测小车2进行作业时，由设于司机室111前端底部车架底盘14上的小车锁定单元4投放至钢轨7上，所述小车锁定单元4与控制单元3通信相连，如图5所示，其包括伸缩机械臂41、机械手42、锁定活动块43及锁定安装槽44。所述伸缩机械臂41一端固定设于司机室111底部，另一端贯穿司机室111底部及车架底盘14后与机械手42连接，由电力驱动，基于导轨滑块副配合实现其末端机械手42的升降动作。所述机械手42活动设于伸缩机械臂41末端，为校准检测小车2的装配角度，机械手42相对伸缩机械臂41径向旋转，所述机械手42安装高强度的电磁铁，基于通断电，吸附检测小车的抓取座24，两者大平面接触，实现检测小车2的抓取起重动作。同时，基于磁吸技术，当的机械手42与检测小车2的抓取座24贴合后，打磨主车1即可实现对检测小车2的充电储能。所述锁定安装槽44对称设置于车架底盘14底部凹槽的侧壁上，当检测小车2被机械手42提升至锁定位时，锁定安装槽44与检测小车2的锁定卡槽23对齐。如图6所示，所述锁定活动块43一端通过转动轴设于锁定安装槽44内，另一端可在转动轴的驱动下从定安装槽44内向外旋转，在锁定安装槽44与检测小车2的锁定卡槽23对齐后，锁定活动块43可旋入锁定卡槽23内，对检测小车2做进一步锁定工作。

如图7所示，打磨车组进入打磨区域后，在控制单元3的控制下，锁定活动块43从锁定卡槽23内旋出进入锁定安装槽44内回复原点，完成打磨主车1与检测小车2在锁定点的解锁工作，伸缩机械臂41展开带动检测小车2下降，下降指定高度使小车车轮22与钢轨7接触后，设于机械手42内的电磁铁断电，伸缩机械臂41收回使机械手42与抓取座24脱离连接并返回原点，检测小车2开始对打磨区域进行检测作业。在进行回收检修小车2时，打磨主车1停止运动，检修小车2根据测得的两者间相对距离，由第二控制模块控制电机驱动模块驱动电机带动小车车轮22转动，反向行驶到达小车锁定单元4底部并停止运动，此时伸缩机械臂41下降，机械手42通电，通过电磁力吸附检测小车2的抓取座24，伸缩机械臂41上升，到达锁定点后，锁定活动块43从锁定安装槽44内旋出进入锁定卡槽23内，完成检修小车的回收工作。

在检测小车2进入打磨区域行进指定距离后，打磨主车1根据传输回的图像数据预设打磨模式，水射流打磨单元6下降至钢轨7表面进行打磨工作。所述水射流打磨单元6如图1所示，包括设于设备室112内的液压泵62、增压泵63、水箱64、空压机65和磨料罐66，以及设于车架底盘14上的打磨刀组总成61。其中，所述液压泵62与打磨刀组总成61连接，为打磨刀组总成61的升降工作提供液压动力，所述增压泵63与水箱64连接，作为高压发生设备为水箱64内的水增压，经增压泵后水压最高可到达420Mpa以上，用于水射流打磨；所述空压机提供气管路68与打磨主车1的制动系统连接，为钢轨打磨主车1的制动提供空气动力，同时为水射流打磨装置提供磨料传输的动力；所述水箱64储存水源，通过水管路67与打磨刀组总成61连接，将增压后的水输入打磨刀组总成61内；所述磨料罐66储存磨料，下部通过气管路68与空压机65连接，磨料由空气作为载体输入打磨刀组总成61内；通过高压水射流与磨料按比例混合后，打磨刀组总成61可对钢轨7磨损面进行打磨修复工作。

如图8所示，所述打磨刀组总成61包括打磨刀组611、刀组安装架612、升降连接杆613及升降稳定件614。其中，所述打磨刀组611设于刀组安装架612上，由一端与刀组安装架612固定连的升降连接杆613带动进行升降，所述升降连接杆613另一端与车架底盘14固定连接，所述升降稳定件614在升降连接杆613升降过程对其进行径向限位，保证升降的稳定性和平顺性。优选地，每组刀组安装架612上固定连接有三组升降连接杆613，三组升降连接杆613等距分布，使打磨刀组611在升降过程中始终保持水平；所述升降稳定件614设于车架底盘14上，其内部与升降连接杆613通过多列滚珠进行限位接触，以减小升降时的摩擦力，使升降作业更加稳定和平顺；所述刀组安装架612在每侧钢轨7上各设有一组，其上设有多个打磨刀安装座，安装座可以进行多自由度调节。打磨刀组611包括多个打磨刀，通过打磨刀安装座固定于打磨刀组611上，其与水管路67、气管路68连接，将输送的水和磨料进行混合并喷射出磨料水射流对钢轨7进行打磨,；打磨刀组611随着升降连接杆613的升降实现上下移动，基于打磨主车1的走行实现前后移动，同时多个打磨刀通过安装座实现多角度多姿态旋转：在非作业时，呈收拢状态，以避免意外磕碰；当单个打磨刀沿钢轨7表面切线方向喷射磨料水射流时，可以切割出一个平面，多个打磨刀切割横截面为多段线，通过调整各打磨刀角度进行组合后可拟合出钢轨修复的目标廓形，实现一次性完成打磨工作，无需重复来回打磨，提高了打磨的效率。

如图9-10所示，本发明实施例还提供一种子母式水射流钢轨打磨装配车组作业方法，包括步骤：

S100：启动子母式水射流钢轨打磨装配车组，高速驶达打磨区域；

S200：检测采样：子母式水射流钢轨打磨装配车组从锁定装配状态转换至解锁分离状态，检测小车2前行对打磨区域采样，并将数据发回打磨主车1进行分析，同时设定各打磨区域的打磨模式；

S300：打磨作业：打磨主车1和检测小车2保持一定距离，低速行驶，水射流打磨单元从非作业状态转换至作业状态，根据设定打磨模式依次对打磨区域进行打磨作业；

S400：结束钢轨打磨作业后，子母式水射流钢轨打磨装配车组从解锁分离状态转换至锁定装配状态，水射流打磨单元6从作业状态转换至非作业状态；

S500：子母式水射流钢轨打磨装配车组高速驶离打磨区域。

在进行步骤S200时，检测小车2的分离及检测作业方法包括如下流程：

S201：位于锁定安装槽44内的锁定活动块43向外旋转复位，解除限位；

S202：伸缩机械臂41下降，使检测小车2下降至钢轨7表面；

S203：旋转机械手42，校准钢轨7和检测小车2的角度，机械手42断电，去除与抓取座24之间电磁力，使两者分离；

S204：打磨主车1发出指令，控制检测小车1加速前行驶离打磨主车1底部；同时，伸缩机械臂41上升回复原点；

S205：启动打磨主车1的定位校准装置12，与检测小车2的定位反馈装置25联动，基于激光对射技术，实现对线路曲率的测量及车组间相对位置的定位校准；同时，启动障碍探测器26，通过微型雷达系统，通过雷达照射前方钢轨路况，对线路上是否存在障碍物进行检测；同时，启动检测执行件28，对2侧钢轨7的顶面和内侧面进行图像采集；

S206：检测小车2通过通第二通信模块向主打磨车1传输检测数据，根据图像采集数据，主打磨车1对其进行分析并设定各对应定位里程打磨区域的打磨模式。

在进行步骤S300时，打磨车组的进行打磨作业的流程如下：

S301：检测小车2到达指定距离后，启动主打磨车1，并使两者保持同一速度进行低速行驶；

S302：进入打磨区域后，控制单元3控制液压泵63驱动升降连接杆613下降，使打磨刀组611下降至指定高度；

S303：启动空压机65、液压泵65、增压泵63，水和磨料在混合后，通过打磨刀形成磨料水射流实现钢轨打磨；根据设定的打磨模式，调节打磨刀组611内各打磨刀的姿态、水射流流量、靶距等参数，使打磨刀组611在不同打磨区域能够实现对钢轨7一次性完成打磨工作。

完成打磨工作后，在步骤S400中，主打磨车1对检测小车进行回收并将水射流打磨单元6切换为非作业状态，具体实施方法如下：

S401：打磨主车1停止运行，检测小车2向打磨主车1方向位移；

S402：打磨刀组311中各打磨刀收拢复原，升降连接杆613带动刀组安装架612回复原位，关闭空压机65、液压泵65、增压泵63；

S403：根据检测与主打磨车1相对距离，检测小车在第二控制模块的控制下精确驶达小车锁定单元4底部，伸缩机械臂41下降，机械手42通电，通过电磁力吸附检测小车2的抓取座24，伸缩机械臂41上升，到达锁定点后，锁定活动块43从锁定安装槽44内旋出进入锁定卡槽23内，完成检修小车的回收工作。

本发明实施例中，通过将水射流钢轨打磨装配车组子母式设计，非作业时，打磨主车1和检测小车2呈锁定装配状态，能够快速进行转移达到打磨区域，作业状态时，两者呈解锁分离状态，检测小车2预先进入打磨区域对钢轨的路况及打磨表面进行检测，根据检测小车2的检测结果，为传输、分析、识别和预设水射流打磨单元6的打磨模式预留了充分的时间，提高了打磨准确率，有效解决了主打磨车1车体长度有限，没有足够的时间对检测数据进行准确分析的问题。

通过打磨主车1上设有定位校准装置12，与检测小车2上的定位反馈装置25联动，基于激光对射技术，实现对线路曲率的测量及车组间相对位置的定位校准，取代人工对标的方法，精确打磨起点，提升打磨效果；进一步地，设于检测小车2上的检测执行件28采用双目高清摄像头，对钢轨7的顶面和内侧面进行高清采样，控制单元3接收检测数据后，可基于图像处理技术、机器学习算法，实现钢轨7表面状态识别，明确定位的不同区域的打磨模式后，控制水射流打磨单元6转换至对应打磨模式依次对钢轨7进行打磨，实现打磨作业的智能化控制。通过配置检测小车2对钢轨进行专项检测，实现打磨—检测作业流程的闭环，以高精度、高效率地消除钢轨波磨、包头、肥边等不良损伤。

本发明实施例中，通过在打磨车组上装载水射流打磨单元6，其在打磨钢轨过程中，无粉尘烟雾，且振动噪声小，尤其适合于隧道、地铁中的钢轨打磨；进一步地，钢轨打磨产生的热量被高速水射流带走，使钢轨始终保持较低温度，无火灾隐患；同时，水射流技术作为一种单点冷态加工工艺，加工中没有热应力和热变形产生，不改变工件的物理、化学性能，因此不会导致修复后钢轨表面发蓝。

本发明实施例中，采用双动力驱动，接触网带电时，由接触网过受电装置52为蓄电池组53充电，蓄电池组53输出电能；不带电时，由蓄电池组53直接供电，保证驱动方式的多样性和打磨车组的续航能力。蓄电池易于更换升级。通过电能驱动避免烟尘、废气的排放，绿色环保；同时，较内燃轨道车有效减少了振动、噪音污染，一定程度上减小了车辆形式振动对打磨作业的平稳性的干扰。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。