CN110230287A - 一种依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置 - Google Patents

Abstract

一种依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，所述除冰装置包括行走部分、升降部分和除冰机构，所述升降部分固定在行走部分的平台上，在升降部分的顶端固定上机座，在上机座上方连接除冰机构；所述除冰机构设有驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接轴套；在轴套的外缘上固定除冰机构，分别固定第一击冰球、第二击冰球和除冰刀，所述第一击冰球和第二击冰球通过弹性杆固定在轴套上，驱动电机固定在电机固定座上。本发明可以根据行车时刻大数据安排除冰作业，防止冰块任意坠落至地面，误伤列车和人员，安全性高。除此之外，本发明还有效减轻操作人员除冰过程中的劳动强度，大大提高了除冰效率。

Description

一种依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置

技术领域

本发明涉及一种清洁装置，尤其是一种可以在隧道内进行操作的除冰装置。

背景技术

随着铁路交通网的逐年增加，隧道总长度也逐年剧增，当天气寒冷时，隧道内的渗水很容易生成冰柱，冰柱悬挂在空中形成安全隐患。由于隧道高度较高，列车速度很快，当冰柱掉落时也会形成很大的冲击力造成重大破坏，隧道除冰工作是路网维修工作中不得不考虑的一项重要任务。

现有除冰主要靠人工除冰，维护工手持一种隧道除冰杆，在这种除冰杆的顶部设置T型敲击棒和拉线，利用人力拉动拉线控制T型敲击棒进行除冰作业，长时间作业人员容易疲劳，且撑杆长度不可调节，使用及携带不便。

为减轻人工除冰的劳动强度，有人发明了一种铁路隧道除冰装置，在一个伸缩杆的顶部设置融冰机构，利用热水将冰融化，由于水的比热容较大，其数值约为4.2×10³J/(kg℃)，将冰融化成冰水需要消耗大量的热量，这个热量只能通过一个大容量的蓄电池提供，这在施工现场是很难保证的。

另外，在已经运营的隧道内除冰，还需考虑不断疾驰而过的列车，若击碎的冰块坠落在列车上，将会形成巨大冲击，危及列车安全，因此，这种除冰作业必须避开过往车辆。因此，研究一种自动除冰装置已经提到议事日程上来。

发明内容

本发明用于克服现有技术之弊端，提供一种依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，它通过动力实现除冰作业，减轻劳动强度，还可以利用铁路行车大数据作为控制除冰作业的依据，避免在列车到来时仍然进行除冰，防止产生安全隐患。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，所述除冰装置包括行走部分、升降部分和除冰机构，所述升降部分固定在行走部分的平台上，在升降部分的顶端固定上机座，在上机座上方连接除冰机构；所述除冰机构设有驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接轴套；在轴套的外缘上固定除冰机构，分别固定第一击冰球、第二击冰球和除冰刀，所述第一击冰球和第二击冰球通过弹性杆固定在轴套上，驱动电机固定在电机固定座上。

上述依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，所述升降部分由升降柱、升降套筒和驱动油缸组成，所述升降柱与驱动油缸的活塞杆相连，由驱动油缸驱动升降柱在升降套筒内移动，完成升降动作。

上述依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，所述行走部分由机座、行走轮、上滑轨、下滑轨、滑块和横移油缸组成，所述上、下滑轨固定在机座上，滑块由横移油缸驱动在上、下滑轨之间滑动，滑块上固定升降套筒；在机座的一端设有配重块：行走轮由行走电机驱动。

上述依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，所述除冰装置增设控制部分，所述控制部分包括车次信息监控中心及安装于除冰装置上的单片机及与单片机相连的卫星定位模块、近程无线通信模块和远程无线通信模块，所述单片机通过卫星定位模块获取对应除冰装置的位置信息，通过近程无线通信模块与除冰装置进行通信，车次信息监控中心发送列车时刻信息，并通过互联网、远程无线通信模块与单片机进行通信；所述单片机控制除冰装置的控制电路，按照列车时刻发送的车次信息在车次即将达到作业隧道时，停止作业、并将机座、滑块14退回至安全位置，关闭除冰装置电源。

上述依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，在轴套的外缘上增设除冰锯，所述除冰锯和轴套之间通过弹性杆连接；除冰锯上的锯齿基线倾斜设置，倾斜角α为20-35°。

上述依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，所述第一击冰球的重量大于第二击冰球的重量，所述连接第一击冰球的弹性杆长度小于连接第二击冰球的弹性杆长度。

上述依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，所述除冰刀为薄钢板制成的片状体，一侧设有刀刃，所述除冰刀通过弹性杆固定在轴套上。

上述依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，在上机座和电机固定座之间增设升降微调机构，所述升降微调机构由升降微调步进电机、主动齿轮、从动齿轮、螺纹桩和螺纹套组成，所述主动齿轮和从动齿轮构成传动副，主动齿轮固定在螺纹套上，由升降微调步进电机带动螺纹套旋转微调除冰机构的除冰高度；所述从动齿轮的高度对应升降微调预定调整的最大高度。

上述依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，增设测距超声波传感器，所述测距超声波传感器固定在滑块的左端面上，测距超声波传感器的输出信号控制升降微调步进电机的旋转，微调除冰机构的除冰高度。

本发明的有益效果是：

本发明通过高速旋转的除冰器产生的冲击力清除冰柱，其中，第一击冰球和第二击冰球通过敲击清除冰块，由于第一击冰球和第二击冰球均设有连接弹簧，从而利用弹簧的弹力提高敲击的力量，提高除冰效果。所述升降部分可以根据隧道顶部的高低进行调节；所述行走部分的滑块可以将除冰器移动到最左端，清除铁路顶部隧道的积冰。本发明可以根据行车时刻大数据安排除冰作业，防止冰块任意坠落至地面，误伤列车和人员，安全性高。除此之外，本发明还有效减轻操作人员除冰过程中的劳动强度，大大提高了除冰效率。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为击冰机构的结构示意图；

图3为控制部分的电原理框图。

图中各标号分别表示为：1、隧道；2、除冰机构；3、驱动电机；4、电机固定座；5、螺纹桩；6、螺纹套；7、从动齿轮；8、主动齿轮；9、升降微调步进电机；10、上机座；11、升降柱、12、升降套筒，13、驱动油缸；14、滑块；15、上滑轨；16、摄像头；17、限位块，18、横移油缸；19、配重块、20、第一击冰球；21、第二击冰球；22、除冰锯；23、除冰刀；24、轴套；25机座；26、下滑轨；27、隧道平台。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

参看图1，所述除冰装置包括行走部分、升降部分和除冰机构，所述升降部分固定在行走部分的平台上，在升降部分的顶端固定上机座，在上机座上方连接除冰机构；所述除冰机构设有驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接轴套；在轴套的外缘上固定除冰机构，分别固定第一击冰球、第二击冰球和除冰刀，所述第一击冰球和第二击冰球通过弹性杆固定在轴套上，驱动电机固定在电机固定座上。

本发明的除冰机构设置了不同的切割工具分别切除不同类型的冰柱，其中，第一击冰球和第二击冰球通过重力敲击敲掉冰柱，为了应对不同远近、不同强度的积冰。第一击冰球20的重量大于第二击冰球21的重量，但连接第一击冰球20的弹性杆长度小于连接第二击冰球21的弹性杆长度，针对的是强度较大的积冰；而第二击冰球21的重量较小、但弹性杆的长度较大，对应较远、强度较小的冰柱。除冰刀23和除冰锯22对应不易敲碎的积冰，通过除冰刀的刀刃以较强的局部压强切断冰柱；除冰锯22则对更难除掉的冰柱发挥作用，以众多锯齿的共同努力切断顽固冰柱。尤其因为除冰锯和轴套之间通过弹性杆连接，除冰锯上的锯齿基线倾斜设置，倾斜角α为20-35°，可以因弹性杆的受阻弯曲，使除冰锯的锯刃恰好以水平角度拉扯，形成对冰柱的锯切操作，在冰柱上形成锯痕，减弱了冰柱的强度，随之被后来赶到的第一击冰球或第二击冰击碎，掉落下去。依据实地测试，上述除冰作业的联合操作，其除冰效果更为彻底。

本发明的行走部分由机座25、行走轮、上滑轨15、下滑轨26、滑块14和横移油缸18组成，所述上、下滑轨固定在机座25表面，滑块14由横移油缸18驱动可在上、下滑轨之间滑动；在机座25的一端设有配重块19。滑块14可以在横移油缸的驱动下沿隧道平台27向左移动，带动顶端的除冰机构随动，去清除隧道内更大范围的积冰。限位块17用于防止滑块冲出滑轨。

本发明的控制部分用于监测、控制除冰装置的行走、移位、除冰和通信联络，所述控制部分包括车次信息监控中心及安装于除冰装置上的单片机及与单片机相连的卫星定位模块、近程无线通信模块和远程无线通信模块，所述单片机通过卫星定位模块获取某个对应的除冰装置的位置信息，通过近程无线通信模块与除冰装置进行通信，车次信息监控中心发送列车时刻信息，并通过互联网、远程无线通信模块与单片机进行通信；所述单片机控制除冰装置的控制电路，按照列车运行的车次信息在车次即将达到作业隧道时，停止作业、并将机座、滑块14退回至安全位置，关闭除冰装置电源。这种控制既可以由监控中心遥控完成，又可以由安装在除冰装置上的控制部分完成。

本发明可以根据行车时刻大数据安排除冰作业，防止冰块任意坠落至地面，误伤列车和人员，安全性高。除此之外，本发明还有效减轻操作人员除冰过程中的劳动强度，大大提高了除冰效率。

本发明在作业时，由于积冰下垂的高度不同，需要调节升降部分的高度。本发明的升降部分由升降柱11、升降套筒12和驱动油缸13组成，所述升降柱11与驱动油缸13相连，并由后者驱动完成升降动作。

在需要对击冰机构进行高度微调时，就要使用高度微调机构。本发明在上机座10和电机固定座4之间增设升降微调机构，升降微调机构由升降微调步进电机9、主动齿轮8、从动齿轮7、螺纹桩5和螺纹套6组成，由升降微调步进电机9带动螺纹套6旋转、微调除冰机构2的除冰高度；所述从动齿轮的高度对应升降微调预定调整的最大高度。当套于螺纹桩上的螺纹套6在驱动电机9带动旋转时，螺纹套的高度改变，除冰机构2的除冰高度得到微调。本发明的从动齿轮的高度较大，其尺寸对应升降微调预定调整的最大高度，使主动齿轮8和从动齿轮7在调整过程中始终处于啮合状态，从而实现了最佳的切削结果。

本发明的弹性杆可以采用螺旋弹簧、橡胶杆或橡塑杆，只要有足够的强度和弹性即可，弹性可以令弹性杆弯曲，并在弯曲状态下以锯片几近水平角度下使冰锯发挥锯切功能。

本发明的测距超声波传感器16，可以采用HC-SR04，其工作电压为5伏，比较容易与各种单片机配用。它通过发送和接收超声波，利用时间差和声音传播速度，配合单片机，计算出超声波传感器到隧道顶部积冰的距离，测距精度能达到1cm。

本发明的操作过程是：启动除冰车的行走部分，使除冰车运行到隧道拱顶悬挂的冰柱处，驱动电机旋转，使除冰刀架旋转，开始切断冰柱。随着冰柱清除面积的不断扩大，当除冰车运行到隧道平台的最左端时，启动横移油缸，活塞杆推动滑块左行，使除冰刀架继续向左移动，以清除隧道平台中央顶部的积冰。

Claims (9)

1.一种依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，其特征是：所述除冰装置包括行走部分、升降部分和除冰机构2，所述升降部分固定在行走部分的平台上，在升降部分的顶端固定上机座10，在上机座上方连接除冰机构2；所述除冰机构设有驱动电机3，所述驱动电机3的输出轴连接轴套24；在轴套24的外缘上固定除冰机构，分别固定第一击冰球20、第二击冰球21和除冰刀23，所述第一击冰球和第二击冰球通过弹性杆固定在轴套24上，驱动电机3固定在电机固定座4上。

2.根据权利要求1所述的依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，其特征是：所述升降部分由升降柱11、升降套筒12和驱动油缸13组成，所述升降柱11与驱动油缸13的活塞杆相连，由驱动油缸13驱动升降柱11在升降套筒12内移动，完成升降动作。

3.根据权利要求1所述的依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，其特征是：所述行走部分由机座25、行走轮、上滑轨15、下滑轨26、滑块14和横移油缸18组成，所述上、下滑轨固定在机座25上，滑块14由横移油缸18驱动在上、下滑轨之间滑动，滑块14上固定升降套筒12；在机座25的一端设有配重块19：行走轮由行走电机驱动。

4.根据权利要求1所述的依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，其特征是：所述除冰装置增设控制部分，所述控制部分包括车次信息监控中心及安装于除冰装置上的单片机及与单片机相连的卫星定位模块、近程无线通信模块和远程无线通信模块，所述单片机通过卫星定位模块获取对应除冰装置的位置信息，通过近程无线通信模块与除冰装置进行通信，车次信息监控中心发送列车时刻信息，并通过互联网、远程无线通信模块与单片机进行通信；所述单片机控制除冰装置的控制电路，按照列车时刻发送的车次信息在车次即将达到作业隧道时，停止作业、并将机座25、滑块14退回至安全位置，关闭除冰装置电源。

5.根据权利要求1所述的依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，其特征是：在轴套24的外缘上增设除冰锯22，所述除冰锯和轴套之间通过弹性杆连接；除冰锯上的锯齿基线倾斜设置，倾斜角α为20-35°。

6.根据权利要求1所述的依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，其特征是：所述第一击冰球20的重量大于第二击冰球21的重量，所述连接第一击冰球20的弹性杆长度小于连接第二击冰球21的弹性杆长度。

7.根据权利要求1所述的依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，其特征是：所述除冰刀23为薄钢板制成的片状体，一侧设有刀刃，所述除冰刀通过弹性杆固定在轴套24上。

8.根据权利要求1所述的依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，其特征是：在上机座10和电机固定座4之间增设升降微调机构，所述升降微调机构由升降微调步进电机9、主动齿轮8、从动齿轮7、螺纹桩5和螺纹套6组成，所述主动齿轮8和从动齿轮7构成传动副，主动齿轮8固定在螺纹套6上，由升降微调步进电机9带动螺纹套6旋转微调除冰机构2的除冰高度；所述从动齿轮的高度对应升降微调预定调整的最大高度。

9.根据权利要求1所述的依据行车大数据控制的隧道自动除冰装置，其特征是：增设测距超声波传感器16，所述测距超声波传感器固定在滑块14的左端面上，测距超声波传感器的输出信号控制升降微调步进电机9的旋转，微调除冰机构2的除冰高度。