CN114808832A - 基于冷喷剥离技术的铁轨落叶污染物清理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于冷喷剥离技术的铁轨落叶污染物清理装置，包括能在铁轨上行走的行走载体和设于行走载体上的喷嘴、干冰颗粒储存箱和高压气源，所述喷嘴对着行走载体下方待清理的铁轨，所述喷嘴、干冰颗粒储存箱和高压气源依次通过管道相连，干冰颗粒储存箱内存储大量干冰颗粒，所述高压气源用于在流动过程中携带干冰颗粒储存箱内的干冰颗粒通过喷嘴喷向待清理铁轨，高速喷出的冰颗粒高速冲击并快速冷却铁轨上的污染层，剧烈的体积膨胀会产生一种***效果，加快去除污物。本发明结构简单、使用方便、实用性强。降低了铁路维护成本，提高了铁路运行的安全性。
Description
技术领域
本发明属于铁路维护技术领域，涉及一种铁路污染物清洗技术，具体涉及一种基于冷喷 剥离技术的铁轨落叶污染物清理装置。
背景技术
在铁路沿线有数以百万计的树木，每年秋天估计有5000万片叶子滑落在铁轨上。当叶子 掉落在铁轨上时，它们在火车的重力作用下被压实成光滑的层，粘在铁轨上，导致火车失去 抓地力，为了降低这些情况造成的影响，列车会以较低的速度行驶，驾驶员在接近车站时会 更早制动，并更缓慢地加速以避免车轮打滑。信号***也可能会受到影响，因为用于检测火 车的轨道上的电流通常会受到叶片污染的影响。出于安全原因，导致铁路公司在火车之间留 出更长的空隙，从而增加了延误和干扰。在国内，由于高度重视铁路道路安全，每年对于铁 路的清理保养维修费用成本的占比在10％到20％之间，在部分道路两侧树木众多的地区能达 到25％左右。与秋季有关的问题估计每年每一万公里的铁路将会多花费约1.5亿英镑，并给 17亿搭乘火车的人带来极大的不便，目前对此尚无较好的解决办法。
落叶污染物会降低铁轨的附着力，最直接的影响是降低火车加速与减速时的加速度，人 们为了避免这种影响会降低火车行驶的速度或直接避免火车的发车，因此铁路公司每年每一 万公里铁路会多花费1.72亿英镑用于火车运行成本，对铁轨周围落叶污染物清理的成本和铁 轨维修的成本。
道路清扫车绝大部分都是针对公路路面的清扫和保养，而对于铁轨道路的道路清理的领 域还是基本空白。而使用干冰清洗不会对被清洗物体表面，特别是金属表面不会造成任何伤 害，也不会影响金属表面的光洁度，目前广泛用于各种无损清理。并且干冰清洗属于干式清 洗，在整个对铁轨表面清洗的过程中没有水的参与，保证了对铁轨表面的保护。该装置设计 基于干冰清洗原理，经过改进也可在其他智能轨道道路维护方面的使用，对于相关研究也具 有一定的借鉴意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于冷喷剥离技术的铁轨落叶污染物清理装置，解决现有技术 中铁轨是有机污染物清理困难的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种基于冷喷剥离技术的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：包括能在铁轨上行走 的行走载体和设于行走载体上的喷嘴、干冰颗粒储存箱和高压气源，所述喷嘴对着行走载体 下方待清理的铁轨，所述喷嘴、干冰颗粒储存箱和高压气源依次通过管道相连，干冰颗粒储 存箱内存储大量干冰颗粒，所述高压气源用于在流动过程中携带干冰颗粒储存箱内的干冰颗 粒通过喷嘴喷向待清理铁轨，高速喷出的冰颗粒高速冲击并快速冷却铁轨上的污染层，剧烈 的体积膨胀会产生一种***效果，加快去除污物。
本发明清理落叶残留滑层的去污原理如下：
(1)热膨胀原理：当一个反应过程中气体和外界没有热量交换，但是气体对外界做功， 由热力学第一原理知这个过程为等焓变化过程，因此气体压强降低，这就导致温度降低起到 冷冻效果；
(2)冷喷剥离原理：高速运动的干冰颗粒对污染层有磨削、冲击作用。同时，吸热能力 强的干冰颗粒喷射到被清洗物表面，利用温差的物理反映使不同的物质在不同的收缩速度下 产生脱离。当-78℃的干冰粒接触到污垢表面后会产生脆化***现象，从而使污垢收缩及松脱， 随之干冰粒会瞬间气化并且膨胀800倍，产生强大的剥离力，将污垢快速，彻底的从物体表 面脱落，从而达到快速、高效、安全、节能的清洗效果。
与现有技术相比，本发明技术效果如下：
本发明清洗效果好，对铁路无损伤，速度快，清洗后不会对环境造成干扰，本发明能将 污垢快速，彻底的从物体表面脱落，从而达到快速、高效、安全、节能的清洗效果。本发明 降低了铁路维护成本，提高了铁路运行的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例1整体结构示意图。
图2是本发明实施例2整体结构示意图。
图3是本发明实施例3整体结构示意图。
图4是实施例3中横向行走轮装配示意图。
1-行走载体，101-车架，102-纵向行走轮，103-行走电机，104-横向行走轮，105-伸缩装 置，2-喷嘴，3-干冰颗粒储存箱，301-保温层，302-搅拌器，303-压力传感器，304-温度传感 器，4-高压气源，5-摄像头，6-第一管道，7-第二管道，8-控制阀门。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施， 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：如图1和图2所示，一种基于冷喷剥离技术的铁轨落叶污染物清理装置，包 括能在铁轨上行走的行走载体1和设于行走载体1上的喷嘴2、干冰颗粒储存箱3和高压气 源4，所述喷嘴2对着行走载体1下方待清理的铁轨，所述喷嘴2、干冰颗粒储存箱3和高压气源4依次通过管道相连，干冰颗粒储存箱3内存储大量干冰颗粒，所述高压气源4用于在流动过程中携带干冰颗粒储存箱3内的干冰颗粒通过喷嘴2喷向待清理铁轨，高速喷出的冰颗粒高速冲击并快速冷却铁轨上的污染层，剧烈的体积膨胀会产生一种***效果，加快去除 污物。
使用时，将本发明行走载体1放置于铁轨上，往干冰颗粒储存箱3内充填已经制备好或 者购买的干冰颗粒，并启动空气压缩泵，保证高压气源4的供给。驱动行走载体1沿着铁轨 行走，摄像头5拍摄铁轨上的画面，通过视觉识别技术或者人工判断，当铁轨上具有落叶等 有机污染物时，打开干冰颗粒储存箱3进出口的阀门，高压空气进入干冰颗粒储存箱3内将 干冰颗粒带走，从喷嘴2喷出，干冰颗粒随高速运动的气流经过喷嘴2喷射到被清洗的污染 物表面，磨削、冲击污染物，使其剥离，同时空气压缩喷出的干冰颗粒极易挥发，会快速冷 却污染层，剧烈的体积膨胀会产生一种***效果，加快去除污物。喷出一次或者一段时间后， 通过摄像头5拍摄画面，检查是否清洗干净，如果没有清晰干净，则再次开通阀门进行清洗， 如果清洗干净，则驱动行走载体1继续行走，寻找下一个待清洗点。
作为一种优选实施例，如图2所示，所述干冰颗粒储存箱3为压力容器，能承受干冰所 需压力和温度，其外部设有用于维持干冰颗粒处于固态环境的保温层301，通过保温层301 保持温度，保证干冰颗粒的物理性质；所述干冰颗粒储存箱3内设有维持干冰处于细小颗粒 的搅拌器302，通过搅拌器302不断搅拌，保证干冰处于小颗粒形态，以保持在通过喷嘴2 喷出时的冲刷效果。
作为一种优选实施例，所述干冰颗粒储存箱3内存储的干冰颗粒粒径大小为1-5mm，最 优的为3mm左右；通过搅拌器302的搅拌保持，搅拌器302类型不限，可以是普通桨叶搅拌 器302，也可以是磁力搅拌器302。
作为一种优选实施例，所述高压气源4为空气压缩泵，通过空气压缩泵为喷嘴2和干冰 颗粒储存箱3提供高压气源4。
作为一种优选实施例，所述行走载体1前端还设有用于识别和判断铁轨上污染物是否清 理干净的摄像头5，既可以通过摄像头5拍摄画面并传输通过手持终端查看，也可以通过视 觉识别技术进行自动识别，采用现有技术中类似于缺陷识别技术即可。
实施例2：如图2所示，所述喷嘴2为射流喷嘴，所述射流喷嘴的入口端直接通过第一 管道6与高压气源4相连，所述射流喷嘴的卷吸入口通过第二管道7与干冰颗粒储存箱3相 连，所述干冰颗粒储存箱3还通过带控制阀门8的管道与高压气源4相连，通过高压气源4维持干冰颗粒储存箱3内压力恒定。本实施例使用方式与实施例1相同，区别在于，启动清洗时，本发明是开启射流喷嘴入口和卷吸入口的阀门，高压空气直接进入射流喷嘴，并通过卷吸入口抽吸干冰颗粒储存箱3内的干冰颗粒，通过射流喷嘴来加剧干冰颗粒的磨削、冲击效果，提供清洗效果。
作为一种优选实施例，如图2所示，所述干冰颗粒储存箱3上设有用于监测其内压力的 压力传感器303和监测其内温度的温度传感器304。
实施例3：如图3和图4所示，所述行走载体1包括车架101、设于车架101底部在铁轨上行走的四个纵向行走轮102以及驱动至少一个行走轮的行走电机103(图中未画出)。所述车架101底部设有四个横向行走轮104，所述横向行走轮104通过伸缩装置105(比如液压杆)安装在车架101底部，其中至少两个横向行走轮104具有驱动动力装置(比如电机或者轮毂电机，图中未画出)。本实施例使用方法与实施例1或者2相同，区别在于行走载体1上线时，本发明可以通过伸缩装置105抬起车架101，从而使得纵向行走轮102离地悬空，然后通过横向行走轮104行走到铁轨的两个轨道之间，然后伸缩装置105下降，使得纵向行走轮102下落在铁轨的两个轨道上，下线过程刚好相反。当然为了保证横向行走轮104顺利越过铁轨的轨道，保证横向行走轮104的半径大于铁轨高度的1.5倍即可。
需要说明的是，本发明上述实施例中为了实现自动化，还需要设置一些公知常识中常见 的阀门、传感器等，具体如何设置对解决本发明技术问题不造成影响，因此，不再赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行 了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或 者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当 中。
Claims (10)
1.一种基于冷喷剥离技术的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：包括能在铁轨上行走的行走载体和设于行走载体上的喷嘴、干冰颗粒储存箱和高压气源，所述喷嘴对着行走载体下方待清理的铁轨，所述喷嘴、干冰颗粒储存箱和高压气源依次通过管道相连，干冰颗粒储存箱内存储大量干冰颗粒，所述高压气源用于在流动过程中携带干冰颗粒储存箱内的干冰颗粒通过喷嘴喷向待清理铁轨，高速喷出的冰颗粒高速冲击并快速冷却铁轨上的污染层，剧烈的体积膨胀会产生一种***效果，加快去除污物。
2.根据权利要求1所述的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：所述干冰颗粒储存箱为压力容器，其外部设有用于维持干冰颗粒处于固态环境的保温层。
3.根据权利要求1所述的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：所述干冰颗粒储存箱内设有维持干冰处于细小颗粒的搅拌器。
4.根据权利要求1所述的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：所述干冰颗粒储存箱内存储的干冰颗粒粒径大小为1-5mm。
5.根据权利要求1所述的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：所述高压气源为空气压缩泵。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：所述行走载体前端还设有用于识别和判断铁轨上污染物是否清理干净的摄像头。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：所述喷嘴为射流喷嘴，所述射流喷嘴的入口端直接通过管道与高压气源相连，所述射流喷嘴的卷吸入口通过管道与干冰颗粒储存箱相连，所述干冰颗粒储存箱还通过带控制阀门的管道与高压气源相连，通过高压气源维持干冰颗粒储存箱内压力恒定。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：所述干冰颗粒储存箱上设有用于监测其内压力的压力传感器和监测其内温度的温度传感器。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：所述行走载体包括车架、设于车架底部在铁轨上行走的四个纵向行走轮以及驱动至少一个行走轮的行走电机。
10.根据权利要求9所述的铁轨落叶污染物清理装置，其特征在于：所述车架底部设有四个横向行走轮，所述横向行走轮通过伸缩装置安装在车架底部，其中至少两个横向行走轮具有驱动动力装置。
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