CN105386423A - 机车刮沙板系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于机车的刮沙板系统。该刮沙板系统可包括可调刮板，构造成用于在可调刮板与铁轨接触的降下位置与可调刮板悬置在铁轨上方的升起位置之间竖向调节。该刮沙板系统还可包括相对于机车的纵向轴线布置在可调刮板的轴向前方的固定刮板。该固定刮板可竖向地升高到铁轨上方小于150毫米的距离处。

Description

机车刮沙板系统

技术领域

本发明总体上涉及刮板系统，更具体地涉及用于机车的刮沙板系统。

背景技术

在多沙环境中或在不利的气候条件下运行的列车可能经历列车前方的铁轨上的沙、雪或冰堆积。例如，漂移的沙丘可能导致在沙漠环境中运行的列车前方的铁轨上的沙堆积。如果不适当去除，沙会引起机车上的车轮磨损，或甚至可能的脱轨。

用于从铁轨除雪的机车刮雪板系统已在美国专利号US1,601,533中有所描述。该刮雪板系统包括定位在铁轨上方的两个可竖向调节的铲子，以及从铲子的两侧延伸出来的两个可调节翼板。尽管诸如这样的机车刮雪板系统有很多记录，但依然需要针对供除沙使用而特别设计的改进的机车刮板系统。

如果未充分设计，则机车上的刮沙板系统有被沙吞没的风险，这可能需要机车停止以使得能手动清理刮板。原则上，用于机车的刮沙板系统应当能够有效地除去机车前方的散沙堆，以及在散沙堆已被清理开之后残留在铁轨上的任何残留沙。此外，机车刮沙板系统的设计应当根据不同地理位置的不同沙特性来调节。例如，沙的休止角α(即，一堆沙在不滑动的前提下可相对于地面实现的最陡升角)在不同地理位置会截然不同。由于刮沙板系统的刮除能力会受沙的休止角α影响，所以机车刮沙板系统的设计应当适应它被预期刮除的沙的休止角α。本发明解决了这些问题。

发明内容

根据本发明的一方面，公开了一种配置成相对于铁轨移动的用于机车的刮沙板系统。该刮沙板系统可包括可调刮板，该可调刮板配置成用于在可调刮板与铁轨接触的降下位置与可调刮板悬置在铁轨上方的升起位置之间的竖向调节。该刮沙板系统还可包括相对于机车的纵向轴线布置在可调刮板的轴向前方的固定刮板。该固定刮板可被竖向地升高到铁轨上方小于150毫米的距离处。

在另一细化方案中，该刮沙板系统可包括一组可调刮板。

在另一细化方案中，该刮沙板系统可包括一组固定刮板。

在另一细化方案中，该组固定刮板可包括设置在横向跨越机车的后固定刮板的轴向前方且在竖向上比所述后固定刮板高的两个前固定刮板。两个前固定刮板中的每个都可布置在铁轨之一上方的竖向上方。

在另一细化方案中，后固定刮板的底部边缘可被竖直地抬高到铁轨上方约64毫米到150毫米以下之间的距离处。

在另一细化方案中，在接合部处接合而形成V形的第一面板和第二面板。

在另一细化方案中，第一面板、第二面板和两个前固定刮板中的每一者都可相对于铁轨之一成角度以限定出约30°到约45°之间的掠角。

在另一细化方案中，掠角θ可为约32.5°。

在另一细化方案中，两个前固定刮板和后固定刮板中的每一者都可包括上部和横向跨越该上部的卷曲部。

在另一细化方案中，该组可调刮板可包括两个可调刮板，每个可调刮板都布置在铁轨之一上。

在另一细化方案中，两个可调刮板中的每个可调刮板都可相对于铁轨之一成角度以限定出约30°到约45°的掠角θ。

在另一细化方案中，两个可调刮板中的每个可调刮板的掠角θ可为约37.5°。

在另一细化方案中，两个可调刮板中的每个可调刮板都可包括上部和横向地跨越该上部延伸的卷曲部。

在另一细化方案中，两个可调刮板可包括底部和构造成用于可拆卸地附接在底部上的可更换面板。该可更换面板是大致平坦的并且可从底部向下延伸以在降下位置与轨道接触。

在另一细化方案中，该可更换面板可由聚氨酯形成。

根据本发明的另一方面，公开了一种配置成用于相对于铁轨移动的机车。该机车可包括底盘、安装在底盘上且构造成沿铁轨跨骑的多个车轮、和总体上与车轮相关联以驱动车轮的发动机。该机车还可包括安装在机车的前端和后端中的至少一者上的刮沙板系统。该刮沙板系统可包括可调刮板，该可调刮板配置成用于在可调刮板与铁轨接触的降下位置与可调刮板悬置在铁轨上方的升起位置之间的竖向调节。该刮沙板系统还可包括相对于机车的纵向轴线布置在可调刮板的轴向前方的固定刮板。该固定刮板可被竖向地升高到铁轨上方小于150毫米的距离处。

在另一细化方案中，刮沙板系统可包括一组可调刮板和一组固定刮板。该组固定刮板可包括横向地跨越机车并具有被竖向地升高到铁轨之一上方小于150毫米的距离处的底部边缘的后固定刮板。该组固定刮板还可包括相对于纵向轴线设置在后固定刮板的轴向前方的前固定刮板。

在另一细化方案中，各前固定刮板、后固定刮板和各可调刮板可包括上部和跨该上部横向地延伸的卷曲部。

在另一细化方案中，该组可调刮板可适合响应于经27针多芯电缆发送的列车线路请求而被竖向地调节至降下位置。

在另一细化方案中，公开了一种用于利用安装在机车的面向前方的端部上的刮沙板系统刮除机车前方的铁轨上的沙的方法。该方法可包括：1)将一组可调刮板下降至可调刮板与铁轨接触的降下位置，2)利用相对于机车的纵向轴线布置在一组可调刮板的轴向前方且在竖向地升高到铁轨上方小于150毫米的距离处的一组固定刮板除去一部分沙，以及3)利用处于降下位置的一组可调刮板除去铁轨上的沙的残留部分。

本发明的这些和其它方面和特征在结合附图阅读时将变得更容易理解。

附图说明

图1是根据本发明构造的机车的侧视图，该机车具有附接到机车的前端和后端的刮沙板系统。

图2是根据本发明构造的相对于铁轨示出的图1的刮沙板系统的正视图。

图3是根据本发明构造的单独示出的图2的刮沙板系统的侧面透视图。

图4是根据本发明构造的刮沙板系统的可调刮板的正视图。

图5是根据本发明构造的刮沙板系统的单个刮板的俯视图，示出了刮板与铁轨之间的掠角θ。

图6是根据本发明构造的沙堆的侧视图，示出了沙的休止角。

图7是根据本发明的方法的流程图，示出了在利用刮沙板系统刮沙时可包括的示例性步骤序列。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制且所公开的实施例有时被示意性地且在局部视图中示出。还应该理解的是，下面的详细描述在性质上仅仅是示例性的且并非旨在限制本发明或应用及其用途。在这方面，还应该理解的是，所说明的实施例不局限于供特定类型的机车使用。因此，尽管为了便于说明将本发明描绘和描述为特定的说明性实施例，但应该理解的是，本发明可以在多种其它类型的实施例以及多种其它系统和环境中实施。

具体实施方式

现在参照附图，并且具体参照图1，示出了机车10。机车10可配置成相对于铁轨12移动。机车10可被用作用于货运列车或任何其它类型的列车的牵引车。尽管为了清楚起见，机车10的一些特征在图1中未被示出，但机车10一般可由驾驶室14、燃料箱16、可容纳发动机和发电机的隔室18以及具有一个或多个检修门22的冷却隔室20。机车10还可包括可由车轮25和车轴27组成的转向架组件24(或“转向架”)，以及可搁置在转向架组件24上的底架或底盘26。此外，根据负荷需求，机车10可与一节编组中的一个或多个另外的机车连接。机车10的其它结构和特征对于本领域技术人员来说将显而易见。应该理解的是，具有不同布置结构的机车也被涵盖在本发明的范围内。

尤其是，机车10可具有附接在机车10的前端30和后端32的刮沙板系统28。前端30上的刮沙板系统28和后端32上的刮沙板系统28可面向相反的方向。根据行驶方向，前端30上的刮沙板系统28或后端32上的刮沙板系统28可面向前方。如果机车10与一节编组中的其它机车连接，则该编组中的每个机车都可具有附接在前端和后端的刮沙板系统，如图1所示。或者，机车10可在前端或后端上具有单个刮沙板系统和/或该编组中的非全部机车可具有附接在其上的刮沙板系统。

现在来看图2-3，刮沙板系统28可包括一个或多个可调刮板34和一个或多个固定刮板36，所述固定刮板相对于机车10的纵向轴线38可定位在可调刮板34的轴向前方(还参看图1)。可调刮板34和固定刮板36可由能够耐受高应力负荷的金属材料或另一种合适的材料形成。可调刮板34可在可调刮板34可与铁轨12接触的降下位置40(参看图2)与可调刮板34可被悬置在铁轨12上方一定竖向距离处的升起位置(参看下面的更多细节)之间相对于铁轨12竖向调节。尽管可在不同竖直高度(参看下面的更多细节)之间手动调节，但固定刮板36可被固定在铁轨12上方一定距离d处，如图2中最佳所示。在操作中，固定刮板36可负责除去机车10前方的任何松散沙堆，而可调刮板34可负责在固定刮板36已清除掉大部分沙之后清除残留在铁轨12上的任何沙。

固定刮板36可由后固定刮板44和两个前固定刮板42组成，不过这仅仅是示例性的且其它数量和都是可行的。前固定刮板42可设置在后固定刮板44的轴向前方且在竖向上比后固定刮板44高。此外，两个固定刮板42中的每一个都可定位在铁轨12之一上方，如图12中最佳所示。后固定刮板44可由横向跨越机车10的宽度的单个构件组成。更具体地，后固定刮板44可包括可在接合部50处接合而形成V形结构的第一面板46和第二面板48，其中接合部50定位在第一面板46和第二面板48的轴向前方(参看图3)。

后固定刮板44可具有底部边缘52，该底部边缘可竖向地升高到铁轨12上方最小距离d处以最大限度地减小其后方的可调刮板34上的沙载荷。作为一种可行性，底部边缘52与铁轨12之间的竖向距离d可介于约64毫米到150毫米之间，然而其它范围也是可行的。申请人发现，此范围内的竖向距离d提供了更有效的通过固定刮板36除去散沙，并且有助于确保可调刮板34不会过度变得沙超载。

固定刮板36可经由一个或多个支承件54机械连接到机车10的底架26，如图3中最佳所示。例如，支承件54可用来将各前固定刮板42附接在底架26上，且两个支承件54可用来将后固定刮板44附接到底架26上，然而其它布置结构也是可行的。此外，各支承件54可具有构造成接纳螺栓55的槽(未示出)，以容许在可能由于车轮磨损或机车供应的变化而有必要时手动调节前固定刮板42和/或后固定刮板44中的任一者的竖向高度。一旦适当地进行了调节，前固定刮板42和/或后固定刮板44便可如图所示利用螺栓55锁紧在期望的竖向位置。

可调刮板34可包括两个刮板，每个刮板都可与转向架组件24(或转向架)连接，不过其它数量的可调刮板和连接配置也是可行的。在降下位置40，可调刮板34可与铁轨12接触以将任何沙从铁轨12扫向旁边。或者，当刮沙板系统28未被使用时，可调刮板34可处于升起位置并被抬高到铁轨12上方。在开关(参看下面的更多细节)被致动时，致动器56可触发可调刮板34在升起位置与降下位置50之间的移动。

现在参照图4，单独示出了单个可调刮板34。应理解，该组可调刮板中的两个可调刮板34共享在图4中示出且在下文中描述的特征。可调刮板34可具有本体58，该本体58可以是基本上平坦的且不存在任何可能不希望地将沙上推到刮板上而不是推向铁轨12旁边的突出的竖向构件。此外，可调刮板34可包括可更换的面板60，该面板可具有从可调刮板34的底部64向下延伸以在降下位置40与铁轨12接触的底部边缘62。可更换的面板60可如图所示利用保持件66和一个或多个螺栓68附接到可调刮板的底部64，不过其它附接构型也是可行的。可更换面板60可大致是平坦的以有利于从铁轨12扫掉沙。此外，可更换面板60可由耐磨材料诸如聚氨酯的或其它合适的材料形成，使得它可磨损并保护可调刮板34免于在可调刮板34与铁轨12之间存在任何错位的情况下损坏。此外，可更换面板60可以是对称的，使得它在底部62磨损时可翻转180°以有效地使可更换的面板60的使用寿命加倍。维修人员可定期检查可更换的面板60的完整性，并且可在认为必要时翻转或更换它。

此外，可调刮板34还可包括一个或多个槽70，所述一个或多个槽确定尺寸成接纳一个或多个螺栓72以容许由于机车车轮磨损或机车供应的变化而需要的可调刮板34的手动竖直高度调节。一旦被调节至期望的竖直高度，可调刮板34便可利用螺栓72被固定到位。然而，用于高度调节的其它替代机构当然是可行的，其中槽70/螺栓72仅为一个例子。

图5示出了刮沙板系统28的单个刮板74相对于铁轨12的取向。也即，刮板74代表每个可调刮板34、每个前固定刮板42以及后固定刮板44的第一面板46和第二面板48。刮板74可相对于铁轨12成角度以限定出掠角θ。理想而言，刮板74与铁轨12之间的掠角θ可被设定为等于或大于它正在刮除的沙的休止角α以促进从铁轨12扫掉沙。如对本领域普通技术人员而言显而易见的，休止角α是一堆沙可在不滑动的前提下相对于地面实现的最陡爬升角。由于休止角α可取决于沙的特性，沙的特性又可因不同地区而异，所以刮板74的掠角θ可被相应调节以优化刮沙板系统28的扫除能力。合适的掠角θ可在约30°到约45°的范围内，不过在一些情况下可使用超出该范围的掠角。作为非限制性的可能性，可调刮板34可具有约37.5°的掠角θ，且固定刮板36(即前固定刮板42和后固定刮板44的第一面板46/第二面板48)可具有约32.5°的掠角θ，不过其它角度当然是可行的。

在设计约束(例如，有限的空间等)阻碍可调刮板34和/或固定刮板36实现等于或大于沙的休止角α的掠角θ的状况下，沙可被向上推动并经过刮板，从而使刮板最终变成被埋没在沙中。为了抵消该效应，可调刮板34和固定刮板36均可具有跨上部78(参看图3)横向延伸以将将沙从刮板向下引导到铁轨12旁边的圆弧形卷曲部76。卷曲部76的曲率可在约20°到约180°的范围内，不过其它曲率也是可行的。但是，一般而言，各可调刮板34的卷曲部76的曲率可比各固定刮板36(参看图3)的卷曲部76的曲率更明显。此外，各可调刮板34的卷曲部76可从内边缘80(其可在铁轨12之间延伸)到外边缘82(其可从铁轨12径向向外延伸)逐渐扩大，如图4中最佳所示。还应该理解的是，卷曲部76甚至在可实现最佳掠角θ的状况下也可提高刮沙板系统28的性能。

在操作中，利用刮沙板系统28刮除沙的一系列步骤在图7中示出。例如，在观察到机车10前方的铁轨12上的沙堆积时，根据第一步骤100，操作人员可从机车10中的控制台致动开关以开始使可调刮板34下降至降下位置40。开关的致动可触发一系列气动继动器，这些继动器可将空气输送到致动器56而使它降下可调刮板34，不过也可使用其它触发机构。操作人员可选择机车10中的两个单独的开关之一以开始前端30上的可调刮板34或后端32上的可调刮板34的下降，取决于机车10的哪一端正沿向前方向移动。利用该开关配置，编组中的其它机车不会降下适当的一组可调刮板34，除非通过它们自身的开关单独启动。替换地，操作人员可被提供一个可经由连接单元如27针多芯电缆向编组中的所有机车发送列车线路请求的开关。响应于列车线路请求，编组中的每个机车然后可降下面对向前方向的可调刮板34。在任何情况下，一旦降下，可调刮板34的底部边缘62便可被安置成与铁轨12接触以用于扫除动作。

该组固定刮板36然后可将散沙推开(步骤110和120)。例如，如果机车10前方的沙被堆得足够高(即，150毫米以上)，则前固定刮板42可除去沙的上部或上层(步骤110)，且后固定刮板44可除去位于上层下方的沙的下部或下层(步骤120)。固定刮板36留下的残留沙然后可根据下一个步骤130由可调刮板34从铁轨12扫掉。然而，在沙堆得比前固定刮板42的高度低的情况下，沙可堆积在后固定刮板44前方。如果沙在后固定刮板44前方堆得足够高，则沙最终会被前固定刮板42收集和除去。这样，前固定刮板42和后固定刮板44可管理各自的负载。

工业适用性

本发明的教导在诸如但不限于铁路运营的各种背景中可具有工业适用性。本文公开的刮沙板系统可安装在机车的前端和后端上以帮助从铁轨除去沙。该刮沙板系统包括用于除去散沙的一组硬而重的固定刮板，以及用于除去固定刮板留下的铁轨上的任何残沙的一组可在竖向上调节的刮板。为了优化刮沙板系统从铁轨移开沙的能力，本文公开的固定刮板和可调刮板可以等于或大于它正刮除的沙的休止角α的掠角θ定向。本发明的刮沙板系统的其它有利特征包括刮板顶部上用于帮助从沙从刮板推下到铁轨旁边的卷曲部，以及可按维修要求翻转和/或更换的可调刮板上的可更换和耐磨面板。预期本文公开的技术在一系列领域内、特别是在沙漠或多沙环境中运行的列车系统中有工业适用性。

Claims (20)

1.一种构造成相对于铁轨移动的用于机车的刮沙板系统，包括：

可调刮板，所述可调刮板配置成适于在所述可调刮板与所述铁轨接触的降下位置和所述可调刮板被悬置在所述铁轨上方的升起位置之间的竖向调节；和

固定刮板，所述固定刮板相对于所述机车的纵向轴线布置在所述可调刮板的轴向前方，所述固定刮板竖向地升高到所述铁轨上方小于150毫米的距离处。

2.根据权利要求1所述的刮沙板系统，其中，所述刮沙板系统包括一组所述可调刮板。

3.根据权利要求2所述的刮沙板系统，其中，所述刮沙板系统包括一组所述固定刮板。

4.根据权利要求3所述的刮沙板系统，其中，所述一组固定刮板包括布置在横向跨越所述机车的面向前方的端部的后固定刮板的轴向前方且在竖向上比所述后固定刮板高的两个前固定刮板，并且其中所述两个前固定刮板中的每个前固定刮板都布置在所述铁轨之一的竖向上方。

5.根据权利要求4所述的刮沙板系统，其中，所述后固定刮板的底部边缘被竖向地升高到所述铁轨上方约64毫米到小于150毫米的距离处。

6.根据权利要求5所述的刮沙板系统，其中，所述后固定刮板包括在接合部处接合而形成V形的第一面板和第二面板。

7.根据权利要求6所述的刮沙板系统，其中，所述第一面板、所述第二面板和所述两个前固定刮板中的每一者都相对于所述铁轨之一成角度而限定出约30°到约45°的掠角(θ)。

8.根据权利要求7所述的刮沙板系统，其中，所述掠角(θ)为约32.5°。

9.根据权利要求7所述的刮沙板系统，其中，所述两个前固定刮板和所述后固定刮板中的每一者都包括上部和跨所述上部横向地延伸的卷曲部。

10.根据权利要求7所述的刮沙板系统，其中，所述一组可调刮板包括两个可调刮板，每个所述可调刮板都布置在所述铁轨之一上方。

11.根据权利要求10所述的刮沙板系统，其中，所述两个可调刮板中的每个可调刮板都相对于所述铁轨之一成角度而限定出约30°到约45°的掠角(θ)。

12.根据权利要求11所述的刮沙板系统，其中，所述两个可调刮板中的每个可调刮板的掠角(θ)为约37.5°。

13.根据权利要求11所述的刮沙板系统，其中，所述两个可调刮板中的每个可调刮板都包括上部和跨所述上部横向地延伸的卷曲部。

14.根据权利要求13所述的刮沙板系统，其中，所述两个可调刮板中的每个可调刮板都包括底部和构造成可拆卸地附接到所述底部的可更换面板，并且其中所述可更换面板是基本平坦的并从所述底部向下延伸以在所述降下位置与所述铁轨接触。

15.根据权利要求14所述的刮沙板系统，其中，所述可更换面板由聚氨酯形成。

16.一种构造成相对于铁轨移动的机车，包括：

底盘；

安装在所述底盘上并且构造成沿所述铁轨跨骑的多个车轮；

发动机，所述发动机总体上与所述车轮相关联以驱动所述车轮；和

刮沙板系统，所述刮沙板系统安装在所述机车的前端和后端中的至少一者上并且包括：

可调刮板，所述可调刮板配置成用于在所述可调刮板与所述铁轨接触的降下位置和所述可调刮板被悬置在所述铁轨上方的升起位置之间的竖向调节；和

固定刮板，所述固定刮板相对于所述机车的纵向轴线布置在所述可调刮板的轴向前方，所述固定刮板竖向地升高到所述铁轨上方小于150毫米的距离处。

17.根据权利要求16所述的机车，其中，所述刮沙板系统包括一组所述可调刮板和一组所述固定刮板，并且其中所述一组固定刮板包括横向地跨越所述机车并具有竖向地升高到所述铁轨上方小于150毫米的距离处的底部边缘的后固定刮板以及相对于所述纵向轴线布置在所述后固定刮板的轴向前方的前固定刮板。

18.根据权利要求17所述的机车，其中，每个所述可调刮板、每个所述前固定刮板和所述后固定刮板都包括上部和跨所述上部横向地延伸的卷曲部。

19.根据权利要求17所述的机车，其中，所述一组可调刮板适合响应于经27针多芯电缆发送的列车线路请求而在竖向上调节至所述降下位置。

20.一种用于利用安装在机车的面向前方的端部上的刮沙板系统刮除所述机车前方的铁轨上的沙的方法，包括：

将一组可调刮板下降至所述可调刮板与所述铁轨接触的降下位置；

利用相对所述机车的纵向轴线布置在所述一组可调刮板的轴向前方的一组固定刮板除去所述沙的一部分，所述一组固定刮板竖向地升高到所述铁轨上方小于150毫米的距离处；以及

利用处于所述降下位置的所述一组可调刮板除去所述铁轨上的所述沙的残留部分。