CN106968215A - 一种箱型钢梁轨道除冰车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种箱型钢梁轨道除冰车，其包括车体和用于对箱型钢梁轨道进行除冰雪的除冰雪机构；除冰雪机构包括至少一组感应融冰装置、碾冰装置以及扫冰雪装置，感应融冰装置包括感应加热主机、感应变压器、水箱、以及多组感应加热装置，碾冰装置包括安装于车体的转向架上的走行轮，扫冰雪装置包括两个并排设置的立式旋转扫冰刷以及两个减速电机，感应加热装置、碾冰装置以及扫冰雪装置沿除冰车行进的方向依次安装于车体的底架上。本发明利用感应加热装置给轨道面加热，使冰层底部与轨道接触面受热融化形成一层水膜，再通过轮胎碾压之后使冰层破碎，最终被立式扫除装置清除，完成除冰作业；本发明具备可靠、高效的除冰功能。

Description

一种箱型钢梁轨道除冰车

技术领域

本发明涉及交通轨道除冰设备技术领域，特别地，涉及一种箱型钢梁轨道除冰车。

背景技术

目前，跨坐式单轨列车(即景区载人游览车，以下称游览车)的运行轨道有两种形式，一种是箱型钢梁结构，另外一种是混泥土箱型梁结构。箱型钢梁结构是由钢板焊接而成的轨道箱型梁，与普通的混凝土轨道和标准型钢轨不同，在箱型钢梁轨道上还设置有油漆和防滑贴(防滑贴最高使用温度为80℃)，因此在除冰作业时要特别注意不造成二者的损伤。游览车的驱动轮(充气橡胶轮胎或实心橡胶轮胎)在钢板面行走，驱动整列车前进。游览车线路一般建设在旅游景区，受地形限制，其线路的坡度一般最大达到10％，而且具有坡大、长的特点。对于游览车线路的这一特点，在低温气象条件下当轨道覆冰时将严重影响车辆的爬坡性能，限制车辆的使用时间和使用范围，并延长制动距离甚至使车辆失控造成重大安全事故。

现在的除冰车大多是针对铺设在地面上的轨道设计的，而对于设置在高空的轨道则无能为力，这些装置不仅会受到地表地形的限制，而且也会因为缺乏受力点容易造成轨道本身的损坏；因此，为了确保运行安全，当轨道上出现积雪和结冰现象时，一般会将游缆车减速慢行甚至是停运。

现有的去除轨道上冰雪的方法分为机械式、化学式和热熔式，且具体如下：机械式除冰雪方法是直接在冰雪上施加作用力，容易对轨道本身造成损伤，且纯机械式的破冰方法对于超过一定厚度的冰层的效果并不大；化学式除冰雪方法是通过在轨道沿线喷洒除冰剂实现的，虽然操作简便，但是也存在起效慢、耗时长、浪费大、成本高的缺点，对轨道本身也存在着一定的侵蚀作用；热熔式除冰雪方法是通过吹送高温气体或埋设加热管以融化轨道上的冰雪，耗能大、成本非常高，而且冷热交替的环境会严重影响轨道的使用寿命。综上所述，只有综合使用多种方法才能得到理想的除冰雪效果。

中国专利CN201610728189.5公开了一种轨道除冰装置，其包括安装在轨检车上的机架，机架上安装有一套以上用于对轨道进行除冰的组合式除冰单元，组合式除冰单元包括机械破碎式除冰组件、清扫式除冰组件和热源除冰组件，机械破碎式除冰组件、清扫式除冰组件和热源除冰组件的热源出口沿轨检车行进的方向依次安装在机架上。该装置结合了多种除冰方式，除冰效率高、能耗小，应用前景广阔，但是其结构简略，实用性差，不适于对本申请中的箱型钢梁轨道进行除冰雪作业。

中国专利CN201610702408.2公开了一种跨座式轨道除冰机，其主要由行走底盘、滚刷、吹风装置、热风加热装置和驾驶室组成，其行走底盘是由两个单轨车辆转向架通过纵梁连接组成，在行走底盘上依次安装有除雪滚刷、除雪吹风装置、热风加热装置和除冰水吹风装置。除雪滚刷装置通过支架与行走底盘连接，滚刷与液压马达或电动机连接旋转工作。除雪吹风和除冰水吹风装置安装在热风加热装置的前和后，吹风风机的出风口与吹风口连接。热风加热装置的槽型加热器跨装在单轨车的轨道上，加热炉加热的空气通过高温离心风机吹向轨道。在滚刷除雪、吹雪、融冰雪和吹冰水的作用下清除轨道上的冰雪。该发明具有清理速度块、清理干净和不影响正常交通运行等特点，适用于对跨座式轨道进行积雪和结冰的清理。但由于对箱型钢梁轨道除冰雪的限制较多，对冰雪清除效果和轨道保护方面提出了更高的要求，而上述专利同样不适于对本申请中的箱型钢梁轨道进行除冰雪作业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种箱型钢梁轨道除冰车，以解决游览车轨道箱型钢梁的覆冰问题。提高游览车爬坡能力和制动能力，扩大游览车使用范围，降低车辆在低温条件下的运营风险。

为实现上述目的，本发明提供了一种箱型钢梁轨道除冰车，包括车体和用于对箱型钢梁轨道进行除冰雪的除冰雪机构；所述除冰雪机构包括：

至少一组感应融冰装置，包括感应加热主机、感应变压器、水箱以及多组感应加热装置，所述感应加热主机、感应变压器、水箱均安装于所述车体内，所述感应加热装置安装于所述车体的底架上，所述感应加热主机通过第一同轴水冷电缆与所述感应变压器连接，所述感应变压器通过第二同轴水冷电缆与所述感应加热装置连接，所述第一同轴水冷和第二同轴水冷电缆的水回路均与所述水箱相连；

碾冰装置，包括安装于所述车体的转向架上的走行轮，所述走行轮为橡胶轮胎；

扫冰雪装置，包括两个沿所述箱型钢梁轨道的宽度方向并排设置的立式旋转扫冰刷以及两个分别用于驱动所述立式旋转扫冰刷转动的减速电机，两所述减速电机带动立式旋转扫冰刷的旋转方向均是由内向外；

所述感应加热装置、碾冰装置以及扫冰雪装置沿所述除冰车行进的方向依次安装于所述车体的底架上。

优选的，每组所述感应加热装置均包括多个沿所述车体的长度方向设置的感应加热线圈，多个所述感应加热线圈通过线圈支架固定安装在所述车体的底架上，所述感应加热线圈距离所述箱型钢梁轨道的上表面20～40mm，且相邻两所述感应加热线圈之间的间距为30～80mm。

优选的，所述车体包括头车、车厢和尾车，所述头车和尾车的主体结构相同，且所述头车可在所述除冰车的编组逆行中用作尾车；所述除冰车包括两套除冰雪机构，其中一套沿所述除冰车的编组正行方向设置，另一套沿所述除冰车的编组逆行方向设置。

优选的，所述除冰雪机构还包括设置于所述车体的底架上且于所述感应融冰装置之前的扫雪装置。

优选的，所述除冰车还包括温度控制机构，所述温度控制机构包括用于实时检测所述箱型钢梁轨道的轨道面温度的红外测温仪、用于实时检测所述除冰车行驶速度的速度检测装置以及控制单元，所述控制单元分别与所述红外测温仪、速度检测装置以及所述感应加主机相连，用于接收所述轨道面的实时温度和所述除冰车的行驶速度，并根据所述轨道面的实时温度控制所述感应加热线圈的功率和所述除冰车的行驶速度。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的箱型钢梁轨道除冰车，感应加热装置给轨道面加热，使冰层底部与轨道接触面受热融化形成一层水膜，通过轮胎碾压之后使冰层破碎，最终被立式扫除装置清除，完成除冰作业。本发明的除冰工艺过程是利用感应加热的原理使冰层底部与箱型钢梁的轨道面接触处形成水膜，使冰层与钢轨面脱离，利用车辆自重进行碾压使冰层破碎。不是纯机械除冰，对轨道面几乎没有机械冲击，不破坏轨道；同时加热过程可控，不破坏轨道面油漆和防滑贴。

(2)本发明的箱型钢梁轨道除冰车，感应融冰装置、扫冰雪装置等均模块化设计，可在不同轨道类型车型基础上灵活组合，通用性强。

(3)本发明的箱型钢梁轨道除冰车，除冰过程全自动化，易于操作，不需大量使用人力，全部操作只需一名司机即可完成。

(4)本发明的箱型钢梁轨道除冰车，可根据轨道温度变化自动调整运行速度、自动调节输出加热功率的方式来达到温度控制的目的，从而有效的保护轨道面油漆和防滑贴的安全。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一种箱型钢梁轨道除冰车的结构示意图；

图2是图1中除冰车的底部结构示意图；

图3是图1中除冰车的感应融冰装置电路、水路的示意图；

图4是图1中除冰车的感应加热线圈的结构示意图，其中图(a)是感应加热线圈的主视图；图(b)是感应加热线圈的俯视图。

图5是图1中扫冰雪装置的结构示意图，其中图(a)是扫冰雪装置的主视图；图(b)是扫冰雪装置的侧视图，图(c)是扫冰雪装置的俯视图；

图6是本发明箱型钢梁轨道除冰车的温度控制机构的结构示意图；

其中，01、箱型钢梁轨道，1、感应融冰装置，11、感应加热主机，12、感应变压器，13、水箱，14、感应加热装置，141、感应加热线圈，15、第一同轴水冷电缆，16、第二同轴水冷电缆，2、碾冰装置，21、走行轮，3、扫冰雪装置，31、立式旋转扫冰刷，32、减速电机，41、头车，42、车厢，43、尾车。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1至图2，本发明的一种箱型钢梁轨道除冰车，包括车体和用于对箱型钢梁轨道进行除冰雪的除冰雪机构；车体包括头车41、车厢42和尾车43，头车和尾车的主体结构相同，且头车可在除冰车的编组逆行中用作尾车；除冰车包括两套除冰雪机构，其中一套沿除冰车的编组正行方向设置，另一套沿除冰车的编组逆行方向设置。

对于本发明的除冰车，除冰雪机构包括两组感应融冰装置，每组感应融冰装置均包括感应加热主机11、感应变压器12、水箱13以及多组感应加热装置14，感应加热主机、感应变压器、水箱均安装于车体的车厢内，感应加热装置安装于车体的底架上，感应加热主机通过第一同轴水冷电缆15与感应变压器连接，感应变压器通过第二同轴水冷电缆16与感应加热装置连接，第一第二同轴电缆的水回路均与水箱相连；第一同轴水冷电缆和第二同轴水冷电缆的内部既通电又通冷却水；参见图3。本发明中，感应加热主机为感应加热线圈提供电能，感应变压器的输出端与感应加热线圈的两端进行电连接。冷水从水箱的出水口依次进入第一水冷电缆的进水管、第二水冷电缆的进水管、感应加热线圈后，再通过第一、第二水冷电缆的回水管从水箱的回水口回到水箱。

本发明除冰车的感应加热主机采用中频20～30kHz进行钢梁轨道面加热，加热效率最高、热损失最小。感应加热主机的核心部件为IGBT，为了使IGBT工作在最佳状态，让系统输出效率最高，采用了数字跟踪锁相技术，使IGBT处于软启动并始终工作在零开零断状态；振荡回路采用LC串联回路，有利于高频设备对负载的适应性；设备采用了完善的保护系统，有直流过流、高频过流、欠水、欠相、频率过高、频率过低等保护功能；设备具有完善的显示功能，当前功率值、加热时间等均能显示在操作面板上；设备操作简单，可自动调节或手动设置输出功率，维修保养方便。

结合参见图4所示，其中图4a是感应加热线圈的主视图；图4b是感应加热线圈的俯视图。本发明中，每组感应加热装置包括多个沿车体的长度方向设置的感应加热线圈141，多个感应加热线圈通过线圈支架固定安装在车体的底架上，感应加热线圈距离箱型钢梁轨道的上表面20～40mm，且相邻两感应加热线圈之间的间距为30～80mm，感应加热线圈内既通水又通感应电流。优选的，感应加热线圈选用25mm×25mm×3mm的空心紫铜方管，绕制多圈，上面加装导磁片，并用环氧树脂封装，结构紧凑，强度高，使用寿命长。优选的，感应加热装置的尺寸为760mm×250mm，3个感应加热线圈为一组，一共5组，头车、尾车的底架上各设置两组，车厢的底架上设置一组。

碾冰装置2，包括安装于车体的转向架上的走行轮21，走行轮为充气橡胶轮胎或实心橡胶轮胎。

结合参见图5，其中图4a是扫冰雪装置的主视图；图5b是扫冰雪装置的侧视图，图5c是扫冰雪装置的俯视图。扫冰雪装置3包括两个沿箱型钢梁轨道01的宽度方向并排设置的立式旋转扫冰刷31以及两个分别用于驱动立式旋转扫冰刷转动的减速电机32；旋转式立式扫冰雪装置在除冰作业时，主要是通过2台独立的减速电机(斜齿轮-伞齿轮减速电机)进行驱动和调速，2套旋转式立式扫冰雪装置的旋转方向均是由内向外，即电机转向是相反的，以达到轨道面上的碎冰、余雪通过其2台减速电机分别带动各自的立式旋转扫冰刷进行由内而外的旋转以清扫排除至轨道面外。

感应加热装置14、碾冰装置2以及扫冰雪装置3沿除冰车行进的方向依次安装于车体的底架上。

在一种具体的实施方式中，除冰雪机构还包括设置于车体的底架上且于感应融冰装置之前的扫雪装置。

结合参见图6，本发明的箱型钢梁轨道除冰车还包括温度控制机构，该温度控制机构包括用于实时检测箱型钢梁轨道的轨道面温度的红外测温仪、用于实时检测除冰车行驶速度的速度检测装置以及控制单元，控制单元分别与红外测温仪、速度检测装置以及感应加热主机相连，用于接收轨道面的实时温度和除冰车的行驶速度，并根据轨道面的实时温度控制感应加热线圈的功率和除冰车的行驶速度。

感应加热的工作原理是把经过整流、滤波后的电流送入感应加热主机的IGBT模块，使其逆变成为30kHZ左右的高频电流，再送入到LC串联振荡回路中，由感应变压器将功率输出到加热装置，被试件表面感生出高频涡流，从而温度升高。

感应加热主机的主要技术参数如表1：

表1 感应加热主机参数表

额定电压	380V±10％ 50Hz	输入功率	100kW
				输出振荡频率	25—35kHz	冷却水压	0.2—0.3MPa
额定电流	200A	质量	约120kg
				体积(主机)	1000×530×1850	连续工作时间	大于4h

本发明中，除冰车温度控制机构是以工件规格、感应器功率、设定温度、运行速度建立模型，设定工艺参数，进行自我调节控温、闭环控制。参见图6，车辆温度控制机构通过红外温度检测仪及列车速度检测装置实时检测轨道面温度和列车行驶速度，通过感应加热系统的反馈实时检测感应线圈的加热功率。当箱型钢梁轨道的实际温度高于设定温度时，温度控制单元将降低感应器输出功率或提高车辆运行速度，使轨道温度值升高逐渐趋近设定温度值；当轨道实际温度低于设定温度时，控制单元将提高感应器输出功率或降低车辆运行速度使轨道温度值降低逐渐趋近设定温度值。这样的闭环控制，保证了箱型钢梁轨道的实际温度在设定温度附近小范围的波动，与设定温度值基本相同。同时，在车辆运行速度发生变化和其他特殊情况下，轨道面的温度都不至于大大超出设定温度值而使轨道或防滑贴损坏。

本发明的箱型钢梁轨道除冰车还包括由摄像机、视频分割控制主机和录像存储器三大部分组成的视频监控系统。在除冰车工作过程中，线路上存在坡道或弯道，有可能会导致雪或冰扫除不干净。由于除冰车比较长，且对于司机来说车辆底架位置难以观察到，所以需要视频监控系统作为辅助措施对车辆的底架、前后端进行监控，使司机实时掌握除冰情况，便于做出相应调整。

在本发明中，视频监控系统采用全新广角摄像头，安装固定在除冰车底架、前后端部，采用画面分割主机将多个摄像机画面合并在同一个液晶屏上实时显示所有摄像机的影像，并对各个摄像头的视频进行高清录像，以备后续利用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种箱型钢梁轨道除冰车，其特征在于，包括车体和用于对箱型钢梁轨道进行除冰雪的除冰雪机构；所述除冰雪机构包括：

至少一组感应融冰装置(1)，包括感应加热主机(11)、感应变压器(12)、水箱(13)以及多组感应加热装置(14)、，所述感应加热主机、感应变压器、水箱均安装于所述车体内，所述感应加热装置安装于所述车体的底架上，所述感应加热主机通过第一同轴水冷电缆(15)与所述感应变压器连接，所述感应变压器通过第二同轴水冷电缆(16)与所述感应加热装置连接，所述第一同轴水冷和第二同轴水冷电缆的水回路均与所述水箱相连；

碾冰装置(2)，包括安装于所述车体的转向架上的走行轮(21)，所述走行轮为橡胶轮胎；

扫冰雪装置(3)，包括两个沿所述箱型钢梁轨道的宽度方向并排设置的立式旋转扫冰刷(31)以及两个分别用于驱动所述立式旋转扫冰刷转动的减速电机(32)，两所述减速电机带动立式旋转扫冰刷的旋转方向均是由内向外；

所述感应加热装置(14)、碾冰装置(2)以及扫冰雪装置(3)沿所述除冰车行进的方向依次安装于所述车体的底架上。

2.根据权利要求1所述的箱型钢梁轨道除冰车，其特征在于，每组所述感应加热装置(14)均包括多个沿所述车体的长度方向设置的感应加热线圈(141)，多个所述感应加热线圈通过线圈支架固定安装在所述车体的底架上，所述感应加热线圈距离所述箱型钢梁轨道的上表面20～40mm，且相邻两所述感应加热线圈之间的间距为30～80mm。

3.根据权利要求1所述的箱型钢梁轨道除冰车，其特征在于，所述车体包括头车(41)、车厢(42)和尾车(43)，所述头车和尾车的主体结构相同，且所述头车可在所述除冰车的编组逆行中用作尾车；所述除冰车包括两套除冰雪机构，其中一套沿所述除冰车的编组正行方向设置，另一套沿所述除冰车的编组逆行方向设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的箱型钢梁轨道除冰车，其特征在于，所述除冰雪机构还包括设置于所述车体的底架上且于所述感应融冰装置之前的扫雪装置。

5.根据权利要求1～3任一项所述的箱型钢梁轨道除冰车，其特征在于，所述除冰车还包括温度控制机构，所述温度控制机构包括用于实时检测所述箱型钢梁轨道的轨道面温度的红外测温仪、用于实时检测所述除冰车行驶速度的速度检测装置以及控制单元，所述控制单元分别与所述红外测温仪、速度检测装置以及感应加热主机相连，用于接收所述轨道面的实时温度和所述除冰车的行驶速度，并根据所述轨道面的实时温度控制所述感应加热线圈的功率和所述除冰车的行驶速度。