CN107338747A - 一种基于活塞效应的隧道清洁系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于活塞效应的隧道清洁系统，包括列车、地面清洁装置、可防刮自动伸缩气幕装置和回收清洁装置，所述列车包括驾驶舱、动力控制舱、托盘和走行部，所述驾驶舱设置在托盘上表面的前端部分，所述动力控制舱紧邻安装在驾驶舱后面；所述地面清洁装置安装在托盘下表面的前端部分；所述可防刮自动伸缩气幕装置安装在驾驶舱外轮廓表面中间位置或动力控制舱外轮廓表面后端；所述回收清洁装置固定安装在托盘上表面的后端部分；所述托盘上表面中间部分为空余部分；及其运行方法。本系统通过大体积垃圾回收、负离子降尘、静电除尘、精细过滤等方式进行过滤净化，被净化后的空气通过排风装置排向车尾，最终达到清洁隧道的目的。

Description

一种基于活塞效应的隧道清洁系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及隧道清洁技术领域，尤其是一种基于活塞效应的隧道清洁系统及其运行方法。

背景技术

随着中国经济快速发展、城市化进程逐步加快，城市规模不断扩大，城市交通越来越拥挤，为缓解交通压力，许多城市大力发展地铁。随着地铁里程迅速增加，地铁隧道内的清洁工作日益繁重。地铁隧道的运营环境不仅影响地铁隧道内环境美观，还对地铁车辆行车安全构成威胁。因此，保持地铁隧道清洁是保证地铁安全运营的重要组成部分。

根据中国报告大厅发布的《2014-2018年中国城市轨道交通市场深度分析报告》可知，截止到2015年，我国38座城市拥有158条线路，运营里程共计4190公里；“十三五”时期，我国将进入城市轨道交通建设大发展阶段，2020年规划线路里程将超过10000公里。由此可知，传统的人工清洁方法已经不能满足现在地铁发展的需求,因此需要开发新型设备以满足地铁发展需求。

地铁隧道主要污染物有：果皮纸屑、饮料瓶、塑料袋等大体积污染物；附着于墙壁、电缆上的灰尘；PM2.5、PM10等可吸入颗粒物以及在列车运行过程中因机械磨损产生的金属细屑。

作为地铁隧道污染的治理方法，已知的有：吸尘与吹扫相结合法、吸尘与吹扫及洒水冲洗相结合法、真空吸尘与滚刷滚扫及高压水清洗相结合法等。

针对吸尘与吹扫相结合法，有如专利文献“一种铁路隧道清扫车”，CN201598592U，申请日为2010.10.06，通过将装于铁路平板车上的真空厢一端与吸、吹风泵的吸气口相连通，另一端的端板上部的圆通孔外设有数十根吸气管拖于路面上，并在真空厢左端上板和右侧板上装有能树立和倒放的密布扫把，使该平板车在行驶过程中，能够对地铁隧道同时进行地面吸尘和内壁清扫，具有结构紧凑、清扫速度快、效率高的优点。但该方法在清洁过程中不仅会造成飞尘四起的现象，而且在运行中需要消耗大量电能；除此之外，该车的运行速度需处于低速状态，以致清洁效率较低。

针对吸尘与吹扫及洒水冲洗相结合法，有如专利文献“铁路隧道清洁车”CN101967809A，申请日为2011.02.09，通过将控制部分、吸尘部分、吹扫部分和水冲洗部分依次设在平板车上，在平板车运行过程中，吸尘部分、吹扫部分和水冲洗部分同时工作，安装于平板车上中前部的吸尘部分将隧道壁及其隧道内设施上的积灰剥离及回收，安装于平板车上中后部的吹扫部分对地面垃圾、杂物、灰尘及金属细屑进行吸尘吹扫与手动吸尘吹扫处理，安装于平板车下方的水冲洗部分对地铁隧道局部顽固污渍进行冲洗清除。该发明具有结构紧凑、功能全面、效果好等特点。但该方法的实施不仅需要大量的水资源和电力能源，而且大量喷洒水会造成地铁隧道中湿气弥漫，甚至在冬季会结冰，给列车的运行和乘客的安全带来很大的不利。除此之外，该车的运行速度在5km/小时以内，大大降低了清洁效率。

针对真空吸尘与滚刷滚扫及高压水清洗相结合法，有如非专利文献“地铁隧道清洁车技术开发与研究”(段晓，山东大学硕士学位论文，2011.11.30)，通过将真空系统吸取系统、滚刷滚扫系统和高压水冲洗系统依次安装在平板车上，在平板车运行过程中，真空系统吸取系统、滚刷滚扫系统和高压水冲洗系统同时工作，分别对地铁隧道内壁、地面及局部顽固污渍进行清洁，功能全面。但该方法的实施所存在的问题同样在于大量水资源和电力能源的消耗及大量喷洒水给列车的运行和乘客的安全带来的不利。除此之外，该车的运行速度在5km/小时以内，大大降低了清洁效率。

综上所述，尽管上述方法的出发点都是有效清洁地铁隧道，但每种方法的实施均存在一个致命缺陷，即需消耗大量电能且低速运行才能达到预期效果，以致清洁效率过低。除此之外，后两种方法中涉及的水冲洗部分不仅会消耗大量水资源，而且大量喷洒水会造成地铁隧道中湿气弥漫，甚至在冬季会结冰，给列车的运行和乘客的安全带来很大的不利。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于活塞效应的隧道清洁系统及其运行方法，具体是一种在清洁车底盘上合理设置地面清洁、可防刮自动伸缩气幕、回收清洁、辅助清洁及控制检测等系统装置，并借用列车在隧道运动所形成的“活塞效应”将墙壁及地面污染物“掀起”，进而进行过滤清除的隧道清洁系统。本系统利用“活塞效应”大大降低了电能的消耗，并且运行速度快，清洁效率高，节省了大量的人力，操作过程简单，可以有效解决背景技术中存在的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种基于活塞效应的隧道清洁系统，包括列车、地面清洁装置、可防刮自动伸缩气幕装置和回收清洁装置，所述列车包括驾驶舱、动力控制舱、托盘和走行部，所述驾驶舱设置在托盘上表面的前端部分，所述动力控制舱紧邻安装在驾驶舱后面；所述地面清洁装置安装在托盘下表面的前端部分；所述可防刮自动伸缩气幕装置安装在驾驶舱外轮廓表面中间位置或动力控制舱外轮廓表面后端；所述回收清洁装置固定安装在托盘上表面的后端部分；所述托盘上表面中间部分为空余部分。

进一步地，所述可防刮自动伸缩气幕装置设有两个，平行地设在驾驶舱外轮廓表面中间位置和动力控制舱外轮廓表面后端。

进一步地，还包括辅助清洁装置，所述辅助清洁装置设在驾驶舱外表面或动力控制舱外表面上。

进一步地，所述辅助清洁装置设有四个，分布安装在驾驶舱外表面和动力控制舱外表面上，且辅助清洁装置的安装位置在上述两个自动伸缩气幕装置之间。

进一步地，还包括动力控制系统，所述动力控制系统安装在动力控制舱内。

进一步地，所述托盘上后端部分平行设置了四个相同的长方形通孔，作为污染物的收集口，且从车头至车尾方向第一个长方形通孔前端设置了一块挡板，便于大体积污染物的回收。

进一步地，所述驾驶舱前端设置了隧道轮廓检测仪，用于观测列车前方隧道轮廓是否有转弯或隧道壁上是否有障碍物。

进一步地，所述地面清洁装置包括主真空回收口、侧真空回收口、气动辅助喷头圈和收集箱，所述主真空回收口与收集箱通过管道密封连接，且与轨道地面呈45度，便于污染物的回收；所述侧真空回收口数量为二个，分别固定在主真空回收口两侧，所述气动辅助喷头圈固定设置在主真空回收口前部，且气动辅助喷头工作时的气流喷射方向与主真空回收口开口方向平行。

进一步地，所述可防刮自动伸缩气幕装置由10～15个沿驾驶舱或动力控制舱外轮廓垂直截面分布的可伸缩气幕单元组成，每个可伸缩气幕单元包括一个可活动扇形板和一个气缸，所述可活动扇形板的小圆弧边缘与驾驶舱外轮廓表面或动力控制舱外轮廓表面铰接，且上述可活动扇形板呈竖直状态时指向车尾的一面的中心位置与气缸伸出杆端铰接，所述气缸的另一端与驾驶舱外表面或动力控制舱外表面铰接，由此形成的可伸缩气幕单元可随气缸伸出杆伸缩而打开或关闭；所有所述可伸缩气幕单元全部打开时形成一个与隧道壁等距离的环形密闭屏障。

进一步地，所述辅助清洁装置包括环形管道和喷头，所述喷头均匀分布在环形管道一侧，并且喷头的喷射方向与环形管道轴线方向成锐度；所述环形管道安装在驾驶舱外表面或动力控制舱外表面上，并使有喷头的一侧指向车尾方向。

进一步地，所述回收清洁装置包括大体积垃圾收集装置、负离子降尘装置、静电抑尘装置、精细过滤装置和排风装置，所述大体积垃圾收集装置、负离子降尘装置、静电抑尘装置、精细过滤装置和排风装置从车头至车尾方向依次密封连接，且外轮廓直径大小形同；所述大体积垃圾收集装置内部设置了大体积垃圾传送机，且底部设置了大体积垃圾收集箱，所述大体积垃圾收集箱的进口与上述托盘上从车头至车尾方向第一个长方形通孔固定密封连接；所述负离子降尘装置内壁上均匀设有5～10个负离子发生器，且底部设置了灰尘收集箱，所述灰尘收集箱的进口与上述托盘上从车头至车尾方向第二个长方形通孔固定密封连接；所述静电抑尘装置内壁上均匀安装了5～10个静电抑尘器，且底部设置了灰尘收集箱，所述的灰尘收集箱的进口与上述托盘上从车头至车尾方向第三个长方形通孔固定密封连接；所述的精细过滤装置内部设置了精细过滤网，且底部设置了灰尘收集箱，所述灰尘收集箱的进口与上述托盘上从车头至车尾方向第四个长方形通孔固定密封连接；所述的排风装置的排风口设置了排风机，且排风口外壁上沿竖直截面轮廓方向均匀设置了3～5个负离子发生器。

进一步地，所述动力控制系统包括空气压缩机、抽风机和电路控制装置，所述空气压缩机的输出口与所述的地面清洁装置的气动辅助喷头圈及辅助清洁装置的环形管道密闭连接，所述抽风机的吸气口与地面清洁装置的主真空回收口、侧真空回收口密闭连接，所述电路控制装置分别与上述空气压缩机、抽风机、地面清洁装置、可防刮自动伸缩气幕装置、辅助清洁装置、大体积垃圾传送机、负离子降尘装置的负离子发生器、静电抑尘器和排风装置电性连接。

一种基于活塞效应的隧道清洁系统运行方法，动力控制系统控制空气压缩机、抽风机、地面清洁装置、可防刮自动伸缩气幕装置、辅助清洁装置、大体积垃圾传送机、负离子降尘装置的负离子发生器、静电抑尘器和排风装置及排风装置外壁上的负离子发生器全面启动；列车在隧道行驶过程中，在列车的“活塞效应”及排风装置向车尾排风的作用下，托盘上表面中间部分的空余部分与隧道壁形成相对密闭的负压空间，将被“掀起”的隧道壁污染物及受污染空气吸入，经大体积垃圾收集装置、负离子降尘装置、静电抑尘装置和精细过滤装置收集、净化、过滤后，被清洁的空气随排风装置排出；与此同时，被排出的空气在排风装置外壁上的负离子发生器所释放的负离子作用下，进一步净化隧道空气质量；

当列车行驶速度小于设定速度范围时，列车在隧道形成的“活塞效应”不明显，地面清洁装置的气动辅助喷头圈和辅助清洁装置处于开启状态，加大地面和隧道壁的污染物的“掀起”力度，辅助主真空回收口、侧真空回收口回收地面污染物并促进隧道壁污染物及受污染空气进入托盘上表面中间部分的负压空间，进入负压空间的隧道壁污染物及受污染空气经大体积垃圾收集装置、负离子降尘装置、静电抑尘装置和精细过滤装置收集、净化、过滤后，被清洁的空气随排风装置排出；

当列车行驶速度达到设定速度范围时，列车在隧道形成的“活塞效应”明显，地面清洁装置的气动辅助喷头圈和辅助清洁装置处于关闭状态，“活塞效应”将墙壁及地面污染物“掀起”，与此同时主真空回收口、侧真空回收口将地面污染物回收，墙壁污染物及受污染空气被吸入托盘上表面中间部分的负压空间并经大体积垃圾收集装置、负离子降尘装置、静电抑尘装置和精细过滤装置收集、净化、过滤后，被清洁的空气随排风装置排出；

当驾驶舱前端的隧道轮廓检测仪检测到前方隧道发生转弯或隧道壁上安装有电力系统时发出信号，经动力控制系统计算分析后控制相应隧道轮廓变小处的可防刮自动伸缩气幕装置上的可伸缩气幕单元关闭；

当列车驾驶舱前端的隧道轮廓检测仪检测到前方隧道无转弯且隧道壁上无电力系统装置时，可防刮自动伸缩气幕装置上的可伸缩气幕单元全部打开。

列车在隧道中运行时，由于隧道壁所构成空间的限制，列车所推挤的空气不能全部绕流到列车后方，必然有部分空气会被列车向前推动，排出到隧道出口之外；而列车尾端后方存在着负压涡旋区域，因此也必然会有相应空气经开口被引入到隧道中，由此形成“活塞风”，列车在隧道的运动所形成的效应称为“活塞效应”。列车在隧道中运行时，由于列车断面面积与隧道断面面积比(阻塞比)通常很大，使得“活塞效应”引起了空气运动及空气压力的变化：当“活塞风”较弱时，所引起的空气运动及空气压力不明显；但当“活塞风”较强时，将导致风速过高，过高的风速将带起墙壁的沙尘或垃圾。由此可知，当“活塞风”较强时，列车尾端后方的负压将变大，列车所推挤的空气有很大一部分经列车与隧道壁间的空隙绕流到列车后方，且一定范围内列车与隧道壁及地面间的空隙越小，绕流的风速越高，隧道壁及地面的污染物将被“掀起”地越厉害，进而清除地越彻底。

因此，地铁隧道的净化治理可以借用列车在隧道的“活塞效应”所产生的高速空气流动对隧道内壁及地面进行清洁，既可解决很大程度依赖额外的动力装置及需低速运行才能达到一定效果的致命缺陷，又可大幅度节省资源浪费及成本开支。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用列车在隧道中运动所形成的“活塞效应”为“掀起”墙壁及地面污染物提供动力，必要时仅需开启地面清洁装置的气动辅助喷头圈和辅助清洁装置即可使空气流速达到设定的稳定范围值，且本发明装置系统安装简单，解决了很大程度依赖额外的动力装置及低速运行才能达到预期效果的致命缺陷。

本发明通过列车的“活塞效应”和排风装置向车尾的排风作用，使托盘上表面中间部分的空余部分与隧道壁形成相对密闭的负压空间，将被“掀起”的隧道壁污染物及受污染空气全部吸入，有效防止了隧道壁污染和被污染空气的无组织扩散。

本发明将环形管道有喷头的一侧指向车尾方向，并使辅助清洁装置工作时气流喷射方向与与环形管道轴线方向成锐度，有效加大了隧道壁污染物的“掀起”力度，大大提高了清洁效率。

本发明的地面清洁装置的主真空回收口与轨道地面呈45度，有效降低了主真空回收口与轨道地面的距离，并且气动辅助喷头圈固定设置在主真空回收口前部，使气动辅助喷头工作时的气流喷射方向与主真空回收口开口方向平行，不仅有效提高了污染物的清除、回收效率，而且有助于列车在隧道中“活塞效应”的形成。

本发明的可防刮自动伸缩气幕装置的所有可伸缩气幕单元全部打开时形成一个与隧道壁等距离的环形密闭屏障，有效提高了列车在隧道中产生的“活塞效应”强度，进一步有效加大了隧道壁污染物的“掀起”力度，大大提高了清洁效率；除此之外，可防刮自动伸缩气幕装置可根据隧道轮廓检测仪和动力控制系统检测、分析到的列车前方隧道转弯或隧道壁上的电力系统装置而关闭相应位置的可伸缩气幕单元，有效防止了隧道壁、隧道壁上的电力系统装置及可防刮自动伸缩气幕装置的损坏。

本发明的回收清洁装置通过对隧道壁上的污染物依次进行大体积垃圾收集、负离子降尘、静电除尘和精细过滤，有效提高了污染物的清洁效率；除此之外，被排出的空气在排风装置外壁上的负离子发生器所释放的负离子作用下，使隧道空气质量得到进一步净化。

附图说明

图1为本发明基于活塞效应的隧道清洁系统的整体结构示意图；

图2为本发明在隧道中运行的示意图；

图3为本发明的列车结构示意图；

图4为本发明的列车局部放大图；

图5为本发明的地面清洁装置结构示意图；

图6为本发明的可防刮自动伸缩气幕装置结构示意图；

图7为本发明的可防刮自动伸缩气幕装置中单个可伸缩气幕单元打开状态示意图；

图8为本发明的辅助清洁装置结构示意图；

图9为本发明的回收清洁装置组成部分展开示意图；

图10为本发明的大体积垃圾收集装置结构示意图；

图11为本发明的负离子降尘装置结构示意图；

图12为本发明的静电抑尘装置结构示意图；

图13为本发明的精细过滤装置结构示意图；

图14为本发明的排风装置结构示意图。

图中：1-列车(101-驾驶舱、102-动力控制舱、103-托盘、104-挡板、105-走行部、106-隧道轮廓检测仪)；2-地面清洁装置(201-主真空回收口、202-侧真空回收口、203-收集箱、204-气动辅助喷头圈)；3-可防刮自动伸缩气幕装置(301-可伸缩气幕单元(301a-可活动扇形板、301b-气缸))；4-辅助清洁装置(401-环形管道、402-喷头)；5-动力控制系统；6-回收清洁装置(601-大体积垃圾收集装置(601a-大体积垃圾传送机、601b-大体积垃圾收集箱)、602-负离子降尘装置(602a-负离子发生器、602b-灰尘收集箱)、603-静电抑尘装置(603a-静电抑尘器、603b-灰尘收集箱)、604-精细过滤装置(604a-精细过滤网、604b-灰尘收集箱)、605-排风装置(605a-排风机、605b-负离子发生器))。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1至图14，一种基于活塞效应的隧道清洁系统，包括列车1、地面清洁装置2、可防刮自动伸缩气幕装置3、辅助清洁装置4、动力控制系统5和回收清洁装置6，其特征在于：所述的列车1包括驾驶舱101、动力控制舱102、托盘103和走行部105，所述的驾驶舱101设置在托盘103上表面的前端部分，所述的动力控制舱102紧邻安装在驾驶舱101后面；所述的地面清洁装置2安装在托盘103下表面的前端部分；所述的可防刮自动伸缩气幕装置3数量为二个，分别平行安装在驾驶舱101外轮廓表面中间位置和动力控制舱102外轮廓表面后端；所述的辅助清洁装置4数量为四个，分布安装在驾驶舱101外表面和动力控制舱102外表面上，且辅助清洁装置4的安装位置在上述两个自动伸缩气幕装置3之间；所述的动力控制系统5安装在动力控制舱102内部；所述的回收清洁装置6固定安装在托盘103上表面的后端部分；所述的托盘103上表面中间部分为空余部分。

所述托盘103上后端部分平行设置了四个相同的长方形通孔(图中未标注)，作为污染物的收集口，且从车头至车尾方向第一个长方形通孔(图中未标注)前端设置了一块挡板104，便于大体积污染物的回收。

所述驾驶舱101前端设置了隧道轮廓检测仪106，用于观测列车前方隧道轮廓是否有转弯或隧道壁上是否有障碍物。

所述的地面清洁装置2包括主真空回收口201、侧真空回收口202、气动辅助喷头圈204和收集箱203，所述的主真空回收口201与收集箱203通过管道密封连接，且与轨道地面呈45度，便于污染物的回收，所述的侧真空回收口202数量为二个，分别固定在主真空回收口201两侧，所述的气动辅助喷头圈204固定设置在主真空回收口201前部，且气动辅助喷头工作时的气流喷射方向与主真空回收口201开口方向平行。

所述的可防刮自动伸缩气幕装置3由十至十五个沿驾驶舱101或动力控制舱102外轮廓垂直截面分布的可伸缩气幕单元301组成，每个可伸缩气幕单元301包括一个可活动扇形板301a和一个气缸301b，所述的可活动扇形板301a的小圆弧边缘与驾驶舱101外轮廓表面或动力控制舱102外轮廓表面铰接，且上述可活动扇形板301a呈竖直状态时指向车尾的一面的中心位置与气缸301b伸出杆端铰接，所述的气缸301b的另一端与驾驶舱101外表面或动力控制舱102外表面铰接，由此形成的可伸缩气幕单元301可随气缸301b伸出杆伸缩而打开或关闭；所述的可防刮自动伸缩气幕装置3的所有可伸缩气幕单元301全部打开时形成一个与隧道壁等距离的环形密闭屏障。

所述的辅助清洁装置4包括环形管道401和喷头402，所述的喷头402均匀分布在环形管道401一侧，并且喷头402的喷射方向与环形管道401轴线方向成锐度；所述的环形管道401安装在驾驶舱101外表面或动力控制舱102外表面上，并使有喷头402的一侧指向车尾方向。

所述的动力控制系统5包括空气压缩机(图中未示出)、抽风机(图中未示出)和电路控制装置(图中未示出)，所述的空气压缩机(图中未示出)的输出口与所述的地面清洁装置2的气动辅助喷头圈204及辅助清洁装置4的环形管道401密闭连接，所述的抽风机(图中未示出)的吸气口与地面清洁装置2的主真空回收口201、侧真空回收口202密闭连接，所述的电路控制装置(图中未示出)分别与上述空气压缩机(图中未示出)、抽风机(图中未示出)、地面清洁装置2、可防刮自动伸缩气幕装置3、辅助清洁装置4、大体积垃圾传送机601a、负离子降尘装置602的负离子发生器602a、静电抑尘器603a和排风装置605电性连接。

所述的回收清洁装置6包括大体积垃圾收集装置601、负离子降尘装置602、静电抑尘装置603、精细过滤装置604和排风装置605，所述的大体积垃圾收集装置601、负离子降尘装置602、静电抑尘装置603、精细过滤装置604和排风装置605从车头至车尾方向依次密封连接，且外轮廓直径大小形同；所述的大体积垃圾收集装置601内部设置了大体积垃圾传送机601a，且底部设置了大体积垃圾收集箱601b，所述的大体积垃圾收集箱601b的进口与上述托盘103上从车头至车尾方向第一个长方形通孔(图中未标注)固定密封连接；所述的负离子降尘装置602内壁上均匀安装了五至十个负离子发生器602a，且底部设置了灰尘收集箱602b，所述的灰尘收集箱602b的进口与上述托盘103上从车头至车尾方向第二个长方形通孔(图中未标注)固定密封连接；所述的静电抑尘装置603内壁上均匀安装了五至十个静电抑尘器603a，且底部设置了灰尘收集箱603b，所述的灰尘收集箱603b的进口与上述托盘103上从车头至车尾方向第三个长方形通孔(图中未标注)固定密封连接；所述的精细过滤装置604内部设置了精细过滤网604a，且底部设置了灰尘收集箱604b，所述的灰尘收集箱604b的进口与上述托盘103上从车头至车尾方向第四个长方形通孔(图中未标注)固定密封连接；所述的排风装置605的排风口设置了排风机605a，且排风口外壁上沿竖直截面轮廓方向均匀设置了三至五个负离子发生器605b。

请参阅图1至图14，一种基于活塞效应的隧道清洁系统运行方法，隧道清洁系统各部件检测正常状态下，随后空气压缩机(图中未示出)、抽风机(图中未示出)、地面清洁装置2、可防刮自动伸缩气幕装置3、辅助清洁装置4、大体积垃圾传送机601a、负离子降尘装置602的负离子发生器602a、静电抑尘器603a和排风装置605及排风装置605外壁上的负离子发生器605b全面打开，列车1开启；列车1在隧道行驶过程中，在列车1的“活塞效应”及排风装置605向车尾排风的作用下，托盘103上表面中间部分的空余部分与隧道壁形成相对密闭的负压空间，将被“掀起”的隧道壁污染物及受污染空气吸入，经大体积垃圾收集装置601、负离子降尘装置602、静电抑尘装置603和精细过滤装置604收集、净化、过滤后，被清洁的空气随排风装置605排出；与此同时，被排出的空气在排风装置605外壁上的负离子发生器605b所释放的负离子作用下，进一步净化隧道空气质量。

当列车1行驶速度小于设定速度范围时，列车1在隧道形成的“活塞效应”不明显，地面清洁装置2的气动辅助喷头圈204和辅助清洁装置4处于开启状态，加大地面和隧道壁的污染物的“掀起”力度，辅助主真空回收口201、侧真空回收口202回收地面污染物并促进隧道壁污染物及受污染空气进入托盘103上表面中间部分的负压空间，进入负压空间的隧道壁污染物及受污染空气经大体积垃圾收集装置601、负离子降尘装置602、静电抑尘装置603和精细过滤装置604收集、净化、过滤后，被清洁的空气随排风装置605排出；当列车1行驶速度达到设定速度范围时，列车1在隧道形成的“活塞效应”明显，地面清洁装置2的气动辅助喷头圈204和辅助清洁装置4处于关闭状态，“活塞效应”将墙壁及地面污染物“掀起”，与此同时主真空回收口201、侧真空回收口202将地面污染物回收，墙壁污染物及受污染空气被吸入托盘103上表面中间部分的负压空间并经大体积垃圾收集装置601、负离子降尘装置602、静电抑尘装置603和精细过滤装置604收集、净化、过滤后，被清洁的空气随排风装置605排出。当驾驶舱101前端的隧道轮廓检测仪106检测到前方隧道发生转弯或隧道壁上安装有电力系统时发出信号，经动力控制系统5计算分析后控制相应隧道轮廓变小处的可防刮自动伸缩气幕装置3上的可伸缩气幕单元301关闭；当列车驾驶舱101前端的隧道轮廓检测仪106检测到前方隧道无转弯且隧道壁上无电力系统装置时，可防刮自动伸缩气幕装置3上的可伸缩气幕单元301全部打开。列车停止运行前，关闭空气压缩机(图中未示出)、抽风机(图中未示出)、地面清洁装置2、可防刮自动伸缩气幕装置3、辅助清洁装置4、大体积垃圾传送机601a、负离子降尘装置602的负离子发生器602a、静电抑尘器603a和排风装置605及排风装置605外壁上的负离子发生器605b，随后关闭列车动力系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (13)

1.一种基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：包括列车(1)、地面清洁装置(2)、可防刮自动伸缩气幕装置(3)和回收清洁装置(6)，所述列车(1)包括驾驶舱(101)、动力控制舱(102)、托盘(103)和走行部(105)，所述驾驶舱(101)设置在托盘(103)上表面的前端部分，所述动力控制舱(102)紧邻安装在驾驶舱(101)后面；所述地面清洁装置(2)安装在托盘(103)下表面的前端部分；所述可防刮自动伸缩气幕装置(3)安装在驾驶舱(101)外轮廓表面中间位置或动力控制舱(102)外轮廓表面后端；所述回收清洁装置(6)固定安装在托盘(103)上表面的后端部分；所述托盘(103)上表面中间部分为空余部分。

2.如权利要求1所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：所述可防刮自动伸缩气幕装置(3)设有两个，平行地设在驾驶舱(101)外轮廓表面中间位置和动力控制舱(102)外轮廓表面后端。

3.如权利要求2所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：还包括辅助清洁装置(4)，所述辅助清洁装置(4)设在驾驶舱(101)外表面或动力控制舱(102)外表面上。

4.如权利要求3所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：所述辅助清洁装置(4)设有四个，分布安装在驾驶舱(101)外表面和动力控制舱(102)外表面上，且辅助清洁装置(4)的安装位置在上述两个自动伸缩气幕装置(3)之间。

5.如权利要求1或2所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：还包括动力控制系统(5)，所述动力控制系统(5)安装在动力控制舱(102)内。

6.如权利要求1所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：所述托盘(103)上后端部分平行设置了四个相同的长方形通孔，作为污染物的收集口，且从车头至车尾方向第一个长方形通孔前端设置了一块挡板(104)，便于大体积污染物的回收。

7.如权利要求1所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：所述驾驶舱(101)前端设置了隧道轮廓检测仪(106)，用于观测列车前方隧道轮廓是否有转弯或隧道壁上是否有障碍物。

8.如权利要求1所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：所述地面清洁装置(2)包括主真空回收口(201)、侧真空回收口(202)、气动辅助喷头圈(204)和收集箱(203)，所述主真空回收口(201)与收集箱(203)通过管道密封连接，且与轨道地面呈45度，便于污染物的回收；所述侧真空回收口(202)数量为二个，分别固定在主真空回收口(201)两侧，所述气动辅助喷头圈(204)固定设置在主真空回收口(201)前部，且气动辅助喷头工作时的气流喷射方向与主真空回收口(201)开口方向平行。

9.如权利要求1所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：所述可防刮自动伸缩气幕装置(3)由10～15个沿驾驶舱(101)或动力控制舱(102)外轮廓垂直截面分布的可伸缩气幕单元(301)组成，每个可伸缩气幕单元(301)包括一个可活动扇形板(301a)和一个气缸(301b)，所述可活动扇形板(301a)的小圆弧边缘与驾驶舱(101)外轮廓表面或动力控制舱(102)外轮廓表面铰接，且上述可活动扇形板(301a)呈竖直状态时指向车尾的一面的中心位置与气缸(301b)伸出杆端铰接，所述气缸(301b)的另一端与驾驶舱(101)外表面或动力控制舱(102)外表面铰接，由此形成的可伸缩气幕单元(301)可随气缸(301b)伸出杆伸缩而打开或关闭；所有所述可伸缩气幕单元(301)全部打开时形成一个与隧道壁等距离的环形密闭屏障。

10.如权利要求8所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：所述辅助清洁装置(4)包括环形管道(401)和喷头(402)，所述喷头(402)均匀分布在环形管道(401)一侧，并且喷头(402)的喷射方向与环形管道(401)轴线方向成锐度；所述环形管道(401)安装在驾驶舱(101)外表面或动力控制舱(102)外表面上，并使有喷头(402)的一侧指向车尾方向。

11.如权利要求10所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：所述回收清洁装置(6)包括大体积垃圾收集装置(601)、负离子降尘装置(602)、静电抑尘装置(603)、精细过滤装置(604)和排风装置(605)，所述大体积垃圾收集装置(601)、负离子降尘装置(602)、静电抑尘装置(603)、精细过滤装置(604)和排风装置(605)从车头至车尾方向依次密封连接，且外轮廓直径大小形同；所述大体积垃圾收集装置(601)内部设置了大体积垃圾传送机(601a)，且底部设置了大体积垃圾收集箱(601b)，所述大体积垃圾收集箱(601b)的进口与上述托盘(103)上从车头至车尾方向第一个长方形通孔固定密封连接；所述负离子降尘装置(602)内壁上均匀设有5～10个负离子发生器(602a)，且底部设置了灰尘收集箱(602b)，所述灰尘收集箱(602b)的进口与上述托盘(103)上从车头至车尾方向第二个长方形通孔固定密封连接；所述静电抑尘装置(603)内壁上均匀安装了5～10个静电抑尘器(603a)，且底部设置了灰尘收集箱(603b)，所述的灰尘收集箱(603b)的进口与上述托盘(103)上从车头至车尾方向第三个长方形通孔固定密封连接；所述的精细过滤装置(604)内部设置了精细过滤网(604a)，且底部设置了灰尘收集箱(604b)，所述灰尘收集箱(604b)的进口与上述托盘(103)上从车头至车尾方向第四个长方形通孔固定密封连接；所述的排风装置(605)的排风口设置了排风机(605a)，且排风口外壁上沿竖直截面轮廓方向均匀设置了3～5个负离子发生器(605b)。

12.如权利要求11所述基于活塞效应的隧道清洁系统，其特征在于：所述动力控制系统(5)包括空气压缩机、抽风机和电路控制装置，所述空气压缩机的输出口与所述的地面清洁装置(2)的气动辅助喷头圈(204)及辅助清洁装置(4)的环形管道(401)密闭连接，所述抽风机的吸气口与地面清洁装置(2)的主真空回收口(201)、侧真空回收口(202)密闭连接，所述电路控制装置分别与上述空气压缩机、抽风机、地面清洁装置(2)、可防刮自动伸缩气幕装置(3)、辅助清洁装置(4)、大体积垃圾传送机(601a)、负离子降尘装置(602)的负离子发生器(602a)、静电抑尘器(603a)和排风装置(605)电性连接。

13.一种基于活塞效应的隧道清洁系统运行方法，其特征在于：动力控制系统(5)控制空气压缩机、抽风机、地面清洁装置(2)、可防刮自动伸缩气幕装置(3)、辅助清洁装置(4)、大体积垃圾传送机(601a)、负离子降尘装置(602)的负离子发生器(602a)、静电抑尘器(603a)和排风装置(605)及排风装置(605)外壁上的负离子发生器(605b)全面启动；列车(1)在隧道行驶过程中，在列车(1)的“活塞效应”及排风装置(605)向车尾排风的作用下，托盘(103)上表面中间部分的空余部分与隧道壁形成相对密闭的负压空间，将被“掀起”的隧道壁污染物及受污染空气吸入，经大体积垃圾收集装置(601)、负离子降尘装置(602)、静电抑尘装置(603)和精细过滤装置(604)收集、净化、过滤后，被清洁的空气随排风装置(605)排出；与此同时，被排出的空气在排风装置(605)外壁上的负离子发生器(605b)所释放的负离子作用下，进一步净化隧道空气质量；

当列车(1)行驶速度小于设定速度范围时，列车在隧道形成的“活塞效应”不明显，地面清洁装置(2)的气动辅助喷头圈(204)和辅助清洁装置(4)处于开启状态，加大地面和隧道壁的污染物的“掀起”力度，辅助主真空回收口(201)、侧真空回收口(202)回收地面污染物并促进隧道壁污染物及受污染空气进入托盘(103)上表面中间部分的负压空间，进入负压空间的隧道壁污染物及受污染空气经大体积垃圾收集装置(601)、负离子降尘装置(602)、静电抑尘装置(603)和精细过滤装置(604)收集、净化、过滤后，被清洁的空气随排风装置(605)排出；

当列车(1)行驶速度达到设定速度范围时，列车(1)在隧道形成的“活塞效应”明显，地面清洁装置(2)的气动辅助喷头圈(204)和辅助清洁装置(4)处于关闭状态，“活塞效应”将墙壁及地面污染物“掀起”，与此同时主真空回收口(201)、侧真空回收口(202)将地面污染物回收，墙壁污染物及受污染空气被吸入托盘(103)上表面中间部分的负压空间并经大体积垃圾收集装置(601)、负离子降尘装置(602)、静电抑尘装置(603)和精细过滤装置(604)收集、净化、过滤后，被清洁的空气随排风装置(605)排出；

当驾驶舱(101)前端的隧道轮廓检测仪(106)检测到前方隧道发生转弯或隧道壁上安装有电力系统时发出信号，经动力控制系统(5)计算分析后控制相应隧道轮廓变小处的可防刮自动伸缩气幕装置(3)上的可伸缩气幕单元(301)关闭；

当列车驾驶舱(101)前端的隧道轮廓检测仪(106)检测到前方隧道无转弯且隧道壁上无电力系统装置时，可防刮自动伸缩气幕装置(3)上的可伸缩气幕单元(301)全部打开。