CN110205971A - 一种智能控制隧道自动除冰车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能控制隧道自动除冰车，所述除冰车包括行走部分、升降部分和除冰部分，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顶座，在顶座上方连接除冰部分；所述除冰部分包括除冰刀架和角度调节机构，除冰刀架由冰刀座盘、除冰刀、冰锤、弹性杆和冰锤中心轴组成，所述除冰刀设置多个，间隔垂直均布在冰刀座盘的一侧，冰刀座盘与驱动电机的输出轴相连。本发明还设置了调角油缸，可调节除冰机构的倾斜角度，对难以清除的积冰反复击打，提高了除冰效果；依据行车时刻大数据安排除冰作业，防止冰块随意坠落至地面，误伤列车和人员，安全性高。

Description

一种智能控制隧道自动除冰车

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除冰作业的装置。

背景技术

随着交通网的逐年增加，隧道总长度也逐年剧增。当天气寒冷时，隧道内的渗水不可避免很容易生成冰柱，冰柱悬挂在空中形成安全隐患。由于隧道高度较高，火车或汽车速度很快，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敲击棒和拉线，利用人力拉动拉线控制敲击棒进行除冰作业。长时间手工作业人员容易疲劳，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电源提供，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火车，若击碎的冰块坠落在车辆上，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，研究一种自动除冰车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，提供一种智能控制隧道自动除冰车，它通过动力实现除冰作业，以减轻劳动强度，通过调节除冰机构的倾斜角度，对难以清除的积冰反复击打，提高除冰效果；通过控制除冰车的预设操作时间，避免安全隐患。

解决上述问题所采用的技术方案是：

一种智能控制隧道自动除冰车，所述除冰车包括行走部分、升降部分和除冰部分，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顶座，在顶座上方连接除冰部分；所述除冰部分包括除冰刀架和角度调节机构，除冰刀架由冰刀座盘、除冰刀、冰锤、弹性杆和冰锤中心轴组成，所述除冰刀设置多个，间隔垂直均布在冰刀座盘的一侧，冰刀座盘与驱动电机的输出轴相连；所述冰锤也设置多个，通过弹性杆间隔均匀固定在冰锤中心轴的的左端；所述角度调节机构由第一连杆、第二连杆和调角油缸组成，所述第一连杆的一端固定在顶座上，第二连杆的一端固定在电机固定座上，电机固定座的另一侧固定驱动电机；所述第一连杆和第二连杆之间铰接，调角油缸的活塞杆铰接在第二连杆上。

上述智能控制隧道自动除冰车，所述升降部分由升降柱、升降套筒和驱动油缸组成，升降柱和升降套筒滑动配合，所述升降柱与驱动油缸相连，并由后者驱动完成升降动作。

上述智能控制隧道自动除冰车，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、下滑轨固定在机座表面，滑块由横移油缸驱动在上、下滑轨之间滑动；在机座的一端设有配重块。

上述智能控制隧道自动除冰车，所述除冰车增设控制部分，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、滑块退回至安全位置，关闭除冰装置电源。

上述智能控制隧道自动除冰车，所述冰锤为球状体，在球状体上设置间隔均布的锥形尖刺。

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，除冰机构中的冰锤通过敲击清除冰块，冰锤连接的弹性杆，赋予冰锤弹性的击打力量，是冰锤的击打动量可以得到较大的提升，敲击的力量更为强大，提高除冰效果；同时还减轻了刚性击打对除冰机构造成的损害。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。本发明还在第一连杆和第二连杆之间设置了调角油缸，可调节除冰机构的倾斜角度，对难以清除的积冰反复击打，提高了除冰效果。

另外，本发明可以根据行车时刻大数据安排除冰作业，防止冰块随意坠落至地面，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在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为本发明总体结构示意图；

图2为除冰刀架的结构示意图；

图3为冰锤形状示意图；

图4为控制部分的电原理框图；

图5是除冰刀架在倾斜工作状态下的示意图。

图中各标号分别表示为：1、隧道；2、除冰刀架；2-1、冰刀座盘；2-2、除冰刀；2-3、冰锤；2-4、弹性杆；2-5、冰锤中心轴；3、驱动电机；4、电机固定座；5、第一连杆；6、第二连杆；7、调角油缸；8、隧道平台；10、顶座；11、升降柱、12、升降套筒，13、升降油缸；14、滑块；15、上滑轨；16、测距传感器；17限位挡板、18、横移油缸；19、配重块、20、机座；21、下滑轨。

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，本发明的隧道自动除冰车，包括行走部分、升降部分和除冰部分，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顶座10，在顶座上方连接除冰部分；所述除冰部分包括除冰刀架2和角度调节机构，除冰刀架由轮毂2-1、除冰刀2-2、冰锤2-3、弹性杆2-4和冰锤中心轴2-5组成。所述除冰刀设置多个，间隔垂直均布在轮毂2-1的一侧，轮毂的另一侧设有轴孔，并通过轴孔与驱动电机3的输出轴相连；所述冰锤也设置多个，通过弹性杆间隔均匀固定在冰锤中心轴2-5的的左端；所述角度调节机构由第一连杆5、第二连杆6和调角油缸7组成，所述第一连杆5的一端固定在顶座10上，第二连杆6的一端固定在电机固定座4上，电机固定座4的另一侧固定驱动电机3；所述第一连杆5和第二连杆6之间铰接，当调角油缸7的活塞杆升降时，使第二连杆绕铰接轴旋转、完成抬起或降落的动作。

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在驱动油缸13的驱动下，完成升降动作，使除冰刀架到达除冰的最佳位置。

所述行走部分由机座20、行走轮、上滑轨15、下滑轨21、滑块14和横移油缸18组成，滑块14由横移油缸18驱动可在上、下滑轨的限制下左右滑动；借以水平移动除冰刀架的位置，再加上在隧道平台上行走部分的移动，最大限度地将位于隧道平台8左顶部的积冰进行铲除。为了防止除冰车重心过于左移而倾覆，在机座20的另一端设有配重块19。

本发明的控制部分用于监测、控制除冰车的行走、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车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车的位置信息，通过近程无线通信模块和互联网与除冰车、监控中心进行通信，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遥控，下达操作指令。所述单片机控制除冰车的控制电路，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20、滑块14退回至安全位置，关闭除冰装置电源。

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，高度调节时，驱动油缸13工作，使升降柱11在升降套筒12内升降至合适高度。

本发明设置了两种除冰工作模式，即卧式大面积除冰和定点重点除冰，当除冰刀处于水平工作位时为卧式除冰，此时因除冰刀扫过的面积较大，因此除冰效率较高；当除冰刀调节成倾斜位时，此时冰锤处于最高位，除冰作业处于定点清除模式。

对较难清除的积冰，本发明采用冰锤反复击打，此时，需调节所述角度调节机构的角度。使调角油缸7工作，第二连杆6抬升，此时冰锤2-3位置较高，旋转时由冰锤反复击打，而除冰刀并不参与工作，驱动电机3的输出功率全部加载在冰锤上，击打力较大，清除陈旧积冰效率高。

图3给出了冰锤2-3的形状，其最大的特点是在冰锤的工作面上设有锥形尖刺，犹如狼牙棒，尖刺的作用能够防止冰柱在被击打时避免冰锤打滑，击打能量能够全部传递给冰柱，除冰效果更好。本发明的冰锤本体为球形，之所以选择球形是因为球状体在任何角度下，其状态比较稳定，其均布的锥形尖刺也容易捕捉并定位到任意形态的积冰。

本发明的除冰刀架2上间隔均布除冰刀2-2，除冰刀2-2垂直固定在冰刀座盘2-1上，除冰刀的截面形状为扁圆状，其用于除冰的边缘为刀刃状，以便在强度允许的情况下对冰柱施加最大的压强，截断冰柱。本发明的除冰刀架设计成卧式，除冰刀2-2的长度较长，这与立式刀架不同，它可以使除冰刀横扫的冰柱切割面积更大，除冰效率更高。

冰刀座盘2-1的中央设有冰锤中心轴2-5，所述冰锤2-3设置多个，通过弹性杆2-4间隔均匀地固定在冰锤中心轴2-5的的左端。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，在弯曲状态下使冰锤的击打效果更好，使锥形尖刺刺入冰柱的深度更深。

本发明的测距超声波传感器16固定在滑块14上，可随滑块移动，型号可采用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。对难以清除的积冰，此时可启动调角油缸，使除冰刀架倾斜，此时只有冰锤处于隧道顶部，反复击打顽固冰柱，即可令其粉碎断裂。

Claims (5)

1.一种智能控制隧道自动除冰车，其特征是：所述除冰车包括行走部分、升降部分和除冰部分，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顶座10，在顶座上方连接除冰部分；所述除冰部分包括除冰刀架2和角度调节机构，除冰刀架由冰刀座盘2-1、除冰刀2-2、冰锤2-3、弹性杆2-4和冰锤中心轴2-5组成，所述除冰刀设置多个，间隔垂直均布在冰刀座盘2-1的一侧，冰刀座盘与驱动电机3的输出轴相连；所述冰锤也设置多个，通过弹性杆间隔均匀固定在冰锤中心轴2-5的的左端；所述角度调节机构由第一连杆5、第二连杆6和调角油缸7组成，所述第一连杆5的一端固定在顶座10上，第二连杆6的一端固定在电机固定座4上，电机固定座4的另一侧固定驱动电机3；所述第一连杆5和第二连杆6之间铰接，调角油缸7的活塞杆铰接在第二连杆上。

2.根据权利要求1所述的智能控制隧道自动除冰车，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，升降柱11和升降套筒12滑动配合，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。

3.根据权利要求1所述的智能控制隧道自动除冰车，其特征是：所述行走部分由机座20、行走轮、上滑轨15、下滑轨21、滑块14和横移油缸18组成，所述上、下滑轨固定在机座20表面，滑块14由横移油缸18驱动在上、下滑轨之间滑动；在机座20的一端设有配重块19。

4.根据权利要求1所述的智能控制隧道自动除冰车，其特征是：所述除冰车增设控制部分，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所述的智能控制隧道自动除冰车，其特征是：所述冰锤2-3为球状体，在球状体上设置间隔均布的锥形尖刺。