CN112301939A - 一种铁路隧道全断面道床吸煤车组 - Google Patents

Abstract

一种新型铁路全断面道床吸煤车组，其包括铁路隧道轨枕内道床吸煤车组和铁路隧道轨枕外道床吸煤车组，所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组包括：主吸车和物料车，主吸车和物料车依次连接；所述主吸车包括主吸车车架(201)，该主吸车车架(201)安装在第三驱动走行转向架(202)和第四驱动走行转向架(207)上；主吸车车架(201)上布置机舱(203)、主吸除尘系统(205)、主吸风机室(208)。本发明实施例的铁路隧道全断面道床吸煤车组能安全、高效地进行全断面煤粉清洁；其采用了重力除尘、旋风除尘、布袋除尘三级除尘，粉尘排放浓度≤30mg/m³。

Description

一种铁路隧道全断面道床吸煤车组

技术领域

本发明涉及移动式铁路道床吸煤车组，尤其是涉及一种用于吸收铁路隧道内全断面道床表面沉积的煤粉等污物的大型作业车辆，属于铁路工程设备技术领域。

背景技术

神朔、朔黄及大秦等运煤专线，运煤列车进出隧道时，由于气流变化的原因，列车车箱内表层煤粉会被气流卷出车箱外散落在道床表面。道床上的煤粉不断堆积，越积越厚，严重时会将钢轨和扣件掩埋，一方面严重影响列车的安全运行；另一方面会影响司机视线，妨碍工务人员观察和检查线路，必须定期清扫。

以往隧道内粉尘严重地段主要靠人工清扫，但这种方式劳动强度较大，清扫的煤粉运输困难，现场粉尘污染严重，环境恶劣，人员的作业安全和健康得不到保护。采用机械化清扫可减少作业人员，提高清扫效率，缩短清扫占用时间。

公开号为CN105442488A的中国发明专利申请公开了一种新型铁路隧道道床吸煤车组，用于清理隧道内道床表面沉积的煤粉等污物的道床吸污车，其工作原理是采用吹扫吸集合的方式，将道床板表面的煤粉吹起，再由吸入到除尘器内，经除尘器分离后转运到与道床吸污车连接的物料车内。但在道床吸污车试运行过程中发现，一是其工作原理影响，无法进行全断面清理，或需要人工手动清理，无法降低对人员的依赖；二是除尘系统未采用防爆、隔爆及泄爆措施，除尘器内部充满易燃易爆煤粉，存在粉尘爆炸隐患；三是除尘系统采用重力和旋风除尘器，除尘效率较低，导致大量细微煤粉有风机出口排出，弥散在隧道这个半封闭的环境内部，存在严重的粉尘爆炸隐患。该难题由来已久，是制约铁路安全运输的一个重大安全隐患，急需研制符合现场实际工作特点用机械作业的方式代替人工作业的专用设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型铁路全断面道床吸煤车组，该车整机能安全、高效地对全断面道床的煤粉清理、收集，提高了铁路运输安全性。

本发明公开一种新型铁路全断面道床吸煤车组，其包括铁路隧道轨枕内道床吸煤车组和铁路隧道轨枕外道床吸煤车组。

优选的是，所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组和铁路隧道轨枕外道床吸煤车组还连接物料车。

上述任一方案中优选的是，所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组和铁路隧道轨枕外道床吸煤车组还连接动力车。

所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组包括：主吸车和物料车，主吸车和物料车依次连接。

在另一优选实施方式中，所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组包括动力车、主吸车和物料车，动力车、主吸车和物料车依次连接。

优选的是，所述主吸车包括主吸车车架，该主吸车车架安装在第三驱动走行转向架和第四驱动走行转向架上。所述主吸车车架上布置机舱、主吸除尘系统、主吸风机室；所述主吸车车架下部还设置主吸工作装置、第一输送带。

主吸工作装置安装在第三驱动走行转向架后部，主吸工作装置与主吸除尘系统之间通过管道连接，该管道中布置隔爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸。

主吸除尘系统包括进风管道、重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器、风机、隔爆阀、泄爆阀和卸料器，重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器依次设置，并首尾相接，从而提高除尘效果；重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器三种除尘器的上部均布置泄爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸；所述风机布置于主吸风机室内部，主吸风机室内部经隔音降噪处理，保证风机运行时低噪音，提高作业舒适性。

所述风机通过进风管道连接于重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器，为重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器通风，从而便于除尘作业，同时主吸风机室上部风道包括风道扩口、该风道扩口的上游和下游均设有导流板，将较快的风速均匀的分布到风道出口，以降低出口风速，保证风机出口风速较低，防止二次扬尘。

重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器下游均设置卸料器，第一输送带设置于主吸除尘系统下部重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器的卸料器下方，便于主吸除尘系统分离的煤粉尘落入第一输送带，并经该第一输送带运输到吸煤车组后部，第一输送带末端连接至物料车，第一输送带包括密封装置，从而进行密封处理，防止第一输送带对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘。

所述隔爆阀设置于除尘器入口及出口位置，在除尘器发生爆炸时迅速关闭，防止爆炸火焰外溢，造成二次爆炸。

所述重力除尘器下方连接第一卸料器，所述旋风除尘器下方连接第二卸料器，所述布袋除尘器下方连接第三卸料器。

优选的是，旋转式爆炸隔离装置的出口与重力除尘器之间的通风管道长度不小于1米。

所述第一卸料器、第二卸料器、第三卸料器为星型卸料器。

优选的是，所述第一卸料器、第二卸料器、第三卸料器的下方均设置输送带，该输送带将污物运输至指定地点。

重力除尘器包括重力除尘器上箱体、第一槽钢框、重力除尘器灰斗、第一卸料器、挡板；其中，重力除尘器上箱体连接所述第一槽钢框上，第一槽钢框下方连接重力除尘器灰斗，该重力除尘器灰斗为上大下小的斗。

所述主吸风机室进行了风道减速设计，通过进口设计、出口设计及内部导流板设计，经过除尘系统分离后清洁的空气从风机出口排出，但风速较高，直接排出会将隧道内煤粉吹起造成二次扬尘，存在煤粉爆炸隐患，因此需要制作风道将超高风速降低，还不能增加出口阻力，影响风机负载，通过设计、分析，减速风道最终能使风机出口的超高风速减低为2m/s，保证风道出口周围的煤粉不扬尘，该导流板采用流线型结构，风道内部沿风流方向设置多组导流板，从而将风机出口的气流均匀的分布到风道各个导流板组成的流道之间，最终使风道起道减速作用。同时为防止雨水灌入，风道出口进行防水设计，风道向下倾斜一定角度，例如风道的轴线位于水平线下方10度－20度的范围内，保证雨水不进入风机。

所述主吸风机室进行了降噪设计，在风机室内部增加了隔音棉、反射板，保证在作业过程中，风机的噪音隔绝在风机室内部，保证现场隧道作业的噪音舒适。

除尘系统采用了重力除尘、旋风除尘、布袋除尘三级除尘，并采用了抗静电措施、防火花及带隔爆、泄爆装置。例如1、布袋除尘器内采用抗静电阻燃型布袋，2、除尘系统各连接部件之间采用搭铁线进行连接，这两种措施能将作业过程中产生的静电传入大地。

动力车、主吸车和物料车的横截面外侧均设置智能喷雾降尘装置，从而能有效降低煤粉扬尘。

所述物料车车架安装在物料车第一走行转向架和物料车第二走行转向架上；储物箱位于物料车车架上部，并在物料车车架上前后居中布置，第二输送带位于储物箱前部，第二输送带包括驱动装置，从而能够前后伸缩；作业时第二输送带伸长并搭接于第一输送带的末端，用于承接第一输送带上的煤粉尘，并通过该第二输送带将煤粉尘输送至储物箱中，作业完毕，在钢轨上运行时第二输送带缩短至运行位，保证前端车钩将物料车与主吸车连接；抛带通过回转支撑安装在物料车车架后端；抛带顶部进行密封处理，防止抛带对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘；同时，抛带还有自动储料功能，更智能化，储料更精确，同时减轻操作人员工作量，在储料仓落料位置设置了料位传感器，当落料堆积到一定高度料位传感器得到信号，反馈到物料车主机，主机驱动主输送带往前，进行下一段自动推料进料。

主吸工作装置主要负责轨枕长度方向，即横向2600mm范围内的吸煤作业。主吸工作装置包括作业小车。

第一输送带包括两个水平段、加一个倾斜段设计，第一个水平段能保证除尘系统卸料口的全部卸料，倾斜段的表面与水平面间的夹角的角度为20°～22°，保证了倾斜段的表面倾斜度小于煤粉安息角。

主吸车前部布置了机舱，机舱分为两个部分，前为休息间，后为检修间。休息间提供一个舒适的环境保证了操作人员的休息，同时查阅资料；检修间内部设计了钳桌、工具箱，保证一定的检修维修能力

所述铁路隧道轨枕外道床吸煤车组，包括侧吸车和物料车。

侧吸车进行特殊化设计，即：1、整机各个部件根据重量和重心进行了合理布局，保证整机前后重量分布均衡，同时重心较低，保证整机的动力学稳定性；2、整机的总长、心盘距和端头长度进行了优化设计，满足铁路最小曲线的通过性；3、整机针对噪音最大的风机室，其内部增加了隔音棉和反射板，降低噪音，提高舒适性；保证轴重、重心、长度、降噪以及舒适性。

侧吸车车架安装在第三驱动走行转向架和第四驱动走行转向架上；侧吸车车架呈“几”字形，操作司机室位于侧吸车车架的“几”字形中部下方；侧吸工作装置设置至少一套，位于操作司机室的直角部分，侧吸工作装置通过回转支撑转台与侧吸车车架相连，侧吸工作装置与回转支撑转台之间经蜗轮固定，液压马达通过蜗杆驱动蜗轮回转，使机械臂沿回转轴线摆出及摆入；

所述侧吸工作装置通过抽吸管连接至侧吸除尘系统，该侧吸工作装置包括扫吸装置，该扫吸装置上部连接于回转支撑箱体，回转支撑箱体上连接所述抽吸管，该回转支撑箱体上还装有回转支撑驱动马达，该回转支撑驱动马达的作用是驱动所述回转支撑箱体转动至需要的作业位置，所述回转支撑箱体下方还连接侧吸装置罩体，该侧吸装置罩体上方装有马达，所述侧吸装置罩体下方装有滚刷，所述马达为所述滚刷提供动力，所述回转支撑箱体上方与所述抽吸管连通，所述回转支撑箱体下方与所述侧吸装置罩体内壁连通，所述侧吸装置罩体内包括侧吸口，以便将所述侧吸装置罩体下方表面上的尘土、杂物等吸入所述侧吸口，进而通过所述回转支撑箱体和抽吸管进入除尘系统。

所述抽吸管外侧装有抽吸管管夹，抽吸管管夹用于固定抽吸管于机械臂上，抽吸管管夹为两半圆型钣金件，通过螺栓固定于机械臂上。

抽吸管附装于机械臂外侧，便于抽吸管变换角度。

所述侧吸装置罩体外侧装有马达驱动滚刷连接装置，该马达驱动滚刷连接装置一端连接至所述马达的输出轴，另一端连接至所述滚刷的中心轴，以便将马达的动力传输至所述滚刷。

所述抽吸管与所述扫吸装置之间通过回转支承连接

所述抽吸管下方还设置回转支撑转台。

回转支撑转台的作用是支撑抽吸管，使其能够以回转支撑转台为轴心转动至待作业的位置。

所述除尘系统的排出口连接输送装置，以便将收集的粉尘运送至指定的地点。

所述机械臂包括四个铰接点。

优选的是第一侧吸除尘系统、第一侧吸风机室与第二侧吸除尘系统、第二侧吸风机室对称布置于操作司机室前后两侧；

优选的是，四套侧吸工作装置分前后两两合并与第一侧吸除尘系统和第二侧吸除尘系统通过管道进行连接，管道的末端均布置隔爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出造成二次爆炸。

第一侧吸除尘系统、第二侧吸除尘系统结构相同，均包括进风管道、重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器、风机、隔爆阀、泄爆阀和卸料器，进风管道下游依次连接重力除尘器、旋风除尘器和布袋除尘器，重力除尘器与旋风除尘器之间设有风机，旋风除尘器与布袋除尘器之间也设有风机，布袋除尘器下游亦设置风机，三种除尘器上部均布置了泄爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸，三种除尘器的下部均包括卸料器，以排出除尘后的物料，隔爆阀设置于除尘器入口及出口位置，在除尘器发生爆炸时隔爆阀迅速关闭，防止爆炸火焰外溢，避免造成二次爆炸。

所述铁路隧道轨枕外道床吸煤车组侧吸车前后风机室顶部的风道入口的起点为风机出口，该风道入口的轴线与风机出口的轴线相互垂直，该风道入口至风道出口之间包括至少一组倾斜面和至少一组水平面，该至少一组倾斜面和至少一组水平面之间无缝连接，且其各自与风道入口和风道出口之间也无缝连接。

优选的是，沿所述至少一组倾斜面和至少一组水平面构成的风道内还设置至少一组纵向的隔板，所述至少一组倾斜面和至少一组水平面上表面或下表面还设置至少一组折板，以达到降低风速的目的。

所述至少一组倾斜面和至少一组水平面所构成的风道对风流起道良好的减速作用。

通过上述减速设计，最终使进入风机出口的超高风速经过风道后减低为2m/s，防止风道出口周围的煤粉扬尘。同时风机室进行了降噪设计，在风机室内部增加了隔音棉，反射板，保证在作业过程中，风机的噪音隔绝在风机室内部，保证现场隧道作业的噪音舒适。

第一输送带横向居中布置于第一侧吸除尘系统、第二侧吸除尘系统的下部，该第一输送带将分离后的煤粉尘运输到铁路隧道轨枕外道床吸煤车组后部；各输送带均进行密封处理，防止各输送带之间对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘；

后司机室位于侧吸车车架上，且位于第二侧吸风机室后部；第一侧吸风机室、第二侧吸风机室内部均设置风机，第一侧吸风机室和第二侧吸风机室内部进行隔音降噪处理，保证风机运行时低噪音，提高作业舒适性；

同时第一侧吸风机室和第二侧吸风机室上部的风道进行降低风速设计，保证风机出口风速较低，防止二次扬尘。

除尘系统采用了重力除尘、旋风除尘、布袋除尘三级除尘，并采用了抗静电、防火花及带隔爆、泄爆装置的新型除尘系统。

智能喷雾降尘技术，能有效降低煤粉扬尘。

整机采用了多项煤粉防爆、隔爆、卸爆技术措施，保证新型铁路道床吸煤车组安全、高效地进行煤粉清洁。

动力车、主吸车和物料车的横截面外侧均设置智能喷雾降尘装置，从而能有效降低煤粉扬尘。

所述物料车车架安装在物料车第一走行转向架和物料车第二走行转向架上；储物箱位于物料车车架上部，并在物料车车架上前后居中布置，第二输送带位于储物箱前部，第二输送带包括驱动装置，从而能够前后伸缩；作业时第二输送带伸长并搭接于第一输送带的末端，用于承接第一输送带上的煤粉尘，并通过该第二输送带将煤粉尘输送至储物箱中，作业完毕，在钢轨上运行时第二输送带缩短至运行位，保证前端车钩将物料车与主吸车连接；抛带通过回转支撑安装在物料车车架后端；抛带顶部进行密封处理，防止抛带对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘；同时，抛带还有自动储料功能，更智能化，储料更精确，同时减轻操作人员工作量，在储料仓落料位置设置了料位传感器，当落料堆积到一定高度料位传感器得到信号，反馈到物料车主机，主机驱动主输送带往前，进行下一段自动推料进料。

本发明第二方面提供一种铁路隧道全断面吸煤方法，其包括轨枕内道床吸煤方法和轨枕外道床吸煤方法，其中，轨枕内道床吸煤方法包括：

步骤S1:将吸煤装置运行至待吸煤作业路段，并将吸煤装置下放至轨面；

步骤S2:将滚刷降落至作业位置，启动滚刷清扫道床，同时启动风机使进风管道入口处产生负压，扫起的粉尘经由进风管道吸入除尘系统中；扫吸作业同时，作业车以作业速度在轨道上走行；

步骤S3:待清扫作业产生的粉尘浓度达到预定值后，开启喷雾降尘装置；

步骤S4:当粉尘浓度低于预订值后，喷雾降尘装置关闭；

步骤S5:进风管道内的粉尘经负压气流的携带进入除尘系统并分离，清洁空气由风机排出，粉尘由收集输送装置送至指定地点。

优选的是，步骤S5中采用三级分离，即经重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器依次除尘。

优选的是，进风管道与除尘系统之间布置隔爆阀，防止煤粉在运动过程中爆炸火焰溢出，造成二次爆炸。

优选的是，步骤S5中粉尘、煤粉的收集采用物料自动检测装置，当煤粉堆积到预设的高度值时，检测装置将检测信号传递至控制装置，控制装置启动物料输送装置将堆积的煤粉运送至物料车。

优选的是，采用本发明第一方面所述的铁路隧道轨枕内道床吸煤车组。

所述铁路隧道轨枕外道床吸煤方法，其包括

步骤P1:将作业车运行至待作业路段，开启侧吸工作装置；

步骤P2:控制回转支撑转台马达，使抽吸管末端的扫吸装置旋转至待作业位置附近；抽吸管外侧的多节机械臂通过比例阀控制每节机械臂连接的活塞缸，实现多节机械臂联动，以完成机械臂折叠或伸展，并实现机械臂整体的举升或下降、缩回或展出；抽吸管则随机械臂的动作实现空间位置的变换；

步骤P3:抽吸管末端的抽吸罩体上的马达驱动双滚刷，通过双滚刷相对回转将粉尘扬起，并将粉尘送入抽吸罩体的侧吸口内，对道床2.6-7.2米范围内的煤粉尘进行吸污作业。

步骤P4:抽吸、清扫作业的同时驱动铁路隧道轨枕外道床吸煤车组整车以设定的速度前进，持续对道床表面进行吸污作业；

步骤P5:吸起的污物吸通过除尘系统过滤后沉降下来，再通过物料输送系统将污物输送至与之连挂的物料车上。

优选的是，由于在隧道内作业，对排放要求较高，步骤P5的除尘系统采用三种除尘器处理不同的颗粒；即：重力除尘器主要沉降较大颗粒(包括少量道砟)，旋风除尘器主要沉降中等颗粒；布袋除尘器主要沉降细小颗粒，保证排放浓度，避免污染隧道作业环境。针对处理对象为易爆的煤粉，因此在各种除尘器上采用不同的防火花、防静电设计。

铁路隧道轨枕外道床吸煤车组整机各部分连接部位均布置了接地导线的防静电设计，在一定程度上降低静电累积，防止静电累积产生火花，引爆煤粉。

优选的是，侧吸工作装置布置四套，能够同时对轨枕外两侧进行煤粉清除，在侧吸工作装置内部布置了侧吸操作室，侧吸操作室采用内收设计保证了侧吸工作装置在回收位不超过限界。

优选的是，分别执行步骤S1、S2、S3、S4、S5和/或步骤P1、P2、P3、P4、P5。

本发明所述铁路隧道全断面道床吸煤车组的技术方案的关键创新点：

1)本技术方案涉及一种新型铁路全断面道床吸煤车组，主吸车和侧吸车同时作业时，整机能对道床全断面距离轨道中心3.6米范围内(覆盖7.2米宽度的道床)的煤粉清理、收集。

2)本技术方案中，主吸及侧吸工作装置均采用双滚刷清扫与大风量、大负压结合的粉尘收集模式，既保证效率又避免易爆的煤粉扬尘。

3)本技术方案中，除尘系统采用了重力除尘、旋风除尘、布袋除尘三级除尘，粉尘排放浓度≤30mg/m³。

4)本技术方案中，除尘系统采用抗静电、防火花及带隔爆、泄爆装置的新型除尘系统。

5)本技术方案中，在主吸工作装置、侧吸工作装置及煤粉输送系统等主要工作装置部位采用智能喷雾降尘技术，作业过程中实时检测煤粉浓度，浓度超标时自动启动喷雾除尘装置进行降尘处理。

6)、本技术方案中，工作装置吸煤罩口可自适应煤层高度，实现作业过程自动化。设计了煤层高度检测，并与执行机构联动，实现自适应煤层高度作业，保证在隧道作业环境下的人员及设备安全。

7)、本技术方案中，由于隧道空间狭小，通气不畅，发动机尾气的累积很容易造成人身伤亡事故，我们在设计时特殊定制了符合Teir 4F排放标准的发动机及附件。

8)、本技术方案中，由于整机长度达81米，总重约256吨，高效准确的多轴同步挂档技术，保证8轴同步进行驱动。

9)、本技术方案中，作业过程中收集的煤粉在物料车中不断累积，随着智能化控制技术的应用，此物料车中采用自动检测装置与工作机构联动，实现机电一体的完美结合，实现煤粉堆积到设定高度时，自动输料并继续储料，可减轻劳动强度，保证作业效率与安全。

10)、本技术方案中，该车采用工业级上位工控机、Ethernet交换机、PLC(逻辑控制器)、Profinet、远程I/O(输入/输出)等组成的现场总线网络控制系统。控制系统自动化程度高、集成度高；在人机交互、人机工程等多方面具有较高的创新性；集成远程维护与诊断功能；数字化平台为后期改进或平台管理提供了更方便与可能。

附图说明

图1是本发明所述铁路隧道全断面道床吸煤车组的一优选实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例的动力车1的结构示意图；

图3为图1所示实施例的主吸车2的结构示意图；

图4为图1所示实施例的侧吸车3的结构示意图；

图5为图1所示实施例的物料车4的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的铁路道床吸煤车的主吸工作装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的铁路道床吸煤车的侧吸工作装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的铁路道床吸煤车的主吸除尘系统的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的铁路道床吸煤车的侧吸除尘系统的结构示意图；

图10为图7所示侧吸装置的主视图；

图11为图7所示侧吸装置的滚刷结构示意图；

图1－9中的数字标记分别表示：

1动力车 2侧吸车 3物料车 4钢轨 5车钩 6连接牵引杆 7钢轨

101动力车车架 102前司机室 103第一驱动走行转向架 104手制动 105动力间

106柴油箱 107第二驱动走行转向架 201主吸车车架 202第三驱动走行转向架

203机舱 204主吸工作装置 205主吸除尘系统 206第一输送带

207第四驱动走行转向架 208主吸风机室 301侧吸车车架 302第三驱动走行转向架

303柴油箱 304第一侧吸风机室 305第一侧吸除尘系统 306第一输送带

307操作司机室 308侧吸工作装置 309第二侧吸除尘系统 310第二侧吸风机室

311第四驱动走行转向架 312后司机室 401第二输送带 402物料车第一走行转向架

403储物箱 404物料车第二走行转向架 405物料车车架 406抛带

3801回转支撑转台 3802该机械臂II 3803机械臂III 3804液压油缸IV

3805机械臂V 3806抽吸管管夹VI 3807抽吸管管夹VII 3808抽吸管

3809抽吸管管夹IX 3810回转支撑 3811液压油缸I 3812液压油缸II

3814扫吸装置 3815油缸支撑铰链V 3816油缸支撑铰链VI 3817机械臂VII

3825滚刷 3826马达 3827回转支撑箱体 3829侧吸装置罩体

3830回转支撑驱动马达 3831马达驱动滚刷连接装置 3832侧吸口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明由动力车1、主吸车2、侧吸车3和物料车4在车钩5及连接牵引杆6连接后组成作业车组；其第一驱动走行转向架103、第二驱动走行转向架107、第三驱动走行转向架202、第四驱动走行转向架207、第五从动走行转向架302、第六从动走行转向架311、物料车第一走行转向架402和物料车第二走行转向架404在钢轨7上运行。

如图2所示，动力车车架101安装在第一驱动走行转向架103和第二驱动走行转向架107上；动力车车架101的前端固定有前司机室102；动力间105位于前司机室102后部，手制动104位于动力间105前部，居中布置；动力间内部布置有双发动机、液压系统、发电机组；柴油箱106布置于车架下部；

如图3所示，主吸车车架201安装在第三驱动走行转向架202和第四驱动走行转向架207上；机舱203、主吸除尘系统205、主吸风机室208从前到后以此布置于主吸车车架201上；主吸工作装置204、输送带1 206布置于主吸车车架201下；主吸工作装置204安装在第三驱动走行转向架202后部，由顶部单牵引杆与主吸车车架201连接并牵引主吸工作小车作业前进或后退；主吸工作装置204与主吸除尘系统205由管道连接，管道中布置了隔爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸；主吸除尘系统205由进风管道、重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器、风机、隔爆阀、泄爆阀和卸料器组成，三种除尘器上部均布置了泄爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸；风机布置于主吸风机室208内部，风机室208内部进行隔音降噪处理，保证风机运行时低噪音，提高作业舒适性；同时风机室208上部风道进行降低风速设计，保证风机出口风速较低，防止二次扬尘；输送带1 206与主吸除尘系统205下部连接，将分离的煤粉尘运输到吸煤车组后部，输送带进行密封处理，防止输送带对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘。

如图4所示，侧吸车车架301安装在第五从动走行转向架302和第六从动走行转向架311上；侧吸车车架301呈几字形，操作司机室307位于侧吸车车架301几字形中部；侧吸工作装置308共有4套，位于操作司机室307四角上，通过回转支撑转台与侧吸车车架301相连，侧吸工作装置308与回转支撑转台蜗轮固定，液压马达通过蜗杆驱动蜗轮回转，使机械臂沿回转轴线摆出及摆入；第一侧吸除尘系统305、第一侧吸风机室304与第二侧吸除尘系统309、第二侧吸风机室310对称布置于操作司机室307前后两侧；四套侧吸工作装置308分前后两两合并与第一侧吸除尘系统305和第二侧吸除尘系统309通过管道进行连接，管道的末端均布置了隔爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸。

第一侧吸除尘系统305、第二侧吸除尘系统309结构相同，均由进风管道、重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器、风机、隔爆阀、泄爆阀和卸料器组成，三种除尘器上部均布置了泄爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸；第一输送带306位于第一侧吸除尘系统305、第二侧吸除尘系统309下部，左右居中布置，将分离的煤粉尘运输到吸煤车组后部；输送带位于第一侧吸风机室304内部，侧吸车车架301上部，左右居中布置，其前部与输送带后部连接，其后部与与第一输送带306前部连接，保证物料输送顺利，各输送带均进行密封处理，防止输送带对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘。

后司机室312位于侧吸车车架301上，第二侧吸风机室310后部；风机布置于第一侧吸风机室304、第二侧吸风机室310内部，风机室内部进行隔音降噪处理，保证风机运行时低噪音，提高作业舒适性；同时风机室上部风道进行降低风速设计，保证风机出口风速较低，防止二次扬尘。

同时第一侧吸风机室304和第二侧吸风机室310上部的风道进行降低风速设计，保证风机出口风速较低，防止二次扬尘。经过除尘系统分离后清洁的空气从风机出口排出，但风速较高，直接排出会将隧道内煤粉吹起造成二次扬尘，存在煤粉爆炸隐患，因此需要制作风道将超高风速降低，还不能增加出口阻力，影响风机负载，通过设计、分析，减速风道最终能使风机出口的超高风速减低为2m/s，保证风道出口周围的煤粉不扬尘，主要采用了流线型设计，同时在风道内部设计了导流板将风机出口的气流均匀地分布到风道各个部分，最终保证风道的减速作用。同时为防止雨水灌入，风道出口进行防水设计，即：风道向下倾斜一定角度，保证雨水不进入风机。

如图5所示，物料车车架405安装在物料车第一走行转向架402和物料车第二走行转向架404上；储物箱403位于物料车车架405上部，前后居中布置，第二输送带401位于储物箱403前部，第二输送带401能够前后伸缩；作业时伸长用于承接第一输送带306的煤粉尘，并输送至储物箱403中，运行时缩短至运行位，保证前端车钩连接；抛带406通过回转支撑安装在物料车车架405后端；抛带406顶部进行密封处理，防止输送带对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘；同时还有自动储料功能，更智能化，储料更精确，同时减轻操作人员工作量。

主吸工作装置主要负责轨枕长度2600mm范围轨枕内侧道床表面的吸煤作业。主吸工作装置采用双滚刷的扫吸机构，双滚刷机构将轨枕面上的煤粉扬起，然后通过吸煤罩口将煤粉收集吸入，经过输送管道进入除尘系统进行煤粉分离。

侧吸工作装置可对道床表面2600mm以外至7200mm范围内轨枕外侧隧道壁及线间区域进行清煤作业，主要完成轨枕外侧至挡砟墙、排水沟顶面以及轨枕外侧至双线中心线区域除煤作业。通过双滚刷相向回转将粉尘扬起，使粉尘送入抽吸罩口内，抽吸罩口将粉尘送入除尘系统，除尘系统将对粉尘进行沉降、过滤后，通过落料装置排放至输送带，输送带再将物料输送至物料车内，有从而实现线路轨枕外侧煤粉清洁作业。

在主吸工作装置、侧吸工作装置及煤粉输送系统等主要工作装置部位采用智能喷雾降尘技术，作业过程中实时检测煤粉浓度，浓度超标时自动启动喷雾除尘装置进行降尘处理，低于限定的粉尘浓度，喷雾除尘装置停止工作，保证智能化操作。

上述实施例所述新型铁路隧道道床吸煤车组的工作方式是：主吸工作装置：在作业时，由动力车提供动力，控制锁定气缸解锁，控制提升油缸将主吸工作装置落在轨面上，控制滚刷升降油缸降滚刷降落到作业位置，调整参数后进行吸煤工作。侧吸工作装置：在作业时，由动力车提供动力，控制回转支撑转台马达，将侧吸工作装置转到预定角度，操作多根油缸将侧吸工作装置达到工作位置。通过马达带动主吸、侧吸风机、工作装置内部滚刷、第一输送带、第二输送带以及物料装运装置转动，对道床7.2米范围内的煤粉尘进行吸污作业。驱动整车以设定的速度前进，开始对道床表面全断面进行吸污作业。吸起的污物吸通过除尘系统过滤后沉降下来，再通过物料输送系统将污物输送至与之连挂的物料车上。

在上述任一方案中优选的是由于在隧道内作业，对排放要求较高，因此同时采用三种除尘器处理不同的颗粒。重力除尘器主要沉降较大颗粒(包括少量道砟)，旋风除尘器主要沉降中等颗粒；布袋除尘器主要沉降细小颗粒，保证排放浓度，避免污染隧道作业环境。针对处理对象为易爆的煤粉，因此在各种除尘器上采用不同的防火花、防静电设计。

在上述任一方案中优选的是整机各部分连接部位均布置了接地导线的防静电设计，在一定程度上降低静电累积，防止静电累积产生火花，引爆煤粉。

在上述任一方案中优选的是由于整机长度达81米，总重约256吨，高效准确的多轴同步挂档技术，保证8轴同步进行驱动。如果不同步将造成严重的功率损耗，甚至造成驱动部件早期损坏。系统采用两套完全相同的动力传动系统和液压走行驱动系统，两套系统可独立工作，也可协同进行工作。传感器对整车的运行情况及液压系统的工作状态进行实时监测，将信号实时反馈到电气系统，通过精确控制，保证走行液压系统多轴驱动的同步性。

如图10－图11所示，侧吸作业装置308连接至除尘装置，侧吸作业装置308包括回转支撑转台3801，该回转支撑转台3801固装在作业车车架上，且该回转支撑转台3801装有旋转马达，在旋转马达动力作用下回转支撑转台3801绕其自身的竖直轴线旋转；该回转支撑转台3801上装有机械臂II 3802，该机械臂II 3802的末端与机械臂III 3803的一端铰接，机械臂III 3803的另一端与机械臂V 3805首端铰接，机械臂V 3805末端与机械臂VII3817铰接；回转支撑转台3801上还连接抽吸管3808，该抽吸管3808通过抽吸管管夹VI3806、抽吸管管夹VII 3807及抽吸管管夹IX 3809分别与机械臂III 3803、机械臂V 3805和机械臂VII 3817连挂到一起，抽吸管3808一端端通过回转支撑3810连接扫吸装置3814，抽吸管3808另一端连接除尘装置。

机械臂III 3803与机械臂V 3805之间还连接油缸支撑铰链VI 3816，机械臂V3805与机械臂VII 3817之间包括油缸支撑铰链V 3815。

油缸支撑铰链VI 3816和油缸支撑铰链V 3815均为四边形结构，利用四边形结构不稳定，容易变形的原理，调节机械臂III 383与机械臂V 385之间和机械臂V 385与机械臂VII 3817之间的角度，从而达到调节吸扫装置3814的作业位置的目的。

机械臂II 382与机械臂III 383之间还连接液压油缸IV 384，机械臂III 383与油缸支撑铰链VI 3816之间设置液压油缸I 3811，机械臂V 3805与油缸支撑铰链V 3815之间设置液压油缸II 3812，通过液压油缸IV 3804、液压油缸I 3811、液压油缸II 3812联动实现扫吸装置3814的升降、平移、展开及缩回，在液压油缸IV 3804、液压油缸I 3811、液压油缸II 3812的作动下，所述的抽吸管随机械臂动作实现空间位置的变换。

所述的铁路道床吸污车上的除尘装置包括重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器，所述重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器依次相互串联联通，重力除尘器端连接抽吸管3808，布袋除尘器后端与吸风风机进风口联通；除尘装置3813的出口端位于输送带3818的上游，便于除尘后的颗粒物排放、运输。

如图7所示的扫吸装置3814包括滚刷3825、马达3826、回转支撑箱体3827、侧吸装置罩体3829、回转支撑驱动马达3830、马达驱动滚刷连接装置3831、侧吸口3832；所述扫吸装置3814包括两个双滚刷3825，两个双滚刷3825分别布置于侧吸口3832两侧，通过马达3826驱动两个滚刷3825同时朝向侧吸装置罩体3829内回转，将滚刷3825的刷毛接触区域内的颗粒物扬起，将颗粒物送入侧吸口3832，侧吸口32与抽吸管道3808、除尘装置3813及风机联通，风机启动后将在侧吸口3832的末端形成负压，形成的负压将滚刷3825扬起的粉尘吸入侧吸口3832，通过侧吸口3832、抽吸管道3808送入除尘装置，除尘装置经处理后将颗粒排出至输送带3818。

本发明实施例的铁路隧道全断面道床吸煤车组能安全、高效地进行全断面煤粉清洁；其采用了重力除尘、旋风除尘、布袋除尘三级除尘，粉尘排放浓度≤30mg/m³。采用抗静电、防火花及带隔爆、泄爆装置的新型除尘系统。在主吸工作装置、侧吸工作装置及煤粉输送系统等主要工作装置部位采用智能喷雾降尘技术，能有效降低煤粉扬尘。能高效准确的多轴同步挂档技术，保证8轴同步进行驱动。

Claims (10)

1.一种新型铁路全断面道床吸煤车组，其包括铁路隧道轨枕内道床吸煤车组和铁路隧道轨枕外道床吸煤车组，所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组包括：主吸车和物料车，主吸车和物料车依次连接；所述主吸车包括主吸车车架(201)，该主吸车车架(201)安装在第三驱动走行转向架(202)和第四驱动走行转向架(207)上；主吸车车架(201)上布置机舱(203)、主吸除尘系统(205)、主吸风机室(208)；主吸车车架(201)下部还设置主吸工作装置(204)、第一输送带(206)；其特征在于：主吸工作装置(204)与主吸除尘系统(205)之间通过管道连接，该管道中布置隔爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸。

2.如权利要求1所述的铁路隧道全断面道床吸煤车组，其特征在于：主吸除尘系统(205)包括进风管道、重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器、风机、隔爆阀、泄爆阀和卸料器，重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器依次设置，并首尾相接，重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器三种除尘器的上部均布置泄爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸。

3.如权利要求2所述的铁路隧道全断面道床吸煤车组，其特征在于：所述风机布置于主吸风机室(208)内部，主吸风机室(208)内部增加了隔音棉、反射板。

4.如权利要求2或3所述的铁路隧道全断面道床吸煤车组，其特征在于：所述风机通过进风管道连接于重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器，为重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器通风，主吸风机室(208)上部风道包括风道扩口、该风道扩口的上游和下游均设有导流板，该导流板采用流线型结构，风道内部沿风流方向设置多组导流板，从而将风机出口的气流均匀的分布到风道各个导流板组成的流道之间，最终使风道起道减速作用。

5.如权利要求4所述的铁路隧道全断面道床吸煤车组，其特征在于：重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器下游均设置卸料器，第一输送带(206)设置于主吸除尘系统(205)下部重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器的卸料器下方，便于主吸除尘系统(205)分离的煤粉尘落入第一输送带(206)，并经该第一输送带(206)运输到吸煤车组后部，第一输送带(206)末端连接至物料车(3)，第一输送带(206)包括密封装置，防止第一输送带(206)对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘。

6.如权利要求2所述的铁路隧道全断面道床吸煤车组，其特征在于：所述隔爆阀设置于除尘器入口及出口位置，在除尘器发生爆炸时迅速关闭，防止爆炸火焰外溢，造成二次爆炸。

7.如权利要求1所述的铁路隧道全断面道床吸煤车组，其特征在于：主吸除尘系统采用重力除尘、旋风除尘、布袋除尘三级除尘，并采用了抗静电措施、防火花及带隔爆、泄爆装置，布袋除尘器内采用抗静电阻燃型布袋，主吸除尘系统各连接部件之间采用搭铁线进行连接，这两种措施能将作业过程中产生的静电传入大地。

8.如权利要求1所述的铁路隧道全断面道床吸煤车组，其特征在于：动力车、主吸车和物料车的横截面外侧均设置智能喷雾降尘装置，从而能有效降低煤粉扬尘。

9.如权利要求1所述的铁路隧道全断面道床吸煤车组，其特征在于：物料车车架(405)安装在物料车第一走行转向架(402)和物料车第二走行转向架(404)上；储物箱(403)位于物料车车架(405)上部，并在物料车车架(405)上前后居中布置，第二输送带(401)位于储物箱(403)前部，第二输送带(401)包括驱动装置，从而能够前后伸缩；作业时第二输送带(401)伸长并搭接于第一输送带(206)的末端，用于承接第一输送带(206)上的煤粉尘，并通过该第二输送带(401)将煤粉尘输送至储物箱(403)中，作业完毕，在钢轨上运行时第二输送带(401)缩短至运行位，保证前端车钩将物料车(3)与主吸车(2)连接；抛带(406)通过回转支撑安装在物料车车架(405)后端；抛带(406)顶部进行密封处理，防止抛带(406)对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘。

10.如权利要求1所述的铁路隧道全断面道床吸煤车组，其特征在于：同时，抛带(406)还有自动储料功能，在储料仓落料位置设置了料位传感器，当落料堆积到一定高度料位传感器得到信号，反馈到物料车主机，主机驱动主输送带往前，进行下一段自动推料进料。

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