CN112523155A - 一种轨道除雪用滚刷装置及其作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轨道除雪用滚刷装置及其作业方法，包括滚筒（2）、连接支架（7）以及固定在滚筒的外圆上的扫刷（1）；滚筒的两端通过轴承与驱动装置（3）连接，所述滚筒的两端分别设有升降油缸组件（6）、滑槽组件（4）和手动锁定装置（5）进行升降控制、导向和锁定。本发明的滚刷装置能整体升降，并且非常平稳、可靠，区间运行时可上升收起至机车车辆限界范围内，作业时最低可降至轨枕板表面；滚刷装置布置在轨道除雪车的除雪工作小车上，可整体进行移动，既能收至主车上，不影响轨道除雪车的区间运行性能，也可以放下来进行扫雪作业；选择合适的刷丝，并合理匹配转速及深度，能在高速运行时扫起道床上的积雪，同时不破坏道床线路设备。
Description
技术领域
本发明涉及扫雪设备技术领域，具体而言，涉及一种轨道除雪用滚刷装置及其作业方法。
背景技术
在北方以及高原寒冷的地区，冬季的降雪会在铁道线路上累积，下雪量大时，积雪甚至会将铁路钢轨掩埋，难以维护和检修，致使线路状况不明，存在安全隐患，并严重影响列车运行安全，因此，及时清除线路上的积雪是铁道线路维护过程中一项非常重要的内容。
轨道线路上清除积雪有人工铲雪和机械清扫两种方式。人工铲雪的方法，其需要的人员多，劳动量大，劳动强度高，且清扫耗费时间较长，作业环境条件差，此外，列车通过密度较大，施工人员安全也难以保证；铁道线路上除有轨枕、道钉以及钢轨外，还有电容盒、信号线等多种线路设备，实际情况非常复杂，需在满足铁道线路运行条件的前提下进行除雪作业，并且除雪作业不能损坏线路设备，因此机械除雪装置要求复杂，难度极大，成熟的机械设备较少。
目前，国外铁路广泛采用在铁路机车上安装螺旋桨绞雪机或旋切式抛雪机方式，仅用来清扫钢轨表面以上较深的积雪，以保证列车能够正常通过。上述方法需要将螺旋桨绞雪机或旋切式抛雪机安装在列车的正前方，影响列车的正常联挂，为保证行车密度较高情况下的安全性，我国铁路行业的技术标准不允许，不能采用上述方法进行除雪，目前我国铁路仍主要采用人工铲雪的方式。
国内也有部分机场和公路采用滚刷进行扫雪作业，但由于机场和公路道路较平整，对车辆运行轨道无严格要求，扫雪速度要求不高。相比这些行业所用扫雪滚刷装置，轨道除雪车所采用的滚刷装置在连接方式、结构、原理以及作业效果等方面都有着显著的差别。
目前国内以及国外都没有用于进行铁道线路扫雪作业的滚刷装置，只有部分机场和公路采用滚刷进行扫雪作业，现有滚刷装置主要有以下特点：
1）应用领域不同，使用环境要求不高，主要用于机场和公路等扫雪设备，扫雪作业对象是平整的路面，路面情况简单，作业无其他特殊要求；
2）滚刷装置通常安装于扫雪设备的前端，扫雪作业过程中，滚刷的高度不用进行调节，或调节不频繁，安装及固定装置结构比较简单；
3）为增强清扫力及耐磨性，滚刷的刷丝通常采用钢制刷丝，或钢制刷丝与塑料、尼龙混合；
4）滚刷的滚筒通常采用等径圆滚筒，结构简单，安装方便；
5）安装几乎不受空间限制，可根据扫雪作业范围设置滚刷装置的宽度；
6）只有一个作业方向，即通常只能向前（滚刷装置在前）进行扫雪作业；
7）扫雪作业速度通常比较低，装机功率比较小。
铁路设备受线路运行条件限制，其安装空间、使用要求等都有很大的不同。
例如授权公告号为CN 203639872 U的中国实用新型专利，其公开了一种扫雪滚刷，包括刷架、滚刷，所述滚刷的两端通过马达架与刷架传动连接；马达架内装有马达，刷架的中间位置连接有可转动的回转架，刷架与回转架采用轴连接。所述回转架的一侧通过第一连杆和第二连杆铰接有连接架，刷架上安装有油缸，所述油缸的活塞杆与回转架连接，刷架在油缸的作用下可在一定范围内摆动，采用快速连接设计，安装拆卸快速、便捷，可安装在各种汽车底盘和工程装载机上，充分提高了设备的利用率、互换性及作业响应速度。去掉了支撑轮，更加简洁高效，免去了支撑轮的维护保养工作，提高了产品的稳定性。但是该扫雪滚刷只能应用在公路、机场等路面平摊的场合，仅能朝向一个方向作业而且安装要求较高。
又例如授权公告号为CN 104111660 B的中国发明专利，其公开了一种扫雪车及扫雪车滚刷升降控制装置和方法，扫雪车包括车体和设置在车体前端的扫雪装置，扫雪装置包括主机架、铰接在主机架上的滚刷机架、滚刷、带动滚刷转动的执行机构以及滚刷升降控制装置。该滚刷升降控制装置包括：用以检测滚刷机架的旋转角度的第一传感器、用以直接检测滚刷的离地高度的第二传感器以及一控制器，控制器根据第一传感器和第二传感器检测的数据计算得出实际高度值，并把实际高度值与预先设定的高度设定值进行比较，运行PID控制算法，根据计算结果控制滚刷升降至设定高度。该扫雪车的滚刷升降控制装置及方法可使扫雪车的离地高度保持稳定，并使作业人员不用在寒冷的天气到驾驶室外进行手动操作，提高了工人作业的舒适度。但该发明只能应用在公路、机场等路面平摊的场合，仅能朝向一个方向作业而且安装在路面车辆的端头，空间限制小。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种轨道除雪用滚刷装置及其作业方法，专门用于铁道线路除雪的养路机械设备，不仅能清除钢轨表面以上较深的积雪，以保证列车能正常通过，同时，其具有的滚刷装置还能清扫轨枕表面至钢轨面之间的积雪，使原本被积雪覆盖的钢轨、扣件等重新露出，消除积雪造成的线路状况不明的安全隐患，充分保证列车的运行安全性。
轨道除雪车的滚刷装置可通过高速旋转的滚刷，将道床上的积雪扫离道床，并进入抛雪风机抛出，从而实现清除道床表面的积雪的目的。
国内也有部分机场和公路采用滚刷进行扫雪作业，但由于机场和公路道路较平整，对车辆运行轨道无严格要求，扫雪速度要求不高。相比这些行业所用扫雪滚刷装置，轨道除雪车所采用的滚刷装置在连接方式、结构、原理以及作业效果等方面都有着显著的差别。
为了实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：
本发明第一方面提供一种轨道除雪用滚刷装置，包括滚筒、连接支架以及固定在滚筒的外圆上的扫刷；滚筒的两端通过轴承与驱动装置连接，所述滚筒的两端分别设有升降油缸组件、滑槽组件和手动锁定装置进行升降控制、导向和锁定。本发明的滚刷装置能整体升降，并且非常平稳、可靠，区间运行时可上升收起至机车车辆限界范围内，作业时最低可降至轨枕板表面；滚刷装置布置在轨道除雪车的除雪工作小车上，可整体进行移动，既能收至主车上，不影响轨道除雪车的区间运行性能，也可以放下来进行扫雪作业；选择合适的刷丝，并合理匹配转速及深度，能在高速运行时扫起道床上的积雪，同时不破坏道床线路设备。
与轨道除雪车配合进行铁路道床表面的机械化除雪作业，通过高速旋转的滚刷，将道床轨枕面以上的积雪扫离道床，并进入轨道除雪车的抛雪装置从而抛离道床，实现清除道床表面积雪、保障线路运行安全的目的。
根据铁道线路运行条件以及扫雪作业要求，结合轨道除雪车的结构，滚刷装置有很多需解决的问题，主要有以下几个方面：
1）扫雪作业范围宽，安装空间有限，滚刷装置的尺寸需严格控制。滚刷装置最大作业宽度不能小于2.6mm，同时结构最大宽度不能超过机车车辆限界；
2）滚刷装置能整体升降，并且要求非常平稳、可靠，区间运行时可上升收起至机车车辆限界范围内，作业时最低可降至轨枕板表面-；
3）选择合适的刷丝，并合理匹配转速及深度，能在高速运行时扫起道床上的积雪，同时不破坏道床线路设备；
4）合理设计刷丝的安装结构，便于刷丝的更换、维修和保养；
5）升降要控制平稳，同时行程定位要求精确；
6）重量要控制，同时整体强度和刚度要满足要求；
7）要有可靠的锁定结构。
优选的是，所述扫刷分为5段，共有10个半圆形的扫刷块，每个扫刷块由刷丝和尼龙板组成。
在上述任一方案中优选的是，所述尼龙板为半圆形结构，其内径与滚筒的外径相等。
在上述任一方案中优选的是，所述尼龙板上均匀分布多个孔，所述每个孔内固定多根刷丝，刷丝材质为低温耐磨尼龙或者钢丝与尼龙丝的混合。
在上述任一方案中优选的是，所述扫刷的整体外轮廓形状与轨枕的上表面采用仿形设计。
在上述任一方案中优选的是，所述扫刷包括中间扫刷、轨处扣件扫刷和端部扫刷。
在上述任一方案中优选的是，所述尼龙板上的刷丝在不同位置的长度不同，在钢轨扫刷处有缺口。
在上述任一方案中优选的是，所述滚筒为空心的三段式圆柱结构，分为中间滚筒段、左滚筒段和右滚筒段。
在上述任一方案中优选的是，所述中间滚筒段、左滚筒段和右滚筒段的外圆上均设有加强板。
在上述任一方案中优选的是，所述中间滚筒段由中间的空心轴和两端的轴承座组成，所述两端的轴承座外圆上安装滚筒轴承。
在上述任一方案中优选的是，所述轴承座的端部有花键孔，与驱动装置中的液压马达的输出轴相连。
在上述任一方案中优选的是，所述左滚筒段和右滚筒段的结构相同，对称布置，其外径大于中间滚筒段的外径。
在上述任一方案中优选的是，所述左滚筒段和右滚筒段的一端与中间滚筒段相连，另一端为开放结构，滚筒内部是空心结构，为驱动装置提供了安装空间，驱动装置从开放端插入进行安装。
在上述任一方案中优选的是，所述左滚筒段和右滚筒段的圆周上开有多个检修孔。
在上述任一方案中优选的是，所述驱动装置为滚筒和扫刷的旋转驱动机构，同时也是滚筒和扫刷的旋转支撑结构。
在上述任一方案中优选的是，所述驱动装置包括安装座、液压马达以及轴承。
在上述任一方案中优选的是，所述驱动装置共有2组，布置在滚筒的两端，并分别插入到左滚筒段、右滚筒段的内部。
在上述任一方案中优选的是，所述安装座包括轴承座、圆筒及导向安装板，轴承座的一端内部安装轴承，另一端有液压马达安装止口，端面安装液压马达。
在上述任一方案中优选的是，所述圆筒的一端与轴承座的液压马达安装端相连，圆筒空心的内部为液压马达提供空间，同时在周圈开有多个孔；圆筒的另一端与导向安装板连接。
在上述任一方案中优选的是，所述导向安装板上开有圆孔，与圆筒的内孔相对应，并开有凹槽安装液压马达油管，同时在导向安装板的两侧加工有导向板段，卡在滑槽组件中进行导向，其顶部为提升油缸座和锁定装置的安装位置。
在上述任一方案中优选的是，所述滑槽组件为整体滚刷装置的导向部件，共有4组，位于整个滚刷装置的4个角上，分别卡住驱动装置安装座板的导向段，对滚刷装置的升降进行导向，同时也可对滚刷装置的轴向进行限位。
在上述任一方案中优选的是，所述滑槽组件包括安装底板和滑槽。
在上述任一方案中优选的是，所述滑槽的断面呈矩形，槽的底面和侧面分别安装底部尼龙板、侧面尼龙板，在导向时起到润滑作用。
在上述任一方案中优选的是，所述滑槽与安装底板通过螺栓固定。
在上述任一方案中优选的是，所述安装底板固定在工作小车架上，滑槽和安装底板间加工有横向定位台阶，使滑槽精确定位，还提供稳定的横向力。
在上述任一方案中优选的是，所述滑槽的顶部无挡边，驱动装置不动的情况下，滑槽沿安装底板上的台阶向下抽出取下。
在上述任一方案中优选的是，所述滑槽的底部开有螺栓孔，安装限位螺栓，限制滚刷装置下降的最低高度。
在上述任一方案中优选的是，所述升降油缸组件为整体滚刷装置的升降控制部件，有2组，分别位于滚刷装置的两端。
在上述任一方案中优选的是，所述升降油缸组件包括升降油缸，所述升降油缸的一端固定在驱动装置的安装座板上，另一端固定在工作小车上，同时升降油缸上设有位置传感器，实时显示油缸的伸出位置，并监控滚刷装置的下降高度。
在上述任一方案中优选的是，所述连接支架将两端的驱动装置进行直接连接，使滚筒、左侧驱动装置、支架、右侧驱动装置组成封闭的箱形整体结构。
在上述任一方案中优选的是，所述连接支架的中间为连接杆件，两端分别设有一块支架固定板，通过螺栓与驱动装置安装板相连。
在上述任一方案中优选的是，所述锁定装置位于滚刷装置的4个角上，由销轴、锁孔板、限位板组成，在滚刷装置处于上位时，进行可靠锁定。
本发明第二方面提供一种轨道除雪用滚刷装置的作业过程，其包括以下步骤：
步骤A：非作业状态，滚刷装置是通过锁定装置可靠的固定在轨道除雪车的中间工作小车上，整个滚刷装置都在机车车辆限界范围内，不影响整车在铁路线上的区间运行；
步骤B：到达作业区域准备作业时，滚刷装置先随工作小车降落至接近轨面位置，然后将滚刷装置的4个锁定销拔出，锁定装置解锁，滚刷装置即可沿滑槽组件进行垂直升降；
步骤C：选择作业运行方向，在司机室内操作驱动装置的液压马达运行，由于两个液压马达是相对安装在中间滚筒的两端，因此两个马达的转动方向是相反的，但最终驱动滚筒和扫刷旋转的方向与作业方向相匹配，使扫刷旋转时刷丝可将道床的积雪从后下向前上方扫起；
步骤D：控制升降油缸组件使扫刷、滚筒、驱动装置及连接支架构成的整体结构沿滑槽组件4平稳地垂直下降，当柔性刷丝在高速旋转的离心力的作用下碰到道床表面的积雪时即可将其向前扫起进入工作小车的抛雪装置，但碰到线缆、电容盒等线路设备时并不会对其造成破坏，通过控制整车向前走行，即可向前连续进行扫雪作业；
步骤E：向前扫雪作业过程中，可通过调节升降油缸控制扫雪作业深度，可通过调节液压马达转速即扫刷转速，适应不同的作业速度及深度要求；
步骤F：当作业过程中经过平交通口或道床上有不超过轨面的低矮障碍时，可在运行过程中提前将滚刷装置升起至最高位通过，无需停车，有效提高了作业效率；
步骤G：朝另一个方向运行进行扫雪作业时，只需改变液压马达的转动方向，使滚刷朝另一个方向旋转即可，其余步骤与上述相同；
步骤H：作业完成后，先通过控制升降油缸组件使滚刷装置上升至最高位，然后停止驱动装置液压马达的转动，再分别将锁定装置的锁销插入锁孔板进行锁定，滚刷装置即可随工作小车一起收到主车架上，并驶离作业区间。
本发明所述轨道除雪用滚刷装置有下列积极效果：
1、滚刷装置布置在轨道除雪车的除雪工作小车上，可整体进行移动，既能收至主车上，不影响轨道除雪车的区间运行性能，同时也可以放下来进行扫雪作业；
2、可与除雪工作小车一起，有效扫除铁路道床轨枕面以上至钢轨面间的积雪，便于铁路道线的维护与检修，保证线路的正常行车安全；
3、刷丝类型、直径选择合适，并通过合理布置，使用高速旋转的柔性刷丝扫雪时，既能达到清除道床面积雪，又不会损坏线路设备，安全、可靠；
4、扫刷分成5段10块半圆形扫刷块，通过螺栓拼装固定到圆滚筒上，拆装简单，方便在线路上对扫刷进行维修和保养；
5、滚筒为三段式结构，并且为空心圆筒，既保证了使用强度，又满足轻量化要求；
6、滚筒的直径两端大，中间小，液压马达可以插入到两端大滚筒的内部安装，通过合理设计，既保证了滚刷2.6m的作业范围，又尽可能缩短了滚刷装置的整体宽度，保证滚刷装置的整体结构宽度满足机车车辆限界要求；
7、采用双液压马达驱动，滚刷的转速可以从零到最大无级调节，滚刷转速越高，扫雪能力越强，在作业过程中可对滚刷的扫雪能力进行调节，满足不同作业速度及扫雪量的要求；
8、采用带位置传感器的升降液压油缸，作业时可实时监测滚刷的下降深度，便于控制滚刷装置下降到合适的深度，最大深度可下降至轨面以下280mm，并满足不同线路钢轨高度及扫雪作业深渡的要求；
9、滚刷装置的扫刷在宽度方向轮廓与轨枕表面进行仿形设计，可尽可能减少扫不到的区域，大大提高扫刷扫雪作业的干净程度，提高作业效率；
10、4个滑槽可在滚刷装置升降过程中进行有效导向，保证升降控制的平稳性，同时还能在作业时提供滚刷所需的推力及横向力，保证滚刷装置的结构稳定性，滑槽上的限位螺栓，可对滚刷最大的下降深度进行限定和调节；
11、采用4组手动锁定装置，锁定牢固，在极寒的雪天使用仍然非常可靠，便于缩短放车与收车的操作时间；
12、中间联接支架，使中间滚筒与两端的驱动装置构成了闭环的箱形结构，滚刷装置整体升移动时具有良好的结构稳定性，在升降过程中不会出现变形卡滞的情况。
附图说明
图1为按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的一优选实施例的结构示意图。
图2为按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图1所示优选实施例中滚筒的结构示意图。
图3为按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图2所示优选实施例中中间滚筒段的结构示意图。
图4为按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图1所示实施例中扫刷的结构示意图。
图5为按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图4所示实施例中扫刷块的结构示意图。
图6为按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图1所示实施例中驱动装置的结构示意图。
图7为按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图1所示实施例中滑槽组件的结构示意图。
图8为按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图1所示实施例中连接支架的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的实施例。
如图1所示，按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的一优选实施例的结构示意图。本发明的轨道除雪用滚刷装置，包括滚筒2、连接支架7以及固定在滚筒的外圆上的扫刷1；滚筒的两端通过轴承与驱动装置3连接，所述滚筒的两端分别设有升降油缸组件6、滑槽组件4和手动锁定装置5进行升降控制、导向和锁定。本发明的滚刷装置能整体升降，并且非常平稳、可靠，区间运行时可上升收起至机车车辆限界范围内，作业时最低可降至轨枕板表面；滚刷装置布置在轨道除雪车的除雪工作小车上，可整体进行移动，既能收至主车上，不影响轨道除雪车的区间运行性能，也可以放下来进行扫雪作业；选择合适的刷丝，并合理匹配转速及深度，能在高速运行时扫起道床上的积雪，同时不破坏道床线路设备。
滚刷装置主要连接顺序如下：扫刷1固定在滚筒2的外圆上，滚筒两端通过轴承与驱动装置3相连，驱动装置3插入到滚筒2两端内部安装，其上的液压马达输出轴直接与滚筒2相连，连接支架7将两组驱动装置3相连，使滚刷装置构成封闭结构，滚刷装置的两端分别有1组升降油缸组件6、2组滑槽组件4和2组手动锁定装置5进行升降控制、导向和锁定。
如图4、图5所示，按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图1所示实施例中扫刷的结构示意图。
在本实施例中，所述扫刷1分为5段，共有10个半圆形的扫刷块（如图5所示），每个扫刷块由刷丝16和尼龙板17组成。
在本实施例中，所述尼龙板17为半圆形结构，其内径与滚筒2的外径相等。
在本实施例中，所述尼龙板17上均匀分布多个孔，所述每个孔内固定多根刷丝16，刷丝16材质为低温耐磨尼龙或者钢丝与尼龙丝的混合。
在本实施例中，所述扫刷1的整体外轮廓形状与轨枕的上表面采用仿形设计。
在本实施例中，所述扫刷1包括中间扫刷13、轨处扣件扫刷14和端部扫刷15。
在本实施例中，所述尼龙板17上的刷丝16在不同位置的长度不同，在钢轨扫刷处有缺口。
扫刷1是进行扫雪的主要部件，整个扫刷分成了5段共10个半圆形的扫刷块，每个扫刷块由刷丝16和尼龙板17组成，尼龙板17为半圆形结构，内径与滚筒2外径相同，其上均布有一定数量的孔，每个孔内可固定几根刷丝，刷丝材质为低温耐磨尼龙。扫刷1的整体外轮廓形状与轨枕的上表面采用仿形设计，刷丝16不同位置长度有所不同，在钢轨扫刷处有缺口，既可让开钢轨，保证滚刷装置正常下降，又不影响清扫道钉和扣件处积雪。
接下来参阅图2、图3所示，按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图1所示优选实施例中滚筒的结构示意图。
在本实施例中，所述滚筒2为空心的三段式圆柱结构，分为中间滚筒段9、左滚筒段8和右滚筒段10。
在本实施例中，所述中间滚筒段9、左滚筒段8和右滚筒段10的外圆上均设有加强板。
在本实施例中，所述中间滚筒段9由中间的空心轴12和两端的轴承座11组成，所述两端的轴承座外圆上安装滚筒轴承。
在本实施例中，所述轴承座11的端部有花键孔，与驱动装置3中的液压马达的输出轴相连。
在本实施例中，所述左滚筒段8和右滚筒段10的结构相同，对称布置，其外径大于中间滚筒段9的外径。
在本实施例中，所述左滚筒段8和右滚筒段10的一端与中间滚筒段9相连，另一端为开放结构，滚筒内部是空心结构，为驱动装置3提供了安装空间，驱动装置3从开放端插入进行安装。
在本实施例中，所述左滚筒段8和右滚筒段10的圆周上开有多个检修孔。
如图6所示，按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图1所示实施例中驱动装置的结构示意图。
在本实施例中，所述驱动装置3为滚筒2和扫刷1的旋转驱动机构，同时也是滚筒2和扫刷1的旋转支撑结构。
在本实施例中，所述驱动装置3包括安装座、液压马达以及轴承。
在本实施例中，所述驱动装置3共有2组，布置在滚筒2的两端，并分别插入到左滚筒段8、右滚筒段10的内部。
在本实施例中，所述安装座包括轴承座18、圆筒19及导向安装板20，轴承座18的一端内部安装轴承，另一端有液压马达安装止口，端面安装液压马达。
在本实施例中，所述圆筒19的一端与轴承座18的液压马达安装端相连，圆筒空心的内部为液压马达提供空间，同时在周圈开有多个孔；圆筒19的另一端与导向安装板20连接。
在本实施例中，所述导向安装板20上开有圆孔，与圆筒19的内孔相对应，并开有凹槽安装液压马达油管，同时在导向安装板20的两侧加工有导向板段，卡在滑槽组件4中进行导向，其顶部为提升油缸座和锁定装置5的安装位置。
驱动装置3是滚筒2和扫刷1的旋转驱动机构，同时也是滚筒2和扫刷1的旋转支撑结构，由安装座、液压马达以及轴承组成，共有2组，布置在滚筒2的两端，并分别插入到左、右滚筒的内部。
安装座是驱动装置3的基础安装件，同时也是关键结构件，轴承座18、圆筒19及导向安装板20，轴承座18的一端内部安装轴承，另一端有液压马达安装止口，端面安装液压马达，圆筒19与轴承座18的液压马达安装端相连，圆筒19空心的内部可为液压马达提供空间，同时在周圈开有一定数量的孔，便于液压马达固定螺栓的安装，圆筒19的另一端与板相连，板上开有大的圆孔，与圆筒内孔相对应，并开有凹槽便于液压马达油管的安装，同时在两侧加工有导向板段，可卡在滑槽22中进行导向，其顶部还是提升油缸座和锁定装置5的安装位置。液压马达是驱动滚刷旋转的动力元件，插到圆筒19的内部安装到轴承座18的端面上，其输出轴直接插入中间滚筒端部的花键孔内。轴承的外圆固定在安装座的轴承座孔内，内圆固定在中间滚筒端部的外圆轴承座上，整个滚筒可在液压马达输出轴的驱动下，绕两端的轴承中心旋转。
如图7所示，按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图1所示实施例中滑槽组件的结构示意图。
在本实施例中，所述滑槽组件4为整体滚刷装置的导向部件，共有4组，位于整个滚刷装置的4个角上，分别卡住驱动装置安装座板26的导向段，对滚刷装置的升降进行导向，同时也可对滚刷装置的轴向进行限位。
在本实施例中，所述滑槽组件4包括安装底板21和滑槽22。
在本实施例中，所述滑槽22的断面呈矩形，槽的底面和侧面分别安装底部尼龙板23、侧面尼龙板24，在导向时起到润滑作用。
在本实施例中，所述滑槽22与安装底板21通过螺栓25固定。
在本实施例中，所述安装底板21固定在工作小车架上，滑槽22和安装底板21间加工有横向定位台阶，使滑槽精确定位，还提供稳定的横向力。
在本实施例中，所述滑槽22的顶部无挡边，驱动装置3不动的情况下，滑槽22沿安装底板21上的台阶向下抽出取下。
在本实施例中，所述滑槽22的底部开有螺栓孔，安装限位螺栓，限制滚刷装置下降的最低高度。
在本实施例中，所述升降油缸组件6为整体滚刷装置的升降控制部件，有2组，分别位于滚刷装置的两端。
升降油缸组件6是滚刷装置的升降控制部件，有2组，分别位于滚刷装置的两端，升降油缸一端固定在驱动装置安装座板上，一端固定在工作小车上，同时升降油缸有活塞位置传感器，可实时显示油缸的伸出位置，并监控滚刷装置的下降高度。
在本实施例中，所述升降油缸组件6包括升降油缸，所述升降油缸的一端固定在驱动装置的安装座板上，另一端固定在工作小车上，同时升降油缸上设有位置传感器，实时显示油缸的伸出位置，并监控滚刷装置的下降高度。
滑槽组件4是滚刷装置的导向部件，共有4组，位于滚刷装置的4个角上，分别卡住驱动装置安装座板的导向段，对滚刷装置的升降进行导向，保证滚刷升降时两端的同步，同时也可对滚刷装置的轴向进行限位。滑槽22的断面呈矩形，槽的底面和侧面安装有尼龙板，可在导向时起到润滑作用，保证导向板在滑槽内运动顺畅。
滑槽22与安装底板21通过螺栓固定，可进行快速拆卸，方便滚刷的安装与更换，安装底板21固定在工作小车架上，滑槽22和安装底板21间加工有横向定位台阶，使滑槽22不仅能精确定位，还可提供稳定的横向力。
滑槽22顶部无挡边，保证驱动装置不动的情况下，滑槽22可以沿底板上的台阶向下抽出取下，从而为滚筒及驱动装置的安装和拆卸提供空间，滑槽22底部有螺栓孔，可安装限位螺栓，限制滚刷装置下降的最低高度，使滚刷装置可满足不同线路最大扫雪深度的要求，也可以在运行时起到安全防护的作用，使滚刷装置不致完全脱出。
如图8所示，按照本发明的轨道除雪用滚刷装置的图1所示实施例中连接支架的结构示意图。
在本实施例中，所述连接支架7将两端的驱动装置3进行直接连接，使滚筒、左侧驱动装置、支架、右侧驱动装置组成封闭的箱形整体结构。
在本实施例中，所述连接支架7的中间为连接杆件28，两端分别设有一块支架固定板27，通过螺栓与驱动装置安装板26相连。
在本实施例中，所述锁定装置5位于滚刷装置的4个角上，由销轴、锁孔板、限位板组成，在滚刷装置处于上位时，进行可靠锁定。
连接支架7将两端的驱动装置进行直接连接，使滚筒、左侧驱动装置、支架、右侧驱动装置组成了封闭的箱形整体结构，有效保证了滚刷装置在整体升降过程中的强度和刚度。连接支架中间为连接杆件，两端分别有一块安装板，可通过螺栓与驱动装置上的固定板相连。
本发明第二方面提供一种轨道除雪用滚刷装置的作业过程，其包括以下步骤：
步骤A：非作业状态，滚刷装置是通过锁定装置可靠的固定在轨道除雪车的中间工作小车上，整个滚刷装置都在机车车辆限界范围内，不影响整车在铁路线上的区间运行；
步骤B：到达作业区域准备作业时，滚刷装置先随工作小车降落至接近轨面位置，然后将滚刷装置的4个锁定销拔出，锁定装置5解锁，滚刷装置即可沿滑槽组件4进行垂直升降；
步骤C：选择作业运行方向，在司机室内操作驱动装置3的液压马达运行，由于两个液压马达是相对安装在中间滚筒9的两端，因此两个马达的转动方向是相反的，但最终驱动滚筒2和扫刷1旋转的方向与作业方向相匹配，使扫刷1旋转时刷丝16可将道床的积雪从后下向前上方扫起；
步骤D：控制升降油缸组件6使扫刷1、滚筒2、驱动装置3及连接支架7构成的整体结构沿滑槽组件4平稳地垂直下降，当柔性刷丝16在高速旋转的离心力的作用下碰到道床表面的积雪时即可将其向前扫起进入工作小车的抛雪装置，但碰到线缆、电容盒等线路设备时并不会对其造成破坏，通过控制整车向前走行，即可向前连续进行扫雪作业；
步骤E：向前扫雪作业过程中，可通过调节升降油缸控制扫雪作业深度，可通过调节液压马达转速即扫刷转速，适应不同的作业速度及深度要求；
步骤F：当作业过程中经过平交通口或道床上有不超过轨面的低矮障碍时，可在运行过程中提前将滚刷装置升起至最高位通过，无需停车，有效提高了作业效率；
步骤G：朝另一个方向运行进行扫雪作业时，只需改变液压马达的转动方向，使滚刷朝另一个方向旋转即可，其余步骤与上述相同；
步骤H：作业完成后，先通过控制升降油缸组件6使滚刷装置上升至最高位，然后停止驱动装置3液压马达的转动，再分别将锁定装置5的锁销插入锁孔板进行锁定，滚刷装置即可随工作小车一起收到主车架上，并驶离作业区间。
作为本发明的替代方案：
1、本方案采用尼龙刷丝，质地较软，不易损坏线路设备，但只能清扫道床表面的松散积雪，为满足不同线路除雪作业要求，也可替换其他不同类型的刷丝，如道床有结冰情况时，可采用钢丝与尼龙刷丝混合的形式进行清扫。
2、扫刷的分段及固定方式：本方案将扫刷分布5段共10块半圆结构，可对分段情况进行调整，也可不采用半圆，而在圆度方向分成多等分。
综上所述，本发明的滚刷装置具有以下优点：可安装于轨道除雪车，能够在铁道线路区间内运行作业；采用滚刷清扫铁路道床轨枕面以上至钢轨面间积雪的作业方式；扫刷采用分块拼装结构，刷丝采用耐低温且耐磨的尼龙，分束固定在半圆形的尼龙板；扫刷的外轮廓与轨枕面仿形，在钢轨处有与之相匹配的缺口；滚筒采用三段是空心结构，通过两端的轴承座和轴承固定到两端的驱动装置上；采用2个液压马达同时驱动，分别安装在滚筒的两端，马达输出轴与滚筒两端内花键直接相连；滚刷转速可以无级调节，从而实现在作业过程中扫雪能力的控制；两端驱动装置、中心滚筒以及连接支架构成的箱形结构，具有良好的整体强度及刚度；驱动装置采用插入式安装，可实现滚筒的固定与旋转驱动，结构紧凑，功能可靠；驱动装置的安装座结构功能复杂，是液压马达的安装座，也是滚筒的轴承座，可以进行导向，还是提升油缸的安装底座，并且也是锁孔板的安装底座；采用带位置传感器的升降油缸，升降油缸安装在滚刷装置的两端，只提供升降控制力；滚刷装置采用垂直升方式，具有滚刷扫雪作业深度监测功能，可在作业过程中对作业深度进行实时监测和调节；有可拆式的导向滑槽，内有润滑用尼龙板，可进行导向并同时提供作业所需的推力及横向力；扫刷能正、反方向旋转，可实现双向扫雪作业；设有可靠的手动锁定装置；全部零部件采用低温设计，满足最低-400C的使用要求。
本领域技术人员不难理解，本发明的轨道除雪用滚刷装置及其作业方法包括本说明书中各部分的任意组合。限于篇幅且为了使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本发明的范围已经不言自明。
Claims (10)
1.一种轨道除雪用滚刷装置，包括滚筒（2）、连接支架（7）以及固定在滚筒（2）的外圆上的扫刷（1）；滚筒（2）的两端通过轴承与驱动装置（3）连接，其特征在于：滚筒（2）的两端分别设有升降油缸组件（6）、滑槽组件（4）和手动锁定装置（5）进行升降控制、导向和锁定。
2.如权利要求1所述的轨道除雪用滚刷装置，其特征在于：扫刷（1）分为5段，共有10个半圆形的扫刷块，每个扫刷块由刷丝（16）和尼龙板（17）组成。
3.如权利要求2所述的轨道除雪用滚刷装置，其特征在于：尼龙板（17）为半圆形结构，其内径与滚筒（2）的外径相等。
4.如权利要求2或3所述的轨道除雪用滚刷装置，其特征在于：尼龙板（17）上均匀分布多个孔，所述每个孔内固定多根刷丝（16），刷丝（16）材质为低温耐磨尼龙或者钢丝与尼龙丝的混合。
5.如权利要求1或2所述的轨道除雪用滚刷装置，其特征在于：扫刷（1）的整体外轮廓形状与轨枕的上表面采用仿形设计；扫刷（1）包括中间扫刷（13）、轨处扣件扫刷（14）和端部扫刷（15）。
6.如权利要求4所述的轨道除雪用滚刷装置，其特征在于：尼龙板（17）上的刷丝（16）在不同位置的长度不同，在钢轨扫刷处有缺口。
7.如权利要求1所述的轨道除雪用滚刷装置，其特征在于：滚筒（2）为空心的三段式圆柱结构，分为中间滚筒段（9）、左滚筒段（8）和右滚筒段（10）。
8.如权利要求7所述的轨道除雪用滚刷装置，其特征在于：中间滚筒段（9）、左滚筒段（8）和右滚筒段（10）的外圆上均设有加强板。
9.如权利要求7或8所述的轨道除雪用滚刷装置，其特征在于：中间滚筒段（9）由中间的空心轴（12）和两端的轴承座（11）组成，所述两端的轴承座外圆上安装滚筒轴承。
10.一种轨道除雪用滚刷装置的作业过程，其包括以下步骤：
步骤A：非作业状态，滚刷装置是通过锁定装置可靠的固定在轨道除雪车的中间工作小车上，整个滚刷装置都在机车车辆限界范围内，不影响整车在铁路线上的区间运行；
步骤B：到达作业区域准备作业时，滚刷装置先随工作小车降落至接近轨面位置，然后将滚刷装置的4个锁定销拔出，锁定装置（5）解锁，滚刷装置即可沿滑槽组件（4）进行垂直升降；
步骤C：选择作业运行方向，在司机室内操作驱动装置（3）的液压马达运行，由于两个液压马达是相对安装在中间滚筒（9）的两端，因此两个马达的转动方向是相反的，但最终驱动滚筒（2）和扫刷（1）旋转的方向与作业方向相匹配，使扫刷（1）旋转时刷丝（16）可将道床的积雪从后下向前上方扫起；
步骤D：控制升降油缸组件（6）使扫刷（1）、滚筒（2)、驱动装置（3）及中间支架（7）构成的整体结构沿滑槽组件（4）平稳地垂直下降，当柔性刷丝（16）在高速旋转的离心力的作用下碰到道床表面的积雪时即可将其向前扫起进入工作小车的抛雪装置，但碰到线缆、电容盒等线路设备时并不会对其造成破坏，通过控制整车向前走行，即可向前连续进行扫雪作业；
步骤E：向前扫雪作业过程中，可通过调节升降油缸控制扫雪作业深度，可通过调节液压马达转速即扫刷转速，适应不同的作业速度及深度要求；
步骤F：当作业过程中经过平交通口或道床上有不超过轨面的低矮障碍时，可在运行过程中提前将滚刷装置升起至最高位通过，无需停车，有效提高了作业效率；
步骤G：朝另一个方向运行进行扫雪作业时，只需改变液压马达的转动方向，使滚刷朝另一个方向旋转即可，其余步骤与上述相同；
步骤H：作业完成后，先通过控制升降油缸组件（6）使滚刷装置上升至最高位，然后停止驱动装置（3）液压马达的转动，再分别将锁定装置（5）的锁销插入锁孔板进行锁定，滚刷装置即可随工作小车一起收到主车架上，并驶离作业区间。
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| CN201910876769.2A CN112523155A (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 一种轨道除雪用滚刷装置及其作业方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114319219A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-12 | 沈阳航空航天大学 | 一种道路冻结冰雪去除装置 |
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2019
- 2019-09-17 CN CN201910876769.2A patent/CN112523155A/zh active Pending
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| CN114319219A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-12 | 沈阳航空航天大学 | 一种道路冻结冰雪去除装置 |
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