CN113756250A - 一种轨道除冰车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道除冰车，适于架设在金属材质的轨道上，轨道除冰车包括车体和设于车体上的除冰机构；除冰机构包括电磁加热融冰器，用于通过电磁加热使轨道发热，以融冰；机械碎冰装置，用于将电磁加热融冰器加热过的冰层碾碎；烘干装置，用于烘干轨道表面上的积水；电磁加热融冰器、机械碎冰装置和烘干装置沿轨道除冰车的行进方向依次设置，且三者均位于车体的下方。本发明的轨道除冰车，电磁加热融冰器利用电磁加热原理使轨道发热，与轨道表面接触的冰层底部融化，并使冰层底部与轨道表面接触处形成水膜，破坏冰层与轨道表面的结合力，使冰层与轨道表面脱离，再用机械碎冰装置进行碾压使冰层破碎，对轨道面没有机械冲击，不破坏轨道。
Description
技术领域
本发明属于车辆领域，特别涉及一种轨道除冰车。
背景技术
传统的融雪剂除冰对钢梁具有腐蚀和破坏作用，需要巨额的修复费用；而机械式除冰效果差，也会对钢梁造成损伤和破坏，影响未来线路的行车安全。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种轨道除冰车，适于架设在金属材质的轨道上，所述轨道除冰车包括车体和设于所述车体上的除冰机构；
所述除冰机构包括：
电磁加热融冰器，用于通过电磁加热使所述轨道发热，以融冰；
机械碎冰装置，用于将所述电磁加热融冰器加热过的冰层碾碎；
烘干装置，用于烘干所述轨道表面上的积水；
所述电磁加热融冰器、机械碎冰装置和烘干装置沿所述轨道除冰车的行进方向依次设置，且三者均位于所述车体的下方。
通过上述技术方案，本发明的轨道除冰车，电磁加热融冰器利用电磁加热原理使轨道发热，使冰层底部与轨道面接触处形成水膜，破坏冰层与轨道表面的结合力，使冰层与轨道表面脱离，然后再利用机械碎冰装置进行碾压使冰层破碎，本发明不采用纯机械除冰，对轨道面几乎没有机械冲击，不破坏轨道。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明一种实施例提供的轨道除冰车的结构示意图；
图2是本发明一种实施例提供的轨道除冰车位于轨道上的结构示意图一；
图3是本发明一种实施例提供的轨道除冰车位于轨道上的结构示意图二；
图4是本发明一种实施例提供的轨道除冰车的局部结构示意图一；
图5是本发明一种实施例提供的轨道除冰车的局部结构示意图二；
图6是本发明一种实施例提供的轨道除冰车的电磁加热单元的结构示意图；
图7是本发明一种实施例提供的轨道除冰车的电磁加热融冰器的位置调节过程示意图。
附图标记：100、轨道除冰车；200、轨道；
1、车体；2、除冰机构；
21、电磁加热融冰器；211、电磁加热单元；2111、电磁加热层；2112、超导磁材料层；212、骨架结构；
22、融冰器位置调节装置；221、高度调节单元；2211、高度调节杆；2212、高度调节轴承座；2213、高度调节轴；2214、高度调节动力件；222、水平调节单元；2221、水平调节轴；2222、水平调节轴承座；2223、水平调节动力件；223、高度传感器；224、角度传感器；
23、机械碎冰装置；231、走行轮；232、碎冰铲；24、烘干装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至图7所示，本发明实施例提出轨道除冰车100，轨道除冰车100适于架设在金属材质的轨道200上，轨道除冰车100包括车体1和设于车体1上的除冰机构2；
其中，轨道200由能发生电磁加热的金属材质制成，具体地，轨道200由含铁的金属材质制成；更优选地，轨道200由钢材制成；
除冰机构2包括：
电磁加热融冰器21，用于通过电磁加热使轨道200发热，以融冰；
机械碎冰装置23，用于将电磁加热融冰器21加热过的冰层碾碎；
烘干装置24，用于烘干轨道200表面上的积水；
电磁加热融冰器21、机械碎冰装置23和烘干装置24沿轨道除冰车100的行进方向依次设置，且三者均位于车体1的下方。
通过上述技术方案，本发明的轨道除冰车100，电磁加热融冰器21利用电磁加热原理使电磁波穿透冰面，使轨道200表面发热以融冰，具体地，轨道200表面发热使得与轨道表面接触的冰层底部融化，并使冰层底部与轨道200表面接触处形成水膜，从而破坏了冰层与轨道200表面的结合力，使冰层与轨道200表面脱离；然后，轨道除冰车100再利用机械碎冰装置23碾压已经过电磁加热融冰器21处理过的、与轨道200表面的结合力已经破坏的冰层，使冰层破碎；本发明的轨道除冰车100通过电磁加热融冰器21与机械碎冰装置23的配合进行除冰，相比于纯机械除冰，本发明的轨道除冰车100在除冰时对轨道200表面几乎没有机械冲击，不会破坏轨道200。
优选地，电磁加热融冰器21设于车体1的前端。在此需要说明，电磁加热融冰器21可以是位于在上下方向上不与车体1有交集的前端，也可以位于在上下方向上与车体1有交集的前端。
如图1至图7所示，在本发明提供的一种实施方式中，机械碎冰装置23包括碾冰单元和扫冰单元；优选地，本发明实施例的碾冰单元包括带碎冰链的走行轮231，通过在走行轮231上设置碎冰链，本发明实施例的机械碎冰装置23通过车辆自重进行碾压使冰层破碎，可以实现对轨道200面几乎没有机械冲击，不破坏轨道200的目的。
如图1至图7所示，在本发明提供的一种实施方式中，扫冰单元包括两个沿轨道200的宽度方向并排设置的碎冰铲232，碎冰铲232用于将碎冰铲232除并扫落；优选地，碎冰铲232设于车体1的中部并位于碾冰单元的后方，这样可以将电磁加热融冰器21和机械碎冰装置23除掉的冰全部铲除并扫落，达到干净除冰的目的。
如图1至图7所示，在本发明提供的一种实施方式中，电磁加热融冰器21包括电磁加热单元211和电磁控制器（图中未示出），电磁加热单元211位于轨道200的上方；电磁控制器用于产生高频电流并将该高频电流传送给电磁加热单元211，以使电磁加热单元211产生交变磁场并作用于轨道200上。其中，电磁控制器可以设于车体内，具体安装位置在此不做限定。在此还需要说明，电磁加热单元211位于轨道200的上方是根据发明提供的实施方式而设定的，电磁加热单元211也可以根据轨道结构的不同或变化而灵活设定其位置，只需使其电磁加热效果能够达到使用要求。
在本发明提供的一种实施方式中，电磁加热单元211包括电磁加热层2111和超导磁材料层2112，超导磁材料层2112包裹电磁加热层2111的侧边与上表面，以使电磁加热单元211产生的交变磁场定向作用于轨道200的上表面，这样可以提高电磁利用率，并减小因电磁发生方向不固定导致的安全风险。
具体地，本发明的轨道除冰车100，电磁控制器产生高频电流并将该高频电流传送给电磁加热单元211，电磁加热单元211产生交变磁场并作用于轨道200上。轨道200上表面切割交变磁力线而产生涡流，涡流使轨道200上表面的载流子高速无规律运动，载流子与原子互相碰撞摩擦产生热能，轨道200上表面温度迅速，冰层底部与轨道200面接触处形成水膜，破坏冰层与轨道200表面的结合力，使冰层与轨道200表面脱离。本发明的轨道除冰车100能以较小能量破坏冰层与钢制轨道200的结合力，使冰层与钢制轨道200脱离，从而达到干净除冰的目的。
优选地，电磁加热单元211的外表面设有防水层（图中未示出），以使电磁加热单元211具有防雨雪水侵入的能力，使电磁加热单元211能够在雨雪天气下正常使用。
如图1至图7所示，在本发明提供的一种实施方式中，电磁加热融冰器21还包括骨架结构212，骨架结构212包裹电磁加热单元211的侧边与上表面，电磁加热单元211通过骨架结构212安装在融冰器位置调节装置22上。优选地，骨架结构212具有足够的强度和刚性，使电磁加热单元211能够承受车辆运行过程中的振动和冲击，同时具有简单推扫除浮雪的能力。当然，骨架结构212也可以做防水处理，使其具有防水功能。
由于电器加热单元211与轨道200上表面的距离和角度直接影响电磁加热融冰器21的功率输出，为了使电磁加热融冰器21能够自动达到效率的最大化，在本发明提供的一种实施方式中，轨道除冰车100还包括融冰器位置调节装置22；融冰器位置调节装置22设于车体1上且能相对车体1进行位置调节，电磁加热融冰器21安装在融冰器位置调节装置22上。
在本发明提供的一种实施方式中，融冰器位置调节装置22包括高度调节单元221和水平调节单元222，如图1至图7所示；高度调节单元221连接在车体1上且能相对车体1进行位置调节，水平调节单元222与高度调节单元221固连，电磁加热融冰器21安装在水平调节单元222上且能相对水平调节单元222进行位置调节。具体地，电磁加热单元211通过骨架结构212安装在水平调节单元222上。
此外，由于轨道200上的冰层厚度并不相同，随着车体1在轨道200上的移动，轨道200上的冰层可能会与电磁加热融冰器21发生干涉碰撞，为防止碰撞的发生，通过设置融冰器位置调节装置22，融冰器位置调节装置22的高度调节单元221能够在上下方向上对电磁加热融冰器21的电磁加热单元211进行高度的调节，防止电磁加热融冰器21与轨道200上的冰层之间发生碰撞，还可以有效地躲避轨道200上的障碍物；在车辆的爬坡或下坡阶段，水平调节单元222可以调节电磁加热融冰器21相对轨道200表面之间的角度，以避免轨道200起伏而导致的干涉，提高了轨道除冰车100的可靠性和稳定性。融冰器位置调节装置22使电磁加热融冰器21上下移动地设置在车体1上，电磁加热融冰器21可以对轨道200上不同厚度的积雪和冰层进行清除；通过调节电磁加热融冰器21相对轨道200的距离，具体地，通过调整电磁加热融冰器21到与轨道200上冰层正对的位置，可以改变电磁加热融冰器21的工作效率，调节冰层的融化速度，使轨道除冰车100对轨道200的除冰效果更加彻底。
在本发明提供的一种实施方式中，高度调节单元221包括高度调节部和高度调节动力件2214，高度调节部安装到车体1上，高度调节动力件2214与高度调节部驱动连接；
水平调节单元222包括水平调节部和水平调节动力件2223，水平调节部固边到高度调节部上，水平调节动力件2223与水平调节部驱动连接，电磁加热融冰器21连接于水平调节部上。
进一步地，高度调节部包括高度调节杆2211、高度调节轴承座2212和高度调节轴2213；高度调节轴承座2212安装在车体1上，高度调节轴2213安装在高度调节轴承座2212上，高度调节动力件2214与高度调节轴2213驱动连接以使高度调节轴2213相对高度调节轴承座2212转动，高度调节杆2211固设于高度调节轴2213上且能在高度调节动力件2214的驱动下绕高度调节轴2213做圆周运动；
水平调节部包括水平调节轴承座2222和水平调节轴2221，高度调节杆2211与水平调节轴承座2222相连，电磁加热融冰器21设于水平调节轴承座2222上，
水平调节轴2221设于水平调节轴承座2222上，水平调节动力件2223与水平调节轴2221驱动连接以使水平调节轴2221和水平调节轴承座2222相对高度调节杆2211转动。具体地，电磁加热单元211通过骨架结构212安装在水平调节轴承座2222上。
其中，高度调节轴承座2212固定在车体1上，高度调节动力件2214带动高度调节轴2213转动，并使高度调节杆2211绕高度调节电机轴做有限度的圆周运动，运动的高度调节杆2211带动水平调节单元222和电磁加热融冰器21做有限度的圆周运动，进而改变电磁加热融冰器21相对轨道200上表面的高度（由图7中的S1至S2）；之后，高度调节单元221停止工作，高度调节杆2211保持不动，水平调节动力件2223带动水平调节轴2221和水平调节轴承座2222一起绕高度调节杆2211做有限度的圆周运动，从而改变电磁加热单元211与轨道200上表面的角度（由图7中的S2至S3）。融冰器位置调节装置22的此种调节方式，不仅可以保证电磁加热融冰器21使用时的稳定性和安全性，同时也可以保证电磁加热融冰器21在进行位置调节时的灵敏度和方便可靠性，且保证调节速度。此处的水平调节轴承座2222其径向限定，但圆周方向可以进行有限度的调节。
在本发明提供的一种实施方式中，高度调节动力件2214和水平调节动力件2223可以均为电机。在此实施例中，高度调节电机轴与高度调节轴2213连接，高度调节电机使高度调节杆2211绕高度调节电机轴做有限度的圆周运动，运动的高度调节杆2211带动水平调节单元222和电磁加热融冰器21做有限度的圆周运动，进而改变电磁加热融冰器21相对轨道200上表面的高度；之后，高度调节单元221停止工作，高度调节杆2211保持不动，水平调节电机轴带动水平调节轴2221和水平调节轴承座2222一起绕高度调节杆2211做有限度的圆周运动，从而改变电磁加热单元211与轨道200上表面的角度。
如图1至图7所示，在本发明提供的一种实施方式中，融冰器位置调节装置22还包括检测单元，检测单元用于检测电磁加热单元211与轨道200之间的位置信息，并将检测到的信息传输至轨道除冰车100的中央处理器(图中未示出)。
进一步地，检测单元包括高度传感器223和角度传感器224；高度传感器223用于检测电磁加热单元211与轨道200的上表面之间的距离，角度传感器224用于检测轨道200的上表面的水平角度变化；
高度传感器223和角度传感器224与轨道除冰车100的中央处理器通信连接，以将检测到的信息传输至轨道除冰车100的中央处理器。
具体地，轨道除冰车100可以根据检测单元检测电磁加热融冰器21的电磁加热单元211与轨道200上表面上冰层之间的距离和角度，然后通过高度调节单元221调节电磁加热单元211相对轨道200表面的高度，通过水平调节单元222调节电磁加热单元211相对轨道200表面之间的角度。
在本发明提供的一种实施方式中，高度传感器223可以设置在电磁加热单元211上，高度传感器223可以检测电磁加热单元211的下表面距离其下方的轨道200上表面上的冰层的间距。
在具体实施时，当高度传感器223检测到冰层与电磁加热单元211之间的距离大于预设值时，高度传感器223将此信息中央处理器，中央处理器控制高度调节单元221驱动电磁加热单元211向下移动，以减小电磁加热单元211与轨道200上表面上的冰层之间的距离，保证电磁加热单元211对轨道200上表面上冰层的清除效率；当高度传感器223所检测到的距离小于预设距离时，高度调节单元221将驱动电磁加热单元211向上移动，以增大电磁加热单元211与轨道200上表面上的冰层之间的距离，保证电磁加热单元211与轨道200上表面上的冰层不会发生干涉，以防止电磁加热单元211与冰层之间发生碰撞。
同理，当角度传感器224检测到轨道200上表面（冰层）与电磁加热单元211之间的角度大于预设值时，角度传感器224将此信息中央处理器，中央处理器控制水平调节单元222调节电磁加热单元211相对轨道200表面之间的角度，以保证电磁加热单元211与轨道200上表面上的冰层之间的角度近乎平行，保证电磁加热单元211对轨道200上表面上冰层的清除效率，且保证电磁加热单元211与轨道200上表面上的冰层不会发生干涉，以防止电磁加热单元211与冰层之间发生碰撞。
在本发明提供的一种实施方式中，在轨道除冰车100没有启动之前，检测单元首先检测电磁加热单元211与轨道200上表面之间的位置，轨道除冰车100的中央处理器根据检测单元所检测到的信息调整电磁加热单元211相对轨道200的位置，以使电磁加热单元211可以更靠近轨道200上表面但不与轨道200上表面上的冰层发生接触，提高电磁加热单元211对轨道200上表面上冰层的除冰效率。
优选地，电磁加热单元211先进行预热，在电磁加热单元211预热过程中车辆不行驶，当电磁加热单元211预热完成后，车辆开始行驶，以保证电磁加热单元211可以有效地消除轨道200上表面上的冰层，提高轨道除冰车100的除冰效率。
在本发明提供的一种实施方式中，高度传感器223包括四个测距传感器，四个测距传感器分设于电磁加热单元211的四周，测距传感器测量电磁加热单元211和轨道200上表面的距离，并将检测到的信息反馈给轨道除冰车100的中央处理器，与设计基准值（例如，基准值可以为10mm±2mm）对比，然后根据对比结果进行高度调节。在本发明提供的一种实施方式中，水平传感器可以为倾角传感器，倾角传感器测量轨道200上表面的水平角度变化，并将检测到的信息反馈给轨道除冰车100的中央处理器，与初始设定的水平0°进行对比（差值大于2°），然后根据对比结果进行水平调节。
如图1至图7所示在本发明提供的一种实施方式中，烘干机构设于车体1尾端的下部，烘干机构用于烘干轨道200表面上的积水，当电磁加热单元211将轨道200表面上的冰层融化后，在轨道200表面上形成积水，烘干机构可以将轨道200表面上的积水进行烘干以避免积水再度结冰。
在本发明提供的一种实施方式中，烘干机构为车辆尾气喷管，车辆尾气喷管将车辆排放的尾气导向轨道200表面，使车辆尾气吹向轨道200表面上的积水，高温的尾气可以将轨道200表面上的积水吹干，防止轨道200表面上发生二次结冰的现象。
优选地，轨道除冰车100的车体1结构相比于轨道200线路上运营的轨道200车辆尺寸小，以保证轨道除冰车100在工作过程中不发生侵界等安全事故。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (14)
1.一种轨道除冰车，适于架设在金属材质的轨道上，其特征在于，所述轨道除冰车包括车体和设于所述车体上的除冰机构；所述除冰机构包括：
电磁加热融冰器，用于通过电磁加热使所述轨道发热，以融冰；
机械碎冰装置，用于将所述电磁加热融冰器加热过的冰层碾碎；
烘干装置，用于烘干所述轨道表面上的积水；
所述电磁加热融冰器、机械碎冰装置和烘干装置沿所述轨道除冰车的行进方向依次设置，且三者均位于所述车体的下方。
2.如权利要求1所述的轨道除冰车，其特征在于，所述电磁加热融冰器设于所述车体的前端。
3.如权利要求1或2所述的轨道除冰车，其特征在于，所述电磁加热融冰器包括电磁加热单元和电磁控制器，所述电磁加热单元位于所述轨道的上方；所述电磁控制器用于产生高频电流并将该高频电流传送给所述电磁加热单元，以使所述电磁加热单元产生交变磁场并作用于所述轨道上。
4.如权利要求3所述的轨道除冰车，其特征在于，所述电磁加热单元包括电磁加热层和超导磁材料层，所述超导磁材料层包裹所述电磁加热层的侧边与上表面，以使所述电磁加热单元产生的交变磁场定向作用于轨道上表面。
5.如权利要求4所述的轨道除冰车，其特征在于，所述电磁加热融冰器还包括骨架结构，所述骨架结构包裹所述电磁加热单元的侧边与上表面，所述电磁加热单元通过所述骨架结构安装在所述融冰器位置调节装置上。
6.如权利要求3所述的轨道除冰车，其特征在于，所述轨道除冰车还包括融冰器位置调节装置，所述融冰器位置调节装置设于所述车体上且能相对所述车体进行位置调节，所述电磁加热融冰器安装在所述融冰器位置调节装置上。
7.如权利要求6所述的轨道除冰车，其特征在于，所述融冰器位置调节装置包括高度调节单元和水平调节单元；
所述高度调节单元连接在所述车体上且能相对所述车体进行位置调节，所述水平调节单元与所述高度调节单元固连，所述电磁加热融冰器安装在所述水平调节单元上且能相对所述水平调节单元进行位置调节。
8.如权利要求7所述的轨道除冰车，其特征在于，所述高度调节单元包括高度调节部和高度调节动力件，所述高度调节部安装到所述车体上，所述高度调节动力件与所述高度调节部驱动连接；
所述水平调节单元包括水平调节部和水平调节动力件，所述水平调节部固边到所述高度调节部上，所述水平调节动力件与所述水平调节部驱动连接，所述电磁加热融冰器连接于所述水平调节部上。
9.如权利要求8所述的轨道除冰车，其特征在于，所述高度调节部包括高度调节杆、高度调节轴承座和高度调节轴；所述高度调节轴承座安装在所述车体上，所述高度调节轴安装在所述高度调节轴承座上，所述高度调节动力件与所述高度调节轴驱动连接以使所述高度调节轴相对所述高度调节轴承座转动，所述高度调节杆固设于所述高度调节轴上且能在所述高度调节动力件的驱动下绕所述高度调节轴做圆周运动；
所述水平调节部包括水平调节轴承座和水平调节轴，所述高度调节杆与所述水平调节轴承座相连，所述电磁加热融冰器设于所述水平调节轴承座上，
所述水平调节轴设于所述水平调节轴承座上，所述水平调节动力件与所述水平调节轴驱动连接以使所述水平调节轴和所述水平调节轴承座相对所述高度调节杆转动。
10.如权利要求6所述的轨道除冰车，其特征在于，所述融冰器位置调节装置还包括检测单元，所述检测单元用于检测所述电磁加热单元与所述轨道之间的位置信息，并将检测到的信息传输至所述轨道除冰车的中央处理器。
11.如权利要求10所述的轨道除冰车，其特征在于，所述检测单元包括高度传感器和角度传感器；
所述高度传感器用于检测所述电磁加热单元与所述轨道的上表面之间的距离，所述角度传感器用于检测所述轨道的上表面的水平角度变化；
所述高度传感器和角度传感器与所述轨道除冰车的中央处理器通信连接，以将检测到的信息传输至所述轨道除冰车的中央处理器。
12.如权利要求1所述的轨道除冰车，其特征在于，所述机械碎冰装置包括碾冰单元和扫冰单元；
所述碾冰单元包括带碎冰链的走行轮；所述扫冰单元包括两个沿所述轨道的宽度方向并排设置的碎冰铲，所述碎冰铲设于所述车体的中部并位于所述碾冰单元的后方。
13.如权利要求1所述的轨道除冰车，其特征在于，所述烘干机构设于所述车体尾端的下部。
14.如权利要求3所述的轨道除冰车，其特征在于，所述电磁加热单元的外表面设有防水层。
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