CN203320472U - 智能型道路联合除冰雪机 - Google Patents

Abstract

一种智能型道路联合除冰雪机，主要包括：锤式铣刀（1），轴（2），预避障铰链（3），限位轴（4），轴（5），轮辐（6），轴（7），外壳及定向抛雪机构（8），活动臂（9），仿形机构（10），动力机（11），前轮（12），后轮（13），机架（14），滚刷（15），滚刷支撑臂（16），导向输送机构（17），触地检测机构（18），指令控制中心（19）组成；能高效去除路面冰雪层并将碎冰定向抛出，同时清扫路面，属于扫雪除冰环卫机械领域，大大提高了清冰雪功效，节约了清冰雪成本、最大限度地满足了当今快速道路清冰雪保障畅通的时间要求。

Description

智能型道路联合除冰雪机

技术领域

一种智能型道路联合除冰雪机，能高效去除路面冰层并将碎冰定向抛出，同时清扫路面，可长时间稳定可靠工作的机械，属于扫雪除冰环卫机械领域。 

背景技术

近几年来，无论是城市道路还是高速公路大都采用了撒盐后机械化除雪的方式，虽然除雪效率还有待机械设备的升级而进一步提高，但已经取得了很大进步。而在如何有效清除路面上冰层以及压实的硬雪层的问题上到目前为止仍然没有比较好的办法，仅以东北某城市2012年冬季为例，因城市供水、供暖管道冬季破裂而造成的大量清水流淌到路面上、形成大范围比较厚的路面冰包就有很多处，整个冬天都无法清除，造成行人摔倒，车辆碰撞事故屡有发生，每到这些地方人们都提心吊胆；一些没有及时清扫的小区道路硬雪层覆盖整个路面，面对这些冰冻层、硬雪层，目前采用的清除办法还是人力锹镐铲除为主、机械铲除为辅；每到冬季我国总有一些地区降冻雨，使得公路结冰严重，造成大量车辆滞留，交通陷入瘫痪，造成很大损失，仅2008年京珠高速韶关北段的路面结冰就造成了数亿元的经济损失，目前全世界范围内还没有一种适合清除路面冰层和硬雪层的机械被大量成功应用。 

本人查阅了《挠性铣削式路面冰雪层粉碎装置》ZL86201908，《路面冰雪粉碎装置》ZL90226475.3, 《破冰铲雪机》ZL99206337.X, 《路面冰雪铲除装置》ZL00212485.8, 《道路冰雪清除机》ZL01271706.1等一些专利文献，以上专利大都采用了旋转产生惯性，利用惯性除冰方案，本人通过多年的研究和反复大量的实验发现：以上方案都存在着一些不足，主要问题是：会损害路面，机械自身也容易被破坏，可靠性有问题。 

以ZL86201908为例，铣锤通过锤轴铰接在轮幅上，如果靠铣锤圆周运动产生的惯性打击冰雪，必须首先使铣锤以较快的速度旋转从而蓄积一定的惯性，然后再打击冰雪才能将冰雪除去；在铣锤碰到路面的瞬间，由于旋转的惯性较大，路面无法立即让铣锤停止旋转同时快速反向摆动，也就不能使铣锤快速向后反弹而实现避障，就造成了实际运动方式为铣锤继续向前旋转并打击路面，路面被打伤的同时将铣锤向上顶起，这个向上顶起的力作用在连接圆周和铣锤的锤轴上，会造成机器剧烈震动，甚至瞬间把锤轴顶弯，即破坏了路面又损伤了机器。 

ZL90226475.3采用钢丝绳连接重锤旋转的方式，虽避免了机器剧烈震动将轴顶弯的问题，但由于钢丝绳不能严格控制重锤避障方向，往往会造成避障后钢丝绳相互缠绕破坏动平衡，造成机器严重震动而损坏。 

ZL99206337.X方案设计将破冰砍刀通过活动铰链铰接在转轴体上，认为可以通过这样的技术手段使得破冰砍刀旋转除冰时，碰到地面时可以自动向后弹回，从而实现避障同时保护破冰砍刀不被打坏；这个方案同ZL86201908一样，在破冰砍刀碰到路面的瞬间，由于旋转的惯性较大，路面无法立即让破冰砍刀停止旋转同时快速反向摆动，也就不能使破冰砍刀快速向后反弹而实现避障，就造成了实际运动方式为破冰砍刀继续向前旋转并打击路面，路面被打伤的同时将破冰砍刀向上顶起，这个向上顶起的力作用在连接破冰砍刀和活动铰链以及活动铰链和转轴体连接的轴上，在破冰砍刀依靠旋转惯性除冰时，这两根轴的轴心在离心力作用下与转轴体圆心在一条直线上形成瞬间死点，同样会造成机器震动，也会把轴顶弯，即破坏了路面又损伤了机器。 

通过大量的检索发现：二十多年来陆续有人就利用旋转产生惯性除冰的方法申请了一些实用新型专利，但原理基本上分别与以上三种相同，技术方案基本相似，仍然不能真正解决不损伤路面，并且不损坏机器的问题，到目前为止，还没有哪个人还是利用旋转产生惯性除冰的基本原理提出能真正具有避障功能的创造性的技术解决方案。 

发明内容

本实用新型就是提供一种具有人工智能的感知、调整功能，真正能够解决即保护路面，又保护机械能够不受损伤、实现可靠工作，同时能够将碎冰自动排除，并将路面同时扫干净的创造性的道路清除冰雪的新颖解决方案。 

技术解决方案如下： 

一种智能型道路联合除冰雪机，主要包括：锤式铣刀（1），轴（2），预避障铰链（3），限位轴（4），轴（5），轮辐（6），轴（7），外壳及定向抛雪机构（8），活动臂（9），仿形机构（10），动力机（11），前轮（12），后轮（13），机架（14），滚刷（15），滚刷支撑臂（16），导向输送机构（17），触地检测机构（18），指令控制中心（19）组成；其特征为：锤式铣刀（1）通过轴（2）与预避障铰链（3）铰接在一起，预避障铰链（3）通过轴（5）铰接在轮辐（6）上，限位轴（4）安装在轮辐（6）上，轮辐（6）固定在轴（7）上，外壳及定向抛雪机构（8）将以上所述连接完成的机构罩住，轴（7）通过活动臂（9）铰接在机架（14）上，仿形机构（10）连接活动臂（9），动力机（11）带动轴（7）旋转，前轮（12），后轮（13）分别安装在机架（14）上，滚刷（15）通过滚刷支撑臂（16）铰接在机架（14）上，导向输送机构（17）位于滚刷（15）的前面，与外壳及定向抛雪机构（8）连接，触地检测机构（18）安装在轮辐（6）上，触地检测机构（18）的信号输出端与指令控制中心（19）连接，指令控制中心（19）的信号输出端连接仿形机构（10）；外壳及定向抛雪机构（8）负责将锤式铣刀（1）切下来的碎冰卷起并定向抛出，同时具有避障功能；仿形机构（10）负责限制及调整锤式铣刀（1）的刀刃（101）与路面的距离，并在路面出现起伏时仿形路面起伏并带动活动臂（9）上下随型运动；导向输送机构（17）负责将滚刷（15）扫起来的路面碎冰输送到外壳及定向抛雪机构（8）中以便能够被定向抛出；所述的智能型道路联合除冰雪机中含有以下部分乃至全部零部件的机构称为道路破冰抛雪机，包括：锤式铣刀（1），轴（2），预避障铰链（3），限位轴（4），轴（5），轮辐（6），轴（7），外壳及定向抛雪机构（8），活动臂（9），仿形机构（10）；所述的智能型道路联合除冰雪机中含有以下部分乃至全部零部件的机构称为道路清扫机，包括：滚刷（15），滚刷支撑臂（16），导向输送机构（17）；所述的智能型道路联合除冰雪机中含有以下部分乃至全部零部件的机构又称为智能感知控制系统，包括：预避障铰链（3），限位轴（4），仿形机构（10），触地检测机构（18），指令控制中心（19）；包含有以上所述道路破冰抛雪机，道路清扫机，智能感知控制系统三部分中任何一个部分的用于去除道路冰层以及硬雪层的技术方案均属本技术方案的一种表现形式；道路破冰抛雪机的被动避障工作原理为：动力机（11）带动轴（7）旋转，安装于轴（7）上的轮辐（6）通过轴（5）带动预避障铰链（3），预避障铰链（3）通过轴（2）带动锤式铣刀（1）围绕轴（7）旋转，当旋转达到一定的转数时，由于离心力的作用，会使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心连成一条直线，用限位轴（4）挡住预避障铰链（3），故意使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，当快速旋转的刀刃（101）接触到路面时，路面对刀刃（101）的作用力在径向上只需要克服单个锤式铣刀（1）的离心力就能将单个锤式铣刀（1）向上顶起，由于预先使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，因此路面对刀刃（101）径向上的作用力传递到轴（2）上后，相对于轴（5）有了一个力臂，很容易使预避障铰链（3）围绕轴（5）向上摆动，从而使刀刃（101）离开路面实现被动避障，而在刀刃（101）未碰到路面时，由于离心力的作用预避障铰链（3）会一直压紧限位轴（4），保证正常平稳的工作；设计预避障铰链（3）和限位轴（4）共同作用克服了轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心在一条直线上时，路面对刀刃（101）径向上的作用力传递到轴（2）上后瞬间直接传递到轴（5）、轴（7）上，也就在瞬间形成死点，使轴（7）被顶起，造成轴（7）的跳动，由于轴（7）上连接的零部件多重量很大，要顶起它需要很大的力，因此对路面和机器伤害很大的毛病；道路破冰抛雪机的定向抛雪工作原理为：锤式铣刀（1）高速旋转打击路面冰层或者硬雪层时，刀刃（101）给会切下来的冰雪相同的线速度，使被刀刃（101）切下来的冰雪沿切线方向飞出，用弧形外壳（801）将旋转刀刃（101）罩住，弧形外壳（801）前底部与路面有一定间隙，后底部紧贴路面，并在外壳（801）某个方向上开口，这样被切下来的冰雪就会在开口处飞出，在轴（7）的轴向上外壳（801）的开口处布置一些导向板（802），导向板（802）在轴（7）的径向和轴向上都向设定的冰雪被抛出的方向倾斜，在导向板（802）的上方留一定的间隙，安装导向顶板（803），导向顶板（803）的上面也在轴（7）的轴向上向冰雪被抛出的方向倾斜，这样被切下来的冰雪就会在导向板（802）和导向顶板（803）的作用下向预先设定的方向被离心抛出；道路破冰抛雪机仿形机构（10）的工作原理为：仿形机构（10）包括仿形脚(1001)、调节机构（1002），调节机构（1002）与活动臂（9）连接，先把仿形脚(1001) 放在已经清理完冰雪层的路面上，调整调节机构（1002）使得刀刃（101）旋转时，仿形脚(1001)支撑活动臂（9）保证刀刃（101）刚好能够完全清除路面冰层又不碰到路面，即起到限位的作用，锁定调节机构（1002），道路破冰抛雪机向前运动除冰时，仿形脚(1001)接触已经清理完冰雪层的路面向前运动，这样一直保持使刀刃（101）完全清除路面冰层又不碰到路面，当路面出现起伏变化时，仿形脚(1001)沿着路面的起伏前进，会带动活动臂（9）同样起伏运动，从而实现路面仿形，只不过稍微滞后一些；智能感知控制系统的工作原理为：通过检测预避障铰链（3）的位置变化来确定刀刃（101）是否已经接触到路面，并将检测到的信息传输给指令控制中心（19）；指令控制中心（19）接收来自触地检测机构（18）传来的刀刃（101）触地信号，当确认接收到刀刃（101）已经触地的信号时，发出指令让仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）被抬起离开路面，从而避免路面被刀刃（101）打伤，同时也保护了刀刃（101）避免严重损坏；在道路破冰抛雪机初始调整限位完毕，正常工作过程中，当刀刃（101）未切到路面时，道路破冰抛雪机会平稳运行，预避障铰链（3）紧贴限位轴（4），指令控制中心（19）认为此时路面很平，不会发出指令让调节机构（1002）动作，为避免不能清理干净路面的冰雪层，每间隔一段时间，指令控制中心（19）会发出一个试探指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向下微动，这时如果刀刃（101）又接触到路面，预避障铰链（3）又会被顶起而发生位置变化，触地检测机构（18）又会检测到这个信号并传输给指令控制中心（19），指令控制中心（19）又发出指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向上微动，即又调回原来位置，同时确认此时刀刃（101）与路面的间隙是合适的，能够完全切下路面的冰雪，而又不破坏路面；如果指令控制中心（19）发出一个试探指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向下微动，但不能收到触地检测机构（18）传来的触地信号，指令控制中心（19）就还会继续发出一个试探指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）继续向下微动，一直到收到触地检测机构（18）传来的触地信号为止，指令控制中心（19）再发出指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向上微动，使刀刃（101）稍微升高一点离开路面，同时确认此时刀刃（101）与路面的间隙是合适的，能够完全切下路面的冰雪，而又不破坏路面。

所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：预避障铰链（3）至少可以有以下几种形式，来实现其功能：第一种：弧形（301）；第二种：直条型（302）；第三种：L型（303）；第四种：S型（304）第五种：N节预避障铰链相连（305）；无论采用哪种形状的预避障铰链（3），只要它的目的是使得锤式铣刀（1）围绕轴（7）旋转时，用于使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，都属于预避障铰链（3）的一种表现形式。 

所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：限位轴（4）用于使轴（7）旋转时，轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，无论采用哪种形状的限位轴（4），也无论限位轴（4）是限制预避障铰链（3）的位置还是限制锤式铣刀（1）的位置，只要它的目的是使得锤式铣刀（1）围绕轴（7）旋转时，用于使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，都属于限位轴（4）的一种表现形式。 

所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：外壳及定向抛雪机构（8）包括：弧形外壳（801）、导向板（802）、导向顶板（803），弧形外壳（801）将旋转刀刃（101）罩住，导向板（802）在轴（7）的径向和轴向上都向设定的冰雪被抛出的方向倾斜，在导向板（802）的上方留一定的间隙，安装导向顶板（803），导向顶板（803）的上面也在轴（7）的轴向上向冰雪被抛出的方向倾斜；弧形外壳（801）可以采用固定在轴（7）上并可以绕轴转动的方式来实现避障，弧形外壳（801）前底边（804）与路面有一定间隙，后底边（805）紧贴路面以便将切下来的冰雪一直向前方刮走；定向抛雪机构的抛雪方向至少可以有：第一种：向右抛；第二种：向左抛；第三种：向左右抛；第四种：从弧形外壳中间向上抛后再侧抛。 

所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：仿形机构（10）由仿形脚(1001)、调节机构（1002）组成，仿形脚(1001)用于在清理完冰雪的路面行走，并把路面的起伏情况向上传递，以便确定路面基准，仿形脚至少可以用以下几种形式的机构充当：第一种：前轮（12）；第二种：后轮（13）；第三种：铰接在活动臂（9）上的仿形机构（10），铰接在活动臂（9）上的仿形机构（10）至少有以下几种形式的机构可以实现其功能：第一种：轮式仿形脚（1003），第二种：滑板式仿形脚（1004），第三种：滑刀式仿形脚（1005）；调节机构（1002）根据选用的不同仿形脚形式，安装于不同的部位，至少可以包含以下几种形式的机构：第一种：油缸；第二种：电推杆；第三种：伺服电机；第四种：步进电机。 

所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：导向输送机构（17）包括：拖铲（1701）、排雪器（1702）、出雪口（1703），拖铲（1701）为一个倾斜放置的铁板，呈前部高，后部低形态，两侧封闭，处于高处的前部连接出雪口（1703），处于低处的后部靠近滚刷（1 5），排雪器（1702）布置在拖铲（1701）上，排雪器为若干个能够旋转的叶轮，出雪口（1703）一边连接拖铲（1701）处于高处的前部，另一端可以连接到弧形外壳（801），拖铲（1701）用于接收滚刷（1 5）抛扫过来的冰雪，并由排雪器（1702）将这些冰雪输送走，当出雪口（1703）连接到弧形外壳（801）时，由滚刷扫起来的冰雪就进入到弧形外壳（801）中，连同锤式铣刀（1）切下来的碎冰一同被定向抛出。 

所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：触地检测机构（18）检测预避障铰链（3）的位置变化情况，并将位置变化信息传递给指令控制中心（19），其工作原理为：刀刃（101）接触到地面以后，由于路面比较坚硬，会将刀刃（101）向上顶，对刀刃（101）的作用力在径向上只需要克服单个锤式铣刀（1）的离心力就能将单个锤式铣刀（1）向上顶起，由于预先使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，因此路面对刀刃（101）径向上的作用力传递到轴（2）上后，相对于轴（5）有了一个力臂，很容易使预避障铰链（3）围绕轴（5）向上摆动，触地检测机构（18）就是通过检测预避障铰链（3）这个位置的变化来判断刀刃（101）是否已经触地；根据这个原理至少可以有以下几种形式的机构来实现此功能：第一种：在预避障铰链（3）背部的轮辐（6）上通过轴（1801）铰接摆动支架（1802），摆动支架（1802）上安装被动推杆（1803），预避障铰链（3）围绕轴（5）向上摆动时就会推动被动推杆（1803），用传感器检测摆动支架（1802）的位置变化，并将检测信号传递给指令控制中心（19）；第二种：在轴（7）一侧轴头的预避障铰链（3）背部的轮辐（6）上安装光发射器（1804），在轴（7）的另一侧轴头轮辐（6）同样位置相向安装光接收器（1805），只要有一个预避障铰链（3）的位置发生变化，就会将光发射器（1804）发出的光线挡住，使得光接收器（1805）无法接收到光发射器（1804）发出的光线，将这个检测信号传递给指令控制中心（19）；只要是利用预避障铰链（3）的位置、压力的变化来检测的方法均属本技术方案的一种表现形式。 

所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：指令控制中心（19）指PLC控制系统，用于接收触地检测机构（18）发送来的检测信号，经过处理，并发出相应的动作指令给调节机构（1002）。 

本方案的有益之处在于： 

1、在旋转切削除冰型的机械中，首次采用预避障铰链（3），限位轴（4）共同作用构成的避障机构，能够真正实现避障，能够保证不伤害路面，不伤害所述的道路破冰抛雪机，这样的避障方案构思巧妙，为首创。

2、外壳及定向抛雪机构（8）一体化设计方案结构简单实用，最大程度的利用了被切下冰雪的运动惯性，以及锤式铣刀（1）切完冰雪继续旋转的剩余惯性来排除冰雪，最节能。 

3、仿形机构（10）连接活动臂（9），活动臂（9）铰接在机架（14）上的安装方式，实现了路面仿形功能。 

4、触地检测机构（18）的应用使所述的智能型道路联合除冰雪机具有触觉，方便实现人工智能，真正实现了实时感知路面高低起伏的状况，最大程度的保护了路面及所述的智能型道路联合除冰雪机。 

5、指令控制中心（19）就像人的大脑，接收触地检测机构（18）传来的触觉信号，经过思维判断，发出准确指令做出避让动作，智能化程度很高，在除冰机领域为首创。 

6、滚刷（15），滚刷支撑臂（16），导向输送机构（17）构成的道路清扫机，清扫效率很高，而且通过导向输送机构（17）可以使路面冰雪连同刀刃（101）切下来的冰雪由外壳及定向抛雪机构（8）共同抛出，很容易实现由所述的智能型道路联合除冰雪机清除路面冰雪的同时将切下的冰雪抛到跟随工作的卡车上直接运走，避免需要二次清扫路面的问题；用一个滚刷就完成了路面清扫、提升抛雪（将扫起的积雪抛到拖铲拖铲（1701）上）两种功能，设计巧妙合理实用；滚刷（15）的刷毛磨损后与地面的接触靠重力自动补偿，不用另外附加抛雪刷磨损补偿系统，可靠性高，经济性好；拖铲（1701）的特殊结构及拖曳式的工作原理能很好的实现避障及路面仿形，路面适应性好，对路面没有任何损伤，非常实用。 

7、旋切的方式效率最高、能耗最小。 

8、对比其他既有方案，本方案构思巧妙、史无前例、结构简单实用、可靠性好、安全性高，又具有人工智能，真正具有新颖性、创造性、实用性。 

下面附图说明： 

图1：智能型道路联合除冰雪机原理图（侧视）。

图2：智能型道路联合除冰雪机--道路破冰抛雪机切冰及感知部分原理示意图。 

图3:  智能型道路联合除冰雪机--道路破冰抛雪机示意图（局部剖开）。 

图4：智能型道路联合除冰雪机--道路破冰抛雪机去除外壳部分的立体示意图。 

图5：智能型道路联合除冰雪机--道路破冰抛雪机仿形机构（10）结构示意图（轮式仿形脚）。 

图6：智能型道路联合除冰雪机--道路破冰抛雪机仿形机构（10）滑板式仿形脚。 

图7:  智能型道路联合除冰雪机--道路破冰抛雪机仿形机构（10）滑刀式仿形脚。 

图8：预避障铰链（3）的几种典型形式图--弧形。 

图9：预避障铰链（3）的几种典型形式图--直条型。 

图10：预避障铰链（3）的几种典型形式图-- L型。 

图11：预避障铰链（3）的几种典型形式图-- S型。 

图12：预避障铰链（3）的几种典型形式图-- N节预避障铰链铰链相连。 

图13：导向输送机构示意图。 

图14：触地检测机构（18）原理图一。 

图15：触地检测机构（18）原理图二。 

具体实施方案： 

锤式铣刀（1）通过轴（2）与预避障铰链（3）铰接在一起，预避障铰链（3）通过轴（5）铰接在轮辐（6）上，限位轴（4）安装在轮辐（6）上，轮辐（6）固定在轴（7）上，外壳及定向抛雪机构（8）将以上所述连接完成的机构罩住，轴（7）通过活动臂（9）铰接在机架（14）上，仿形机构（10）连接活动臂（9），动力机（11）带动轴（7）旋转，前轮（12），后轮（13）分别安装在机架（14）上，滚刷（15）通过滚刷支撑臂（16）铰接在机架（14）上，导向输送机构（17）位于滚刷（15）的前面，与外壳及定向抛雪机构（8）连接，触地检测机构（18）安装在轮辐（6）上，触地检测机构（18）的信号输出端与指令控制中心（19）连接，指令控制中心（19）的信号输出端连接仿形机构（10）；工作前，将所述的智能型道路联合除冰雪机的仿形机构（10）的仿形脚(1001)放置在清理干净冰雪的路面上，启动机器，动力机（11）带动轴（7）旋转，安装于轴（7）上的轮辐（6）通过轴（5）带动预避障铰链（3），预避障铰链（3）通过轴（2）带动锤式铣刀（1）围绕轴（7）旋转，当旋转达到一定的转数时，由于离心力的作用，会使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心连成一条直线的趋势，用限位轴（4）挡住预避障铰链（3），故意使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，由于离心力的作用，当旋转达到一定的转数时，锤式铣刀（1）的离心力会将预避障铰链（3）拉住紧贴在限位轴（4）上，刀刃（101）以一定的速度切削路面的冰层，就可以将路面的坚硬冰层切碎，从而达到除冰的目的；锤式铣刀（1）高速旋转打击路面冰层或者硬雪层时，刀刃（101）给会切下来的冰雪相同的线速度，使被刀刃（101）切下来的冰雪沿切线方向飞出，用弧形外壳（801）将旋转刀刃（101）罩住，弧形外壳（801）前底部与路面有一定间隙，后底部紧贴路面，并在外壳（801）某个方向上开口，这样被切下来的冰雪就会在开口处飞出，在轴（7）的轴向上外壳（801）的开口处布置一些导向板（802），导向板（802）在轴（7）的径向和轴向上都向设定的冰雪被抛出的方向倾斜，在导向板（802）的上方留一定的间隙，安装导向顶板（803），导向顶板（803）的上面也在轴（7）的轴向上向冰雪被抛出的方向倾斜，这样被切下来的冰雪就会在导向板（802）和导向顶板（803）的作用下向预先设定的方向被离心抛出；经过刀刃（101）以一定的速度切削路面的冰层，虽然将路面的坚硬冰层切碎，达到除冰的目的，但是路面仍然会存留有一些没有被完全抛走的碎冰，即路面仍然不十分干净，这时用滚刷（1 5）再次进行一次路面清扫，就会彻底清除路面冰层露出黑色路面；拖铲（1701）用于接收滚刷（1 5）抛扫过来的冰雪，并由排雪器（1702）将这些冰雪输送走，当出雪口（1703）连接到弧形外壳（801）时，由滚刷扫起来的冰雪就进入到弧形外壳（801）中，连同锤式铣刀（1）切下来的碎冰一同被定向抛出。

仿形机构（10）负责限制及调整锤式铣刀（1）的刀刃（101）与路面的距离，并在路面出现起伏时仿形路面起伏并带动活动臂（9）上下随型运动；导向输送机构（17）负责将滚刷（15）扫起来的路面碎冰输送到外壳及定向抛雪机构（8）中以便能够被定向抛出；由于轴（7）通过活动臂（9）铰接在机架（14）上，因此活动臂（9）的位置变化就会带动轴（7）的轴心与地面之间的距离发生变化，就起到了调节刀刃（101）与地面距离变化的作用； 仿形机构（10）连接活动臂（9），因此仿形机构（10）的调节机构（1002）能够带动活动臂（9）的位置变化；由于仿形脚(1001) 放在已经清理完冰雪层的路面上，调整调节机构（1002）使得刀刃（101）旋转时，仿形脚(1001)支撑活动臂（9）保证刀刃（101）刚好能够完全清除路面冰层又不碰到路面，即起到限位的作用，锁定调节机构（1002），道路破冰抛雪机向前运动除冰时，仿形脚(1001)接触已经清理完冰雪层的路面向前运动，这样一直保持使刀刃（101）完全清除路面冰层又不碰到路面，当路面出现起伏变化时，仿形脚(1001)沿着路面的起伏前进，会带动活动臂（9）同样起伏运动，从而实现路面仿形，只不过稍微滞后一些；调整好刀刃（101）与路面之间的距离，推动或拉动所述的智能型道路联合除冰雪机向前运动，即可除冰，图1上部的方向指示箭头为所述的智能型道路联合除冰雪机工作时的行进方向。 

 [0042] 当刀刃（101）切到路面上时，由于路面坚硬，路面对刀刃（101）的作用力在径向上只需要克服单个锤式铣刀（1）的离心力就能将单个锤式铣刀（1）向上顶起，同时铰接在锤式铣刀（1）上的预避障铰链（3）发生翻转，位置发生相当变化触发触地检测机构（18），触地检测机构（18）发出触地信号给指令控制中心（19），指令控制中心（19）发出指令给仿形机构（10）的调节机构（1002），调节机构（1002）动作将活动臂（9）向上顶起，使刀刃（101）离开路面；当快速旋转的刀刃（101）接触到路面时，路面对刀刃（101）的作用力在径向上只需要克服单个锤式铣刀（1）的离心力就能将单个锤式铣刀（1）向上顶起，由于预先使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，因此路面对刀刃（101）径向上的作用力传递到轴（2）上后，相对于轴（5）有了一个力臂，很容易使预避障铰链（3）围绕轴（5）向上摆动；触地检测机构（18）就是通过检测预避障铰链（3）这个位置的变化来判断刀刃（101）是否已经触地，这也是本方案的又一个巧妙之处；如在预避障铰链（3）背部的轮辐（6）上通过轴（1801）铰接摆动支架（1802），摆动支架（1802）上安装被动推杆（1803），所述的智能型道路联合除冰雪机的刀刃（101）切削路面的冰雪时，在离心力的作用下，摆动支架（1802）及安装在一起的被动推杆（1803）的重心会与轴（1801）的轴心，轴（7）的轴心成一条直线，而且保持不变；当刀刃（101）触地时，预避障铰链（3）就会围绕轴（5）向上摆动，这时就会推动被动推杆（1803）克服离心力发生围绕轴（1801）的摆动，用传感器检测摆动支架（1802）的位置变化，并将检测信号传递给指令控制中心（19），指令控制中心（19）就是PLC控制系统，指令控制中心（19）接收来自触地检测机构（18）传来的刀刃（101）触地信号，当确认接收到刀刃（101）已经触地的信号时，发出指令让仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）被抬起离开路面，从而避免路面被刀刃（101）打伤，同时也保护了刀刃（101）避免严重损坏；在道路破冰抛雪机初始调整限位完毕，正常工作过程中，当刀刃（101）未切到路面时，道路破冰抛雪机会平稳运行，预避障铰链（3）紧贴限位轴（4），指令控制中心（19）认为此时路面很平，不会发出指令让调节机构（1002）动作，为避免不能清理干净路面的冰雪层，每间隔一段时间，指令控制中心（19）会发出一个试探指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向下微动，这时如果刀刃（101）又接触到路面，预避障铰链（3）又会被顶起而发生位置变化，触地检测机构（18）又会检测到这个信号并传输给指令控制中心（19），指令控制中心（19）又发出指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向上微动，即又调回原来位置，同时确认此时刀刃（101）与路面的间隙是合适的，能够完全切下路面的冰雪，而又不破坏路面；如果指令控制中心（19）发出一个试探指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向下微动，但不能收到触地检测机构（18）传来的触地信号，指令控制中心（19）就还会继续发出一个试探指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）继续向下微动，一直到收到触地检测机构（18）传来的触地信号为止，指令控制中心（19）再发出指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向上微动，使刀刃（101）稍微升高一点离开路面，同时确认此时刀刃（101）与路面的间隙是合适的，能够完全切下路面的冰雪，而又不破坏路面。

Claims (8)

1.一种智能型道路联合除冰雪机，主要包括：锤式铣刀（1），轴（2），预避障铰链（3），限位轴（4），轴（5），轮辐（6），轴（7），外壳及定向抛雪机构（8），活动臂（9），仿形机构（10），动力机（11），前轮（12），后轮（13），机架（14），滚刷（15），滚刷支撑臂（16），导向输送机构（17），触地检测机构（18），指令控制中心（19）组成；其特征为：锤式铣刀（1）通过轴（2）与预避障铰链（3）铰接在一起，预避障铰链（3）通过轴（5）铰接在轮辐（6）上，限位轴（4）安装在轮辐（6）上，轮辐（6）固定在轴（7）上，外壳及定向抛雪机构（8）将以上所述连接完成的机构罩住，轴（7）通过活动臂（9）铰接在机架（14）上，仿形机构（10）连接活动臂（9），动力机（11）带动轴（7）旋转，前轮（12），后轮（13）分别安装在机架（14）上，滚刷（15）通过滚刷支撑臂（16）铰接在机架（14）上，导向输送机构（17）位于滚刷（15）的前面，与外壳及定向抛雪机构（8）连接，触地检测机构（18）安装在轮辐（6）上，触地检测机构（18）的信号输出端与指令控制中心（19）连接，指令控制中心（19）的信号输出端连接仿形机构（10）；外壳及定向抛雪机构（8）负责将锤式铣刀（1）切下来的碎冰卷起并定向抛出，同时具有避障功能；仿形机构（10）负责限制及调整锤式铣刀（1）的刀刃（101）与路面的距离，并在路面出现起伏时仿形路面起伏并带动活动臂（9）上下随型运动；导向输送机构（17）负责将滚刷（15）扫起来的路面碎冰输送到外壳及定向抛雪机构（8）中以便能够被定向抛出；所述的智能型道路联合除冰雪机中含有以下部分乃至全部零部件的机构称为道路破冰抛雪机，包括：锤式铣刀（1），轴（2），预避障铰链（3），限位轴（4），轴（5），轮辐（6），轴（7），外壳及定向抛雪机构（8），活动臂（9），仿形机构（10）；所述的智能型道路联合除冰雪机中含有以下部分乃至全部零部件的机构称为道路清扫机，包括：滚刷（15），滚刷支撑臂（16），导向输送机构（17）；所述的智能型道路联合除冰雪机中含有以下部分乃至全部零部件的机构又称为智能感知控制系统，包括：预避障铰链（3），限位轴（4），仿形机构（10），触地检测机构（18），指令控制中心（19）；包含有以上所述道路破冰抛雪机，道路清扫机，智能感知控制系统三部分中任何一个部分的用于去除道路冰层以及硬雪层的技术方案均属本技术方案的一种表现形式；道路破冰抛雪机的被动避障工作原理为：动力机（11）带动轴（7）旋转，安装于轴（7）上的轮辐（6）通过轴（5）带动预避障铰链（3），预避障铰链（3）通过轴（2）带动锤式铣刀（1）围绕轴（7）旋转，当旋转达到一定的转数时，由于离心力的作用，会使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心连成一条直线，用限位轴（4）挡住预避障铰链（3），故意使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，当快速旋转的刀刃（101）接触到路面时，路面对刀刃（101）的作用力在径向上只需要克服单个锤式铣刀（1）的离心力就能将单个锤式铣刀（1）向上顶起，由于预先使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，因此路面对刀刃（101）径向上的作用力传递到轴（2）上后，相对于轴（5）有了一个力臂，很容易使预避障铰链（3）围绕轴（5）向上摆动，从而使刀刃（101）离开路面实现被动避障，而在刀刃（101）未碰到路面时，由于离心力的作用预避障铰链（3）会一直压紧限位轴（4），保证正常平稳的工作；设计预避障铰链（3）和限位轴（4）共同作用克服了轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心在一条直线上时，路面对刀刃（101）径向上的作用力传递到轴（2）上后瞬间直接传递到轴（5）、轴（7）上，也就在瞬间形成死点，使轴（7）被顶起，造成轴（7）的跳动，由于轴（7）上连接的零部件多重量很大，要顶起它需要很大的力，因此对路面和机器伤害很大的毛病；道路破冰抛雪机的定向抛雪工作原理为：锤式铣刀（1）高速旋转打击路面冰层或者硬雪层时，刀刃（101）给会切下来的冰雪相同的线速度，使被刀刃（101）切下来的冰雪沿切线方向飞出，用弧形外壳（801）将旋转刀刃（101）罩住，弧形外壳（801）前底部与路面有一定间隙，后底部紧贴路面，并在外壳（801）某个方向上开口，这样被切下来的冰雪就会在开口处飞出，在轴（7）的轴向上外壳（801）的开口处布置一些导向板（802），导向板（802）在轴（7）的径向和轴向上都向设定的冰雪被抛出的方向倾斜，在导向板（802）的上方留一定的间隙，安装导向顶板（803），导向顶板（803）的上面也在轴（7）的轴向上向冰雪被抛出的方向倾斜，这样被切下来的冰雪就会在导向板（802）和导向顶板（803）的作用下向预先设定的方向被离心抛出；道路破冰抛雪机仿形机构（10）的工作原理为：仿形机构（10）包括仿形脚(1001)、调节机构（1002），调节机构（1002）与活动臂（9）连接，先把仿形脚(1001) 放在已经清理完冰雪层的路面上，调整调节机构（1002）使得刀刃（101）旋转时，仿形脚(1001)支撑活动臂（9）保证刀刃（101）刚好能够完全清除路面冰层又不碰到路面，即起到限位的作用，锁定调节机构（1002），道路破冰抛雪机向前运动除冰时，仿形脚(1001)接触已经清理完冰雪层的路面向前运动，这样一直保持使刀刃（101）完全清除路面冰层又不碰到路面，当路面出现起伏变化时，仿形脚(1001)沿着路面的起伏前进，会带动活动臂（9）同样起伏运动，从而实现路面仿形；智能感知控制系统的工作原理为：通过检测预避障铰链（3）的位置变化来确定刀刃（101）是否已经接触到路面，并将检测到的信息传输给指令控制中心（19）；指令控制中心（19）接收来自触地检测机构（18）传来的刀刃（101）触地信号，当确认接收到刀刃（101）已经触地的信号时，发出指令让仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）被抬起离开路面，从而避免路面被刀刃（101）打伤，同时也保护了刀刃（101）避免严重损坏；在道路破冰抛雪机初始调整限位完毕，正常工作过程中，当刀刃（101）未切到路面时，道路破冰抛雪机会平稳运行，预避障铰链（3）紧贴限位轴（4），指令控制中心（19）认为此时路面很平，不会发出指令让调节机构（1002）动作，为避免不能清理干净路面的冰雪层，每间隔一段时间，指令控制中心（19）会发出一个试探指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向下微动，这时如果刀刃（101）又接触到路面，预避障铰链（3）又会被顶起而发生位置变化，触地检测机构（18）又会检测到这个信号并传输给指令控制中心（19），指令控制中心（19）又发出指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向上微动，即又调回原来位置，同时确认此时刀刃（101）与路面的间隙是合适的，能够完全切下路面的冰雪，而又不破坏路面；如果指令控制中心（19）发出一个试探指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向下微动，但不能收到触地检测机构（18）传来的触地信号，指令控制中心（19）就还会继续发出一个试探指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）继续向下微动，一直到收到触地检测机构（18）传来的触地信号为止，指令控制中心（19）再发出指令给仿形机构（10）的调节机构（1002）动作，使刀刃（101）向上微动，使刀刃（101）稍微升高一点离开路面，同时确认此时刀刃（101）与路面的间隙是合适的，能够完全切下路面的冰雪，而又不破坏路面。

2.根据权利要求1所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：预避障铰链（3）至少可以有以下几种形式，来实现其功能：第一种：弧形（301）；第二种：直条型（302）；第三种：L型（303）；第四种：S型（304）第五种：N节预避障铰链相连（305）；无论采用哪种形状的预避障铰链（3），只要它的目的是使得锤式铣刀（1）围绕轴（7）旋转时，用于使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，都属于预避障铰链（3）的一种表现形式。

3.根据权利要求1所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：限位轴（4）用于使轴（7）旋转时，轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，无论采用哪种形状的限位轴（4），也无论限位轴（4）是限制预避障铰链（3）的位置还是限制锤式铣刀（1）的位置，只要它的目的是使得锤式铣刀（1）围绕轴（7）旋转时，用于使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，都属于限位轴（4）的一种表现形式。

4.根据权利要求1所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：外壳及定向抛雪机构（8）包括：弧形外壳（801）、导向板（802）、导向顶板（803），弧形外壳（801）将旋转刀刃（101）罩住，导向板（802）在轴（7）的径向和轴向上都向设定的冰雪被抛出的方向倾斜，在导向板（802）的上方留一定的间隙，安装导向顶板（803），导向顶板（803）的上面也在轴（7）的轴向上向冰雪被抛出的方向倾斜；弧形外壳（801）可以采用固定在轴（7）上并可以绕轴转动的方式来实现避障，弧形外壳（801）前底边（804）与路面有一定间隙，后底边（805）紧贴路面以便将切下来的冰雪一直向前方刮走；定向抛雪机构的抛雪方向至少可以有：第一种：向右抛；第二种：向左抛；第三种：向左右抛；第四种：从弧形外壳中间向上抛后再侧抛。

5.根据权利要求1所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：仿形机构（10）由仿形脚(1001)、调节机构（1002）组成，仿形脚(1001)用于在清理完冰雪的路面行走，并把路面的起伏情况向上传递，以便确定路面基准，仿形脚至少可以用以下几种形式的机构充当：第一种：前轮（12）；第二种：后轮（13）；第三种：铰接在活动臂（9）上的仿形机构（10），铰接在活动臂（9）上的仿形机构（10）至少有以下几种形式的机构可以实现其功能：第一种：轮式仿形脚（1003），第二种：滑板式仿形脚（1004），第三种：滑刀式仿形脚（1005）；调节机构（1002）根据选用的不同仿形脚形式，安装于不同的部位，至少可以包含以下几种形式的机构：第一种：油缸；第二种：电推杆；第三种：伺服电机；第四种：步进电机。

6.根据权利要求1所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：导向输送机构（17）包括：拖铲（1701）、排雪器（1702）、出雪口（1703），拖铲（1701）为一个倾斜放置的铁板，呈前部高，后部低形态，两侧封闭，处于高处的前部连接出雪口（1703），处于低处的后部靠近滚刷（1 5），排雪器（1702）布置在拖铲（1701）上，排雪器为若干个能够旋转的叶轮，出雪口（1703）一边连接拖铲（1701）处于高处的前部，另一端可以连接到弧形外壳（801），拖铲（1701）用于接收滚刷（1 5）抛扫过来的冰雪，并由排雪器（1702）将这些冰雪输送走，当出雪口（1703）连接到弧形外壳（801）时，由滚刷扫起来的冰雪就进入到弧形外壳（801）中，连同锤式铣刀（1）切下来的碎冰一同被定向抛出。

7.根据权利要求1所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：触地检测机构（18）检测预避障铰链（3）的位置变化情况，并将位置变化信息传递给指令控制中心（19），其工作原理为：刀刃（101）接触到地面以后，由于路面比较坚硬，会将刀刃（101）向上顶，对刀刃（101）的作用力在径向上只需要克服单个锤式铣刀（1）的离心力就能将单个锤式铣刀（1）向上顶起，由于预先使轴（7）、轴（5）、轴（2）三个轴的轴心无法连成一条直线，因此路面对刀刃（101）径向上的作用力传递到轴（2）上后，相对于轴（5）有了一个力臂，很容易使预避障铰链（3）围绕轴（5）向上摆动，触地检测机构（18）就是通过检测预避障铰链（3）这个位置的变化来判断刀刃（101）是否已经触地；根据这个原理至少可以有以下几种形式的机构来实现此功能：第一种：在预避障铰链（3）背部的轮辐（6）上通过轴（1801）铰接摆动支架（1802），摆动支架（1802）上安装被动推杆（1803），预避障铰链（3）围绕轴（5）向上摆动时就会推动被动推杆（1803），用传感器检测摆动支架（1802）的位置变化，并将检测信号传递给指令控制中心（19）；第二种：在轴（7）一侧轴头的预避障铰链（3）背部的轮辐（6）上安装光发射器（1804），在轴（7）的另一侧轴头轮辐（6）同样位置相向安装光接收器（1805），只要有一个预避障铰链（3）的位置发生变化，就会将光发射器（1804）发出的光线挡住，使得光接收器（1805）无法接收到光发射器（1804）发出的光线，将这个检测信号传递给指令控制中心（19）；只要是利用预避障铰链（3）的位置、压力的变化来检测的方法均属本技术方案的一种表现形式。

8.根据权利要求1所述的智能型道路联合除冰雪机，其特征为：指令控制中心（19）指PLC控制系统，用于接收触地检测机构（18）发送来的检测信号，经过处理，并发出相应的动作指令给调节机构（1002）。

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