便携式铁轨清理器

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　　摘 要：黏着系数是轨道交通安全需要重点关注的参数。基于前人对影响轮轨黏着的研究，提出一种便携式铁轨清理器，可完成特定路段轨道落叶自动清理、雨后轨道干燥工作。整个机器由驱动系统、轨面清扫头、电热干燥机和辅助固定部分构成，具有便于携带、清理干燥效率高的特点。
　　关键词：轨道清理1;黏著系数2;轨道3;干燥4
　　目前，国内外对轮轨间粘着机理与增粘技术已有大量的研究[1]，主要从微观、摩擦功[2]等方面揭示轮轨多体作用的机理，或从实验出发，提出了磁轨制动、撒砂增粘和研磨子增粘的常用方法。三类常用方法中，研磨子增粘对铁轨伤害较大，且增粘效果不明显;对于磁轨制动，有学者提出，增粘很大程度上是因为电磁制动器的摩擦能有力地清扫轨;轮轨间撒砂是目前最常用的增粘方法，但实验表明，铁轨有落叶时撒砂将造成黏着系数更急剧地减小[3]。国外学者指出，轮轨微湿与湿润落叶是造成打滑空转的最主要因素。基于以上，设计了便携式铁轨清理器，清理器集落叶清扫、雨后轨道干燥功能于一体，可有效完成特殊路段轨道清理、提高特定路段轮轨黏着系数。
　　1 方案设计
　　1.1 总体设计
　　
　　如上图所示，该装置主要由以下结构组成。b电池。电池为驱动系统、电热干燥机提供电力，驱动设备沿铁轨匀速移动，同时加热电热丝驱动风机。c轨面清扫头。轨面清扫头固定在a外盒上，硬质塑料丝与铁轨过盈配合，在机器运动过程中清扫轨面。d辅助固定部分。由纵向轮和横向轮构成，横向轮在将机器套装至铁轨时向内缩进，之后弹出将机器固定在铁轨上。f电动马达。由b电机提供电力驱动h轮对沿轨道匀速运动。g电热干燥机。内置风机、电热丝。
　　1.2 主要部件设计
　　（1）驱动系统。电池持续提供电力①驱动马达带动h轮沿着轨道运动，②驱动电热丝、风机工作，送出热风干燥轨面水分。
　　（2）轨面清扫头。轨面清扫头整体使用硬质塑料，通过l螺孔可将清扫头固定在机器外盒上。J硬质塑料丝附着在U形板上，受重力作用与轨面紧密接触从而清理轨面污垢。
　　（3）电热干燥机。由m电热丝、p风机构成，通过外盒上的n螺孔固定在机器内部，o为通风孔。通过电热丝加热空气，风扇吹出达到使铁轨干燥的目的。
　　（4）辅助固定部分。纵向通过t轮约束，横向利用s弹簧，实现q小车的缩进弹出。将机器安装至轨道时，q缩进随后弹出，实现横向约束。
　　2 创新点
　　（1）外形美观，便于携带。整个机器外形呈现外凸圆形，大小与便携式工具箱相近，外形美观，材料轻便，便于携带。适用于铁路工人在特殊路段进行落叶清理和雨后铁轨干燥。
　　（2）清理效率高，易于更换零件。利用硬质塑料材质清扫头，便于清扫铁轨上湿润落叶，同时对铁轨无任何损伤。轨面干燥器结构简单，干燥效率高。清扫头、干燥器可拆卸，便于更换。
　　（3）从湿润落叶和轨道微湿两个直接造成黏着系数急剧下降的因素着手，在特殊路段机动地利用便携式仪器清理落叶、干燥轨面，可短期解决部分造成列车险情的因素。
　　3 结语
　　从直接造成轮轨黏着率的两个因素出发，基于轨道车辆知识设计了便于携带、清理干燥效率高、便于拆解更换的便携式铁轨清理器。清理器由驱动系统、轨面清理头、电动干燥器和辅助固定部分组成，各部分相互独立，可做进一步改进。驱动部分可以加入太阳能板电路，实现清洁能源。由于高铁车辆发车时间间隔小，为减小清轨工作对运行影响，进一步可朝自动避车功能设计。
　　参考文献：
　　[1]申鹏，宋建华，李自彬，等.轮轨黏着特性试验研究[J].润滑与密封，2009，34（07）：10-13.
　　[2]陈亚，章易程，刘晓文，等.轮轨间撒砂的研究综述及思考[J].电力机车与城轨车辆，2015，38（01）：1-4.
　　[3]吴兵，温泽峰，王衡禹，等.高速轮轨水介质接触数值分析方法[J].交通运输工程学报，2012，12（06）：41-47.
　　作者简介：喻争，中南大学交通运输工程学院本科生。
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