多功能軌道噴灑平臺(tái)裝置的設(shè)計(jì)研究

鄧 俊 胡幫市 熊飛龍 范眾維 孫 勇 李俊林 涂傳進(jìn)

（1、方大特鋼科技股份有限公司，江西 南昌330012 2、中國(guó)鐵路南昌局集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究所，江西 南昌330002 3、江西理工大學(xué)南昌校區(qū)，江西 南昌330013）

1 背景和意義

鐵路沿線雜草清理一般采取人工噴灑除草劑除草的方式，在人工噴灑的過(guò)程中，噴灑易出現(xiàn)漏噴或重噴的情況，整個(gè)噴藥的過(guò)程中，人工勞動(dòng)強(qiáng)度增大，噴灑效率也低下，噴灑的農(nóng)藥易與人體接觸，對(duì)人有一定的傷害。

粉狀物資在鐵路裝運(yùn)過(guò)程中，由于物資本身的原因，粉狀物資容易四處飛揚(yáng)造成環(huán)境污染，需相關(guān)設(shè)備抑塵。采取常規(guī)的灑水車(chē)、噴水車(chē)無(wú)法進(jìn)入鐵路區(qū)域，實(shí)施噴灑、抑塵作業(yè)，為解決這一問(wèn)題，本文貼近廠礦企業(yè)鐵路日常管理實(shí)際需要，設(shè)計(jì)一種多功能軌道噴灑平臺(tái)裝置。

2 工作原理

多功能軌道噴灑平臺(tái)裝置采取兩端裝有車(chē)鉤的鐵路貨車(chē)轉(zhuǎn)向架臺(tái)車(chē)作為基礎(chǔ)平臺(tái)，在基礎(chǔ)平臺(tái)上根據(jù)需要制作車(chē)體和在車(chē)體上方安裝儲(chǔ)液箱、控制單元、管路、電機(jī)、液壓泵等組成平臺(tái)裝置。根據(jù)噴灑需要，可在平面裝置上配置遠(yuǎn)端噴灑裝置、軌平面噴灑裝置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端噴灑和軌平面噴灑，并可根據(jù)需要在現(xiàn)場(chǎng)控制或遙控控制。

噴灑裝置需要在鐵路上移動(dòng)時(shí)，采用鐵路機(jī)車(chē)通過(guò)鐵路標(biāo)準(zhǔn)車(chē)鉤連接進(jìn)行移動(dòng)或作業(yè)。設(shè)備工作供電可以根據(jù)需要由機(jī)車(chē)供電、蓄電池供電或外接電源供電，液壓泵將相應(yīng)介質(zhì)通過(guò)噴灑裝置進(jìn)行噴灑。

3 多功能軌道噴灑平臺(tái)裝置的設(shè)計(jì)

3.1 機(jī)械部份設(shè)計(jì)（圖1、圖2）；平臺(tái)裝置包括兩端裝有車(chē)鉤10 的臺(tái)車(chē)1，臺(tái)車(chē)1 上為車(chē)體2，車(chē)體2 的上方安裝有儲(chǔ)液箱3，儲(chǔ)液箱3 一側(cè)的出水管設(shè)置有控制單元4，環(huán)車(chē)體2 的一周安裝有管路5，車(chē)體2 兩端的上方安裝有遠(yuǎn)端噴灑裝置6；車(chē)體四周還安裝有軌平面噴灑裝置7，其下方安裝有側(cè)方噴嘴9，在側(cè)方噴嘴9 管道是設(shè)置有圓柱噴嘴8，控制單元4 的出水管與管道5 連接，管道5 連接遠(yuǎn)端噴灑裝置6、軌平面噴灑裝置7、圓柱噴嘴8 和側(cè)方噴嘴9。

圖1 多功能軌道噴灑平臺(tái)裝置主視圖

3.2 控制單元設(shè)計(jì)及供電（圖3）；控制單位包括PLC 401、遙控器407 和電磁閥405，PLC 401 分別連接有電源、手動(dòng)控制器402、遙控接收器403、液位儀404、電磁閥405 和電機(jī)，電機(jī)連接液壓泵406；液壓泵406 的入口連接儲(chǔ)液箱3，出口連接電磁閥405，電磁閥405 的出口與管道5 連接，液位儀404 裝在儲(chǔ)液箱3 內(nèi)，遙控器407 與遙控接收器403 信號(hào)連接。

圖2 多功能軌道噴灑平臺(tái)裝置側(cè)視圖

圖中：1.臺(tái)車(chē)，2.車(chē)體，3.儲(chǔ)液箱，4.控制單元，401.PLC，402.手動(dòng)控制器，403.遙控接收器，404.液位儀，405.電磁閥，406.液壓泵，407.遙控器；5.管路，6.遠(yuǎn)端噴灑裝置，7.軌平面噴灑裝置，8.圓柱噴嘴，9.側(cè)方噴嘴，10.車(chē)鉤。

圖3 控制單元

電機(jī)可以根據(jù)需要選用220V 交流或110V 直流，當(dāng)采用110V 直流電機(jī)時(shí)，機(jī)車(chē)110V 直流電源可直接接入110V 直流電機(jī)；當(dāng)采用220V 交流電機(jī)時(shí)，可配置逆變器將110V 直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?20V 交流電供電機(jī)使用。

3.3 噴灑設(shè)計(jì)；噴灑管路5 可視實(shí)際需求進(jìn)行合理布置，例如：可沿車(chē)體前后兩端橫向布置，用于噴灑軌道區(qū)域；可沿車(chē)體兩側(cè)縱向布置，用于噴灑軌道兩側(cè)區(qū)域；亦可結(jié)合布置，實(shí)現(xiàn)多方位的噴灑。遠(yuǎn)端噴灑裝置6 和軌平面噴灑裝置7 可視實(shí)際需求安裝不同類(lèi)別的噴嘴，遠(yuǎn)端噴灑裝置6 可根據(jù)需要調(diào)節(jié)高度，實(shí)現(xiàn)不同的噴灑功能；遠(yuǎn)端噴灑裝置6 可采用通用球閥固定于車(chē)體2，或不固定于車(chē)體2。

4 實(shí)際運(yùn)用

多功能軌道噴灑平臺(tái)裝置使用時(shí)，將機(jī)車(chē)車(chē)鉤與本實(shí)用新型的車(chē)鉤10 連掛，以便需要時(shí)實(shí)現(xiàn)牽引或推進(jìn)，再將機(jī)車(chē)電源或其它外接電源接入PLC 401，并將儲(chǔ)液箱3 加注需要噴灑的液體，儲(chǔ)存箱3 上裝有可蓋的加注口用于觀察加注液體的位置。采用本裝置進(jìn)行軌道及附近噴灑作業(yè)時(shí)，可根據(jù)需要自行進(jìn)行手動(dòng)控制和遙控控制的切換。當(dāng)采取手動(dòng)控制時(shí)，為提高安全防范，可根據(jù)需要在車(chē)體2 上安裝安全護(hù)欄。

進(jìn)行噴灑作業(yè)時(shí)，操作人員可通過(guò)操作控制單位4 中安裝在車(chē)體2 兩側(cè)的手動(dòng)控制器402 或遠(yuǎn)距離操作遙控器407，使控制單元4 中的PLC 401 得到相關(guān)指令控制電機(jī)、液壓泵406和電磁閥405，通過(guò)管路5、遠(yuǎn)端噴灑裝置6、軌平面噴灑裝置7、圓柱噴嘴8 和側(cè)方噴嘴9 進(jìn)行不同的噴灑作業(yè)，實(shí)現(xiàn)“單向遠(yuǎn)距離噴灑”、“單向軌平面噴灑”和“同時(shí)噴灑”等噴灑功能。儲(chǔ)存箱3 內(nèi)部裝有液位儀404，當(dāng)液位低于規(guī)定值時(shí)，控制單位4 中的PLC 401 得到指令停止作業(yè)。

5 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

多功能軌道噴灑平臺(tái)裝置是針對(duì)鐵路沿線雜草清除實(shí)際狀況研制開(kāi)發(fā)的專用設(shè)備，是多種機(jī)電設(shè)備的綜合應(yīng)用,是對(duì)模式可變的控制技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、制造工藝應(yīng)用等多方面技術(shù)能力的綜合設(shè)計(jì)與融合，其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有幾個(gè)方面：

（1）檢測(cè)功能齊全。該方案不僅能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前設(shè)備電量,自身攜帶的液位高度，還可根據(jù)不同設(shè)備選擇合適電壓進(jìn)行供電。

（2）智能化程度高。利用無(wú)線傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。通過(guò)脈沖控制設(shè)計(jì)、無(wú)線電控制設(shè)計(jì)、可編程控制器等技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，可根據(jù)工作需求實(shí)現(xiàn)多種控制，應(yīng)用過(guò)程智能、高效、簡(jiǎn)潔。

（3）應(yīng)用模式可選擇。工作人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的實(shí)際情況，選擇自動(dòng)噴灑或者人工噴灑，滿足全工況狀態(tài)下的應(yīng)用。

6 結(jié)論

設(shè)計(jì)研發(fā)的多功能軌道噴灑平臺(tái)裝置，在國(guó)內(nèi)鐵路運(yùn)輸行業(yè)屬首創(chuàng)，已獲得國(guó)家專利[1]，可以噴除草劑灑或清水，可以抑制鐵路沿線雜草生長(zhǎng)，減少傳統(tǒng)噴灑過(guò)程中對(duì)人體的傷害；也可解決鐵路運(yùn)輸裝卸物料過(guò)程中的揚(yáng)塵，有利于維護(hù)鐵道周邊環(huán)境，方便了鐵道建設(shè)管理，節(jié)省人力物力。