便攜式鐵軌清理器

喻爭 呂卓華 劉家瑋 楊珂 陳晨

摘?要：黏著系數(shù)是軌道交通安全需要重點(diǎn)關(guān)注的參數(shù)?；谇叭藢?duì)影響輪軌黏著的研究，提出一種便攜式鐵軌清理器，可完成特定路段軌道落葉自動(dòng)清理、雨后軌道干燥工作。整個(gè)機(jī)器由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、軌面清掃頭、電熱干燥機(jī)和輔助固定部分構(gòu)成，具有便于攜帶、清理干燥效率高的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：軌道清理1;黏著系數(shù)2;軌道3;干燥4

目前，國內(nèi)外對(duì)輪軌間粘著機(jī)理與增粘技術(shù)已有大量的研究[1]，主要從微觀、摩擦功[2]等方面揭示輪軌多體作用的機(jī)理，或從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，提出了磁軌制動(dòng)、撒砂增粘和研磨子增粘的常用方法。三類常用方法中，研磨子增粘對(duì)鐵軌傷害較大，且增粘效果不明顯;對(duì)于磁軌制動(dòng)，有學(xué)者提出，增粘很大程度上是因?yàn)殡姶胖苿?dòng)器的摩擦能有力地清掃軌;輪軌間撒砂是目前最常用的增粘方法，但實(shí)驗(yàn)表明，鐵軌有落葉時(shí)撒砂將造成黏著系數(shù)更急劇地減小[3]。國外學(xué)者指出，輪軌微濕與濕潤落葉是造成打滑空轉(zhuǎn)的最主要因素。基于以上，設(shè)計(jì)了便攜式鐵軌清理器，清理器集落葉清掃、雨后軌道干燥功能于一體，可有效完成特殊路段軌道清理、提高特定路段輪軌黏著系數(shù)。

1?方案設(shè)計(jì)

1.1?總體設(shè)計(jì)

如上圖所示，該裝置主要由以下結(jié)構(gòu)組成。b電池。電池為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電熱干燥機(jī)提供電力，驅(qū)動(dòng)設(shè)備沿鐵軌勻速移動(dòng)，同時(shí)加熱電熱絲驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)。c軌面清掃頭。軌面清掃頭固定在a外盒上，硬質(zhì)塑料絲與鐵軌過盈配合，在機(jī)器運(yùn)動(dòng)過程中清掃軌面。d輔助固定部分。由縱向輪和橫向輪構(gòu)成，橫向輪在將機(jī)器套裝至鐵軌時(shí)向內(nèi)縮進(jìn)，之后彈出將機(jī)器固定在鐵軌上。f電動(dòng)馬達(dá)。由b電機(jī)提供電力驅(qū)動(dòng)h輪對(duì)沿軌道勻速運(yùn)動(dòng)。g電熱干燥機(jī)。內(nèi)置風(fēng)機(jī)、電熱絲。

1.2?主要部件設(shè)計(jì)

（1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電池持續(xù)提供電力①驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)h輪沿著軌道運(yùn)動(dòng)，②驅(qū)動(dòng)電熱絲、風(fēng)機(jī)工作，送出熱風(fēng)干燥軌面水分。

（2）軌面清掃頭。軌面清掃頭整體使用硬質(zhì)塑料，通過l螺孔可將清掃頭固定在機(jī)器外盒上。J硬質(zhì)塑料絲附著在U形板上，受重力作用與軌面緊密接觸從而清理軌面污垢。

（3）電熱干燥機(jī)。由m電熱絲、p風(fēng)機(jī)構(gòu)成，通過外盒上的n螺孔固定在機(jī)器內(nèi)部，o為通風(fēng)孔。通過電熱絲加熱空氣，風(fēng)扇吹出達(dá)到使鐵軌干燥的目的。

（4）輔助固定部分?？v向通過t輪約束，橫向利用s彈簧，實(shí)現(xiàn)q小車的縮進(jìn)彈出。將機(jī)器安裝至軌道時(shí)，q縮進(jìn)隨后彈出，實(shí)現(xiàn)橫向約束。

2?創(chuàng)新點(diǎn)

（1）外形美觀，便于攜帶。整個(gè)機(jī)器外形呈現(xiàn)外凸圓形，大小與便攜式工具箱相近，外形美觀，材料輕便，便于攜帶。適用于鐵路工人在特殊路段進(jìn)行落葉清理和雨后鐵軌干燥。

（2）清理效率高，易于更換零件。利用硬質(zhì)塑料材質(zhì)清掃頭，便于清掃鐵軌上濕潤落葉，同時(shí)對(duì)鐵軌無任何損傷。軌面干燥器結(jié)構(gòu)簡單，干燥效率高。清掃頭、干燥器可拆卸，便于更換。

（3）從濕潤落葉和軌道微濕兩個(gè)直接造成黏著系數(shù)急劇下降的因素著手，在特殊路段機(jī)動(dòng)地利用便攜式儀器清理落葉、干燥軌面，可短期解決部分造成列車險(xiǎn)情的因素。

3?結(jié)語

從直接造成輪軌黏著率的兩個(gè)因素出發(fā)，基于軌道車輛知識(shí)設(shè)計(jì)了便于攜帶、清理干燥效率高、便于拆解更換的便攜式鐵軌清理器。清理器由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、軌面清理頭、電動(dòng)干燥器和輔助固定部分組成，各部分相互獨(dú)立，可做進(jìn)一步改進(jìn)。驅(qū)動(dòng)部分可以加入太陽能板電路，實(shí)現(xiàn)清潔能源。由于高鐵車輛發(fā)車時(shí)間間隔小，為減小清軌工作對(duì)運(yùn)行影響，進(jìn)一步可朝自動(dòng)避車功能設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]申鵬，宋建華，李自彬，等.輪軌黏著特性試驗(yàn)研究[J].潤滑與密封，2009，34（07）：10-13.

[2]陳亞，章易程，劉曉文，等.輪軌間撒砂的研究綜述及思考[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2015，38（01）：1-4.

[3]吳兵，溫澤峰，王衡禹，等.高速輪軌水介質(zhì)接觸數(shù)值分析方法[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2012，12（06）：41-47.

作者簡介：喻爭，中南大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院本科生。