一种铁路隧道轨枕内道床吸煤车组的制作方法

本实用新型涉及移动式铁路道床吸煤车组，尤其是涉及一种用于吸收铁路隧道内2.6米范围内道床表面沉积的煤粉等污物的大型作业车辆，属于铁路工程设备技术领域。

背景技术：

神朔、朔黄及大秦等运煤铁路专线主要用于煤炭运输，运输过程中，受到装载效率和技术手段限制，装满煤炭的列车车箱处于敞开状态，列车进出隧道时，由于气流变化的原因，车箱内装满的表层煤粉会有少量被气流卷出车箱外，散落在道床表面。据现场反馈，平均每天道床表面煤粉有10mm厚，散落的煤粉在道床上不断堆积，越积越厚，严重时甚至会将钢轨和扣件掩埋，一方面会严重影响列车的安全运行；另一方面会影响司机视线，妨碍工务人员观察和检查线路，必须定期清扫。

以往隧道内粉尘严重地段主要靠人工清扫，但这种方式劳动强度较大，清扫的煤粉运输困难，现场粉尘污染严重，环境恶劣，人员的作业安全和健康得不到保护。采用机械化清扫可减少作业人员，提高清扫效率，缩短清扫占用时间。

cn105442488a公开了一种用于清理隧道内道床表面沉积的煤粉等污物的道床吸污车。其工作原理是采用吹扫吸集合的方式，将道床板表面的煤粉吹起，再由吸入到除尘器内，经除尘器分离后转运到与道床吸污车连接的物料车内。有几个问题：(1)吸煤效率低；(2)除尘器未进行防爆设计，存在严重的安全隐患；(3)除尘效果差，大量煤粉弥散到隧道内部，存在煤粉爆炸隐患；这些难题由来已久，是制约铁路安全运输的一个重大安全隐患，急需研制符合现场实际工作特点用机械作业的方式代替人工作业的专用设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种铁路隧道轨枕内道床吸煤车组，该车整机能安全、高效地对2.6米道床内的煤粉清理、收集，提高了铁路运输安全性。

本实用新型所述的铁路隧道轨枕内道床吸煤车组包括：主吸车和物料车，主吸车和物料车依次连接。

在另一优选实施方式中，所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组包括动力车、主吸车和物料车，动力车、主吸车和物料车依次连接。

优选的是，所述主吸车包括主吸车车架，该主吸车车架安装在第三驱动走行转向架和第四驱动走行转向架上。所述主吸车车架上布置机舱、主吸除尘系统、主吸风机室；所述主吸车车架下部还设置主吸工作装置、第一输送带。

主吸工作装置安装在第三驱动走行转向架后部，主吸工作装置与主吸除尘系统之间通过管道连接，该管道中布置隔爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸。

主吸除尘系统包括进风管道、重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器、风机、隔爆阀、泄爆阀和卸料器，重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器依次设置，并首尾相接，从而提高除尘效果；重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器三种除尘器的上部均布置泄爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸；所述风机布置于主吸风机室内部，主吸风机室内部经隔音降噪处理，保证风机运行时低噪音，提高作业舒适性。

所述风机通过进风管道连接于重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器，为重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器通风，从而便于除尘作业，同时主吸风机室上部风道包括风道扩口、该风道扩口的上游和下游均设有导流板，将较快的风速均匀的分布到风道出口，以降低出口风速，保证风机出口风速较低，防止二次扬尘。

重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器下游均设置卸料器，第一输送带设置于主吸除尘系统下部重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器的卸料器下方，便于主吸除尘系统分离的煤粉尘落入第一输送带，并经该第一输送带运输到吸煤车组后部，第一输送带末端连接至物料车，第一输送带包括密封装置，从而进行密封处理，防止第一输送带对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘。

所述隔爆阀设置于除尘器入口及出口位置，在除尘器发生爆炸时迅速关闭，防止爆炸火焰外溢，造成二次爆炸。

所述重力除尘器下方连接第一卸料器，所述旋风除尘器下方连接第二卸料器，所述布袋除尘器下方连接第三卸料器。

优选的是，旋转式爆炸隔离装置的出口与重力除尘器之间的通风管道长度不小于1米。

所述第一卸料器、第二卸料器、第三卸料器为星型卸料器。

优选的是，所述第一卸料器、第二卸料器、第三卸料器的下方均设置输送带，该输送带将污物运输至指定地点。

重力除尘器包括重力除尘器上箱体、第一槽钢框、重力除尘器灰斗、第一卸料器、挡板；其中，重力除尘器上箱体连接所述第一槽钢框上，第一槽钢框下方连接重力除尘器灰斗，该重力除尘器灰斗为上大下小的斗。

所述主吸风机室进行了风道减速设计，通过进口设计、出口设计及内部导流板设计，经过除尘系统分离后清洁的空气从风机出口排出，但风速较高，直接排出会将隧道内煤粉吹起造成二次扬尘，存在煤粉爆炸隐患，因此需要制作风道将超高风速降低，还不能增加出口阻力，影响风机负载，通过设计、分析，减速风道最终能使风机出口的超高风速减低为2m/s，保证风道出口周围的煤粉不扬尘，该导流板采用流线型结构，风道内部沿风流方向设置多组导流板，从而将风机出口的气流均匀的分布到风道各个导流板组成的流道之间，最终使风道起道减速作用。同时为防止雨水灌入，风道出口进行防水设计，风道向下倾斜一定角度，例如风道的轴线位于水平线下方10度－20度的范围内，保证雨水不进入风机。

所述主吸风机室进行了降噪设计，在风机室内部增加了隔音棉、反射板，保证在作业过程中，风机的噪音隔绝在风机室内部，保证现场隧道作业的噪音舒适。

除尘系统采用了重力除尘、旋风除尘、布袋除尘三级除尘，并采用了抗静电措施、防火花及带隔爆、泄爆装置。例如1、布袋除尘器内采用抗静电阻燃型布袋，2、除尘系统各连接部件之间采用搭铁线进行连接，这两种措施能将作业过程中产生的静电传入大地。

动力车、主吸车和物料车的横截面外侧均设置智能喷雾降尘装置，从而能有效降低煤粉扬尘。

所述物料车车架安装在物料车第一走行转向架和物料车第二走行转向架上；储物箱位于物料车车架上部，并在物料车车架上前后居中布置，第二输送带位于储物箱前部，第二输送带包括驱动装置，从而能够前后伸缩；作业时第二输送带伸长并搭接于第一输送带的末端，用于承接第一输送带上的煤粉尘，并通过该第二输送带将煤粉尘输送至储物箱中，作业完毕，在钢轨上运行时第二输送带缩短至运行位，保证前端车钩将物料车与主吸车连接；抛带通过回转支撑安装在物料车车架后端；抛带顶部进行密封处理，防止抛带对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘；同时，抛带还有自动储料功能，更智能化，储料更精确，同时减轻操作人员工作量，在储料仓落料位置设置了料位传感器，当落料堆积到一定高度料位传感器得到信号，反馈到物料车主机，主机驱动主输送带往前，进行下一段自动推料进料。

主吸工作装置主要负责轨枕长度方向，即横向2600mm范围内的吸煤作业。主吸工作装置包括作业小车。

第一输送带包括两个水平段、加一个倾斜段设计，第一个水平段能保证除尘系统卸料口的全部卸料，倾斜段的表面与水平面间的夹角的角度为20°～22°，保证了倾斜段的表面倾斜度小于煤粉安息角。

主吸车前部布置了机舱，机舱分为两个部分，前为休息间，后为检修间。休息间提供一个舒适的环境保证了操作人员的休息，同时查阅资料；检修间内部设计了钳桌、工具箱，保证一定的检修维修能力

本实用新型的特点包括：(1)在除尘系统部位车架进行了下沉设计，这种设计可以使除尘系统能进一步降低高度，降低重心，这样主吸车在高速运动过程中能得到优异的运动稳定性；(2)风机室采用全铝设计，保证结构强度的基础上，最大限度降低车尾重量；(3)机舱部位顶棚采用全铝设计，降低顶部重量，使得垂向重心下降到预定范围；(4)主吸除尘系统进行了减重设计，保证了整机重量达到轴重要求；(5)主吸车车架在保证静强度的基础上进行了减重设计，并进行了车架静强度模拟分析，满足主吸车静强度标准。

本实用新型所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组的技术方案的关键创新点如下：

1)、本实用新型所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组能对道床横断面2.6米范围内道床的煤粉清理、收集，保障线路安全、畅通。

2)、本技术方案中，主吸工作装置采用双滚刷清扫与大风量、大负压结合的粉尘收集模式，既保证效率又避免易爆的煤粉扬尘。

3)、本技术方案中，除尘系统采用抗静电、防火花及带隔爆、泄爆装置的新型除尘装置。

4)、本技术方案中，在煤粉输送系统中采用喷雾降尘技术。在设计过程中除了采用封闭落料口外，还加装了喷雾降尘装置，防止扬尘，并在一定程度上降低静电累积。另外在管道和除尘器上均布置接地导线，防止静电累积产生火花，引爆煤粉。

5)、本技术方案中，发动机进排气进行特殊设计，既保证排放又防止扬尘，避免危机人身安全和设备安全。由于隧道空间狭小，通气不畅，发动机尾气的累积很容易造成人身伤亡事故，因此我们在设计时特殊定制了符合teir4f排放标准的发动机及附件。

6)、本技术方案中，作业过程中收集的煤粉在物料车中不断累积，随着智能化控制技术的应用，物料车中采用自动检测装置与工作机构联动，实现机电一体的完美结合，实现煤粉堆积到设定高度时，自动输料并继续储料，可减轻劳动强度，保证作业效率与安全。

附图说明

图1是本实用新型所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组的一优选实施例的结构示意图；

图2是图1所示实施例的动力车1的结构示意图；

图3为图1所示实施例的主吸车2的结构示意图；

图4为图1所示实施例的物料车4的结构示意图；

图5为图1及图3中所示实施例的主吸工作装置的结构示意图；

图6为本实施例提供的铁路隧道轨枕内道床吸煤车组的主吸除尘系统的结构示意图；

图7为图3所示实施例中风机室的局部放大图；

图8为图7所示实施例中，风机室和导流板的立体图；

图9为图1所示实施例中输送带的局部结构图；

图10为图9所示输送带的局部放大图；

图1－图10中的数字标记分别表示：

1动力车2主吸车3物料车4钢轨5车钩6连接牵引杆

101动力车车架102前司机室103第一驱动走行转向架104手制动

105动力间106柴油箱107第二驱动走行转向架201主吸车车架

202第三驱动走行转向架203机舱204主吸工作装置205主吸除尘系统

206第一输送带207第四驱动走行转向架208主吸风机室209检修门

210导流板401第二输送带402物料车第一走行转向架403储物箱

404物料车第二走行转向架405物料车车架406抛带。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1.1:铁路隧道轨枕内道床吸煤车组，如图1所示，本实施例所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组包括动力车1、主吸车2、物料车3，该动力车1、主吸车2、物料车3经由车钩5及连接牵引杆6连接后组成所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组的作业车组；动力车1、主吸车2、物料车3车架下方分别设置第一驱动走行转向架103、第二驱动走行转向架107、第三驱动走行转向架202、第四驱动走行转向架207、物料车第一走行转向架402和物料车第二走行转向架404，通过上述转向架实现所述铁路隧道轨枕内道床吸煤车组在钢轨4上运行。

如图2所示，动力车车架101安装在第一驱动走行转向架103和第二驱动走行转向架107上；动力车车架101的前端包括前司机室102；前司机室102后部的动力车车架101上设有动力间105，动力间105前部包括居中布置的手制动104；动力间105内部布置有双发动机、液压系统、发电机组；动力车车架101下方还布置有柴油箱106。

如图3所示，主吸车车架201安装在第三驱动走行转向架202和第四驱动走行转向架207上；机舱203、主吸除尘系统205、主吸风机室208从前到后依次布置于主吸车车架201上；主吸工作装置204、第一输送带206布置于主吸车车架201下；主吸工作装置204安装在第三驱动走行转向架202后部，由顶部单牵引杆与主吸车车架201连接并牵引主吸工作装置204的作业小车前进或后退；主吸工作装置204与主吸除尘系统205由管道连接，管道中布置隔爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸。

主吸除尘系统205包括进风管道、重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器、风机、隔爆阀、泄爆阀和卸料器，重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器依次设置，并首尾相接，从而提高除尘效果；重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器三种除尘器的上部均布置泄爆阀，防止煤粉爆炸火焰溢出，造成二次爆炸；风机布置于主吸风机室208内部，主吸风机室208内部经隔音降噪处理，保证风机运行时低噪音，提高作业舒适性；风机通过进风管道连接于重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器，为重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器通风，从而便于除尘作业，同时主吸风机室208上部风道包括风道扩口设计、导流板设计，将较快的风速均匀的分布到风道出口，达到降低出口风速，以降低风速，保证风机出口风速较低，防止二次扬尘；重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器下游均设置卸料器，第一输送带206设置于主吸除尘系统205下部重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器的卸料器下方，便于主吸除尘系统205分离的煤粉尘落入第一输送带206，并经该第一输送带206运输到吸煤车组后部，第一输送带206末端连接至物料车3，第一输送带206进行密封处理，防止第一输送带206对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘。所述隔爆阀设置于除尘器入口及出口位置，在除尘器发生爆炸时迅速关闭，防止爆炸火焰外溢，造成二次爆炸。

如图4所示，物料车车架405安装在物料车第一走行转向架402和物料车第二走行转向架404上；储物箱403位于物料车车架405上部，并在物料车车架405上前后居中布置，第二输送带401位于储物箱403前部，第二输送带401包括驱动装置，从而能够前后伸缩；作业时第二输送带401伸长并搭接于第一输送带206的末端，用于承接第一输送带206上的煤粉尘，并通过该第二输送带401将煤粉尘输送至储物箱403中，作业完毕，在钢轨上运行时第二输送带401缩短至运行位，保证前端车钩将物料车3与主吸车2连接；抛带406通过回转支撑安装在物料车车架405后端；抛带406顶部进行密封处理，防止抛带406对接过程与输送过程中煤粉尘溢出，产生扬尘；同时，抛带406还有自动储料功能，更智能化，储料更精确，同时减轻操作人员工作量。在储料仓落料位置设置料位传感器，当落料堆积到一定高度料位传感器得到信号，反馈到物料车主机，主机驱动主输送带往前，进行下一段自动推料进料。

主吸工作装置204主要负责轨枕长度方向，即横向2600mm范围内的吸煤作业。主吸工作装置204包括作业小车，该作业小车包括小车车架，小车车架为框架式结构，框架式结构的前、后侧各设有两个工作轮，用于在作业时落到钢轨上滚动，该小车车架的前侧和后侧各设置一个滚刷装置，该滚刷装置包括刷毛、滚刷轴、轴承座和导轨，前/后侧方向定义为沿轨道延伸方向；导轨固装在小车车架上，导轨的方向与竖直方向之间的夹角为锐角。滚刷装置两端各设置一个轴承座，轴承座两个侧面各设置两个凹槽，通过该凹槽与所述作业小车框架的导轨连接，实现滚刷装置沿导轨升降，以补偿刷毛磨损的长度。

作业时，主吸工作装置204的作业小车的工作轮落在钢轨表面，作业小车上的滚刷通过传感器实时智能检测道床表面煤层厚度(传感器不限于超声波传感器、激光传感器等能实现以上功能的传感器)，控制滚刷升降自动调节到最佳清扫高度，起动双滚刷扫吸机构，能将轨枕面上的煤粉向滚刷中间的吸煤罩口扬起，然后由风机产生的负压将煤粉由吸煤罩口吸入，经过输送管道进入除尘系统进行煤粉分离。随着车辆运行，滚刷能实时检测煤层高度，调整最佳清扫高度。

主吸工作装置204在前后轮座与车架之间各安装有一个横移油缸，在曲线上下放小车作业时，横移油缸可以将整个主吸工作装置横向摆动从而使主吸工作装置准确下降到钢轨面，完成下放小车动作。

主吸工作装置204前后各有一套锁定装置。锁定装置的平台与车架焊接固定，平台下方装有导向块，主吸工作装置204顶部装有锁舌动作装置，锁定气缸连接该锁舌动作装置，从而带动锁舌伸缩，主吸工作装置204的作业小车前后两端面装有导向板。当作业小车需要抬升时，升降油缸拉动作业小车升高，作业小车在导向板和导向块的作用下实现对中。当作业小车抬升到位，触发锁定装置的平台上的接近开关，允许锁定气缸动作，推动锁舌伸出，完成锁定。

本实施例中除尘系统采用抗静电、防火花及带隔爆、泄爆装置的新型除尘系统。除尘系统采用了重力除尘、旋风除尘、布袋除尘三级过滤装置。由于在隧道内作业，对排放要求较高，因此同时采用三种除尘器处理不同的颗粒。重力除尘器主要沉降较大颗粒(包括少量道砟)，旋风除尘器主要沉降中等颗粒；布袋除尘器主要沉降细小颗粒，保证排放浓度，避免污染隧道作业环境。针对处理对象为易爆的煤粉，在各种除尘器上采用不同的防火花、防静电设计。

如图7、图8所示：主吸风机室208进行了风道减速设计，通过进口设计、出口设计及内部导流板设计，经过除尘系统分离后清洁的空气从风机出口排出，但风速较高，直接排出会将隧道内煤粉吹起造成二次扬尘，存在煤粉爆炸隐患，因此需要制作风道将超高风速降低，还不能增加出口阻力，影响风机负载，通过设计、分析，减速风道最终能使风机出口的超高风速减低为2m/s，保证风道出口周围的煤粉不扬尘，主要采用了流线型设计，同时在风道内部设计了导流板将风机出口的气流均匀的分布到风道各个部分，最终保证风道的减速作用。同时为防止雨水灌入，风道出口进行防水设计，风道向下倾斜一定角度，保证雨水不进入风机。

所述主吸风机室208进行了降噪设计，在风机室内部增加了隔音棉、反射板，保证在作业过程中，风机的噪音隔绝在风机室内部，保证现场隧道作业的噪音舒适。

智能喷雾除尘系统：在车前部、后部，主吸工作装置周围，侧吸工作装置周围，第一输送带206、第二输送带401相互连接的部位以及第一输送带206、第二输送带401与物料车储物箱403连接部位均布置了喷雾除尘装置，在铁路隧道轨枕内道床吸煤车组前部两侧、后部两侧，主吸工作装置两侧，侧吸工作装置两侧均布置了粉尘浓度检测报警装置，检测到粉尘浓度超标即开启喷雾除尘装置进行喷雾降尘，低于限定的粉尘浓度时，喷雾除尘装置停止工作，保证智能操作。

上述实施例所述新型铁路隧道道床吸煤车组的工作方式是：

主吸工作装置：在作业时，由动力车提供动力，控制锁定气缸解锁，控制提升油缸将主吸工作装置落在轨面上，控制滚刷升降油缸将滚刷降落到作业位置。通过马达带动主吸风机、工作装置内部滚刷、第一输送带206、第二输送带401以及物料装运装置转动，驱动铁路隧道轨枕内道床吸煤车组以设定的速度前进，对道床横向宽度2.6米范围内的煤粉尘进行吸污作业，吸起的污物吸通过除尘系统过滤后沉降下来，再通过物料输送系统将污物输送至与之连挂的物料车上。

上述实施例所述新型铁路隧道轨枕内道床吸煤车组中主吸车的布局紧凑、结构合理，煤粉经由主吸工作装置吸入，经过除尘系统分离，煤粉落到除尘系统下部的输送带上往后实时输送，清洁的空气经由风机排出。主吸工作装置布置于除尘系统前方，能够上升下降，保证最大限度的清洁能力。第一输送带206在采用两个水平段加一个倾斜段设计，第一个水平段能保证除尘系统卸料口的全部卸料，倾斜段角度为20°～22°，保证了倾斜度小于煤粉安息角，能保证煤粉输送的最大效率，同时也保证了车架前后的心盘距，最终决定了主吸车车架的长度。

上述实施例所述新型铁路隧道道床吸煤车组中主吸车车架采用异型梁设计，前后支撑在转向架上部，在主吸工作装置部位，车架进行了上拱设计，保证主吸工作装置204在收回时不超过限界，不与车架干涉。同时也预留了主吸工作装置204充足的检修空间，保证主吸工作装置204在检修、更换零部件时不需要地沟即可完成，方便主吸工作装置204现场检修、修护。上述实施例所述新型铁路隧道轨枕内道床吸煤车组中主吸车各部件布置采用了重量及重心均衡布置，考虑的整车的前后轴重均衡，均不超过标准的23t轴重，且前后轴重差不超过1t。达到横向、纵向重心在车架中心处，垂向重心≤1800mm。主要有以下设计：(1)在除尘系统部位车架进行了下沉设计，这种设计可以使除尘系统能进一步降低高度，降低重心，这样主吸车在高速运动过程中能得到优异的运动稳定性；(2)风机室采用全铝设计，保证结构强度的基础上，最大限度降低车尾重量；(3)机舱部位顶棚采用全铝设计，降低顶部重量，使得垂向重心下降到预定范围；(4)主吸除尘系统进行了减重设计，保证了整机重量达到轴重要求；(5)主吸车车架在保证静强度的基础上进行了减重设计，并进行了车架静强度模拟分析，满足主吸车静强度标准。

上述实施例所述新型铁路隧道道床吸煤车组主吸车风机室进行了风道减速设计，通过进口设计、出口设计及内部导流板设计，最终使风机出口的超高风速减低为2m/s，防止出口周围的煤粉扬尘。同时风机室进行了降噪设计，在风机室内部增加了隔音棉，反射板，保证在作业过程中，风机的噪音隔绝在风机室内部，保证现场隧道作业的噪音舒适。

上述实施例所述新型铁路隧道道床吸煤车组主吸车前部布置了机舱，机舱分为两个部分，前为休息间，后为检修间。休息间提供一个舒适的环境保证了操作人员的休息，同时查阅资料；检修间内部设计了钳桌、工具箱，保证一定的检修维修能力。

上述实施例具有以下优点：

1)能安全、高效地进行轨枕内煤粉清洁；

2)主吸车进行特殊化设计保证轴重、重心、长度、降噪以及舒适性。

2)除尘系统采用了重力除尘、旋风除尘、布袋除尘三级除尘，粉尘排放浓度≤30mg/m³。

3)除尘系统采用抗静电、防火花及带隔爆、泄爆装置的新型除尘系统。

4)主吸工作装置、煤粉输送系统等主要工作装置部位采用智能喷雾降尘技术，能有效降低煤粉扬尘。

5)设计舒适，噪音低，灰尘少。