一种移动式列车上水机器人的制作方法

本实用新型属于列车自动上水技术领域，具体涉及一种移动式列车上水机器人，用于取代人工上水，实现列车上水无人化操作。

背景技术：

目前，常用的旅客列车上水栓包括传统上水栓和自动回卷型上水栓，前者需要上水工人将上水栓插入列车上水口，打开上水阀门开始上水，待列车水箱溢水后再关闭上水阀，取下上水管，操作过程费时费力，并且一列火车通常只配备3～5名上水工人，平均一名上水工负责4节车厢的上水任务，这导致有的车厢溢水时上水工在其他车厢操作，无法及时关闭相应车厢的上水阀，这造成了极大的水资源浪费；以北京铁路局为例，该铁路局下辖车站全年因上水造成的水资源浪费量约62万吨。自动回卷型上水栓相对于传统上水栓可以实现上水完成后上水软管自动回卷，降低了上水工人的劳动强度，但这种上水栓大多采用定时回卷，即预设的上水时间结束时上水软管自动脱落、回卷，由于列车每节车厢的用水量并不完全一致，上水前水相内剩余水量也不尽相同，因此这种上水方式会出现部分水箱未上满水，而部分水箱上水溢流的现象，同样存在水资源的浪费。

随着机器人技术的发展，近年来工业机器人在码垛、车间装配、焊接、喷涂等领域都得到了较大的普及，但在铁路行业，工业机器人的应用并不常见，尤其是在旅客列车上水领域，传统的人工上水方式在“智慧铁路”的发展趋势下，其数据无法同步，自控水平低下，安全隐患大，效率低等弊端愈发凸显。

当前国内关于旅客列车上水主要为固定式上水装置，且智能化水平较低。如实用新型专利201310319956.3公布了一种铁路列车上水自动关闭装置，该方法包括列车蓄水箱、发射器和接收器；所述列车蓄水箱上设置有注水管和溢水口，其工作原理是当列车水箱注满后，水从水箱溢流管溢出，冲击位于溢流管正下方的跷跷板一端，使板体另一端翘起触发控制触点，使无线发射模块发射信号，关闭位于上水端部内的电磁阀，停止上水；该方法要求列车停靠后溢水管口正对跷跷板的一端，但实际停车过程中常存在一定偏差，且不同车型溢水口位置也不相同，难以保证每节车厢溢水管口正对跷跷板，此外，车站为半露天环境，外界风荷载也有可能带动跷跷板，从而产生误操作。同样的，实用新型专利201320169114.X公布了一种客车上水自动控制装置，该方法包括客车水箱及其接口、地面水井阀门和上水胶管等，其工作原理是当列车停靠后，上水工将相应上水编码输入给水模块，然后将胶管与客车水箱连接，给水模块根据上水编码开启电磁阀上水，同时压力传感器根据压力变化自动监测水箱水位，满水后发出停水信号，给水模块发出电磁阀关闭指令，同时打开给水井逆流阀，将胶管内的存水排入渗水井；该方法通过压力传感器判断水箱水位存在较大误差，因为上水软管内的水压本身波动范围较大，且上水过程中水流紊动程度较大，相比于这些干扰因素，水位变化导致的压力差则明显偏小。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服传统人工上水效率低下，安全隐患大，水资源浪费现象严重，而且固定式上水机器人工作范围小，难以适应不同型号列车的上水需求的问题。

为此，本实用新型提供了一种移动式列车上水机器人，包括机器人组件、运动轴组件和移动上水配套组件，所述运动轴组件包括运动轴底座、运动轴导轨、支撑件和移动件，所述运动轴底座设置在车站股道间排水沟的盖板上，所述运动轴导轨安装在所述运动轴底座上，所述支撑件底部通过移动件连接在所述运动轴导轨上，所述机器人组件设置在所述支撑件上表面，所述移动上水配套组件包括上水软管和控制柜，所述控制柜设置在所述运动轴组件一端部，所述控制柜通过电缆与所述机器人组件电连接，所述排水沟侧壁设置有上水干管，所述上水软管一端与所述上水干管连接，另一端与所述上水机器人组件的上水端部连接，所述上水机器人组件上水端部设有用于控制上水开关的电磁阀。

进一步的，所述机器人组件包括机器人底座、多节机器人手臂和多节运动关节，所述机器人底座设置在所述支撑件上，多节所述机器人手臂依次通过运动关节连接成一整体，且其一端固定设置在所述机器人底座上。

进一步的，所述上水软管通过管箍固定在所述机器人手臂的外表面，且所述管箍与上水软管之间设有间隙，所述上水机器人组件上水端部的机器人手臂上设有供上水软管穿入的圆孔，所述上水软管端部伸入机器人手臂内部，且由机器人手臂上水端部伸出一定长度，所述电磁阀位于所述上水机器人组件上水端部内。

进一步的，所述排水沟两侧设有混凝土基础，所述运动轴底座两侧沿运动轴底座的轴线方向间隔设有多个矩形不锈钢片，所述矩形不锈钢片一端焊接在运动轴底座上，另一端通过膨胀螺栓固定在所述混凝土基础上。

进一步的，所述运动轴组件还包括矩形保护罩，所述矩形保护罩设置在所述运动轴底座上方且罩住运动轴底座，所述矩形保护罩的两侧分别开设有供所述支撑件与运动导轨连接的缝隙。

进一步的，所述运动轴底座上设置有用于支撑所述矩形保护罩的支板。

进一步的，所述移动件为齿轮，所述运动轴导轨为凹槽结构，该凹槽内上设有与齿轮相配合的运动轴轨齿。

进一步的，所述移动件为滚轮，所述运动轴导轨上设有与滚轮相配合的运动槽。

进一步的，所述移动上水配套组件还包括两条履带，两条所述履带分别设置在所述运动轴组件的两侧，所述电缆和上水软管分别敷设在两条所述履带表面。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供的这种移动式列车上水机器人结构简单，上水工作范围大，机器人组件可在运动轴组件上移动进行上水，较现有固定式上水设备具有更大的工作范围，且能允许不同车次列车停靠位置存在一定差异，能适应不同型号列车的上水需求。

(2)本实用新型提供的这种移动式列车上水机器人上水效率高，其在列车进站前可移动至相应位置，列车停稳后直接进行上水，节约上水时间，避免上水工人在股道间穿梭，减少安全隐患，同时上水完成后，电磁阀立刻关闭，避免水资源浪费。

(3)本实用新型提供的这种移动式列车上水机器人前期一次性投入后，后期运行维护费用远低于上水工人开支，节省上水操作成本。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型移动式列车上水机器人的主视图；

图2是本实用新型移动式列车上水机器人的俯视图；

图3是图2中沿A-A截面示意图；

图4是本实用新型中移动件为齿轮的运动轴组件的结构示意图；

图5是本实用新型中移动件为齿轮的机器人组件结构示意图；

图6是本实用新型中齿轮与运动轴导轨安装的放大图；

图7是本实用新型中移动件为滚轮的运动轴组件的结构示意图；

图8是本实用新型中滚轮与运动轴导轨安装的放大图。

附图标记说明：1、排水沟；2、上水干管；3、控制柜；4、运动轴组件；5、上水软管；6、机器人组件；7、履管；8、混凝土基础；9、矩形不锈钢片；10、电缆；11、开孔；12、运动轴底座；13、运动轴导轨；14、移动件；15、机器人底座；16、机器人手臂；17、运动关节；18、圆孔；19、管箍；20、支撑件；21、矩形保护罩；22、支板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种移动式列车上水机器人，包括机器人组件6、运动轴组件4和移动上水配套组件，所述运动轴组件4包括运动轴底座12、运动轴导轨13、支撑件20和移动件14，所述运动轴底座12设置在车站股道间排水沟1的盖板上，所述运动轴导轨13安装在所述运动轴底座12上，所述支撑件20底部通过移动件14连接在所述运动轴导轨13上，所述机器人组件6设置在所述支撑件20上表面，该运动轴组件4的长度根据车站或客车整备所不同车型车厢停靠范围进行确定，使得每节车厢对应一段运动轴组件4，该运动轴组件4可分定制运动轴组件和模块式运动轴组件两种，其中模块式运动轴组件具有标准长度，可根据不同车站的具体需求进行拼接，而对于部分现场条件复杂的车站，可根据其具体情况进行定制运动轴组件（长度、宽度作适当调整），而机器人组件6通过移动件14可沿运动轴导轨13在运动轴底座12上移动，其在运动轴底座12上的移动范围内可实现对不同停靠位置的车厢进行上水；所述移动上水配套组件包括上水软管5和控制柜3，所述控制柜3设置在所述运动轴组件4一端部排水沟1的盖板上，所述控制柜3通过电缆10与所述机器人组件6电连接，通过控制柜3的信号输出控制机器人组件6的移动及上水操作，所述排水沟1侧壁设置有上水干管2，所述上水软管5一端与所述上水干管2连接，另一端与所述上水机器人组件6的上水端部连接，通过机器人组件6将上水软管5与列车上水口连接，所述上水机器人组件6上水端部设有用于控制上水开关的电磁阀，通过电磁阀控制上水的开始与结束，有效避免水资源浪费。本实施例提供的这种移动式列车上水机器人结构简单，上水效率高，上水工作范围大，机器人组件可在运动轴组件上移动进行上水，较现有固定式上水设备具有更大的工作范围，且能允许不同车次列车停靠位置存在一定差异，能适应不同型号列车的上水需求。

细化的实施方式，如图2和图3所示，所述机器人组件6包括机器人底座15、多节机器人手臂16和多节运动关节17，所述机器人底座15设置在所述支撑件20上，多节所述机器人手臂16依次通过运动关节17连接成一整体，通过各运动关节17带动各节机器人手臂16的移动或转动，该多节机器人手臂16连接成的整体一端固定设置在所述机器人底座15上，另一端作为机器人组件6的上水端；而在机器人手臂16部位，所述机器人底座20上设有两个供电缆10和上水软管5通过的开孔11，所述上水软管5穿过机器人底座15上的开孔11，并通过管箍19固定在所述机器人手臂16的外表面，且所述管箍19与上水软管5之间设有一定间隙，使得上水软管5与机器人手臂16之间存在相对滑动，所述上水机器人组件6上水端部的机器人手臂16上设有供上水软管5穿入的圆孔18，所述上水软管5端部通过圆孔18伸入机器人手臂16内部，且由机器人手臂16上水端部伸出一定长度，用于向列车上水管上水，所述电磁阀位于所述上水机器人组件6上水端部内。

为了提高运动轴组件4安装的稳定性，减少排水沟1的盖板的荷载，所述排水沟1两侧设有混凝土基础8，具体的，混凝土基础8采用素混凝土浇筑而成，所述运动轴底座12两侧沿运动轴底座12的轴线方向间隔设有多个矩形不锈钢片9，所述矩形不锈钢片9一端焊接在运动轴底座12上，另一端通过膨胀螺栓固定在所述混凝土基础8上。

进一步的，如图3所示，所述运动轴组件4还包括矩形保护罩21，所述矩形保护罩21设置在所述运动轴底座12上方且罩住运动轴底座12，通过矩形保护罩21防止碎石、树叶等杂物进入运动轴组件4的运动轴底座12内而影响移动件14在运动轴导轨13上的运动，所述矩形保护罩21的两侧分别开设有供所述支撑件20与运动导轨13连接的缝隙。而由于机器人组件6及支撑件20位于矩形保护罩21的上方，为了提高矩形保护罩21的承重荷载，优化的，可在所述运动轴底座12上设置用于支撑所述矩形保护罩20的支板22。

而机器人组件6在运动轴组件4上的驱动方式可有多种，一种实施方式如图4、图5和图6所示，所述移动件14为齿轮，所述运动轴导轨13为凹槽结构，通过凹槽两侧的凸起以确保移动式机器人保持直线移动，该凹槽内上设有与齿轮相配合的运动轴轨齿，另一种实施方式如图7和图8所示，所述移动件14为滚轮，所述运动轴导轨13上设有与滚轮相配合的运动槽，齿轮或滚轮均可依靠在支撑件20内部设置电机进行驱动。

优化的，如图2和图3所示，所述移动上水配套组件还包括两条履带7，两条所述履带7分别设置在所述运动轴组件4的两侧，所述电缆10和上水软管5分别敷设在两条所述履带7表面，通过履带7的设置保证上水软管5和电缆10敷设的整洁性，同时可避免上水软管5和电缆10对机器人组件6在运动轴组件4上移动的影响。

采用上述移动式列车上水机器人对列车进行上水的具体过程，包括如下步骤：

(1)根据不同列车型号，在车站相应到发线的一侧设置若干上述的移动式列车上水机器人，且每个移动式列车上水机器人的运动轴组件4长度对应列车的一节车厢，同时机器人组件6在对应的运动轴组件4长度的移动范围内可实现对不同停靠位置的车厢进行上水。

(2)列车即将到站时，通过车站控制中心将相应列车型号发送到移动式列车上水机器人的控制柜3中，控制柜3通过电缆10进行信号传输控制对应到发线一侧的各运动轴组件4上的机器人组件6启动并运动至该型号列车各车厢上水口对应位置。

(3)列车进站停稳后，各移动式列车上水机器人的机器人组件6将上水软管5插入对应车厢的上水口，并开启机器人组件6上水端部内的电磁阀，设定上水时间，开始上水。具体的，对于动车组列车，其上水口外侧设有保护罩，机器人组件6通过其各个机器人手臂16的移动或转动打开对应列车车厢的上水口的保护罩，并将上水软管5插入列车上水口；对于普速列车，由于其上水口外侧无保护罩，机器人组件6可直接将上水软管5插入列车上水口，无相应的开保护罩操作；上水软管5插入列车上水口后，机器人组件6上水端部内的电磁阀电磁阀打开，开始上水。

(4)到预设上水时间后，电磁阀关闭，各移动式列车上水机器人的机器人组件6将上水软管5收回，对于动车组列车，机器人组件6通过机器人手臂16关闭列车上水口外侧的保护罩并收回机器人手臂16，对于普速列车，机器人手臂16直接收回，机器人组件6移动至运动轴组件4的初始位置，并恢复待机状态，准备下一上水操作。

采用该移动式列车上水机器人对列车进行上水，其上水效率高，在列车进站前可移动至相应位置，列车停稳后直接进行上水，节约上水时间，避免上水工人在股道间穿梭，减少安全隐患，同时上水完成后，电磁阀立刻关闭，避免水资源浪费；而且该移动式列车上水机器人前期一次性投入后，后期运行维护费用远低于上水工人开支，节省上水操作成本。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。