钢轨除锈车的制作方法

本发明涉及一种针对铁路及地铁钢轨进行除锈的大型设备，属于铁路机械设计与制造技术领域。

背景技术：

钢轨在露天状态下受风雨侵蚀易生锈，轨面生成氧化层，列车行进过程中氧化层将轮对与轨面隔开，危及行车安全；列车运输货物途中或货物在装卸过程中产生的粉尘撒落在轨面上或者被机车车辆轮对带到轨面上，经车轮辗轧易在轨面形成污染层，同生锈的氧化层一样同样也影响到了车辆的行车安全。钢轨轨面生锈或污染对行车的危害是极其严重的，因此，有效解决钢轨轨面生锈或污染问题对保障车辆运输安全畅通具有重大意义。目前解决钢轨轨面生锈或污染主要方式是采用砂轮片人工打磨或简易型打磨装置打磨钢轨。使用砂轮片人工进行打磨，需要投入大量的人力来完成此项工作，劳动强度大，操作人员的安全风险高，由于是人为操作和目视检查打磨效果差，同时极易对钢轨造成损伤，效率低，质量难以保证，最为重要的是直接影响线路的使用。简易型打磨装置采用的是钢刷打磨钢轨，只能单轨作业，效率低。

授权公告号为cn206689612u的中国实用新型专利所述的一种便携式单轨道激光除锈设备，包括两轮走行架，底部设有与轨道匹配的车轮；喷气口、电源等，其替代传统人工打磨技术，无接触性磨损，但其只能单轨作业，作业效率低；公布号为cn107217557a的中国发明专利申请中所述的一种车载式轨道激光除锈系统，共设有2个除锈头，可进行双轨作业，但作业效率也相对较低，且无集尘系统，清洗出的锈粉及污物对环境造成一定的影响。

技术实现要素：

本发明提供了一种清除轨道线路铁锈或污染物的大型养路设备，能够有效清除对行车安全造成影响的铁锈和污染物。本发明中设定：沿钢轨延伸的方向为纵向，平行于轨枕的方向为横向。

本发明第一方面提供一种钢轨除锈车，其包括走行机构，该走行机构上方设有车架，该车架下方设置作业装置，该车架上包括司机室，该车架上还分别设有电气系统、辅助发电机、制动系统、集尘装置，动力传动系统提供走行机构驱动力，能够在线路上进行双向行驶。

所述的作业装置包括激光除锈装置和集尘装置。

所述作业装置通过油缸可升降地连接于所述车架下方，所述作业装置包括所述油缸下方连接的集尘罩，该集尘罩上还布置至少一个吸风道，该吸风道开口位于所述集尘罩内，该吸风道末端通向所述车架上的集尘装置内，所述集尘罩上设置激光除锈头，所述集尘罩纵向两端还连接喷气管路，该喷气管路的上游连接于高压气泵。

优选的是，每个集尘罩上所述激光除锈头的数量比所述吸风道的数量多至少一个。

优选的是，所述激光除锈头的作业端位于所述每个吸风道开口端的纵向前后两侧，以便吸风道两侧除掉的锈迹被气流吹起并进入所述吸风道再流经所述集尘装置。

优选的是，所述喷气管路末端的喷出口位于所述集尘罩纵向两端的侧壁内侧，以便喷气管路喷出气流位于所述集尘罩内，便于与所述吸风道配合，将尘、屑收集，减少气流损失并提高吸尘效率。

优选的是，所述集尘装置上游连接至所述吸风道，所述吸风道下游连接通风机，该通风机经由电机驱动，所述通风机的下游设置至少一组过滤器，所述通风机开启后使集尘装置内腔形成负压，便于收集轨道上的粉尘，收集的粉尘进入集尘装置并随空气流经所述过滤器，过滤后的清洁气体排向大气。

优选的是，所述过滤器还包括反吹系统。

该过滤器的出口通向大气，且该过滤器的出口端设置反吹系统，反吹系统的气流经由过滤器出口反向吹至过滤器进口，所述过滤器进口端连接集尘箱，该集尘箱包括粉尘排放口，便于将粉尘排出。

更优选的是，所述喷气管道还连接喷气头，该喷气头通过支架安装在所述集尘罩内，构成高压吹气装置，对钢轨的作业表面进行高压气流冲击，高压气流对激光除锈头除去的锈粉进行再冲击，电机驱动通风机旋转，使集尘装置内形成负压，除锈过程中的粉尘随气流进入过滤器，经过滤后清洁空气排向大气。

优选的是，所述过滤器采用反向气流进行自动清理，反吹系统每10-20秒工作一次，每次有两组过滤器被清理，每次通风0.1s，清理的粉尘落到所述集尘装置下部带有粉尘排放口的集尘箱中。

优选的是，所述集尘罩的数量为两个，其在钢轨两侧上方各布置一个。

所述激光除锈装置包括至少一个主机，该主机连接激光除锈头。

所述主机设置于所述车架上方辅助发电机与司机室之间的位置。

所述主机通过光缆连接所述激光除锈头。

每个主机发射一个激光束并通过光缆传递至所述激光除锈头，从而利用激光对钢轨进行除锈。

优选的是，所述车架上设置多于两个所述主机，采用多个主机发射多束激光，多束激光传递至各自对应的多个激光除锈头，从而使多个激光除锈头的多束激光组成两组激光头组，每组激光头组分别置于车身两侧的集尘罩下方，从而使各激光头组能量密度大，快速对钢轨除锈，提高作业效率。

优选的是，车架两侧的每个集尘罩内设置至少一列激光头组。

优选的是，每个集尘罩内设置至少两列激光头组，两列激光头组的中心线之间构成55度-75度的夹角。

此激光头组能量密度大，能快速对钢轨除锈，提高作业效率。

本发明所述钢轨除锈车的工作原理是：整车运行至待除锈作业路段，并停止走行，将作业装置通过油缸下放至激光除锈头距离钢轨顶面设定的范围，开启主机，使集尘罩内的激光头组产生激光，钢轨上方的激光除锈头发出激光，将锈蚀部位的锈迹清除，同时，喷气管路中的气体通过喷气头喷出，去除的锈蚀物被吹起，并经由吸风道吸入集尘装置，再由集尘装置处理后，粉尘落到集尘装置下部的集尘箱中，除锈作业同时以作业走行速度低速走行，完成既定钢轨路段的除锈作业。

如果仅单条钢轨需要除锈作业，待钢轨除锈车行走至待作业路段时，停止走行，将需要除锈作业一侧钢轨上方之激光除锈装置的集尘罩上的液压油缸活动端伸出，将集尘罩置于钢轨上方作业范围内，开启主机进行激光除锈，并使所述钢轨除锈车以作业速度走行，完成既定路段的单轨作业。

本发明所述集尘装置设置了喷气头，喷气头通过支架安装在集尘罩内，构成高压吹气装置，对作业表面进行高压气流冲击，高压气流对锈粉进行冲击，大风量吸风道能对铁锈颗粒碎片进行收集至集尘装置，集尘装置对粉尘颗粒进行集尘处理。本发明所述集尘装置能对铁锈颗粒碎片进行高效的收集和处理。

本发明第二方面提供一种钢轨除锈作业及集尘作业方法，其包括：

步骤s1:将除锈作业装置走行至待除锈路段，下放除锈作业装置至轨道上方预定的作业范围内；

步骤s2:开启除锈作业装置，其中激光除锈头在钢轨顶面和钢轨轮廓内侧面产生激光，使钢轨顶面和钢轨轮廓内侧面的锈迹掉落；

步骤s3:除锈作业装置中的喷气管路开启，并从作业段钢轨纵向前后两侧相向吹出气流，气流携带激光除锈头除去的锈迹从钢轨作业段的纵向前后两侧向中心流动；

步骤s4:吸风道在电机作用下产生负压，配合喷气管路吹出的气流，使脱落的锈迹、粉尘进入吸风道；

步骤s5:进入吸风道的气流经过滤器过滤，洁净气体排向大气，过滤器截流的粉尘、锈迹颗粒被挡落，进入集尘箱；

步骤s6:每隔10s－20s反吹系统工作一次，每次通风0.1s，使过滤器前端附着的粉尘落到集尘装置下部的集尘箱中；

优选的是，依次执行步骤s1-s5。

优选的是，依次执行步骤s1-s6。

本发明所述集尘罩设置了防火帘和防火布,防止在多油路段轨面产生明火蔓延，同时形成相对密闭的空间，能达到较好防尘、防火的效果。

本发明所述轨道除锈车能够针对线路钢轨双轨进行快速除锈作业，同时能对锈粉进行收集，操作简便，降低人工劳动强度，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明所述钢轨除锈车的一优选实施例的布局示意图；

图2为本发明所述钢轨除锈车的另一优选实施例的布局示意图；

图3为图2所示实施例的立体图；

图4为图3所示立体图的另一方向视图；

图5为图2所示实施例的俯视图；

图6为图2所示实施例的左视图；

图7为图2所示实施例中作业装置的结构示意图；

图8为图7所示作业装置的轴侧图；

图9为图8所示作业装置的另一方向的视图；

图10为图2所示实施例中集尘罩的结构示意图；

图11为图2所示实施例中激光头组的布置方式；

图12-图19为更多实施例的激光头组的布置方式；

图1-图19中数字标记的含义是：

1-电器系统2-前司机室3-动力传动系统4-集尘装置

5-辅助发电机

6-激光主机7-后司机室8-制动系统9-作业装置10-走行机构

91-喷气管路92-液压油缸93-吸风道94-激光除锈头i

111-轨道112-防火帘113-防火布114-集尘罩115-激光除锈头ii。

具体实施方式

实施例1.1:一种钢轨除锈车，其包括走行机构10，该走行机构10上方设有车架，该车架下方设置作业装置9，该车架上包括前司机室2和后司机室7，前司机室2和后司机室7之间的车架上还分别设有动力传动系统3、集尘装置4、辅助发电机5、激光主机6，制动系统8，车架上还设置电器系统1，动力传动系统3提供走行机构10的驱动力，能够在线路上进行双向行驶。

作业装置9包括激光除锈装置和集尘装置。

激光除锈装置包括激光主机6、激光除锈头、光缆，激光主机6发射激光束，通过光缆传递至激光头，对钢轨进行除锈。

作业装置9通过液压油缸92可升降地连接于所述车架下方，位于钢轨同侧的两个液压油缸92下方连接一个集尘罩114，集尘罩114在每侧钢轨上方各设置一个，该集尘罩114纵向两端连接喷气管路91，该喷气管路91的末端的出气口位于集尘罩114纵向两端的端面内，喷气管路91的上游连接于高压气泵；集尘罩114上方还均布吸风道93，该吸风道93的开口位于集尘罩114顶面内侧，该吸风道93末端通向所述车架上的集尘装置内，集尘罩114上设置激光除锈头94。

集尘罩114在纵向呈条状，集尘罩114的横截面为直角梯形，集尘罩114朝向钢轨中心线方向呈向下的放射状。

吸风道93下方与集尘罩114相互垂直设置，吸风道93下半部分为直筒型结构，吸风道93上方与所述集尘装置之间采用弧形管道连接，吸风道93与所述弧形管道为一体结构，提高吸风效率，且吸风道93上方弧形管道与下半部分的直筒型结构使风流能够更近顺畅、高效地经由吸风道入口进入集尘装置。

每个集尘罩114顶面设置四个吸风道93，该四个吸风道93均布于集尘罩的纵向中部。

集尘罩114端部的喷气管路91与最近的吸风道93之间的纵向间距不少于40cm。

激光除锈头包括设置于集尘罩114顶面的激光除锈头i94和设置于集尘罩114斜面的激光除锈头ii115，激光除锈头i94的中心轴线与集尘罩114的顶面垂直，激光除锈头ii115的中心轴线与集尘罩114的斜面垂直，从而使激光除锈头i94和激光除锈头ii115的末端朝向钢轨的顶面和钢轨轮廓内侧面，以使钢轨顶面和钢轨轮廓内侧面的锈迹充分受到激光清除作用，使走行机构轮对与钢轨接触面之间的锈迹得到最大限度的清除。

本实施例中，集尘罩114上设置五个激光除锈头i94，且五个激光除锈头i94与四个吸风道93纵向间隔布置；集尘罩114斜面设置五个激光除锈头ii115，且五个激光除锈头ii115与四个吸风道93纵向间隔布置。

激光除锈头i94的横向中心线跟与其对应的激光除锈头ii115的横向中心线在同一直线上。

五个激光除锈头i94和五个激光除锈头ii115在纵向构成两列激光头组。

喷气管路91末端的喷出口位于集尘罩114纵向两端的侧壁内侧，以便喷气管路喷出气流位于集尘罩114内，便于与吸风道

93配合，将尘、屑收集，减少气流损失并提高吸尘效率。

所述集尘装置上游连接至吸风道93，所述集尘装置包括通风机、电机，该通风机经由电机驱动，所述通风机的下游设置至少一组过滤器，所述通风机开启后使集尘装置内腔形成负压，便于收集轨道上的粉尘，收集的粉尘进入集尘装置并随空气流经所述过滤器，过滤后的清洁气体排向大气。

所述集尘装置还包括反吹系统。

该过滤器的出口通向大气，且该过滤器的出口端设置反吹系统，反吹系统的气流经由过滤器出口反向吹至过滤器进口，所述过滤器进口端连接集尘箱，该集尘箱是抽屉式结构。

所述过滤器采用反向气流进行自动清理，反吹系统每10秒工作一次，每次有两组过滤器被清理，每次通风0.1s，清理的粉尘落到所述集尘装置下部带有粉尘排放口的集尘箱中。

所述激光除锈装置包括至少一个主机，该主机连接激光除锈头。

所述主机设置于所述车架上方辅助发电机与司机室之间的位置。

所述主机通过光缆连接所述激光除锈头。

每个主机发射一个激光束并通过光缆传递至所述激光除锈头，从而利用激光对钢轨进行除锈。

所述车架上设置多个激光主机6，采用多个主机发射多束激光，多束激光传递至各自对应的多个激光除锈头，从而使多个激光除锈头的多束激光组成两组激光头组，每组激光头组分别置于车身两侧的集尘罩114下方，从而使各激光头组能量密度大，快速对钢轨除锈，提高作业效率。此激光头组能量密度大，能快速对钢轨除锈，提高作业效率。

集尘罩114靠钢轨外侧方向下部设置防火帘112和防火布113，防止在多油路段轨面产生明火蔓延，在纵向的集尘罩114、防火帘112、防火布113与横向的集尘罩114端部之间形成相对密闭的空间，避免风流携带氧气助燃，达到较好的防尘、防火的效果。

如图11所示，每个集尘罩内设置两列激光头组，所述两列激光头组之间呈55度角度布置，从而能够分别清除轨顶面和轮轨内侧面的铁锈。

实施例1.2:钢轨除锈车，同实施例1.1，不同之处在于两列激光头组之间呈60度角度布置。

实施例1.3:钢轨除锈车，同实施例1.1，不同之处在于两列激光头组之间呈65度角度布置。

实施例1.4:钢轨除锈车，同实施例1.1，不同之处在于两列激光头组之间呈70度角度布置。

实施例1.5:钢轨除锈车，同实施例1.1，不同之处在于两列激光头组之间呈75度角度布置。

实施例2.1:钢轨除锈车，同实施例1.1，不同之处在于：激光除锈头i94的数量为三个，激光除锈头ii115的数量为五个，激光除锈头i94和激光除锈头ii115间隔布置，且激光除锈头i94和激光除锈头ii115之间的连线在水平面的投影为折线。

实施例2.2:钢轨除锈车，同实施例1.1，不同之处在于：激光除锈头i94的数量为五个，激光除锈头ii115的数量为三个，激光除锈头i94和激光除锈头ii115间隔布置，且激光除锈头i94和激光除锈头ii115之间的连线在水平面的投影为折线。

实施例2.3:钢轨除锈车，同实施例1.1，不同之处在于：激光除锈头i94的数量为三个，激光除锈头ii115的数量为两个，激光除锈头i94和激光除锈头ii115间隔布置，且激光除锈头i94和激光除锈头ii115之间的连线在水平面的投影为折线。

实施例2.4:钢轨除锈车，同实施例1.1，不同之处在于：激光除锈头i94的数量为两个，激光除锈头ii115的数量为三个，激光除锈头i94和激光除锈头ii115间隔布置，且激光除锈头i94和激光除锈头ii115之间的连线在水平面的投影为折线。

实施例3.1:喷气管路91还连接喷气头，该喷气头通过支架安装在集尘罩114内，构成高压吹气装置，对钢轨的作业表面进行高压气流冲击，高压气流对激光除锈头除去的锈粉进行再冲击，电机驱动通风机旋转，使集尘装置内形成负压，除锈过程中的粉尘随气流进入过滤器，经过滤后清洁空气排向大气。

上述实施例所述钢轨除锈车的工作原理是：整车运行至待除锈作业路段，并停止走行，将作业装置通过油缸下放至激光除锈头距离钢轨顶面设定的范围，开启主机，使集尘罩内的激光头组产生激光，钢轨上方的激光除锈头发出激光，将锈蚀部位的锈迹清除，同时，喷气管路中的气体通过喷气头喷出，去除的锈蚀物被吹起，并经由吸风道吸入集尘装置，再由集尘装置处理后，粉尘落到集尘装置下部的集尘箱中，除锈作业同时以作业走行速度低速走行，完成既定钢轨路段的除锈作业。

实施例4.1:一种钢轨除锈作业及集尘作业方法，其包括依次执行下列步骤：

步骤s1:将除锈作业装置走行至待除锈路段，下放作业装置至轨道上方预定的作业范围内；

步骤s2:开启除锈作业装置，其中激光除锈头在钢轨顶面和钢轨轮廓内侧面产生激光，使钢轨顶面和钢轨轮廓内侧面的锈迹掉落；

步骤s3:除锈作业装置中的喷气管路开启，并从作业段钢轨纵向前后两侧相向吹出气流，气流携带激光除锈头除去的锈迹从钢轨作业段的纵向前后两侧向中心流动；

步骤s4:吸风道在电机作用下产生负压，配合喷气管路吹出的气流，使掉落的锈迹、粉尘进入吸风道；

步骤s5:进入吸风道的气流经过滤器过滤，洁净气体排向大气，过滤器截流的粉尘、锈迹颗粒被挡落，进入集尘箱。

实施例4.2:一种钢轨除锈作业及集尘作业方法，其包括依次执行下列步骤：

步骤s1:将除锈作业装置走行至待除锈路段，下放除锈作业装置至轨道上方预定的作业范围内；

步骤s2:开启除锈作业装置，其中激光除锈头在钢轨顶面和钢轨轮廓内侧面产生激光，使钢轨顶面和钢轨轮廓内侧面的锈迹掉落；

步骤s3:除锈作业装置中的喷气管路开启，并从作业段钢轨纵向前后两侧相向吹出气流，气流携带激光除锈头除去的锈迹从钢轨作业段的纵向前后两侧向中心流动；

步骤s4:吸风道在电机作用下产生负压，配合喷气管路吹出的气流，使掉落的锈迹、粉尘进入吸风道；

步骤s5:进入吸风道的气流经过滤器过滤，洁净气体排向大气，过滤器截流的粉尘、锈迹颗粒被挡落，进入集尘箱；

步骤s6:每隔10s反吹系统工作一次，每次通风0.1s，使过滤器前端附着的粉尘落到集尘装置下部的集尘箱中。

实施例4.3:一种钢轨除锈作业及集尘作业方法，同实施例4.2，不同之处在于：步骤s6中，每隔20s反吹系统工作一次，每次通风0.1s。

实施例4.4:一种钢轨除锈作业及集尘作业方法，同实施例4.2，不同之处在于：步骤s6中，每隔15s反吹系统工作一次，每次通风0.1s。

实施例4.5:一种钢轨除锈作业及集尘作业方法，其包括依次执行下列步骤：

步骤s1:将除锈作业装置走行至待除锈路段，下放待除锈钢轨一侧上的集尘罩至轨道上方预定的作业范围内；

步骤s2:开启除锈作业装置，其中激光除锈头在一侧钢轨顶面和该侧钢轨轮廓内侧面产生激光，使钢轨顶面和钢轨轮廓内侧面的锈迹掉落；

步骤s3:除锈作业装置中的喷气管路开启，并从作业段钢轨纵向前后两侧相向吹出气流，气流携带激光除锈头除去的锈迹从钢轨作业段的纵向前后两侧向中心流动；

步骤s4:吸风道在电机作用下产生负压，配合喷气管路吹出的气流，使掉落的锈迹、粉尘进入吸风道；

步骤s5:进入吸风道的气流经过滤器过滤，洁净气体排向大气，过滤器截流的粉尘、锈迹颗粒被挡落，进入集尘箱；

步骤s6:每隔20s反吹系统工作一次，每次通风0.1s，使过滤器前端附着的粉尘落到集尘装置下部的集尘箱中。