一种轻型组装式地铁隧道清洁车的制作方法

本发明涉及环保清洁设备领域，具体涉及一种轻型组装式地铁隧道清洁车。

背景技术：

近年来，随着中国经济建设的快速发展和城市化水平不断提高，城市地下空间得到大规模的开发和利用，地铁作为典型地下城市轨道交通系统得以迅猛发展。地铁隧道在经过一段时间的运营后，隧道顶部、两侧、轨道道床及轨旁设备等均会产生不同程度的粉尘污染。在列车运行过程中，粉尘不仅会污染到车下设备，影响行车安全，同时也会对车内环境造成不利影响。因此，保持地铁轨道的清洁是保证地铁安全运营的重要组成部分。

地铁隧道的清洁技术在德国、法国等发展较早，典型产品为集数种清洁方式于一体的大型隧道清洁车。国内对于地铁隧道的清洁尚未引起足够重视，相关研究还在起步阶段。目前国内地铁隧道清洁主要采用人工清扫方式，但该方法工作效率低、劳动强度大、清洁效果差。

根据我国城市地铁的现状，大型隧道清洁车难以进入地铁线路中。例如在考察的上海地铁线路中，现有隧道清洁车是通过与地面接驳的轨道来进入地铁运行轨道，这种方式需要额外增加轨道、隧道和地面造物的投入，投资很大。而且受地面建筑物和公路的限制，通常在线路首尾站点及部分郊区才具备建造相关接驳设施的条件。另外，城市地铁基本全年运营，只能利用日营业结束后至次日营业前的时间段进行作业。隧道清洁车车速过快无法达到清洁效果，即使个别站点具备进入大型隧道清洁车的条件，但是相邻的可以投放隧道清洁车的站点距离过长，在每日营业间歇的时间内很难完成整条线路的清洁作业，大部分隧道不得不依靠人工清扫的方式进行。清洁成本过高使地铁运营单位不得不压缩清洁频次，对地铁运行环境以及隧道内电气设备难以得到有效保护。

技术实现要素：

鉴于上述，本发明提供了一种轻型组装式地铁隧道清洁车，该设备可快速拆装组合经地铁站进入地铁隧道，对地铁轨道和隧道壁进行清洁；该设备轻便、自动化程度高，适合批量布设于各地铁站进行地铁隧道区间清洁。

一种轻型组装式地铁隧道清洁车，包括前车和后车，前车和后车通过锁扣可快速的组装和分离；

前车可拆卸的安装有水箱，后车安装有动力装置、清洗装置和中控台；

中控台集成了自动和手动操控系统及显示装置，操作人员设定好参数之后中控台内置的微电脑会控制地铁隧道清洁车自动前进和清洁轨道；

中控台通过传感器采集地铁隧道清洁车的工况数据，操作人员可以通过显示装置监控实时工况数据，比如车速、水箱水量、水压、充电电池电量等；

中控台还集成了通讯装置，操作人员可以通过手机app与中控台通讯，接收实时工况数据以及报警信号，并可以通过手机app紧急控制地铁隧道清洁车停机；

操作人员还可以通过中控台设置水压，当地铁隧道内尘垢严重时加大水量，普通的例行清洁可以调减水压，节约用水并延长地铁隧道清洁车的工作距离；

中控台设置有控制动力装置的开关，开机后动力装置根据设定时速自动驱动整车行进，操作人员通过开关可以手动控制车辆停止前进和后退；

清洗装置设置有用于控制水压的水压调节机构和用于规避障碍物的喷头升降机构，通过中控台可以手动操作调节水压，升降喷头。

优选的，清洗装置包括五个喷头，每个喷嘴依次通过一个喷头升降机构和一个水压调节机构与水箱连接，即每个喷头单独连接一条水路至水箱；

五个喷头位于后车的底部并呈梯形分布；

梯形的短边布置有三个喷头，其中居中的喷头朝前方喷射，居左的喷头向左侧喷射，居右的喷头向右侧喷射；

梯形的长边布置有两个喷头，其中居左的喷头向左侧喷射，居右的喷头向右侧喷射；

列车轨道通常包括两根铁轨和承载铁轨的路基，列车车轮主要和铁轨上部及铁轨内侧接触，铁轨上部一般被列车车轮磨得很光亮，因此铁轨内侧是清洁重点，五喷头梯形排布，每侧铁轨各有两个喷头交叉的直接喷射清洗，避免了喷射死角，能把积垢和灰尘都清洗掉，梯形短边居中的喷头主要用于清洗路基上的灰尘。

优选的，五个喷头为扇形喷头，并且45°≤扇形角度≤65°；

采用广角喷头，扩大了喷头的工作面积，另外可以保证铁轨被分层次的进行清洗：受喷头形状影响，各喷头喷射的清洁水均呈扇形水柱，朝前方喷射的喷头的水柱扇形侧翼首先接触到铁轨，因为喷射距离原因只能洗掉浮灰，但是可以浸湿积垢；位于梯形短边两侧的两个喷头的水柱进一步对积垢进行清洗；位于梯形长边的两个喷头对铁轨进行第三次清洗，这两个喷头距离铁轨最近，清洗水柱的清洗力量最大。

积垢的清洗需要一个时间过程，不仅需要一定的水压，清洗时间太短不足以清洗干净，梯形排布的喷头使铁轨获得三股力量不同的水柱接连清洗，效果比一股水柱的清洗效果更好，并且多喷头与铁轨之间的距离不同，多股扇形水柱也保证了对铁轨清洁时没有死角。

优选的，每个水压调节机构包括液位计、流量计和压力传感器，液位计、流量计和压力传感器的测量值实时传输给中控台，当测量值超出设定范围时，中控台将发出警报信号并控制清洗装置停止工作；

每个水压调节机构还包括水泵和两个压力继电器，水泵的进水端和出水端分别与一个压力继电器管道连接，任意一个压力继电器的压力过载都将触发水泵停止工作；

中控台根据压力传感器的测量值即时调整水泵的输出功率，保持水压稳定。

优选的，每个喷头升降机构包括步进电机和升降套筒，步进电机用于驱动升降套筒伸缩，升降套筒的底端与一个喷头连接；

步进电机由中控台进行控制。

优选的，还包括超声波传感器，超声波传感器位于前车的底部，用于探测地铁轨道上的障碍物；

超声波传感器与中控台信号连接，中控台根据探测信号控制步进电机升起升降套筒越过障碍物；

超声波传感器主要用于处于地铁隧道清洁车自动控制状态下触发喷头升降机构升起喷头，以及遇到整车无法通过的障碍时触发警报，中控台在操作人员未在要求时间范围内做出规避操作时将停止地铁隧道清洁车工作。

优选的，清洗装置还包括长杆手动喷枪；

长杆手动喷枪的握持部设置有用于开关水流的扳手；

长杆手动喷枪与位于梯形的短边的居中的喷头共用水泵；

这种设计的喷枪是为了满足在隧道环境中方便作业，长杆手动喷枪主要用于清洗隧道的侧壁以及轨道上难以自动清除的尘垢，长杆增加了长杆手动喷枪的工作有效距离；

与位于梯形的短边的居中的喷头共用水泵，对轨道的清洁没有影响，减少了地铁隧道清洁车的整备重量，节约了成本。

优选的，前车的底部两侧分别设置有用于清洁铁轨的滚动毛刷；

滚动毛刷通过前车的行车轮的轮轴驱动旋转，无需再配置电机进行驱动，其主要用于在喷头之前对铁轨进行摩擦除尘除垢，设置在前车，避免了污水对铁轨造成污染。

优选的，还包括制动装置，制动装置包括分设于前车两侧后部的行车轮上部的平面四杆结构的刹车支架，两个刹车支架之间采用横杆连接，每个刹车支架的底部靠近行车轮的位置设置有弧状刹车片。

优选的，动力装置包括电机和充电电池，电机的控制信号线与中控台连接。

本发明的有益效果为：本发明公开了一种轻型组装式地铁隧道清洁车，包括前车和后车，前车和后车通过锁扣可快速的组装和分离；前车可拆卸的安装有水箱，后车安装有动力装置、清洗装置和中控台；中控台用于采集地铁隧道清洁车的工况数据、控制动力装置驱动整车行进、以及控制清洗装置进行清洗作业；清洗装置设置有用于控制水压的水压调节机构和用于规避障碍物的喷头升降机构，通过中控台可以手动操作调节水压，升降喷头；该设备轻便、自动化程度高，可快速拆装组合经地铁站进入地铁隧道，对地铁轨道和隧道壁进行清洁。

附图说明

下面结合附图对本发明的一种轻型组装式地铁隧道清洁车作进一步说明。

图1是本发明一种轻型组装式地铁隧道清洁车的整车立体图。

图2是本发明一种轻型组装式地铁隧道清洁车的内部结构立体图。

图3是本发明一种轻型组装式地铁隧道清洁车的内部结构右后视角图。

图4是喷头的仰视角布置图。

图5是本发明水压调节机构原理图。

图6是本发明制动装置组装图。

图7是本发明制动装置原理图。

图中：

100-前车，200-后车，1-锁扣，2-水箱，3-动力装置，31-电机，32-充电电池，4-清洗装置，41-水压调节机构，411-液位计，412-流量计，413-压力传感器，414-水泵，415-压力继电器，416-溢流阀，42-喷头升降机构，421-步进电机，422-升降套筒，43-喷头，44-长杆手动喷枪，5-中控台，6-超声波传感器，7-滚动毛刷，8-制动装置，81-刹车支架，82-弧状刹车片，9-前照灯。

具体实施方式

下面结合附图1～7对本发明一种轻型组装式地铁隧道清洁车作进一步说明。

如图1～3所示的一种轻型组装式地铁隧道清洁车，包括前车100和后车200，前车100和后车200通过锁扣1可快速的组装和分离；

锁扣1位于前车100和后车200的连接处，车身两侧各设置有3个；

前车100和后车200的车架为主要承重部件，尤其是底板横梁受力后易失效；通过理论计算校核，在满足承重要求的前提下选用密度低、强度大的铝型材，并使用有限元软件对车架进行建模，对不同结构的车架进行应力强度分析、屈曲分析和疲劳分析，结合理论计算确定了车架设计的最优解，最大程度上满足轻量化设计的要求；

地铁站内普通无障碍电梯内部尺寸为2280mm×1480mm×2300mm，无障碍电梯的电梯门尺寸为900mm×2100mm，前车100和后车200的车架尺寸均不大于无障碍电梯内部尺寸和无障碍电梯门尺寸，在使用时可拆卸后经过无障碍电梯搬运至隧道内部，再装配后开始清洁工作；

前车100可拆卸的安装有水箱2，后车200安装有动力装置3、清洗装置4和中控台5，其中水箱2可拆卸，当运送地铁隧道清洁车时，可将水箱2拆下，前车100和后车200打开锁扣1分离分别运送，减少运送通道和运输设备的限制，并可以通过地铁站的货梯；

中控台5位于后车200的上部便于操作，其用于采集地铁隧道清洁车的工况数据、控制动力装置3驱动整车行进、以及控制清洗装置4进行清洗作业；

清洗装置4还设置有用于控制水压的水压调节机构41和用于规避障碍物的喷头升降机构42，水压调节机构41和喷头升降机构42通过中控台5进行控制。

本实施例中，清洗装置4包括五个喷头43，每个喷嘴43依次通过一个喷头升降机构42和一个水压调节机构41与水箱2连接；

如图4所示，五个喷头43位于后车200的底部并呈梯形分布；

梯形的短边布置有三个喷头43，其中居中的喷头43朝前方喷射，居左的喷头43向左侧喷射，居右的喷头43向右侧喷射；

梯形的长边布置有两个喷头43，其中居左的喷头43向左侧喷射，居右的喷头43向右侧喷射。

本实施例中，五个喷头43为扇形喷头，并且45°≤扇形角度≤65°。

本实施例中，水压调节机构41的设计原理如图5所示：每个水压调节机构41包括液位计411、流量计412和压力传感器413，液位计411、流量计412和压力传感器413的测量值实时传输给中控台5，当测量值超出设定范围时，中控台5将发出警报信号并控制清洗装置4停止工作；

每个水压调节机构41还包括水泵414和两个压力继电器415，水泵414的进水端和出水端分别与一个压力继电器415管道连接，任意一个压力继电器415的压力过载都将触发水泵414停止工作；

中控台5根据压力传感器413的测量值即时调整水泵414的输出功率，保持水压稳定；

另外，还水压调节机构41还安装有溢流阀416，避免水压异常增大时损坏管路；

本实施例中，每个喷头升降机构42包括步进电机421和升降套筒422，步进电机421用于驱动升降套筒422伸缩，升降套筒422的底端与一个喷头43连接；

步进电机421由中控台5进行控制，遇到障碍时，步进电机421驱动升降套筒422收缩，喷头43上升，从而躲避障碍物，通过障碍后，步进电机421驱动升降套筒422伸长，控制喷头43下降。

本实施例中，还包括超声波传感器6，超声波传感器6位于前车100的底部，用于探测地铁轨道上的障碍物；

超声波传感器6与中控台5信号连接，中控台5根据探测信号控制步进电机421升起升降套筒422越过障碍物。

本实施例中，清洗装置4还包括长杆手动喷枪44；

长杆手动喷枪44的握持部设置有用于开关水流的扳手；

长杆手动喷枪44与位于梯形的短边的居中的喷头43共用水泵。

本实施例中，前车100的底部两侧分别设置有用于清洁铁轨的滚动毛刷7；

滚动毛刷7通过前车100的行车轮的轮轴驱动旋转，滚动毛刷7高度足够全覆盖铁轨内壁。

如图6～7所示的实施例中，还包括制动装置8，制动装置8包括分设于前车100两侧后部的行车轮上部的刹车支架81，每个刹车支架81的底部靠近行车轮的位置设置有弧状刹车片82，两个刹车支架81之间用横杆连接。

基于机械原理，利用平面四杆机构支撑刹车支架81上部的手刹杆；基于杠杆原理，增长手刹杆力臂，增大力矩，使得制动效果更为明显；

当操作人员通过力臂往下按压手刹杆时，四杆机构将力传递至末端位于车轮附近的弧状刹车片82，弧状刹车片82与车轮摩擦，达到制动效果，

本实施例中，动力装置3包括电机31和充电电池32，电机31的控制信号线与中控台5连接，中控台根据设定值进行pwm调速；

在前车100的前部还安装有用于照明的前照灯9。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。