列车防结冰系统的制作方法

本实用新型涉及一种列车防结冰系统。

背景技术：

在寒冷的气候中，列车上形成冰会存在安全风险，并且因此列车需要频繁地防结冰。WO 2013/043090公开了用于减少轨道上的车辆结冰的快速并且有效的列车防结冰系统。WO 2013/043090的防结冰系统具有与喷射嘴共同定位的阀装置，以允许喷射以相对高的速度穿过防结冰系统的列车。然而，需要允许更进一步增加列车的速度，以减少利用防结冰液体处理列车需要的时间。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，解决或至少缓解部分或全部上述问题。为此，提供了列车防结冰系统，包括：防结冰液体储存箱；喷射嘴装置，用于将防结冰液体喷射在轨道上的车辆上；防结冰液体供给管线，连接在防结冰液体储存箱与喷射嘴装置之间；供给阀装置，用于控制防结冰液体通过喷射嘴装置的流动；防结冰液体移动装置，被配置为将防结冰液体从储存箱沿着防结冰液体供给管线移动至喷射嘴装置，列车防结冰系统还包括液压气动箱，液压气动箱连接至供给阀装置上游的防结冰液体供给管线，并且被配置为通过防结冰液体移动装置加压，以允许加速防结冰液体至喷射嘴装置的流动。当通过防结冰液体移动装置加压时，液压气动箱能够递送高流速的防结冰液体至喷射嘴装置，从而允许轨道上的车辆在通过防结冰系统进行处理的同时的高速。液压气动箱可以气密地密封并且应该具有足够的机械强度以允许加压。

根据实施方式，列车防结冰系统还可以包括连接在液压气动箱下游的一点处的防结冰液体供给管线与储存箱之间的防结冰液体回流管线，其中，防结冰液体回流管线可以包括用于控制防结冰液体从液压气动箱至储存箱的回流的回流阀。回流管线通过允许使防结冰液体返回储存箱用于随后的重新加热而有利于将液压气动箱的防结冰液体保持在处理温度。防结冰液体回流管线可以连接至供给阀装置处的防结冰液体供给管线，使得防结冰液体供给管线中的基本上所有的防结冰液体可以重新循环。

根据实施方式，回流阀可以是温度受控的，并且被配置为当防结冰液体的温度下降低于下限温度时打开。这样一种布置有利于使防结冰液体保持在处理温度。回流阀可以被配置为当防结冰液体的温度超过上限温度时关闭，上限温度可以高于所述下限温度。温度受控的回流阀可以基于沿着优选地在供给阀装置处的防结冰液体供给管线检测的温度而被控制。作为防结冰液体回流管路的替换或者互补，液压气动箱可以设置有加热器。

根据实施方式，液压气动箱可以被配置为预加载有3巴与8巴之间的气体压力，且更典型的预加载有在4巴与6巴之间的气体压力。预加载的压力限定防结冰液体供给管线中的最小供给压力。已发现该范围中的供给压力会产生合适的喷射模式。

根据实施方式，供给管线可以设置有位于液压气动箱下游的压力调节器，该压力调节器被配置为将压力调节器下游的防结冰液体压力限制为3巴与8巴之间的工作压力，且更典型地限制为4巴与6巴之间的工作压力。工作压力可以是基本上不变的。工作压力基本上与液压气动箱的预加载压力相同。

根据实施方式，防结冰液体移动装置可以包括供给泵，该供给泵连接至防结冰液体供给管线并且被配置为沿着防结冰液体供给管线将防结冰液体从储存箱泵送至喷射嘴装置，其中，液压气动箱可以连接至供给泵下游和供给阀装置上游的防结冰液体供给管线。替换地，储存箱本身可以限定所述液压气动箱，其可以通过连接至储存箱的压缩气体源(诸如空气压缩器或者气瓶(gas cylinder))加压。

根据实施方式，供给泵可以基于供给泵下游的检测的压力而被控制。供给泵可以被配置为当所述检测的压力下降低于下限压力时开启，并且当所述检测的压力超过上限压力时停止。举例来说，下限压力可以在3巴与8巴之间，且更典型地在4巴与6巴之间。下限压力基本上与液压气动箱的预加载压力相同。示例性的上限压力可以在7巴与15巴之间，且更典型地在8巴与12巴之间。

根据实施方式，液压气动箱可以包括将液压气动箱划分为气体空间和防结冰液体空间的隔膜。隔膜允许液体和气体空间中的压力相等，同时防止气体从液压气动箱泄漏，否则在防结冰液体供给管线中的压力下降低于极限压力的情况下可能发生漏泄。

根据实施方式，列车防结冰系统还可以包括用于收集从车辆落下的失去效能的防结冰液体的收集盘，并包括用于已通过收集盘收集的防结冰液体的回流管线。

根据实施方式，列车防结冰系统还可以包括被配置为将储存箱的防结冰液体加热至处理温度的加热器系统，加热器系统包括加热器和加热器再循环管线，加热器再循环管线被配置为将防结冰液体从储存箱转移至加热器并且转移回到储存箱。作为示例性替换，加热器可以布置在储存箱内部或者液压气动箱内部。

根据本实用新型的另一方面，通过轨道上车辆的防结冰方法解决或者至少缓解上述问题的部分或者全部，该方法包括：将防结冰液体移动到液压气动箱中；检测轨道上的待处理的车辆的到达；以及基于车辆在轨道上的位置，操作液压气动箱下游的供给阀装置以将防结冰液体喷射在车辆上。这种方法允许获取防结冰液体的高喷射流速，从而允许轨道上的车辆在被防结冰系统进行处理的同时的高速。

根据实施方式，液压气动箱可以通过将防结冰液体移动到液压气动箱中进行加压。作为加压液压气动箱的替换或者辅助方法，液压气动箱可以通过压缩气体源(诸如空气压缩器或者气瓶)加压。

根据实施方式，方法还可以包括在液压气动箱上游的储存箱中将防结冰液体保持在处理温度；检测液压气动箱下游的防结冰液体的温度；以及基于检测的温度，操作液压气动箱下游的回流阀以使防结冰液体返回至储存箱用于重新加热。

附图说明

本实用新型的上述、以及另外的目的、特征及优势通过本实用新型的以下参考附图的优选实施方式的说明性的和非限制性具体描述将被更好地理解，其中，相同的参考标号将用于类似的元件，其中：

图1是列车防结冰系统的立体示意图；

图2a是示出了根据第一实施方式的图1的防结冰系统的各个部件之间的相互关系的功能框图；

图2b是在图2a中示出的系统的一部分的详图；以及

图3是示出了根据第二实施方式的图1的防结冰系统的各个部件之间的相互关系的功能框图。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于减少列车上的冰形成的列车防结冰系统10。防结冰系统10可以用于列车的除冰以及防结冰，即，在除冰期间或者之后，或者不用预先除冰，在列车的表面上留下防结冰液体的防冰涂层。系统10构造为驾驶通过系统(drive-through system)，即，从图1的左上角在轨道14上到达的列车12在除冰/防结冰过程期间穿过系统10而无需停车。防结冰系统10包括用于在列车12上喷射防结冰液体的喷射嘴装置16，以及用于收集从列车12滴下的失去效能的防结冰液体的收集盘装置18。系统10还可以设置有用于确定列车12的待选择性地喷射的部分相对于喷射嘴装置16的位置(例如，以WO 2013/043090中描述的方式)的传感器(未示出)。从而，喷射可以集中在对结冰最敏感的列车部分，诸如车轮单元上。通常，防结冰液体将会是冻点足够低于水的冻点的液体，使得当列车12再次暴露于寒冷气候时，在除冰之后留在列车上的任何防结冰液体残留物将保持为液体或者软泥形式。从而，留在列车12的表面上的防结冰液体残留物将防止雪和冰附着至列车12。虽然不必要，但防结冰液体在喷射至列车12时可选地可以加热，以当液体喷射在列车12上时增加液体的除冰效率。而且，优选地可以使用在寒冷时具有高粘度的防结冰液体，以便随着列车12以高速移动，而使防结冰液体不易从列车12被吹掉。乙二醇、丙二醇、其他醇类、盐、及糖类是本领域最常用的防结冰液体成分，并且例如，可通过与水混合用于制备耐用的防结冰液体。

失去效能的防结冰液体可以包括防结冰液体、雨、尘垢、冰、及水形式的融化的冰的软泥。收集盘装置18沿着相对短的喷射区20以及稍微更长的收集区22延伸，喷射嘴装置16位于该相对短的喷射区处，沿着该稍微更长的收集区没有出现防结冰液体的实质性喷射。收集盘装置18包括沿着轨道14延伸的三个收集盘18a、18b、及18c。两个收集盘18a、18b沿着轨道14的侧部延伸，而第三个收集盘18c在轨道14之间延伸。排出装置26包括一组位于各个收集盘18a-c的底部的排出部26a-c。排出装置26允许失去效能的防结冰液体从收集盘装置18被收集并传送至再循环设备28，再循环设备可以位于通过例如集装箱(cargo container)30形成的壳体内。从而，防结冰系统10可以准备或者装配在中心场地处，并且必要时迅速运送并安装在除冰场地。

现在转向图2a，防结冰系统包括防结冰液体储存箱32，该防结冰液体储存箱可以容纳在容器30(图1)内。储存箱32可以是任何类型的加压或者不加压的液体容器。防结冰液体供给管线34连接在防结冰液体储存箱32与喷射嘴装置16之间，允许防结冰液体从储存箱32传送至喷射嘴装置16。供给阀装置17与喷射嘴装置16共同定位在集装箱30(图1)外部，并且控制防结冰液体至喷射嘴装置16的流动。防结冰液体移动装置被配置为使防结冰液体从储存箱32沿着防结冰液体供给管线34移动至喷射嘴装置16。在图2a所示的实施方式中，防结冰液体移动装置通过供给泵36体现，供给泵使供给泵36下游的供给管线34中的防结冰液体加压。当供给泵36停止时，压力通过止回阀38保持。压力传感器40检测止回阀38下游的供给管线34中的防结冰液体压力。供给泵36操作地耦接至压力传感器40，使得当检测的压力超过大约10巴的上限压力时停止，并且当检测的压力下降低于大约5巴的下限压力时开启。在止回阀38的下游，压力调节器42减小操作压力至大约4巴，使得压力调节器42下游的压力将保持基本上不变。液压气动箱44连接至止回阀38下游和压力调节器42上游的防结冰液体供给管线34。液压气动箱44被分成与供给管线34流体连通的下部防结冰液体空间44a，以及与下部空间44a流体隔离但压力连通的上部气体空间44b。上部空间44b和下部空间44a通过柔性隔膜46分离。上部空间44b经由压缩空气入口(未示出)填充有压力为大约5巴的压缩空气，使得当供给管线34中的压力是5巴时，气体空间44b将基本上占据液压气动箱44的整个内体积。当供给泵36将供给管线34中的压力升高至10巴时，液压气动箱将几乎充满防结冰液体。从而，当供给阀装置17的喷射阀19打开时，液压气动箱44将用作加速流发生器(boost flow generator)，保持在液压气动箱44的位置处的供给管线34中的压力高于5巴，直至所有防结冰液体已被压出液压气动箱44。由于通过液压气动箱44可获得加速流，所以可以利用在喷射嘴装置16的位置处防结冰液体所保持的操作压力而通过喷射嘴装置16获得很高的流速。从而，可以允许待处理的车辆12(图1)具有高速度。

供给阀装置17包括多个分别控制的喷射阀19，并且各个喷射阀19连接至一个或者几个喷射嘴48(图2b)。与WO 2013/043090中公开的相似，喷射阀19基于待处理的车辆12的位置和速度、车辆12的类型、及车辆12的哪个部分应该喷射而被控制。从车辆12落下的防结冰液体通过盘18收集并且进入回流管线64用于重新使用或者以本公开内容中不再详细描述的方式进行处理。

通常，防结冰液体可以以一处理温度喷射在车辆12上，该处理温度可以相对于室外温度、环境温度是升高的。典型的处理温度可以在10℃与40℃之间。为了使防结冰液体保持在处理温度，储存箱32经由加热器再循环管线50连接至加热器52。加热器循环泵54基于储存箱32中的防结冰液体的温度下降低于极限温度而被激活；为此，储存箱32设置有温度传感器56。系统10中使用的防结冰液体可以使用粘度调节剂进行处理，使得其在处理温度(即在当喷射在列车12上时保持的温度)下具有低粘度，并且在低于0℃的温度下具有高粘度。从而，防结冰液体可以容易地通过喷射嘴装置16喷射，并且当防结冰液体遇到车辆12的寒冷表面时将立即升高其粘度。这种粘度改性的防结冰液体在车辆12处于操作使用时(即，在连续的防结冰处理之间)不易从车辆12吹掉。举例来说，诸如乙烯或者丙二醇的二醇可以用作基材，并且可以添加粘度调节剂添加剂以在低于-10℃的温度下为防结冰液体提供超过4000mm²/s的运动粘度，而在高于30℃的温度下保持小于300mm²/s的相对低的粘度。为了有利于处于处理温度的防结冰液体一直保持在喷射嘴装置16之外，防结冰液体回流管线58连接在恰好位于喷射阀19的上游的一点处的防结冰液体供给管线34与储存箱32之间。回流阀60与供给阀装置17的喷射阀19共同定位，并且控制从供给阀装置17至储存箱32的回流。由于回流管线58，包括液压气动箱44的整个供给管线34的防结冰液体可以返回至储存箱以用于随后的重新加热。回流阀60是温度受控的，并且被配置为当防结冰液体的温度下降低于下限温度时打开，和/或当防结冰液体的温度超过上限温度时关闭。为此，温度传感器62在供给阀装置17处连接至供给管线34，并且将其读数提供至回流阀60。举例来说，下限温度可以在15℃与50℃之间，而上限温度可以在3℃与30℃之间，高于下限温度。

与WO 2013/043090公开的相似，控制系统(未示出)根据本文的教导控制所有的传感器、阀和泵。

图3示出了列车防结冰系统110的替换实施方式。系统110包括加压防结冰液体储存箱132，从而该液体储存箱还具有用作用于产生高流速的液压气动箱的添加的功能。储存箱132通过高压气瓶136加压，该高压气瓶经由气压调节器137保持储存箱132中基本上恒定的压力。从而，气瓶136操作为用于沿着防结冰液体供给管线134将防结冰液体从储存箱132移动至喷射嘴装置16的防结冰液体移动装置。通过气压调节器137提供的示例性压力可以在3巴与8巴之间，或者4巴与6巴之间。与图2a的液压气动箱44相似，储存箱132可以借助于例如隔膜被分成分离的空气和液体空间。然而，这不是必需的。因此，图3的储存箱132图示为不具有气体与液体之间的这种划分。每当要填充储存箱132时，储存箱可以在填充之前减压。储存箱保持供给管线134中基本上恒定的压力，供给管线被配置为以类似于图2的方式经由供给阀装置17供给防结冰液体至喷射嘴装置16。图3的防结冰系统未设置回流管线或者加热器再循环管线。

本公开内容描述了几个不同的构思，每个构思可以独立于其他构思实现或者与其他构思结合实现。本文中描述的各个分离的构思还可以形成分案申请的基础。举例来说，根据第二构思并且再次参考图2a，提供了列车防结冰系统10，该列车防结冰系统包括：防结冰液体储存箱32；喷射嘴装置16，用于将防结冰液体喷射在轨道上的车辆12上；防结冰液体供给管线34，用于将防结冰液体从储存箱32转移至喷射嘴装置16；供给阀装置17，用于控制防结冰液体通过喷射嘴装置16的流动；及防结冰液体回流管线58，连接在防结冰液体供给管线34与储存箱之间，其中，防结冰液体回流管线58包括用于控制从防结冰液体供给管线34至储存箱32的回流的回流阀60。这样一种布置允许将供给管线34中的防结冰液体始终保持在稳定的、升高的处理温度，从而使防结冰处理是更加可重复的且可预测的。这允许防结冰喷射模式的精确度增加，可以减少防结冰液体的消耗。而且，与使用粘度调节剂添加剂在低于处理温度的温度下提供高粘度的防结冰液体的使用相结合，将供给管线34中的防结冰液体保持在稳定的、升高的处理温度可以是尤其理想的。根据实施方式，防结冰液体回流管线可以在供给阀装置17处连接至防结冰液体供给管线34。回流阀60可以是温度受控的，并且可以被配置为当防结冰液体的温度下降低于下限温度时打开，和/或当防结冰液体的温度超过上限温度时关闭。受控的回流阀60可以基于沿着诸如在供给阀装置17处的防结冰液体供给管线34检测的温度而被控制。

根据第三构思，提供了包括诸如丙二醇的基材液体和粘度改性添加剂的列车防结冰液体。可以将粘度改性添加剂选择为在低于-10℃的温度下使防结冰液体的运动粘度升高至例如大于700mm²/s、大于1000mm²/s、大于2000mm²/s、或大于4000mm²/s。而且，同时可以将粘度改性添加剂选择为在高于30℃的温度下使防结冰液体的运动粘度保持为例如小于600mm²/s、小于400mm²/s、小于200mm²/s、或者小于100mm²/s。再次参考图2a，还提供了列车防结冰系统10，该列车防结冰系统包括包含这种列车防结冰液体的容器32，并包括操作地连接以接收来自所述容器32的防结冰液体的喷射嘴装置16。还提供了列车防结冰的方法，该方法包括在列车上喷射这种防结冰液体。方法还可以包括保持并喷射处于升高的处理温度的防结冰液体，如参考图2a描述的，并且允许液体通过列车快速冷却低于-10℃。

以上已主要参考几个实施方式对本实用新型进行了描述。然而，如对本领域技术人员显而易见的，除上文所公开的实施方式之外的其他实施方式同样可能地落在如由所附专利权利要求所限定的本实用新型的范围内。例如，已图示包括多个喷射嘴的喷射嘴装置16。作为替换，喷射嘴装置可以仅包括一个单独的喷射嘴。本实用新型可以用于轨道上的许多不同类型的车辆，诸如电车，并且不仅限于列车。