多功能列车上水装置的制作方法

本实用新型属于列车上水技术领域，具体涉及一种多功能列车上水装置。

背景技术：

我国正在运行的列车型号有早期的普速硬座，后期生产的特快、快速列车以及CRH1、CRH2、复兴号等动车组列车，不同型号的列车车厢上水口规格也存在一定的差异。据不完全统计，列车不同规格上水口公称直径变化范围为22～36mm，而上水管末端通常采用DN25mm的钢管，因此上水管与部分列车上水口规格无法完全匹配，上水过程中漏水现象严重。

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。

另外，对于设计时速200km/h以下的普速列车，列车上水口外通常无盖板，对于设计时速200km/h以上的列车，每节车厢的上水口外设有盖板(多为上推或下推式盖板)，而目前的列车上水装置或者仅适用于无上水盖板的情况，或者采用人工开盖方式，功能较为单一。

技术实现要素：

本实用新型实施例涉及一种多功能列车上水装置，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本实用新型实施例涉及一种多功能列车上水装置，包括上水接头以及用于驱动所述上水接头与列车上水口对接或分离的接头驱动结构，还包括与所述上水接头相邻布置且用于启闭上水口盖板的盖板启闭机构，所述盖板启闭机构包括真空吸盘、与所述真空吸盘连接的抽真空结构以及用于驱动所述真空吸盘靠近或远离所述上水口盖板的吸盘驱动结构。

作为实施例之一，该多功能列车上水装置还包括上水机器人，所述上水接头、所述接头驱动结构、所述真空吸盘及所述吸盘驱动结构均设置于所述上水机器人的上水臂上。

作为实施例之一，所述抽真空结构包括真空发生器及与所述真空发生器其中一通口连通的压缩空气管，所述真空发生器的另一通口通过止回阀与所述真空吸盘连接，所述真空发生器、所述止回阀及所述真空吸盘连接形成为整体承驱结构。

作为实施例之一，所述吸盘驱动结构包括第一伸缩驱动杆，所述压缩空气管及所述整体承驱结构均固定安设于所述第一伸缩驱动杆上，所述第一伸缩驱动杆同轴向且沿轴向可活动地设置于所述上水臂上。

作为实施例之一，所述整体承驱结构通过一转轴安装于所述上水臂的自由端外沿上，所述转轴轴线与所述上水臂的轴线垂直且与所述上水臂的径向截面相切，所述吸盘驱动结构设置于所述上水臂的外壁上且能够驱动所述整体承驱结构绕所述转轴转动，所述压缩空气管通过柔性弯头与所述真空发生器连接。

作为实施例之一，于所述上水臂的外壁上对应设有用于收容所述整体承驱结构的收纳柜。

作为实施例之一，所述抽真空结构包括抽真空管，所述吸盘驱动结构包括第二伸缩驱动杆，所述抽真空管及所述真空吸盘均固定安设于所述第二伸缩驱动杆上，所述第二伸缩驱动杆同轴向且沿轴向可活动地设置于所述上水臂上。

作为实施例之一，该多功能列车上水装置还包括用于锁止或解锁所述上水口盖板的盖板钥匙以及用于驱动所述盖板钥匙靠近或远离所述上水口盖板的钥匙驱动结构，所述盖板钥匙及所述钥匙驱动结构均设置于所述上水机器人的上水臂上。

作为实施例之一，所述上水接头包括接头壳体，所述接头壳体的出口端向外凸出设置有上水端套，所述上水端套为能够套装至列车上水口上的柔性环状件。

作为实施例之一，所述上水端套之外设有用于将其夹紧在所述列车上水口上的上水夹具。

本实用新型实施例至少具有如下有益效果：

本实用新型提供的列车上水装置，通过设置接头驱动结构及盖板启闭机构，具有上水口盖板启闭功能及自动上水功能，可适用于各种列车的自动上水操作，有效地提高列车上水效率。采用真空吸盘开闭列车上水口盖板，柔性的真空吸盘不会对列车外表面及上水口盖板产生损伤，安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的一种采用真空发生器的多功能列车上水装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型实施例一提供的另一种采用真空发生器的多功能列车上水装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的采用真空管的多功能列车上水装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例一提供的带开盖钥匙的多功能列车上水装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例二提供的一种列车上水接头的结构示意图；

图7为图6列车上水接头中的上水夹具的结构示意图；

图8为图7上水夹具的受力示意图；

图9为本实用新型实施例二提供的另一种列车上水接头的结构示意图；

图10和图11为图9列车上水接头中的上水夹具的结构示意图；

图12为本实用新型实施例提供的柔性内壁包覆层外设有上水夹具的结构示意图。

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。

实施例一

如图1-图6，本实用新型实施例提供一种多功能列车上水装置，包括上水接头300以及用于驱动所述上水接头300与列车上水口对接或分离的接头驱动结构101，还包括与所述上水接头300相邻布置且用于启闭上水口盖板的盖板启闭机构，所述盖板启闭机构包括真空吸盘401、与所述真空吸盘401连接的抽真空结构以及用于驱动所述真空吸盘401靠近或远离所述上水口盖板的吸盘驱动结构。

本实施例提供的列车上水装置，通过设置接头驱动结构101及盖板启闭机构，具有上水口盖板启闭功能及自动上水功能，可适用于各种列车的自动上水操作，有效地提高列车上水效率。采用真空吸盘401开闭列车上水口盖板，柔性的真空吸盘401不会对列车外表面及上水口盖板产生损伤，安全性高。

上述的真空吸盘401优选为是平型真空吸盘401。

优选地，如图1-图6，上述多功能列车上水装置还包括上水机器人，所述上水接头300、所述接头驱动结构101、所述真空吸盘401及所述吸盘驱动结构均设置于所述上水机器人的上水臂100上。采用上水机器人进行上水口盖板启闭及实现上水接头300与列车上水口的对接和分离，操作性强，自动化程度高，上水效率高。该上水机器人包括多自由度上水臂100，自由度数量可根据实际情况进行设计，本实施例中，采用4～6自由度的上水臂100实现上述上水功能。机器人的自由度结构是现有技术，此处不作详述。

接续上述列车上水装置的结构，上述的抽真空结构可以采用如下的真空产生方法：

(1)如图1和图3，所述抽真空结构包括真空发生器404及与所述真空发生器404其中一通口连通的压缩空气管406，所述真空发生器404的另一通口通过止回阀402与所述真空吸盘401连接，所述真空发生器404、所述止回阀402及所述真空吸盘401连接形成为整体承驱结构。进一步地，可在止回阀402与真空发生器404之间设置空气过滤器403，以保护真空发生器404。

真空发生器404、止回阀402、空气过滤器403等都为现有设备，可由市面购得，具体结构此处不表。

(2)如图4，在本实现方式中，真空吸盘401处的真空不通过真空发生器404产生，而是与抽真空管409连接，抽真空管409可与真空泵房的真空泵连接，直接通过真空泵对各抽真空管409进行抽真空。即所述抽真空结构包括抽真空管409。

继续优化上述列车上水装置的结构，基于上述第(1)种抽真空结构，吸盘驱动结构可以有如下的实施方式：

①如图3，所述吸盘驱动结构包括第一伸缩驱动杆103，所述压缩空气管406及所述整体承驱结构均固定安设于所述第一伸缩驱动杆103上，所述第一伸缩驱动杆103同轴向且沿轴向可活动地设置于所述上水臂100上。通过第一伸缩驱动杆103带动上述的整体承驱结构及压缩空气管406沿上水臂100轴向活动，可以实现驱动真空吸盘401靠近或远离上水口盖板。

可以理解地，上述第一伸缩驱动杆103可以安装在上水臂100的外壁上，如在上水臂100上设置滑架，第一伸缩驱动杆103滑动设置在该滑架上。优选地，设置上水臂100为中空结构，上述第一伸缩驱动杆103可活动地设置在该上水臂100内，而且可由该第一伸缩驱动杆103带动上述整体承驱结构收容在上水臂100内。该第一伸缩驱动杆103可通过微型气缸、电动推杆、丝杆驱动机构等常规的伸缩驱动设备驱动。

进一步地，上述接头驱动结构101也设置在上水臂100的中空臂腔内，真空吸盘401的伸缩驱动及上水接头300的伸缩驱动可在同一腔室内进行，可在上水接头300的驱动架上开设通过孔，以容许压缩空气管406穿设活动；也可通过隔板102将该上水臂100的中空臂腔分隔为两个腔室，第一伸缩驱动杆103和接头驱动结构101分别位于两个腔室内，真空吸盘401和上水接头300可分别收容在两个腔室内，二者的伸缩驱动互不影响。

②如图1和图2，在本实施方式中，所述整体承驱结构通过一转轴安装于所述上水臂100的自由端外沿上，所述转轴轴线与所述上水臂100的轴线垂直且与所述上水臂100的径向截面相切，所述吸盘驱动结构设置于所述上水臂100的外壁上且能够驱动所述整体承驱结构绕所述转轴转动，所述压缩空气管406通过柔性弯头407与所述真空发生器404连接。

上述整体承驱结构可与一支撑板408连接，该支撑板408与上述转轴连接，通过该支撑板408带动整体承驱结构绕转轴转动。

吸盘驱动结构可采用常规的转动驱动设备，如设置伸缩气缸，该伸缩气缸壳体铰接在上水臂100外壁上且输出轴与上述支撑板408铰接，通过伸缩气缸可以带动支撑板408转动；如也可采用曲柄摇杆机构实现上述支撑板408的摆动等。作为本实施例的优选结构，如图1，该吸盘驱动结构包括铰接的支撑杆和摆动连杆，支撑杆与支撑板408铰接，摆动连杆与上水臂100外壁铰接，可通过驱动支撑杆或摆动连杆摆动即可。

进一步优选地，如图1和图2，于所述上水臂100的外壁上对应设有用于收容所述整体承驱结构的收纳柜405。真空吸盘401不工作时可被收容在该收纳柜405中，可以较好地保护真空吸盘401及真空发生器404等设备。

基于上述第(2)种抽真空结构，吸盘驱动结构可以有如下的实施方式：如图4，所述吸盘驱动结构包括第二伸缩驱动杆104，所述抽真空管409及所述真空吸盘401均固定安设于所述第二伸缩驱动杆104上，所述第二伸缩驱动杆104同轴向且沿轴向可活动地设置于所述上水臂100上。同样地，该第二伸缩驱动杆104优选为设置于上水臂100的中空臂腔内；该第二伸缩驱动杆104可以通过微型气缸、电动推杆、丝杆驱动机构等常规的伸缩驱动设备驱动。

接续上述列车上水装置的结构，有的列车其上水口盖板需要采用专用钥匙才能打开，例如对于部分设计时速200km/h以上的动车组列车，其上水口盖板需要专用的三角钥匙打开。相应地，如图5，上述多功能列车上水装置还包括用于锁止或解锁所述上水口盖板的盖板钥匙500以及用于驱动所述盖板钥匙500靠近或远离所述上水口盖板的钥匙驱动结构，所述盖板钥匙500及所述钥匙驱动结构均设置于所述上水机器人的上水臂100上。

也即本实施例提供的列车上水装置，同时具有了锁住或解锁上水口盖板、打开或关闭上水口盖板、利用上水接头300与列车上水口对接进行上水等多种功能，实现列车上水的自动化操作，有效地提高列车上水效率，降低劳动强度，减少上水的水损。

可以理解地，上述钥匙驱动结构可以采用第三伸缩驱动杆进行驱动，即该盖板钥匙500是固定在第三伸缩驱动杆上的，同样地，该第三伸缩驱动杆优选为设置于上水臂100的中空臂腔内；该第三伸缩驱动杆可以通过微型气缸、电动推杆、丝杆驱动机构等常规的伸缩驱动设备驱动。

上述盖板钥匙500及钥匙驱动结构可与其他上水设备(包括上水接头300、接头驱动结构101、吸盘驱动结构等)位于同一上水臂100的臂腔内，如图5，盖板钥匙500及钥匙驱动结构位于接头驱动结构101的其中一侧，吸盘驱动结构位于接头驱动结构101的另一侧。

采用上述列车上水装置进行上水的过程大致如下：

以包括盖板钥匙500为例：

由第三伸缩驱动杆带动盖板钥匙500从上水臂100中伸出，上水机器人通过其视觉系统将盖板钥匙500对准上水口盖板上的钥匙插孔后将盖板钥匙500插入，上水臂100末端的旋转关节转动一定角度，带动盖板钥匙500转动，解锁上水口盖板，由第三伸缩驱动杆带动盖板钥匙500缩回上水臂100内；

位于收纳柜405中的真空吸盘401从收纳柜405中伸出，对准上水口盖板并将上水口盖板拉开，真空吸盘401再回到吸盘收纳柜405中；

上水接头300伸出，与列车上水口对接后开始上水，上水结束后，上水接头300缩回上水臂100中，上水机器人回到初始姿态并待机，上水结束。

实施例二

本实施例提供一种列车上水接头300，可用于上述实施例一中作为其中的上水接头300使用。

如图6，该上水接头300包括包括接头壳体301，所述接头壳体301的出口端向外凸出设置有上水端套302，所述上水端套302为能够套装至列车注水口上的柔性环状件。

易于理解地，上述上水端套302的内壁直径大于列车注水口的外壁直径，以保证该上水端套302能够套入列车注水口上。一般地，列车注水口为圆柱直管，上述上水端套302可对应采用圆柱状结构；在另外的实施例中，其也可为沿上水方向直径逐渐增大的圆台状结构，且其最小内径以大于列车注水口外径为宜。该上水端套302自接头壳体301的出口端向外凸出设置，也即沿接头壳体301的轴向该上水端套302连接于接头壳体301的出口侧，在上水接头300与列车注水口对接时，该上水端套302先套入列车注水口至与列车注水口外壁或列车注水口周围水箱壳体接触。

本实施例提供的列车上水接头300，在接头壳体301出口端设置柔性的上水端套302，当上水接头300与列车注水口对接后，通过沿接头壳体301轴向施加一定的压力，可使上水端套302发生压缩变形，从而实现上水过程中的密封。

进一步优化上述列车上水接头300的结构，如图6-图11，所述上水端套302之外设有用于将其夹紧在所述列车注水口上的上水夹具303，一方面保证上水端套302与列车注水口的可靠连接，另一方面，在上述使上水端套302沿轴向被压缩的基础上，还可进一步地使上水端套302沿径向发生压缩变形，从而有效地保证上水过程中的密封性，防止上水过程中漏水现象的发生。

上述的上水夹具303可以为手动夹具，如设置管箍，通过人工控制管箍的松紧即可。在本实施例中，优选为采用自动夹紧和松脱的上水夹具303；具体地，以下例举几种上水夹具303的实施例：

(1)如图6-图8，所述上水夹具303包括具有环形内腔的柔性环箍3032以及嵌置于所述环箍3032内腔中的多个电磁铁3031，各所述电磁铁3031沿所述环箍3032内腔的周向间隔布置，且每相邻两所述电磁铁3031的相互靠近的磁极异名。优选地，上述柔性环箍3032为柔性复合薄膜结构，由柔性复合薄膜围设形成其环箍3032内腔，各电磁铁3031均被柔性复合薄膜包覆；该柔性复合薄膜优选为具有一定的厚度，而且能够收缩变形，同时当外力消失时能够还原为原来的形状尺寸，例如其可采用橡胶软管或硅胶软管等。

具体地，如图8示出了各电磁铁3031通电时的受力情况，当各电磁铁3031通电时，相邻电磁铁3031之间由于以异名磁极的方式布置，可以相互吸引，最终可使各电磁铁3031排列成的磁铁圈收缩变小，柔性环箍3032随之收缩变形，使上水端套302夹紧列车注水口。各电磁铁3031失电时，在柔性环箍3032的复原作用下，实现各电磁铁3031复位。

各所述电磁铁3031均优选为是圆弧形电磁铁3031，且各所述电磁铁3031呈均匀间隔布置，保证每个电磁铁3031受到的磁作用力的合力指向环箍3032中心，使得各电磁铁3031始终以圆形磁铁圈的形式排布，保证上水端套302与列车注水口之间的夹紧效果。

(2)如图10-图12，所述上水夹具303包括箍紧件3034及与所述箍紧件3034的活动部连接以用于驱使所述箍紧件3034抱紧或松开的电磁铁组件。

上述箍紧件3034可为抱箍，包括两个半片箍板，半片箍板具有两个翼板，每侧相对的两个翼板分别设有电磁铁且该两个翼板之间通过复位弹簧连接，两个电磁铁得电时，该两个电磁铁相吸并克服复位弹簧的弹力作用而使得两个翼板相互靠近，从而使抱箍抱紧，各电磁铁失电时，在复位弹簧的作用下使抱箍松脱。

在本实施例中，如图11和图12，所述箍紧件3034为喉箍3034，于箍带上开设有穿设孔，所述箍带的其中一端穿过所述穿设孔并使所述箍带围设成环，所述电磁铁组件包括分别固定在所述箍带的两个端部的两个活动电磁铁3036以及分别固定在所述箍带外带面上的两个固定电磁铁3035，两所述活动电磁铁3036位于两所述固定电磁铁3035之间且分别靠近两所述固定电磁铁3035，每一所述固定电磁铁3035与相邻的所述活动电磁铁3036的相互靠近的磁极异名且通过连接绳3038连接。具体地，该箍带的其中一端的宽度小于其它部分箍带的宽度，从而该窄端带体可以穿过上述的穿设孔；窄端带体有一定的长度，保证其能相对于穿设孔活动而实现所围设成的喉口大小的调节。在不通电状态下，固定电磁铁3035与相邻的活动电磁铁3036相互远离，二者之间的连接绳3038处于紧绷状态，各电磁铁得电时，固定电磁铁3035与相邻的活动电磁铁3036之间相互吸引而靠近，使喉箍3034收缩夹紧上水端套302。

进一步优选地，如图10，所述喉箍3034上设有滑动罩3037，所述滑动罩3037与所述喉箍3034的外带面围设形成用于限定所述活动电磁铁3036沿所述箍带周向滑移的滑动腔，各电磁铁均收容于所述滑动腔内。可以理解地，为配合喉箍3034缩放的特点，上述滑动罩3037可以在中间位置处(即沿喉箍3034周向的该滑动罩3037的中间位置处，也即位于两个活动电磁铁3036之间)断开为可相对滑动的结构，或者设置为可折叠波纹板，等等，此处不作详述。通过设置滑动罩3037，用以限定活动电磁铁3036与固定电磁铁3035之间沿特定的方向相对运动，可以保证喉箍3034的夹紧效果。

可以理解地，上述电磁铁的导线可以在接头壳体301外壁上走线，并进一步从上水机器人100的上水臂杆内走线。

接续上述列车上水接头300的结构，如图6、图9和图12，上述接头壳体301内壁设有柔性内壁包覆层304，可以进一步地提高上水接头300与列车注水口对接后的密封性，以及减小接头壳体301与列车注水口之间的碰撞摩擦。优选为上述上水端套302与该柔性内壁包覆层304为一体结构，即上水端套302为该柔性内壁包覆层304向外延伸形成，或者说上水端套302延伸至渐扩段3011内且与渐扩段3011内壁固连，保证密封可靠性。上述的柔性内壁包覆层304与接头壳体301之间可采用粘接的方式固定。进一步优选地，上述柔性内壁包覆层304在壳体出口端处能沿径向相对于渐扩段3011内壁活动，即与渐扩段3011内壁不粘接在一起，优选为二者之间具有一定的间隙，便于上水端套302能沿径向夹紧列车注水口。

进一步优选地，如图6、图9和图12，所述接头壳体301包括沿上水方向渐扩延伸至壳体出口端的渐扩段3011。采用渐扩式的上水接头300，可以适应不同的列车注水口型号，实现安全、便捷的上水过程，消除因上水接头300与列车注水口型号不匹配造成的水资源浪费现象。进一步地，如图6、图9和图12，该接头壳体301还包括与上述渐扩段3011小直径端连接的等径段3012，该等径段3012可通过固定结构(如管箍、套环等)固定在列车上水机器人上，且与上水软管200对接。由于该等径段3012不与列车注水口对接，因此可不设上述的柔性内壁包覆层304。

作为优选的实施方式，如图12，于柔性内壁包覆层304外套装有至少一组上述的上水夹具303，柔性内壁包覆层304的远离壳体出口端的一端与接头壳体301内壁固连。该上水夹具303的结构此处不作赘述。基于该结构，除上水端套302可夹紧列车注水口外，内部的柔性内壁包覆层304也可夹紧列车注水口，实现多层夹紧密封，显著地提高密封效果，减少水资源浪费。尤其地，对于上述接头壳体301包括渐扩段3011的结构，可以避免列车注水口外壁与接头壳体301内壁之间冲水鼓胀而影响注水效果及上水密封性。

另外，如图6，上述接头壳体301外壁上还包覆有外壁橡胶包覆层305，可以较好地保护上水接头300。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。