便攜式鐵軌清理器

喻爭 呂卓華 劉家瑋 楊珂 陳晨

摘?要：黏著系數是軌道交通安全需要重點關注的參數。基于前人對影響輪軌黏著的研究，提出一種便攜式鐵軌清理器，可完成特定路段軌道落葉自動清理、雨后軌道干燥工作。整個機器由驅動系統、軌面清掃頭、電熱干燥機和輔助固定部分構成，具有便于攜帶、清理干燥效率高的特點。

關鍵詞：軌道清理1;黏著系數2;軌道3;干燥4

目前，國內外對輪軌間粘著機理與增粘技術已有大量的研究[1]，主要從微觀、摩擦功[2]等方面揭示輪軌多體作用的機理，或從實驗出發，提出了磁軌制動、撒砂增粘和研磨子增粘的常用方法。三類常用方法中，研磨子增粘對鐵軌傷害較大，且增粘效果不明顯;對于磁軌制動，有學者提出，增粘很大程度上是因為電磁制動器的摩擦能有力地清掃軌;輪軌間撒砂是目前最常用的增粘方法，但實驗表明，鐵軌有落葉時撒砂將造成黏著系數更急劇地減小[3]。國外學者指出，輪軌微濕與濕潤落葉是造成打滑空轉的最主要因素。基于以上，設計了便攜式鐵軌清理器，清理器集落葉清掃、雨后軌道干燥功能于一體，可有效完成特殊路段軌道清理、提高特定路段輪軌黏著系數。

1?方案設計

1.1?總體設計

如上圖所示，該裝置主要由以下結構組成。b電池。電池為驅動系統、電熱干燥機提供電力，驅動設備沿鐵軌勻速移動，同時加熱電熱絲驅動風機。c軌面清掃頭。軌面清掃頭固定在a外盒上，硬質塑料絲與鐵軌過盈配合，在機器運動過程中清掃軌面。d輔助固定部分。由縱向輪和橫向輪構成，橫向輪在將機器套裝至鐵軌時向內縮進，之后彈出將機器固定在鐵軌上。f電動馬達。由b電機提供電力驅動h輪對沿軌道勻速運動。g電熱干燥機。內置風機、電熱絲。

1.2?主要部件設計

（1）驅動系統。電池持續提供電力①驅動馬達帶動h輪沿著軌道運動，②驅動電熱絲、風機工作，送出熱風干燥軌面水分。

（2）軌面清掃頭。軌面清掃頭整體使用硬質塑料，通過l螺孔可將清掃頭固定在機器外盒上。J硬質塑料絲附著在U形板上，受重力作用與軌面緊密接觸從而清理軌面污垢。

（3）電熱干燥機。由m電熱絲、p風機構成，通過外盒上的n螺孔固定在機器內部，o為通風孔。通過電熱絲加熱空氣，風扇吹出達到使鐵軌干燥的目的。

（4）輔助固定部分。縱向通過t輪約束，橫向利用s彈簧，實現q小車的縮進彈出。將機器安裝至軌道時，q縮進隨后彈出，實現橫向約束。

2?創新點

（1）外形美觀，便于攜帶。整個機器外形呈現外凸圓形，大小與便攜式工具箱相近，外形美觀，材料輕便，便于攜帶。適用于鐵路工人在特殊路段進行落葉清理和雨后鐵軌干燥。

（2）清理效率高，易于更換零件。利用硬質塑料材質清掃頭，便于清掃鐵軌上濕潤落葉，同時對鐵軌無任何損傷。軌面干燥器結構簡單，干燥效率高。清掃頭、干燥器可拆卸，便于更換。

（3）從濕潤落葉和軌道微濕兩個直接造成黏著系數急劇下降的因素著手，在特殊路段機動地利用便攜式儀器清理落葉、干燥軌面，可短期解決部分造成列車險情的因素。

3?結語

從直接造成輪軌黏著率的兩個因素出發，基于軌道車輛知識設計了便于攜帶、清理干燥效率高、便于拆解更換的便攜式鐵軌清理器。清理器由驅動系統、軌面清理頭、電動干燥器和輔助固定部分組成，各部分相互獨立，可做進一步改進。驅動部分可以加入太陽能板電路，實現清潔能源。由于高鐵車輛發車時間間隔小，為減小清軌工作對運行影響，進一步可朝自動避車功能設計。

參考文獻：

[1]申鵬，宋建華，李自彬，等.輪軌黏著特性試驗研究[J].潤滑與密封，2009，34（07）：10-13.

[2]陳亞，章易程，劉曉文，等.輪軌間撒砂的研究綜述及思考[J].電力機車與城軌車輛，2015，38（01）：1-4.

[3]吳兵，溫澤峰，王衡禹，等.高速輪軌水介質接觸數值分析方法[J].交通運輸工程學報，2012，12（06）：41-47.

作者簡介：喻爭，中南大學交通運輸工程學院本科生。