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基本信息
- 項目名稱：
- 軌道車輛自動清洗機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 通過對我國火車站車輛段的線路庫房布置、路面情況的深入調(diào)查研究，結(jié)合我國國情創(chuàng)新性的設(shè)計了一種新型移動滾刷式軌道車輛自動清洗機器人。機器人能夠方便快速移動，實現(xiàn)在車輛段穿插清洗。采用清洗劑噴灑后，滾刷摩擦清洗，清水沖刷的方式進(jìn)行清洗。
- 詳細(xì)介紹：
- 通過對我國火車站車輛段的線路庫房布置、路面情況的深入調(diào)查研究，分析出我國軌道車輛仍采用人工清洗的主要原因，結(jié)合我國國情創(chuàng)新性的設(shè)計了一種新型移動滾刷式軌道車輛自動清洗機器人。機器人能夠方便快速移動，實現(xiàn)在車輛段穿插清洗。采用清洗劑噴灑后，滾刷摩擦清洗，清水沖刷的方式進(jìn)行清洗。 將自動循跡運動方式引入到機器人的設(shè)計之中，提高了自動化程度和清洗精度，減輕了人的勞動強度，避免列車外皮的擦傷和清洗機的損壞。機器人采用了新型的滾刷避讓機構(gòu)，使得滾刷在清洗過程中始終與車輛外皮的壓力波動保持在一個很小的范圍內(nèi)，同時能夠避讓扶手等障礙物，極大提高了清洗的效果。 機器人空載時的重量為0.45t，機器人載水量為1.25t，清洗時的行走速度為0.33m/s，一次蓄水可完成一列18節(jié)車廂的列車一個側(cè)面的清洗。 有較高的應(yīng)用推廣價值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、作品的設(shè)計目的: 目前國內(nèi)各火車站除動車組列車采用機器清洗外，其余車輛主要采用人工清洗，該種清洗方法一般需要6-12個清潔工清洗1-2個小時，勞動環(huán)境差、強度高、效率低。 二、基本思路： 通過對我國火車站車輛段的線路庫房布置、路面情況的深入調(diào)查研究，結(jié)合我國國情創(chuàng)新性的設(shè)計了一種新型移動滾刷式軌道車輛自動清洗機器人。機器人能夠方便快速移動，實現(xiàn)在車輛段穿插清洗。采用清洗劑噴灑后，滾刷摩擦清洗，清水沖刷的方式進(jìn)行清洗。 三、創(chuàng)新點： 1、將自動循跡運動方式引入到機器人的設(shè)計之中，提高了自動化程度和清洗精度，減輕了人的勞動強度，避免列車外皮的擦傷和清洗機的損壞。 2、該機器人采用了新型的滾刷避讓機構(gòu)，使得滾刷在清洗過程中始終與車輛外皮的壓力波動保持在一個很小的范圍內(nèi)，同時能夠避讓扶手等障礙物，極大提高了清洗的效果。 四、技術(shù)關(guān)鍵： 1、彈簧避讓機構(gòu)中，彈簧兩固定端的位置、滾刷臂的擺動范圍、彈簧的自由長度、工作長度、剛度、圈數(shù)、直徑、中徑等是能否實現(xiàn)將滾刷與列車外皮間的接觸壓力變化控制在很小的范圍內(nèi)的關(guān)鍵因素。 2、自動循跡模塊中，設(shè)計了4路傳感器來檢測機器人的行駛狀況，4路傳感器所接受到的信息共有9種，控制機器人實現(xiàn)前進(jìn)、后退、停止等9種運動方式，提高了機器人循跡的可靠性。 五、主要技術(shù)指標(biāo)： 機器人空載時的重量為0.45t，機器人載水量為1.25t，清洗時的行走速度為0.33m/s，一次蓄水可完成一列18節(jié)車廂的列車一個側(cè)面的清洗。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 通過調(diào)查，尚未發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)外有該類型的軌道車輛自動清洗機。 1、與固定式清洗機相比較、該清洗機器人價格和清洗成本低、行動靈活、可穿插清洗，同時避免了采用固定式清洗機清洗導(dǎo)致的車輛調(diào)度困難。 2、與LWX-Ⅰ型鐵路旅客車廂外皮清洗機相比較，該機器人的行走方式為自動循跡，提高了機器人的自動化程度和清洗精度，減輕了人的勞動強度，避免列車外皮的擦傷和清洗機的損壞。該機器人還采用了新型的滾刷避讓機構(gòu)，使得滾刷在清洗過程中始終與車輛外皮的壓力波動保持在一個很小的范圍內(nèi)，同時能夠避讓扶手等障礙物，極大提高了清洗的效果。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段，目前已制作出模型，模型實現(xiàn)了機器人的所有功能。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面議
作品可展示的形式
- 模型、現(xiàn)場演示、圖片。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 該型機器人適用于所有火車站車輛段除動車以外所有列車（綠皮車、紅皮車）的清洗工作。以青島火車站為例，該站日到發(fā)旅客列車49.5對。每天需要四方車輛段人工清洗的有27輛，其余在外地清洗。目前該段共有清潔工60人，由于各車次列車到站檢修清洗的時間是全天候的，工人分為3班，清洗一輛列車，需5名工人勞作2-3個小時。每月工人的工資約合8萬元。 如采用清洗機器人進(jìn)行清洗，有望實現(xiàn)每天只需清潔工6人來完成清洗作業(yè)，每月工資約合8千元，將減為人工清洗的十分之一。清洗機器人的成本約為3萬元。 隨著列車庫停時間的一再縮短和臨客、專列、加掛車輛的頻繁增加，以及車廂外皮清洗質(zhì)量要求的不斷提高，清洗工作量日益加大。為此，急需從作業(yè)手段和作業(yè)程序上進(jìn)行改革，實現(xiàn)清洗機械化，一方面提高清洗的效率與質(zhì)量，將工人從繁重的體力勞動中解放出來。另一方面，降低清洗費用支出，提高企業(yè)效益。因此說該課題有較高的應(yīng)用推廣價值。
同類課題研究水平概述
- 一、國外發(fā)狀況 國外發(fā)達(dá)國家的軌道車輛清洗工作的起步研究時間比較早，國際鐵路聯(lián)盟ORE、法國、日本、美國等很早就進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用。近年來，車輛外部清洗方法由人工擦洗、高壓水噴洗逐漸被普遍采用的清洗機刷洗所代替。清洗設(shè)備也由連枷式清洗機、高壓冷水噴洗機、移動式清洗機等不同機型發(fā)展到目前日本、德國等國家生產(chǎn)并被其他國家鐵路選用全自動、安全可靠、運行經(jīng)濟(jì)的通用型固定式列車外部刷洗清洗機。 目前日本的新干線列車清洗機、德國的Washtec公司和美國的Interclean公司推出的系列清洗機都是一些比較先進(jìn)的機型。 Washtec公司是一家生產(chǎn)滾刷清洗機的典型廠家，該公司的清洗機在歐美市場具有較高的知名度。在機器控制、使用壽命等方面技術(shù)領(lǐng)先，清洗效果良好。 國外多采用通用型固定式列車外部刷洗清洗機，究其原因：一是列車造型全封閉，列車的外表面平整度相對要高些；二是列車整體長度較短，入庫后的外皮清洗工作量較??；三是列車庫在設(shè)計修建時就考慮了采用固定式清洗裝置。 二、國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 近年來我國各科研單位在軌道車輛的外部清洗技術(shù)和設(shè)備上也進(jìn)行了廣泛研究，并有自行研制的列車清洗機用于部分站段，但技術(shù)研究的系統(tǒng)性、所研制設(shè)備的自動化程度、可靠性、清洗能力和清洗精度與國外相比尚有差距。目前，在國內(nèi)的各火車站車輛段，列車入庫后的車廂外皮清洗，大都是人工使用長把清洗刷蘸上清洗劑刷洗，然后用清水沖洗的方法。也有極少數(shù)單位采用了固定式及移動式清洗機進(jìn)行清洗。由于我國各火車站車輛段的軌道設(shè)置間距只有3m，而固定式清洗機體積較大，因此不能廣泛推廣，比如青島火車站只是在車輛段的最外側(cè)一條鐵路線上安裝了一臺XCJ-04型機車外皮清洗機用于對動車組列車的清洗，其余車輛采用人工清洗。 國內(nèi)有多個火車站車輛段自主完成了清洗機設(shè)計制造，既有固定式也有移動式。哈爾濱鐵路研究所在德黑蘭中標(biāo)的地鐵清洗系統(tǒng)是固定式機車清洗機一個典型的代表。 移動式清洗機，我國也有幾家單位研究，而且也曾有鐵路局為所屬的客運車輛段配備了這一類設(shè)備進(jìn)行試用。該類清洗機也分射流式和滾刷式。射流式實質(zhì)上是一臺車載的高壓清洗機，由載重汽車、清水罐和清洗劑罐、發(fā)電機、高壓水泵及高壓水槍等組成，工作時先將清洗劑噴到車皮表面，然后再用高壓水槍進(jìn)行沖洗。由于其功能不全，清洗效果不夠理想。
