一种跨座式单轨自动除冰雪车辆 |
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| 申请号 | CN202010157214.5 | 申请日 | 2020-03-09 | 公开(公告)号 | CN111218915A | 公开(公告)日 | 2020-06-02 |
| 申请人 | 西南交通大学; | 发明人 | 杨晨; 池茂儒; 陈永发; 刘开成; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种跨座式单轨自动除 冰 雪 车辆，包括车体、 除雪机 构、转向机构和 除冰 部，车体内设置有 蓄 电池 、工控机、GPS 定位 装置、加热装置和高温离心 风 机，转向机构包括分别安装在车体下方前部和后部的两个 转向架 ，除雪机构通过安装座安装在转向架上，除冰部包括安装在车体下方的热风 加热槽 和安装在转向架上的视觉 传感器 。本发明能够实现自适应冰层厚度，防止积雪越过除雪机构导致二次吹雪的现象，在快速移动时，避免承受来自轨道面冰层厚度不均的振动冲击；除冰过程中能够依据实时的冰层状况，采用不同 温度 的热风进行融冰，同时考虑不能损伤轨道梁面，另外，相比现有产品缩小车辆体积，降低成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种跨座式单轨自动除冰雪车辆，其特征在于，包括车体(1)、除雪机构、转向机构和除冰部，所述车体(1)内设置有蓄电池、工控机、GPS定位装置、加热装置和高温离心风机，所述转向机构包括分别安装在车体(1)下方前部和后部的两个转向架，所述除雪机构通过安装座(8)安装在转向架上，所述除冰部包括安装在车体(1)下方的热风加热槽和安装在转向架上的视觉传感器(20)； |
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| 说明书全文 | 一种跨座式单轨自动除冰雪车辆技术领域背景技术[0002] 在城市轨道交通系统中，跨座式单轨交通具有线路占地少、可实现大坡度、小曲率线径运行，且线路构造简单、建设费用低、噪声小、乘坐舒适、安全性佳、车体外观优美且车内采光好等优点，能很好地满足山地城市、中小城市和海滨城市发展的需要，已在国内外许多城市得到了应用，效果斐然。考虑到我国南北跨度因素，北方和部分南方的冬季难免会出现轨道梁出现积雪或结冰的情况，使得跨座式单轨车辆的黏着条件变差。由于跨座式单轨车辆转向架运行过程中车辆的频繁启动、制动，因此积雪或结冰对单轨车辆造成了安全隐患。现有的除冰雪装置主要存在以下不足： [0003] 一是在除雪方面，现有的单轨除冰雪车在除雪作业时，有时会出现梁的表面下层结冰上层积雪的情况，很多单轨除冰雪车的除雪装置在遇到这种情况时，不能自适应抬高，甚至发生卡滞现象；有时轨道梁积雪较厚，部分单轨除冰的采用滚刷装置不能完全扫除，过厚的积雪不能即时清除会爬上滚筒掉落在轨道梁上，使得其还需用风将其吹落，增加了能耗；当指定除冰雪车快速到达某位置时，很多除冰雪车的滚刷在快速移动过程中，由于冰层的厚度不均匀，对滚刷产生振动冲击，降低了除雪机构使用寿命。 [0004] 二是在除冰方面，现有的使用热风除冰方式的除冰雪车，不能依据结冰的实时情况(如结冰面积、厚度等)自动的调节热风温度，难以达到最少能耗除冰且不损坏轨道的效果。 [0005] 三是在成本方面，现有的轨道除冰雪车，大都体积庞大，甚至连挂多个转向架，导致成本高，不易多个协同使用。 发明内容[0006] 本发明的目的在于：针对现有技术中存在的不足，提供一种跨座式单轨自动除冰雪车辆。 [0007] 本发明采用的技术方案如下： [0008] 一种跨座式单轨自动除冰雪车辆，包括车体、除雪机构、转向机构和除冰部，车体内设置有蓄电池、工控机、GPS定位装置、加热装置和高温离心风机，转向机构包括分别安装在车体下方前部和后部的两个转向架，除雪机构通过安装座安装在转向架上，除冰部包括安装在车体下方的热风加热槽和安装在转向架上的视觉传感器； [0009] 除雪机构包括与安装座固定连接的支撑台，支撑台上固定连接有导槽和伸缩式电磁铁，伸缩式电磁铁另一端与T形支架固定连接，T形支架的两端插入导槽中以使得T形支架能够沿导槽移动，T形支架通过弹性预紧机构活动连接有伸缩杆，伸缩杆固定连接有轴箱体，轴箱体活动连接有柱形滚轮，轴箱体固定连接有排雪板。 [0010] 导槽仅释放了T形支架的垂向平移自由度，伸缩式电磁铁通过工控机控制伸长与收缩，从而实现T形支架的上下移动控制；T形支架与伸缩杆之间通过弹性预紧机构，保证除雪机构在运行时柱形滚轮能压紧冰层；伸缩杆与轴箱体刚性连接，轴箱体两侧均通过轴承与柱形滚轮连接，柱形滚轮能够于压紧状态下在冰层上滚动，降低除雪机构与轨道梁之间的摩擦力。 [0011] 进一步地，转向架包括构架，构架上活动设置有具有一个旋转自由度的安装腔，安装腔前部及后部的左右两侧均设置有导向轮，走行轮设置在安装腔内，走行轮内部设置有轮毂电机，轮毂电机固定连接有制动盘，构架下方的左右两侧各设置有一稳定轮。 [0012] 进一步地，视觉传感器安装在所述构架上用以采集轨道梁上的冰层信息；可采用外侧设置两个，中间部分设置两个，中间的两个视觉传感器主要负责采集冰层覆盖的范围，外侧的两个视觉传感器主要负责采集轨道梁走行面上冰层的厚度。 [0014] 进一步地，弹性预紧机构包括与伸缩杆固定连接的工字活塞，工字活塞活动置于T形支架内部，所述T形支架内壁上端设置有上止挡，且下端设置有下止挡，工字活塞的上端置于上止挡与下止挡之间，工字活塞的下端置于下止挡之下，下止挡与工字活塞的下端之间设置有弹簧；上止挡和下止挡将工字活塞限制在T形支架的腔内上下移动。 [0015] 进一步地，排雪板呈弧形曲面，顶端连接有平板，用以除去车辆前方的积雪。 [0016] 进一步地，排雪板的宽度大于轨道梁的宽度，用以完全推落积雪。 [0017] 进一步地，柱形滚轮的长度大于轨道梁走行面宽度，且能够于压紧状态下在冰层上滚动，运行时覆盖面大且摩擦小。 [0018] 进一步地，热风加热槽与加热装置以及高温离心风机连接，热风加热槽呈H形，其槽内安装有led灯，以保证所采集的图像的准确性，顶上和两侧均设有多个用于释放热风的热风孔，释放热风对轨道梁上的冰层进行融化，顶上和两侧释放的热风温度可分别控制。 [0019] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： [0020] 1、本发明在向工作区间快速移动过程中，通过伸缩式电磁铁上抬，使柱形滚轮距离轨道梁走行面一定高度，有效避免了承受来自轨道面冰层厚度不均的振动冲击； [0021] 2、本发明通过控制伸缩式电磁铁的伸长与收缩，从而控制T形支架的上下移动，而T形支架与伸缩杆之间通过弹性预紧机构，能够实现自适应冰层厚度，防止发生卡滞现象； [0022] 3、本发明通过在排雪板上设置平板，有效防止积雪越过除雪机构导致的需二次吹雪的现象； [0023] 4、本发明在除冰过程中，能够通过使用视觉传感器和工控机，采用图像识别与处理技术，依据实时的冰层状况，自动以热风加热槽中不同温度的热风进行融冰，减小了高温对轨道梁面的损伤，同时节约了能源； [0024] 5、本发明整体体积较小，增加了灵活度，且采用单轴转向架，而与一般的单轴转向架中，构架的前后端梁高度低于走行轮车轴的高度，再辅以辅助轮的设计不同，本发明采用的构架的前后端梁距轨道梁的距离较高，且取消了辅助轮的设计，因而本发明车辆快速移动到任务点的过程中，能够防止因构架端梁过低或辅助轮触碰到轨道梁面的较厚冰层而引起的冲击，进而保护车辆，如发生爆胎，除雪机构中的柱形滚轮可代替辅助轮的作用； [0025] 6、本发明基于运行速度不高、不载人运行对舒适度要求不高，二系悬挂采用橡胶堆进行减振，降低了成本； [0027] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。 [0028] 图1为本发明的结构示意图； [0029] 图2为除雪机构的示意图； [0030] 图3为除雪机构的右视图； [0031] 图4为弹性预紧机构的结构图； [0032] 图5为转向架正面的结构示意图； [0033] 图6为转向架背面的结构示意图； [0034] 图中标记：1-车体，2-T形支架，3-伸缩式电磁铁，4-轴箱体，5-支撑台，6-柱形滚轮，7-伸缩杆，8-安装座，9-排雪板，10-导槽，11-工字活塞，12-弹簧，13-下止挡，14-上止挡，15-构架，16-走行轮，17-橡胶堆，18-稳定轮，19-制动盘，20-视觉传感器，21-导向轮。 具体实施方式[0035] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 [0036] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0037] 需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0038] 以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。 [0039] 实施例 [0040] 本发明较佳实施例提供的一种跨座式单轨自动除冰雪车辆，包括车体1、除雪机构、转向机构和除冰部，车体1内设置有蓄电池、工控机、GPS定位装置、加热装置和高温离心风机，转向机构包括分别安装在车体1下方前部和后部的两个转向架，除雪机构通过安装座8安装在转向架上，除冰部包括安装在车体1下方的热风加热槽和安装在转向架上的视觉传感器20； [0041] 除雪机构包括与安装座8固定连接的支撑台5，支撑台上固定连接有导槽10和伸缩式电磁铁3，伸缩式电磁铁3另一端与T形支架2固定连接，T形支架2的两端插入导槽10中以使得T形支架2能够沿导槽10移动，T形支架2通过弹性预紧机构活动连接有伸缩杆7，伸缩杆7固定连接有轴箱体4，轴箱体4活动连接有柱形滚轮6，轴箱体4固定连接有排雪板9。 [0042] 本发明使用时，首先设定其工作区间，车辆依据工控机中存储的线路信息与实时定位信息，以最快速度到达工作区间，在这过程中，除雪机构中的伸缩式电磁铁3伸长，使柱形滚轮6距离轨道梁走行面一定高度，防止由于车辆的快速移动，导致除雪装置受到冰层等严重冲击。 [0043] 到达工作区间后，除雪机构中的伸缩式电磁铁3缩短，T形支架2下移，使柱形滚轮6压紧轨道梁，车辆开始以低速向前运行；当除雪机构遇到冰层突然变厚时，冰层将与排雪板9接触，在排雪板9弧曲面的导向作用下，伸缩杆7将上移，实现柱形滚轮6的自适应抬高，同时，由于弹簧12被压紧，柱形滚轮6与轨道梁依然处于压紧状态；当除雪机构遇到冰层突然变薄时，被压紧的弹簧12会伸长，伸缩杆7下移，柱形滚轮6与轨道梁依然处于压紧状态。 [0044] 其中，转向架包括构架15，构架15上活动设置有具有一个旋转自由度的安装腔，安装腔前部及后部的左右两侧均设置有导向轮21，走行轮16设置在安装腔内，走行轮16内部设置有轮毂电机，轮毂电机固定连接有制动盘19，构架15下方的左右两侧各设置有一稳定轮18； [0045] 其中，视觉传感器20安装在构架15上用以采集轨道梁上的冰层信息；对于裸露出的冰层，由于冰层和轨道梁的颜色具有较大差别，因此可以采用颜色差异来分辨冰面，对视觉传感器20采集的每一帧图像进行处理，首先将彩色图像灰度化，在选取适当阈值，将获取的灰度图像进行二值化处理，将轨道梁与冰层区别开来。基于视觉传感器20采用图像识别技术采集冰层的覆盖的范围和厚度信息，再将这些信息反馈至工控机，工控机依据这些信息调整热风加热槽释放热风的温度，当冰层厚度大时，采用温度高的热风进行融化，当冰层厚度小时，采用温度较低一些的热风进行融化，以保护轨道梁面，当冰层融化且基本烘干后，热风加热槽停止热风释放。 [0046] 其中，构架15上方的左右两侧各设置有一橡胶堆17，车辆二系悬挂采用所述橡胶堆17减振；由于本发明在运行过程中速度不高，且不载客，因此对车体的舒适度要求不高，采用橡胶堆可以起到减振作用，且可以节约成本。 [0047] 其中，弹性预紧机构包括与伸缩杆7固定连接的工字活塞11，工字活塞11活动置于T形支架内部，T形支架2内壁上端设置有上止挡14，且下端设置有下止挡13，工字活塞11的上端置于上止挡14与下止挡13之间，工字活塞11的下端置于下止挡13之下，下止挡13与工字活塞11的下端之间设置有弹簧12；工字活塞11仅能在T形支架2的腔内上下移动，当接触到下止挡13时，停止向下移动，当接触到上止挡14时，停止向上移动，弹簧12提供压紧力。 [0048] 其中，排雪板9呈弧形曲面，顶端连接有平板；排雪板9的宽度大于轨道梁的宽度。车辆向前运行过程中，由于排雪板9比轨道梁宽度宽，积雪会逐渐被排雪板9推落；当积雪厚度较厚时，排雪板9的平板会防止积雪越过除雪机构，随着积雪量的不断增多，积雪会从除雪机构两侧排除。 [0049] 其中，柱形滚轮6的长度大于轨道梁走行面宽度，且能够于压紧状态下在冰层上滚动，降低除雪机构与轨道梁之间的摩擦力。 [0050] 其中，热风加热槽与加热装置以及高温离心风机连接，热风加热槽呈H形，其槽内安装有led灯，以保证所采集的图像的准确性，顶上和两侧均设有多个用于释放热风的热风孔，释放热风对轨道梁上的冰层进行融化处理。 |
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