一种轨枕道砟清扫装置的设计研究

一种轨枕道砟清扫装置的设计研究

徐照新 杨东晓 乔成 朱久红 陈玉佩 孙启新 张虎 周敏 邸广杰 王凯

中车山东机车车辆有限公司 研究院，济南 250000

中国铁路上海局集团有限公司徐州工务段，徐州 221000

摘要：对于有砟轨道，在进行大修、中修后，轨枕上会残留大量的道砟，影响行车安全。根据实际作业特点，研制出一种轻型、上下道方便，具备自走行、自动扫砟作业、无线遥控控制等功能的扫砟机，实现机械代替人工，提高作业效率。

关键词：无线遥控控制；自走行；自动扫砟；轻型

引言

有砟轨道是指轨下基础为散粒石砟道床的轨道，是轨道结构的主要形式之一。有砟线路长时间使用后不可避免地发生变形或损坏，为确保列车的行车安全，必须对线路进行维修。对有砟线路的修理工作主要集中在道床上，尤其是改善道砟密实度的捣固作业^[1]。作业后飞落四处的砟石须尽快清理干净，避免影响行车安全。

目前遗落轨枕面、扣件内等处的砟石，主要依靠线路工人利用扫帚、铁锹等工具人力清扫，劳动强度大，工作效率低，在封锁天窗区段很难与大型养路机械步调一致^[1]。

为解决有砟线路大、中修作业后遗留砟石的清扫问题，研制出一款小型的养护机具。具有重量轻、上下道方便，自主走行，自动扫砟，无线遥控控制等特点，适用于清扫遗留在轨枕面和扣件内的砟石，填埋镐头捣固砟石出现的深窝,实现机械代替人工，降低人力成本，提高作业效率。

1 基本结构

如图1所示，为了减重，便于上下道搬运，按照功能布局，将道砟清扫机分为两台设备，第一台设备用于清扫扣件内的道砟，第二台设备用于清扫轨枕面的道砟。两台设备可以单独运行，也可以编组运行。每台设备均采用快装快拆设计，走行小车、清扫装置、电池组都是独立组件，可以单独搬运到轨道上，快速组装，每个独立组件的重量都不超过80kg。

图1 道砟清扫机

2 走行小车

如图2所示，走行小车主要包括车架、车轮、电机及减速器、电控箱、电池组和按钮盒。车架采用普通钢管焊接而成，具有一定的刚度和强度；车轮采用铝合金轮毂、橡胶轮胎，增大与钢轨之间的摩擦力；电机选用直流大扭矩电机，减速器为蜗轮蜗杆形式；电池组分为走行电池组和作业电池组，保证作业时间不小于1h；电控箱内部设有电机控制器和无线遥控装置；走行小车总重量71kg；

图2 走行小车

3 清扫装置

如图3所示，清扫装置分为扣件清扫装置和轨枕面清扫装置。扣件清扫装置由电机、提升装置、特制盘刷、橡胶挡板组成，为了能够顺利的避过扣件和螺栓，又能将卡在扣件内的石砟清扫出来，特制盘刷采用橡胶管作为刷毛，既有一定的刚性又有一定的韧性，而且比较容易避过扣件。轨枕面清扫装置由电机、提升装置、毛刷、橡胶挡板组成。提升装置的作用一是为了方便拆卸，拆开后可以单独搬运到轨道上；二是可以调节清扫装置的高低。提升装置由4根导向圆钢和钢管组成，圆钢和钢管上设有多个小孔，当现场装配完成后用球头锁紧销插入小孔中即可。清扫装置的重量小于70kg。

图3 清扫装置

4 牵引力计算

（1）预选牵引电机减速器参数

（2）走行小车最大走行速度

小车轮径 ；

最大走行速度： ；

（3）走行小车最大牵引力

橡胶与钢铁的摩擦系数为0.8-0.9左右，取 ；

小车自重 ；

电机理论最大牵引力： ；

车轮不打滑最大静摩擦力： ；

因为橡胶与钢轨的滚动摩擦系数未知，但是轮胎与沥青地面的滚动摩擦系数为0.02，具有一定的参考意义，使用0.02进行计算，误差在可以接受范围内；

滚动摩擦力为：0.02×180×9.8=35.28N;

综上,小车的最大牵引力为322N-35.28N=286.72N。

5 结论

样机试制完成后，在使用现场进行了一系列的试验，试验表明，道砟清扫机布局合理，结构轻巧，采用清洁能源作为动力，使用特制盘刷和毛刷相结合，全面覆盖轨枕及扣件清扫范围，适用于有砟线路大、中修作业后，自动清除轨枕及扣件内残留道砟，道砟清除率在90%以上，实现了机械代替人工，降低人力成本，极大地提高了作业效率，具有广阔的应用空间。

参考文献

[1] 周红伟.简述SZJ-I型自动液压扫砟车的研制[J].减速顶与调速技术,2019(3):23-25

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