一种轻型地铁隧道吸尘车

技术领域

本发明属于环保机械领域，具体涉及一种轻型地铁隧道吸尘车。

背景技术

近年来，随着中国经济建设的快速发展和城市化水平不断提高，城市地下空间得到大规模的开发和利用，地铁作为典型地下城市轨道交通系统得以迅猛发展。同时“碳达峰·碳中和”日益成为全球新的认同，“30·60”目标(我国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和)的提出将会让地铁这种绿色方便的交通方式愈加繁忙。高频率的运行必然会产生大量的粉尘，而这些堆积在隧道沿线的粉尘被高速运行的地铁卷起，会影响列车外挂精密仪器以及隧道内电子监控和安全设备的正常使用，进而影响行车安全；同时，由于地铁在到站时会将粉尘带到地铁站，在乘客上下列车时会对乘客的健康产生较大影响。

地铁隧道粉尘的清洁技术在德国、法国等发展较早，典型产品为集数种清洁方式于一体的大型隧道清洁车。德国、法国的地铁有很多露出地面的轻轨，能够方便大型隧道清洁车的应用，但这种大型隧道清洁车并不适用于我国这种长距离地下铺设的地铁线路清洁作业。目前国内对地铁隧道粉尘的清洁尚未引起足够重视，针对地铁隧道粉尘清洁设备的研究还在起步阶段。目前国内地铁隧道清洁主要采用人工清扫方式，但该方法工作效率低、劳动强度大、清洁效果差。

根据我国城市地铁的现状，大型隧道吸尘车进入地铁线路较难实现。例如在考察的上海地铁线路中，现有隧道吸尘车是通过与地面接驳的轨道进入地铁运行轨道，这种方式需要额外增加轨道、隧道和地面造物的投入，投资巨大。而且受地面建筑物和公路的限制，通常在线路首尾站点及部分郊区才具备建造相关接驳设施的条件。另外，城市地铁基本全年运行不停歇，只能利用每日停运后到次日运营前的时间段进行作业。大型吸尘车的使用受到限制，大部分隧道的粉尘只能依靠人工清洁的方式进行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种轻型地铁隧道吸尘车，该设备可快速拆装组合经地铁站进入地铁隧道，该设备轻便、自动化程度高，轻量化、尺寸小巧，能够通过地铁站设置的无障碍通道进出地铁站，对地铁隧道内粉尘进行清洁；适合批量布设于各地铁站进行地铁隧道区间清洁，作业方便。

一种轻型地铁隧道吸尘车，包括前车和后车，前车和后车通过快速搭扣进行快速扣接和分离；

前车安装有垃圾仓，后车设置有气力输送系统，气力输送系统通过管道连接位于前车底部的地面吸尘口；

地面吸尘口的侧部设置有高压喷头，高压喷头喷出的高压空气会吹起轨道和床道上沉积的粉尘，吹起的粉尘被地面吸尘口吸入垃圾仓。

优选的，控制系统包含手动和/或自动操作系统、控制面板和显示装置，操作人员通过触摸屏设计好参数后，控制系统中的PLC控制器会控制地铁隧道吸尘车开始吸尘作业。

优选的，地面吸尘口的数量为3个；3个地面吸尘口位于前车的底部，一个地面吸尘口在轨道内，另外两个地面吸尘口分别设置于待吸尘的轨道外侧；地面吸尘口距离地面的高度在2cm以上；

轨道内的地面吸尘口内装有五个高压喷头，两个高压喷头分别位于地面吸尘口的吸尘入口的两侧，两侧的高压喷头朝轨道内侧喷射；三个高压喷头位于地面吸尘口的吸尘入口的后侧，后侧的三个高压喷头朝前喷射气体。列车高速运行，与列车直接接触的轨道部分会被磨得比较光亮，而灰尘主要堆积在一些死角，高压喷头交错喷射可以有效地清洁死角的处堆积的灰尘。

优选的，高压喷头排布在一条线上，喷嘴喷出的高压空气覆盖区域有重合部分，确保喷射无死角；高压喷头通过管道和位于后车的空压机连接，风压机动力由充电电池提供；垃圾仓安装在前车上，并且可以拆卸，主要用于储存吸入的较大的灰尘，垃圾仓主要通过沉降方式除尘，借助重力或离心力实现大的、重的杂物和灰尘的沉降。

优选的，垃圾仓需要长时间承受负压环境，对材质有较高要求，选用钢板材料；垃圾仓内设有推板和侧门，推板采用电机驱动，在需要卸料时将侧门打开，然后控制推板推出，将灰尘推出，完成卸料；过滤仓安装在前车，与垃圾仓直接连接且吸入空气从垃圾仓通入过滤仓，过滤仓的材质以及卸料装置原理与垃圾仓相同。

优选的，前车还设置有过滤仓，经过垃圾仓初步沉降分离后的气体灰尘混合物通过管路进入过滤仓，过滤仓过滤掉较大的灰尘后，再经过沉降过程，相对清洁的气体排出车外；过滤仓内装备了大面积、过滤精度达到2μm的过滤材质制成的滤筒，可以适应较大的风量，过滤后的空气也满足要求；风机安装在后车，由控制系统控制，过滤后的清洁空气通过风机排出，排出口位于后车侧面；采用电动风机，满足实际全压和风量的要求，动力由充电电源提供；空压机装置在后车，由控制系统控制，主要为高压喷头提供高压气体，动力由充电电池提供。

优选的，后车安装有动力装置、气力输送系统、粉尘检测系统和控制系统；动力装置用于驱动前车和后车行进置；气力输送系统给地面吸尘口、高压喷头和过滤仓提供吸力或压力风能，气力输送系统包括风机；控制系统用于接受并处理粉尘检测系统传入的数据，控制动力装置驱动整车行进或静止，控制气力输送系统工作，控制气力输送系统进行吸尘作业。动力装置包括电机、风机、空压机和充电电池，电机、风机、空压机的控制信号线与控制系统连接。

优选的，粉尘检测系统设置有用于检测空气中TSP浓度的TSP浓度检测装置和警报装置，控制系统还用于控制检测装置和警报装置工作；空气中总悬浮颗粒物简称TSP；

TSP浓度检测装置测量、采集隧道中的粉尘实时数据并传输给控制系统，控制系统进行分析、运算，当测量浓度大于150μg/m^3时，也可以是其它设定的浓度标准参数，控制系统将控制警报装置发出警报，并控制气力输送系统开始工作(进行吸尘作业)；

控制系统会根据TSP浓度检测装置的测量值及时调节风机的输出功率，在保证吸尘效率同时降低能耗。

优选的，还设置有两套车轮，一套可升降万用轮，实现在路面上的行进，另一套普通车轮可以和地铁轨道完全配合，实现在轨道上行进作业。

优选的，控制系统还可以通过传感器采集地铁隧道吸尘车的工况数据，并且通过显示装置显示气力输送系统内的负压、高压喷头的压强、充电电池的电量、实时TSP浓度等数据。控制系统还可以通过PLC端口实现和手机APP通讯，操作人员可以通过手机APP控制地铁隧道吸尘车。

优选的，PLC端口控制系统中还安装有GPS定位系统，并且可以实时将位置信息传输给手机APP；操作人员还可以通过控制系统或手机APP设置风机和空压机的输出功率，针对不同的粉尘浓度情况调节气力输送系统内的负压，实现低耗且高效地真空吸尘。

优选的，地面吸尘口是单吸管主吸尘口；

高压喷头会喷出高压空气；高压喷头的喷嘴为扁平形喷头，喷嘴的扇形角度大于等于30°且小于等于45°。

优选的，过滤仓中设置有过滤材料，过滤材料能够过滤粒径2μm以上的灰尘；

优选的，气力输送系统还包含高压反吹系统，高压反吹系统用于反向吹洗过滤仓，高压反吹系统由控制系统控制。

优选的，高压反吹系统主要包含空压机；空压机位于后车并与控制系统连接，由控制系统进行控制。

优选的，还包括制动装置，制动装置设置于后车的前车轮或后车轮的侧面，制动装置采用碟刹系统完成刹车制动；动力装置包括电机和充电电池，电机的控制信号线与控制系统连接。同时，设置手刹，利用手刹原理，手刹杆拉起时实现制动。

优选的，控制系统采用PLC系统，并且设有触摸屏控制面板，可以实时查看各项参数；PLC系统中装备有GPS定位功能，可以实时定位。

优选的，控制系统还设置有动力装置的开关，控制电机、风压机、空压机等动力装置的开闭，还设置有急停开关，确保一键急停，确保安全；气力输送系统包含地面吸尘口、管道、垃圾仓、过滤系统、风机以及除尘系统。

优选的，每个地面吸尘口都通过一个升降机构和一个主管道与垃圾仓连接，即三个吸尘口三个支路管道汇总后连接到垃圾仓。

优选的，升降机构包括小型电机和升降杆，小型电机驱动升降杆升降，升降杆底部和地面吸尘口连接，小型电机由控制系统控制；每个高压喷头都有压力传感器，可以将高压喷头的实时气压数据传输到控制系统并显示在显示器(触摸屏控制面板)上；

本发明的有益效果为：本发明提供了一种轻型地铁隧道吸尘车包括前车和后车，前车主要安装有垃圾仓和过滤仓，后车装有动力装置、气力输送系统、粉尘检测系统和控制系统；控制系统主要接受并处理粉尘检测系统传入的数据、控制动力装置驱动整车行进以及气力输送系统工作、控制气力输送系统进行吸尘作业；粉尘检测系统装备有检测空气中TSP浓度的装置和警报装置；气力输送系统主要装置有用于实现真空吸尘的吸尘系统、用于过滤吸入气体的过滤系统和提供压力和风量的风机装置，通过控制系统可以调节管道及箱内负压，进行对吸入空气的过滤，过滤后空气通过风机排出。前车和后车通过快速搭扣进行快速扣接和分离；前车安装有垃圾仓，后车设置有气力输送系统，气力输送系统通过管道连接位于前车底部的地面吸尘口；地面吸尘口的侧部设置有高压喷头，高压喷头喷出的高压空气会吹起轨道和床道上沉积的粉尘，吹起的粉尘被地面吸尘口吸入垃圾仓。前车和后车分体式设计，采用桁架结构实现了最大程度的轻量化，尺寸小巧，分体后的前作业车和后作业车都小于正常的地铁的升降箱式电梯，可以适用地铁的无障碍通道进出，有效地解决了大型吸尘车无法进入地铁线路的问题；能够实现高效吸尘，清洁效果好。

附图说明

下面结合附图对本发明的轻型地铁隧道吸尘车作进一步说明。

图1是本发明一种轻型地铁隧道吸尘车的整车结构立体示意图。

图2是本发明一种轻型地铁隧道吸尘车的内部结构示意图。

图3是是本发明轻型地铁隧道吸尘车的地面吸尘口和高压喷头的结构示意图。

图4是本发明轻型地铁隧道吸尘车的两套车轮的结构示意图。

图5是本发明轻型地铁隧道吸尘车的快速锁扣与前车的连接示意图。

图中：

100-前车；1001-车轮；1002-升降万用轮；200-后车；3-制动装置；4-控制系统；5-垃圾仓；6-过滤仓；7-警报装置；8-快速搭扣；11-充电电池；12-风机；13-空压机；14-TSP浓度检测装置；150-动力装置；160-气力输送系统；170-地面吸尘口；180-高压喷头。

具体实施方式

下面结合附图1～5对本发明一种轻型地铁隧道吸尘车作进一步说明。

一种轻型地铁隧道吸尘车，包括前车100和后车200，前车100和后车200通过快速搭扣8进行快速扣接和分离；

前车100安装有垃圾仓5，后车200设置有气力输送系统160，气力输送系统160通过管道连接位于前车100底部的地面吸尘口170；

地面吸尘口170的侧部设置有高压喷头180，高压喷头180喷出的高压空气会吹起轨道和床道上沉积的粉尘，吹起的粉尘被地面吸尘口170吸入垃圾仓5。

快速搭扣8位于前车100和后车200连接处，车身两侧各设置2个；前车100和后车200的车架是主要承重部件，通过理论计算校核，在满足承重要求的前提下选用密度低、强度大的铝型材桁架主体结构，并使用有限元软件对车架进行建模，对不同结构的车架进行应力强度、屈曲和疲劳分析，结合理论计算确定了车架设计的最优解，最大程度上满足轻量化设计的要求，实现了轻量化、稳固性和长寿命的结合。

上海地铁站内普通无障碍电梯内部尺寸为2280mm×1480mm×2300mm，无障碍电梯的电梯门尺寸为900mm×2100mm，前车100和后车200的车架尺寸均不大于无障碍电梯内部尺寸和无障碍电梯门尺寸，在使用时可拆卸后经过无障碍电梯搬运至隧道内部，再组装后开始吸尘工作。

本实施例中，快速搭扣8安装于后车200，前车100设置有型材凹槽1003，快速搭扣8的曲形弯钩81嵌入型材凹槽1003后完成前车100和后车200的连接。

本实施例中，吸尘车包括一套可升降万用轮1002，在平地上降下来就可以了，吸尘车还包括一套与地铁轨道配合的车轮1001。

本实施例中，地面吸尘口170的数量为3个；3个地面吸尘口170位于前车100的底部，一个地面吸尘口170在轨道内，另外两个地面吸尘口170分别设置于待吸尘的轨道外侧；地面吸尘口170距离地面的高度在2cm以上；

轨道内的地面吸尘口170内装有五个高压喷头180，两个高压喷头180分别位于地面吸尘口170的吸尘入口的两侧，两侧的高压喷头180朝轨道内侧喷射；三个高压喷头180位于地面吸尘口170的吸尘入口的后侧，后侧的三个高压喷头180朝前喷射气体。

本实施例中，前车100还设置有过滤仓6，过滤仓6连接在垃圾仓5的管路后面，过滤仓6过滤掉灰尘后，气体排出车外；尘土杂物及空气混合物先进入垃圾仓5，在垃圾仓5内通过重力或旋转离心力作用实现重物下沉，沉降相对重的杂物后，空气与灰尘混合物再进入过滤仓6，过滤仓6再次对气体进行过滤除尘，再次经过重力或旋转离心力实现重物下沉后，相对清洁的气体排出车外。

后车200安装有动力装置150、气力输送系统160、粉尘检测系统和控制系统4；

动力装置150用于驱动前车100和后车200行进；

气力输送系统160给地面吸尘口170、高压喷头180和过滤仓6提供吸力或压力风能，气力输送系统160包括风机12；

控制系统4用于接受并处理粉尘检测系统传入的数据，控制动力装置150驱动整车行进或静止，控制气力输送系统160工作，控制气力输送系统160进行吸尘作业。

本实施例中，粉尘检测系统设置有用于检测空气中TSP浓度的TSP浓度检测装置14和警报装置7，控制系统4还用于控制检测装置和警报装置7工作；空气中总悬浮颗粒物简称TSP；

TSP浓度检测装置14测量粉尘实时数据并传输给控制系统4，当测量浓度大于150μg/m^3时，控制系统4将控制警报装置7发出警报并控制气力输送系统160开始工作；

控制系统4会根据TSP浓度检测装置14的测量值及时调节风机12的输出功率，在保证吸尘效率同时降低能耗。

本实施例中，风机12安装在后车200，由控制系统4控制，过滤后的清洁空气通过风机12排出，排出口位于后车200侧面；空压机13装置在后车200，由控制系统4控制，主要为高压喷头提供高压气体，动力由充电电池11提供。

本实施例中，地面吸尘口170是单吸管主吸尘口；

高压喷头180会喷出高压空气；高压喷头180的喷嘴为扁平形喷头，喷嘴的扇形角度大于等于30°且小于等于45°。

本实施例中，过滤仓6中设置有过滤材料，过滤材料能够过滤粒径2μm以上的灰尘。

本实施例中，垃圾仓5和过滤仓6可拆卸设置，当运送地铁隧道吸尘车时，可将垃圾仓5和过滤仓6拆下，前车100和后车200快速搭扣8，分离分别运送，减少运送通道和运输设备的限制，并可以通过地铁站的货梯。

本实施例中，气力输送系统160还包含高压反吹系统，高压反吹系统用于反向吹洗过滤仓6，高压反吹系统由控制系统4控制。

本实施例中，高压反吹系统主要包含空压机13；空压机13位于后车200并与控制系统4连接，由控制系统4进行控制。

本实施例中，控制系统4设置于后车200的上部，人一低头就可以看到触控屏，便于操作；控制系统4主要接受并处理粉尘检测系统传入的数据、控制动力装置150驱动整车行进，控制气力输送系统160工作，控制气力输送系统160进行吸尘作业。

本实施例中，气力输送系统160包含地面吸尘口170、管道、垃圾仓5、过滤系统、风机2以及除尘系统。

本实施例中，还包括制动装置3，制动装置3设置于后车200的前车轮或后车轮的侧面，制动装置3采用碟刹系统完成刹车制动。

本实施例中，动力装置150包括电机、风机12、空压机13和充电电池11，电机、风机12、空压机13的控制信号线与控制系统4连接，控制系统4根据设定值控制输出功率

本实施例中，控制系统4采用PLC系统，并且设有触摸屏控制面板，可以实时查看各项参数；

PLC系统中装备有GPS定位功能，可以实时定位。

本发明的不局限于上述实施例，本发明的上述各个实施例的技术方案彼此可以交叉组合形成新的技术方案，另外凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。