基本信息
- 项目名称：
- 轨道车辆自动清洗机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 通过对我国火车站车辆段的线路库房布置、路面情况的深入调查研究，结合我国国情创新性的设计了一种新型移动滚刷式轨道车辆自动清洗机器人。机器人能够方便快速移动，实现在车辆段穿插清洗。采用清洗剂喷洒后，滚刷摩擦清洗，清水冲刷的方式进行清洗。
- 详细介绍：
- 通过对我国火车站车辆段的线路库房布置、路面情况的深入调查研究，分析出我国轨道车辆仍采用人工清洗的主要原因，结合我国国情创新性的设计了一种新型移动滚刷式轨道车辆自动清洗机器人。机器人能够方便快速移动，实现在车辆段穿插清洗。采用清洗剂喷洒后，滚刷摩擦清洗，清水冲刷的方式进行清洗。 将自动循迹运动方式引入到机器人的设计之中，提高了自动化程度和清洗精度，减轻了人的劳动强度，避免列车外皮的擦伤和清洗机的损坏。机器人采用了新型的滚刷避让机构，使得滚刷在清洗过程中始终与车辆外皮的压力波动保持在一个很小的范围内，同时能够避让扶手等障碍物，极大提高了清洗的效果。 机器人空载时的重量为0.45t，机器人载水量为1.25t，清洗时的行走速度为0.33m/s，一次蓄水可完成一列18节车厢的列车一个侧面的清洗。 有较高的应用推广价值。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、作品的设计目的: 目前国内各火车站除动车组列车采用机器清洗外，其余车辆主要采用人工清洗，该种清洗方法一般需要6-12个清洁工清洗1-2个小时，劳动环境差、强度高、效率低。 二、基本思路： 通过对我国火车站车辆段的线路库房布置、路面情况的深入调查研究，结合我国国情创新性的设计了一种新型移动滚刷式轨道车辆自动清洗机器人。机器人能够方便快速移动，实现在车辆段穿插清洗。采用清洗剂喷洒后，滚刷摩擦清洗，清水冲刷的方式进行清洗。 三、创新点： 1、将自动循迹运动方式引入到机器人的设计之中，提高了自动化程度和清洗精度，减轻了人的劳动强度，避免列车外皮的擦伤和清洗机的损坏。 2、该机器人采用了新型的滚刷避让机构，使得滚刷在清洗过程中始终与车辆外皮的压力波动保持在一个很小的范围内，同时能够避让扶手等障碍物，极大提高了清洗的效果。 四、技术关键： 1、弹簧避让机构中，弹簧两固定端的位置、滚刷臂的摆动范围、弹簧的自由长度、工作长度、刚度、圈数、直径、中径等是能否实现将滚刷与列车外皮间的接触压力变化控制在很小的范围内的关键因素。 2、自动循迹模块中，设计了4路传感器来检测机器人的行驶状况，4路传感器所接受到的信息共有9种，控制机器人实现前进、后退、停止等9种运动方式，提高了机器人循迹的可靠性。 五、主要技术指标： 机器人空载时的重量为0.45t，机器人载水量为1.25t，清洗时的行走速度为0.33m/s，一次蓄水可完成一列18节车厢的列车一个侧面的清洗。
科学性、先进性
- 通过调查，尚未发现目前国内外有该类型的轨道车辆自动清洗机。 1、与固定式清洗机相比较、该清洗机器人价格和清洗成本低、行动灵活、可穿插清洗，同时避免了采用固定式清洗机清洗导致的车辆调度困难。 2、与LWX-Ⅰ型铁路旅客车厢外皮清洗机相比较，该机器人的行走方式为自动循迹，提高了机器人的自动化程度和清洗精度，减轻了人的劳动强度，避免列车外皮的擦伤和清洗机的损坏。该机器人还采用了新型的滚刷避让机构，使得滚刷在清洗过程中始终与车辆外皮的压力波动保持在一个很小的范围内，同时能够避让扶手等障碍物，极大提高了清洗的效果。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段，目前已制作出模型，模型实现了机器人的所有功能。
技术转让方式
- 面议
作品可展示的形式
- 模型、现场演示、图片。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该型机器人适用于所有火车站车辆段除动车以外所有列车（绿皮车、红皮车）的清洗工作。以青岛火车站为例，该站日到发旅客列车49.5对。每天需要四方车辆段人工清洗的有27辆，其余在外地清洗。目前该段共有清洁工60人，由于各车次列车到站检修清洗的时间是全天候的，工人分为3班，清洗一辆列车，需5名工人劳作2-3个小时。每月工人的工资约合8万元。 如采用清洗机器人进行清洗，有望实现每天只需清洁工6人来完成清洗作业，每月工资约合8千元，将减为人工清洗的十分之一。清洗机器人的成本约为3万元。 随着列车库停时间的一再缩短和临客、专列、加挂车辆的频繁增加，以及车厢外皮清洗质量要求的不断提高，清洗工作量日益加大。为此，急需从作业手段和作业程序上进行改革，实现清洗机械化，一方面提高清洗的效率与质量，将工人从繁重的体力劳动中解放出来。另一方面，降低清洗费用支出，提高企业效益。因此说该课题有较高的应用推广价值。
同类课题研究水平概述
- 一、国外发状况 国外发达国家的轨道车辆清洗工作的起步研究时间比较早，国际铁路联盟ORE、法国、日本、美国等很早就进行了相关技术的研究与应用。近年来，车辆外部清洗方法由人工擦洗、高压水喷洗逐渐被普遍采用的清洗机刷洗所代替。清洗设备也由连枷式清洗机、高压冷水喷洗机、移动式清洗机等不同机型发展到目前日本、德国等国家生产并被其他国家铁路选用全自动、安全可靠、运行经济的通用型固定式列车外部刷洗清洗机。 目前日本的新干线列车清洗机、德国的Washtec公司和美国的Interclean公司推出的系列清洗机都是一些比较先进的机型。 Washtec公司是一家生产滚刷清洗机的典型厂家，该公司的清洗机在欧美市场具有较高的知名度。在机器控制、使用寿命等方面技术领先，清洗效果良好。 国外多采用通用型固定式列车外部刷洗清洗机，究其原因：一是列车造型全封闭，列车的外表面平整度相对要高些；二是列车整体长度较短，入库后的外皮清洗工作量较小；三是列车库在设计修建时就考虑了采用固定式清洗装置。 二、国内发展状况 近年来我国各科研单位在轨道车辆的外部清洗技术和设备上也进行了广泛研究，并有自行研制的列车清洗机用于部分站段，但技术研究的系统性、所研制设备的自动化程度、可靠性、清洗能力和清洗精度与国外相比尚有差距。目前，在国内的各火车站车辆段，列车入库后的车厢外皮清洗，大都是人工使用长把清洗刷蘸上清洗剂刷洗，然后用清水冲洗的方法。也有极少数单位采用了固定式及移动式清洗机进行清洗。由于我国各火车站车辆段的轨道设置间距只有3m，而固定式清洗机体积较大，因此不能广泛推广，比如青岛火车站只是在车辆段的最外侧一条铁路线上安装了一台XCJ-04型机车外皮清洗机用于对动车组列车的清洗，其余车辆采用人工清洗。 国内有多个火车站车辆段自主完成了清洗机设计制造，既有固定式也有移动式。哈尔滨铁路研究所在德黑兰中标的地铁清洗系统是固定式机车清洗机一个典型的代表。 移动式清洗机，我国也有几家单位研究，而且也曾有铁路局为所属的客运车辆段配备了这一类设备进行试用。该类清洗机也分射流式和滚刷式。射流式实质上是一台车载的高压清洗机，由载重汽车、清水罐和清洗剂罐、发电机、高压水泵及高压水枪等组成，工作时先将清洗剂喷到车皮表面，然后再用高压水枪进行冲洗。由于其功能不全，清洗效果不够理想。
