一种铁轨垃圾清扫装置及方法

本发明涉及铁轨维护设备领域，尤其涉及一种铁轨垃圾清扫装置及方法。

背景技术：

1、铁路在运行过程中，铁轨附近的垃圾可能会被风吹到铁轨上，会严重影响铁路交通的正常运行。目前现有的铁轨垃圾收集方式多为人工收集，但因为铁轨往往建设在山区等人迹罕至的地方，人工收集的难度大，人工成本大。

2、虽然，目前也有用于铁轨清扫的装置，但是由于轨枕的存在导致收集效率不高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种铁轨垃圾清扫装置及方法，此清扫装置能够实现铁轨垃圾的自动清理，能够很好的适应轨枕的场合。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种铁轨垃圾清扫装置，包括用于对整个装置进行搭载安装的底座，底座的头部一端安装有用于对垃圾进行收集的垃圾收集机构，底座的底部和尾部安装有用于对所收集的垃圾进行储存的垃圾存储机构，底座上安装有用于对整个装置提供电能的电源组件，底座的底部安装有用于提供整个装置沿着铁轨行走的推进机构，底座上安装有用于识别铁轨是否存在垃圾的摄像头；还包括控制系统，控制系统通过摄像头摄取的图像进行视觉识别，判断前方是否存在垃圾，并控制垃圾收集机构进行垃圾拾取。

3、所述推进机构包括安装在底座上的电动机，电动机设置在垃圾收集机构的后方，电动机的传动轴与传动组件通过齿轮传动，三根连接轴通过轴承安装在底座上，每根连接轴的两端均与车轮固定连接，设置于中间的连接轴上安装有第五圆柱齿轮，第五圆柱齿轮与传动组件通过齿轮啮合传动，四根连接杆的两端分别与两个相邻的车轮连接。

4、所述传动组件包括第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、第一圆柱齿轮、第二圆柱齿轮、第三圆柱齿轮和第四圆柱齿轮；所述第一传动轴、第二传动轴及第三传动轴均通过轴承安装箱体上，第一圆锥齿轮与电动机的输出轴固定连接，第二圆锥齿轮和第一圆柱齿轮均与第一传动轴连接固定，第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮啮合，所述第二圆柱齿轮和第三圆柱齿轮固定安装在第二传动轴上，第二圆柱齿轮与第一圆柱齿轮啮合，所述第四圆柱齿轮固定安装在第三传动轴上，第三圆柱齿轮与第四圆柱齿轮啮合，第四圆柱齿轮与第五圆柱齿轮啮合。

5、所述车轮包括内圈和外圈，且内圈大，外圈小，内侧设置有用于和铁轨内侧相贴合的轮缘。

6、所述垃圾收集机构包括铲板、支撑轴、毛刷、伺服电机、主动皮带轮、从动皮带轮和皮带；所述支撑轴通过轴承安装在底座上，毛刷与支撑轴固定连接，支撑轴的两侧对称地安装有从动皮带轮，两个伺服电机对称地安装在底座的上，两个主动皮带轮分别与两个伺服电机通过销固定连接，主动皮带轮与从动皮带轮之间通过皮带传动，两个铲板通过螺栓连接对称地固定安装在底座的两侧，铲板沿支撑轴轴线方向上的最外侧表面与轮缘的内侧表面重合。

7、所述垃圾储存机构包括垃圾入口、管道、可分离式铲斗、喷嘴、软管和鼓风机；所述垃圾入口与管道均通过螺栓连接安装在底座的下方，垃圾入口与管道之间无缝连接，所述管道后方为弯管形，且设有开口，所述可分离式铲斗设置于开口内，并能够自由地进出，所述管道的末端还安装有阻拦网，以防止垃圾进入到喷嘴内，所述喷嘴与管道相连，所述软管的一端与喷嘴相连，另一端与鼓风机相连。

8、所述可分离式铲斗上设有握把。

9、所述电源组件包括太阳能板、蓄电池和支撑架；四组支撑架一端通过螺栓连接固定安装在底板上，另一端通过螺栓连接安装在太阳能板上，太阳能板与蓄电池相连，并为蓄电池充电；蓄电池分别为垃圾收集机构和推进机构提供电能。

10、一种铁轨垃圾清扫方法，所述清扫方法采用所述铁轨垃圾清扫装置来实现，包括以下步骤：

11、s1，将清扫装置放到待清理的铁轨干线的起点处，启动装置，装置进入待命状态；

12、s2，通过控制系统发出开始工作指令，推进机构和摄像头开始工作，推进机构带动装置前进；

13、s3，摄像头实时摄取装置前方轨道的图像，并将图像信息发送给装置控制系统进行数据分析，判断前方是否存在垃圾；

14、s4，若存在垃圾，控制系统控制垃圾收集机构和垃圾储存机构开始工作，两个伺服电机带动毛刷转动，将装置前方的垃圾扫进垃圾入口，鼓风机产生吸力，将位于垃圾入口的垃圾带到可分离式铲斗里；若前方没有垃圾，则装置继续前进；

15、s5，在装置收集垃圾的过程中，控制系统获取管道中间的视觉传感器数据，当视觉传感器数据超过一定阈值时，控制系统控制装置回到起始出发位置，并向外发送满载信号；

16、s6，工作人员接收到满载信号后，为装置更换可分离式铲斗；

17、s7，控制系统获取到视觉传感器数据回到初始值后，控制装置按原路返回至上次工作位置，继续进行工作；

18、s8，当清理工作完成后，装置接收到控制系统的指令，行进至待命区域，进入待命状态。

19、本发明有如下有益效果：

20、1、此清扫装置能够实现铁轨垃圾的自动清理，能够很好的适应轨枕的场合。

21、2、车轮内圈大、外圈小，内侧设置有轮缘，可以防止装置在运行时出轨，同时在转弯时起到引导作用，帮助轮对顺利通过曲线。

22、3、电源组件的设置可以通过太阳能板进行自供电，有效的节省能源。

23、4、垃圾收集装置的毛刷能够有效地将铁轨上的垃圾收集到垃圾入口。

技术特征：

1.一种铁轨垃圾清扫装置，其特征在于，包括用于对整个装置进行搭载安装的底座（100），底座（100）的头部一端安装有用于对垃圾进行收集的垃圾收集机构（300），底座（100）的底部和尾部安装有用于对所收集的垃圾进行储存的垃圾存储机构（400），底座（100）上安装有用于对整个装置提供电能的电源组件（500），底座（100）的底部安装有用于提供整个装置沿着铁轨行走的推进机构（200），底座（100）上安装有用于识别铁轨是否存在垃圾的摄像头（500）；还包括控制系统，控制系统通过摄像头（500）摄取的图像进行视觉识别，判断前方是否存在垃圾，并控制垃圾收集机构（300）进行垃圾拾取。

2.根据权利要求1所述一种铁轨垃圾清扫装置，其特征在于：所述推进机构（200）包括安装在底座（100）上的电动机（202），电动机（202）设置在垃圾收集机构（300）的后方，电动机（202）的传动轴与传动组件（201）通过齿轮传动，三根连接轴（204）通过轴承安装在底座（100）上，每根连接轴（204）的两端均与车轮（205）固定连接，设置于中间的连接轴（204）上安装有第五圆柱齿轮（207），第五圆柱齿轮（207）与传动组件（201）通过齿轮啮合传动，四根连接杆（206）的两端分别与两个相邻的车轮（205）连接。

3.根据权利要求2所述一种铁轨垃圾清扫装置，其特征在于：所述传动组件（201）包括第一传动轴（208）、第二传动轴（209）、第三传动轴（210）、第一圆锥齿轮（211）、第二圆锥齿轮（212）、第一圆柱齿轮（213）、第二圆柱齿轮（214）、第三圆柱齿轮（215）和第四圆柱齿轮（216）；所述第一传动轴（208）、第二传动轴（209）及第三传动轴（210）均通过轴承安装箱体（203）上，第一圆锥齿轮（211）与电动机（202）的输出轴固定连接，第二圆锥齿轮（212）和第一圆柱齿轮（213）均与第一传动轴（208）连接固定，第一圆锥齿轮（211）与第二圆锥齿轮（212）啮合，所述第二圆柱齿轮（214）和第三圆柱齿轮（215）固定安装在第二传动轴（209）上，第二圆柱齿轮（214）与第一圆柱齿轮（213）啮合，所述第四圆柱齿轮（216）固定安装在第三传动轴（210）上，第三圆柱齿轮（215）与第四圆柱齿轮（216）啮合，第四圆柱齿轮（216）与第五圆柱齿轮（207）啮合。

4.根据权利要求2所述一种铁轨垃圾清扫装置，其特征在于：所述车轮（205）包括内圈和外圈，且内圈大，外圈小，内侧设置有用于和铁轨内侧相贴合的轮缘。

5.根据权利要求1所述一种铁轨垃圾清扫装置，其特征在于：所述垃圾收集机构（300）包括铲板（301）、支撑轴（302）、毛刷（303）、伺服电机（304）、主动皮带轮（305）、从动皮带轮（306）和皮带；所述支撑轴（302）通过轴承安装在底座（100）上，毛刷（303）与支撑轴（302）固定连接，支撑轴（302）的两侧对称地安装有从动皮带轮（306），两个伺服电机（304）对称地安装在底座（100）的上，两个主动皮带轮（305）分别与两个伺服电机（304）通过销固定连接，主动皮带轮（305）与从动皮带轮（306）之间通过皮带传动，两个铲板（301）通过螺栓连接对称地固定安装在底座（100）的两侧，铲板（301）沿支撑轴（302）轴线方向上的最外侧表面与轮缘的内侧表面重合。

6.根据权利要求1所述一种铁轨垃圾清扫装置，其特征在于：所述垃圾储存机构（400）包括垃圾入口（401）、管道（402）、可分离式铲斗（403）、喷嘴（404）、软管（405）和鼓风机（406）；所述垃圾入口（401）与管道（402）均通过螺栓连接安装在底座（100）的下方，垃圾入口（401）与管道（402）之间无缝连接，所述管道（402）后方为弯管形，且设有开口，所述可分离式铲斗（403）设置于开口内，并能够自由地进出，所述管道的末端还安装有阻拦网，以防止垃圾进入到喷嘴（404）内，所述喷嘴（404）与管道（402）相连，所述软管（405）的一端与喷嘴（404）相连，另一端与鼓风机（406）相连。

7.根据权利要求1所述一种铁轨垃圾清扫装置，其特征在于：所述可分离式铲斗（403）上设有握把。

8.根据权利要求1所述一种铁轨垃圾清扫装置，其特征在于：所述电源组件（500）包括太阳能板（501）、蓄电池（502）和支撑架（503）；四组支撑架（503）一端通过螺栓连接固定安装在底板（100）上，另一端通过螺栓连接安装在太阳能板（501）上，太阳能板（501）与蓄电池（502）相连，并为蓄电池（502）充电；蓄电池（502）分别为垃圾收集机构（300）和推进机构（200）提供电能。

9.一种铁轨垃圾清扫方法，其特征在于，所述清扫方法采用权利要求1-8任意一项所述铁轨垃圾清扫装置来实现，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种铁轨垃圾清扫装置及方法，包括用于对整个装置进行搭载安装的底座，底座的头部一端安装有用于对垃圾进行收集的垃圾收集机构，底座的底部和尾部安装有用于对所收集的垃圾进行储存的垃圾存储机构，底座上安装有用于对整个装置提供电能的电源组件，底座的底部安装有用于提供整个装置沿着铁轨行走的推进机构，底座上安装有用于识别铁轨是否存在垃圾的摄像头；还包括控制系统，控制系统通过摄像头摄取的图像进行视觉识别，判断前方是否存在垃圾，并控制垃圾收集机构进行垃圾拾取。此清扫装置能够实现铁轨垃圾的自动清理，能够很好的适应轨枕的场合。

技术研发人员：刘浩东,陈前锋,刘雨轩,周弈诚,骆逍,殷祥宇
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5