多功能轨道喷洒平台装置的设计研究

邓 俊 胡帮市 熊飞龙 范众维 孙 勇 李俊林 涂传进

（1、方大特钢科技股份有限公司，江西 南昌330012 2、中国铁路南昌局集团有限公司科学技术研究所，江西 南昌330002 3、江西理工大学南昌校区，江西 南昌330013）

1 背景和意义

铁路沿线杂草清理一般采取人工喷洒除草剂除草的方式，在人工喷洒的过程中，喷洒易出现漏喷或重喷的情况，整个喷药的过程中，人工劳动强度增大，喷洒效率也低下，喷洒的农药易与人体接触，对人有一定的伤害。

粉状物资在铁路装运过程中，由于物资本身的原因，粉状物资容易四处飞扬造成环境污染，需相关设备抑尘。采取常规的洒水车、喷水车无法进入铁路区域，实施喷洒、抑尘作业，为解决这一问题，本文贴近厂矿企业铁路日常管理实际需要，设计一种多功能轨道喷洒平台装置。

2 工作原理

多功能轨道喷洒平台装置采取两端装有车钩的铁路货车转向架台车作为基础平台，在基础平台上根据需要制作车体和在车体上方安装储液箱、控制单元、管路、电机、液压泵等组成平台装置。根据喷洒需要，可在平面装置上配置远端喷洒装置、轨平面喷洒装置，实现远端喷洒和轨平面喷洒，并可根据需要在现场控制或遥控控制。

喷洒装置需要在铁路上移动时，采用铁路机车通过铁路标准车钩连接进行移动或作业。设备工作供电可以根据需要由机车供电、蓄电池供电或外接电源供电，液压泵将相应介质通过喷洒装置进行喷洒。

3 多功能轨道喷洒平台装置的设计

3.1 机械部份设计（图1、图2）；平台装置包括两端装有车钩10 的台车1，台车1 上为车体2，车体2 的上方安装有储液箱3，储液箱3 一侧的出水管设置有控制单元4，环车体2 的一周安装有管路5，车体2 两端的上方安装有远端喷洒装置6；车体四周还安装有轨平面喷洒装置7，其下方安装有侧方喷嘴9，在侧方喷嘴9 管道是设置有圆柱喷嘴8，控制单元4 的出水管与管道5 连接，管道5 连接远端喷洒装置6、轨平面喷洒装置7、圆柱喷嘴8 和侧方喷嘴9。

图1 多功能轨道喷洒平台装置主视图

3.2 控制单元设计及供电（图3）；控制单位包括PLC 401、遥控器407 和电磁阀405，PLC 401 分别连接有电源、手动控制器402、遥控接收器403、液位仪404、电磁阀405 和电机，电机连接液压泵406；液压泵406 的入口连接储液箱3，出口连接电磁阀405，电磁阀405 的出口与管道5 连接，液位仪404 装在储液箱3 内，遥控器407 与遥控接收器403 信号连接。

图2 多功能轨道喷洒平台装置侧视图

图中：1.台车，2.车体，3.储液箱，4.控制单元，401.PLC，402.手动控制器，403.遥控接收器，404.液位仪，405.电磁阀，406.液压泵，407.遥控器；5.管路，6.远端喷洒装置，7.轨平面喷洒装置，8.圆柱喷嘴，9.侧方喷嘴，10.车钩。

图3 控制单元

电机可以根据需要选用220V 交流或110V 直流，当采用110V 直流电机时，机车110V 直流电源可直接接入110V 直流电机；当采用220V 交流电机时，可配置逆变器将110V 直流电转变为220V 交流电供电机使用。

3.3 喷洒设计；喷洒管路5 可视实际需求进行合理布置，例如：可沿车体前后两端横向布置，用于喷洒轨道区域；可沿车体两侧纵向布置，用于喷洒轨道两侧区域；亦可结合布置，实现多方位的喷洒。远端喷洒装置6 和轨平面喷洒装置7 可视实际需求安装不同类别的喷嘴，远端喷洒装置6 可根据需要调节高度，实现不同的喷洒功能；远端喷洒装置6 可采用通用球阀固定于车体2，或不固定于车体2。

4 实际运用

多功能轨道喷洒平台装置使用时，将机车车钩与本实用新型的车钩10 连挂，以便需要时实现牵引或推进，再将机车电源或其它外接电源接入PLC 401，并将储液箱3 加注需要喷洒的液体，储存箱3 上装有可盖的加注口用于观察加注液体的位置。采用本装置进行轨道及附近喷洒作业时，可根据需要自行进行手动控制和遥控控制的切换。当采取手动控制时，为提高安全防范，可根据需要在车体2 上安装安全护栏。

进行喷洒作业时，操作人员可通过操作控制单位4 中安装在车体2 两侧的手动控制器402 或远距离操作遥控器407，使控制单元4 中的PLC 401 得到相关指令控制电机、液压泵406和电磁阀405，通过管路5、远端喷洒装置6、轨平面喷洒装置7、圆柱喷嘴8 和侧方喷嘴9 进行不同的喷洒作业，实现“单向远距离喷洒”、“单向轨平面喷洒”和“同时喷洒”等喷洒功能。储存箱3 内部装有液位仪404，当液位低于规定值时，控制单位4 中的PLC 401 得到指令停止作业。

5 技术创新点

多功能轨道喷洒平台装置是针对铁路沿线杂草清除实际状况研制开发的专用设备，是多种机电设备的综合应用,是对模式可变的控制技术、机械设计、制造工艺应用等多方面技术能力的综合设计与融合，其主要创新点有几个方面：

（1）检测功能齐全。该方案不仅能实时监测当前设备电量,自身携带的液位高度，还可根据不同设备选择合适电压进行供电。

（2）智能化程度高。利用无线传输技术，实现实时控制。通过脉冲控制设计、无线电控制设计、可编程控制器等技术的实际应用，可根据工作需求实现多种控制，应用过程智能、高效、简洁。

（3）应用模式可选择。工作人员可根据现场检测的实际情况，选择自动喷洒或者人工喷洒，满足全工况状态下的应用。

6 结论

设计研发的多功能轨道喷洒平台装置，在国内铁路运输行业属首创，已获得国家专利[1]，可以喷除草剂洒或清水，可以抑制铁路沿线杂草生长，减少传统喷洒过程中对人体的伤害；也可解决铁路运输装卸物料过程中的扬尘，有利于维护铁道周边环境，方便了铁道建设管理，节省人力物力。