0引言

车厢清扫是铁路运输过程中必不可少的环节，对于保障车厢内部的清洁和卫生以及提高列车的安全性和运输效率具有重要作用。然而，传统的车厢清扫方式主要依赖于人工清扫，不仅清扫效果不理想，还会对工作人员的身体健康造成危害，同时清扫成本也较高。因此，设计一种高效、自动化的车厢清扫机具有重要意义。该清扫机的应用不仅可以提高清扫效率和清扫质量，降低清扫成本，同时也能够减少工作人员的劳动强度，保护工作人员的身体健康，实现人机协作的现代化清扫模式。在铁路行业，推广该清扫机将对促进铁路清洁化、安全化、高效化产生积极影响。为解决运煤火车厢中产生的煤粉堆积和粘连问题，需要在车厢顶部进行洒水，降低温度和粉尘的产生，确保行驶安全。但当煤料含水量较高时，会产生严重的粘连和堆积问题，特别是在冬季温度较低时，清理工作更加费时费力，且清扫效果和效率不高，对操作人员的身体健康造成危害。对于W型底部车厢的清扫，目前可采用人工清扫或车厢清扫机两种方式。人工清扫费时费力，而W型车厢车底与地面间隙较小，不便于人员进出，同时清扫过程中扬起的灰尘也会对清扫人员的身体健康造成影响。现有技术的车厢清扫机只能完成车厢底部的清扫，还没有出现同时完成侧壁和底部清扫的解决方案。此外，车厢清扫机中用于控制清扫刷角度的液压缸端部一般直接安装在吊装支撑梁上，长时间使用会导致液压缸部分变形或断裂的问题。因此，需要开发一种可自动清扫运煤车厢，同时对底部为W型设置的车厢的侧壁进行清扫，提高车厢清扫效果和效率，减少清扫时间的车厢清扫机，以解决上述问题。

1现有技术存在的问题

目前，对于W型卸煤车厢的清扫存在一些问题。传统的人工清扫方式费时费力，且存在清扫人员健康受到灰尘影响的问题，因为W型车厢车底与地面间隙较小，人员进入清扫不便。现有的车厢清扫机一般只能清扫车厢底部，清扫效果不彻底，还需要单独清理车厢侧壁，清扫效率较低，清扫效果较差。此外，现有清扫机的液压缸端部直接安装在用于吊装的支撑梁上，长时间使用容易导致液压缸缸体部分产生变形甚至断裂的问题，影响清扫机的正常使用。为解决这些问题，需要开发一种新型的清扫机，能够彻底清理W型卸煤车厢，包括车底和侧壁。同时，清扫机的液压缸设计需要更加稳定可靠，可以长时间使用而不会产生变形或断裂的问题。这样就能提高清扫效率，保证清扫效果，也能保障清扫人员的身体健康。

2新型车厢清扫机主要功能

本技术的提出主要是为了解决煤料含水量较高时，煤料容易粘连堆积在车厢的内壁和底面，尤其在冬季温度较低时，粘连尤为严重。传统的人工清扫方式费时费力，不便于人员进入车厢内清理，清扫过程中扬起大量灰尘对清扫人员的身体健康造成危害，并且清扫效率低，清扫效果不彻底。同时，现有的车厢清扫机一般只能清扫车厢底部，无法同时完成车厢内壁和底部的清扫，需要人员再次使用单独的清扫机或人工清扫的方式进行处理，清扫效率低，清扫效果差。此外，现有的车厢清扫机使用的液压缸直接安装在吊装支撑梁上，长时间使用容易导致液压缸缸体部分产生变形，影响清扫机的正常使用。

2.1提高清扫效率

为了解决上述问题，本技术提出一种可同时清理车厢内壁和底部的车厢清扫机。该技术采用旋转清扫刷和多向喷水装置，能够同时对车厢内壁和底部进行清扫，清扫效率高，清扫效果好。此外，该技术还采用了一种新型的液压缸固定方式。传统的液压缸直接安装在吊装支撑梁上，长时间使用容易导致缸体部分产生变形或者断裂的问题。而该技术中，液压缸通过连接件固定在吊装支撑梁上，能够减轻液压缸缸体的承载力，降低液压缸缸体产生变形的风险，从而提高液压缸的使用寿命。该技术还可以通过智能化控制系统实现自动化操作，减少人工干预，提高操作效率和减少人员受到灰尘危害的风险。此外，该技术还可以针对不同车型进行适配，提高其适用性。

2.2延长使用寿命

为了解决现有车厢清扫机液压缸缸体部分易产生变形的问题，本技术通过连接件将液压缸安装在吊装架的支撑梁上，降低对液压缸缸体的承载力，使液压缸缸体不易产生变形，提高液压缸的使用寿命。此外，本技术还可以配备自动化控制系统，通过传感器和控制器实现对清扫刷和喷水装置的自动控制，不需要人工干预，提高了清扫的效率和安全性。另外，该系统还可以设置清扫参数，根据不同的车厢尺寸和煤料性质，自动调节清扫刷和喷水装置的工作方式和清扫速度，从而提高了清扫效果和清扫的灵活性。此外，本技术还可以采用高效过滤装置，对清扫过程中产生的灰尘和颗粒物进行过滤和收集，从而减少对清扫人员的危害和环境的污染。该过滤装置可以采用多层过滤网或者电除尘器等技术，有效地过滤和净化清扫过程中产生的废气，降低对环境的影响。提出了一种高效、安全、环保的车厢清扫机，可以同时清理车厢内壁和底部，提高清扫效率和清扫效果。同时，通过采用连接件将液压缸安装在吊装架的支撑梁上，有效地解决了液压缸缸体易变形的问题。此外，配备自动化控制系统和高效过滤装置，可以提高清扫的灵活性和安全性，降低对环境和清扫人员的影响，具有广阔的应用前景。

3新型车厢清扫机的设计原理

3.1设计主要原理

该车厢清扫机包括：吊装架1、支撑横梁2、连接件3、液压缸4、清扫单元5。如下图1-2所示。

吊装架1通过吊机或天车吊装，上面安装有支撑横梁2。支撑横梁2与吊装架1一体加工成型，连接有连接件3。连接件3上对称设置有两个液压缸4，液压缸4互为镜像设置，液压缸4的执行端连接有清扫单元5。

清扫单元5包括：侧壁清扫盘、倒U型摆动壳、螺旋清扫辊。螺旋清扫辊10转动安装在倒U型摆动壳7上。倒U型摆动壳7的一侧设置有侧壁清扫盘6，侧壁清扫盘6的盘刷与车厢9的侧壁接触。两个倒U型摆动壳7互为镜像设置，倒U型摆动壳7的另一端铰接在立柱8上，立柱8的另一端安装在连接件3上。液压缸4的缸体端通过固定耳座11安装在连接件3上。当液压缸3驱动执行端伸出时，带动两侧的倒U型摆动壳7向内侧摆动一定角度，两个对称设置的倒U型摆动壳7所呈角度范围在90°~180°之间。当液压缸3完全收缩时，两个对称设置的倒U型摆动壳7呈180°，当液压缸3完全伸出时，两个倒U型摆动壳7所呈角度为90°。此时螺旋清扫辊10与W型底部车厢的倾斜底面接触。这种清扫单元的优势在于它能够通过液压缸3的驱动，带动两侧的倒U型摆动壳7向内摆动，使得清扫辊10能够接触到车厢底部的倾斜面，实现对车厢底部的彻底清洁。同时，侧壁清扫盘6也能够清洁车厢侧壁。这种设计的优势在于其能够快速高效地完成车厢内部的清洁工作，而且能够实现全面清洁，不会遗漏死角。另外，该清扫单元采用液压缸和连接件等部件具有较长的使用寿命，能够降低机器的维修和更换成本，同时减少人力资源的使用，提高工作效率和作业效益。综合来看，这种清扫单元具有清洁效果好、作业效率高、维修成本低等优点。

图1 本新型清扫机主体结构

图2 本新型清扫机清扫单元结构

3.2设计优势

（1）该车厢清扫机采用转体上对称设置的侧壁清扫盘和螺旋清扫辊，实现对车厢内侧壁和底部的高效清扫，能够快速清除车厢内粘附的煤粉块，大大提高清扫效率，同时操作者可以远离现场，不会对人体健康造成危害。除了提高清扫效率和保障操作者的健康安全外，本新型清扫机还具有多项社会效益。首先，它能够减少清扫成本，缩短清扫时间，减少清扫过程对铁路运输的影响。其次，它可以降低清扫过程中产生的噪音和污染物排放，减轻环境负担。此外，由于清扫效果更好，也可以降低因清扫不彻底带来的安全隐患和维护成本，提高车厢的使用寿命和运行效率。综合来看，本新型清扫机具有明显的社会效益和经济效益，有望广泛应用于铁路运输领域。

（2）该车厢清扫机采用吊装架与天车或吊运装置相连，带动行走，通过液压缸控制清扫单元的倾斜角度，实现对车厢内壁或底部的彻底清扫。相比现有的清扫机，该机器具有更高的清扫效果和清扫效率。另外，由于该清扫机采用吊装架与天车或吊运装置相连，不需要车厢本身的驱动力，因此可以避免传统清扫方式中可能因车速过快或过慢而导致的清扫效果不佳问题。此外，采用液压缸进行倾斜角度的调整，也使得该清扫机的操作更为简便，可以由操作员通过操控液压控制系统进行调整。

液压缸通过连接件连接在支撑横梁上，使得液压缸在伸出或收缩时，其缸体部分受力较低，不易发生变形，从而提高了液压缸的使用寿命。

4新型车厢清扫机有益效果分析

4.1社会效益

本新型清扫机可以提高车厢清扫的效率和清扫质量，降低清扫成本，同时也减少了人工清扫对操作者的身体健康的危害。因此，本新型清扫机可以带来以下社会效益：

（1）提高工作效率：相比于传统的人工清扫方法，本新型清扫机可以大幅度提高车厢清扫的效率，从而减少了清扫所需的时间和人力成本。（2）降低成本：本新型清扫机的使用可以减少人工清扫所需的人力和时间成本，降低了清扫的综合成本。（3）保护操作者健康：本新型清扫机的使用可以让操作者远离清扫现场，避免了人工清扫对操作者身体健康造成的潜在危害，有利于维护操作者的身体健康。（4）提高清洁效果：本新型清扫机采用了高效的清扫方式，可以更彻底地清除车厢内壁和底部的污渍和杂物，提高了清洁效果，有助于维护车厢内部的卫生和环境。本新型清扫机的使用可以带来多方面的社会效益，对于提升清扫效率，降低清扫成本，保护操作者健康，提高清洁效果等方面具有重要意义。

4.2经济效益

该车厢清扫机的采用不仅提高了清扫效率，还降低了清扫成本，具有显著的经济效益。首先，该清扫机能够快速地清除车厢内部的煤粉块和杂物，减少了清扫时间和清扫成本，提高了清扫效率和作业效益。其次，该清扫机可以减少人力资源的使用，通过自动化清扫，减少了人工清扫的人力成本，提高了工作效率。该清扫机采用的液压缸和连接件具有较长的使用寿命，能够减少机器维护和更换的成本。因此，从经济效益的角度来看，该车厢清扫机具有非常积极的作用。该清扫机还能够减少清扫过程中产生的废弃物和二次污染，从而减少清扫后的处理成本。传统的人工清扫往往会产生大量的清扫废弃物和粉尘，需要进行处理和清理，费用较高。而采用该车厢清扫机，不仅可以降低清扫废弃物和粉尘的产生量，还可以减少清扫后的处理成本，进一步降低清扫的总成本。

此外，该车厢清扫机的采用还能够减少因清扫过程中产生的粉尘和废气对环境造成的污染。现代社会对于环境保护的重视程度越来越高，清扫机的应用也逐渐成为清洁行业发展的趋势。通过减少清扫过程中对环境的影响，该清扫机能够更好地符合现代社会环境保护的需求，具有积极的社会效益。

综上，该车厢清扫机具有显著的经济效益和社会效益。采用该清扫机不仅能够提高清扫效率，减少清扫成本，还能够减少对环境的污染，促进清洁行业的可持续发展。

5结束语

在本次研究中，设计了一种新型的车厢清扫机，并对其进行了实施效果的研究。通过对该机器的组成部分和原理的分析，发现它具有更高的清扫效果和清扫效率，相比现有的清扫机更为优越。同时，也对该清扫机的实施效果进行了验证和评估，结果表明其能够彻底清扫车厢内壁或底部，并且操作简便，使用寿命长。因此，相信该清扫机在车厢清洁行业具有广阔的应用前景，为行业的发展做出积极的贡献。

参考文献

[1]LY/T 1618-2022, 以汽油机为动力的背负式风力清扫机[S].

[2]孙建福,王正强,李宁. 货运火车车厢余煤清扫机器人吸风量智能调控方法研究[J]. 矿业安全与环保,2021,48(05):64-68.

[3]杨廷帅,董伟峰,曹建风. 干散货码头自动化火车装车系统改造[J]. 港口科技,2021,(05):12-14+20.

[4]王海霞,王帅帅,赵成龙. 落叶清扫机的设计与研究[J]. 山东化工,2021,50(04):193-196.

[5]俞雯,魏山河. 太阳能屋顶清扫机的控制系统设计[J]. 轻工机械,2021,39(01):63-66+71.

[6]江霖,程亮,王少俊,史立秋. 一种小型无人驾驶环保清扫车机构设计[J]. 佳木斯大学学报(自然科学版),2021,39(01):69-71+144.

[7]王福鑫,魏楠,万世勇,吕海霆,石兵. 楼道智能清扫机设计研究[J]. 造纸装备及材料,2020,49(03):124+128.

[8]周义民,郭滨丽. SBS改性沥青砼路面的施工技术[J]. 黑龙江科技信息,2008,(20):206.