隧道除塵方法與流程
2023-10-22 16:11:32 2
本發明涉及一種鐵路及地鐵隧道大型除塵設備，屬於鐵路機械設計與製造技術領域。
背景技術：
由於清洗鐵路隧道及地鐵隧道之前以人工高壓水槍衝洗為主，施工難度大，且在施工前期需要做大量的防水保護措施。施工後仍需大量人力進行施工後的汙水處理工作。因此，國內大多數鐵路及地鐵隧道長期處於使用狀態，很少進行隧道內除塵作業。目前市場中所擁有的隧道除塵設備中，國外進口設備品種多樣，除塵技術手段以氣流吹吸為主。由於目前風機設備的普遍使用及推廣且體積向小型化發展，將大流量風機應用於鐵路大型養路機械便成為可能，但是目前仍然缺乏能夠有效清潔隧道內表面的機器設備。申請號為201410356554.5的中國發明專利申請公開了一種隧道除塵車，申請號為201410356110.1的中國發明專利申請公開了一種隧道除塵車的除塵設備，二者的除塵設備結構類似，前一申請的除塵車包括密閉式車廂，該車廂分隔成配電室及除塵室；配電室設置有密閉門和散熱口，配電室內部配置有配電設備，除塵室設置有密閉門、進風口及出風口，除塵室內部包括風道、過濾網、吸塵風機及儲塵袋，過濾網設置在風道內部靠近進風口一端；授權公告號為CN101581228B的中國發明專利也公開了一種大型隧道除塵設備及其除塵方法，其包括除塵電力控制組和除塵作業組，除塵作業組包括4個作業室。上述除塵車及除塵設備能夠清除隧道內的灰塵，但不能完全清除隧道頂壁和側壁圍巖或表面的灰塵，作業效果不夠好。
技術實現要素：
為了實現上述目的，本發明提供一種隧道除塵方法及其相應的隧道除塵車。本發明中規定：縱向為平行於鋼軌延伸的方向；橫向為垂直於鋼軌延伸的方向。本發明第一方面提供一種隧道除塵方法，其包括：A.由隧道除塵車前端的三維雷射檢測儀對待作業隧道的洞內結構和設施進行全方位掃描；B.將掃描數據傳輸至車輛工控機；C.工控機控制滾輪毛刷伸出，同時可伸縮式液壓支撐杆處安裝的壓力傳感器檢測滾輪毛刷受到的壓力，當壓力值大於0.1KPa時自動停止向滾輪毛刷施加壓力，該滾輪毛刷開始向後滾動從而對作業面進行清掃作業，並將粉塵向車體後方拋送；D.噴氣頭噴氣，對隧道頂部及牆壁進行二次起塵；E.大流量吹風口吹風從而將粉塵顆粒向後噴射，同時大風量吸風口5進行收集；F.車體兩側的高壓衝洗裝置開啟，對隧道兩側的牆壁進行衝洗；G.開啟道床吸汙艙的吸汙裝置，將道床兩側的汙物清理、收集。隧道除塵車在隧道內以作業速度走行，同時以上步驟依A、B、C、D、E、F、G的順序進行。優選的是，所述噴氣頭的安裝支架上裝有反射式雷射測距儀，當該雷射測距儀檢測到噴氣頭與作業表面的距離為200mm時停止繼續向外側伸出，在隧道除塵車的走行過程中，當該雷射測距儀檢測到障礙物時，檢測數據回傳至工控機，由工控機控制噴氣頭向內做步進量為20mm的收縮動作，在收縮完畢後反射式雷射測距儀繼續檢測，當仍有障礙物時，噴氣頭繼續向內做步進量為20mm的收縮動作，重複此過程，直至反射式雷射開關反饋無障礙物後，噴氣頭保持這一位置進行施工；當隧道除塵車經過障礙物後，由車體外側的反射測距雷射檢測距離，當檢測值距離數值有增加、且增加值大於噴氣頭收縮量時，可將噴氣頭外擴，外擴值步進量為20mm，外擴後噴氣頭前端反射測距雷射距離大於10m時，噴氣頭進一步作步進量為20mm的外擴動作，直至恢復初始距離；當噴氣頭外擴後，前端測距雷射檢測到有障礙物時，噴氣頭內縮，步進量為20mm。更多操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的，不再贅述。本發明第一方面所提供的隧道除塵方法的技術方案包括上述各部分的任意組合，上述各部分組件的簡單變化或組合仍為本發明的保護範圍。本發明第一方面所述的隧道除塵方法能夠全面清潔隧道頂部和側壁，提高清潔效率並能將粉塵顆粒高效地吸收，各機械部件配合靈活，極大地提高連續作業效率。本發明第二方面提供一種鐵路及地鐵隧道多功能除塵車，其應用於本發明第一方面所述的隧道除塵方法，其降低了目前隧道清洗施工的難度，增加了隧道清洗的清潔效果。本發明第二方面所述隧道除塵車包括至少兩節作業車，作業車之間連掛走行或作業，首尾兩節作業車的結構相同，且首尾兩節作業車關於作業車的橫向中心線對稱布置，所述作業車的車架上方前端設有司機室，該司機室後方的車架上設置滾輪毛刷，該毛刷後方的車架下部由前向後依次裝有道床吸汙艙和吸汙箱集汙艙以及備用集汙艙，該毛刷後方的車架上部右前向後依次設置噴氣頭、大風量出風口和大風量吸風口，該大風量吸風口後方的車架上依次裝有粉塵過濾艙和蓄水箱，所述滾輪毛刷為可伸縮式電動滾輪毛刷，該滾輪毛刷採用硬質毛刷在橫向單列多個並呈扇形排列，該滾輪毛刷自帶壓力感應器，當該壓力感應器在檢測到滾輪毛刷的壓力大於0.2KPa，即滾輪毛刷的壓力足以對頂部進行清掃後即不再向外伸出，從而最大程度地與隧道頂部的拱形貼合；所述噴氣頭為可伸縮結構，噴氣頭通過支架安裝在作業車的上方，該噴氣頭與其安裝支架構成高壓吹氣裝置，在安裝該噴氣頭的支架上裝有雷射測距儀，當該雷射測距儀檢測到噴氣頭與作業表面的距離為200mm時停止繼續向外側伸出，並對作業表面進行高壓氣流衝擊，作業車車體前端兩側分別裝有兩組高壓衝洗裝置，用於清洗隧道內低於1.5m的兩側牆面，所述作業車車架中部下方裝有可伸縮吸汙管道，以便收集吹風揚塵時散落在道床兩側的粉塵及高壓水衝洗兩側牆面後產生的汙水和大粒徑粉塵顆粒，從而將汙水和大粒徑粉塵顆粒共同儲存在吸汙箱集汙艙內。優選的是，司機室前端裝有三維雷射檢測儀，以便對隧道的洞內結構及設施全方位掃描，掃描完成後所得數據傳輸至車輛工控機內，由該工控機指導所述滾輪毛刷及噴氣頭的外伸量。優選的是，在噴氣頭與大風量出風口之間的間距為300mm，該大風量出風口的開口朝向車體後部，以便將硬質滾輪毛刷及噴氣頭所揚起的灰塵向車輛後部吹送。優選的是，所述大風量出風口和大風量出風口的間距為1500mm，所述大風量出風口的出風速率為20m/s。優選的是，大風量吸風口5的風量設計為大風量出風口的風量值的1.5倍，避免在隧道內形成過強負壓。優選的是，所述滾輪毛刷橫向單列3-5隻，該滾輪毛刷自帶旋轉電機，所述滾輪毛刷2通過可伸縮式液壓支撐杆安裝在車體上方，該可伸縮式液壓支撐杆上裝有壓力傳感器，在壓力傳感器檢測到壓力值大於0.1KPa時，自動停止向滾輪施加壓力，所述滾輪毛刷的自轉方向與車輛施工前進方向相反，有效將隧道頂部黏著性較大顆粒及粒徑較大顆粒向後拋灑。優選的是，所述噴氣頭連接高壓氣泵，該噴氣頭斜向側後方安裝。優選的是，所述大風量出風口的吹風通道採用斜向設置，出風口頂部採用斜向設計。優選的是，所述大風量吸風口的吸風通道採用外大內小的結構。優選的是，所述車架底部的吸汙管道採用圓形設計。優選的是，所述粉塵過濾艙內的過濾裝置採用圓柱型設計。優選的是，所述大風量出風口包括吹風加熱裝置，該裝置採用吹風口內側加熱設計，由發動機直接供電加熱。優選的是，所述吸汙箱集汙艙和所述備用集汙艙為斜向設計，反向安裝，通過傳輸帶連接，吸汙箱集汙艙斜向設計，可在車輛施工時，確保汙物斜向滑落到傳送帶上，由傳送帶傳送到後方的備用集汙艙，後方備用集汙艙的傳送帶位於斜向擋板上方，這樣可以確保在汙物傳送到備用集汙艙後，汙物由傳送帶尾部安裝的鏟泥板來清理，清理後的汙物經由斜面自由下落收集。隧道除塵車整車才用旋轉滾輪毛刷起塵，高壓噴氣頭3及大風量出風口熱風吹氣配合揚塵，大風量吸風口除塵的施工方式清理隧道內的粉塵顆粒。整車由高壓噴氣頭、大風量熱風吹風口及大風量吸風口組成屏蔽氣幕，在有效除塵的同時防止灰塵外揚，影響隧道內施工環境。據統計，隧道內粉塵顆粒粒徑10μm以下的佔95％以上，屬於人體可吸入顆粒物，在設計吹風風量與吸風風量時，應充分考慮到對粉塵的起塵、揚塵與吸塵的配合。起塵風量設計應能足以吹起10μm粒徑的粉塵顆粒，同時對小粒徑粉塵不會造成飛射，揚塵出風口設計應能在粉塵被完全吹起後對粉塵顆粒有相對粉塵自身重力相反的作用力，作用力的大小應設置為以2μm粒徑粉塵不外射為準。吸風風量設計應滿足對所揚塵顆粒有完全吸收作用風量，同時與吹風風量配合，不造成隧道內產生嚴重負壓，影響施工設備及人員安全。本發明第二方面提供的隧道除塵車的工作方式是:將隧道除塵車連掛運行至待作業路段，首先由車體前端三維雷射檢測儀對隧道的洞內結構及洞內設施進行全方位掃描，掃描完成後數據傳輸到車輛工控機，由工控機來指導司機室後側的滾輪毛刷及高壓噴氣頭的外伸伸出量。滾輪毛刷自帶壓力感應裝置，在壓力達到0.1kpa時，滾刷不再外伸，開始向後滾動。將隧道頂部及牆壁的粉塵向車體後方拋送，經由高壓噴氣頭噴氣，對隧道頂部及牆壁進行二次起塵。粉塵充分吹起後，由大流量吹風口將粉塵顆粒向後噴射，由大風量吸風口進行收集。由於隧道除塵車不僅適用於地鐵隧道，同時適用於鐵路隧道，因此在車體司機室下方安裝兩組高壓噴水裝置，安裝位置高度為1400mm，對隧道1400mm以下牆壁及軌道兩側進行衝洗，並由車體中部安裝的道床吸汙裝置進行清理。道床吸汙裝置同樣使用大流量風機吸風來實現對道床兩側汙物的清理和收集。由於部分地鐵隧道存在第三軌供電，因此高壓衝洗裝置也可使用於第三軌供電地鐵隧道。作為三維掃描儀的輔助設備，在每組高壓吹氣裝置外殼上加裝反射式雷射測距儀，通過測距儀對隧道內設施的掃描及反饋來進一步控制高壓吹氣裝置的伸縮。當隧道除塵車在運行過程中，...