铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶系统及其作业方法与流程

1.本发明涉及铁路机车智能装备技术领域，具体涉及一种铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶系统及其作业方法。


背景技术：

2.铁路机车前窗玻璃是机车行车过程中重要的安全防护设施，担负着防风挡雨、视野瞭望的重要作用，是机车安全驾驶、稳定运行的先决条件。机车运行过程中前窗玻璃因风沙石砾的冲击、内外温差的突变、持续疲劳的损伤、玻璃材质的缺陷、装配过程的失误等原因会造成前窗玻璃开裂、破损，影响驾驶人员的正常执乘。
3.鉴于机车前窗玻璃在铁路行车过程中的重要作用，前窗玻璃裂损属铁路行车重大安全隐患，机务部门一般采取临修入库的方式对裂损玻璃进行更换。因机车前窗玻璃体积大、质量重、仅依靠胶粘剂与司机室钢结构框架进行单一粘接等原因，前窗玻璃入库临修需进行长时间静置凝胶，保证玻璃粘接质量。
4.目前铁路机车前窗玻璃粘接装配后的凝胶静置暂无相关工装设备，常采用自然静置方式对接缝结构胶进行冷凝干胶。根据粘接工艺要求，接缝注胶厚度因机车型号的不同为10～18mm，注胶厚度较深。基于此，根据环境温度的不同，入库机车需静置4-8天方能满足凝胶工艺，达到交验要求，造成检修停时的极大浪费，进而影响机车周转效率、降低机车运营收入。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶系统，以解决上述背景技术中机车前窗玻璃更换后的保温静置问题，提高玻璃凝胶效率、减少机车库停时间、保障机车运用安全。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶系统，包括：移动式升降平台、伸缩支架和智能温湿度控制装置；所述伸缩支架的底部与所述移动式升降平台连接，侧部与铁路机车连接，用于支撑密封膜，在移动式升降平台与铁路机车车头之间形成封闭空间；所述智能温湿度控制装置固定设置在移动式升降平台上，包括取暖器、空气加湿器、轴流风机，温度传感器、湿度传感器和中控显示模块，所述温度传感器和湿度传感器用于测量温度和湿度，并将测量得到的数据发送至所述中控显示模块，所述中控显示模块用于根据温度和湿度的实时测量值，控制所述取暖器、空气加湿器、轴流风机的工作状态，以使所述封闭空间温度和湿度恒定。
7.所述取暖器和轴流风机均为两台，两台所述取暖器、两台轴流风机和中控显示模块呈平行于铁路机车前挡板的直线对称布置，且所述轴流风机位于外侧；所述空气加湿器设置在中控显示模块与窗玻璃之间，所述温度传感器、湿度传感器均为两个。
8.移动式升降平台包括底座、走行机构、剪叉升降机构、置物平台，所述走行机构设
置在底座下方，所述剪叉升降机构设置在底座与置物平台之间，所述置物平台上设置有用于嵌入式设置轴流风机的通孔。
9.所述伸缩支架包括多根方形铝合金管，所述方形铝合金管通过管接头形成截面为f形的框架结构。
10.移动式升降平台上设置有通孔滑轨，所述伸缩支架底部的方形铝合金管卡设在所述通孔滑轨中，以适应不同宽度的铁路机车。
11.所述的一种铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶系统，还包括u型强磁管卡，所述伸缩支架侧边的方形铝合金管端部通过u型强磁管卡与铁路机车连接。
12.所述的一种铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶系统，还包括上位机和远程报警装置，所述智能温湿度控制装置还包括通信模块，所述中控显示模块通过通信模块与上位机连接，所述上位机用于根据中控显示模块发送的报警信号控制所述远程报警装置报警。
13.所述中控显示模块控制所述取暖器和轴流风机工作的具体方法为：获取实时温度，若湿度低于第一温度设定阈值，则控制所述取暖器工作，若高于第二温度设定阈值，则控制所述取暖器停止工作；若实时温度高于一级报警温度高值，则控制所述轴流风机工作，对密闭空间进行换气。
14.所述中控显示模块控制所述空气加湿器和轴流风机工作的具体方法为：获取实时湿度，若湿度低于第一湿度设定阈值，则控制所述空气加湿器工作，若高于第二湿度设定阈值，则控制所述空气加湿器停止工作；若实时湿度高于一级报警湿度高值，则控制所述轴流风机工作，对密闭空间进行换气。
15.此外，本发明还提供了一种铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶作业方法，采用所述的铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶系统实现，包括以下步骤：步骤1.铁路机车临修入库，前窗玻璃更换完毕后，将移动式升降平台横移至作业区域并进行车轮自锁，调整高度后固定；步骤2.通过铝合金管、各个管接头和固定螺栓完成伸缩支架的架体拼装和固定；步骤3.将取暖器、空气加湿器、轴流风机、中控显示模块、温度传感器、湿度传感器进行固定摆放，接入供电电源；然后将无滴膜沿拼装好的伸缩支架进行包覆覆盖，并固定形成凝胶空间。
16.步骤4.设备通电，经中控显示模块进行温湿参数设置，开始智能化凝胶作业的远程实时监控。
17.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：1、本发明针对现行铁路机车前窗玻璃更换后受环境因素影响大、凝胶周期长的问题，搭建了一套智能凝胶温控系统对凝胶工艺进行了优化改进，该发明的实施可使机车前窗玻璃既有凝胶效率及凝胶效果得到大幅提升（根据环温的不同可最大缩减凝胶时间60%以上），有效缩减机车库停时间、提高机车周转效率、增加机车运营收入。
18.2、本发明支撑部采用移动式升降平台、扩展部采用便携式伸缩支架，针对铁路机车检修库股道及地沟特点进行了专项设计，可通过移动式升降平台适配不同作业环境，便携式伸缩支架适配多种机车车型，组装便捷、操作简单，推广应用广泛。
19.3、本发明采用智能温湿度控制装置及包覆性无滴膜作为密封膜构成独立的恒温恒湿凝胶空间，且能根据凝胶性能的不同自主设置目标温湿值，自适应进行温湿调节，实时
保持最优凝胶效果。同时，通过远程报警系统的设置，可降低工艺实施过程中的人力盯控成本，提高系统运行的安全性及稳定性。
附图说明
20.图1为本发明实施例的整体结构示意图；图2为本发明中移动式升降平台结构示意图；图3为本发明中伸缩支架的局部装配示意图；图4为本发明中u型强磁管卡的结构示意图；图5为本发明中智能温湿度控制装置定制摆放示意图；图6为本发明中智能温湿度控制装置电路连接示意图。
21.图中：1-移动式升降平台；2-伸缩支架；3-智能温湿度控制装置；4-铁路机车；11底座；111-底座装配箱；1111-脚踏泵；12-走行机构；121-万向轮；13-剪叉升降机构；131-伸缩叉架；132-液压油缸；133-叉架衡梁；14-置物平台；141-通孔滑轨；21-铝合金管；2111-十字型管接头；2112-l型管接头；2113-t型管接头；2114-一字型管接头；212-u型强磁管卡；31-取暖器；32-空气加湿器；33-轴流风机；34-温度传感器；35-湿度传感器；36-中控显示模块。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.如图1所示，本发明提供了一种铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶系统，包括：移动式升降平台1、伸缩支架2和智能温湿度控制装置3。所述伸缩支架2的底部与所述移动式升降平台1连接，侧部与铁路机车连接，用于支撑密封膜，在移动式升降平台1与铁路机车4车头之间形成封闭空间。本实施例以当前主流重载货运机车hxd1型交流机车为实施对象进行相关说明，机车高4m、宽3.1米，同其它型号机车车体结构大同小异，本发明技术方案及实施办法同样适用其它车型。
24.所述智能温湿度控制装置3固定设置在移动式升降平台1上，包括取暖器31、空气加湿器32、轴流风机33，温度传感器34、湿度传感器35和中控显示模块36，所述温度传感器34和湿度传感器35用于测量温度和湿度，并将测量得到的数据发送至所述中控显示模块36，所述中控显示模块36用于根据温度和湿度的实时测量值，控制所述取暖器31、空气加湿器32、轴流风机33的工作状态，以使所述封闭空间内温度和湿度恒定。
25.具体地，本实施例中，所述移动式升降平台1是本发明的基础支撑部分，主要担负着承载温湿设备、固定伸缩支架、调节平台高度以及走行移动的任务，如图2所示，移动式升降平台1包括底座11、走行机构12、剪叉升降机构13、置物平台14，所述走行机构12设置在底座11下方，所述剪叉升降机构13设置在底座11与置物平台14之间，所述置物平台14上设置有用于嵌入式设置轴流风机33的通孔。底座11上接剪叉升降机构13、下连走行机构12，构成移动式升降平台1的基础功能部分。所述剪叉升降机构13由2组伸缩叉架131及2套平行布置的液压油缸132构成，叉架单元以大口径螺栓铰接固定。底座装配箱111设有安全阀、限位
阀、液压锁及脚踏泵1111，作业人员经脚踏泵1111，通过连接于叉架衡梁133处液压油缸活塞杆的伸缩来实现平台的升降及高度的锁定。底座11下部为4个对称布置带自锁功能的万向轮121，作业人员可经地沟渡板横移至作业区域进行车轮自锁，调整平台高度、装配伸缩支架。
26.具体地，本实施例中，所述伸缩支架2包括多根方形铝合金管21，如图3所示，所述方形铝合金管21通过各个形状的管接头形成截面为f形的框架结构。其中，管接头包括带凸起的t型管接头2113（图3中c），l型管接头2112（图3中b），十字型管接头2111（图3中a）和一字型管接头2114（图3中d），方形铝合金管21的两头插入各个管接头中，通过螺栓固定，可以形成图1所示的框架结构。移动式升降平台1的置物平台14上设置有通孔滑轨141，所述伸缩支架2底部的方形铝合金管21卡设在所述通孔滑轨141中，以适应不同宽度的铁路机车。
27.具体地，本实施例中，所述铝合金管21长1.5m，采用轻质铝合金制成。左右两端30cm范围内分别均匀开有5个直径18mm的贯穿通孔，其左端内径等于右端外径，经m18的配套螺丝实现管件的套接装配。两管间不同通孔的套接可实现管件1.8m～3m的伸缩变化，以满足不同车型的装配需求。管件转接处经t型管接头2113，l型管接头2112，十字型管接头2111和一字型管接头2114进行装配连接，车体承接处经图4所示的u型强磁管卡212进行固定。需要指出的是，管件同置物平台14的固定连接，需经置物平台14外侧设置的通孔滑轨141进行装配，通过管件与滑轨间的相对移动，实现不同车型车体宽度的匹配。
28.具体地，本实施例中，如图4所示，所述伸缩支架2还包括u型强磁管卡212，所述伸缩支架2侧边的方形铝合金管21端部通过u型强磁管卡212与铁路机车连接。伸缩支架2下部安装固定于置物平台14外侧的通孔滑轨141内，上部及左右两侧经u型强磁管卡212固定于机车顶部及车体两侧，形成凝胶系统内框架。伸缩支架组合完毕后，采用透光性强、保温性好的防雾无滴膜作为密封膜沿框架轮廓进行覆盖密封及强磁固定，即可初步形成前窗玻璃凝胶保温系统，降低系统空气与外界的热交换。（图1中未示出密封膜覆盖于伸缩框架上的示意图）。此外，u型强磁管卡212还可以起到固定密封膜的作用。将伸缩支架2与铁路机车强磁连接后，可以将密封膜覆盖在伸缩支架2上，然后，利用u型强磁管卡212与铁路机车连接，可以将密封膜固定在伸缩支架上。
29.优选地，密封膜可根据实际需求及材料革新，选取透光性、保温性、防雾性等技术参数更为优异的新型材料进行替代。
30.具体地，如图5所示，本实施例的智能温湿度控制装置3中，所述取暖器31和轴流风机33均为两台，两台所述取暖器31、两台轴流风机33和中控显示模块36呈平行于铁路机车前挡板的直线对称布置，且所述轴流风机33位于外侧；所述空气加湿器32设置在中控显示模块36与窗玻璃之间。所述温度传感器34、湿度传感器35均为两个。
31.如图1及图5所示，智能温湿度控制装置3中，各设备分区域6s定制摆放，所述取暖器31包括2台电功率为2kw的速热取暖器，加湿器为1台储水5.2l的大容量空气加湿器，轴流风机33包括2台电功率为100w的嵌入式轴流风机，温湿传感器由2对型号一致的温度传感器34及湿度传感器35组成。#1取暖器、#1轴流风机与#2取暖器、#2轴流风机两两一组相隔1m对称布置（注：所述轴流风机内嵌于置物平台通孔），温湿传感器于置物平台14斜对角对称布置，空气加湿器32及中控显示模块36于置物平台中部前后布置。各输出设备及采集设备于置物平台的对称布置，可确保凝胶系统加热加湿均匀、数据采集准确。
32.进一步地，所述智能温湿度控制装置3中，各设备控制逻辑如图6所示，中控显示模块36经信号输入端口分别连接#1、#2温度传感器及#1、#2湿度传感器，进行数据样本的采集。中控显示模块经输出端口分别连接#1、#2取暖器、空气加湿器及#1、#2轴流风机作为温湿换热输出(#1、#2取暖器互为备用，间隔输出)。中控显示模块经采样数据进行限定阈值逻辑运算，对各设备进行开关量控制，输出适宜温湿度。同时中控显示模块检测温湿数据超过限定阈值时，发出预警信息，提示调度值班人员巡检查验。
33.进一步地，本实施例所述的一种铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶系统，还包括上位机和远程报警装置，所述智能温湿度控制装置3还包括通信模块，所述中控显示模块36通过通信模块与上位机连接，所述上位机用于根据中控显示模块36发送的报警信号控制所述远程报警装置报警。
34.进一步地，所述智能温湿度控制装置3采用220v单相交流电作为供电电源。作业人员更换前窗玻璃后进行玻璃凝胶可通过中控触摸显示屏进行温湿参数设置。以所述hxd1型机车前窗玻璃凝胶为实施例，采用中性硅酮结构胶进行系统凝胶，设置工作温度参数40℃、工作湿度参数75%rh，一级提示报警参数为温度40
±
5℃，湿度75
±
5%rh，二级巡检报警参数为温度50℃，湿度80%rh。凝胶系统实时温湿度达一级报警参数限值。远程报警装置发出“一级提示”声音报警，达二级报警参数发出“二级巡检”声光报警，提示值班人员对凝胶系统设备进行巡检查验。优选地，置物平台上可单独设置烟雾报警器，保障系统设备安全。
35.具体地，本实施例中，为了避免控温设备的频繁启动，所述中控显示模块36控制所述取暖器31工作的具体方法为：获取实时温度，若低于第一温度设定阈值，则控制所述取暖器31开始工作，若高于第二温度设定阈值，则控制所述取暖器31停止工作；若温度高于一级报警高温温度，则控制所述轴流风机33工作，对密闭空间进行换气。
36.其中，一级报警高温温度＞第二温度设定阈值＞第一温度设定阈值，第二温度设定阈值和第一温度设定阈值分别等于设定温度
±
偏差温度。例如，设定温度为40度，偏差温度为1度时，则第一温度设定阈值为39度，第二温度阈值设定为41度。通过上述设置，可以将温度恒定保持在39~41度之间，此外，若取暖器加热速度过快，使密闭空间内温度快速达到了一级报警高温温度，则通过控制轴流风机33工作，对密闭空间进行换气，可以达到快速调控温度的目的。
37.具体地，本实施例中，为了避免控湿设备的频繁启动，所述中控显示模块36控制所述空气加湿器32和轴流风机33工作的具体方法为：获取实时湿度，若湿度低于第一湿度设定阈值，则控制所述空气加湿器32工作，若高于第二湿度设定阈值，则控制所述空气加湿器32停止工作；若实时湿度高于一级报警湿度高值，则控制所述轴流风机33工作，对密闭空间进行换气。
38.其中，一级报警湿度高值＞第二湿度设定阈值＞第一湿度设定阈值，第二湿度设定阈值和第一湿度设定阈值分别等于设定湿度
±
偏差湿度；例如设定工作湿度为75%rh，湿度偏差为1%rh时，则第二湿度设定阈值为76%rh，第一湿度设定阈值74%rh。通过上述设置，可以将湿度恒定保持在74~76%rh之间，此外，若加湿器加湿过快，使密闭空间内湿度增加过快，达到了一级报警湿度高值，则通过控制轴流风机33工作，对密闭空间进行换气，可以达到快速调控湿度的目的。
39.此外，本发明还提供了一种作业方法，用于实现铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶，
采用前述的铁路机车前窗玻璃智能温控凝胶系统实现，其具体作业实施方法步骤如下：步骤1.铁路机车临修入库，前窗玻璃更换完毕，专业技术人员经检修库地沟渡板将移动式升降平台1横移至作业区域并进行车轮自锁，经脚踏泵1111采用脚踏液压方式调整平台高度并固定；步骤2.专业技术人员根据机车机型高度、宽度的不同，采用专项定制的轻质铝合金管21经固定螺栓及各个管接头，通过管件两端预留通孔进行套接拼装及长度调整，完成便携式伸缩支架2的架体拼装。再经机车车顶及车体两侧u型强磁管卡212及置物平台14外侧通孔滑轨141完成伸缩支架2的拼装固定。
40.步骤3.根据6s定制要求，将取暖器31、空气加湿器32、轴流风机33、中控显示模块36、温度传感器34、湿度传感器35进行固定摆放，接入220v单相供电电源。将无滴膜沿拼装好的伸缩支架2进行包覆覆盖，并以强磁固定形成凝胶空间。
41.步骤4.设备通电，经中控触摸显示屏进行温湿参数设置，同时将红外报警装置放置于车间调度值班室，开始智能化凝胶作业及远程实时监控。
42.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。