動(dòng)車底盤除冰技術(shù)前景展望

1、    動(dòng)車底盤除冰技術(shù)前景展望    王石 李艾倫摘 要：隨著我國(guó)高鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，全年時(shí)速為300公里/小時(shí)的高鐵運(yùn)行速度常態(tài)化，冬季北方高鐵運(yùn)行時(shí)底部結(jié)冰現(xiàn)象對(duì)高鐵運(yùn)行安全產(chǎn)生很大隱患。本文中對(duì)于目前列車底盤的幾種除冰方式：庫內(nèi)自然融化法、熱風(fēng)融冰法、高壓熱溶液除冰法、紅外線除冰法和電脈沖除冰法的應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)比較，提出了動(dòng)車地盤除冰技術(shù)的前景展望，在中國(guó)鐵路安全、高效運(yùn)營(yíng)的今天，為以高壓熱溶液除冰技術(shù)為基礎(chǔ)的動(dòng)車底盤除冰系統(tǒng)廣泛使用提供有利條件。關(guān)鍵詞：改進(jìn)遺傳算法；蔬菜移栽機(jī)；撓性圓盤；參數(shù)優(yōu)化；落地角度伴隨著我國(guó)首趟高寒高鐵哈大高鐵順利開通運(yùn)

2、營(yíng)，我國(guó)高鐵走進(jìn)快速、高效、穩(wěn)定發(fā)展的新時(shí)代1-2。由于我國(guó)幅員遼闊，南北冬季氣候差異較大，在我國(guó)北方的冬季氣溫較低，冰雪天氣較多，動(dòng)車底部經(jīng)常凍有大量冰塊。目前在沈陽鐵路局動(dòng)車段的常規(guī)檢查中，一些項(xiàng)目必須要對(duì)列車除冰后才能實(shí)施。如果在動(dòng)車運(yùn)行高速過程中，動(dòng)車底部冰塊甩出會(huì)對(duì)鐵路沿線百姓人身安全和財(cái)產(chǎn)造成一定的損害，嚴(yán)重時(shí)更會(huì)威脅到動(dòng)車的運(yùn)行安全，如不及時(shí)去除動(dòng)車底部結(jié)冰會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)輸帶來安全隱患，極大的影響動(dòng)車的正常運(yùn)行，不但會(huì)造成大面積晚點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使路網(wǎng)癱瘓、線路停運(yùn)，想要保持動(dòng)車時(shí)速300公里的運(yùn)行速度困難重重。本文通過對(duì)現(xiàn)有不同除冰方式之間的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，提出一種比較符合現(xiàn)階段動(dòng)車運(yùn)行特

3、點(diǎn)的除冰方式，保證動(dòng)車運(yùn)行高效、安全。一、 除冰技術(shù)現(xiàn)在的除冰技術(shù)根據(jù)除冰方式可以分為庫內(nèi)自然融化、熱風(fēng)吹、高壓熱溶液沖、紅外線除冰和電脈沖除冰等方法。1.庫內(nèi)自然融化。庫內(nèi)自然融化法現(xiàn)有經(jīng)常使用的動(dòng)車地盤除冰方式，該除冰方式是將動(dòng)車靜置在庫內(nèi)，利用庫內(nèi)高于零度的溫度使動(dòng)車底部冰塊融化并與其分離的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是在冰塊融化過程中對(duì)動(dòng)車地盤沒有較大溫度差、不會(huì)對(duì)底盤零部件產(chǎn)生任何沖擊。該方法的缺點(diǎn)是融冰時(shí)間過長(zhǎng)，動(dòng)車運(yùn)行周期較長(zhǎng)，成本較高、融冰效率低下，對(duì)庫內(nèi)室溫要求較高，融冰時(shí)間與室溫有很大關(guān)聯(lián)，同時(shí)對(duì)動(dòng)車底部未進(jìn)行清潔，易在列車運(yùn)行過程中再次產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象。2.熱風(fēng)融冰。熱風(fēng)融冰技術(shù)是，利

4、用液化丙烷氣體（液化石油氣）點(diǎn)燃產(chǎn)生火焰，通過火焰對(duì)管道進(jìn)行加熱，管道內(nèi)的空氣經(jīng)過加熱以后由噴射孔分別吹向動(dòng)車的制動(dòng)鉗和底盤等部位，而管道兩邊稍向后彎曲的地方則噴射熱空氣來加熱車體的前面和側(cè)面。被熱空氣融化的冰水通過軌道上的儲(chǔ)存箱收集起來，而多余的熱量則被天花板和回收裝置回收到加熱系統(tǒng)中。熱風(fēng)融冰技術(shù)相對(duì)庫內(nèi)自然融化相比效率較高，使用能源比較清潔。但該技術(shù)對(duì)動(dòng)車車庫內(nèi)的溫度要求較高，如庫內(nèi)溫度與熱氣體的溫度相差過大，在工作過程中會(huì)早場(chǎng)熱氣體的熱量流失從而影響除冰效果。另外，熱氣體管道與被除冰位置距離不能太大，否則熱氣體在從管道噴射出后會(huì)迅速降溫，氣體到達(dá)結(jié)冰處的溫度會(huì)有較大幅度的下降。3.高壓

5、熱溶液除冰。高壓熱溶液除冰相對(duì)庫內(nèi)自然融化及其他除冰技術(shù)來說效率最高，除冰效果最好。根據(jù)溶液不同可以分為熱水、乙二醇和丙二醇三種熱溶液除冰方式。根據(jù)文獻(xiàn)中對(duì)不同成分的熱溶液除冰效果的分析得出熱溶液除冰效果與除冰液溫度關(guān)系較大，與熱溶液成分關(guān)系不大。其中，熱水除冰成本較低，除冰效果較好，但熱水除冰后會(huì)造成薄冰面的二次凝結(jié)，且凝結(jié)速度較快。最近，哈爾濱鐵路局研制出一套列車底盤除冰裝置，該裝置使用熱水作為除冰溶劑，為解決二次結(jié)冰問題而選用了風(fēng)吹干等去除殘余水的裝置。在解決二次結(jié)冰問題上，熱除冰溶液可以選用適當(dāng)濃度的乙二醇和丙二醇溶液。乙二醇價(jià)格較低，其溶液在濃度為56%時(shí)冰點(diǎn)為-48°，經(jīng)

6、濟(jì)性比較好。但乙二醇的毒性相對(duì)較大，人類致死劑量估計(jì)為1.6 g/kg，一般成人服食30毫升已有可能引致死亡，如果泄漏對(duì)環(huán)境污染影響較大。并且乙二醇溶液是良好的有機(jī)溶劑，對(duì)底盤上的橡膠件有一定的腐蝕作用。丙二醇相對(duì)乙二醇來說，其毒性較小，毒性為低級(jí)，在使用過程中除冰效果與其他熱溶液除冰效果幾乎一致，除冰時(shí)如結(jié)合滾動(dòng)式毛刷會(huì)更有效的去除冰雪層，且在除冰位置產(chǎn)生一層丙二醇溶液薄膜，進(jìn)一步減少或抑制動(dòng)車出庫后在運(yùn)行期間的二次結(jié)冰現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^在站臺(tái)下方設(shè)置丙二醇除冰及除冰液回收裝置，在動(dòng)車進(jìn)展和出站時(shí)對(duì)動(dòng)車底部進(jìn)行除冰操作，同時(shí)可完成對(duì)除冰液的回收再利用。4.紅外線除冰。紅外線又稱為紅外熱輻射，通過

7、紅外線對(duì)物體的照射作用引起物體表面升溫，從而起到加熱作用。利用紅外線加熱主要是在易結(jié)冰出設(shè)置紅外線加熱器，對(duì)結(jié)冰進(jìn)行精確去除。該方法除冰位置準(zhǔn)確，加熱消耗能量較小，可以減少除冰液對(duì)周圍環(huán)境的化學(xué)污染。但該方法在使用時(shí)應(yīng)在每個(gè)動(dòng)車地盤布置多個(gè)紅外線加熱器，這在動(dòng)車高速運(yùn)行時(shí)會(huì)造成車廂的不穩(wěn)定。另外，紅外線加熱器的功率相對(duì)較小，一次性除冰效果不佳。5.電脈沖除冰。電脈沖除冰是利用脈沖電路產(chǎn)生的磁場(chǎng)與金屬蒙皮上產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)相互作用的脈沖排斥力，引起蒙皮高速震動(dòng)，將蒙皮外冰雪去掉。在實(shí)際應(yīng)用中為了獲得比較好的除冰效果，應(yīng)該除冰重點(diǎn)部位布置多個(gè)電脈沖線圈，根據(jù)傳感器的反饋結(jié)果控制電脈沖線圈的觸發(fā)，從而

8、達(dá)到快速、精準(zhǔn)，環(huán)保的除冰效果。電脈沖除冰的安裝方式可以根據(jù)除冰位置的結(jié)構(gòu)變化而變化，電脈沖除冰還可以與其他除冰技術(shù)結(jié)合使用，用以提高除冰效果和除冰效率。二、 列車除冰技術(shù)前景展望隨著動(dòng)車運(yùn)行速度的提高，對(duì)列車底部結(jié)冰現(xiàn)象的抑制和除冰速度有了更高的要求。熱空氣除冰對(duì)除冰環(huán)境要求較高，除冰效果一般；紅外線和電脈沖除冰在北方嚴(yán)寒天氣中除冰精準(zhǔn)度不高，熱損失較大。結(jié)合北方環(huán)境因素和現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展綜合考慮，除冰效果以高壓熱溶液除冰結(jié)合自身重力脫離為最佳。同時(shí)，研發(fā)以高壓熱溶液除冰技術(shù)為基礎(chǔ)，丙二醇溶液為除冰液，包含加熱裝置、噴液裝置和除冰液回收裝置的動(dòng)車地盤除冰系統(tǒng)為目前最迫切的任務(wù)。參考文獻(xiàn)：1 徐長(zhǎng)樂， 郝亞麗. 高鐵時(shí)代到來的區(qū)域影響和意義j. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境， 2011， 20（6）： 650654.2 張德豐. 新形勢(shì)下高鐵時(shí)代到來的區(qū)域影響研究m. 北京：華東師范大學(xué)， 2009.3 紀(jì)