專利名稱：智能鐵路隧道融冰裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種智能鐵路隧道融冰裝置。
背景技術：
新舊隧道日積月累下來不可避免出現(xiàn)細微裂縫，形成滲水、漏水、冒水，中國已有鐵路隧道約50000座,其中運營中出現(xiàn)不同程度的涌水、漏水、冒水、滴水、滲水、濕水等現(xiàn)象的約占全路隧道總座數(shù)的1/3左右。在冬季氣候下，滲水滲流至隧道壁時由于氣候寒冷，且受過往火車帶過的冷風，很快將滲水結冰，造成隧道壁掛冰。在冬季嚴寒地區(qū)就會形成冰柱，冰柱漸漸加長，距離接觸網(wǎng)越來越近，將會縮短接觸網(wǎng)與隧道壁之間的絕緣距離，引發(fā)連電而產(chǎn)生電弧，造成的變電所頻繁性跳閘和接觸網(wǎng)線索燒損等線路事故時有發(fā)生，嚴重干擾了鐵路行車運輸暢通。冬季隧道內(nèi)氣溫下降至0°C左右時，結冰現(xiàn)象日益嚴重，國內(nèi)現(xiàn)有的解決措施主要采取人工打冰除冰的辦法。多年來每年我國鐵路相關部門必須投入大量的人力物力，來處理隧道內(nèi)掛冰問題，使用絕緣冰釬進行打冰，單軌車抬筐運冰。在零下十幾度甚至零下幾十度的環(huán)境下，冰柱在不停地生長，打冰隊須不停去打冰，往往一個隧道需要來回折返，一天下來疲憊不堪，打冰過程中常伴有人身安全隱患。每當冬季來臨，打冰任務就成了工段最頭疼的工作，所以研究隧道除冰裝置至關重要。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上問題，本發(fā)明提供一種智能鐵路隧道融冰裝置，以利于解決因隧道內(nèi)壁滲水結冰而對沿線線路造成的影響，消除隧道內(nèi)滲水掛冰現(xiàn)象。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種智能鐵路隧道融冰裝置，該隧道融冰裝置安裝在隧道壁上，其中該裝置包括有電控箱及安裝在隧道壁上的電加熱板；所述電控箱包括有箱體、防爆觀察窗、箱鎖、PTioo戶外測溫探頭、電源進線、PT100板內(nèi)測溫探頭引線、電加熱板導線、合頁、面板、急停按鈕、裝置啟動溫控器、板控溫溫控器、面板鎖、狀態(tài)指示燈；在箱體外表面設置有防爆觀察窗、箱鎖、PTioo戶外測溫探頭、電源進線，在箱體內(nèi)部安裝有面板，所述面板通過合頁與箱體連接，所述箱體通過PTlOO板內(nèi)測溫探頭引線、電加熱板導線與固定在隧道壁上的電加熱板連接；所述電加熱板是通過上鋁合金板和下鋁合金板扣裝而成，扣裝而成的電加熱板內(nèi)部空腔中鋪設一根發(fā)熱電線，發(fā)熱電線貼緊上鋁合金板而固定，電加熱板內(nèi)部空腔中還固定有PT100板內(nèi)測溫探頭、板腔支撐塊電加熱板的兩側帶有導流槽，化學錨栓穿過電加熱板上的孔把電加熱板固定在隧道壁上。本發(fā)明的效果是該新型智能鐵路隧道融冰裝置在鐵路隧道內(nèi)使用，電加熱板通過不銹鋼化學錨栓固定到隧道壁上的滲水點處，覆蓋住滲水點，電加熱板直接將電能轉化為熱能，將產(chǎn)生的熱量以高溫輻射的形式均勻地散布到隧道壁滲水位置，滲水滲出后受熱將以液態(tài)水的形式沿著板面滴下，不再形成冰柱。電加熱板通過導線與電控箱連接。電控箱帶電工作后通過箱內(nèi)的兩組溫度控制器來控制電加熱板是否需要加熱，解決了鐵路隧道的除冰難題，實現(xiàn)鐵路隧道除冰的自動化。該融冰裝置具有運行可靠、升溫快、操作簡單、耗能少、結構小等優(yōu)點。由于該產(chǎn)品在技術上的突破性和價格上的經(jīng)濟性，決定了該產(chǎn)品必定產(chǎn)生良好的社會效益，具體可體現(xiàn)在以下幾點a)能夠有效的消除因結冰原因而造成的跳閘、接觸網(wǎng)線索燒斷等接觸網(wǎng)線路事故，保障列車的線路通暢。b)相對以往的人工打冰手段，融冰裝置完全解決了鐵路工人在嚴寒的冬季戶外環(huán)境下打冰的難題，可為用戶每年節(jié)省下大量的人力和物力，無需再有打冰、運冰的工作量。c)對打冰工作人員的個人安全有了保障，不再出現(xiàn)打冰、運冰中存在的各種安全隱患。d)若將該融冰裝置廣泛推廣，在批量使用的情況下，可以為用戶節(jié)省下大筆的除冰費用。


圖1為本發(fā)明的電控箱的外觀圖；圖2為本發(fā)明的電控箱面板主視圖；圖3為本發(fā)明的電加熱板的側視圖；圖4為本發(fā)明的 電加熱板在隧道壁安裝剖視圖。圖中1、箱體2、防爆觀察窗 3、箱鎖4、PT100戶外測溫探頭5、電源進線 6、PT100板內(nèi)測溫探頭引線7、電加熱板導線 8、合頁9、面板10、急停按鈕 11、裝置啟動溫控器 12、板控溫溫控器13、面板鎖14、狀態(tài)指示燈 15、上鋁合金板16、PT100板內(nèi)測溫探頭 17、發(fā)熱電線 18、下鋁合金板19、導流槽 20、板腔支撐塊 21、化學錨栓22、電加熱板
具體實施例方式結合附圖具體說明本發(fā)明的智能鐵路隧道融冰裝置的結構及參數(shù)，運行方式及特性。本發(fā)明的智能鐵路隧道融冰裝置的核心元件是Mi礦物發(fā)熱電纜，以礦物發(fā)熱電纜作為熱源，以耐高溫鋁合金板作為載體，以電控箱作為控制電源，來實現(xiàn)對隧道壁滲水位置的防凍和除冰作用。如圖1、2、3所示，本發(fā)明的智能鐵路隧道融冰裝置，該隧道融冰裝置安裝在隧道壁上，該裝置包括有電控箱及安裝在隧道壁上的電加熱板22 ;所述電控箱包括有箱體1、防爆觀察窗2、箱鎖3、PT100戶外測溫探頭4、電源進線5、ΡΤ100板內(nèi)測溫探頭引線6、電加熱板導線7、合頁8、面板9、急停按鈕10、裝置啟動溫控器11、板控溫溫控器12、面板鎖13、狀態(tài)指示燈14 ;在箱體I外表面設置有防爆觀察窗2、箱鎖3、PTlOO戶外測溫探頭4、電源進線5，在箱體I內(nèi)部安裝有面板9，所述面板9通過合頁8與箱體I連接，所述箱體I通過PT100板內(nèi)測溫探頭引線6、電加熱板導線7與固定在隧道壁上的電加熱板22連接；所述電加熱板22是通過上鋁合金板15和下鋁合金板18扣裝而成，扣裝而成的電加熱板22內(nèi)部空腔中鋪設一根發(fā)熱電線17，發(fā)熱電線17貼緊上鋁合金板15而固定，電加熱板22內(nèi)部空腔中還固定有PT100板內(nèi)測溫探頭16、板腔支撐塊20，電加熱板22的兩側帶有導流槽19，化學錨栓21穿過電加熱板22上的孔把電加熱板22固定在隧道壁上。所述的面板9上設有急停按鈕10、裝置啟動溫控器11、板控溫溫控器12、面板鎖13、狀態(tài)指示燈14。所述的發(fā)熱電線17為不銹鋼護套Mi礦物絕緣加熱電纜。本發(fā)明的智能鐵路隧道融冰裝置功能是這樣實現(xiàn)的如圖1、2、3所示，本發(fā)明的新型智能鐵路隧道融冰裝置中板控溫溫控器12直接與電加熱板22中的PT100板內(nèi)測溫探頭16通過PT100板內(nèi)測溫探頭引線6相互連接，以控制發(fā)熱電線17是否需要發(fā)熱。裝置技術參數(shù)如下使用環(huán)境 a)鐵路沿線的各種新舊隧道，隧道襯砌為混凝土質(zhì)；b)海拔高度< 5000m ；c)允許環(huán)境風速可安全地安裝在風速為360km/h的環(huán)境中d)地震烈度能滿足8度的要求；技術參數(shù)e)電源AC220V，50Hz ;f)單組電加熱板功率■.( 200W ；g)控制箱尺寸400 X 300 X 250mm (長 X 高 X 厚)；h)控制箱控制能力可控制I 5組電加熱板；i)電加熱板尺寸800 X 500 X 20mm (長X寬X厚)；j)導體(20°C )直流電阻40 Ω /m ；k)導體耐壓試驗允許值1000V/mi η ；I)控制箱防護等級ΙΡ54 ；運行方式如圖1、2、3所示的本發(fā)明的智能鐵路隧道融冰裝置通電后，在裝置啟動溫控器11上設置好隧道內(nèi)的啟動溫度值，再在板控溫溫控器12上設置好電加熱板22融冰所需的上、下限溫度值，須要求所設置的上、下限溫度值可以融化冰柱。此時，當ΡΤ100戶外測溫探頭4測得隧道環(huán)境溫度值低于啟動溫控器11上所設置的啟動溫度值時，啟動溫控器11將立即開啟電加熱板22的供電，電加熱板22開始發(fā)熱，發(fā)熱中的電加熱板22溫度升高至板控溫溫控器12所設置的上限值時，將立刻停止發(fā)熱，并自然地降溫，當降溫至板控溫溫控器12所設置的下限值時，板控溫溫控器12控制電加熱板22再次開啟發(fā)熱，依次循環(huán)；當ΡΤ100戶外測溫探頭4測得隧道環(huán)境溫度值高于啟動溫控器11上所設置的啟動溫度值時，啟動溫控器11將立即停止電加熱板的供電，電加熱板22不再發(fā)熱。依次循環(huán)實現(xiàn)電加熱板22的發(fā)熱與停止，同時實現(xiàn)了智能化融冰和節(jié)能效果。如果裝置中出現(xiàn)短路或是斷路，以及電加熱板22在發(fā)熱中出現(xiàn)低溫而不加熱的情況時，屬于故障現(xiàn)象，狀態(tài)指示燈14將會點亮，以提供肉眼可觀察信號指示。運行原理如圖1、2、3所示，當融冰裝置箱體I通電后，啟動溫控器11根據(jù)環(huán)境溫度判斷是否需要為電加熱板4供電，若啟動溫控器11為電加熱板22供電，板控溫溫控器12會將電加熱板22上的溫度控制在上、下限溫度帶內(nèi)，以達到智能化融冰節(jié)能效果。智能鐵路隧道融冰裝置設計特點1、一臺電控箱可控制I 5組電加熱板，即一臺電控箱可同步管理多個滲水結冰位置。2、采用高強度化學錨栓來安裝電加熱板，解決漏點混凝土潮濕風化的安裝困難。3、發(fā)熱電線在電加熱板中呈波浪狀鋪設，提高了布線密度，增大了單位面積的發(fā)熱量。4、電加熱板所用的發(fā)熱電線具有防水絕緣耐腐蝕性能，壽命長，質(zhì)量可靠，安全無明火，對環(huán)境無污染。5、裝置呈模塊化組件，制作工藝成熟，可批量生產(chǎn)，易組裝。6、整套系統(tǒng)中帶有漏電保護和狀態(tài)提示功能，運行安全可靠。7、自動控溫除冰，節(jié)能低功耗。本裝置是通過將電加熱板直接安裝在隧道壁的滲水結冰位置，工作中的電加熱板以高溫輻射的形式將熱量傳遞到結凍的隧道壁面，以此實現(xiàn)對壁面滲水的融冰。電加熱板內(nèi)配有PT100板內(nèi)測溫探頭，待電加熱板達到設定溫度上限值后控制系統(tǒng)會自動停止工作，電加熱板開始降溫，溫度低至設定溫度下限值后，控制系統(tǒng)又會再次恢復工作，電加熱板再次發(fā)熱。該融冰裝置實現(xiàn)了對電加熱板的智能化控制，裝置結構簡單、體積小、設置方便、質(zhì)量可靠，且一臺電控箱可控制多組電加熱板，用戶可根據(jù)滲水縫隙的大小自由選取電加熱板的使用數(shù)量，使用靈活，選配方便。本發(fā)明的智能鐵路隧道融冰裝置保證了融冰功能以及裝置的安全可靠運行。融冰裝置可根據(jù)隧道溫度開啟電加熱板的供電，又可將電加熱板控制在一定的融冰溫度帶內(nèi)，發(fā)熱的電加熱板以高溫輻射形式將緊貼的隧道壁加熱，以達到了智能化節(jié)能融冰的效果，為鐵道部門省下大量的人力和物力，解決了鐵路隧道壁融冰防凍的技術難題。
權利要求
1.ー種智能鉄路隧道融冰裝置，該隧道融冰裝置安裝在隧道壁上，其特征是該裝置包括有電控箱及安裝在隧道壁上的電加熱板(22);所述電控箱包括有箱體(I)、防瀑觀察窗(2)、箱鎖(3)、PTlOO戶外測溫探頭(4)、電源進線(5)、PT100板內(nèi)測溫探頭引線(6)、電加熱板導線(7)、合頁(8)、面板(9)、急停按鈕(10)、裝置啟動溫控器(11)、板控溫溫控器(12)、面板鎖(13)、狀態(tài)指示燈(14);在箱體(I)外表面設置有防爆觀察窗(2)、箱鎖(3)、PT100戶外測溫探頭(4)、電源進線(5)，在箱體(I)內(nèi)部安裝有面板(9)，所述面板(9)通過合頁(8)與箱體(I)連接，所述箱體(I)通過PT100板內(nèi)測溫探頭引線(6)、電加熱板導線(7)與固定在隧道壁上的電加熱板(22)連接； 所述電加熱板(22)是通過上鋁合金板(15)和下鋁合金板(18)扣裝而成，扣裝而成的電加熱板(22)內(nèi)部空腔中鋪設ー根發(fā)熱電線(17)，發(fā)熱電線(17)貼緊上鋁合金板(15)而固定，電加熱板(22)內(nèi)部空腔中還固定有PT100板內(nèi)測溫探頭(16)、板腔支撐塊(20)，電加熱板(22)的兩側帶有導流槽(19)，化學錨栓(21)穿過電加熱板(22)上的孔把電加熱板(22)固定在隧道壁上。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能鉄路隧道融冰裝置，其特征是所述的面板(9)上設有急停按鈕(10)、裝置啟動溫控器(11)、板控溫溫控器(12)、面板鎖(13)、狀態(tài)指示燈(14)。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能鉄路隧道融冰裝置，其特征是所述的發(fā)熱電線(17)為不銹鋼護套Mi礦物絕緣加熱電纜。
全文摘要
本發(fā)明提供智能鐵路隧道融冰裝置，以解決冬季氣候下鐵路隧道內(nèi)滲水掛冰問題，消除因掛冰問題導致的接觸網(wǎng)與隧道壁之間的絕緣距離縮短及變電所頻繁性跳閘、接觸網(wǎng)線索燒損等線路事故。該裝置由電控箱、電加熱板兩部分組成，主要應用于隧道壁除冰。本裝置是通過電加熱板直接將電能轉化為熱能，以高溫輻射的形式將熱量均勻地散布到隧道壁滲水位置，滲水滲出后受熱以液態(tài)水的形式沿著板面滴下，不再形成掛冰。實現(xiàn)了智能化自啟動控溫除冰功能該裝置具有體積小、熱效率高、安裝快捷牢固、操作方便等特點，且電控箱可控制1至5組電加熱板，用戶可根據(jù)滲水縫隙的大小自由選取電加熱板的使用數(shù)量，使用靈活，選配方便，可以廣泛應用于電氣化鐵路隧道融冰領域。
文檔編號E21F16/02GK103046440SQ20121055569
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權日2012年12月19日
發(fā)明者魏儔元, 吳仁榮, 張壽康, 張智龍, 李建華, 陳建華 申請人:川鐵電氣(天津)集團有限公司