一种场道用电磁清扫拖车论文和设计-高洪江

全文摘要

本实用新型属于场道清扫设备技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种场道用电磁清扫拖车，包括车体和安装在所述车体上的控制器、电池管理系统、电池模组、直流变换器、电磁系统；所述车体用于提供行走与工作平台；所述控制器与所述车体、所述电池管理系统电连接；所述电池管理系统与所述电池模组电连接；所述电池模组与所述直流变换器电连接；所述直流变换器与所述电磁系统电连接；所述电磁系统安装在所述车体上。本实用新型的电磁系统由电池模组供电，具有成本低、安全可靠、工况灵活、使用方便、绿色环保的特点。

主设计要求

1.一种场道用电磁清扫拖车，其特征在于，包括：车体和安装在所述车体上的控制器、电池管理系统、电池模组、直流变换器、电磁系统；所述车体用于提供行走与工作平台；所述控制器与所述车体、所述电池管理系统电连接；所述电池管理系统与所述电池模组电连接，用于管理所述电池模组；所述电池模组与所述直流变换器电连接，用于为所述电磁系统供电；所述直流变换器与所述电磁系统电连接，用于将所述电池模组的输出直流电变换为所述电磁系统工作电压，输出恒定直流电源给所述电磁系统；所述电磁系统安装在所述车体上，用于吸附场道上的铁磁性杂物。

设计方案

1.一种场道用电磁清扫拖车，其特征在于，包括：

车体和安装在所述车体上的控制器、电池管理系统、电池模组、直流变换器、电磁系统；

所述车体用于提供行走与工作平台；所述控制器与所述车体、所述电池管理系统电连接；所述电池管理系统与所述电池模组电连接，用于管理所述电池模组；所述电池模组与所述直流变换器电连接，用于为所述电磁系统供电；所述直流变换器与所述电磁系统电连接，用于将所述电池模组的输出直流电变换为所述电磁系统工作电压，输出恒定直流电源给所述电磁系统；所述电磁系统安装在所述车体上，用于吸附场道上的铁磁性杂物。

2.根据权利要求1所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于：

所述电磁系统包括一个或多个电磁铁单元组；

所述电磁铁单元组包括多个电磁铁单元；

所述电磁铁单元包括结构框架和电磁铁；所述结构框架用于为所述电磁铁提供安装位置，所述电磁铁安装在所述结构框架上，用于产生吸附场道上铁磁性杂物的电磁。

3.根据权利要求2所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于：

多个所述电磁铁单元组并联连接，多个所述电磁铁单元串联连接。

4.根据权利要求2所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于，还包括：

导磁装置，所述导磁装置安装在所述结构框架上，用于将所述电磁系统的磁场方向引导为竖直向下。

5.根据权利要求4所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于：

所述导磁装置包括多个导磁板，所述导磁板呈等腰三角形，设置在所述电磁铁的轴向两侧，所述导磁板的顶角设有圆角，所述导磁板的底角设有倒角。

6.根据权利要求5所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于：

所述圆角的半径与所述电磁铁的铁芯半径相同，并且形成所述导磁板的顶角的两个侧边与所述铁芯相切，所述导磁板的底边上设有安装槽，通过所述安装槽使得所述导磁板安装在所述结构框架上。

7.根据权利要求1所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于，还包括：

高度调节机构，所述高度调节机构安装在所述车体上，并与所述电磁系统相连，用于调节所述电磁系统的离地高度。

8.根据权利要求7所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于：

所述高度调节机构包括丝杠、连接块、蜗杆轴、高度调节电机、连接杆；两根所述连接杆穿插在所述电磁系统的结构框架的通孔上，所述连接杆的两端设有所述连接块，所述连接块内安装有螺母，所述螺母与所述丝杠连接，所述丝杠可转动的安装在所述车体上，所述丝杠上安装有蜗轮；所述高度调节电机安装在所述车体的顶部，并与所述蜗杆轴相连，所述蜗杆轴与所述蜗轮相连。

9.根据权利要求8所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于：

所述高度调节机构还包括导杆，所述导杆与所述连接块滑动配合，用于为所述电磁系统的上下运动提供导向。

10.根据权利要求1所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于，还包括：

低压电瓶、车载充电机和接触器单元；

所述低压电瓶通过所述直流变换器与所述电池模组相连，还与所述控制器、所述电池管理系统电连接，用于为所述控制器、所述电池管理系统供电；

所述直流变换器包括高压直流变换单元和低压直流变换单元；所述高压直流变换单元与所述电磁系统、所述电池模组相连，用于为所述电磁系统输电；所述低压直流变换单元与所述低压电瓶、所述电池模组相连，用于为所述低压电瓶输电；

所述车载充电机与所述直流变换器相连，用于为所述电池模组输电；所述接触器单元与所述控制器、所述电池模组和所述高压直流变换单元相连。

11.根据权利要求8所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于，还包括：

加热膜，所述加热膜包覆在所述电池模组的箱体内侧，并与所述直流变换器相连，用于电加热所述电池模组。

12.根据权利要求1所述的场道用电磁清扫拖车，其特征在于，还包括：

围护箱体，所述围护箱体安装在所述电磁系统的外侧，所述围护箱体的下端面设有非导磁材料层；

喷气装置，所述喷气装置安装在所述车体上，用于将场道上的铁磁性杂物吹离地面；

警戒装置，所述警戒装置安装在所述车体上，与所述控制器相连，还与场道中控室信号连接，用于向所述场道中控室报告位置。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于场道清扫设备技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种场道用电磁清扫拖车。

背景技术

在机场、港口、广场以及交通道路等设施内的各类场道上，及时清扫道面各类杂物，对于保障上述各类设施的安全运行、避免由于各类道面杂物对航空器、车辆、人员等造成的伤害或生产事故具有十分重要意义。在对各类场道进行清扫时，铁磁性杂物由于其危害高、比例大，经常被作为重点清扫目标。

目前，对于铁磁性杂物清扫，一般都采用磁性吸附方式，通过磁性吸附装置在场道表面的近距离运动，实现对道面上铁磁性杂物的吸附清扫。其主要存在以下几方面问题：

第一，清扫设备一般采用永磁体作为磁性吸附装置，成本高。为获得良好的吸附清扫效果，实现对难以极化、细小的铁磁性杂物进行吸附，一般需要在永磁吸附装置上安装强磁性永磁材料，例如稀土合金永磁体；同时，为提高清扫效率，往往需要较宽尺寸的吸附装置，从而造成永磁体成本很高。

第二，清扫设备采用永磁体作为磁性吸附装置，永磁体具有强度低、易碎的特点，其工作可靠性和安全性低。磁性场道清扫装置为达到良好的吸附效果，一方面依靠增大磁场强度，另一方面依靠降低吸附距离。增大磁场强度会造成成本增高，而降低吸附距离会带来一系列隐患(磁性吸附装置很容易受到地面杂物、障碍物的撞击，造成永磁体破碎，从而降低永磁吸附装置的可靠性和安全性)。

第三，清扫设备采用永磁体作为磁性吸附装置，其磁场强度不可根据工作状况进行调整，工况不灵活。永磁体的磁场强度是固定的，永磁体组成的磁性吸附装置的磁场强度不能根据铁磁性杂物的极化难易程度进行适应性调整，对于一些难以极化的铁磁性杂物不能通过加大磁场强度的方式进行吸附。

第四，清扫设备采用永磁体作为磁性吸附装置，在完成清扫任务后，不易释放所吸附的杂物、使用便捷程度不够。采用永磁体的磁性吸附装置，其内部磁场强度是稳定不变的，在完成清扫任务后，所吸附的铁磁性杂物不易释放，清扫维护不便。为释放所吸附的铁磁性杂物，需要加装专门的释放机构(通过增大铁磁性杂物同永磁体之间的间距来弱化永磁体的吸附能力，释放铁磁性杂物)，从而造成清扫设备结构复杂。

第五，应对上述永磁体作为磁性吸附装置的磁性清扫车存在的问题，出现了电磁清扫设备。目前的电磁清扫设备多采用内燃机发电机组作为电磁吸附装置的电力来源，存在尾气排放污染环境的问题；同时，内燃机发电机组由于振动、漏油带来的零部件脱落、油料污染道面等问题，会造成场道的二次污染。

由以上分析可知，现有的场道清扫设备存在以下不足：

1、现有的场道清扫设备采用永磁体作为磁性吸附装置，材料造价高，工作时易破碎，工作可靠性和安全性低。

2、现有的场道清扫设备无法调节磁场强度，工况不灵活，在完成清扫任务后铁磁性杂物不便释放，使用不便。

3、现有的场道清扫设备采用内燃机作为动力，还存在污染环境、二次污染等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种场道用电磁清扫拖车，不仅能够解决现有技术中场道清扫设备成本高、工作可靠性低和安全性低的技术问题，还能够解决现有技术中场道清扫设备使用不便、存在污染的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种场道用电磁清扫拖车，其技术方案如下：

一种场道用电磁清扫拖车，包括车体和安装在所述车体上的控制器、电池管理系统、电池模组、直流变换器、电磁系统；所述车体用于提供行走与工作平台；所述控制器与所述车体、所述电池管理系统电连接；所述电池管理系统与所述电池模组电连接，用于管理所述电池模组；所述电池模组与所述直流变换器电连接，用于为所述电磁系统供电；所述直流变换器与所述电磁系统电连接，用于将所述电池模组的输出直流电变换为所述电磁系统工作电压，输出恒定直流电源给所述电磁系统；所述电磁系统安装在所述车体上，用于吸附场道上的铁磁性杂物。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电磁系统包括一个或多个电磁铁单元组；所述电磁铁单元组包括多个电磁铁单元；所述电磁铁单元包括结构框架和电磁铁；所述结构框架用于为所述电磁铁提供安装位置，所述电磁铁安装在所述结构框架上，用于产生吸附场道上铁磁性杂物的电磁。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电磁铁包括铁芯和线圈，所述线圈缠绕在所述铁芯上。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述线圈表面包覆有树脂层。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：多个所述电磁铁单元组并联连接，多个所述电磁铁单元串联连接。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括霍尔探头，所述霍尔探头安装在所述电磁系统上，并与所述控制器相连，用于检测所述电磁系统的磁场。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括导磁装置，所述导磁装置安装在所述结构框架上，用于将所述电磁系统的磁场方向引导为竖直向下。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述导磁装置包块多个导磁板，所述导磁板设置在所述电磁铁的轴向两侧，用于将所述电磁单元的磁场方向引导为竖直向下。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述导磁板呈等腰三角形，顶角设有圆角，底角设有倒角。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述导磁板的所述圆角的半径与所述电磁铁的铁芯半径相同，并且形成所述导磁板的顶角的两个侧边与所述铁芯相切，所述导磁板的底边上设有安装槽，通过所述安装槽使得所述导磁板安装在所述结构框架上。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述安装槽为矩形槽，所述安装槽为两个，两个所述安装槽在所述导磁板上对称分布，两个所述安装槽之间的距离占所述导磁板底边长度的三分之一至十分之九。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电磁铁的铁芯半径与所述导磁板顶角的圆角半径相同，所述铁芯安装在所述导磁板的形心的上方，并与所述导磁板的两个侧边相切。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括围护箱体，所述围护箱体安装在所述电磁系统的外侧，所述围护箱体的下端面设有非导磁材料层。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述非导磁材料层采用不影响磁场分布的材料制成。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述非导磁材料层的厚度范围为5mm-15mm。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述结构框架、所述导磁板、所述围护箱体的紧固零部件全部由设备内部进行紧固，防止设备零件掉落污染工作区域。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括高度调节机构，所述高度调节机构安装在所述车体上，并与所述电磁系统相连，用于调节所述电磁系统的离地高度。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述高度调节机构包括丝杠、连接块、蜗杆轴、高度调节电机、连接杆；两根所述连接杆穿插在所述电磁系统的结构框架的通孔上，所述连接杆的两端设有所述连接块，所述连接块内安装有螺母，所述螺母与所述丝杠连接，所述丝杠可转动的安装在所述车体上，所述丝杠上安装有蜗轮；所述高度调节电机安装在所述车体的顶部，并与所述蜗杆轴相连，所述蜗杆轴与所述蜗轮相连。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述高度调节机构还包括导杆，所述导杆与所述连接块滑动配合，用于为所述电磁系统的上下运动提供导向。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述高度调节机构还与所述控制器相连；所述高度调节机构设有非作业行车、高作业间隙行车、中作业间隙行车和低作业间隙行车四个档位；所述控制器用于调节所述高度调节机构的档位。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括喷气装置，所述喷气装置安装在所述车体上，用于将场道上的铁磁性杂物吹离地面。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述喷气装置包括高压鼓风机和风刀；所述高压鼓风机分别与所述低压电瓶、所述风刀相连，由所述低压电瓶供电，并与所述控制器电连接；所述高压鼓风机进气口为所述车体的移动方向，所述高压鼓风机出口通过导风管与所述风刀相连，所述风刀的出气口方向垂直于场道道面。面向所述车体的行进方向，所述风刀位于所述电磁系统的前方。在安装时，所述风刀的长度方向与所述车体的行进方向垂直设置。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括清扫装置，所述清扫装置安装在所述车体上，面向所述车体的行进方向，所述清扫装置位于所述喷气装置的前方。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述车体上设有用于安装电磁铁单元组的辅助装置。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述辅助装置为辅助清扫拖车，所述辅助清扫拖车为一个或多个，并与所述车体活动连接，所述辅助清扫拖车上安装有电磁铁单元组，用于吸附场道上的铁磁性杂物。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述辅助清扫拖车为两个，两个所述辅助清扫拖车连接在所述车体的两端，与所述车体呈品字形设置，用于增大清扫宽度。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括低压电瓶、车载充电机和接触器单元；所述低压电瓶通过所述直流变换器与所述电池模组相连，还与所述控制器、所述电池管理系统电连接，用于为所述控制器、所述电池管理系统供电；所述直流变换器包括高压直流变换单元和低压直流变换单元；所述高压直流变换单元(DC\/DC)与所述电磁系统、所述电池模组相连，用于为所述电磁系统输电；所述低压直流变换单元(DC\/DC)与所述低压电瓶、所述电池模组相连，用于为所述低压电瓶输电；所述车载充电机与所述直流变换器相连，所述车载充电机为交流直流变换器，用于将外部交流电源变换为直流电源，为所述电池模组慢速输电；所述接触器单元与所述控制器、所述电池模组和所述高压直流变换单元相连，用于保护电路。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电池模组还可采用外部直流快速充电装置充电，采用所述直流快速充电装置充电时，所述外部直流快速充电装置直接通过所述接触器单元给所述电池模组进行直流快速充电。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述直流变换器具有高低压两组直流输出；所述直流变换器通过高压直流输出汇流条(所述接触器单元的部件)与所述电磁系统相连，为所述电磁系统输送电力；所述直流变换器通过低压直流输出汇流条与所述低压电瓶相连，用于为所述低压电瓶充电；所述直流变换器还设有直流输入端，所述直流输入端与所述车载充电机、所述接触器单元相连，用于为所述电池模组输电。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述低压电瓶的额定电压为24V及以下。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括加热膜，所述加热膜包覆在所述电池模组的箱体内侧，并与所述直流变换器的所述高压直流变换单元相连(通过所述接触器单元相连)，用于由所述电池模组供电加热所述电池模组。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括保温箱体，所述保温箱体用于存放所述电池模组。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括冷却系统，所述冷却系统用于冷却所述电池模组和所述直流变换器；所述冷却系统包括散热风扇、风扇电机、水泵、水泵电机、水冷管路、水箱和温控开关；所述散热风扇与所述风扇电机相连；所述风扇电机安装在所述车体上，并与所述控制器相连；所述水冷管路分别与所述电池模组、所述直流变换器相连；所述水泵和所述温控开关安装在所述水冷管路上；所述水泵电机与所述水泵相连，还与所述控制器相连；所述温控开关并与所述风扇电机相连，用于控制所述风扇电机的启停；所述水泵电机、所述风扇电机并与所述直流变换器相连；所述水箱分别与所述水冷管路、所述风扇相连。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括警戒装置，所述警戒装置安装在所述车体上，与所述控制器相连，还与场道中控室信号连接，用于向所述场道中控室报告位置，以无线电形式广播位置信号，发出场道占用信息。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括警报装置，所述警报装置安装在所述车体上，并与所述控制器相连，用于在所述车体作业中报警和电量不足时报警。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述警报装置包括警报灯，用于在所述车体的作业中灯光报警。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：还包括显示器，所述显示器安装在所述车体上，并与所述控制器相连。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述车体为拖车结构，由位于所述车体前面的车辆牵引实现在场道表面清扫作业；所述车体的底盘为单轴、扭力梁结构。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述控制器包括操作控制单元和显示单元；所述操作控制单元与电磁系统、高度调节机构、喷气装置、清扫装置相连，用于提供运行控制；所述显示单元与显示器相连，用于驱动所述显示器。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述控制器的防护等级为IP67(IP为Ingress Protection Rating或International Protection code的缩写，IP67是指防护安全级别)。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电池管理系统(BMS)设有温度采集单元、电池电压采集单元和霍尔电流传感器；所述温度采集单元包括一个或多个温度传感器，多个所述温度传感器在所述电池模组内均匀分布，用于检测所述电池模组的温度；所述电池电压采集单元与所述电池模组相连，用于采集所述电池模组的电压；所述霍尔电流传感器与所述电池模组相连，用于采集所述电池模组的电流。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电池管理系统的防护等级为IP67。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电池模组为磷酸铁锂电池组。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电池模组包括多个串联连接的电池单元。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电池模组的防护等级为IP67。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述直流变换器的防护等级为IP67。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电磁系统的防护等级为IP67。

如上述的场道用电磁清扫拖车，进一步优选为：所述电池模组、所述直流变换器、所述控制器、所述电磁系统、所述显示器的各连接器均安装有互锁插头，形成互锁电路回路。

分析可知，与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于：

1、本实用新型的场道用电磁清扫拖车在清扫时，电池模组为电磁系统供电，电磁系统产生电磁吸力，能够吸附场道上的铁磁性杂物，具有设备成本低、工作可靠性高、安全性高的特点。控制器与电池管理系统电连接，电池管理系统与电池模组电连接，电池模组通过直流变换器与电磁系统电连接，电磁系统的磁场强度通过控制器和电池管理系统调节电池模组的供电电流来实现，电磁吸力随电流而改变，能够通过加大电流来增强电磁系统的磁场强度，提高电磁系统对铁磁性杂物的吸附效果，具有便于调节的特点。在完成清扫作业后需要释放所吸附的杂物时，断开电磁系统中的电流即可消除电磁吸力，便于铁磁性杂物的清理，还具有使用方便的特点。

2、本实用新型的电磁系统包括一个或多个电磁铁单元组，采用多个电磁铁单元组时，多个电磁铁单元组并联连接，多个电磁铁单元串联连接，每个电磁铁单元组单独供电，能够提高电磁系统的工作可靠性；每个电磁铁单元组内的多个电磁铁单元串联连接，能够保证每个电磁铁单元的磁场强度相同。本实用新型的多个电磁铁单元组平行设置，多个电磁铁单元并联排列，能够进一步扩展电磁系统的工作宽度，可为机场跑道、高速公路、厂房地面和建筑工地等场地提供铁磁性残留物质清扫的解决方案，可根据不用的应用场合选择不同数量的电磁铁单元组进行组装，大大降低生产设计与维护成本。

3、本实用新型设置有导磁装置，还设置有霍尔探头，导磁装置能够将磁场集中于工作面，提高电磁系统的吸附效果，并降低工作能耗，使磁通集中从工作面通过，在工作平面获得较大磁场的同时，设备四周的磁场快速衰减，设备外壳处的磁场小于国家安全标准规定的磁场数值。霍尔探头安装在电磁系统的工作面处，霍尔探头与控制器能够形成闭环控制的反馈回路，便于控制器动态调节磁场参数，在工作面获得设定的磁场强度，实时控制电磁系统的实际工作磁场。

4、本实用新型还设有高度调节机构，在调节时，高度调节机构设置有非作业行车、高作业间隙行车、中作业间隙行车和低作业间隙行车四个档位，使得控制器能够通过操作单元调节高度调节机构的档位，从而实现磁场强度与工作效率的匹配，并进一步丰富电磁系统的运行模式。

5、本实用新型还设有喷气装置、清扫装置等用于辅助提高电磁系统吸附效果的装置，喷气装置能够吹动嵌入地面的铁磁性杂物，便于电磁系统吸附不易松动的铁磁性杂物；搭配清扫装置，还能够对铁磁性杂物进行清扫，进一步提高电磁系统对铁磁性杂物的吸附效果。

6、本实用新型还设有加热膜和冷却系统，加热膜包覆在电池模组的箱体内侧，能够将电池模组加热至一定温度，提高电池模组的放电能力；冷却系统采用水冷的方式进行冷却，能够延长电池模组、直流变换器的使用寿命，并保证工作稳定性，具有工作稳定性好、持续作业时间长的特点。

7、本实用新型还包括警戒装置和警报装置，警戒装置能够实时向场道中控室发送车体的位置，以无线电形式广播位置信号，发出场道占用信息；警报装置能够进一步增强本实用新型的警示效果，避免铁磁性杂物的断电遗撒隐患，还能够排除本实用新型运行时可能无法直观地被外界获知而对其他设备的运行存在干扰的隐患。

附图说明

图1为本实用新型的场道用电磁清扫拖车的结构示意图。

图2为本实用新型的高度调节机构的安装示意图。

图3为本实用新型的喷气装置的安装示意图。

图4为本实用新型的电磁铁单元组的结构示意图。

图5为本实用新型的电磁铁单元的结构示意图。

图6为本实用新型的导磁板的结构示意图。

图7为本实用新型的设有辅助装置的车体的连接示意图。

图8为本实用新型的冷却系统的连接示意图。

图9为本实用新型的场道用电磁清扫拖车的连接示意图。

图10为本实用新型的场道用电磁清扫拖车的流程控制逻辑图。

图中：1-车体；1001-车轮；1002-连接架；1003-车架；1004-辅助清扫拖车；2-电池模组；3-冷却系统；3001-散热风扇；3002-水箱；3003-温控开关；3004-水冷管路；3005-水泵；3006-风扇电机；3007-水泵电机；4-电池管理系统；4001-霍尔电流传感器；4002-电池电压采集单元；4003-温度采集单元；5-喷气装置；5001-高压鼓风机；5002-风刀；6-直流变换器；7-高度调节机构；7001-丝杠；7002-连接块；7003-蜗杆轴；7004-高度调节电机；7005-连接杆；7006-导杆；8-电磁系统；8001-结构框架；8002-电磁铁；9-围护箱体；10-导磁板；11-控制器；12-显示器；13-低压电瓶；14-加热膜；15-保温箱体；16-警报装置；17-警戒装置；18-霍尔探头；19-霍尔磁场强度传感器集线器；20-电磁系统集线器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型中，高压电和低压电为相对概念，并非指一般意义上的高压电和低压电。在本申请中，高压电是指由电池模组输出的、电压高于低压电瓶额定电压的电(例如60V)；低压电是指电压不超过低压电瓶额定电压的电(例如12V)。

请参照图1至图10，其中，图1为本实用新型的场道用电磁清扫拖车的结构示意图；图2为本实用新型的高度调节机构的安装示意图；图3为本实用新型的喷气装置的安装示意图；图4为本实用新型的电磁铁单元组的结构示意图；图5为本实用新型的电磁铁单元的结构示意图；图6为本实用新型的导磁板的结构示意图；图7为本实用新型的设有辅助装置的车体的连接示意图；图8为本实用新型的冷却系统的连接示意图；图9为本实用新型的场道用电磁清扫拖车的连接示意图；图10为本实用新型的场道用电磁清扫拖车的流程控制逻辑图。

如图1、图8和图9所示，本实用新型提供了一种场道用电磁清扫拖车，主要包括车体1和安装在车体1上的控制器11、电池管理系统4、电池模组2、直流变换器6、电磁系统8；车体1用于提供行走与工作平台；控制器11与车体1、电池管理系统4电连接；电池管理系统4与电池模组2电连接，用于管理电池模组2；电池模组2与直流变换器6电连接，用于为电磁系统8供电；直流变换器6与电磁系统8电连接，用于将电池模组2的输出直流电变换为电磁系统8工作电压，输出恒定直流电源给电磁系统8；控制器11、电池管理系统4、直流变换器6并通过CAN数据总线(包括CAN H和CANL)实现数据通信；电磁系统8安装在车体1上，用于吸附场道上的铁磁性杂物。

具体而言，本实用新型的场道用电磁清扫拖车在工作时，由位于车体1前面的车辆牵引来实现在场道表面的清扫作业。在清扫时，电池模组2为电磁系统8供电，电磁系统8产生电磁吸力，能够吸附场道上的铁磁性杂物，无需采用大体积、强磁性的永磁材料，并且能够消除使用永磁体时磕碰而造成永磁体破碎的隐患，具有设备成本低、工作可靠性高、安全性高的特点。控制器11与电池管理系统4电连接，电池管理系统4与电池模组2电连接，电池模组2通过直流变换器6与电磁系统8电连接，电磁系统8的磁场强度通过控制器11和电池管理系统4调节电池模组2的供电电流来实现，电磁吸力随电流而改变，能够通过加大电流来增强电磁系统8的磁场强度，提高电磁系统8对铁磁性杂物的吸附效果，具有便于调节的特点。在完成清扫作业后需要释放所吸附的杂物时，断开电磁系统8中的电流即可消除电磁吸力，便于铁磁性杂物的清理，还具有使用方便的特点。

进一步的，在实施时，本实用新型的控制器11还可与无线信号收发器相连，遥控控制车体1的运行，实现本实用新型的远程遥控运行。

为了扩展电磁系统8的工作宽度，并提高电磁系统8的工作可靠性，如图1和图9所示，本实用新型的电磁系统8包括一个或多个电磁铁单元组，电磁铁单元组模块化设置；电磁铁单元组包括多个电磁铁单元。优选地，本实用新型的多个电磁铁单元组并联连接，多个电磁铁单元串联连接。电磁铁单元组通过电磁系统集线器20与电池模组2相连(通过接触器单元与电池模组2相连)，电路中设有断路器，断路器与控制器11相连，由控制器11控制通断，用于保护电路和控制电路的通断。本实用新型采用电磁铁单元组并联连接的方式，每个电磁铁单元组单独供电，能够提高电磁系统8的工作可靠性；每个电磁铁单元组内的多个电磁铁单元串联连接，能够保证每个电磁铁单元的磁场强度相同。电磁铁单元的工作电压为3V至40V(一般采用24V，具体可根据需求而定)，可根据使用及电源情况采取不同的连接方式。在排列上，多个电磁铁单元组平行设置，多个电磁铁单元并联排列，能够进一步扩展电磁系统8的工作宽度。该模块化设置的电磁系统8可为机场跑道、高速公路、厂房地面和建筑工地等场地提供铁磁性残留物质清扫的解决方案，可根据不用的应用场合选择不同数量的电磁铁单元组进行组装，大大降低生产设计与维护成本。

为了进一步提高电磁系统8工作的可靠性，如图1和图5所示，本实用新型的电磁铁单元包括结构框架8001和电磁铁8002，电磁铁8002包括铁芯和线圈，可以通过加大线圈(绕组)匝数来增强电磁系统8的磁场强度，提高电磁系统8对铁磁性杂物的吸附效果，线圈缠绕在铁芯上，表面包覆有树脂层；结构框架8001用于为电磁铁8002提供安装位置，电磁铁8002安装在结构框架8001上，用于产生吸附场道上铁磁性杂物的电磁。本实用新型通过在线圈表面包覆树脂层，能够增强电磁系统8的防尘防水功能，防止电磁系统8发生短路，进一步提高电磁系统8工作的可靠性。作为优选，铁芯形状为直径范围20mm至400mm的圆柱体，圆柱体长度为直径的0.6倍至80倍，铁芯采用软磁合金制成，用于制作线圈的铜线的线径为0.2mm至5mm，缠绕匝数为1000匝至16000匝，线圈缠绕覆盖铁芯中部30％至98％的区域。

为了便于控制电磁系统8的实际工作磁场，如图1和图9所示，本实用新型还包括霍尔探头18，霍尔探头18为霍尔磁场传感器，多个霍尔探头18安装在电磁系统8的工作面处，并采用并联连接后由霍尔磁场强度传感器集线器19连接控制器11，霍尔探头18用于检测电磁系统8的磁场。霍尔探头18检测的磁场参数作为反馈信号传递给控制器11，能够形成闭环控制的反馈回路，反馈信号由控制器11与预设磁场参数进行比较，从而便于控制器11动态调节磁场参数(通过控制电池模组2的输出功率来实现)，在工作面获得设定的磁场强度，实时控制电磁系统8的实际工作磁场。

为了提高电磁系统8对铁磁性杂物的吸附效果，并降低工作能耗，如图1、图4至图6所示，本实用新型还包括导磁装置，导磁装置安装在电磁系统8的结构框架8001上，能够将电磁系统8的磁场方向引导为竖直向下，从而将磁场集中于工作面(工作面之外的其他方向的散射磁场极小，不会影响非工作区域的铁磁性物质、不会对人员造成损伤)，提高电磁系统8的吸附效果，并降低工作能耗。

具体的，本实用新型的导磁装置包块多个导磁板10，每个电磁铁单元的电磁铁8002两端分别设有一块导磁板10，即导磁板10设置在电磁铁8002的轴向两侧，导磁板10上设有导磁螺栓，每块导磁板10通过四个导磁螺栓与电磁铁8002铁芯的一端固定，四个导磁螺栓圆周均布，所在圆形的圆心与铁芯的轴线重合，圆心的直径为铁芯直径的0.4倍至0.9倍。

为了进一步提高电磁系统8对铁磁性杂物的吸附效果，如图5和图6所示，本实用新型的导磁板10呈等腰三角形，顶角设有圆角(等腰三角形的顶角圆滑过渡)，电磁铁8002的铁芯半径与导磁板10顶角的圆角半径相同，并与导磁板10的两个侧边相切，即导磁板10的圆角的半径与电磁铁8002的铁芯半径相同，并且形成导磁板10的顶角的两个侧边与铁芯相切。导磁板10的材料为软磁合金，优选电工纯铁或1J22软磁合金，电磁铁8002产生的磁通由导磁板10引向设备下端面，使磁通集中从工作面通过，在工作平面(设备下方)获得较大磁场的同时，设备四周的磁场快速衰减，设备外壳处的磁场小于国家安全标准规定的磁场数值(小于7000A\/m)。并且，如此设置，经由导磁板10导出的磁场分布均匀，各处吸附力相同，能够进一步提高电磁系统8对铁磁性杂物的吸附效果。本实用新型通过优化电磁系统8的线圈与电路、设计铁芯与导磁板10形状尺寸最终能够获得具有良好功效比的电磁系统8。

如图5和图6所示，导磁板10装夹在结构框架8001上。为了便于导磁板10的安装，本实用新型的导磁板10底角设有倒角(即导磁板10的两个底角被垂直于底边切掉)，底边上设有安装槽，通过安装槽使得导磁板10安装在结构框架8001上，安装槽为矩形槽(为便于安装，矩形槽开口处可设置锥度，即开口处侧边向矩形外侧倾斜)。导磁板10底边的长度为铁芯长度的0.4倍至3倍，倒角长度(底角被切掉时被切处的长度，即垂直于底边的高度)为底边长度的0.5倍或以下，等腰三角形(导磁板10)的高度为底边的0.2倍至2倍，导磁板10的厚度为2mm至60mm，作为优选，本实用新型的安装槽为两个，两个安装槽在导磁板10上对称分布，安装槽的高度为2mm至60mm，两个安装槽之间的距离占导磁板10底边长度的三分之一至十分之九，能够将导磁板10稳固安装在结构框架8001上。

本实用新型在制备时，采用机加工方法制备目标尺寸的铁芯、导磁板10，机加工完成后进行退火热处理，热处理温度为300℃至900℃，保温时长5分钟至180分钟，热处理气氛为氢气；恒温热处理后的样品以1℃\/min至35℃\/min的速度冷却至120℃至750℃，然后空冷至室温。线圈制备时，将直径为0.3mm至2.2mm的铜线缠绕在铁芯上，缠绕匝数为1000匝至6000匝；用软磁材料制备的螺栓将铁芯与导磁板10固定在一起，装配成型。若电磁系统8搭载冷却系统3时，则在铜线绕组外拼接冷却系统3的空心铜管(水冷管路3004)。

为了保护电磁系统8不被磕碰，并便于在电磁系统8断电后释放铁磁性杂物，如图1所示，本实用新型还包括围护箱体9，围护箱体9安装在电磁系统8的外侧，能够保护电磁系统8不受外界磕碰。本实用新型的围护箱体9的下端面设有非导磁材料层，非导磁材料层采用不影响磁场空间分布的材料制成，例如除铁钴镍外的金属或合金、塑料、木材等材料制成，厚度范围为5mm-15mm。作为优选，非导磁材料层选为10mm的铝合金非导磁材料，能够保证电磁系统8断电后的剩磁不足以继续吸附铁磁性杂物，顺利完成作业后铁磁性杂物的释放。

在安装施工时，本实用新型的结构框架8001、导磁板10、围护箱体9的紧固零部件全部由设备内部进行紧固，能够防止设备零件掉落污染工作区域，进一步提高本实用新型的运行可靠性。

为了消除电磁系统8运行时存在的潜在隐患，如图1所示，在实施时，本实用新型还可以包括防护覆盖件，防护覆盖件覆盖在围护箱体9上，用于隔离人体与电磁系统8的磁场，从而屏蔽掉电磁系统8的非工作面处的磁场，避免电磁系统8工作时对体内带有金属器械(心脏支架、用于治疗血管瘤的栓塞等，以及金属质人造假肢、假体等)的工作者或路人造成伤害，消除电磁系统8运行时的潜在隐患。在选材上，防护覆盖件选取导磁材料(例如与导磁板材料相同的材料)制成，覆盖在围护箱体9(除工作面处)的外侧，能够屏蔽掉电磁系统8非工作面处向外发散的磁场。

为了便于协调电磁系统8的磁场强度与工作效率，如图1至图5所示，本实用新型还包括高度调节机构7，高度调节机构7安装在车体1上，并与电磁系统8相连，用于调节电磁系统8的离地高度。具体的，高度调节机构7可选用电机带动蜗轮蜗杆、电机带动齿轮齿条、电机带动曲柄连杆、气缸驱动、液压缸驱动等方式调节电磁系统8的离地高度。作为优选，本实用新型采用电机带动蜗轮蜗杆的方式调节电磁系统8的离地高度。本实用新型的车体1包括车轮1001、连接架1002和车架1003，车轮1001安装在车架1003上，用于支撑与行走，连接架1002安装在车架1003上，用于外接车辆。高度调节机构7包括丝杠7001、连接块7002、蜗杆轴7003、高度调节电机7004、连接杆7005；两根连接杆7005穿插在电磁系统8的结构框架8001的通孔上，连接杆7005的两端设有连接块7002，连接块7002内安装有螺母，螺母与丝杠7001连接，丝杠7001可转动的(例如通过轴承)安装在车架1003上，丝杠7001上安装有蜗轮；高度调节电机安装在车架1003的顶部，并与蜗杆轴7003相连，蜗杆轴7003与蜗轮相连；高度调节电机7004带动蜗杆轴7003转动，从而带动蜗轮转动，蜗轮带动丝杠7001转动，连接块7002和连接杆7005上下运动，从而带动电磁系统8上下运动。为了保证电磁系统8上下运动时的平稳性，高度调节机构还包括导杆7006，导杆7006与连接块7002滑动配合，能够为电磁系统8的上下运动提供导向。电机采用步进电机，且与控制器11的操作单元相连，并将高度调节机构7设置非作业行车、高作业间隙行车、中作业间隙行车和低作业间隙行车四个档位，使得控制器11能够通过操作单元调节高度调节机构7的档位，从而实现磁场强度与工作效率的匹配，即：车体1的行进速度与高度调节机构7的档位相匹配，行进速度快则工作效率高，由非作业行车、高作业间隙行车、中作业间隙行车至低作业间隙行车，车体1速度依次减慢，但同等电流的前提下电磁系统8吸附强度依次增强，从而便于根据实际情况采用最佳的磁场强度与工作效率。值得一提的是，虽然电磁系统8的磁场强度可通过改变电流进行调节，但高度调节机构7的引入能够进一步丰富电磁系统8的运行模式。

为了辅助电磁系统8吸附嵌入地面的铁磁性杂物，如图1和图3所示，本实用新型还包括喷气装置5，喷气装置5安装在车体1上，用于将场道上的铁磁性杂物吹离地面。本实用新型的喷气装置5包括高压鼓风机5001和风刀5002；高压鼓风机5001分别与低压电瓶13、风刀5002相连，由低压电瓶13供电，并与控制器11电连接；高压鼓风机5001进气口为车体1的移动方向，高压鼓风机5001出口通过导风管与风刀5002相连，风刀为腔体结构，截面上部呈矩形，下部呈顶角朝下的三角形，由三角形顶角处出气，风刀5002的出气口方向垂直于场道道面，能够吹起本次清理范围内的铁磁性杂物。面向车体1的行进方向，风刀5002位于电磁系统8的前方。在安装时，风刀5002的长度方向与车体1的行进方向垂直设置，在电磁系统8吸附铁磁性杂物前，能够吹动嵌入地面的铁磁性杂物(如抛丸使用的钢珠)，使之向电磁系统8运动(离开地面)，从而便于电磁系统8吸附不易松动的铁磁性杂物。

为了进一步清理嵌入地面的铁磁性杂物，如图1和图9所示，本实用新型还包括清扫装置，清扫装置安装在车体1上，面向车体1的行进方向，清扫装置位于喷气装置5的前方，清扫装置包括毛刷、转轴、清扫电机；毛刷安装在转轴上，转轴与清扫电机相连，清扫电机与控制器11、直流变换器6相连，由电池模组2供电，清扫电机带动转轴转动，使得毛刷清扫地面，从而使得本实用新型在吸附铁磁性杂物时具有三道工序，即：首先对地面上的铁磁性杂物进行清扫，然后将铁磁性杂物吹离地面，最后由电磁系统8的工作面吸附铁磁性杂物，能够提高电磁系统8对场道的清理效果，便于嵌入地面的铁磁性杂物的清理。

为了便于多个电磁铁单元组的并排安装，如图1和图7所示，本实用新型的车体1上设有用于安装电磁铁单元组的辅助装置。在本实用新型的一个实施例中，辅助装置为辅助清扫拖车1004，辅助清扫拖车1004为一个或多个，并与车体1活动连接，辅助清扫拖车1004上安装有电磁铁单元组，用于吸附场道上的铁磁性杂物。作为优选，辅助清扫拖车1004为两个，两个辅助清扫拖车1004连接在车体1的车架1003两端，与车架1003呈品字形设置，便于电磁铁单元组的并排安装，车体1上安装有一个电磁铁单元组，每个辅助清扫拖车1004上均安装有一个电磁铁单元组，三个电磁铁单元组呈品字形，即：车架1003上安装有控制器11、电池管理系统4、电池模组2、直流变换器6、一个电磁铁单元组(带有导磁装置、围护箱体9、并设置多个霍尔探头18)、高度调节机构7、喷气装置5、清扫装置、低压电瓶13、车载充电机、接触器单元、冷却系统3、警戒装置17、警报装置16、显示器12等，而每个辅助清扫拖车1004上仅安装喷气装置5、清扫装置、高度调节机构7、一个电磁铁单元组(带有导磁装置、围护箱体9、并设置多个霍尔探头18)，连接线通过线缆与车架1003上的控制器11、电池管理系统4、电池模组2、直流变换器6等连接。在电池模组2输出功率和储存能量足够的情况下，本实用新型的车体1上的电磁铁单元组作为主作业清扫设备，辅助清扫拖车1004上的电磁铁单元组作为辅助清扫设备，能够增加清扫宽度，提高作业效率。

为了便于本实用新型的运行，如图1和图9所示，本实用新型还包括低压电瓶13、车载充电机和接触器单元；低压电瓶13的额定电压为24V及以下。低压电瓶13通过直流变换器6与电池模组2相连，还与控制器11、电池管理系统4电连接，用于为控制器11、电池管理系统4供电，保证控制器11、电池管理系统4的正常运行；直流变换器6包括高压直流变换单元和低压直流变换单元；高压直流变换单元与电磁系统8、电池模组2相连，用于为电磁系统8输电；低压直流变换单元与低压电瓶13、电池模组2相连，用于为低压电瓶13输电；车载充电机与直流变换器6相连，车载充电机为交流直流变换器，用于将外部交流电源变换为直流电源，为电池模组2慢速输电；接触器单元与控制器11、电池模组2和高压直流变换单元相连，用于保证高压电运行时的安全。作为其他可行方案，还可采用外部直流快速充电装置为电池模组2进行充电，外部直流快速充电装置直接通过接触器单元给电池模组2进行直流快速充电。

作为电池模组2充电与放电的实现方式，本实用新型的直流变换器6具有高低压两组直流输出；直流变换器6通过高压直流输出汇流条(接触器单元的部件)与电磁系统8相连，为电磁系统8输送电力；直流变换器6通过低压直流输出汇流条与低压电瓶13相连，输出12V低压，用于为低压电瓶13充电；直流变换器6还设有直流输入端，直流输入端与车载充电机、接触器单元相连，用于为电池模组2输电，能够实现交流慢速充电，直流快速充电。作为能够适配现有设备的优选，本实用新型的低压电瓶13的额定电压为24V及以下，优选12V(同现有汽车的低压电电压相同)。

为了提高电池模组2在低温时的充放电能力，如图1和图9所示，本实用新型还包括加热膜14，加热膜14包覆在电池模组2的箱体内侧，并与直流变换器6相连。加热膜14与直流变换器6电连接，通过接触器单元由电池模组2供电，用于电加热电池模组2。加热膜14可采用现有技术的PI加热膜，低温条件下，加热膜14能够将电池模组2加热至一定温度(例如10℃)，从而能够为电池模组2附加低温自加热功能，在低温作业前加热电池模组2，进一步提高电池模组2的放电能力。

进一步的，本实用新型还包括用于存放电池模组2的保温箱体15，能够实现对电池模组2的保温，保证电池模组2的充放电能力，延长电池模组2的寿命。

为了保证本实用新型的工作稳定性，延长本实用新型的持续作业时间，如图3和图8所示，本实用新型还包括冷却系统3，冷却系统3的冷却介质为水，用于冷却电池模组2和直流变换器6；冷却系统3包括散热风扇3001、风扇电机3006、水泵3005、水泵电机3007、水冷管路3004、水箱3002和温控开关3003；散热风扇3001与风扇电机3006相连；风扇电机3006安装在车体1上，并与控制器11相连；水冷管路3004分别与电池模组2、直流变换器6相连，具体的，冷却管路在电池模组2内呈回字形铺设在电池模组2下方，在直流变换器6内呈回字形铺设在直流变换器6的下方；水泵3005和温控开关3003安装在水冷管路3004上；水泵电机3007与水泵3005相连，还与控制器11相连；温控开关3003并与风扇电机3006相连，用于控制风扇电机3006的启停；水泵电机3007、风扇电机3006并与直流变换器6相连；水箱3002分别与水冷管路3004、风扇相连。在工作时，控制器11内设有温控开关3003的启动值(例如50℃)，在冷却管路内的温度低于温控开关3003的启动值时，温控开关3003呈断开状态，风扇电机3006不工作，冷却介质在管路内自然风冷，在冷却管路内的温度等于或高于温控开关3003的启动值时，温控开关3003呈闭合状态，风扇电机3006开始工作，散热风扇3001转动，向水箱3002吹风，冷却管路内的冷却介质在散热风扇3001处换热。本实用新型通过设置冷却系统3，采用水冷的冷却方式，能够延长电池模组2、直流变换器6的使用寿命，并保证工作稳定性，具有工作稳定性好、持续作业时间长的特点。

若在高温天气(例如温度超过30℃的夏天)下工作，本实用新型的电磁系统8也可搭配冷却装置，例如，通过水泵3005让冷却介质在水冷管路3004内进行循环，水冷管路3004与电磁系统8的线圈(铜线绕组)之间以导热胶相接，最终达到冷却铜线绕组的目的。

为了便于获悉车体1工作时的位置，如图1和图9所示，本实用新型还包括警戒装置17，警戒装置17安装在车体1上，与控制器11相连，还与场道中控室信号连接，用于向场道中控室报告位置。优选地，警戒装置17为车载GPS，能够实时向场道中控室发送车体1的位置，以无线电形式广播位置信号，发出场道占用信息，便于本实用新型分时段工作时及运行出故障时的交接，并排除本实用新型运行时对其他设备的运行存在干扰的隐患。

为了进一步增强本实用新型的警示效果，如图1和图9所示，本实用新型还包括警报装置16，警报装置16安装在车体1上，并与控制器11相连，用于在车体1作业中报警和电量不足时报警，不仅能够排除电池模组2电量不足时电磁系统8已吸附的铁磁性杂物发生遗撒的隐患，还能够排除本实用新型运行时可能无法直观地被外界获知而对其他设备的运行存在干扰的隐患。进一步的，警报装置16包括警报灯，警报灯安装在车体1的顶部和后部，并与控制器11相连，用于在车体1的作业中灯光报警，以提高本实用新型的安全性。

为了便于显示本实用新型运行时的各项参数，如图9所示，本实用新型还包括显示器12，显示器12为触屏显示器，显示器12安装在车体1上，并与控制器11相连，用于实时显示本实用新型运行时的各项参数，并能够为本实用新型参数的调节提供输入面板(控制器的操作控制单元包括用于控制电磁系统8、高度调节机构7、喷气装置5、清扫装置等的多个按钮，按钮集成于显示器12处)。

为了便于车体1的运行，如图2所示，本实用新型的车体1为单轴的拖车结构，与车辆可转动的活动连接，便于车辆牵引车体1行走与转向。同时，本实用新型的车体1的底盘采用扭力梁结构，具有良好的减震效果，在处于非工作状态时，便于车体1的快速转运。

为了便于对清扫作业进行运行控制，如图9所示，本实用新型的控制器11包括操作控制单元和显示单元；操作控制单元与电磁系统8、高度调节机构7、喷气装置5、清扫装置相连，用于提供运行控制，用于提供操控按钮，实现运行控制，通过控制器11实现对电磁系统8工作状态的控制；显示单元便于驱动显示器12显示电磁系统8的工作状态、电池模组2的电量状态和温度状态，实时显示剩余可用工作时间。在电池管理系统4采集完电池模组2的核电状态数据后，数据通过CAN总线传输给控制器11，控制器11的显示单元能够显示电池模组2的剩余可用工作时间，在剩余可用工作时间低于10分钟时，控制器11进行声光报警，提示操作人员及时释放电磁系统8收集的铁磁性杂物，防止电池模组2停止电力输出后铁磁性杂物的遗撒。

为了便于对电池模组2进行管理，如图9所示，本实用新型的电池管理系统4设有温度采集单元4003、电池电压采集单元4002和霍尔电流传感器4001；温度采集单元4003包括一个或多个温度传感器，多个温度传感器在电池模组2内均匀分布，用于检测电池模组2的温度；电池电压采集单元4002与电池模组2相连，用于采集电池模组2的电压；霍尔电流传感器4001与电池模组2相连，用于采集电池模组2的电流，从而使得电池管理系统4能够对电池模组2每个电池单元的充电、放电进行管理，监测每个电池单元的电压，估算电池模组2的荷电状态和健康状态，从而便于对电池模组2进行有效管理。

作为运行时的供电电源，如图9所示，本实用新型的电池模组2为磷酸铁锂电池组。电池模组2包括多个电池单元，多个电池单元串联连接。优选的，电池单元的数量为48个，48个电池单元串联连接，从而形成额定电压为153.6V的电池模组2。本实用新型根据车辆对电池能量密度要求不高的特点，利用磷酸铁锂材料作为电池材料，在满足能量密度的同时使得电池模组2具有能量密度高、热稳定性好、安全可靠的特点。

为保证本实用新型的电气可靠性，如图9所示，本实用新型的电池模组2、直流变换器6、控制器11、电磁系统8、显示器12的各连接器均安装有互锁插头，形成互锁电路回路。在所有连接器连接无误后，互锁开关才能打开，此时电池管理系统4方能接通电池模组2的高压输出接触器，向直流变换器6输出直流电压。

在实施时，为了提高本实用新型的环境适应性，本实用新型的电池模组2、控制器11、电池管理系统4、直流变换器6、显示器12、电磁系统8的防护等级为IP67级，能够提高本实用新型的密封防护效果，提高本实用新型的环境适应性。

综上所述，本实用新型的电磁系统8包括多个并联连接的电磁铁单元组；每个电磁铁单元组包括多个电磁铁单元，多个电磁铁单元串联连接，能够产生电磁场吸附场道表面上的铁磁性杂物。本实用新型能够充分发挥电磁铁8002吸力强、电磁场强度可调、断电即消磁卸载所吸附杂物的技术优势，快速对场道表面各种尺寸、难以消磁极化的铁磁性杂物进行吸附清扫；同时，电磁系统8由电池模组2供电，具有成本低、安全可靠、工况灵活、使用方便、绿色环保的特点。

如图1至图10所示，下面对本实用新型的工作过程步骤做详细说明：

步骤一：开机并警示外界。

在准备进行对铁磁性杂物的清扫工作时，首先开机，开机的同时警报灯被点亮，时刻向外界发出警示。

步骤二：进行行车状态判断。

车体1处于行车(由车辆牵引运送，未进行铁磁性杂物的清理)状态时，则开始判断电磁系统8离地间隙。若高度调节机构7处于非作业行车档位，则电池模组2停止输出高压电，此时电磁系统8不工作。其中，若高度调节机构7未处于非作业行车档位，则手动调节控制器11的操作控制单元(操作控制单元中控制高度调节电机7004的按钮)，将高度调节机构7的档位改为非作业行车档位。

车体1未处于行车(由车辆牵引运送，未进行铁磁性杂物的清理)状态时，则进行清扫准备。控制器11检测高压互锁是否正常，若不正常，则显示器12显示设备不完整，电池模组2此时不输出高压电；若正常，则控制器11开始判断电池模组2的荷电状态。在判断电池模组2的荷电状态时，若电池模组2的荷电不大于30％，则显示器12显示电量不足，电池模组2此时不输出高压电；若电池模组2的荷电大于30％，则控制器11发出上电指令，电池管理系统4控制电池模组2输出高压电。电池模组2经由直流变换器6输出高压电和低压电，低压电瓶13充电、高压鼓风机5001工作、电磁系统8等工作。

控制器11通过霍尔探头18获取电磁系统8工作面的磁场强度，磁场强度未达到设定值时，显示器12显示磁场强度弱，此时需要手动断开电磁系统8的供电电路进行检修；磁场强度达到设定值时，控制器11进行电池模组2荷电状态的检测。电池模组2荷电小于10％时，显示器12显示电量低，需要尽快停机，此时需要手动断开电磁系统8供电电路，以免因电磁系统8突然断电造成已收集的铁磁性杂物的遗撒；电池模组2荷电不小于10％时，若需要继续清理铁磁性杂物，电磁系统8可正常工作。

在进行清理工作时，控制器11还会检测直流变换器6和电池模组2的温升，直流变换器6或电池模组2任一温度高时，冷却系统3水泵电机3007开始工作，冷却介质对直流变换器6和电池模组2进行水冷降温。在冷却介质温升超过设定温度值时，冷却系统3风扇电机3006开始工作，对冷却介质进行吹风降温，在吹风降温时，风扇电机3006的供电由直流变换器6输出的高压电提供。冷却介质温升不超过设定温度值时，风扇电机3006不工作。

步骤三：完成铁磁性杂物清理工作后的断电。

在完成对铁磁性杂物的清理工作时，手动断开电磁系统8供电电路，此时电磁系统8吸附的铁磁性杂物掉落，收集后统一处理。电池模组2停止高压电的输出，进行低压电瓶13的断电，结束工作。

实施例1：场道用电磁清扫拖车应用于机场跑道

喷砂除胶作业是机场跑道必不可少的日常维护工作之一，但是喷砂作业所用铁砂极易残留在机场跑道。残留在跑道的铁砂会被吸进飞机发动机，击毁高速运转的发动机叶片，造成巨大的经济损失，甚至影响飞行安全。目前，机场清扫喷砂(抛丸)用的钢珠主要依靠人力清扫，但是粒度极小的钢珠不易被肉眼识别且容易陷进跑道面的缝隙中，人工清扫极难清扫干净。此外，机场跑道占地面积极大，清扫工作量极大，采用人力清扫费时费力，影响机场运行效率。

在清扫机场跑道时，如图1和图7所示，本实用新型的车体1由车辆拖拽，车体1两端连接辅助清扫拖车1004，呈品字形设置，车体1上安装一组电磁铁单元组，每个辅助清扫拖车1004上各安装一组电磁铁单元组，三组电磁铁单元组与车体1上的直流变换器6并联连接，三组电磁铁单元组平行设置，形成的清扫宽度为8.5米。

在本实施例中，电磁铁8002的铁芯直径为80mm，长度为400mm，铁芯轴线距离导磁板10底边的距离为60mm。导磁板10的底边长度为500mm，厚度为20mm，倒角长度为20mm，圆角直径为80mm，四个导磁螺栓的安装直径为55mm。

在材料选择上，铁芯与导磁板10的材质为坡莫合金(其Ni含量40％)。制备时，将铁芯与导磁板10置于氢气气氛的热处理炉内，随炉升温至900℃，保温90min后以2℃\/min的速度冷却至400℃，然后保持气氛不变，将样品与密闭罩一起推出热处理炉进行空冷，冷却至室温。制作线圈时，选取1.6mm直径的漆包铜线在铁芯中部进行缠绕，线圈距离铁芯圆柱体端面8mm，共缠绕4800匝。用软磁材料的螺栓将缠绕好线圈的铁芯与导磁板10紧固在一起组成一个电磁转换单元。将电磁转换单元放置在结构框架8001中，组成一个带有导磁板10的电磁铁单元，将6个电磁铁单元拼接起来，线圈铜线首尾串联连接，形成一个电磁铁单元组，一个电磁铁单元组安装在车体1上，另两个电磁铁单元组分别安装在两个辅助清扫拖车1004上。三个安装好的电磁铁单元组呈品字形连接，各组电路并联后由直流变换器6接入电池模组2的电路中。在工作时，本实施例的功率为2100W，工作面磁场大于12kA\/m，以30km\/h的速度运动时有效清扫宽度8.5m。

实施例2：场道用电磁清扫拖车应用于公路

在一些重要的公路上，由于行驶车辆会掉落铁磁性杂物对路面行驶的车辆、人员或其他设备构成隐患，故需要定时清理路面的铁磁性杂物。铁磁性杂物具有密度大的特点，相对于其他材质的同体积杂物质量更重，在清扫时具有不易清扫收集的特点，此时人工拾捡费时费力，劳动强度大。

在清理路面时，按照单次清理宽度为一个车道进行设计，本实施例的电磁系统8的单次清理宽度为3米，电磁系统8包括两个电磁铁单元组，由车体1承载，由车辆牵引车体1运动。

在本实施例中，电磁铁8002的铁芯直径为150mm，长度为350mm，铁芯轴线距离导磁板10底边的距离为120mm，导磁板10的底边长度为750mm，厚度为30mm，倒角长度为30mm，圆角直径为150mm，四个导磁螺栓的安装直径为100mm。

在材料选择上，铁芯与导磁板10的材质为电工纯铁(DT4C)。制备时，将铁芯与导磁板10置于氢气气氛的热处理炉内，随炉升温至780℃，保温30min后以5℃\/min的速度冷却至320℃，然后保持气氛不变，将样品与密闭罩一起推出热处理炉进行空冷，冷却至室温。制作线圈时，选取2.2mm直径的漆包铜线在铁芯中部进行缠绕，线圈距离铁芯圆柱体端面10mm，共缠绕3500匝。用软磁材料的螺栓将缠绕好线圈的铁芯与导磁板10紧固在一起组成一个电磁转换单元。将电磁转换单元放置在结构框架8001中，组成一个带有导磁板10的电磁铁单元，将2个电磁铁单元拼接起来，线圈铜线首尾串联连接，形成一个电磁铁单元组。将2个电磁铁单元组横向连接，两个电磁铁单元组并联后由直流变换器6接入电池模组2电路中。在工作时，本实施例的功率为650W，工作面磁场大于12kA\/m，以30km\/h的速度运动时有效清扫宽度3m。

实施例3：场道用电磁清扫拖车应用于港口

在港口、码头等一些装卸货集中的区域，掉落的铁磁性杂物对装卸工人和装卸设备的运行存在隐患，因而需要定时清理并回收利用。

在清理港口、码头等装卸货集中的区域时，由于区域存在车辆、货物、人员等分布分散和不规律，车辆的行驶容易受阻，因而本实施例中车体1采用人工推拉实现运行。

在本实施例中，电磁铁8002的铁芯直径为30mm，长度为150mm，铁芯轴线距离导磁板10底边的距离为30mm，导磁板10的底边长度为400mm，厚度为5mm，倒角长度为10mm，圆角直径为30mm，四个导磁螺栓的安装直径为18mm。

在材料选择上，铁芯与导磁板10的材质为1J22软磁合金。制备时，将铁芯与导磁板10置于氢气气氛的热处理炉内，随炉升温至860℃，保温60min后以3℃\/min的速度冷却至720℃，然后保持气氛不变，将样品与密闭罩一起推出热处理炉进行空冷，冷却至室温。制作线圈时，选取0.5mm直径的漆包铜线在铁芯中部进行缠绕，线圈距离铁芯圆柱体端面5mm，共缠绕2500匝。用软磁材料的螺栓将缠绕好线圈的铁芯与导磁板10紧固在一起组成一个电磁转换单元。将电磁转换单元放置在结构框架8001中，组成一个带有导磁板10的电磁铁单元，将3个电磁铁单元拼接起来，线圈铜线首尾串联连接，形成一个电磁铁单元组。将3个电磁铁单元组横向连接，三个电磁铁单元组并联后由直流变换器6接入电池模组2电路中。在工作时，本实施例的功率为120W，工作面磁场大于8kA\/m，有效清扫宽度1.2m。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

设计图

一种场道用电磁清扫拖车论文和设计

一种场道用电磁清扫拖车论文和设计-高洪江

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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