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摘 要：随着时代的发展，铁路运输越来越成为交通运输的核心，干净整洁的车体在交通服务中就尤为显得重要。同时车辆的通车越来越频繁，调度压力越来越大，如果仍是采用拖车入库清洗或者人工清洗，将越来越不适应现在铁路车辆的发展速度。本论文是对一种全天候车体外皮清洗机进行研究，实现在既有线路上铁路多车型的不建库、通过式车体外皮清洗作业，同时采用独有的保温技术配合完善的洗车工艺，使系统在冬季低温环境下也能正常使用，实现四季全天候不建库、通过式洗车作业，不仅能大大降低调度压力，同时也能克服低温环境因素难题，填补国内空白。
关键词：不建库;通过式;多车型适用;冬季低温洗车作业
中图分类号：U279 文献标识码：A
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
随着时代的发展，铁路运输越来越成为交通运输的核心，干净整洁的车体在交通服务中就尤为显得重要。车体表皮清洗一直是一项工程繁重、内容繁琐的工作，现有的检修段均为既有线路，无法修建专用的洗车库，表皮清洗工作多数都由人工完成，需要大量的工人参与且清洗周期较长，尤其是冬季环境温度较低，极大增加洗车难度和洗车周期。
考虑到以上因素，为降低车体表皮清洗周期、提高清洗效果、减少人工工作量，拟研究了一种适用于铁路各车型的不建库、通过式、四季均可使用的全天候自动表皮清洗产品，克服冬季低温难题。改变现有洗车产品采用拖车入库清洗以及人工库内清洗的清洗方式，极大地降低了建设成本和人工成本，缩短清洗时间，提高洗车机利用率，减轻调度压力[1]。
1.2 国内外研究现状
目前，国内列车受风沙、雨雪、雾霾等环境的影响，在车体外表面积累了大量的灰尘、油污及其他污垢。为了更好的进行日常运营及维护，必须对车体表面进行清洗。现阶段国内主要工艺为：高压水射流、刷洗和人工清洗。高压水射流刷洗适应性窄、人工清洗耗时又耗能、外皮清洗机设备无法在寒冷的冬季发挥作用。一些厂家的洗车机能够进行冬季洗车，其中一种是需要建库，通过牵引车牵引降弓后的列车，清洗完后，再用牵引车拉回;另一种是采用通过式洗车，但仍然不能解决冬季结冰问题，不能达到清洗的目的。
1.3 本文的研究内容及章节安排
本文是针对一种全天候车体外皮清洗機进行研究。全文分为三章节：第一章节为绪论，探讨课题的背景意义以及国内外研究现状;第二章节为系统方案设计，对系统的方案进行研究;第三章节为新型功能的研究，对系统具备的新型功能进行探索研究。
2 方案设计
2.1 系统方案
全天候车体外皮清洗机采用不建库、通过式清洗，满足四季环境下的洗车作业。通过水、清洗剂和清洗刷的作用，自动清洗车辆的两侧外表面、侧顶弧面和侧裙面，包括车门和窗玻璃。清洗后车体外表面无灰尘、泥土和其它污渍，清洗后的污水全部回收，经配套的水处理系统处理后循环使用。
整个清洗作业过程利用车体自身动力进行牵引或牵引机牵引的方式对通过洗车线的车体进行清洗，通过速度≤5 km/h。整个清洗过程实现自动化，可采用自动与手动的操作控制模式，并能实现切换是否使用洗涤剂以及只通过不洗车等模式的选择。在全天候全自动模式下，设备在无车时自动停机并处于待机状态。来车后自动启动，可实现设备无人值守。
2.2 系统布局
全天候车体外皮清洗机主要由信号指示系统、喷淋系统、侧面洗刷组、侧弧顶洗刷组、水供给系统、清洗剂配比供给系统、电气控制系统、摄像监控系统及污水处理系统等组成。系统除控制部分外，轨边清洗作业装置为一条单向行驶直接实施洗车作业的专用线。整个全天候车体外皮清洗机的系统布局图如图1所示。
2.3 各部分组成详情
设备信号指示系统由入库信号灯、洗车作业提示牌、洗车程序信号控制装置等组成，入库信号灯用于提示车辆司机列车行进的安全状态;洗车作业提示牌用于提示车辆司机即将进行洗车区域，需要进行限速行驶;洗车程序信号控制装置用于设备工作状态的控制以及信号指示等。
设备喷淋系统主要由预湿工位、清洁剂喷淋工位、漂洗工位等组成。用于各刷组水和清洁剂的喷淋，并按照洗车工艺流程分布。
设备侧面洗刷组是采用气缸作用使毛刷达到工作区域，利用电机带动毛刷旋转，实现对车体侧面部位进行清洗作业，并采用独有的保温技术，满足四季全天候清洗作业，同时刷组系统具有安全保护装置，系统刷洗不会对车皮造成损伤。针对不同宽度车辆的清洗作业，刷组系统均能自动保持稳定的洗刷力[2]。
设备侧弧顶裙边洗刷组采用一体化分时工作结构，既采用同一个气缸作用使侧弧顶和裙边毛刷达到工作区域，独立电机带动各自毛刷旋转，实现对车体侧顶弧面及裙边的清洗作业，并采用独有的保温技术，满足四季全天候清洗作业，同时刷组系统具有安全保护装置，系统刷洗不会对车皮造成损伤。针对不同宽度车辆的清洗作业，刷组系统均能自动保持稳定的洗刷力。
设备水供给系统由回用水供水泵、清水供水泵、失水保护装置及管路系统组成，主要用于喷淋、洗刷组的水供给。针对不同的供水要求，系统采用分别独立的水泵供水，以实现各自稳定的压力和流量。同时系统加入加热水装置以实现四季露天全天候正常洗车作业[3]。
设备清洗剂配比供给系统采用防腐蚀材料，适合清洗剂的使用。并配有计量泵、流量校正柱等，通过电气控制箱的控制，保证洗涤剂用量合适，同时具有辅助的自动导液装置，保护操作人员的安全和减轻操作人员倒液的劳动量。
设备采用MBR一体化污水处理系统，经过污水处理系统处理后的废水能够达到原铁道部颁发的TB/T 3007-2000《铁路回用水水质标准》，同时溢流部分的水质满足当地的废水排放标准。
设备电气控制系统由传感器、控制单元、执行元件组成。用于控制清洗机各系统的动作执行，并监控各系统的工作状态，在出现故障时进行报警提示。 摄像监控系统采用全面监控的SCADA系统，对洗车全过程进行实时在线监控，保证洗刷的安全。设备具有闭路电视摄像监视洗车全过程功能，可连续记录至少24小时。记录存储时间不少于30天。
3 全天候车体外皮清洗机新型功能的研究
全天候车体外皮清洗机一套适用于铁路各车型的不建库、通过式、四季均可使用全天候自动表皮清洗系统。其新型功能主要体现以下两个方面：能实现既有线路下的安装使用;能实现冬季低温环境下室外通过式洗车功能。
3.1 不建库、通过式功能的研究
要实现既有线路上，不建库、通过式洗车方式，需要满足铁路建筑限界标准2 440 mm。系统刷组结构采用较长的摆臂结构，以满足系统在不工作时刷组收回的状态下，满足铁路建筑限界标准2 440 mm，不影响既有线路上车辆的正常通行。同时系统在工作状态下，对通行进行清洗的车辆进行限速要求，通过速度≤5 km/h。一是保证车辆刷组清洗作业时间，达到良好的洗车效果;二是低速状态下，车辆在行驶过程中的偏移量将极大的减小，对刷组的作用力也将减小，提高系统使用寿命的同时也将避免刷组结构件对于车体的影响。从而实现通过式清洗作业。
3.2 低温作业功能的研究
现有洗车设备刷组结构均为开放式结构，无法在室外低温环境下使用。为了应对以及隔绝室外低温环境的影响，系统采用了独有的保温仓技术，在刷组机构上配置有半封闭式保温仓，冬季低温环境下半封闭保温仓与车体形成保温空间，以隔绝外部低温环境。
为保证清洗作业区域内活水作业，避免水结冰对清洗作业的影响，系统中水供给管路采用了保温措施，并对清洗使用的水进行加热处理，冬季低温环境下采用热水供给使用。热水输出后配合管路保温措施，使到达清洗作业区域的水和清洗剂混合液具备稳定的温度，实现活水作业。
考虑冬季低温因素的影响，系统对洗车工艺进行优化，以实现理想的洗车效果。首先加入了预湿喷淋工位，并将其设立清洗作业第一步，用以调节车体温度，达到润湿车体的目的。冬季低温模式下，预湿喷淋装置将采用热水供给，改善车体温度，使车体具备清洗作业条件，避免车体温度对后续洗车工艺产生影响;其次加入了干燥工位，车辆经过清洗劑抹刷、初清洗以及精清洗后，车辆进入外皮干燥区域，此区域利用干燥的热刷毛带走车皮表面的残余水分，保证车体表面的洁净干燥，避免出现残余水造成的污染以及冬季环境出现残余水结冰附着在车体表面的现象。
参考文献：
[1]刘迪.全自动运行地铁车辆段设计特点分析[J].科技与创新，2020，7（08）：53-54+57.
[2]曾磊，蒋军，曹友龙.洗车机无人值守洗车可行性分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2019，28（10）：122-123.
[3]白天荣.洗车机旋转结构加装固定装置的可行性分析[J].机电工程技术，2019，48（12）：153-155.
关键词：不建库;通过式;多车型适用;冬季低温洗车作业
中图分类号：U279 文献标识码：A
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
随着时代的发展，铁路运输越来越成为交通运输的核心，干净整洁的车体在交通服务中就尤为显得重要。车体表皮清洗一直是一项工程繁重、内容繁琐的工作，现有的检修段均为既有线路，无法修建专用的洗车库，表皮清洗工作多数都由人工完成，需要大量的工人参与且清洗周期较长，尤其是冬季环境温度较低，极大增加洗车难度和洗车周期。
考虑到以上因素，为降低车体表皮清洗周期、提高清洗效果、减少人工工作量，拟研究了一种适用于铁路各车型的不建库、通过式、四季均可使用的全天候自动表皮清洗产品，克服冬季低温难题。改变现有洗车产品采用拖车入库清洗以及人工库内清洗的清洗方式，极大地降低了建设成本和人工成本，缩短清洗时间，提高洗车机利用率，减轻调度压力[1]。
1.2 国内外研究现状
目前，国内列车受风沙、雨雪、雾霾等环境的影响，在车体外表面积累了大量的灰尘、油污及其他污垢。为了更好的进行日常运营及维护，必须对车体表面进行清洗。现阶段国内主要工艺为：高压水射流、刷洗和人工清洗。高压水射流刷洗适应性窄、人工清洗耗时又耗能、外皮清洗机设备无法在寒冷的冬季发挥作用。一些厂家的洗车机能够进行冬季洗车，其中一种是需要建库，通过牵引车牵引降弓后的列车，清洗完后，再用牵引车拉回;另一种是采用通过式洗车，但仍然不能解决冬季结冰问题，不能达到清洗的目的。
1.3 本文的研究内容及章节安排
本文是针对一种全天候车体外皮清洗機进行研究。全文分为三章节：第一章节为绪论，探讨课题的背景意义以及国内外研究现状;第二章节为系统方案设计，对系统的方案进行研究;第三章节为新型功能的研究，对系统具备的新型功能进行探索研究。
2 方案设计
2.1 系统方案
全天候车体外皮清洗机采用不建库、通过式清洗，满足四季环境下的洗车作业。通过水、清洗剂和清洗刷的作用，自动清洗车辆的两侧外表面、侧顶弧面和侧裙面，包括车门和窗玻璃。清洗后车体外表面无灰尘、泥土和其它污渍，清洗后的污水全部回收，经配套的水处理系统处理后循环使用。
整个清洗作业过程利用车体自身动力进行牵引或牵引机牵引的方式对通过洗车线的车体进行清洗，通过速度≤5 km/h。整个清洗过程实现自动化，可采用自动与手动的操作控制模式，并能实现切换是否使用洗涤剂以及只通过不洗车等模式的选择。在全天候全自动模式下，设备在无车时自动停机并处于待机状态。来车后自动启动，可实现设备无人值守。
2.2 系统布局
全天候车体外皮清洗机主要由信号指示系统、喷淋系统、侧面洗刷组、侧弧顶洗刷组、水供给系统、清洗剂配比供给系统、电气控制系统、摄像监控系统及污水处理系统等组成。系统除控制部分外，轨边清洗作业装置为一条单向行驶直接实施洗车作业的专用线。整个全天候车体外皮清洗机的系统布局图如图1所示。
2.3 各部分组成详情
设备信号指示系统由入库信号灯、洗车作业提示牌、洗车程序信号控制装置等组成，入库信号灯用于提示车辆司机列车行进的安全状态;洗车作业提示牌用于提示车辆司机即将进行洗车区域，需要进行限速行驶;洗车程序信号控制装置用于设备工作状态的控制以及信号指示等。
设备喷淋系统主要由预湿工位、清洁剂喷淋工位、漂洗工位等组成。用于各刷组水和清洁剂的喷淋，并按照洗车工艺流程分布。
设备侧面洗刷组是采用气缸作用使毛刷达到工作区域，利用电机带动毛刷旋转，实现对车体侧面部位进行清洗作业，并采用独有的保温技术，满足四季全天候清洗作业，同时刷组系统具有安全保护装置，系统刷洗不会对车皮造成损伤。针对不同宽度车辆的清洗作业，刷组系统均能自动保持稳定的洗刷力[2]。
设备侧弧顶裙边洗刷组采用一体化分时工作结构，既采用同一个气缸作用使侧弧顶和裙边毛刷达到工作区域，独立电机带动各自毛刷旋转，实现对车体侧顶弧面及裙边的清洗作业，并采用独有的保温技术，满足四季全天候清洗作业，同时刷组系统具有安全保护装置，系统刷洗不会对车皮造成损伤。针对不同宽度车辆的清洗作业，刷组系统均能自动保持稳定的洗刷力。
设备水供给系统由回用水供水泵、清水供水泵、失水保护装置及管路系统组成，主要用于喷淋、洗刷组的水供给。针对不同的供水要求，系统采用分别独立的水泵供水，以实现各自稳定的压力和流量。同时系统加入加热水装置以实现四季露天全天候正常洗车作业[3]。
设备清洗剂配比供给系统采用防腐蚀材料，适合清洗剂的使用。并配有计量泵、流量校正柱等，通过电气控制箱的控制，保证洗涤剂用量合适，同时具有辅助的自动导液装置，保护操作人员的安全和减轻操作人员倒液的劳动量。
设备采用MBR一体化污水处理系统，经过污水处理系统处理后的废水能够达到原铁道部颁发的TB/T 3007-2000《铁路回用水水质标准》，同时溢流部分的水质满足当地的废水排放标准。
设备电气控制系统由传感器、控制单元、执行元件组成。用于控制清洗机各系统的动作执行，并监控各系统的工作状态，在出现故障时进行报警提示。 摄像监控系统采用全面监控的SCADA系统，对洗车全过程进行实时在线监控，保证洗刷的安全。设备具有闭路电视摄像监视洗车全过程功能，可连续记录至少24小时。记录存储时间不少于30天。
3 全天候车体外皮清洗机新型功能的研究
全天候车体外皮清洗机一套适用于铁路各车型的不建库、通过式、四季均可使用全天候自动表皮清洗系统。其新型功能主要体现以下两个方面：能实现既有线路下的安装使用;能实现冬季低温环境下室外通过式洗车功能。
3.1 不建库、通过式功能的研究
要实现既有线路上，不建库、通过式洗车方式，需要满足铁路建筑限界标准2 440 mm。系统刷组结构采用较长的摆臂结构，以满足系统在不工作时刷组收回的状态下，满足铁路建筑限界标准2 440 mm，不影响既有线路上车辆的正常通行。同时系统在工作状态下，对通行进行清洗的车辆进行限速要求，通过速度≤5 km/h。一是保证车辆刷组清洗作业时间，达到良好的洗车效果;二是低速状态下，车辆在行驶过程中的偏移量将极大的减小，对刷组的作用力也将减小，提高系统使用寿命的同时也将避免刷组结构件对于车体的影响。从而实现通过式清洗作业。
3.2 低温作业功能的研究
现有洗车设备刷组结构均为开放式结构，无法在室外低温环境下使用。为了应对以及隔绝室外低温环境的影响，系统采用了独有的保温仓技术，在刷组机构上配置有半封闭式保温仓，冬季低温环境下半封闭保温仓与车体形成保温空间，以隔绝外部低温环境。
为保证清洗作业区域内活水作业，避免水结冰对清洗作业的影响，系统中水供给管路采用了保温措施，并对清洗使用的水进行加热处理，冬季低温环境下采用热水供给使用。热水输出后配合管路保温措施，使到达清洗作业区域的水和清洗剂混合液具备稳定的温度，实现活水作业。
考虑冬季低温因素的影响，系统对洗车工艺进行优化，以实现理想的洗车效果。首先加入了预湿喷淋工位，并将其设立清洗作业第一步，用以调节车体温度，达到润湿车体的目的。冬季低温模式下，预湿喷淋装置将采用热水供给，改善车体温度，使车体具备清洗作业条件，避免车体温度对后续洗车工艺产生影响;其次加入了干燥工位，车辆经过清洗劑抹刷、初清洗以及精清洗后，车辆进入外皮干燥区域，此区域利用干燥的热刷毛带走车皮表面的残余水分，保证车体表面的洁净干燥，避免出现残余水造成的污染以及冬季环境出现残余水结冰附着在车体表面的现象。
参考文献：
[1]刘迪.全自动运行地铁车辆段设计特点分析[J].科技与创新，2020，7（08）：53-54+57.
[2]曾磊，蒋军，曹友龙.洗车机无人值守洗车可行性分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2019，28（10）：122-123.
[3]白天荣.洗车机旋转结构加装固定装置的可行性分析[J].机电工程技术，2019，48（12）：153-155.