基于TRIZ理論的軌道交通半自動(dòng)清洗設(shè)備研發(fā)

張新莊

摘 要：TRIZ理論旨在探究創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律，探究問題存在的矛盾沖突，篩選獲得解決矛盾沖突的方案， TRIZ解決矛盾沖突的理論能夠有效促進(jìn)創(chuàng)造發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。文章運(yùn)用TRIZ理論在軌道交通半自動(dòng)清洗設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論；半自動(dòng)清洗設(shè)備

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）17-0027-02

TRIZ理論就是為解決和促進(jìn)創(chuàng)造發(fā)明問題而形成的矛盾沖突解決理論，它是基于技術(shù)的發(fā)展演化規(guī)律，研究整個(gè)設(shè)計(jì)與開發(fā)過程，核心是研究創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，重點(diǎn)研究創(chuàng)造研發(fā)過程中遇到的問題、矛盾和沖突，通過解決沖突矛盾，獲得最終的理想需求。實(shí)踐證明，運(yùn)用TRIZ理論，可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程，而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。

下面就軌道交通半自動(dòng)清洗設(shè)備的研發(fā)利用TRIZ 理論進(jìn)行研究。

1 半自動(dòng)清洗系統(tǒng)的研究?jī)r(jià)值

目前國(guó)內(nèi)列車清洗有兩種，一種為列車自動(dòng)清洗機(jī)，特點(diǎn)效率高，消耗大，價(jià)格高，一般一臺(tái)500萬左右，目前應(yīng)用不普遍，只有廣東、上海、北京幾個(gè)大車輛段在應(yīng)用。如圖1所示。

列車自動(dòng)清洗機(jī)適用于清洗列車外表面的灰塵、油污及其它污漬。通過水、清洗劑及清洗刷的作用自動(dòng)清洗列車的兩側(cè)面，包括車門和窗玻璃。列車自動(dòng)清洗機(jī)由刷洗系統(tǒng)、壓縮空氣供給系統(tǒng)、水供給系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、洗滌劑供給系統(tǒng)、水循環(huán)及處理系統(tǒng)等組成，采用列車自行牽引、以2～4 km/h的速度通過庫內(nèi)洗刷的形式，自動(dòng)進(jìn)行列車兩側(cè)的刷洗和沖洗工作。

另一種是完全人工清洗，洗刷一列火車，需要至少9個(gè)人的配合，需要近1 h的時(shí)間才能完成，效率較低。前面一個(gè)人拖著裝有清洗液的小車，邊走邊往火車車身上潑灑清洗液，后面一組人拿著3 m長(zhǎng)的大刷子，負(fù)責(zé)刷列車的頂部；另一組人拿著 2 m多長(zhǎng)的中刷子，負(fù)責(zé)刷列車的車窗位置；還有一組人拿著1米多長(zhǎng)的小刷子，負(fù)責(zé)洗刷列車的底部。洗刷干凈后，一個(gè)人背著50多m的水管，負(fù)責(zé)將車身上的清洗液沖洗干凈。如圖2所示。

目前兩種方法都在應(yīng)用，第一張種全自動(dòng)清洗方適合大的站段，目前只在中國(guó)幾個(gè)大型站段使用，應(yīng)用不普遍。第二種完全人工方法效率低、同時(shí)參與一輛車清洗的人比較多。根據(jù)目前現(xiàn)狀清洗系統(tǒng)現(xiàn)狀及現(xiàn)場(chǎng)列車站段整備所需求，有必要研究折中的方案，研究半自動(dòng)清洗系統(tǒng)，一方面能提高效率，使其應(yīng)用在廣泛場(chǎng)合，另一方面降低設(shè)備成本和人工成本。

2 半自動(dòng)清洗設(shè)備的研究?jī)?nèi)容、擬解決的關(guān)鍵問題 及創(chuàng)新點(diǎn)

半自動(dòng)清洗設(shè)備研究?jī)?nèi)容是研發(fā)設(shè)計(jì)半自動(dòng)列車清洗機(jī)作為目前列車全自動(dòng)清洗機(jī)和完全人工清洗的折中方案，以應(yīng)用在更廣泛的場(chǎng)合。

擬解決的關(guān)鍵問題是清洗機(jī)如何實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化，創(chuàng)新點(diǎn)是采用自動(dòng)旋轉(zhuǎn)刷、自動(dòng)給清洗液、采用自動(dòng)舉升裝置減輕操做過程中人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高清洗效率。與傳統(tǒng)的清洗方法相比，在省工、省時(shí)、省水、省電、安全五個(gè)方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

3 半自動(dòng)清洗設(shè)備的研究思路、研究方法

研究思路是，先充分到各站段進(jìn)行調(diào)研，了解目前列車清洗系統(tǒng)存在的問題，充分和現(xiàn)場(chǎng)師傅溝通，聽取他們的意見和想法。調(diào)研大部分的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，調(diào)研站段領(lǐng)導(dǎo)的意圖，調(diào)研市場(chǎng)的前景，然后根據(jù)調(diào)研結(jié)果，擬采用TRIZ理論進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)效率。

任何一個(gè)行業(yè)的發(fā)展都離不開科技的進(jìn)步和創(chuàng)新，傳統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，比如利用試湊法、試錯(cuò)法等進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，效率不高。

采用TRIZ全新的創(chuàng)新方法，能夠幫助系統(tǒng)地分析問題，快速發(fā)現(xiàn)問題、本質(zhì)和矛盾，準(zhǔn)確確定問題，探索方向。

4 運(yùn)用TRIZ理論研發(fā)的軌道交通清洗裝備

基于TRIZ理論，如圖3所示，研究篩選對(duì)應(yīng)的39個(gè)工程參數(shù)、40條發(fā)明原理，研究提高軌道交通清洗的人工清洗效率問題及解決方法，形成沖突矩陣表。

根據(jù)TRIZ沖突矩陣，求主要參數(shù)沖突矩陣交集，利用原理5組合原理，原理12等勢(shì)性考慮創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、方案，形成沖突矩陣，見表1。

最后篩選形成考慮的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、方案。

5 具體的清洗設(shè)備研發(fā)

5.1 自旋噴淋式清洗器

利用TRIZ組合原理、等勢(shì)能創(chuàng)新原理設(shè)計(jì)自旋噴淋式清洗器，具備一方面具備自動(dòng)旋轉(zhuǎn)刷、中間出水清洗組合功能，避免了刷頭手工上下刷消耗勢(shì)能、消耗功，刷、洗功能一體化提高了清洗操作流程，提升了清洗自動(dòng)化，提高了效率。

設(shè)備配24 V蓄電池，配備長(zhǎng)桿、短桿刷桿；毛刷盤轉(zhuǎn)速在每分鐘180轉(zhuǎn)到250轉(zhuǎn)之間，噴清洗液壓力流量可調(diào)，如圖4所示。

5.2 自行式舉升清洗車

為方便清洗列車的頂部和靠近站臺(tái)的側(cè)部，有一定容量自行舉升車，可以自行也可以舉升，舉升高度在3.5 m，加上人的高度，保證車頂?shù)淖罡唿c(diǎn)低于人的雙手位置，從而工人在清洗車頂時(shí)不感覺到累。利用等勢(shì)性原理方案，工作時(shí)使舉升裝置升到一定高度進(jìn)行整輛列車上部清洗，省時(shí)省力。

5.3 手推式清洗車

配置寬度在0.6 m重量在100 kg以內(nèi)的手推式清洗車，并在車上配置24 V電瓶和1.6～3.0 m的清洗器一套，用來清洗車體測(cè)面利用組合原理，設(shè)計(jì)手推式清掃車，使清掃車既具備裝清洗液功能，同時(shí)具備裝電池、抽水泵、裝洗刷頭、毛刷、工具等功能。

5.4 刷 頭

利用組合、分割原理設(shè)計(jì)清洗需要的刷頭，刷頭設(shè)計(jì)成可以拆換的，如圖5所示。

6 結(jié) 語

通過基于TRIZ 理論設(shè)計(jì)的軌道交通半自動(dòng)清洗設(shè)備，在現(xiàn)場(chǎng)中已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用，效果很好。實(shí)踐證明運(yùn)用TRIZ理論，可大大加快創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程，得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。應(yīng)用TRIZ理論研發(fā)新產(chǎn)品，能夠系統(tǒng)地以新的視覺分析問題，快速發(fā)現(xiàn)問題本質(zhì)或矛盾，準(zhǔn)確確定問題探索方向，迅速篩選各種可能，通過進(jìn)行邏輯性的判斷，最終獲得解決沖突矛盾的最優(yōu)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙燕江，張永德，鄒赫莉.基于TRIZ理論的抽煙機(jī)葉片清理的設(shè)計(jì)[J].機(jī) 械設(shè)計(jì)，2010，（2）.

[2] 石先杰，史冬巖，鄧波，等.基于TRIZ理論的攀爬機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].應(yīng) 用科技，2011，（3）.