基于TRIZ創(chuàng)新思維方法的地鐵清潔方案設(shè)計

龍雨晴

摘 要：如今地鐵作為現(xiàn)代化城市重要交通工具，為城市市民生活帶來便利的同時，現(xiàn)有地鐵清潔效率低成本高成為重要的問題。為了更好地解決地鐵外部清洗問題，我們將運用 triz 理論創(chuàng)新思維方法對地鐵外部清洗方案進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。

關(guān)鍵詞：地鐵清潔;創(chuàng)新性設(shè)計;清潔方案

一.地鐵清潔存在的問題

與外界相比，地鐵隧道是一個相對封閉的空間，地鐵站與外界之間的空氣交換只能通過車站的出入口和有限的隧道氣井來進(jìn)行。地鐵污染顆粒物主要來源于車輪與軌道摩擦產(chǎn)生的粉塵顆粒。附著在地鐵表面的灰塵，應(yīng)定期清理地鐵?，F(xiàn)如今地鐵外部清潔主要采用專業(yè)的列車洗車機(jī)。通過系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動、手動、水清洗、洗滌液清洗的功能，即經(jīng)過幾道工序后使車體側(cè)壁和前后端面基本無斑漬、污物、灰塵或異物?？此坪唵蔚那逑催^程，但對于清洗總長約120米，高3.8米的地鐵，并不簡單。以上海城市地鐵為例，每天投入運營的地鐵列車數(shù)量約3800多輛，洗車庫每天會完成約8列地鐵列車的洗車任務(wù)，每輛地鐵約4天清洗一次，列車洗車機(jī)清潔效率低下無法滿足現(xiàn)如今龐大的地鐵數(shù)量。其次，地鐵車輛需要由司機(jī)操縱自行驅(qū)動或通過絞盤、蓄電池車等牽引系統(tǒng)牽引進(jìn)入洗車庫，夜間地鐵大規(guī)模調(diào)度需要大量人員配合，且調(diào)度流程相對復(fù)雜耗費大量時間?？梢钥闯霾捎迷撉逑聪到y(tǒng)清洗地鐵車輛雖可實現(xiàn)良好清潔效果，但地鐵清新機(jī)的主要問題點有二，一是清潔效率低，二是將地鐵到洗車場調(diào)度困難，導(dǎo)致地鐵清潔耗費大量人力成本和時間成本。

二.利用TRIZ創(chuàng)新型思維方法分析該問題

2.1 TRIZ 創(chuàng)新型思維方法概述

TRIZ理論的主要思想是對于特定問題，無法直接找到相應(yīng)的解決方案。您可以先將此問題轉(zhuǎn)換為TRIZ問題并將其表示為TRIZ問題，然后使用TRIZ系統(tǒng)中的理論和工具方法獲得一個通用的解決方案，最后將該通用的解決方案轉(zhuǎn)換為針對特定問題的解決方案，并在實際中實現(xiàn)問題，最后得到解決方案。其中，解決技術(shù)沖突的40條創(chuàng)新原則是 t r i z 理論的重要組成部分。利用該原理可以使發(fā)明具有可預(yù)見性，從而更好地指導(dǎo)發(fā)明創(chuàng)造活動。主要的方法步驟如圖1所示：識別產(chǎn)品或方法創(chuàng)新策略過程中的技術(shù)矛盾，包括技術(shù)系統(tǒng)需要改進(jìn)的參數(shù)和退化的參數(shù)，分別以39個通用工程參數(shù)為特征;在矛盾矩陣表中找到縱向改進(jìn)參數(shù)。給出了單元中與橫向劣化參數(shù)相交的新息原理的個數(shù);根據(jù)具體內(nèi)容的數(shù)字搜索原則;根據(jù)對應(yīng)原理的具體內(nèi)容，將每個原則應(yīng)用于一個具體的技術(shù)問題，并討論了如何在具體問題上應(yīng)用和實現(xiàn)每個原則。

2.2定義最終理想解

TRIZ之父阿奇舒勒指出，系統(tǒng)總是在沿著增加其理想度的方向發(fā)展和進(jìn)化，最終表現(xiàn)為：系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)所有既定的有用功能，卻不占用時間和空間，不消耗資源，也不產(chǎn)生任何有害功能。對于地鐵外部清潔方案理想解的分析包括以下6個步驟：

1）設(shè)計的最終目的：提高清潔效率，減小地鐵調(diào)度成本，實現(xiàn)地鐵外部清潔。

2）設(shè)計的最終目的最終理想解：高效清潔，且無需調(diào)度

3）達(dá)到最終理想解的障礙：地鐵體積太大，長度太長，且清潔需要大量用水

4）出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果：停車場無法處理大量清潔污水，只能在外設(shè)立專門洗車場

5）不出現(xiàn)這種障礙的條件：不使用液體或合理處理液體

2.3明確創(chuàng)造這些條件的可用資源

1）超系統(tǒng)資源：空氣，風(fēng)，地球引力，磁場，電場，聲波等

2）系統(tǒng)資源：地鐵結(jié)構(gòu)，灰塵等

3）子系統(tǒng)資源：灰塵微粒，水分子，氣體分子等

2.4技術(shù)矛盾、矛盾矩陣

1）希望改進(jìn)的特征：

25.時間損失（清潔效率低）

30.物體外部有害因素作用（污水難處理）

2）查找矛盾矩陣得到可用的發(fā)明原理：

通過序號從40個發(fā)明原理中得到以下四種可能用到的原理：

序號18.機(jī)械振動原則

e.利用超聲波振動同電磁場配合.

序號20.連續(xù)有益作用原則

a.連續(xù)工作

序號25.自我服務(wù)原則

b.利用廢料（能的和物質(zhì)的）.

序號28.代替力學(xué)原理原則

a.用光學(xué)，聲學(xué)，味學(xué)等設(shè)計原理代替力學(xué)設(shè)計原理。

b.用電場.磁場和電磁場同物體相互作用。

C。從恒定場到不確定場，從固定時間場到時變場，從非結(jié)構(gòu)化場到結(jié)構(gòu)化場。

d.利用鐵磁顆粒組成的場.

2.5發(fā)明原理可行分析：

1）聲波清灰

通過序號18.機(jī)械振動原則19.連續(xù)有益作用原則25.自助原則指導(dǎo);根據(jù)粉塵的物理特性：粉塵粒子的直徑通常小于500微米;選擇利用空氣介質(zhì)傳導(dǎo)聲波，利用波的振動作用于灰塵。

聲能通過空氣介質(zhì)傳遞到相應(yīng)的灰燼積聚點，從而使聲波充當(dāng)灰燼上的聲疲勞。由于聲波振蕩的反復(fù)作用，當(dāng)壓灰循環(huán)載荷變化到一定的循環(huán)應(yīng)力倍數(shù)時，由于疲勞破壞了灰渣的結(jié)構(gòu)，然后通過重力將灰渣從附著體表面去除，達(dá)到清灰的作用。

2）靜電吸塵

通過序號20連續(xù)工作原則，28代替力學(xué)原理原則的指導(dǎo);根據(jù)灰塵的物理特性;大部分灰塵帶電，有些帶正電，而另一些帶負(fù)電。當(dāng)帶電塵埃顆粒靠近帶電體時，在它們之間會產(chǎn)生電場以形成電場力來吸引塵埃顆粒。設(shè)想利用電場代替力學(xué)原理吸附地鐵隧道空間的灰塵。利用靜電吸引小物體，利用靜電吸附空氣中的粉塵。

三.地鐵清潔方案創(chuàng)新性設(shè)計

3.1 創(chuàng)新性方案

利用地鐵隧道封閉空間，在地鐵隧道地鐵停滯位置設(shè)置多個聲波吹灰器與靜電吸塵器裝置。使用聲波清潔劑可以清除地鐵表面上的灰塵。并利用風(fēng)力和電場力吸引落下的灰塵。

3.2方案優(yōu)點：

1）可以貫穿和清潔所有的位置，有效作用范圍大，清灰不留死角

2）能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)工作，減少時間損耗，提高清潔效率

3）利用現(xiàn)有能源及物質(zhì)，節(jié)約耗材，節(jié)能環(huán)保。

4）實現(xiàn)自動化，節(jié)約人力成本

3.3方案不足：

1）清潔效果不如傳統(tǒng)用水清潔效果，對于頑固污漬仍需運用傳統(tǒng)清潔方式。

2）需要對除塵裝置中積累的灰塵進(jìn)行定期處理。

四.小結(jié)

本文在 TRIZ 理論指導(dǎo)下的地鐵清潔方案設(shè)計，只能在一定程度上對于地鐵清潔方案帶來新的思路和角度，但由于個人能力的限制，仍存在諸多專業(yè)問題無法解決，并不能解決該領(lǐng)域的所有問題。借助于上述創(chuàng)新思維的分析方法，我們可以更好地觀察和分析問題，用科學(xué)的方法解決設(shè)計問題，尋求更合理的創(chuàng)新解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]陳光.創(chuàng)新思維與方法：TRIZ理論與應(yīng)用[M]。北京：科學(xué)出版社，2011.

[2]魯景，李多松.介紹了聲波清灰技術(shù)的原理及應(yīng)用。工業(yè)安全與環(huán)保，2007（01）：14-15.