地鐵車(chē)廂清潔車(chē)的設(shè)計(jì)

南松　劉志運(yùn)　周少藝

摘要 由于地鐵運(yùn)營(yíng)特性，使得地鐵車(chē)輛清潔的時(shí)間有限。同時(shí)由于地鐵車(chē)廂內(nèi)頂部較高，工作人員難以直接進(jìn)行擦拭，造成車(chē)廂內(nèi)頂部清潔耗費(fèi)時(shí)間較多，清潔效率不高。文章所設(shè)計(jì)的地鐵車(chē)廂清潔車(chē)正是在軌道交通智慧運(yùn)維的大背景下，應(yīng)用凈干濕一體化技術(shù)等實(shí)現(xiàn)機(jī)器換人完成地鐵車(chē)廂內(nèi)頂部的清潔工作，有效解決地鐵車(chē)廂內(nèi)頂部清潔作業(yè)存在的問(wèn)題和困難。

關(guān)鍵詞 地鐵清潔;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);軌道交通

中圖分類(lèi)號(hào) U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）10-0067-03

0 引言

地鐵因其能耗低、乘坐便捷等特點(diǎn)在城市交通中快速發(fā)展[1]。為了更好地服務(wù)乘客出行，地鐵線路運(yùn)營(yíng)時(shí)間較長(zhǎng)，尤其在節(jié)假日運(yùn)營(yíng)時(shí)間還會(huì)延長(zhǎng)，造成對(duì)地鐵列車(chē)的清潔時(shí)間相對(duì)減少。通常地鐵公司只對(duì)次日需要出庫(kù)運(yùn)營(yíng)的車(chē)輛進(jìn)行正常保潔，其中少數(shù)車(chē)輛進(jìn)行深度保潔，導(dǎo)致清潔效率不高，清潔質(zhì)量難以得到保證。為了優(yōu)化地鐵列車(chē)的清潔時(shí)間和提高地鐵列車(chē)的清潔質(zhì)量，魏培欣等人通過(guò)研究干冰噴射技術(shù)，提出了利用干冰在高壓氣流中加速，沖擊地鐵列車(chē)的表層，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的清洗[2]。王玉敏設(shè)計(jì)了自動(dòng)洗車(chē)工藝，解決了牽引小車(chē)作為動(dòng)力時(shí)引起軌道開(kāi)裂的難題，運(yùn)用接觸軌不進(jìn)庫(kù)自動(dòng)洗車(chē)創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了洗車(chē)、淋雨一體化功能，促進(jìn)了洗車(chē)設(shè)施技術(shù)的升級(jí)[3]。在現(xiàn)有研究中，大多是對(duì)于地鐵車(chē)輛外部結(jié)構(gòu)或零部件的清潔，尚缺少針對(duì)地鐵列車(chē)車(chē)廂內(nèi)部環(huán)境清潔的相關(guān)研究。通過(guò)調(diào)研走訪發(fā)現(xiàn)對(duì)于地鐵車(chē)廂內(nèi)部的清潔工作主要通過(guò)人工完成，其中對(duì)于車(chē)廂內(nèi)頂部的清潔作業(yè)，往往由于地鐵列車(chē)車(chē)廂高度的原因，清潔人員難以方便的進(jìn)行清潔，導(dǎo)致清潔效率低，同時(shí)現(xiàn)有的人工清潔方式還存在許多缺陷。該文采用模塊化設(shè)計(jì)的地鐵車(chē)廂清潔車(chē)正是基于人工清潔存在的問(wèn)題而設(shè)計(jì)，應(yīng)用了當(dāng)前多種主流技術(shù)，配備智能化信息管理系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)的人工用抹布、拖布的清潔模式，能有效清潔一些人工難以清潔的死角，降低作業(yè)的遺留，解決清潔不到位等問(wèn)題，大大提高了清潔效率。

1 設(shè)計(jì)背景及意義

隨著軌道交通技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化、自動(dòng)化的地鐵列車(chē)檢修設(shè)備正在逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工完成對(duì)地鐵列車(chē)的日常檢修工作，但是對(duì)于地鐵車(chē)廂內(nèi)部的日常清潔工作仍是通過(guò)人工完成的。人工作業(yè)存在遺漏、清潔不到位及作業(yè)環(huán)境差等缺點(diǎn)。低效率的清潔工作日益成為制約城市軌道交通快速發(fā)展、公共交通服務(wù)質(zhì)量提升的不利因素。為了提高地鐵列車(chē)的清潔效率以及改善清潔人員的工作環(huán)境。有必要開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)新穎、便攜小巧、使用方便的地鐵車(chē)廂清潔裝置，該地鐵車(chē)廂清潔車(chē)可以解決地鐵車(chē)廂內(nèi)頂部清潔作業(yè)存在的問(wèn)題和困難。

2 傳統(tǒng)清潔方式存在的問(wèn)題

目前對(duì)于地鐵車(chē)廂內(nèi)部的清潔方式主要是以清潔人員使用抹布擦拭清潔為主，清潔面積小，效率低，清潔人工需求量大;還有一部分是使用平板拖布進(jìn)行清潔，這種清潔方式雖然增大了清潔面積，但對(duì)于車(chē)廂內(nèi)頂部的空調(diào)出風(fēng)口以及非平面區(qū)域清潔難度較大，效果也不是很理想。在對(duì)多家地鐵公司走訪調(diào)研后，發(fā)現(xiàn)對(duì)車(chē)廂內(nèi)頂部清潔過(guò)程中，傳統(tǒng)清潔方式存在的主要問(wèn)題有：

（1）清潔效率低。清潔人員需進(jìn)入整體長(zhǎng)度達(dá)120～160 m的地鐵車(chē)廂內(nèi)部，對(duì)處于車(chē)廂頂部的空調(diào)出風(fēng)口進(jìn)行衛(wèi)生清潔，而空調(diào)出風(fēng)口大多設(shè)計(jì)在距地面約2.26～2.35 m處。清潔人員需借助工作梯站立才可以清潔，而且清潔區(qū)域有限，整體清潔的耗時(shí)較長(zhǎng)。

（2）清潔難度大。地鐵車(chē)輛為滿(mǎn)足不同環(huán)境下的載客需求，會(huì)設(shè)計(jì)不同尺寸、形狀的出風(fēng)口，如人字形、扇形等。而且，出風(fēng)口的角度又分為斜向下、垂直向下、側(cè)向等類(lèi)型。清潔工作中所使用的普通抹布難以深入出風(fēng)口內(nèi)部，導(dǎo)致灰塵、污漬殘留，影響空調(diào)出風(fēng)質(zhì)量。

（3）工作環(huán)境差。地鐵在運(yùn)行后，由于經(jīng)過(guò)了大量人群密集的地區(qū)，所產(chǎn)生的流動(dòng)性空氣較多，空氣中所含的灰塵、細(xì)菌等微小顆粒增多，經(jīng)空調(diào)對(duì)車(chē)廂內(nèi)部空氣循環(huán)處理后，大部分仍殘留在空調(diào)出風(fēng)口處，形成深厚的積污層。工作人員需手持清潔用具近距離對(duì)出風(fēng)口進(jìn)行清潔，而車(chē)廂內(nèi)頂部存在照明系統(tǒng)，清潔人員同時(shí)受到距光源過(guò)近、距離積污層過(guò)近、長(zhǎng)時(shí)間抬頭、舉手等影響，對(duì)清潔人員的視力、呼吸系統(tǒng)、脊椎、手臂肌肉等造成一定程度的勞損。

3 地鐵車(chē)廂清潔車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該地鐵車(chē)廂清潔車(chē)采用模塊化設(shè)計(jì)，分為底部、中部、頂部三部分。如圖1所示。

3.1 底部結(jié)構(gòu)

底部結(jié)構(gòu)由4個(gè)萬(wàn)向輪及底板組成移動(dòng)裝置，在移動(dòng)裝置上安裝有儲(chǔ)水裝置，儲(chǔ)水裝置材質(zhì)為鋁合金，鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，抗蝕性好[4]。采用鋁合金制作水箱既能保證清潔小車(chē)的強(qiáng)度要求，又能降低清潔小車(chē)的重量，從而提高便捷性。內(nèi)圈裝污水，外圈裝清水，使清水與污水分開(kāi)，提高清水利用率。

3.2 中部結(jié)構(gòu)

中部結(jié)構(gòu)由觸摸式的控制面板、輸送管道和扶手裝置構(gòu)成。在中部結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔夾層中布置有電路板、水泵和電源裝置。電池續(xù)航能力強(qiáng)弱直接決定了清潔小車(chē)的實(shí)用性。經(jīng)過(guò)對(duì)比，該清潔小車(chē)采用磷酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰電池具有高儲(chǔ)存能量密度、重量輕、安全性能好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、原材料來(lái)源廣泛、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)[5]，滿(mǎn)足多功能清潔小車(chē)的供能需求。

3.3 頂部結(jié)構(gòu)

頂部結(jié)構(gòu)主要由預(yù)緊彈簧和清潔頭組成。其中清潔頭主要由電動(dòng)滾筒、壓縮彈簧、張力支撐機(jī)構(gòu)、清潔布、從動(dòng)輪組成，清潔頭運(yùn)用電動(dòng)滾筒將電機(jī)和減速器共同置于滾筒體內(nèi)部帶動(dòng)從動(dòng)輪和清潔布運(yùn)動(dòng)。為了克服清潔布松弛以及增大清潔布與車(chē)廂內(nèi)頂部的摩擦達(dá)到更好的效果，采用了張力支撐機(jī)構(gòu)，其功能基于壓縮彈簧自適應(yīng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。如圖2所示。

4 技術(shù)原理

4.1 凈污水分離技術(shù)

傳統(tǒng)人工擦拭時(shí)凈水和污水混在一起，導(dǎo)致水利用率低，并且難以對(duì)地鐵列車(chē)車(chē)廂進(jìn)行有效的清潔。該地鐵清潔車(chē)采用凈污水分離技術(shù)，將污水和凈水分離開(kāi)來(lái)，改變傳統(tǒng)作業(yè)時(shí)只有一桶水的情況。該地鐵車(chē)廂清潔車(chē)的凈水和污水分別儲(chǔ)存在兩個(gè)共軸但相互隔離的圓柱容器中，且容器內(nèi)內(nèi)壁涂有防腐涂料。進(jìn)水口設(shè)計(jì)在凈水箱外側(cè)，可以觀察到凈水量。凈水箱中除了盛放干凈的水源外，還可以加入清潔劑以增強(qiáng)對(duì)地鐵車(chē)廂的清潔效果。污水箱是用于盛放從清潔車(chē)頂部清潔頭所排出來(lái)的污水?？紤]車(chē)廂清潔車(chē)工作的可靠性，在污水箱安裝有水壓傳感器，當(dāng)收集的污水達(dá)到污水箱體積的90%時(shí)，會(huì)自動(dòng)報(bào)警，以防止污水倒灌損壞清潔車(chē)。為方便污水的排放，排污口設(shè)計(jì)在污水箱的底部。凈水箱和污水箱采用共軸設(shè)計(jì)，相對(duì)于傳統(tǒng)的中間隔斷設(shè)計(jì)，共軸設(shè)計(jì)可大大提升裝置的穩(wěn)定性和平衡性，也解決了在清潔過(guò)程中由于凈水量體積不斷減小，污水量體積不斷增加，造成的設(shè)備重心偏移問(wèn)題。

4.2 干濕一體化設(shè)計(jì)

該車(chē)廂清潔車(chē)清潔過(guò)程采用干濕一體化設(shè)計(jì)。清潔頭能夠以干濕兩級(jí)來(lái)去除灰塵、污漬。工作原理為：將伸縮管道調(diào)節(jié)至適當(dāng)高度后，清潔頭在預(yù)緊彈簧的作用下，與車(chē)廂內(nèi)頂部進(jìn)行貼合。清潔頭上半部的清潔布在電動(dòng)滾筒的驅(qū)動(dòng)下對(duì)車(chē)廂內(nèi)頂部進(jìn)行清潔作用，清潔布擦拭車(chē)廂內(nèi)頂部完畢后，會(huì)進(jìn)入底部的抽污區(qū)域，此時(shí)，抽污裝置會(huì)對(duì)清潔布表面進(jìn)行抽污和吸干處理，之后清潔布會(huì)進(jìn)入到旁邊的潤(rùn)濕區(qū)域，此時(shí)噴水裝置（水或者水混合清潔劑）會(huì)對(duì)清潔布進(jìn)行潤(rùn)濕（附著清潔劑），如圖3所示。干濕一體化清潔模塊具有消耗水量低、除塵效率高及處理能力強(qiáng)等特性。同時(shí)，可以根據(jù)不同的清潔部位及骯臟程度來(lái)選擇干擦、濕擦或者先濕后干擦方式。較人工而言，擦洗的選擇面更廣，效率更高。

4.3 信息管理智能化

為了便于對(duì)車(chē)廂清潔車(chē)的工作狀態(tài)和使用情況進(jìn)行管理，清潔車(chē)中部安裝觸摸式的控制面板?？刂泼姘蹇梢詫?shí)時(shí)顯示清潔車(chē)的續(xù)航能力（剩余電量和凈水量）、作業(yè)模式、作業(yè)指導(dǎo)以及作業(yè)人員相關(guān)信息等內(nèi)容，讓工作人員更加方便地使用清潔車(chē)以及了解清潔車(chē)的工作狀況。每完成一次車(chē)廂清潔作業(yè)，控制面板就會(huì)將該次作業(yè)的相關(guān)信息生成作業(yè)記錄，進(jìn)行本地化存儲(chǔ)，以便后期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理。車(chē)廂清潔車(chē)需要在控制面板輸入使用人員身份后才可以啟動(dòng)，倘若清潔車(chē)出現(xiàn)故障，可以及時(shí)聯(lián)系到使用人員，從而降低清潔車(chē)的維護(hù)成本，提高清潔車(chē)的使用效率。

4.4 可伸縮式的管道

按照國(guó)內(nèi)通用標(biāo)準(zhǔn)，城市軌道交通（地鐵、輕軌、市域快線等）車(chē)輛類(lèi)型主要可分為：A、B、C、D及L型，也有特殊型號(hào)如APM列車(chē)、單軌列車(chē)、有軌電車(chē)等[6]。針對(duì)不同型號(hào)地鐵列車(chē)車(chē)廂內(nèi)部高度存在的差異，該地鐵車(chē)廂清潔小車(chē)采用可伸縮式的管道設(shè)計(jì)，可以使得頂部結(jié)構(gòu)的清潔頭與車(chē)廂被清潔表面緊密貼合，管道結(jié)構(gòu)如圖4所示。同時(shí)，可伸縮式的管道設(shè)計(jì)也可以方便地使車(chē)廂清潔車(chē)通過(guò)地鐵列車(chē)的車(chē)端連接處，提高作業(yè)效率。伸縮管道由內(nèi)桿和外桿組成，內(nèi)桿上每隔一定距離安裝有圓形銷(xiāo)孔，外桿下端安裝有固定的卡銷(xiāo)，外桿卡銷(xiāo)和內(nèi)桿對(duì)應(yīng)銷(xiāo)孔進(jìn)行配合可以使整個(gè)管道伸縮。伸縮管道內(nèi)部有預(yù)緊力裝置、凈水管路、污水管路。伸縮管道頂部安裝有噴水口和吸污口，吸污口可以對(duì)清潔布進(jìn)行抽污和吸干，噴水口可以對(duì)清潔布進(jìn)行噴水潤(rùn)濕。

5 總結(jié)

該地鐵車(chē)廂清潔車(chē)是基于企業(yè)生產(chǎn)一線走訪調(diào)研而提出的解決方案，具有結(jié)構(gòu)新穎、便攜小巧、安裝使用方便等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了人工清潔方式的缺點(diǎn)，能夠標(biāo)準(zhǔn)化地進(jìn)行地鐵車(chē)廂內(nèi)頂部的清潔工作，大大提升作業(yè)質(zhì)量和效率，降低一線工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境。因此，該文所設(shè)計(jì)的地鐵車(chē)廂清潔車(chē)具有一定的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)推廣效益。

參考文獻(xiàn)

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