列車自動清洗機端刷機構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化可行性分析

董海濤

（福州地鐵集團有限公司，福建福州 350009）

0 引言

列車自動清洗機實現(xiàn)了電客車外表面的機械化、自動化清潔，降低了人員保潔費用支出，且大大提高了電客車的清洗效率。目前隨著全自動無人駕駛地鐵線路的建設(shè)開通，列車自動清洗機不僅實現(xiàn)了清潔工作的自動化，而且自動清洗機與信號系統(tǒng)相互聯(lián)接，實現(xiàn)了設(shè)備操作的無人化，實現(xiàn)了電客車從進入洗車機到整列車清洗完成的全過程無人值守作業(yè)。這就要求列車自動清洗機不僅要有良好的清潔效果，還要有更高的運行穩(wěn)定性。端洗機構(gòu)做為設(shè)備在整個洗車作業(yè)中動作幅度最大、最頻繁的部件，其結(jié)構(gòu)型式的合理性，對電客車端面的清潔效果和整個設(shè)備的穩(wěn)定性起到至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合福州地鐵5 號線列車自動清洗機項目實施過程中存在問題，對端刷機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式進行優(yōu)化方案的分析。

1 福州地鐵5 號線端洗情況

福州地鐵5 號線列車自動清洗機安裝完成后，在清洗調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)自動清洗機對電客車端面的清洗效果不佳（圖1）?？梢钥闯鲈陔娍蛙嚨亩嗣嫦虏窟€存在較大的未清洗區(qū)域，端面?zhèn)炔恳泊嬖诓糠謪^(qū)域沒有清洗到位。而在洗車測試過程中，多次發(fā)生端洗機構(gòu)故障現(xiàn)象，導(dǎo)致洗車過程中斷。

圖1 端面清洗效果

2 原因分析

2.1 端面?zhèn)炔?/h3>

從圖2b）可以看出電客車端部側(cè)面未清洗到位區(qū)域不大，這主要是由于端刷刷毛與側(cè)刷刷毛均未刷到此區(qū)域而導(dǎo)致的死角。側(cè)刷機械主要用于刷洗電客車側(cè)面，如果為了覆蓋這一小塊區(qū)域而改變側(cè)刷的結(jié)構(gòu)，不僅性價比不高，而且可能造成限侵刮傷電客車側(cè)面的情況，所以可以通過增加端刷機構(gòu)該區(qū)域的刷毛長度以及增大端刷刷毛的吃毛量，解決端刷側(cè)部清洗不到位的問題。

圖2 端刷機構(gòu)最低限位尺寸

2.2 端面下部

經(jīng)測量，端面下部未清洗到位的區(qū)域為防爬器上部約300 mm的寬度范圍。端刷機構(gòu)下降至最低位置時的尺寸如圖2 所示，此時端刷刷軸中心距離電客車車輪走行軌道面的高度為1580 mm，中部的端刷刷毛的極限位置距離防爬器上部為246 mm，與實際的清洗效果相吻合。

3 端刷效果不佳整改方案確定

通過上述分析可以得知，不管端面?zhèn)炔窟€是端面下部的清洗問題，均可通過對端刷機構(gòu)進行調(diào)整來解決。側(cè)部的問題相對比較簡單，通過增加刷毛長度以及加大吃毛量即可解決，最主要的問題是端面下部的清洗問題。解決端面下部刷洗不到位問題的核心是降低端刷刷軸的最低下限位，以便使端刷刷毛盡可能地刷洗到電客車端面下部區(qū)域。經(jīng)分析，以下3 套方案可以達到降低端刷刷軸最低下限位的目的。

3.1 方案1

首先分析端刷機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，由于端刷的擺動機構(gòu)設(shè)置在端刷刷軸下部，此部分擺動固定座的高度為400 mm，如果可以把擺動電機及固定座放置到端刷行車臺面的內(nèi)部，可以降低高度280 mm（圖3、圖4）。

圖3 原端刷擺動機構(gòu)固定座位于行走臺面上方

圖4 端刷機構(gòu)擺動固定座放入行走臺面內(nèi)部

可以看出，如果將端刷機構(gòu)擺動固定座放入行走臺面內(nèi)部后，固定座面板距離行走臺面的高度從原來的400 mm 降到120 mm，相當(dāng)于端刷刷軸下限位向下延伸了280 mm，這樣就可以涵蓋無法清洗到位的246 mm 區(qū)域，理論上可以解決端面下部清洗效果不佳的問題。此方案的缺點是端刷擺動機構(gòu)位于行走臺面內(nèi)部后，后期擺動電機維修難度較大，維修人員無操作空間。

3.2 方案2

第2 套方案是優(yōu)化現(xiàn)有端刷傳動機構(gòu)，盡量將傳動機構(gòu)的部件尺寸縮短，以達到端刷刷軸高度下降的目的。原結(jié)構(gòu)的端刷刷軸的最低高度距離端刷走行軌面1345 mm，電客車車輪走行軌面較端刷走行軌面低235 mm（圖5）。端刷刷軸固定架固定于鏈條上，通過鏈條圍繞鏈條滾軸傳動，從而實現(xiàn)端刷刷軸的提升或上降。

圖5 端刷機構(gòu)刷軸最低位

在不將端刷擺動電機放入行走臺面內(nèi)部的情況下，端刷刷軸固定架已經(jīng)無法整體下降，但通過調(diào)整限位塊、限位方管、鏈條座、鏈條滾軸固定座的尺寸，可以適當(dāng)降低端刷刷軸的最低下限位。經(jīng)分析核算，將限位塊縮短10 mm、限位方管下降66 mm、鏈條座縮短20 mm 以及鏈條滾軸固定座降低20 mm，可使端刷刷軸最低位置下降116 mm，即使端刷刷軸中心距離端刷走行軌面的高度縮小至1229 mm（圖6）。

圖6 調(diào)整后端刷機構(gòu)刷軸最低位

同時配合調(diào)整端刷刷毛的長度和吃毛量，理論上可以使端刷刷洗下部區(qū)域下降約150 mm，但距離無法清洗到位的246 mm區(qū)域仍有約100 mm 差距。此方案的改動量最小、施工周期最短、對日常洗車作業(yè)影響最小，但無法達到預(yù)期效果，仍留有100 mm 左右的無法清洗區(qū)域。

3.3 方案3

第3 套方案是將下部端刷旋轉(zhuǎn)電機的安裝位置移至端刷架上部，這樣可以將原來端刷走行臺面上旋轉(zhuǎn)電機占用的空間用于端刷刷軸的上下移動（圖7）。

圖7 旋轉(zhuǎn)電機移至上方

通過調(diào)整電機安裝位置，使端刷刷軸的下部最低點大大下降，最低下限位可達到距離端刷走行軌面1050 mm 的高度，即由原來的1345 mm下降為950 mm，下降了395 mm，這樣可以完全覆蓋端面原來無法清洗的300 mm 左右的區(qū)域。此方案效果最佳，但改動量最大，需要對端刷框架重新進行加工，同時由于端刷旋轉(zhuǎn)電機移至上部，為了保障端刷的上限位不受影響，整個框架的高度需要增加，導(dǎo)致上部走行天軌的高度也要相應(yīng)提高，所以原來墻體上的天軌安裝預(yù)埋板也要加長。

4 確定優(yōu)化方案

綜合對比以上3 套方案，考慮到電客車做為面對乘客，其衛(wèi)生清潔情況展示著地鐵公司的形象，所以最終決定采用方案3，即將下部端刷旋轉(zhuǎn)電機安裝位置移至端刷架上部的整改方案。洗車機廠家按此方案對端刷機構(gòu)進行整改后，重新進行洗車效果驗證，最終結(jié)果顯示原無法清洗到位的端洗區(qū)域已可以刷洗到位，證明該洗車機刷機構(gòu)結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化方案合理可行（圖8）。

圖8 整改后端面清洗效果

5 結(jié)束語

列車自動清洗機作為電客車外部清潔的設(shè)備，其設(shè)計需要適應(yīng)電客車外觀尺寸，尤其是端刷機構(gòu)，除了刷毛形狀須與電客車的輪廓貼合外，端刷上下移動區(qū)域應(yīng)覆蓋電客車端面整個須清洗區(qū)域（一般為防爬器上方）?？紤]到土建單位在施工時，端刷走行軌道的標(biāo)高很可能與圖紙有較大偏差等因素，還應(yīng)預(yù)留一定的裕量，否則就容易出現(xiàn)本文所遇到問題。同時電客車端面設(shè)計時除了考慮美觀外，也應(yīng)考慮后續(xù)清洗的便利性，盡量避免凹面等異形輪廓，以及防爬器設(shè)置不宜過于突出，否則容易造成清潔死角。