劉翰林

[摘? ? 要]仿形刷洗是列車自動清洗機的核心部分，關(guān)系到電客車端面的清洗效果。文章介紹了成都地鐵兩種不同的列車自動清洗機仿形刷洗的原理。一種是通過刷毛與車體端面接觸的壓力傳感器反饋的電流信號時時調(diào)整電機運行速度，從而形成端洗仿形曲線。另外一種是通過預(yù)先計算出電客車端面仿形曲線，設(shè)定好變頻器參數(shù)。從而控制電機運行速度從而形成仿形曲線。通過對比兩種仿形原理，及雨刷器的防護措施，可以使以后地鐵的洗車工作更加安全快捷。

[關(guān)鍵詞]端洗;自動清洗機 ;仿形

[中圖分類號]TH16 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–0–02

Analysis of the end of automatic cleaning machine

Liu Han-lin

[Abstract]Imitation brush washing is the core part of automatic train washer， which is related to the cleaning effect of electric bus.This paper introduces the principle of two different automatic cleaning machines in Chengdu Metro.One is that the current signal feedback by the pressure sensor in contact with the end surface of the car body adjusts the motor operation speed from time to time to form the end washing imitation curve.The other is to calculate the imitation curve of the electric bus and set the converter parameters.Thus control the motor operation speed to form a imitation curve.By comparing the two imitation principles， and the protective measures of the wiper， you can make the future subway car washing work more safe and faster.

[Keywords]end washing; automatic cleaning machine; imitation shape

列車自動清洗機是對軌道交通車輛外表面進行清洗的一款自動化設(shè)備。端洗是列車自動清洗機的重要功能。在處理端洗仿形曲線的問題上，通常有兩種方式：①根據(jù)刷毛與端面的擠壓力而產(chǎn)生不同的電流值，確定刷輥的運動軌跡，形成閉環(huán)控制。②通過PLC、變頻器預(yù)設(shè)好的頻率、時間等參數(shù)而形成的端洗仿形擬合曲線，形成開環(huán)控制。

1 工藝流程

電客車進入端洗區(qū)域后，司機通過端洗對位指示燈來判斷電客車是否已到位。到位后，洗車操作人員開啟端洗裝置。端洗機構(gòu)自行動作，伸出刷輥，龍門架水平移動并靠近電客車端面。當(dāng)龍門架到達指定位置時，刷輥旋轉(zhuǎn)電機開始啟動，刷輥開始旋轉(zhuǎn)，并且提升電機啟動，刷輥開始向上運動。刷輥垂直方向的勻速運動和龍門架水平方向的變速運動，一起構(gòu)成了端洗仿形曲線。前端洗完成后，電客車通過側(cè)洗，然后當(dāng)后端面到達指定位置時，再進行一次后端洗。

2 機構(gòu)簡介

海德列車自動清洗機端洗機構(gòu)是由左右兩個沿軌道縱向移動的龍門架、可垂直擺動90°的刷組、提升機構(gòu)、走行機構(gòu)、擺動/

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、噴水裝置等組成。水平方向由變頻減速電機驅(qū)動行走，垂直方向由減速電機驅(qū)動。由水平的變速運動和垂直方向的勻速運動合成仿形曲線。

哈威克列車自動清洗機端刷洗機構(gòu)由左右兩個沿軌道縱向移動的龍門架、可垂直擺動90°的刷組、提升機構(gòu)、走行機構(gòu)、擺動/旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、噴水裝置等組成。通過PLC自動控制，使刷軸中心線運動軌跡擬合車體端部輪廓，來實現(xiàn)列車前后流線型車頭兩端表面的仿形刷洗，做到對流線型車頭實施無死角刷洗。龍門架采用標(biāo)準(zhǔn)型鋼焊接而成，經(jīng)熱浸鋅防腐處理后表面噴日本關(guān)西涂料廠生產(chǎn)的重防腐底漆和面漆，既防腐又美觀。刷軸采用鋁合金拉成標(biāo)準(zhǔn)方管，表面氧化處理，強度高、重量輕，同軸度和直線度好，運行平穩(wěn)且耐腐蝕，其他件為不銹鋼材料;刷毛的成分由PE、PA組成，斷面呈X形，表面可含清洗液，耐磨損且不傷油漆。列車走行至端刷洗工位后，司機根據(jù)指示信號停車，系統(tǒng)自動檢測車輛停位是否準(zhǔn)確。如果車輛停在允許范圍之外，系統(tǒng)將提示司機重新調(diào)整位置;當(dāng)車輛停在允許范圍內(nèi)，刷軸旋轉(zhuǎn)90°后呈水平狀態(tài)，通過提升系統(tǒng)的勻速運動與經(jīng)變頻調(diào)速后的水平走行運動合成，使端刷運動軌跡擬合車體端部輪廓，并通過傳感器監(jiān)控刷子旋轉(zhuǎn)時刷毛與車體的接觸壓力，以達到最佳清洗效果。刷洗過程中噴淋管路按設(shè)定程序噴出洗滌劑和水，完成對端部表面的清洗。

3 仿形工藝

端洗機構(gòu)主要用于列車前后端部的清洗。哈威克列車自動清洗機采用電流采樣仿形技術(shù)，由電流模塊及變頻技術(shù)控制端洗刷輥的水平運動和垂直運動合成仿形曲線，如圖1所示。刷毛與車體間的接觸壓力，可通過負載工作的電流反映出來。圖2為哈威克洗車機人機界面，其中顯示端洗刷輥空轉(zhuǎn)時電流檢測值分別為66和64。隨著刷毛與電客車端面的接觸，吃毛量不斷地增加，電流檢測值不斷增大，當(dāng)?shù)竭_70時，說明刷毛與端面接觸壓力最大，然后變小。

為了保證清洗效果良好且對車體端面不造成損害，每一點的參考速度都可以通過控制系統(tǒng)軟件根據(jù)車頭的輪廓曲線計算出來，并根據(jù)端洗刷輥實際的負載電流和實際的吃毛深度的函數(shù)關(guān)系，預(yù)設(shè)相關(guān)參數(shù)，PLC與變頻器進行通信，與實時傳輸過來的電流值進行比較、計算，從而控制、調(diào)整刷輥與車頭端面的相對速度，通過進行升降運動的水平端刷及進行走行運動的端洗機構(gòu)擬合成車頭的輪廓曲線。

其仿形技術(shù)主要是通過PLC與變頻器間的反饋控制實現(xiàn)的。PLC采用西門子S7-300系列，與上位機wincc系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)相連，與變頻器采用Profibus總線連接，通信線路高速響應(yīng)，高數(shù)據(jù)傳輸率，高可靠性。

海德洗車機是通過預(yù)設(shè)PLC和變頻器的頻率、時間等參數(shù)來形成模擬仿形曲線程序，存儲在PLC中。與哈威克洗車機不同，海德的端洗是開環(huán)控制，沒有反饋信號，即需要提前在PLC中存儲模擬曲線，根據(jù)實際車型進行調(diào)用。通過不斷對某一種車型進行試驗，確定龍門架的水平方向和垂直方向的運動速度和時間，從而形成針對某一種車型的端洗仿形曲線。其PLC采用西門子S7-200系列224 cn，變頻器采用臺達VFD007E43A。端洗PLC與主站PLC采用RS485通訊。當(dāng)電客車進入端洗區(qū)域，觸發(fā)光電開關(guān)，PLC端洗程序執(zhí)行，端洗機構(gòu)按設(shè)置好的仿形曲線進行動作（圖3、圖4）。

通過對比哈威克洗車機和海德洗車機兩種端洗模式，可以看出哈威克洗車機端洗模式適應(yīng)的車型更加廣泛。因為哈威克洗車機是通過刷毛與車體端面相接觸的壓力來得到電機運行的速度和時間，有反饋信號。而海德洗車機的端洗模式適應(yīng)性較窄，通過預(yù)先調(diào)試好的電機運行參數(shù)進行模擬端面曲線。

4 雨刷器的保護措施

列車端面的雨刷器主要由刷臂和刷片構(gòu)成。雨刷臂的一端連接在端面的轉(zhuǎn)動軸上，另一端連接在雨刷片上。在列車端清洗時，刷毛有可能對雨刷器造成損傷。原因：①刷毛在高速旋轉(zhuǎn)下，與雨刷器緊密接觸，對雨刷器產(chǎn)生較大的壓力，有可能被刷毛打壞。②刷毛進入雨刷器的間隙中，由于高速旋轉(zhuǎn)，發(fā)生纏繞進而拉傷整個雨刷器。

為了防止對雨刷器的損害，采取了以下3種措施：①前端清洗和后端清洗時，改變刷輥的旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)前端清洗時，刷輥的旋轉(zhuǎn)方向為列車前進方向的逆時針方向。后端清洗時，刷輥的旋轉(zhuǎn)方向為列車前進方向的順時針方向，減少刷毛卷住雨刷器的可能性。②采用進口材料的刷毛，如PE、PA等多重合成材料，強度高、韌性好、耐磨損，能適應(yīng)各種不同洗滌液;而且材料的韌性很好，如果和雨刷器發(fā)生纏繞，會產(chǎn)生彈性變形，給人員充足的反應(yīng)時間按下急停按鈕，停止刷輥運轉(zhuǎn)。③在端洗位置安裝無線網(wǎng)絡(luò)攝像機，并通過路由器連入洗車機控制室的監(jiān)控電腦屏幕。在端洗時，由洗車值守人員分別在現(xiàn)場和控制室進行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)雨刷器和刷毛發(fā)生干涉，立即按下急停按鈕，保證設(shè)備安全。

5 常見故障及解決措施

常見故障及解決措施包括以下幾個方面：①端洗刷輥不能推出。檢查空壓機是否正常運行，顯示面板上壓力是否已達到0.6 MPa。如果小于0.6 MPa，并且壓力一直上不去，檢查進氣閥是否打開。若高于0.6 MPa，檢查儲氣罐出去閥是否打開。若壓力正常，檢查PLC是否正常輸出電磁閥打開的信號。②端洗刷輥推出不到位。檢查端洗接近開關(guān)是否正常，PLC程序是否正確。③刷輥不轉(zhuǎn)動。檢查端洗刷輥的電機保護器是否跳閘，接觸器觸點是否正常閉合。PLC工作是否正常，有無輸出信號，與主站通訊是否良好。檢查電機是否正常運轉(zhuǎn)。④端洗不能提升，走行運動。檢查變頻器是否正常，PLC是否正常。走行和提升電機是否正常工作。⑤自動模式下不能端洗。檢查光電開關(guān)、端洗機構(gòu)各接近開關(guān)是否工作正常，檢查PLC是否有AC220 V輸入，DC24 C輸出。若都正常，最后檢查PLC程序是否正確。

6 結(jié)束語

隨著地鐵線路越來越多，線網(wǎng)化運營，區(qū)域化運作模式將代替單一線路模式，實現(xiàn)車輛段資源的高效利用。因此，列車清洗機需要具備對不同車型的清洗能力。而且電客車端面的設(shè)計更加流線化，多樣化，輪廓曲線也更加復(fù)雜。因此，自動化仿形技術(shù)在電客車清洗中起到了很重要的作用。

參考文獻

[1] 鐵道客車清洗技術(shù)條件：TB/T 2405—1993[S].

[2] 地下鐵道設(shè)計規(guī)范：GB 50157—2003[S].

[3] 鐘鳴，仿形技術(shù)在車輛端洗中的運用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（4）：17.

[4] 劉富強.基于PLC的地鐵列車外皮清洗機研究[D].西安：長安大學(xué)，2014.