基于TRIZ理論的軌道交通半自動清洗設備研發

張新莊

摘 要：TRIZ理論旨在探究創造發明的內在規律，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創造發明的實現。文章運用TRIZ理論在軌道交通半自動清洗設備中的應用進行了探討。

關鍵詞：TRIZ理論；半自動清洗設備

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）17-0027-02

TRIZ理論就是為解決和促進創造發明問題而形成的矛盾沖突解決理論，它是基于技術的發展演化規律，研究整個設計與開發過程，核心是研究創造發明的內在規律和原理，重點研究創造研發過程中遇到的問題、矛盾和沖突，通過解決沖突矛盾，獲得最終的理想需求。實踐證明，運用TRIZ理論，可大大加快人們創造發明的進程，而且能得到高質量的創新產品。

下面就軌道交通半自動清洗設備的研發利用TRIZ 理論進行研究。

1 半自動清洗系統的研究價值

目前國內列車清洗有兩種，一種為列車自動清洗機，特點效率高，消耗大，價格高，一般一臺500萬左右，目前應用不普遍，只有廣東、上海、北京幾個大車輛段在應用。如圖1所示。

列車自動清洗機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清洗列車的兩側面，包括車門和窗玻璃。列車自動清洗機由刷洗系統、壓縮空氣供給系統、水供給系統、電控系統、洗滌劑供給系統、水循環及處理系統等組成，采用列車自行牽引、以2～4 km/h的速度通過庫內洗刷的形式，自動進行列車兩側的刷洗和沖洗工作。

另一種是完全人工清洗，洗刷一列火車，需要至少9個人的配合，需要近1 h的時間才能完成，效率較低。前面一個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長的大刷子，負責刷列車的頂部；另一組人拿著 2 m多長的中刷子，負責刷列車的車窗位置；還有一組人拿著1米多長的小刷子，負責洗刷列車的底部。洗刷干凈后，一個人背著50多m的水管，負責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用，第一張種全自動清洗方適合大的站段，目前只在中國幾個大型站段使用，應用不普遍。第二種完全人工方法效率低、同時參與一輛車清洗的人比較多。根據目前現狀清洗系統現狀及現場列車站段整備所需求，有必要研究折中的方案，研究半自動清洗系統，一方面能提高效率，使其應用在廣泛場合，另一方面降低設備成本和人工成本。

2 半自動清洗設備的研究內容、擬解決的關鍵問題 及創新點

半自動清洗設備研究內容是研發設計半自動列車清洗機作為目前列車全自動清洗機和完全人工清洗的折中方案，以應用在更廣泛的場合。

擬解決的關鍵問題是清洗機如何實現半自動化，創新點是采用自動旋轉刷、自動給清洗液、采用自動舉升裝置減輕操做過程中人的勞動強度，提高清洗效率。與傳統的清洗方法相比，在省工、省時、省水、省電、安全五個方面有著明顯的優勢。

3 半自動清洗設備的研究思路、研究方法

研究思路是，先充分到各站段進行調研，了解目前列車清洗系統存在的問題，充分和現場師傅溝通，聽取他們的意見和想法。調研大部分的現場工作環境，調研站段領導的意圖，調研市場的前景，然后根據調研結果，擬采用TRIZ理論進行系統設計，以提高設計效率。

任何一個行業的發展都離不開科技的進步和創新，傳統的創新設計方法，比如利用試湊法、試錯法等進行創新設計，效率不高。

采用TRIZ全新的創新方法，能夠幫助系統地分析問題，快速發現問題、本質和矛盾，準確確定問題，探索方向。

4 運用TRIZ理論研發的軌道交通清洗裝備

基于TRIZ理論，如圖3所示，研究篩選對應的39個工程參數、40條發明原理，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TRIZ沖突矩陣，求主要參數沖突矩陣交集，利用原理5組合原理，原理12等勢性考慮創新設計方法、方案，形成沖突矩陣，見表1。

最后篩選形成考慮的創新設計方法、方案。

5 具體的清洗設備研發

5.1 自旋噴淋式清洗器

利用TRIZ組合原理、等勢能創新原理設計自旋噴淋式清洗器，具備一方面具備自動旋轉刷、中間出水清洗組合功能，避免了刷頭手工上下刷消耗勢能、消耗功，刷、洗功能一體化提高了清洗操作流程，提升了清洗自動化，提高了效率。

設備配24 V蓄電池，配備長桿、短桿刷桿；毛刷盤轉速在每分鐘180轉到250轉之間，噴清洗液壓力流量可調，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的側部，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，保證車頂的最高點低于人的雙手位置，從而工人在清洗車頂時不感覺到累。利用等勢性原理方案，工作時使舉升裝置升到一定高度進行整輛列車上部清洗，省時省力。

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，用來清洗車體測面利用組合原理，設計手推式清掃車，使清掃車既具備裝清洗液功能，同時具備裝電池、抽水泵、裝洗刷頭、毛刷、工具等功能。

5.4 刷 頭

利用組合、分割原理設計清洗需要的刷頭，刷頭設計成可以拆換的，如圖5所示。

6 結 語

通過基于TRIZ 理論設計的軌道交通半自動清洗設備，在現場中已經得到實際應用，效果很好。實踐證明運用TRIZ理論，可大大加快創造發明的進程，得到高質量的創新產品。應用TRIZ理論研發新產品，能夠系統地以新的視覺分析問題，快速發現問題本質或矛盾，準確確定問題探索方向，迅速篩選各種可能，通過進行邏輯性的判斷，最終獲得解決沖突矛盾的最優方案。

參考文獻：

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