SJSG型列車自動(dòng)清洗機(jī)控制流程優(yōu)化研究

史文飛，王升福，于 洋，褚君言

（青島地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司車輛部，山東青島 266031）

1 列車自動(dòng)清洗機(jī)簡介

地鐵列車外部清洗技術(shù)研究和設(shè)備研制，一直是國內(nèi)外鐵路的重要科研課題[1]，從最早的人工清洗逐步發(fā)展到現(xiàn)在的機(jī)械自動(dòng)刷洗，洗車效率得到了極大地提高，并節(jié)省了大量人力。目前，列車自動(dòng)清洗機(jī)（簡稱洗車機(jī)）廣泛應(yīng)用于各地鐵車輛段或停車場，該設(shè)備通常安裝在洗車庫內(nèi)，列車采用自行牽引的方式通過洗車庫，依次經(jīng)過洗車機(jī)的各個(gè)工位，各工位的運(yùn)轉(zhuǎn)由PLC 通過光電開關(guān)信號(hào)進(jìn)行控制[2]，可自動(dòng)完成列車前后兩端、車頂、車體兩側(cè)以及側(cè)頂弧部位的刷洗。

各廠家生產(chǎn)的列車自動(dòng)清洗機(jī)洗車工位雖略有不同，但基本上都包括如下工位（從入庫端到出庫端）：預(yù)濕噴淋、洗滌劑噴淋、側(cè)面初刷洗、頂刷洗、端洗、側(cè)面精刷洗、終沖洗、強(qiáng)風(fēng)吹掃。前幾道工位一般采用回用水和洗滌劑混合噴淋的形式，以便清除列車表面的各種污垢，后幾道工位一般采用清水或軟化水，以確保沖洗后列車表面清潔。另外，洗車模式通常分為不帶端洗和帶端洗等2 種。帶端洗模式下，列車需要在前、后端洗停車位分別停車，進(jìn)行列車兩端部的仿形刷洗。

2 SJSG 型列車自動(dòng)清洗機(jī)不帶端洗洗車控制流程

（1）列車在庫前預(yù)備停車位對(duì)位停穩(wěn)，洗車操作人員按下“啟動(dòng)”按鈕，入庫指示燈由紅色變?yōu)榫G色，提示司機(jī)可以入庫開始洗車作業(yè)。

（2）司機(jī)完成一系列洗車準(zhǔn)備工作后駕駛列車入庫進(jìn)行洗車，期間不停車。

（3）列車前進(jìn)，當(dāng)列車觸發(fā)入庫光電1 后，預(yù)濕噴淋工位到最終的終沖洗工位依次延時(shí)開啟。

（4）列車?yán)^續(xù)前進(jìn)，當(dāng)列車尾部越過端洗光電1 后，端洗之前所有洗車工位同時(shí)停止工作。

（5）列車?yán)^續(xù)前進(jìn)，當(dāng)列車尾部越過出庫光電后，端洗之后所有洗車工位同時(shí)停止工作，完成洗車作業(yè)。

分析不帶端洗洗車控制流程，發(fā)現(xiàn)其存在如下不足：列車在整個(gè)洗車過程中是連續(xù)運(yùn)行的，而洗車工位的關(guān)閉是分兩階段進(jìn)行的，即端洗之前洗車工位同時(shí)關(guān)閉，端洗之后洗車工位同時(shí)關(guān)閉，因此，在洗車的末尾階段，大部分洗車工位有較長時(shí)間處于空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。同樣地，帶端洗洗車控制流程也存在此問題。

3 洗車控制流程優(yōu)化方案

針對(duì)上一章節(jié)對(duì)當(dāng)前洗車控制流程的分析，現(xiàn)提出采用增加延時(shí)功能的方法對(duì)洗車機(jī)PLC 控制程序進(jìn)行優(yōu)化，避免洗車機(jī)各洗車工位長時(shí)間的空運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到節(jié)能的目的。

增加延時(shí)功能是指各洗車工位采取延時(shí)關(guān)閉的方法，不再分階段進(jìn)行，即在列車尾部越過入庫光電2 后，延時(shí)關(guān)閉端洗之前各洗車工位；在列車尾部越過端洗光電2 后，延時(shí)關(guān)閉端洗之后各洗車工位（延時(shí)時(shí)間可按照洗車時(shí)速3 km/h 以及各工位間距計(jì)算得出）。

4 洗車控制流程優(yōu)化方案節(jié)水量計(jì)算

現(xiàn)以青島地鐵11 號(hào)線大田車輛段洗車機(jī)為例進(jìn)行節(jié)水量的計(jì)算。

4.1 各洗車工位流量計(jì)算

SJSG 型列車自動(dòng)清洗機(jī)各噴淋工位使用的噴嘴型號(hào)不一，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，包括9505，9515，9520 和9530 等4 種扇形噴嘴。為確保統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確，經(jīng)過現(xiàn)場試噴試驗(yàn)得出各型號(hào)噴嘴的流量為9505 型0.09 L/s，9515 型0.15 L/s，9520 型0.18 L/s，9530型0.3 L/s。根據(jù)噴嘴流量及數(shù)量，可計(jì)算得出各洗車工位的流量，如表1 所示。

表1 SJSG 型洗車機(jī)各洗車工位噴嘴組成及流量

4.2 現(xiàn)有洗車控制流程用水量計(jì)算

按照現(xiàn)有洗車控制流程，不帶端洗自動(dòng)洗車通常情況下需要4 min 完成，帶端洗自動(dòng)洗車通常情況下需要14 min 完成。按照現(xiàn)有PLC 程序的參數(shù)設(shè)置，可計(jì)算得出各工位的噴淋時(shí)間，如表2 所示。

根據(jù)表1 和表2 的數(shù)據(jù)可計(jì)算得出，現(xiàn)有洗車控制流程下，不帶端洗和帶端洗兩種模式的實(shí)際用水量。即不帶端洗自動(dòng)洗車的用水量=Σ（各洗車工位工作時(shí)間×各洗車工位的流量）=3572.01 L；帶端洗自動(dòng)洗車的用水量=Σ（各洗車工位工作時(shí)間×各洗車工位的流量）=4723.98 L。

表2 不帶端洗和帶端洗自動(dòng)洗車各工位工作時(shí)間 s

4.3 控制流程優(yōu)化后的節(jié)水量

增加延時(shí)功能后，各洗車工位的工作時(shí)間相應(yīng)減少，節(jié)省的工作時(shí)間見表3。

根據(jù)節(jié)省的工作時(shí)間和各工位流量計(jì)算可得增加延時(shí)功能后的節(jié)水量。即增加延時(shí)功能后的節(jié)水量（不帶端洗或帶端洗）=Σ（各洗車工位節(jié)省的工作時(shí)間×各洗車工位的流量）=240.642 L。節(jié)水量分別占現(xiàn)有洗車用水量的6.7%（不帶端洗）和5.1%（帶端洗）。參照青島地鐵11 號(hào)線當(dāng)前的洗車計(jì)劃，按每日3 輛洗車作業(yè)計(jì)算，優(yōu)化后每日可節(jié)約用水721.926 L，1年可實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水263 502.99 L，大約264 m3。

表3 增加延時(shí)功能后各洗車工位節(jié)省的工作時(shí)間 s

5 總結(jié)與展望

本文在對(duì)青島地鐵11 號(hào)線SJSG 型列車自動(dòng)清洗機(jī)現(xiàn)有洗車控制流程分析的基礎(chǔ)上，提出了洗車作業(yè)控制流程優(yōu)化方案，方案從增加延時(shí)功能入手，在保證洗車作業(yè)正常進(jìn)行的情況下，避免了各洗車工位長時(shí)間的空運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)計(jì)算，采用優(yōu)化方案后，每次洗車作業(yè)可節(jié)約用水約240.642 L，每年能實(shí)現(xiàn)節(jié)水約264 m3。

另外，控制流程優(yōu)化后，節(jié)水的同時(shí)也縮短了刷組和水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，節(jié)省了電能，并有助于提高設(shè)備的使用壽命，降低運(yùn)營成本。