淺議城市軌道交通列車洗車機的智能化

尚文娟

（長春市軌道交通集團有限公司，吉林 長春130000）

1 概述

迅猛發展的城市軌道交通行業是城市發展的需要，也是城市提升經濟的需要。國內城市軌道交通發展迅速，每天都在快速運行，運行中風沙、雨雪、霧霾等都會污染車體表面，而實現對城市軌道交通列車的全天候、全自動、智能化的清洗是城市軌道交通列車安全、整潔、舒適運行的重要保證。

2 城市軌道交通列車智能清洗的必要性

隨著我國制造裝備AI 智能化的發展，城市軌道交通列車清洗機已經不僅僅是滿足簡單的清洗作業，在完成清洗作業的同時對清洗質量，清洗的工藝，清洗的范圍以及安全性、兼容性、自動化、智能化、信息化程度提出了更高的要求，特別是智能化、無人值守的新型城市軌道交通列車清洗模式必然成為趨勢。

智能洗車機是精細化洗車，具備：智能眼，視頻識別自動判斷污染程度直接確定清洗模式；智能手，刷組的常規洗和機器手的針對洗組合解決清洗不徹底；智能腦，智能控制清洗模式、評價清洗效果、自學習改進不足；智能監視外部環境狀態、內部健康狀態、預測和分析故障。

智能洗車機實現無人值守，自動完成洗車；自動判斷列車表面的潔凈度度，自動調整洗車設備運行，提高洗車質量，降低洗滌劑、水、電的消耗，實現節能環保功能。同時具有網絡功能，通過APP 可以查詢洗車機的狀態及洗車情況。通過大數據分析，提供用戶對列車清洗作業指導及洗車工藝和設備的改進。清洗完畢對清洗列車清洗質量進行檢查記錄，用于以后清洗的程序的自動調整。

3 城市軌道交通列車智能化洗車機說明

3.1 洗車機原理

列車外表面是因為在運行中或維護保養中沾染了灰塵、油污、垃圾和其它污漬而需要清洗的，列車洗車機正是適用于清洗各型城市軌道交通列車外表面的灰塵、油污、及其它污漬的設備，它的原理是通過水、刷組的物理作用和清洗劑化學作用相結合的清洗方法自動清洗列車的兩側、側頂弧和前后端面。清洗后的車體外表面無明顯灰塵和污漬，滿足列車運行的清潔需求。

3.2 洗車工藝流程（如圖1）

3.3 城市軌道交通列車洗車機的智能化

為了達到智能化、信息化的洗車要求，從而實現城市軌道交通列車洗車科學的、大數據的管理，需要對洗車機進行改進或升級，清洗的整個流程完全由程序自動控制，并對整個流程進行監控，一旦出現故障自動報警。同時洗車全過程都有視頻監控，監控內容能夠自動存儲和調出，洗車過程、洗車控制和洗車視頻能夠上傳指揮調度中心，實現網絡化和信息化的管理模式。智能化的洗車要從以下方面進行。

3.3.1 智能化車號識別系統

車號智能識別系統可以滿足城市軌道交通列車洗刷自動記錄車號，清洗時間、累計清洗次數，清洗模式、清洗質量等信息，甚至可以通過車號調閱或上傳該車號的清洗信息及視頻圖像，方便信息化管理。同時識別車號后，可以對此號列車進行清洗數據整理和分析，形成統計報表，該報表可以自動傳輸入數據庫，方便大數據統計管理。通過洗車機大數據分析，提供給用戶最佳的洗車方案及洗車機改進的依據。

智能車號識別裝置應該放置在洗車區域前。智能車號識別系統可以采用拍照或刷卡形式，鑒于目前城市軌道交通列車車體上還沒有安裝有信息卡，所以采用視頻拍照進行車號識別是更為成熟和可靠的的方式。

3.3.2 智能車體潔凈度檢測裝置

到目前為止，國家還沒有制定相關軌道列車清洗質量的標準，但清洗的目的就是要使車體干凈整潔，所以應該有自動檢測車體潔凈度的標準。在此我認為清洗時首先應該對車體的污染程度有個判定，起碼分出是臟、較臟和一般三種，在判別車體污染程度后，可根據污染程度自動調整洗滌劑加入量，這樣有針對性的清洗，可以提高清洗質量，同時有效節約洗滌劑用量。在清洗后同樣有車體潔凈度檢測裝置，可判別清洗質量，清洗質量也要分出三個等級，好、較好和一般。

車體潔凈度檢測裝置安裝在洗車區域前面和后面各一組，采用視頻拍照采集車體表面的數據，自動分析潔凈度，依據潔凈度的判別啟動相應的洗滌劑添加量，同時自動記錄列車污染程度和洗車質量的相應數據，這些數據會自動記錄到洗車數據表中，形成完整的洗車記錄。

3.3.3 智能洗滌劑發泡裝置及噴淋裝置

圖1

由于通用的洗滌劑加注方式為計量泵把洗滌劑加注到噴水管內，洗滌劑與水混合后噴射到車體表面，洗滌劑會很快順車體外壁流失，造成洗滌劑一定的浪費，同時也不利于洗滌劑與污物的反應，降低了洗刷質量。如果把洗滌劑混合水后先發泡處理，再以一定壓力噴到車體表面，減少洗滌劑飛濺和流淌，使噴出的洗滌劑變成泡沫形式均勻噴涂在車體表面，洗滌劑以泡沫形式粘在車體表面，不會流失，也會加快洗滌劑與污物更好反應，提高清洗質量。

洗滌劑發泡裝置應該有專門的發泡器和壓縮空氣，洗滌劑由計量泵輸出到發泡裝置內，同時壓縮空氣也接入到發泡裝置內，二者混合后形成泡沫，再由一定的壓力推送出去，通過噴淋裝置均勻噴涂在車體表面，完成清洗（如圖2）。

圖2

3.3.4 智能計量泵

如果想自動調節計量泵的輸出流量，就要采用能夠自動調節流量的計量泵，也就是根據車體污染程度的判別，加入相應量的洗滌劑?，F在洗車機常規的洗滌劑加注都是采用人工調節計量泵輸出流量，不能自動改變輸出流量，如果改換為可變電流計量泵，計量泵與PLC 配合，遠程調整洗滌劑濃度代替手工調整，可以根據車體的潔凈程度確定洗滌劑的加注量。

具體就是在計量泵上設置電流控制器，一定的電流對應一定的沖程，可以設定電流改變計量泵的流量。根據車體臟的程度選擇洗滌劑濃度，既提高洗車質量，又降低洗車費用（圖3）。

圖3

3.3.5 智能洗滌劑揉抹裝置

雖然洗滌劑通過泡沫形式噴涂在車體表面了，但是直接用刷組洗刷會把泡沫甩掉，所以在泡沫噴涂后采用智能洗滌劑揉抹裝置，繼續加強洗滌劑的反應。揉抹形狀完全貼合各種城市軌道交通車型的側表面。

智能洗滌劑揉抹裝置采用特制海綿對城市軌道交通列車側面刷洗。海綿形狀與城市軌道交通列車組車體外形輪廓貼合，設置多塊海綿，隱藏在箱體內，根據智能車號識別自動判斷列車型號，自動伸出與車體貼合的海綿進行刷抹，刷抹均勻，加強洗滌劑的反應，提高洗刷效果。洗滌劑涂抹裝置安裝在洗滌劑泡沫噴淋工位后。

3.3.6 無人值守和遠程監控功能

實現城市軌道交通列車的遠程監控和無人值守功能，在調度室就可監控城市軌道交通列車洗車機的運行情況，滿足車輛段日常信息化管理要求。實現城市軌道交通列車洗車機無人值守功能后，不再需要操作人員在控制室內操控，洗車設備真正實現全自動洗車作業，只需要維護人員定期補充洗滌劑日常消耗品即可，這樣可以大大降低操作人員數量，減輕操作人員工作量。

洗車機具備遠程控制功能。在DCC（或其他位置）設置功能與洗車機操作間現場功能相同的控制臺?？蓪崿F洗車現場無人值守，在遠程端控制及監視洗車機運轉。遠程控制臺配有與現場控制臺相同的人機界面系統（可實現對洗車機的遠程操作及監控）及閉路監控系統（采用高清攝像頭，可通過實時畫面遠程監視洗車狀態，能存儲30 天的洗車視頻）。遠程端與現場端分別配置工業以太網光纖交換機、信號繼電器等必要的通信設備。通過工業以太網（光纖為載體）與PLC 系統通信，實現設備操作、監控?！翱刂茩嘞捱x擇”、“急?！钡壬婕鞍踩闹匾δ苄柰ㄟ^信號繼電器電路進行信號傳送，避免因以太網網絡故障影響設備安全（圖4）。

圖4

3.3.7 安防監控系統

由于洗車機實現無人值守功能，為了保證設備正常運行和洗車安全，洗車區域必須增加安防監控系統，包括激光雷達檢測裝置和語音播報裝置，以檢測無關人員進入洗車區域立即報警，并通過擴音廣播提示無關人員立即離開洗車區域（圖5）。

圖5

3.3.8 在線遠程故障監控系統

基于無人值守功能后，設備不能處于無人看管和失控狀態，雖然有定期的維護保養，但設備在正常運行期間一旦有突發故障，還是需要立即有報警，提示維護人員立即進行修理，因而在線遠程故障監控系統就尤為重要，這個系統可以時刻以在線、實時的方式，采集并存儲洗車機設備運行狀態數據，實現對洗車機能耗數據的監測和統計分析，實現對設備的遠程監控和管理，實現對設備運行狀態的實時監測和歷史追溯。同時統計系統可以自動記錄故障點和故障頻發的元器件，方便維護人員了解重點維修方向，對多發故障點及時進行維修，延長洗車機的使用壽命（圖6）。

圖6

3.3.9 智能計量及成本分析

城市軌道交通列車洗車機使用中需要用電、用水、用洗滌劑及其它消耗品，怎樣才能有效計量其使用量及計算洗車成本，只需要加入智能水表、電表等計量設備，從而得到使用數據，這些數據會自動記錄到清洗的每一列列車數據庫中，形成完整的洗車數據表，使用戶可根據數據進行運營成本分析。

4 城市軌道交通列車洗車機的未來發展

隨著社會的不斷發展進步，未來城市軌道交通列車洗車機會有更加智能化的發展。隨著城市軌道交通列車未來采用無人駕駛模式，智能洗車設備數據全部實現無線傳輸。清洗系統會根據列車數據采集情況自動分析列車污染程度，列車不同區域污染程度不同，系統會自動下達不同清洗指令，比如系統會控制列車清洗速度的快慢，清洗設備會自動調整加注洗滌劑用量，調節刷組洗刷轉數，智能清洗重點部位等，達到更加智能化的洗車模式，有利于提高清洗質量和清洗效率。清洗后檢測清洗質量形成清洗報表，通過清洗報表分析自動給出下次清洗的建議。

最終無人化的清洗模式也是城市軌道交通列車洗車機發展的趨勢，可能出現智能機器人洗車，以及智能機器人維護的方式。

5 結論

通過對洗車機工藝、設備智能化的描述，可以確定現階段城市軌道交通列車洗車機必須具有自動化、智能化的表現，智能化必須融入到城市軌道交通列車洗車機設備中，而且要全面推廣并有實際的應用。智能化城市軌道交通列車洗車機不僅要取代既有的清洗模式，更重要的是其在應用時能夠減少人工，降低維護量，節約能源，保證清洗質量，不污染環境，實現信息化的管理。