基于TRIZ創(chuàng)新思維方法的地鐵清潔方案設(shè)計(jì)

龍雨晴

摘 要：如今地鐵作為現(xiàn)代化城市重要交通工具，為城市市民生活帶來(lái)便利的同時(shí)，現(xiàn)有地鐵清潔效率低成本高成為重要的問(wèn)題。為了更好地解決地鐵外部清洗問(wèn)題，我們將運(yùn)用 triz 理論創(chuàng)新思維方法對(duì)地鐵外部清洗方案進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：地鐵清潔;創(chuàng)新性設(shè)計(jì);清潔方案

一.地鐵清潔存在的問(wèn)題

與外界相比，地鐵隧道是一個(gè)相對(duì)封閉的空間，地鐵站與外界之間的空氣交換只能通過(guò)車(chē)站的出入口和有限的隧道氣井來(lái)進(jìn)行。地鐵污染顆粒物主要來(lái)源于車(chē)輪與軌道摩擦產(chǎn)生的粉塵顆粒。附著在地鐵表面的灰塵，應(yīng)定期清理地鐵。現(xiàn)如今地鐵外部清潔主要采用專業(yè)的列車(chē)洗車(chē)機(jī)。通過(guò)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)、水清洗、洗滌液清洗的功能，即經(jīng)過(guò)幾道工序后使車(chē)體側(cè)壁和前后端面基本無(wú)斑漬、污物、灰塵或異物。看似簡(jiǎn)單的清洗過(guò)程，但對(duì)于清洗總長(zhǎng)約120米，高3.8米的地鐵，并不簡(jiǎn)單。以上海城市地鐵為例，每天投入運(yùn)營(yíng)的地鐵列車(chē)數(shù)量約3800多輛，洗車(chē)庫(kù)每天會(huì)完成約8列地鐵列車(chē)的洗車(chē)任務(wù)，每輛地鐵約4天清洗一次，列車(chē)洗車(chē)機(jī)清潔效率低下無(wú)法滿足現(xiàn)如今龐大的地鐵數(shù)量。其次，地鐵車(chē)輛需要由司機(jī)操縱自行驅(qū)動(dòng)或通過(guò)絞盤(pán)、蓄電池車(chē)等牽引系統(tǒng)牽引進(jìn)入洗車(chē)庫(kù)，夜間地鐵大規(guī)模調(diào)度需要大量人員配合，且調(diào)度流程相對(duì)復(fù)雜耗費(fèi)大量時(shí)間。可以看出采用該清洗系統(tǒng)清洗地鐵車(chē)輛雖可實(shí)現(xiàn)良好清潔效果，但地鐵清新機(jī)的主要問(wèn)題點(diǎn)有二，一是清潔效率低，二是將地鐵到洗車(chē)場(chǎng)調(diào)度困難，導(dǎo)致地鐵清潔耗費(fèi)大量人力成本和時(shí)間成本。

二.利用TRIZ創(chuàng)新型思維方法分析該問(wèn)題

2.1 TRIZ 創(chuàng)新型思維方法概述

TRIZ理論的主要思想是對(duì)于特定問(wèn)題，無(wú)法直接找到相應(yīng)的解決方案。您可以先將此問(wèn)題轉(zhuǎn)換為T(mén)RIZ問(wèn)題并將其表示為T(mén)RIZ問(wèn)題，然后使用TRIZ系統(tǒng)中的理論和工具方法獲得一個(gè)通用的解決方案，最后將該通用的解決方案轉(zhuǎn)換為針對(duì)特定問(wèn)題的解決方案，并在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，最后得到解決方案。其中，解決技術(shù)沖突的40條創(chuàng)新原則是 t r i z 理論的重要組成部分。利用該原理可以使發(fā)明具有可預(yù)見(jiàn)性，從而更好地指導(dǎo)發(fā)明創(chuàng)造活動(dòng)。主要的方法步驟如圖1所示：識(shí)別產(chǎn)品或方法創(chuàng)新策略過(guò)程中的技術(shù)矛盾，包括技術(shù)系統(tǒng)需要改進(jìn)的參數(shù)和退化的參數(shù)，分別以39個(gè)通用工程參數(shù)為特征;在矛盾矩陣表中找到縱向改進(jìn)參數(shù)。給出了單元中與橫向劣化參數(shù)相交的新息原理的個(gè)數(shù);根據(jù)具體內(nèi)容的數(shù)字搜索原則;根據(jù)對(duì)應(yīng)原理的具體內(nèi)容，將每個(gè)原則應(yīng)用于一個(gè)具體的技術(shù)問(wèn)題，并討論了如何在具體問(wèn)題上應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)每個(gè)原則。

2.2定義最終理想解

TRIZ之父阿奇舒勒指出，系統(tǒng)總是在沿著增加其理想度的方向發(fā)展和進(jìn)化，最終表現(xiàn)為：系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)所有既定的有用功能，卻不占用時(shí)間和空間，不消耗資源，也不產(chǎn)生任何有害功能。對(duì)于地鐵外部清潔方案理想解的分析包括以下6個(gè)步驟：

1）設(shè)計(jì)的最終目的：提高清潔效率，減小地鐵調(diào)度成本，實(shí)現(xiàn)地鐵外部清潔。

2）設(shè)計(jì)的最終目的最終理想解：高效清潔，且無(wú)需調(diào)度

3）達(dá)到最終理想解的障礙：地鐵體積太大，長(zhǎng)度太長(zhǎng)，且清潔需要大量用水

4）出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果：停車(chē)場(chǎng)無(wú)法處理大量清潔污水，只能在外設(shè)立專門(mén)洗車(chē)場(chǎng)

5）不出現(xiàn)這種障礙的條件：不使用液體或合理處理液體

2.3明確創(chuàng)造這些條件的可用資源

1）超系統(tǒng)資源：空氣，風(fēng)，地球引力，磁場(chǎng)，電場(chǎng)，聲波等

2）系統(tǒng)資源：地鐵結(jié)構(gòu)，灰塵等

3）子系統(tǒng)資源：灰塵微粒，水分子，氣體分子等

2.4技術(shù)矛盾、矛盾矩陣

1）希望改進(jìn)的特征：

25.時(shí)間損失（清潔效率低）

30.物體外部有害因素作用（污水難處理）

2）查找矛盾矩陣得到可用的發(fā)明原理：

通過(guò)序號(hào)從40個(gè)發(fā)明原理中得到以下四種可能用到的原理：

序號(hào)18.機(jī)械振動(dòng)原則

e.利用超聲波振動(dòng)同電磁場(chǎng)配合.

序號(hào)20.連續(xù)有益作用原則

a.連續(xù)工作

序號(hào)25.自我服務(wù)原則

b.利用廢料（能的和物質(zhì)的）.

序號(hào)28.代替力學(xué)原理原則

a.用光學(xué)，聲學(xué)，味學(xué)等設(shè)計(jì)原理代替力學(xué)設(shè)計(jì)原理。

b.用電場(chǎng).磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)同物體相互作用。

C。從恒定場(chǎng)到不確定場(chǎng)，從固定時(shí)間場(chǎng)到時(shí)變場(chǎng)，從非結(jié)構(gòu)化場(chǎng)到結(jié)構(gòu)化場(chǎng)。

d.利用鐵磁顆粒組成的場(chǎng).

2.5發(fā)明原理可行分析：

1）聲波清灰

通過(guò)序號(hào)18.機(jī)械振動(dòng)原則19.連續(xù)有益作用原則25.自助原則指導(dǎo);根據(jù)粉塵的物理特性：粉塵粒子的直徑通常小于500微米;選擇利用空氣介質(zhì)傳導(dǎo)聲波，利用波的振動(dòng)作用于灰塵。

聲能通過(guò)空氣介質(zhì)傳遞到相應(yīng)的灰燼積聚點(diǎn)，從而使聲波充當(dāng)灰燼上的聲疲勞。由于聲波振蕩的反復(fù)作用，當(dāng)壓灰循環(huán)載荷變化到一定的循環(huán)應(yīng)力倍數(shù)時(shí)，由于疲勞破壞了灰渣的結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)重力將灰渣從附著體表面去除，達(dá)到清灰的作用。

2）靜電吸塵

通過(guò)序號(hào)20連續(xù)工作原則，28代替力學(xué)原理原則的指導(dǎo);根據(jù)灰塵的物理特性;大部分灰塵帶電，有些帶正電，而另一些帶負(fù)電。當(dāng)帶電塵埃顆粒靠近帶電體時(shí)，在它們之間會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)以形成電場(chǎng)力來(lái)吸引塵埃顆粒。設(shè)想利用電場(chǎng)代替力學(xué)原理吸附地鐵隧道空間的灰塵。利用靜電吸引小物體，利用靜電吸附空氣中的粉塵。

三.地鐵清潔方案創(chuàng)新性設(shè)計(jì)

3.1 創(chuàng)新性方案

利用地鐵隧道封閉空間，在地鐵隧道地鐵停滯位置設(shè)置多個(gè)聲波吹灰器與靜電吸塵器裝置。使用聲波清潔劑可以清除地鐵表面上的灰塵。并利用風(fēng)力和電場(chǎng)力吸引落下的灰塵。

3.2方案優(yōu)點(diǎn)：

1）可以貫穿和清潔所有的位置，有效作用范圍大，清灰不留死角

2）能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)工作，減少時(shí)間損耗，提高清潔效率

3）利用現(xiàn)有能源及物質(zhì)，節(jié)約耗材，節(jié)能環(huán)保。

4）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，節(jié)約人力成本

3.3方案不足：

1）清潔效果不如傳統(tǒng)用水清潔效果，對(duì)于頑固污漬仍需運(yùn)用傳統(tǒng)清潔方式。

2）需要對(duì)除塵裝置中積累的灰塵進(jìn)行定期處理。

四.小結(jié)

本文在 TRIZ 理論指導(dǎo)下的地鐵清潔方案設(shè)計(jì)，只能在一定程度上對(duì)于地鐵清潔方案帶來(lái)新的思路和角度，但由于個(gè)人能力的限制，仍存在諸多專業(yè)問(wèn)題無(wú)法解決，并不能解決該領(lǐng)域的所有問(wèn)題。借助于上述創(chuàng)新思維的分析方法，我們可以更好地觀察和分析問(wèn)題，用科學(xué)的方法解決設(shè)計(jì)問(wèn)題，尋求更合理的創(chuàng)新解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]陳光.創(chuàng)新思維與方法：TRIZ理論與應(yīng)用[M]。北京：科學(xué)出版社，2011.

[2]魯景，李多松.介紹了聲波清灰技術(shù)的原理及應(yīng)用。工業(yè)安全與環(huán)保，2007（01）：14-15.