南松　劉志運(yùn)　周少藝

摘要 由于地鐵運(yùn)營特性，使得地鐵車輛清潔的時間有限。同時由于地鐵車廂內(nèi)頂部較高，工作人員難以直接進(jìn)行擦拭，造成車廂內(nèi)頂部清潔耗費(fèi)時間較多，清潔效率不高。文章所設(shè)計的地鐵車廂清潔車正是在軌道交通智慧運(yùn)維的大背景下，應(yīng)用凈干濕一體化技術(shù)等實現(xiàn)機(jī)器換人完成地鐵車廂內(nèi)頂部的清潔工作，有效解決地鐵車廂內(nèi)頂部清潔作業(yè)存在的問題和困難。

關(guān)鍵詞 地鐵清潔;結(jié)構(gòu)設(shè)計;軌道交通

中圖分類號 U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）10-0067-03

0 引言

地鐵因其能耗低、乘坐便捷等特點在城市交通中快速發(fā)展[1]。為了更好地服務(wù)乘客出行，地鐵線路運(yùn)營時間較長，尤其在節(jié)假日運(yùn)營時間還會延長，造成對地鐵列車的清潔時間相對減少。通常地鐵公司只對次日需要出庫運(yùn)營的車輛進(jìn)行正常保潔，其中少數(shù)車輛進(jìn)行深度保潔，導(dǎo)致清潔效率不高，清潔質(zhì)量難以得到保證。為了優(yōu)化地鐵列車的清潔時間和提高地鐵列車的清潔質(zhì)量，魏培欣等人通過研究干冰噴射技術(shù)，提出了利用干冰在高壓氣流中加速，沖擊地鐵列車的表層，實現(xiàn)對列車的清洗[2]。王玉敏設(shè)計了自動洗車工藝，解決了牽引小車作為動力時引起軌道開裂的難題，運(yùn)用接觸軌不進(jìn)庫自動洗車創(chuàng)新技術(shù)，實現(xiàn)了洗車、淋雨一體化功能，促進(jìn)了洗車設(shè)施技術(shù)的升級[3]。在現(xiàn)有研究中，大多是對于地鐵車輛外部結(jié)構(gòu)或零部件的清潔，尚缺少針對地鐵列車車廂內(nèi)部環(huán)境清潔的相關(guān)研究。通過調(diào)研走訪發(fā)現(xiàn)對于地鐵車廂內(nèi)部的清潔工作主要通過人工完成，其中對于車廂內(nèi)頂部的清潔作業(yè)，往往由于地鐵列車車廂高度的原因，清潔人員難以方便的進(jìn)行清潔，導(dǎo)致清潔效率低，同時現(xiàn)有的人工清潔方式還存在許多缺陷。該文采用模塊化設(shè)計的地鐵車廂清潔車正是基于人工清潔存在的問題而設(shè)計，應(yīng)用了當(dāng)前多種主流技術(shù)，配備智能化信息管理系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)的人工用抹布、拖布的清潔模式，能有效清潔一些人工難以清潔的死角，降低作業(yè)的遺留，解決清潔不到位等問題，大大提高了清潔效率。

1 設(shè)計背景及意義

隨著軌道交通技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化、自動化的地鐵列車檢修設(shè)備正在逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工完成對地鐵列車的日常檢修工作，但是對于地鐵車廂內(nèi)部的日常清潔工作仍是通過人工完成的。人工作業(yè)存在遺漏、清潔不到位及作業(yè)環(huán)境差等缺點。低效率的清潔工作日益成為制約城市軌道交通快速發(fā)展、公共交通服務(wù)質(zhì)量提升的不利因素。為了提高地鐵列車的清潔效率以及改善清潔人員的工作環(huán)境。有必要開發(fā)設(shè)計一種結(jié)構(gòu)新穎、便攜小巧、使用方便的地鐵車廂清潔裝置，該地鐵車廂清潔車可以解決地鐵車廂內(nèi)頂部清潔作業(yè)存在的問題和困難。

2 傳統(tǒng)清潔方式存在的問題

目前對于地鐵車廂內(nèi)部的清潔方式主要是以清潔人員使用抹布擦拭清潔為主，清潔面積小，效率低，清潔人工需求量大;還有一部分是使用平板拖布進(jìn)行清潔，這種清潔方式雖然增大了清潔面積，但對于車廂內(nèi)頂部的空調(diào)出風(fēng)口以及非平面區(qū)域清潔難度較大，效果也不是很理想。在對多家地鐵公司走訪調(diào)研后，發(fā)現(xiàn)對車廂內(nèi)頂部清潔過程中，傳統(tǒng)清潔方式存在的主要問題有：

（1）清潔效率低。清潔人員需進(jìn)入整體長度達(dá)120～160 m的地鐵車廂內(nèi)部，對處于車廂頂部的空調(diào)出風(fēng)口進(jìn)行衛(wèi)生清潔，而空調(diào)出風(fēng)口大多設(shè)計在距地面約2.26～2.35 m處。清潔人員需借助工作梯站立才可以清潔，而且清潔區(qū)域有限，整體清潔的耗時較長。

（2）清潔難度大。地鐵車輛為滿足不同環(huán)境下的載客需求，會設(shè)計不同尺寸、形狀的出風(fēng)口，如人字形、扇形等。而且，出風(fēng)口的角度又分為斜向下、垂直向下、側(cè)向等類型。清潔工作中所使用的普通抹布難以深入出風(fēng)口內(nèi)部，導(dǎo)致灰塵、污漬殘留，影響空調(diào)出風(fēng)質(zhì)量。

（3）工作環(huán)境差。地鐵在運(yùn)行后，由于經(jīng)過了大量人群密集的地區(qū)，所產(chǎn)生的流動性空氣較多，空氣中所含的灰塵、細(xì)菌等微小顆粒增多，經(jīng)空調(diào)對車廂內(nèi)部空氣循環(huán)處理后，大部分仍殘留在空調(diào)出風(fēng)口處，形成深厚的積污層。工作人員需手持清潔用具近距離對出風(fēng)口進(jìn)行清潔，而車廂內(nèi)頂部存在照明系統(tǒng)，清潔人員同時受到距光源過近、距離積污層過近、長時間抬頭、舉手等影響，對清潔人員的視力、呼吸系統(tǒng)、脊椎、手臂肌肉等造成一定程度的勞損。

3 地鐵車廂清潔車結(jié)構(gòu)設(shè)計

該地鐵車廂清潔車采用模塊化設(shè)計，分為底部、中部、頂部三部分。如圖1所示。

3.1 底部結(jié)構(gòu)

底部結(jié)構(gòu)由4個萬向輪及底板組成移動裝置，在移動裝置上安裝有儲水裝置，儲水裝置材質(zhì)為鋁合金，鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，抗蝕性好[4]。采用鋁合金制作水箱既能保證清潔小車的強(qiáng)度要求，又能降低清潔小車的重量，從而提高便捷性。內(nèi)圈裝污水，外圈裝清水，使清水與污水分開，提高清水利用率。

3.2 中部結(jié)構(gòu)

中部結(jié)構(gòu)由觸摸式的控制面板、輸送管道和扶手裝置構(gòu)成。在中部結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔夾層中布置有電路板、水泵和電源裝置。電池續(xù)航能力強(qiáng)弱直接決定了清潔小車的實用性。經(jīng)過對比，該清潔小車采用磷酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰電池具有高儲存能量密度、重量輕、安全性能好、循環(huán)壽命長、原材料來源廣泛、無環(huán)境污染等優(yōu)點[5]，滿足多功能清潔小車的供能需求。

3.3 頂部結(jié)構(gòu)

頂部結(jié)構(gòu)主要由預(yù)緊彈簧和清潔頭組成。其中清潔頭主要由電動滾筒、壓縮彈簧、張力支撐機(jī)構(gòu)、清潔布、從動輪組成，清潔頭運(yùn)用電動滾筒將電機(jī)和減速器共同置于滾筒體內(nèi)部帶動從動輪和清潔布運(yùn)動。為了克服清潔布松弛以及增大清潔布與車廂內(nèi)頂部的摩擦達(dá)到更好的效果，采用了張力支撐機(jī)構(gòu)，其功能基于壓縮彈簧自適應(yīng)調(diào)節(jié)實現(xiàn)。如圖2所示。

4 技術(shù)原理

4.1 凈污水分離技術(shù)

傳統(tǒng)人工擦拭時凈水和污水混在一起，導(dǎo)致水利用率低，并且難以對地鐵列車車廂進(jìn)行有效的清潔。該地鐵清潔車采用凈污水分離技術(shù)，將污水和凈水分離開來，改變傳統(tǒng)作業(yè)時只有一桶水的情況。該地鐵車廂清潔車的凈水和污水分別儲存在兩個共軸但相互隔離的圓柱容器中，且容器內(nèi)內(nèi)壁涂有防腐涂料。進(jìn)水口設(shè)計在凈水箱外側(cè)，可以觀察到凈水量。凈水箱中除了盛放干凈的水源外，還可以加入清潔劑以增強(qiáng)對地鐵車廂的清潔效果。污水箱是用于盛放從清潔車頂部清潔頭所排出來的污水?？紤]車廂清潔車工作的可靠性，在污水箱安裝有水壓傳感器，當(dāng)收集的污水達(dá)到污水箱體積的90%時，會自動報警，以防止污水倒灌損壞清潔車。為方便污水的排放，排污口設(shè)計在污水箱的底部。凈水箱和污水箱采用共軸設(shè)計，相對于傳統(tǒng)的中間隔斷設(shè)計，共軸設(shè)計可大大提升裝置的穩(wěn)定性和平衡性，也解決了在清潔過程中由于凈水量體積不斷減小，污水量體積不斷增加，造成的設(shè)備重心偏移問題。

4.2 干濕一體化設(shè)計

該車廂清潔車清潔過程采用干濕一體化設(shè)計。清潔頭能夠以干濕兩級來去除灰塵、污漬。工作原理為：將伸縮管道調(diào)節(jié)至適當(dāng)高度后，清潔頭在預(yù)緊彈簧的作用下，與車廂內(nèi)頂部進(jìn)行貼合。清潔頭上半部的清潔布在電動滾筒的驅(qū)動下對車廂內(nèi)頂部進(jìn)行清潔作用，清潔布擦拭車廂內(nèi)頂部完畢后，會進(jìn)入底部的抽污區(qū)域，此時，抽污裝置會對清潔布表面進(jìn)行抽污和吸干處理，之后清潔布會進(jìn)入到旁邊的潤濕區(qū)域，此時噴水裝置（水或者水混合清潔劑）會對清潔布進(jìn)行潤濕（附著清潔劑），如圖3所示。干濕一體化清潔模塊具有消耗水量低、除塵效率高及處理能力強(qiáng)等特性。同時，可以根據(jù)不同的清潔部位及骯臟程度來選擇干擦、濕擦或者先濕后干擦方式。較人工而言，擦洗的選擇面更廣，效率更高。

4.3 信息管理智能化

為了便于對車廂清潔車的工作狀態(tài)和使用情況進(jìn)行管理，清潔車中部安裝觸摸式的控制面板?？刂泼姘蹇梢詫崟r顯示清潔車的續(xù)航能力（剩余電量和凈水量）、作業(yè)模式、作業(yè)指導(dǎo)以及作業(yè)人員相關(guān)信息等內(nèi)容，讓工作人員更加方便地使用清潔車以及了解清潔車的工作狀況。每完成一次車廂清潔作業(yè)，控制面板就會將該次作業(yè)的相關(guān)信息生成作業(yè)記錄，進(jìn)行本地化存儲，以便后期對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析處理。車廂清潔車需要在控制面板輸入使用人員身份后才可以啟動，倘若清潔車出現(xiàn)故障，可以及時聯(lián)系到使用人員，從而降低清潔車的維護(hù)成本，提高清潔車的使用效率。

4.4 可伸縮式的管道

按照國內(nèi)通用標(biāo)準(zhǔn)，城市軌道交通（地鐵、輕軌、市域快線等）車輛類型主要可分為：A、B、C、D及L型，也有特殊型號如APM列車、單軌列車、有軌電車等[6]。針對不同型號地鐵列車車廂內(nèi)部高度存在的差異，該地鐵車廂清潔小車采用可伸縮式的管道設(shè)計，可以使得頂部結(jié)構(gòu)的清潔頭與車廂被清潔表面緊密貼合，管道結(jié)構(gòu)如圖4所示。同時，可伸縮式的管道設(shè)計也可以方便地使車廂清潔車通過地鐵列車的車端連接處，提高作業(yè)效率。伸縮管道由內(nèi)桿和外桿組成，內(nèi)桿上每隔一定距離安裝有圓形銷孔，外桿下端安裝有固定的卡銷，外桿卡銷和內(nèi)桿對應(yīng)銷孔進(jìn)行配合可以使整個管道伸縮。伸縮管道內(nèi)部有預(yù)緊力裝置、凈水管路、污水管路。伸縮管道頂部安裝有噴水口和吸污口，吸污口可以對清潔布進(jìn)行抽污和吸干，噴水口可以對清潔布進(jìn)行噴水潤濕。

5 總結(jié)

該地鐵車廂清潔車是基于企業(yè)生產(chǎn)一線走訪調(diào)研而提出的解決方案，具有結(jié)構(gòu)新穎、便攜小巧、安裝使用方便等優(yōu)點，彌補(bǔ)了人工清潔方式的缺點，能夠標(biāo)準(zhǔn)化地進(jìn)行地鐵車廂內(nèi)頂部的清潔工作，大大提升作業(yè)質(zhì)量和效率，降低一線工作人員勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境。因此，該文所設(shè)計的地鐵車廂清潔車具有一定的使用價值和經(jīng)濟(jì)推廣效益。

參考文獻(xiàn)

[1]劉一舟， 張冀新. 地鐵運(yùn)營風(fēng)險及安全管理研究[J]. 老字號品牌營銷， 2022（6）： 69-71.

[2]魏培欣， 宗艷， 王燕生. 干冰技術(shù)在地鐵列車清洗中的應(yīng)用[J]. 石化技術(shù)， 2020（8）： 196-197.

[3]王玉敏. 地鐵車輛自動洗車工藝研究[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2019（30）： 76-78.

[4]劉達(dá)工， 吳江峰. 鋁合金弧焊工藝在輕量化車身上的應(yīng)用[J]. 汽車工藝師， 2017（6）： 12-13.

[5]蔣志君. 鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰： 進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J]. 功能材料， 2010（3）： 365-368.

[6]地鐵設(shè)計規(guī)范： GB 50157—2013[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2013.