梁志高

（國能朔黃鐵路發(fā)展有限責任公司機輛分公司 機車檢修中心，河北 滄州 062350）

近年來，隨著朔黃鐵路重載列車的增量開行，機車的檢修工作量日益繁重，在電力機車大規(guī)模檢修作業(yè)過程中，機車上各種功能的電機、輔機及電器屏柜等配件均需拆卸進行清潔除塵及檢修試驗。機車配件清潔除塵量年均超過2 000 件。據(jù)調(diào)查，目前機務段采取的主要機車配件除塵方式為作業(yè)人員在封閉的除塵房間內(nèi)使用吸塵設備及高壓風管，通過人工吹掃除塵方式對機車配件進行清潔作業(yè)，這一作業(yè)方式使人體直接接觸粉塵及噪音等職業(yè)危害因素，長期作業(yè)對員工身心健康造成影響，亟需采用先進技術(shù)、改進工作方式，以避免員工職業(yè)病的發(fā)生。

1 職業(yè)危害因素分析

（1）粉塵污染因素。由于朔黃鐵路為運煤專線，重載機車的電機、輔機及電氣屏柜表面有附著的灰塵，機車檢修時在狹小密閉的空間內(nèi)對拆解部件進行人工除塵作業(yè)會瞬間產(chǎn)生大量煤灰粉塵(見圖1)，該煤灰粉塵大部分是粒徑小于 5 μm 的有害粉塵，作業(yè)人員雖按要求佩戴防塵面罩，在高濃度彌漫的粉塵場所內(nèi)仍無法做到100%的個體防護。吹掃配件產(chǎn)生的粉塵會隨人的呼吸進入肺部，少量粉塵會造成作業(yè)人員鼻炎、咽炎及喉炎等慢性病發(fā)作，長期在這種環(huán)境下進行除塵作業(yè)，粉塵中游離的SiO2毒素會導致人體肺泡大量死亡，從而引起肺部組織發(fā)生纖維化病變，失去正常的呼吸功能，從而引起塵肺病的發(fā)生。

圖1 機車配件人工清掃作業(yè)

（2）噪聲污染因素。重載機車配件吹掃使用的高壓風管風壓高達5 MPa，在吹掃配件時風管噴射氣體及風壓擊打配件表面產(chǎn)生的噪音達80 dB 以上，作業(yè)人員長期在高噪音環(huán)境下進行作業(yè)，不僅對神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)及消化系統(tǒng)等產(chǎn)生較大影響，同時還可能造成聽力損傷、耳聾等職業(yè)病的發(fā)生。

2 職業(yè)危害防護措施應用

隨著我國工業(yè)化進程的發(fā)展，新興技術(shù)廣泛應用，一些重復性工作領域及惡劣環(huán)境作業(yè)已經(jīng)逐步由機械設備代替了人工作業(yè)。針對機車配件除塵作業(yè)可能引發(fā)塵肺病、職業(yè)性噪聲聾等問題，2018 年開始，國能朔黃鐵路發(fā)展有限責任公司機輛分公司根據(jù)機車各類型配件的清潔需求及質(zhì)量要求，通過采取科研立項、設備購置等方式，陸續(xù)開發(fā)了適合機車電氣屏柜、牽引電機及輔助機組等配件除塵作業(yè)的重載機車配件智能除塵設備，在解決作業(yè)人員職業(yè)病問題的同時，有效提升了機車檢修質(zhì)量及檢修生產(chǎn)效率，重載機車配件智能除塵設備如圖2所示。

圖2 重載機車配件智能除塵設備

2.1 設備組成及特點

重載機車配件智能除塵設備主要由降噪除塵間、軌道智能運輸單元、機械臂單元、控制系統(tǒng)單元、通風除塵系統(tǒng)等組成，設備組成如圖3所示。

圖3 重載機車配件智能除塵設備組成

（1）降噪除塵間。車間內(nèi)部采用孔式密目結(jié)構(gòu)，能夠有效削弱高壓氣體除塵時產(chǎn)生的噪聲；同時墻體采用雙層復合隔聲結(jié)構(gòu)，在外墻體與隔音墻之間設有空腔緩沖層，起到了攔阻噪聲的作用，可保證頻率在200～10 000 Hz 范圍的吸聲效果。

（2）軌道智能運輸單元。當設備處于清洗配件狀態(tài)時，股道智能運輸設備自動將需要清洗的配件運送至清洗位置，清洗完成后運至上下料位置等待取走；設備具有自動避障功能，當有人或物體在前面時軌道運輸車能夠自動停止并預警；具有防水防塵功能，防護等級為IP54，關鍵部件防護等級IP65。

（3）機械臂單元。根據(jù)重載機車配件特點、清掃作業(yè)工序和人工清掃流程，利用2 臺六軸關節(jié)機器人模擬人工清掃的動作流程，對清洗部件按照設定程序進行清掃作業(yè)。設備具有直線插補、圓弧插補功能，可規(guī)劃各種復雜的清掃路徑，實現(xiàn)對各種配件的清掃。同時，設備對每種配件具有獨立運動軌跡程序文件，并可對軌跡程序文件進行教導、修改、編輯；機械臂重復定位精度為小于±0.10 mm。

（4）控制系統(tǒng)單元。該單元主要負責收集配件吹掃作業(yè)的所有設備信息，并根據(jù)設備的信息狀態(tài)及操作人員的指令控制軌道智能運輸車、機器人智能除塵設備、智能通風吸塵設備及輔機智能清掃間設備，根據(jù)程序的流程進行相應的動作，完成操作人員給出的指令?？刂茊卧哂信c軌道智能運輸車的實時通信功能，收集軌道智能運輸車實時狀態(tài)信息，控制并管理軌道運輸車的啟動、停止、運行方向及位置等。

（5）通風除塵系統(tǒng)。該系統(tǒng)由中央集塵器、吸塵風道、吸塵進風口、吸塵組件及吸塵控制器組成，采用分體式模塊化結(jié)構(gòu)，在保證功率和過濾面積延伸性的同時，可進行多級組合。選用聚酯纖維濾料PTFE覆膜處理，對0.3 μm粉塵過濾精度達99%以上。設備采用自動脈沖反吹清灰方式，可以達到最佳清灰效果；風機功率為30 kW，處理風量為26 000 m3/h；最高負壓為3 143～3 032 Pa；過濾面積為230 m2。顆粒物排放濃度為2.47 mg/m3，排放限值低于京津冀及周邊地區(qū)大氣污染物排放限值(≤10 mg/m3)[1]的要求。

2.2 設備工作原理

當機車配件需要進行除塵作業(yè)時，軌道智能運輸單元停在指定位置，機車配件通過天車放置在軌道智能運輸車上，當軌道智能運輸車檢測到配件時會及時通知控制系統(tǒng)，操作人員通過顯示屏選擇需清洗的配件類型并一鍵按下啟動，軌道智能運輸單元將機車配件運送至指定清洗位置后，控制系統(tǒng)會自動啟動門控系統(tǒng)并開啟通風吸塵設備。控制系統(tǒng)及紅外感應系統(tǒng)通過對機車配件的大小及位置的檢測，保證所有人員及配件處于安全狀態(tài)后啟動控制機械臂單元，根據(jù)程序設定的清洗運行軌跡自動調(diào)節(jié)清掃噴嘴的方向?qū)C車配件進行全方位除塵作業(yè)。所有吹掃產(chǎn)生的灰塵由通風吸塵設備統(tǒng)一進行過濾凈化處理。當除塵作業(yè)完畢后，軌道智能運輸單元將機車配件運輸至指定位置并通知作業(yè)人員。整個配件除塵作業(yè)全程在密閉空間內(nèi)自動進行，無需進行人工干預。智能除塵設備工作流程如圖4所示。

圖4 重載機車配件智能除塵設備工作流程

2.3 設備主要功能

重載機車配件智能除塵設備可以在完全獨立的密閉空間內(nèi)同時完成多個機車配件的除塵作業(yè)；具備高壓氣洗與高壓水洗的自動切換功能；具有自動識別人員安全狀態(tài)、機車配件狀態(tài)及自動避障等安全功能。該設備分為自動、人工、應急3 種作業(yè)模式；還具備自我清潔功能，能夠自動清潔軌道運輸車、降噪除塵室四周墻壁及門窗地板等。設備的通風吸塵單元具有粉塵隔爆裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)粉塵氣體的達標環(huán)保排放。同時，設備具備吹掃數(shù)據(jù)存儲、查詢及自動上傳功能，以及故障自診斷功能，方便操作及維修人員全面掌握設備的運行狀態(tài)。

3 職業(yè)危害防護措施應用效果

3.1 減少接害作業(yè)及污染

設備投產(chǎn)應用后，機車配件除塵作業(yè)全程在密閉空間內(nèi)由機械臂自動進行，作業(yè)人員只需在密閉空間外進行設備的操作及監(jiān)控(見圖5)，可以避免人體直接接觸粉塵。

圖5 室外操作智能除塵設備

同時，按照《固定污染源廢氣低濃度顆粒物的測定重量法》(HJ 836—2017)[2]對智能清掃設備排氣筒出口(排氣筒高度為15 m)粉塵進行測定，結(jié)果如表1 所示。由表1 可知，吹掃配件產(chǎn)生的粉塵通過吸塵設備凈化處理后實現(xiàn)了粉塵氣體的達標環(huán)保排放。

表1 智能除塵設備廢氣排放檢測數(shù)據(jù)

3.2 降低職業(yè)噪聲危害

降噪除塵間內(nèi)部采用孔式密目結(jié)構(gòu)，能夠有效削弱高壓氣體除塵時產(chǎn)生的噪聲；除塵間墻體采用雙層復合隔聲結(jié)構(gòu)，在外墻體與隔音墻之間設置的空腔緩沖層能夠攔阻噪聲。當設備運行時，除塵產(chǎn)生的噪聲經(jīng)消音處理后，外部檢測噪聲降至70 dB 以下，噪聲分貝量較人工吹掃得到明顯改善，有效保障了作業(yè)人員的職業(yè)健康。智能除塵設備投產(chǎn)前后噪聲降幅比較如表2所示。

3.3 提升工作效率

經(jīng)統(tǒng)計，采取人工方式進行機車配件除塵作業(yè)時需要3人共同配合完成，總作業(yè)工時為 30 h以上，重載機車配件智能除塵設備投產(chǎn)后，只需1 人在設備外部進行操作及安全監(jiān)護，單臺機車除塵作業(yè)人工成本節(jié)約2人/次，節(jié)約作業(yè)工時約20 h，同時降低操作人員的作業(yè)強度，避免了高強度重污染作業(yè)對人體產(chǎn)生的傷害。

機車配件原采用的傳統(tǒng)人工除塵方式，存在一個部位反復沖掃、多個盲區(qū)返工沖洗等問題，增加了配件吹掃時間。機車配件智能除塵設備采用程序編程及固定軌跡除塵，可有效避免反復吹掃及返工沖洗等問題，綜合作業(yè)效率較人工除塵得到了有效提升。智能除塵設備的效率與人工比較如表3所示。

表3 智能除塵設備的效率與人工比較

3.4 提高配件清潔質(zhì)量

由于機車配件除塵作業(yè)屬于高強度、惡劣環(huán)境作業(yè)，人工除塵作業(yè)質(zhì)量受作業(yè)人員的責任意識、精神狀態(tài)及體力能力影響較大，配件除塵不徹底、清潔不到位問題時有發(fā)生。重載機車配件智能除塵設備投產(chǎn)以來，設備可以根據(jù)設定的程序采用固定角度和強度對機車配件進行固定軌跡吹掃及清洗作業(yè)，清掃效果較人工除塵作業(yè)得到大幅提升，有效解決了配件清潔不徹底造成的機車檢修質(zhì)量問題。

4 結(jié)束語

重載機車檢修通過開發(fā)和引進智能除塵設備代替人工配件清掃作業(yè)的方式，可以有效避免作業(yè)人員接害作業(yè)，同時在提高工作效率、提升檢修質(zhì)量及效率等方面也取得了良好效果，智能除塵設備的應用可以為類似作業(yè)提供參考。