黄婕

摘 要：列车自动清洗机（简称洗车机）适用于清洗地铁列车外表面的灰尘、油污及其它污渍。通过水、洗涤剂及清洗刷的作用自动清洗列车的两侧、端部，包括车门和车窗玻璃。列车自动清洗机由刷洗系统、电控系统、监控系统、水供给系统、洗涤剂供给系统、水循环系统等组成。采用列车自行牵引、以3-5km/h的速度通过清洗线完成洗刷的形式，自动进行列车两侧及端部的刷洗和冲洗工作。清洗后车体外表面无灰尘、泥土和其它附着物。

关键词：自动化;列车自动清洗机;PROFIBUS网络;PLC

1 运行结构与原理

列车自动清洗机主要具备的功能有：具备自动清洗列车前后两端面、两侧面和侧顶面等外表面的功能;单独侧洗以及侧洗端洗相组合的功能，可单独选择折返洗功能;各工位手动调试和排水的功能;丰富的系统流程工况显示以及故障显示功能;完善的系统保护功能，在发生紧急故障的时候能够自动响应，紧急停机，同时进行声光报警和故障显示。其自动化运行主要通过以下各大模块进行实现：

1.1控制模块：

1.1.1主电控柜：主电控柜左侧主要包含总电源开关Q0;主接触器;各电机控制断路器、接触器;控制回路断路器;接线端子排。右侧主要包含西门子PLC;液位控制器;变频器及输入输出电抗器;中间继电器等。

1.1.2控制台：控制台上层部分：两侧配置2台显示器，分别连接着工控机和硬盘录像机。中间配置各功能按钮及显示灯，1台西门子触摸屏与工控机实现操作系统一备一用。关系阐述如下：

洗车机系统配备的工控机和触摸屏采用的即为双主机模式，二者内部安装的仅仅是人机操作界面系统，用来进行清洗模式选择、工位切换、流程监视等操作，调试完毕的洗车程序保存于主电控柜里西门子PLC的CPU内。

工控机内安装的是Windows系统，运行时间久后，较易出现系统故障，而控制台上的西门子触摸屏就是针对该情况出现时的备用机，完全实现冷机切换，同等级别控制，在工控机界面能够完成的任何操作，在该触摸屏上也是完全一致的，因此，当工控机无法使用时，使用触摸屏可以正常完成洗车作业任务。

1.1.3人机界面内容

（1）系统说明界面：主要介绍设备系统概况、性能参数、操作员和司机注意事项以及端洗操作注意事项。

（2）工位状态检视界面：主要传感器和急停的状态检查审视。主要传感器和急停的状态检查审视出现异常状态时，可查阅帮助功能，排除故障。

（3）设备选择界面：系统各侧刷工位的开启关闭，可在该界面单独控制，如果对应工位侧刷有异常现象，可先关闭该工位，其他工位系统仍可正常完成洗车作业，待修复故障后，再次开启。设备选择的作用是选择或关闭相应设备，在清洗时使用或者不用该设备。

（4）手动控制界面：该界面是用来实现各个工位的单步手动控制功能，主要用于设备维修检查作业，而非用于洗车作业。图示状态是各工位均处于停止状态。

（5）洗车流程监视界面：正常洗车作业准备工作完成后，切换入该界面，等待洗车。以系统平面布置俯视图的方式构建，上半部分是洗车区各工位，下半部分是液位、水泵等，待洗车辆准备入库时，模式开关“手动/停止/自动”切换到自动模式，系统根据车辆行进位置自动启动各工位。

（6）报警信息界面：系统上电后，出现的任何情况报警均汇总于该界面，包含报警时间和内容。

1.2刷洗机构：

1.2.1侧面刷洗机构

结构：列车侧面刷洗机构分初刷、次刷、精刷三部分组成，左右三套滚刷和相应喷淋管组成。每个工序在轨道两侧安装两套侧刷机构。立柱上装有一个可转动摆臂，摆臂上装有一个垂直的刷体，刷体的旋转依靠顶部装有的减速机;摆臂外侧装有气缸控制摆臂的伸出与收回，内侧装有弹簧缓冲器。侧刷机构框架上安装有挡水屏，在伸向轨道中心位置最大摆角处设有可调挡块，防止侧刷伸出过远。

工作原理：侧刷机构通过减速机旋转带动刷纤维作用于车辆外表面，使涂抹工位的洗涤剂充分乳化，与车体污渍进一步反应，达到去除污渍的目的。刷子与车体的接触压力通过调整后固定，通過气缸与缓冲弹簧及限位装置的相互作用，来调整刷毛的接触深度。

1.2.2端面刷洗机构

结构与功能：列车自动清洗机端部刷洗机构由左右两个延轨道纵向移动的龙门架、可垂直摆动90°的刷组、驱动/传动机构、喷水装置等组成，水平端刷置于可水平轨向行走的机架上。端面洗刷具有适应不同地铁列车车型的头部/尾部形状的功能，列车走行至端部刷洗工位后，根据指示信号停车，系统检测到车辆停位是否准确，如果车辆停在允许范围之外（±1.0米），系统提示司机重新调整位置;当列车停止等待清洗端面时，水平刷组旋转90度呈水平状态，通过提升系统的匀速运动与经变频调速后的水平走行运动合成，使水平刷组运动轨迹拟合车体端部轮廓，并通过功率传感器监控刷子旋转时刷毛与车体的接触压力，以达到最佳清洗效果，同时刷子上带有的喷水支架上的喷嘴喷出洗涤剂或清水，从而完成对端部表面的清洗，做到对流线型车头实施无死角刷洗。

工作原理：采用带有通信功能（PROFIBUS网络）的传感器检测端刷旋转电机的负载工作电流，负载工作电流直接反应了刷毛与车体间的接触深度（吃毛量）即刷毛与车头的接触压力，也就是说负载工作电流的数值直接反应了端刷的刷洗效果。为保证刷洗均匀，控制系统软件根据车头的轮廓曲线计算出每一点的参考速度，同时根据端刷旋转电机负载工作电流和端刷吃毛量的关系曲线预设参数（即对应刷毛与车体间的压力），与通过PROFIBUS网络远程实时传输过来的电流值进行比较、计算，来控制、调整端刷与车头端面的相对速度，以完成仿形清洗的控制。

2 自动化运行故障与优化：

设备出厂投入使用之后，作为检修技术人员，需要根据实际情况进行设备优化，保证设备与现场工况相适应，对故障进行修理，通过故障分析、研究故障进行故障诊断、故障预报、研究故障机理、排除故障和改进设计的方法，以减少或消除故障的发生，提高设备运用的可靠性和有效利用率。设备的自动化优化通常也是对出现的故障进行优化，提高设备运行的稳定性。接下来以一个典型自动化故障对设备检修中的自动化优化进行说明：

列车自动清洗机设备是用来对地铁车辆进行外观清洁的自动运行设备，当开关打至自动位置时，PLC进行自检，自检完成后即可等待进入自动清洗程序。

在某一次洗车作业时，进行手动或者自动喷水时，水供给系统水压传感器报警，工位喷嘴无水喷出。经过数据收集及分析归纳总结，补水罐补水不成功故障主要分为以下三个主要原因，具体技术分析如下：（1）补水罐的补水管路底阀密封效果不佳，产生漏水，在洗车机多日未安排洗车时，补水罐通向循环水池的水管会因为底阀密封不严而导致管路中的水全部漏完，导致补水罐中的水无法与循环水池内的水连通，从而水泵无法泵水。（2）补水时补水罐的水未补满便结束补水操作。由于对补水罐进行补水是手动操作，所以在补水的同时需要手动将手扳球阀打开，让罐内的空气排出，直到管内有完整的水柱流出，才认定为补水罐已补满水。（3）补水后，排气球阀打开后未关闭。补水时将排气球阀手动打开，罐内的空气完全排出后，未将排气球阀手动关闭，导致水泵在泵水过程中空气从排气球阀管路进入补水罐，造成水路中断，无法继续泵水。所以导致水压传感器报警，水供给系统无法正常供水，水泵空转保护停止运行，无法进行洗车作业。

故通过制定整改方案的方向将补水罐排气补水的方式由手动改为系统全自动排气补水，从根本上消除由于人为因素造成的补水罐補水不成功的故障，即洗车机操作系统启动后，PLC程序自行进行排气补水操作。

排气补水管路的改造为将侧洗水泵补水罐的补水管和排水排气管与端洗水泵补水罐的补水管和排水排气管分别连通为1条管路，并在排水排气管路上再分为2个支路，1条为自动排气管路（开始补水的同时，排气管路的电动阀门自动开启，待补水罐水补满后，可以从自动排气管路进行溢流），另外1条支路为手动排水排气管路（在管路上安装手扳球阀，当电动阀故障无法自动打开时，可以手动将手扳球阀打开进行溢流）。

PLC程序的修改为开机后系统自动启动排气补水操作，PLC控制自动排气补水系统进水管和排气管上的电动阀开启，开始自动补水5分钟，5分钟后PLC控制2个电动阀门关闭结束自动补水排气，洗车机操作人员可以进行下一步整备作业。由此可以完全消除人为因素对补水排气作业的影响。

从以上内容可以看出列车自动清洗机自动化运行的优点。在硬件设施无损坏的情况下，通过自动控制能有效的避免操作的不规范性带来的不利影响，同时也减轻的人工的操作负担，也避免了因为人为操作导致的事故事件。因此，在的地铁设备中采用自动化控制技术，可以有效提高设备的稳定性，增强安全生产的稳定性。

（福州地铁集团有限公司运营分公司，福建 福州 350000）