董海涛

（福州地铁集团有限公司，福建福州 350009）

0 引言

列车自动清洗机实现了电客车外表面的机械化、自动化清洁，降低了人员保洁费用支出，且大大提高了电客车的清洗效率。目前随着全自动无人驾驶地铁线路的建设开通，列车自动清洗机不仅实现了清洁工作的自动化，而且自动清洗机与信号系统相互联接，实现了设备操作的无人化，实现了电客车从进入洗车机到整列车清洗完成的全过程无人值守作业。这就要求列车自动清洗机不仅要有良好的清洁效果，还要有更高的运行稳定性。端洗机构做为设备在整个洗车作业中动作幅度最大、最频繁的部件，其结构型式的合理性，对电客车端面的清洁效果和整个设备的稳定性起到至关重要的作用。本文结合福州地铁5 号线列车自动清洗机项目实施过程中存在问题，对端刷机构的结构型式进行优化方案的分析。

1 福州地铁5 号线端洗情况

福州地铁5 号线列车自动清洗机安装完成后，在清洗调试过程中发现自动清洗机对电客车端面的清洗效果不佳（图1）。可以看出在电客车的端面下部还存在较大的未清洗区域，端面侧部也存在部分区域没有清洗到位。而在洗车测试过程中，多次发生端洗机构故障现象，导致洗车过程中断。

图1 端面清洗效果

2 原因分析

2.1 端面侧部

从图2b）可以看出电客车端部侧面未清洗到位区域不大，这主要是由于端刷刷毛与侧刷刷毛均未刷到此区域而导致的死角。侧刷机械主要用于刷洗电客车侧面，如果为了覆盖这一小块区域而改变侧刷的结构，不仅性价比不高，而且可能造成限侵刮伤电客车侧面的情况，所以可以通过增加端刷机构该区域的刷毛长度以及增大端刷刷毛的吃毛量，解决端刷侧部清洗不到位的问题。

图2 端刷机构最低限位尺寸

2.2 端面下部

经测量，端面下部未清洗到位的区域为防爬器上部约300 mm的宽度范围。端刷机构下降至最低位置时的尺寸如图2 所示，此时端刷刷轴中心距离电客车车轮走行轨道面的高度为1580 mm，中部的端刷刷毛的极限位置距离防爬器上部为246 mm，与实际的清洗效果相吻合。

3 端刷效果不佳整改方案确定

通过上述分析可以得知，不管端面侧部还是端面下部的清洗问题，均可通过对端刷机构进行调整来解决。侧部的问题相对比较简单，通过增加刷毛长度以及加大吃毛量即可解决，最主要的问题是端面下部的清洗问题。解决端面下部刷洗不到位问题的核心是降低端刷刷轴的最低下限位，以便使端刷刷毛尽可能地刷洗到电客车端面下部区域。经分析，以下3 套方案可以达到降低端刷刷轴最低下限位的目的。

3.1 方案1

首先分析端刷机构的结构，由于端刷的摆动机构设置在端刷刷轴下部，此部分摆动固定座的高度为400 mm，如果可以把摆动电机及固定座放置到端刷行车台面的内部，可以降低高度280 mm（图3、图4）。

图3 原端刷摆动机构固定座位于行走台面上方

图4 端刷机构摆动固定座放入行走台面内部

可以看出，如果将端刷机构摆动固定座放入行走台面内部后，固定座面板距离行走台面的高度从原来的400 mm 降到120 mm，相当于端刷刷轴下限位向下延伸了280 mm，这样就可以涵盖无法清洗到位的246 mm 区域，理论上可以解决端面下部清洗效果不佳的问题。此方案的缺点是端刷摆动机构位于行走台面内部后，后期摆动电机维修难度较大，维修人员无操作空间。

3.2 方案2

第2 套方案是优化现有端刷传动机构，尽量将传动机构的部件尺寸缩短，以达到端刷刷轴高度下降的目的。原结构的端刷刷轴的最低高度距离端刷走行轨面1345 mm，电客车车轮走行轨面较端刷走行轨面低235 mm（图5）。端刷刷轴固定架固定于链条上，通过链条围绕链条滚轴传动，从而实现端刷刷轴的提升或上降。

图5 端刷机构刷轴最低位

在不将端刷摆动电机放入行走台面内部的情况下，端刷刷轴固定架已经无法整体下降，但通过调整限位块、限位方管、链条座、链条滚轴固定座的尺寸，可以适当降低端刷刷轴的最低下限位。经分析核算，将限位块缩短10 mm、限位方管下降66 mm、链条座缩短20 mm 以及链条滚轴固定座降低20 mm，可使端刷刷轴最低位置下降116 mm，即使端刷刷轴中心距离端刷走行轨面的高度缩小至1229 mm（图6）。

图6 调整后端刷机构刷轴最低位

同时配合调整端刷刷毛的长度和吃毛量，理论上可以使端刷刷洗下部区域下降约150 mm，但距离无法清洗到位的246 mm区域仍有约100 mm 差距。此方案的改动量最小、施工周期最短、对日常洗车作业影响最小，但无法达到预期效果，仍留有100 mm 左右的无法清洗区域。

3.3 方案3

第3 套方案是将下部端刷旋转电机的安装位置移至端刷架上部，这样可以将原来端刷走行台面上旋转电机占用的空间用于端刷刷轴的上下移动（图7）。

图7 旋转电机移至上方

通过调整电机安装位置，使端刷刷轴的下部最低点大大下降，最低下限位可达到距离端刷走行轨面1050 mm 的高度，即由原来的1345 mm下降为950 mm，下降了395 mm，这样可以完全覆盖端面原来无法清洗的300 mm 左右的区域。此方案效果最佳，但改动量最大，需要对端刷框架重新进行加工，同时由于端刷旋转电机移至上部，为了保障端刷的上限位不受影响，整个框架的高度需要增加，导致上部走行天轨的高度也要相应提高，所以原来墙体上的天轨安装预埋板也要加长。

4 确定优化方案

综合对比以上3 套方案，考虑到电客车做为面对乘客，其卫生清洁情况展示着地铁公司的形象，所以最终决定采用方案3，即将下部端刷旋转电机安装位置移至端刷架上部的整改方案。洗车机厂家按此方案对端刷机构进行整改后，重新进行洗车效果验证，最终结果显示原无法清洗到位的端洗区域已可以刷洗到位，证明该洗车机刷机构结构型式优化方案合理可行（图8）。

图8 整改后端面清洗效果

5 结束语

列车自动清洗机作为电客车外部清洁的设备，其设计需要适应电客车外观尺寸，尤其是端刷机构，除了刷毛形状须与电客车的轮廓贴合外，端刷上下移动区域应覆盖电客车端面整个须清洗区域（一般为防爬器上方）。考虑到土建单位在施工时，端刷走行轨道的标高很可能与图纸有较大偏差等因素，还应预留一定的裕量，否则就容易出现本文所遇到问题。同时电客车端面设计时除了考虑美观外，也应考虑后续清洗的便利性，尽量避免凹面等异形轮廓，以及防爬器设置不宜过于突出，否则容易造成清洁死角。