城市轨道交通车辆维护与工业清洗优秀毕业论文 参考文献.pdf

城市轨道交通车辆维护与工业清洗 王明望陈震新 大连三达奥克化学有限公司研究所 116023 大连 第一作者 高级工程师 摘要科学地对城市轨道交通的车辆进行维护和保养是 确保城市轨道交通安全运行的首要条件 从工业清洗的角 度 结合城市轨道交通的车辆维护和保养 特别是上海地铁 车辆架 大修的经验 对工业清洗如何为城市轨道交通的车 辆提供专业的技术服务进行了探讨 关键词城市轨道交通 车辆 维护和保养 工业清洗 中图分类号 u279 3 25 m aintenance of m etro train and industrial c leaning w ang m ingwang chen zhenxin abstractm etro train is one of the most i mportant components of urban rail transit and scientific maintenance of metro train is the first priority to ensure the safe operation of urt fromthe angle of industrial cleaning this paper discusses the technical and professional services for metro train especially the experi ences of shanghai metro train in the framed heavy repairs key wordsurban rail transit train maintenance industrial cleaning first author s addressresearch institute of dalian sandaaoke chem istry co ltd 116023 dalian china 城市轨道交通车辆 简为 城轨车辆 的维护就 操作层面而言 可分为日常保养和定期维修两部分 定期维修主要可分为3月修 1 年的定修 均衡修 5 年的架修和10年的大修 工业清洗按清洗精度不 同可以分为一般工业清洗 精密工业清洗 超精密工 业清洗 属于日常保养的城轨车辆内外表的保洁清 洗 应属一般工业清洗 一般工业清洗以去除车体 表面较大的污垢粒子为目的 而均衡修的车顶碳垢 清洗和架 大修的清洗 涉及了一般工业清洗 精密 工业清洗 超精密工业清洗三部分 本文仅从车辆维护的角度 对车辆的保洁清洗 和均衡修以及架 大修规程中所涉及的工业清洗进 行初步探讨 1 城轨车辆的日常保洁清洗 城轨车辆是城市轨道交通系统最重要的设备 其大容量的运能 美观的外形与节能特点 又成为不 少大城市的标志性特征 通过清洗使城轨车辆有一 个清洁的外部形象与一个舒适的乘坐环境 是日常 保洁的目的 1 1 车厢侧面的清洗 城轨车辆大多采用不锈钢结构或铝合金结构的 一次挤压成形的材料 由于城轨车辆的运行环境比 较恶劣 大多数车厢表面作了防腐涂装处理 附着 在车厢侧面外表的污垢主要有 油污 空气中的尘 埃 刹车形成的微细铁粉混合物 车顶的碳垢 以及 以上这些垢质在雨水的作用下形成的混合污垢流纹 等 国外将这类污垢概括称之为 路膜 去除 路 膜 的传统方法一般选择酸性或强碱性的清洗剂 但是 如果长期使用 无论酸性还是碱性都会对车厢 侧面外表的漆膜 玻璃 橡胶 铝合金等材质造成不 同程度的损害 当今工业清洗行业内主流观点认为 针对 路 膜 的物化特性而精心筛选的 由特定表面活性剂复 配而成的中性清洗剂 由于具有较好的润湿 软化 分散 乳化的能力 以及优良的生物降解性能 被认 为是传统清洗剂替代品的比较理想的选型 车辆侧面的清洗一般以自动洗车机为主 人工 清洗 补洗为辅 洗车机是机械清洗城轨车辆的主 要设备 洗车机的一般工艺流程是预湿 降温 端 面 清洗剂 竖刷滚动清洗 侧面 清洗剂 竖刷 滚动清洗 侧面 水刷洗 预冲 回用水池 清 水冲洗 净水 运行环境好的地区可以增加上光程 序 增加上光程序 不仅可以提高车厢的外观视觉 效果 由于防护层的抗静电作用 还可延缓被处理表 面再度污染的速度 就洗车效果而言 洗车机与清洗剂是函变关系 在清洗剂性能一定的情况下 洗车机的喷嘴与射流 参数的设定是影响洗车效果的重要因素 如 喷嘴 的分布 角度 射流的流量 速度 竖刷的压进距离 等等 95 第 期研研研研研研研研究究究究究究究究报报报报报报报报告告告告告告告告 另一个值得关注的问题是回用水的处理 洗车 库一般都有回用水池 由于回用水的富氧现象 微 生物的代谢活动会异常活跃 导致回用水池产生异 味 一种比较实用的办法是定期向回用水池投放杀 菌灭藻剂 夏季2次 周 其它季节酌情减少 有条 件的最好每2个月清淤一次 车厢内部的清洗 车厢内部的污垢大多与人的活动有关 第一类 为手脂 发脂 口鼻呼出物 少量含矿物的油脂 并有 灰尘粘附其上 第二类为胶渍垢 如冰激淋垢 果汁 垢 口香糖余物 包括车厢内广告招贴的不干胶残留 物等 对第一类污垢 传统的清洗剂选型一般以无机 碱为主 或使用普通的民用产品 这既污染环境 又 不能直接排放 还会给车厢内部带来二次污染 有害 残留物多 不符合公共场所的卫生要求 长期使用 对车厢内装饰材料 塑胶地板 铝合金等均有损害 考虑到这类污垢清洗的效率和效果及对车厢内表各 种材质的保护 继续用传统的以无机碱为主或含磷 量超标的民用产品 显然是不适宜的 合理的产品 选型应该是多元表面活性剂的科学配伍 p h值中 性 漂洗性好 便于水冲洗 且具有一定消毒功能的 水基产品 长期使用 其安全 环保 效率的指标均 能得到保证 对第二类污垢 即胶渍类残留物 传统的办法往 往是采用人工擦拭的物理方法去除 去除此类污 渍 比较合理的产品选型应是对车厢内表漆膜 装饰 材料表面均无损伤 以超强的渗透 溶解能力为其特 点的溶剂型产品 其产品本身应当无毒 为便于人 工操作 最好做成喷罐形式 城轨车辆均衡修的清洗 城轨车辆均衡修的内容 城轨车辆的均衡修是一个动态的概念 其维修 的内容基本是由车辆零部件的使用时间 周期 确定 的 从这个意义上讲 均衡修涉及检修 定修等修 程 均衡修的清洗所涉及到的内容 都可以参照架 大修 因为成垢原因相同 只是由于结垢程度不同 清洗相对容易些 均衡修的清洗中需要讨论的是 采用上部受流即受电弓受流的车辆顶部积碳的清 洗 城轨车辆顶部污垢的清洗 受电弓的碳刷与接触网的高速磨擦产生碳火 花 碳粉以及铜粉 这些物质在与空气的长期接触过 程中发生复杂的氧化反应 这一类污垢的固化结合 现象十分严重 加之大气的尘埃 主要是无机盐 和 挥发性的油性污垢 形成了顽固性混合污垢 国外称 之为 道路氧化物 去除这类氧化物 单纯靠碱性 的或总游离碱度很高的材料清洗 将会给车顶漆膜 带来严重的损伤 如因操作不慎 将此类高碱性材 料泄入客室空调中 将会对后者造成更为严重的后 果 合理的选择应该是在确保去除碳垢能力的同 时 对整个车顶 含客室空调顶盖 的漆膜构建一个 抑制腐蚀的化学保护层 根据本研究所的理解 并结合国外的经验 去除 这类 道路氧化物 的有效选择应该是路膜类清洗 剂 在受电弓区域 高温条件下形成的碳火花是一 种炽热的碳微粒射流 在与漆膜接触的过程中 咬 进漆膜内部 与漆膜融汇在一起 对这部分碳垢的 去除 应该以渗透功能为主 咬合功能为辅 渗透功 能与咬合功能的协同作用 构成了去除这类特殊碳 垢的清洗剂的主要功能 强力渗透功能只能是由有机碱与无机碱协同实 现的 又因为无论怎样优质的碱性材料都会对漆膜 铝合金有损害作用 所以 必须兼顾碳垢的清除能 力与清除碳垢过程中对漆膜的保护 这是一对矛 盾 主要是碳垢的去除能力与漆膜 铝合金保护能力 两者之间的矛盾 如何认识 把握并处理好这对矛 盾 是解决整个车厢顶部碳垢清洗的关键 另外 络 合助剂对碳垢的最终清除也起着至关重要的作用 根据物理化学中的软硬酸碱理论 凡是能提供孤对 电子的分子或基团对清除碳垢均会有不同程度的促 进作用 其促进能力取决于未共用电子的多寡 强弱 及在分子中的位置 考虑到分子位阻的影响 希望 促进剂分子提供未共用电子的基团在分子二端 且 亲油基团要小些 对车顶瓷瓶的清洗剂选型 可以参照上述内容 但是 不能仅仅追求满意的清洗效果和速度 更要考 虑清洗剂对瓷瓶材料的保护 否则 会对瓷瓶的电 气使用性能产生不良影响 甚至对瓷瓶造成损伤 城轨车辆架 大修的清洗 考虑到l o年周期的大修规程基本涵盖了5年 周期的架修规程 所以将架修与大修的清洗内容合 并讨论 车体内部服务于车辆运行设备控制部分的清 o6 城市轨道交通研究 年 洗 这些设备大多数安装在车辆底部 其中的电子 电气部分 包括主控制器箱 继电器箱 电阻箱 电抗 器及各类电气开关等 均衡修时 一般对其作空气 吹扫处理 架 大修时 印刷线路板与其它电子零部 件的清洗就有必要使用更精密 更高效的清洗设备 比如超声波 并辅之以中性的溶剂型清洗剂进行 清洗 去除印刷线路板与其它电子零部件表面的污 垢 既需要足够的溶解力 又必须确保其不受到损伤 过度溶解 而且 清洗后的印刷线路板一般还需 做固化膜保护处理 目前比较可行的方法是将清洁 与固化膜保护分为二个工序 并分别由二个产品来 完成 选用的清洗剂必须有一个溶解力与过度溶解 限制的平衡 同时 无残留物 这是工艺安全的保 证 做固化膜保护处理的材料纯度要高 固化性要 好 这样才能避免固化膜层出现气泡 瑕疵等现象 3 2 客室空调的清洗 客室空调是车辆内部服务于乘客的固定附属装 置中的重要设备 客室空调的清洗基本属于无分解 清洗 其主要部件的材质如下 上盖板 底板为铝 合金和不锈钢 其表面涂装油漆 风扇叶片为尼 龙或钢 中心盘为铝合金 冷凝器 蒸发器为 铜或铝合金 压缩机为钢 其表面涂装较差 连接管路 阀为铜 空调散热片为铝 有涂装 该总成清洗以积碳为主 尘埃 油垢为辅 上盖 表面的碳垢较为严重 属车厢顶部 散热片上的碳 垢因翅片的结构特点增加了操作的难度 该总成清 洗的目的是将空调在恶劣运行条件下形成的积碳 尘埃以及它们的混合物彻底去除 通过清洗维护 恢 复制冷效能 同时 也使车辆的外观得到改善 客室 空调总成的清洗与车厢顶部的清洗相比 有共同的 一面 即碳垢的去除和对漆膜的保护 其不同点在 于 空调总成架 大修的清洗 因结垢程度不同 对除碳垢力的要求没有车厢顶部那么强 车顶 清洗的保护对象主要是漆膜 空调总成清洗的保护 对象除了上盖部的漆膜外 还有总成内部的耐酸碱 性较差的漆膜 如压缩机外部的涂装等 空调总 成内部铜 铝合金等材质也需要得到足够的保护 保护功能取决于对缓蚀材料的选择 实践证 明 单一的缓蚀材料很难满足对几种材质的同时保 护 经过观念与实践的磨合 选择缓蚀体系的概念 不仅可以解决车厢顶部对漆膜 铝合金的保护难题 更可以解决空调总成几种材质同时需要保护的难 题 根据各种碱性材料与漆膜 铝合金和铜的反应 速度 选择若干相对应的 并可以相互兼容的缓蚀材 料配伍成一个缓蚀体系 可以在碱性材料与咬合材 料对漆膜 铝合金与铜发生反应的同时 也能够迅速 地在这些材料的表面形成致密的保护膜 阻止碱性 材料的负面作用 总之 空调总成的清洗在产品选型上必须全面 考虑合理 够用 的除垢能力与足够的对漆膜 铜 铝 合金等材质的保护 因为 任何原因致使除碳垢类 清洗剂在空调总成内部的残留 都必然形成对设备 的损害 所谓对上述材质足够的保护 换言之 就是 该类清洗剂的原液在得不到清水漂洗的条件下 也 不会对空调总成的材质构成化学腐蚀 3 3 受电弓的清洗 架 大修中的受电弓清洗是对整个受电弓装置 进行彻底的清洗 在架 大修中 受电弓的部件除碳 刷 气缸内零部件 橡胶密封圈 轴承等必须调换外 其它的部件如 受电弓 气缸外表面 钢管支承结构 等 都需要去除积碳 受电弓装置上的积碳成因与车顶积碳的成因基 本一致 所选用的清洗剂也应该一致 3 4 构架的清洗 地铁运行环境的特殊性使构架表面的垢固化现 象非常严重 又因为构架的箱形框架设计 增加了 转向架自动清洗机的清洗难度 从产品选型上讲 构架的清洗主要是考虑保证 有足够的清洗力来溶解 去除固化现象严重的污垢 同时还必须考虑对构架油漆的保护 如果采用转向 架自动清洗机 还要考虑清洗剂的泡沫度 与压力清 洗有关 以及该清洗剂对自动清洗机设备的保护 在实际操作中 转向架自动清洗机的清洗效果 并不总是很理想 除了清洗剂的因素外 自动清洗 机在射流的速度 压力 角度等方面 都难以满足实 际操作要求 因此 对构架的洗净度也难以达到设 计的要求 于是 人工补洗也就成为了补充的工序 3 5 轮对部件的清洗 轮对的车轴 车轮 二端的轴箱及滚动轴承 动 力转向架的齿轮箱等都是架 大修清洗的重要部分 也属具有多项技术要求和操作难度的精密工业清 洗 对轮对车轴等部件的清洗 包括脱漆 洗 净 探伤 修复 涂装等工序 各工序中与工业清洗 第 期研研研研研研研研究究究究究究究究报报报报报报报报告告告告告告告告 有关的是脱漆 洗净 探伤以及维护后到涂装前的再 次洗净 其工序与清洗产品选型对应如下 脱漆 脱漆剂应有渗透 溶解 疏松油漆的功 能 且粘附力强 在不同形状的表面都能有效地发挥 作用 探伤前洗净 应选用对脱漆后的表面残留有 优良的去除效果 并能自行挥发且有防锈功能的溶 剂型产品 该产品挥发 反应后应无残留物 不可影 响到探伤作业 修复后到重新涂装前的清洗 该道清洗的产 品选型主要满足涂装前的要求 应具有亲水性好 洗 净力强 洗后无残留物 2 滚动轴承的清洗 滚动轴承的维护结果直 接影响到车辆运行的安全 滚动轴承清洗的精度要 求很高 滚动轴承自动清洗机是集除锈 清洗于一 身的专用设备 可自动完成除锈 清洗 漂洗 烘干 但最后还需人工做防锈处理 面对繁琐的除锈 脱 脂 洗洁 漂洗 烘干 防锈等等众多环节 清洗质量 也往往难以控制 若把滚动轴承清洗机的多项功能 通过一个溶 剂型产品来满足 理论上应该是可行的 该产品必 须满足以下条件 除油脱脂 对各种机械油 防锈油 润滑油等 都具有很强的溶解分散效果 无残留物 清洗的滚动轴承不允许有油垢和 清洗剂本身的残留 挥发性能 挥发性l00 对滚动轴承无须 作烘干处理 防锈功能 清洗后自动生成防锈膜 对洗净 的滚动轴承有防锈效果 安全不易燃 闪点要 60 c 开口 常温下 不燃烧 绿色环保 不含三氯乙烯 四氯乙烯 fll3 等耗臭氧层物质 对人体无危害 对环境无公害 对 大气臭氧层无破坏 气味淡 能让操作人员在嗅觉 上可接受 便于操作 设备简易 操作简便 无温度要求 可常温下操作 3 动力转向架齿轮箱的清洗 齿轮箱系铝合 金材质 其表面的油垢固化程度很高 碱性材料与 某些溶剂型材料都会对铝合金造成严重腐蚀 产生 点蚀 另外 齿轮箱局部外表有涂装 清洗剂对该涂 层应有一定的保护作用 电动机的清洗 架 大修时对牵引电机的清洗要求非常高 其次 是辅助电机 要求电机清洗剂产品对整个电机的材 料和绝缘性能无任何损伤 对固化现象严重的油脂 性混合垢有较强的溶解去除能力 理想的条件是该 产品可兑水稀释 操作简便 可浸泡 冲洗 刷洗 无 温度要求 且符合安全环保的要求 现简要分析如 下 l 直流或交流牵引电机定子的清洗 机座 前 后端盖的外表是油脂为主的混合垢 固化现象严重 对内部的主磁极 换向极表面的清洗 既要去除吸附 于表面的油垢 又不能对这些部件的材料 特别是绕 组的绝缘性能造成任何损伤 电刷一般不做清洗 2 直流或交流牵引电机电枢 转子 的清洗 整个电枢部分除了风扇 一般采用吹扫 物理清洗 的方法 3 直流辅助电机的清洗 对制动装置的空压 机电机定子部分内外表面擦净即可 转子部分吹扫 处理 电刷不做清洗处理 4 交流辅助电机的清洗 由于降温风扇的电 机体积小 可以整体浸泡在对电机材料与绝缘性能 均无损伤的挥发性好的溶剂型清洗剂液中 几分钟 或数小时后 取出擦净 自行挥发后即可 5 电机轴承的清洗 电机轴承 轴承盖的清 洗 其原理可参照前述轮对部分滚动轴承的清洗 制动装置的清洗 城轨车辆主要采用电控空气制动装置 其由两 个带弹簧停车制动机和两个不带弹簧停车制动机以 及制动缸 空压机 组成 整个制动装置在架 大修 的清洗中大多要求分解到零 对各零部件进行逐一 彻底清洗 并且要求有很高的洗净度 清洗操作方 法以浸泡为主 辅之以刷洗 设备的材质有钢 铜 铝合金 橡胶等 大多数部件表面做过涂装处理 清 洗时应强调防锈 从方便现场清洗操作的角度讲 体积较大的部 件适于刷洗或槽浸 而体积较小的零部件则更适于 采用清洗机喷淋清洗 另外 被拆卸分解的各零部 件材质复杂 有铜 铝 碳钢和橡胶等 因此 应考虑 清洗过程中各材质的安全性 具体来讲 应用于制 动装置零部件清洗的清洗产品不但应具备较强的脱 脂除油能力 更要强调对铜 铝件的保护 特别是铝 合金零部件 很容易被碱性材料与某些溶剂型材料 造成严重的腐蚀 产生点蚀 同时 从工艺要求讲 26 城市轨道交通研究 年 还应具备工序间防锈能力 从操作角度讲 最好做成 黏度极低 漂洗性好的水基 中性产品 这类中性产 品用于材质复杂的零部件清洗时 除零部件清洗的 安全性方面有保障外 往往还具有其它的优越性 如 可以提高清洗剂的通用性 简化清洗现场操作工艺 提高现场清洗效率等 空压机的电机清洗同上述电动机清洗 牵引缓冲装置的清洗 牵引缓冲装置在架 大修时基本上分解为零 其首要难度在中心销 钩舌板 钩舌杆等铸钢零部件 的脱漆探伤 一般的面漆较易脱除 有些底漆却是 极难脱除的 架 大修实践中遇到极难用化学方法 脱除的底漆 只能采用物理的 人工铲凿 方法 其 效果和效率往往不理想 通常碱性的脱漆剂对顽固 的底漆无能为力 而酸性的脱漆剂又难以克服对钢 铁和铝合金的化学腐蚀 解决问题的思路是 筛选合适结构的有机酸组 合物 对特定聚合物有溶胀作用的极性溶剂 以及对 聚合物的解聚具有催化作用的助剂等物质 进行合 理复配 并通过进行正交实验进行配方优化 通过 这个思路最终形成的脱漆剂不仅对底漆具有优异的 脱除能力 在对钢铁和铝合金的缓蚀保护方面也不 会存在任何问题 该装置其它部件的清洗 无论是 从成垢条件还是从材质 钢铁 铜 铝合金 橡胶 涂 层 保护的需求来看 基本和制动装置的清洗相同 缓冲装置中橡胶材质的零部件通常耐酸碱能力较 强 如需要清洗 只需注意避免使用溶解能力过强的 溶剂型清洗产品 结语 通过上述分析 从城轨车辆维护的角度 可以大 致了解架 大修清洗的主要内容 从工业清洗的角 度 可以一般地了解各种垢的成因和去除的机理 如果把车辆与清洗统一起来考虑 就能大致确立一 个车辆架 大修清洗的方向 并且可认识到洗净力与 安全环保之间的辩证关系 应该从清洗对象和清洗 材料的共性出发 在合理分类的基础上尽可能从成 本控制的角度进行归纳 努力做好清洗剂产品的选 型 文中的观点 方法乃至思路 都有不够成熟之 处 希望本文能起到抛砖引玉的作用 长期以来 正是由于上海地铁 上海现代轨道 上海磁浮和东方置业 地铁清洁工程 等公司的配 合 在轨道交通行业的技术人员和操作人员的帮助 下 本研究所才能研发出gd系列的城轨车辆专用 清洗剂 特别是上海地铁率先在行业内自主完成城 轨车辆的大修修程 客观上为整个城市轨道交通行 业提供了一个可以借鉴的大修模式 更为本研究所 架 大修产品的研发提供了极其珍贵的条件 对此 表示衷心的感谢 参考文献 1 何宗华 汪松滋 何其光 城市轨道交通运营组织 m 北京 中国建筑工业出版社 2003 2 周淮 朱效洁 吴强 上海轨道交通网络化运营管理问题研究 j 城市轨道交通研究 2006 6 1 3 程祖国 王居宽 陈鞍龙 等 城市轨道交通车辆部件故障与均 衡修修程周期 j 城市轨道交通研究 2006 1 46 4 上海市建设和管理委员会科学技术委员会 地铁二号线工程 m 上海 上海科学技术出版社 2005 收稿日期 2006 08 03 胶济线提速改造取得重要成果 2006 年9月29日 铁道部在青岛召开 既有线时速200 km提速改造现场会 总结交流胶济线时速200 km提速改造经验 对全国铁路第6 次大面积提速准备工作作出进一步部署 铁道部党组书记 部长刘志军等部领导和与会代表登上中国铁路第一列国产化时速200 km动车组试 验列车 全程添乘检查提速改造后的胶济线 列车在8 17 从即墨站发车 仅4 m in 时速就达到200 km 动 车组风驰电掣般向前行驶 车厢平稳 10 10 试验列车到达济南站 全程342 km仅用了1 h 53 m in 与会 人员认真考察了胶济线的提速改造工程 领导和与会代表对胶济线的整体质量给予了充分肯定 同时对进一 步提高曲线圆顺度 解决好个别区段限速等问题 提出了明确具体的改进意见 摘自2006年9月30日 人民铁道 报 记者 李晓华张红岩 36 第 期研研研研研研研研究究究究究究究究报报报报报报报报告告告告告告告告 城市轨道交通车辆维护与工业清洗城市轨道交通车辆维护与工业清洗 作者 王明望 陈震新 wang mingwang chen zhenxin 作者单位 大连三达奥克化学有限公司研究