城市轨道交通车辆维护与工业清洗.doc

城市轨道交通车辆维护与工业清洗漂潮.善.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u279.325maintenanceofmetrotrainandindustrialcleaningwangmingwang,chenzhenxinabstractmetrotrainisoneofthemostimpc)rtantcomponentsofurballrailtransit.andscientificmaintenanceofmetrotrainthefirstprioritytoensurethesafeoperationofuri,.fromtheangleofindustrialcleaning,thispaperdiscussesthetechnlcalmadprofessiona1servicformetrotrain,peciallytheexperiencesofshanghaimetrotrainintheframedheavyrepairs.keywordsurbanrai1transit,train,maintenance,industrialcleaningfirst.authorsaddressresearchinstituteofdaliansandaaokechemistryco.,lad.,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.l_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)一端面(清洗剂十竖刷滚动清洗)一侧面(清洗剂+竖刷滚动清洗)一侧面(水刷洗)一预冲(回用水池)一清水冲洗(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.?59?蜒南轫蘧交固.鼹.:i;.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次侗,其它季节酌情减少.有条件的最好每2个月清淤一次.1.2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,ph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.2城轨车辆均衡修的清洗2.1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.2.2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-6o?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人客室空调中,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.3城轨车辆架,大修的清洗考虑到10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.3.1车体内部服务于车辆运行设备控制部分的清潜潮鞋;:;燎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.1)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?61?潼雨:辄蘧:交涸鼹.l;fill.l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100%,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(开口),常温下不燃烧.绿色环保不含三氯乙烯,四氯乙烯,fl13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.?62?3.6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:1)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.3.7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,潮.i惑:镳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.3.8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,而酸性的脱漆剂叉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.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,