【活动场景】
利用多媒体学习或实地参观地铁车辆段列车清洗库，掌握地铁车辆段洗车机的功能设置、主要组成结构及技术参数。
【任务要求】
掌握洗车机行车信号系统、光电信号系统、洗刷系统、喷淋系统、水循环处理系统、气源供给系统、电气控制系统等。
【知识准备】
西安地铁2号线列车清洗机主要包括洗车信号系统、喷淋系统、洗刷系统、吹扫烘干系统（热风幕系统）、水循环处理系统、气源供给系统、电气控制系统等。
1.洗车机的功能设置
①具有洗车模式选择功能：可选择是否要端洗、是否要加洗涤剂清洗或只用水清洗的几种模式。
②对被清洗列车的车号、洗车次数及洗车日期，以及洗车机故障情况等数据的记录和打印功能，能显示每列车洗车记录，实现联网传输。
③手动控制和自动控制相结合的清洗功能：可任意切换，方便灵活。
④丰富和可靠的洗车流程工况实时动态显示及故障显示功能：对系统的状态进行全面的、实时的监控和显示报警，并对故障部位和故障类型作出正确判断。
⑤具有完备的保护功能：有完善的联锁保护，发生故障时，能紧急停车、声光报警、设备退回原位。
⑥具有自动防失水和手动排水功能：水泵有自吸补水功能，并有手动排水功能。
⑦清洗列车的用水全部回收，经过水处理系统处理后循环使用，循环水的利用率大于80%。
⑧端洗仿形刷组设有安全锁，洗车机在休班时可以停机，实现设备无人值班。
2.洗车机的组成及参数
图2.2
（1）行车信号系统
行车信号系统主要包括入库信号灯、前端洗信号灯、反向入库信号灯和后端洗信号灯。
①入库信号灯
当入库信号灯为红色时，表示列车不能入库进行洗车作业；当入库信号灯为绿色时，表示洗车机准备就绪，可以入库进行洗车作业。
②前端洗信号灯
当操作人员选择自动有端洗时，列车到达前端洗位置，前端洗信号灯由绿色变为红色，告诉列车司机停车，进行前端洗作业。当操作人员选择自动无端洗时，前端洗信号灯为绿色。
③反向入库信号灯
反向入库信号灯在正常情况下均为红色，表示禁止列车反向通过洗车库。
④后端洗信号灯
当操作人员选择自动有端洗时，列车到达后端洗位置，后端洗信号灯由绿色变为红色，告诉列车司机停车，进行后端洗作业。当操作人员选择自动无端洗时，后端洗信号灯为绿色。
（2）光电信号系统、测速系统
①光电信号系统
光电信号系统主要包括安装于西侧库门的入库光电信号柱（2个）上的用于控制自动洗车开始光电开关、安装于库内前后端洗光电信号柱上的用于控制前后端洗光电开关和安装于东侧库门外光电信号柱（2个）的用于控制自动洗车结束光电开关。轨道两侧的光电信号柱上分别安装有对射式光电开关的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当地铁车辆经过发射器和接收器之间时，会阻断发射器与接收器之间的光线，光电开关就产生了开关信号，同时将信号传给控制系统。
图2.3
洗车机操作人员准备就绪后，入库信号灯变绿，司机根据行车信号驾驶列车进入洗车库，当列车到达并遮挡洗车开始信号柱时，洗车作业开始；当列车头部到达前端洗信号柱时，洗车机开始进行前端洗，前端洗结束后，前端洗信号灯变为绿色，司机驾驶列车继续前进；当列车尾部越过前端洗信号柱（未越过后端洗信号柱）时，洗车机开始后端洗，后端洗完成后，后端洗信号灯变为绿色，司机继续驾驶列车前进；当列车尾部越过洗车结束光电信号柱时，洗车作业完成。在进行端洗作业时，侧刷组将停止工作。
光电开关的型号为：欧姆龙（Omron）E3Z-T61透过型
测量距离：15m IP-67
②测速系统
测速系统主要由安装于两侧库门外的光电信号柱底部的光电传感器组成，每组测速装置包括2对光电传感器。当地铁车辆经过两个相邻的光电信号柱时，车轮会遮挡到光电传感器的信号，控制系统根据接收到的时间间隔与2对光电传感器之间的距离，可以换算出列车当前的行驶速度，并将此速度信号传送至主控制台的数字速度显示仪表。测速装置对列车的运行速度进行实时监控，当列车超速行驶时，洗车机操作人员可以通过无线电通知司机按规定速度运行。为了取得较好的洗车效果，列车通过洗车线进行洗车作业时，应将列车行驶速度控制在3km/h左右。目前，为了在洗车时可以使列车保持3km/h的速度运行，多数地铁车辆设置了洗车运行模式，当列车要进行洗车作业时，司机可通过选择洗车模式来使列车保持匀速行驶，以达到较好的洗车效果，西安地铁2号线列车具有洗车运行模式功能。
3.喷淋装置
喷淋装置包括预湿喷淋管、药液喷淋管、安装于各刷组的喷管、清水喷管、淋雨试验喷管。喷管采用不锈钢材质，在各喷管上安装有不同数量的扇形扁平喷头（嘴），喷头喷出的水为圆形，通过喷头将喷管里的水均匀地喷洒在车体表面，同时可减小水压对车体表面的损伤。
（1）预湿喷淋管
预湿喷淋管安装于洗车库入库处的热风幕之后，轨道两侧各有一个，每个喷淋管上装有4个喷头（嘴）。预湿喷淋管所喷出的水通过安装在回用水池的水泵P1供给，主要对列车表面进行预湿、调温。
（2）洗涤液喷管
洗涤液喷管安装于预湿喷管之后，轨道两侧各有一个，每个喷管上装有4个喷头。洗涤液喷管主要用于将通过药液泵抽来的药液（酸性、碱性、中性）与通过安装于回用水池的水泵P2抽来的水混合，喷洒在车体表面，通过药液与车体表面油污等化学反应去除污渍。
（3）一号侧刷喷管
一号侧刷喷管设置在洗涤液喷管之后，安装于一号侧刷组上，喷管上装有4个喷头。通过安装于回用水池的水泵P3，将药液与回用水池水喷洒至车体表面。
（4）一号侧顶弧及二号侧刷喷管
一号侧顶弧刷组设置于一号侧刷组之后，二号侧刷组设置于一号侧顶弧刷组之后，一号侧顶弧喷管安装于一号侧顶弧刷组上，二号侧刷组喷管安装于二号侧刷组上，一号侧顶弧喷管安装有2个喷嘴，二号侧刷喷管安装有4个喷嘴。通过安装于回用水池的水泵P4，将药液与回用水池水喷洒至车体表面。
（5）端刷喷管
端刷喷管安装于端洗刷组之上，每侧端刷上包括2组喷管，每组喷管上有4个喷头。通过安装于回用水池的水泵P5，将药液与回用水池水喷洒至列车司机室端面及侧面。
（6）淋雨试验喷管
淋雨试验喷管由安装于端洗刷组之后的龙门架上的2组喷管组成，上部喷管上安装有9个喷嘴，两侧喷管安装有30个喷头。通过安装于回用水池的水泵P6，将回用水池水喷洒至车体表面。喷淋试验装置用于检测地铁列车车体、贯通道的密封、防水性能，特别是在经过大架修、贯通道更换等之后进行的车辆密封、防水试验。
图2.4 清水喷管
（7）三号侧刷喷管
三号侧刷喷管设置在淋雨试验装置后，安装在二号侧刷组上，每组喷管上各有4个喷头。通过安装于回用水池的水泵P7，将回用水池水喷洒至车体表面，进行回用水冲洗。
（8）二号侧顶弧喷管和四号侧刷组喷管
二号侧顶弧刷组设置于三号侧刷组之后，四号侧刷组设置于二号侧顶弧刷组之后，二号侧顶弧喷管安装于二号侧顶弧刷组上，四号侧刷组喷管安装于四号侧刷组上，二号侧顶弧喷管安装有2个喷嘴，四号侧刷喷管安装4个喷嘴。通过安装于回用水池的水泵P8，将回用水池水喷洒至车体表面，进行回用水冲洗。
（9）回用水喷管和五号侧刷组喷管
为了对经过清洗的列车进一步进行冲洗，在四号侧刷组之后，设置了1组回用水喷管，每个喷管上装有4个喷头。回用水喷管之后是五号侧刷组，每个喷管上也装有4个喷头。通过安装于回用水池的水泵P9，将回用水池水喷洒至车体表面，进行回用水冲洗。
（10）清水喷管
清水喷管用于对列车进行清水漂洗，包括2组喷管，由安装于清水池的水泵P10、P11将清水池的经过软化处理的水喷洒至车体表面进行最后的冲洗。
4.洗刷系统
洗刷系统包括侧刷组（5对）、侧顶弧刷组（2对）和端洗刷组（1对），在洗车作业时，通过刷组上安装的刷毛高速旋转，加快车体外表面洗涤液与污渍的化学反应，同时将附着在车体表面的杂物刷掉。刷毛采用西班牙进口产品，具有自动分叉功能，当刷毛磨损、折断时，刷毛端部自动分叉，以减小转动时与车体表面的摩擦，防止损伤车体表面。
（1）侧刷组
图2.5 侧刷及侧顶弧刷组
侧刷组包括5对，端洗刷组前设置了2对，端洗刷组后设置了3对，每个侧刷上都安装有喷管、刷毛、气动马达、电机（减速机）、接近开关等。
气动马达安装于刷组的顶部，通过电磁阀与气源相连接，气动马达与气源中间还安装有起过滤、润滑作用的气动三联件。
刷毛紧固在刷滚上，刷滚固定在转轴上，转轴上端与气动马达连接，下端通过轴承紧固在刷组支架上。气动马达充气时，通过转轴的转动，使刷滚摆出到正常的工作位置。刷滚底部安装了驱动刷滚转动的电机（减速机）驱动装置。
转轴底部还安装有用于检测刷组摆出或回位的接近开关，通过接近开关的检测信号可以将刷组的位置信息传给控制系统。转轴底部的限位螺栓，可以对刷组摆出的位置进行调节，避免由于刷毛的不断磨损，导致刷毛变短，影响洗车效果。
（2）侧顶弧刷组
洗车机设置了2对侧顶弧刷组，用来对车体与车辆顶部圆弧过渡位置进行清洗。侧顶弧刷组的结构、工作原理类似于侧刷组。
（3）端洗刷组
端洗刷组设置于洗车库的中间位置，通过地面单独设置的轨道和库顶的轨道进行固定，端洗刷组可沿轨道做前后运动。每个端刷由电机（减速机）驱动装置、平行于地面的刷滚、气动马达、接近开关、限位挡块、喷管、链条、手动锁闭挡块等组成。端刷底部的电机用于驱动端刷前进、后退，刷滚后部的电机用于驱动刷滚正反转，刷组顶部的电机用于刷滚的上升、下降。气动马达包括刷组顶部的气动马达及刷组底部的2个小型气动马达，顶部气动马达用于刷组的推出及回位、底部的2个分别用于前端洗和后端洗的刷组限位。刷组底部的手动锁闭挡块用于在洗车结束后，将刷组限制的回位的位置，防止在无端洗时，端刷组碰伤列车。前后端洗时，列车车头与前后端洗光电信号柱有0.5m的余量，利于司机停车对位。
端洗具有自动仿形功能，在端洗作业时，端刷通过变频器反馈的电流值进行自动调节，端刷可根据车辆端面的形状自动调节与车辆端面的间隙。
端刷技术参数：
①行走小车
行走电机 0.55kW
减速机 RV7560-0.55
②端刷机构
刷毛展开尺寸 920～1320×1800mm
刷轴转速 100r．p．m
刷毛直径 1.0mm断面为四棱形，西班牙进口
吃毛量 100～200mm(www.xing528.com)
喷水管 DN15不锈钢管2根
电机 1.5kW ABB
减速机 RV75 15-1.5
摆动马达 MB200-270
③提升机构
提升高度范围 900～4800mm
电机 0.75kW
减速机 RV75 50-0.75
图2.6 空压机及储气罐
5.强风吹扫、热风幕
（1）强风吹扫系统
吹扫烘干系统设置在洗车库清水冲洗喷管之后，通过吹扫系统吹风机组的强风加快车体表面残留水的挥发，特别是在冬季进行洗车作业时，由于洗车库外温度较低，可有效防止由于车体表面残留水渍而结冰。
（2）热风幕
在洗车库两侧库门内安装了用于保持库内温度，防止由于洗车时库门打开导致库内温度降低的热风幕系统。热风幕由散热片、内置风机组成，散热片通过暖气管道将热风幕内的气温升高，两侧热风幕内置的风机进行对吹，从而使洗车库库门附近保持较高的温度。
6.气源供给系统
由于洗车机各刷组的推出、回位是由安装于刷组顶部的气动马达来实现的，因此洗车机设置了一套启动供给系统，包括一台螺杆式空气压缩机、一个储气罐、空气管路。气源供给系统对安装于刷组上的气动马达供气，使刷组摆出至工作位，同时还将气源连接到供水系统的管路，在冬季洗车完成后，可以通过高压气体将供水管路内的剩余水排出，防止在气温较低的情况下，供水管路内剩余水结冰而导致供水管路破裂或者喷淋管上的喷嘴堵塞。洗车机各刷组正常工作的气压为0.4MPa。
①空压机1台
参数：单螺杆空压机，排量1.1m3/min，压力0.85MPa。
②储气罐1台
参数：外形尺寸800mm×2407mm，工作压力1MPa，容积1m3。
7.水循环处理系统
水循环处理系统主要由清水供给系统、污水回收处理系统组成。清水供给系统用于向清水池加注经过软化、过滤的纯净水用于对列车进行清水漂洗；污水回收处理系统对经过回收的洗车污水进行沉淀、除油、生化过滤等处理，最后排放至回收水池用于列车清洗的预湿喷淋、洗刷。
图2.7 水循环及处理流程图
（1）清水供给系统
清水供给系统主要包括两个进行水软化、过滤的过滤器和一个清水池（安装有两个清水泵），过滤器由罐体、多路阀控制器组成，罐体内装有树脂颗粒，同时为了达到良好的软化效果，还配备有一个用于存放盐的盐罐，通过管路与控制器多路阀连接。清水池用于存放经过软化处理的纯净水，并通过供水主管路连接了两条供水管路，一条管路安装有电磁阀，控制系统通过清水池内的液位计对清水池内水位进行监控，当清水池内水位过低时，控制系统发出指令，使电磁阀得电打开，对清水池进行补水；另一条管路安装有手动球形阀，当电磁阀故障或清水池水量不满足洗车作业要求时，可通过打开球形阀，直接将自来水补加至清水池内。
图2.8 水软化系统
（2）污水循环处理系统
为了使洗车污水可以进行循环利用，达到降低洗车成本、节约用水、环境保护等目的，洗车机设置了用于对洗车污水进行循环处理的系统，主要有液位计系统、污水泵、生化过滤系统等。
污水循环处理过程为：首先，洗车污水经过洗车库内轨道两侧的水沟回收至集水坑，集水坑内安装有一个液位计和一个潜污泵，液位计设置一个高点、一个低点，当集水坑内水位超过高点时，控制系统发出信号，潜污泵启动，通过管路将污水抽至回收水池；当集水坑内水位降至低点时，潜污泵停止运行。第二步，回收水池内设置一个液位计和一个潜污泵，液位计设置一个高点、一个低点，当回收池内水位超过高点时，潜污泵启动，通过管路将回收水池污水抽至沉淀池，当水位降至低点时，潜污泵停止运行。第三步，沉淀水池由三个相同大小的水池组成，三个水池中间墙壁各有一个缺口，用于污水流动，缺口呈“S”形设置，在第三个沉淀池与除油池之间，经过沉淀处理的污水通过墙壁上方的溢流口溢流至除油水池，从而达到沉淀污水中杂质的效果。第四步，除油水池与生化过滤池通过墙壁底部的过水孔相连，由于油的密度小于水的密度，经过沉淀、除油的洗车污水经过除油池与生化过滤池墙壁底部的过水孔流至生化过滤池，除油池内设置有一个潜污泵，通过管路连接至集水坑。第五步，生化过滤池内放置有用于对水质进行生化处理的浮球，同时在地面设置一个用于向生化过滤池内供气的风机，通过风机增加生化过滤池氧气的含量，从而增加生化处理的效果；生化过滤池中的水经过生化处理及进一步沉淀后，溢流至生化水池。第六步，生化水池设置有一个液位计、两个机械过滤泵，两个机械过滤泵与机械过滤器（罐）连接，机械过滤泵通过回用水池和生化水池内水位控制启停，同时，两个机械过滤器还具有正反洗功能。正洗时，通过机械过滤池罐内的石英砂、炭对生化水池中的污水进行过滤，将处理完毕的水排放至回用水池；反洗时，将机械过滤罐内由于正洗吸附于石英砂及炭上的杂物清洗掉。第七步，经过沉淀、除油、生化过滤等步骤处理的洗车污水最终变成较为洁净的清水排至回用水池，用于洗车作业的预湿喷淋、淋雨试验、洗刷等。回用水池还设置了用于补水的管路，当回用池内水量不足而生化水池水位也不足时，通过控制系统打开补水管路电磁阀向回用水池补水，在补水管路电磁阀两端加设了一个用于旁路电磁阀的手动球阀，回用水池内设置了一个具有四点检测的液位计。
①集水坑
a．结构：混凝土水池，内壁做防水、防腐处理，池内设置一个污水泵。
b．功能：用于收集洗车后的污水。
c．参数：污水泵型号为50WQ20-15-2.2，Q＝20m3/h，H＝15m，P＝2.2kW，水池尺寸为1600mm×3500mm×2500mm。
②回收水池
a．结构：混凝土水池，池内设置一个污水泵。
b．功能：将洗车水收集与回收池内，再用泵定量送至沉淀池，水泵自动启停。
c．参数：污水泵型号为50WQ20-15-2.2，Q＝20m3/h，H＝15m，P＝2.2kW，水池尺寸为1600mm×3500mm×2500mm。
③沉淀池
a．结构：混凝土水池，由3个隔断组成，内壁做防水、防腐处理；开有溢流孔，以便排除多余的回用水。
b．功能：将洗车水按设定量加入沉淀池内，将杂质进行沉淀，上清液流入除油池。
c．参数：污水泵型号为QW50-20-15，Q＝20m3/h，H＝15m，P＝2.2kW，水池尺寸为5200mm×3500mm×2500mm。
④除油池
a．结构：混凝土水池，内壁做防水、防腐处理，池内设置一个污水泵，隔壁下部开有过流孔。
b．功能：经过沉淀池沉淀后的洗车水流入除油池内，将油隔留在池内，除油后的水从隔壁下孔流入生化池。
c．参数：污水泵型号为50WQ20-15-2.2，Q＝20m3/h，H＝15m，P＝2.2kW，水池尺寸为1600mm×3500mm×2500mm。
⑤生化过滤水池
a．结构：混凝土水池，内壁做防水、防腐处理，隔壁上部开有溢流孔，最底部装有24个曝气头，距底200mm高有一格筛，上面一层填充塑料球。另有一风机向曝气头鼓风。
b．功能：将除油后的水进行生化处理，除去有机物等杂质，清水从隔壁上孔溢流进入生化水池。
塑料球：80mm
曝气头：215mm，24个
鼓风机：一台
c．参数：污水泵型号为25QW8-22-1.1，Q＝8m3/h，H＝22m，P＝1.1kW，水池尺寸为2400mm×3500mm×2500mm。
⑥生化水池
a．结构：混凝土水池，由一个隔壁分为两部分，内壁做防水、防腐处理。
b．功能：储存生化水用，供机械过滤用。
c．参数：水池尺寸为1700mm×3500mm×2500mm。
⑦机械过滤器
a．结构：两台全自动机械过滤器，一台内填石英砂，一台内填活性炭。
b．功能：两台串联，除去悬浮物和杂质等。
c．参数：全自动机械过滤器1200mm，处理能力15t/h。
⑧回用水池
a．结构：混凝土水池，内壁做防水、防腐处理。
b．功能：机械过滤后的水存储，供洗车回用中水。
c．参数：水池尺寸为4300mm×3500mm×2500mm。
8.电气控制系统
洗车机电气控制系统主要包括一个工控机、一套SiemensS7-400PLC、变频器（6个）、一套视频监控录像系统等。
工控机可以通过安装的SCADA系统对洗车作业进行全程、实时监控，同时还安装有用于和PLC通信的软硬件等。
图2.9 PLC总图
PLC采用SiemensS7-400系列，CPU采用S7-412系列，设置了独立的电源模块（PS407）。SiemensS7412系列的CPU是功能强大的处理器，CPU对每个二进制指令的执行时间可短到0.75μs，具有最高65536个数字量以及4096个模拟量的输入输出，通过MPI可将最多32个站连成简单网络，数据传输速率高达12Mbit/s，CPU可与通信总线和MPI的站之间建立最多16个连接，还具有PROFIBUSDP主战接口，可实现分布式自动化组态。
6个变频器用于控制端洗刷组的前进后退、刷滚上升下降、刷滚正反旋转动作。变频器主要根据PLC输出的控制指令驱动端洗刷组进行前、后端洗。
视频监控录像系统可以对洗车库外和库内的实时情况进行监控，洗车机操作人员可以通过监控系统显示器监测洗车作业的全过程，当出现异常情况时，操作人员可以迅速作出反应。录像系统也可对洗车作业全过程进行录像存档，以方便技术人员对洗车作业时出现的故障及异常情况进行查阅。
【知识链接】
1.掌握电工作业知识。
2.掌握可编程逻辑控制器（PLC）、变频器、计算机基础知识。
【任务实施】
列车清洗机认知：
1.了解列车清洗的主要组成部分。
2.掌握列车清洗机各组成部分的主要功能及参数。
3.掌握常用可编程逻辑控制器种类、PLC编程及调试方法。
【效果评价】
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