寒冷地区冬季库外洗车技术研究

2015-01-01王义成赵刚薛强

铁路节能环保与安全卫生 2015年3期

王义成，赵刚，薛强

(1．北京厚德力拓轨道科技有限公司，北京 100068;2．北京中铁科节能环保新技术有限公司，北京 100081)

1 概述

当前传统的铁路机车车辆(动车)表面清洁工艺，在北方需建洗车库，库内需有替代动力［1-4］。洗车作业繁琐，效率低，增加整备作业时间，安全隐患多［5］。多年来，有关专家一直在研究解决寒冷地区不建库洗车的方法。如:热水冲洗、高压蒸汽冲洗、刷子干刷等，但效果均不佳。存在的主要问题是:(1)热水按常规水压水量喷在冰点温度以下的车外皮上，很快发生结冰，无法实现洗刷效果。(2)高压蒸汽喷出遇到寒冷空气迅速凝结成水而结冰，无法实现洗刷效果。(3)采用泡沫刷毛的刷子干刷，只能刷掉外皮表面浮灰，无法刷掉附着在表面的油污渍。如改变刷毛材质，提高刷弓的转速，刷掉油污渍的同时损坏了车外皮的油漆和光泽。要实现寒冷地区冬季不建库洗车，核心问题是解决气温冰点以下洗车时水结冰的问题。在对现场进行深入调查研究和技术分析的基础上，研究出了解决气温冰点以下水结冰的方法，实现了寒冷地区冬季不建库洗车的技术难题。

2 冰点洗车试验及技术原理

2．1 冰点洗车试验

在气温冰点以下条件(-15℃至-25℃)进行大量的洗车试验，观察、记录水的形态细微变化。试验结果表明，喷洒在车表面的水随着水温、水压、水量的变化改变其结冰点，即:水温、水压、水量达到一定条件时不立即结冰。这个水结冰的特性，改变了对水在寒冷环境里滴水即成冰一般规律的认识，为解决寒冷地区不建库洗车找到了方法。

根据反复实验得出的结果，测定不同冰点气温条件水结冰的临界点，最终总结固化结冰临界曲线。冰点洗车工艺按结冰临界曲线，设定喷水温度、量、压力。按以上理论数据设计制造的冰点洗车样机，经反复在气温冰点以下(-15℃至-25℃)进行洗车试验，完全达到水喷洒到车表面不立即结冰的实际效果，为冰点洗车工艺设计奠定了理论和实际基础。

2．2 冰点洗车技术原理

水的热传导系数0．5 W/(m·k)，车外皮(钢板)的热传导系数80 W/(m·k)，水的热传导系数低于车外皮160倍;水的比热容4 200 J/(kg·K)，车外皮(钢板)的比热容450 J/(kg·K)，水的热容量高于车外皮10倍。由于热传导速度、热容量的悬殊差异，水与车外皮不会同步降温。因此，气温冰点以下洗车时，当水的温度、压力、量达到一定条件时，虽然车外皮温度在冰点以下，但水温不会很快降至冰点而结冰。

为了进一步验证该原理，进行了试验验证:把直径1．5 mm、水温12℃的水珠滴在钢板上，在-23℃的环境中进行观察。结果，钢板5s达到-23℃，水珠30s才开始结冰。

据此，在总结多年积累的寒冷环境下洗车经验基础上，进行多次试验研究，开发了冰点洗车工艺和技术设备。