基于TRIZ理论的轨道交通半自动清洗设备研发

张新庄

摘 要：TRIZ理论旨在探究创造发明的内在规律，探究问题存在的矛盾冲突，筛选获得解决矛盾冲突的方案， TRIZ解决矛盾冲突的理论能够有效促进创造发明的实现。文章运用TRIZ理论在轨道交通半自动清洗设备中的应用进行了探讨。

关键词：TRIZ理论；半自动清洗设备

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）17-0027-02

TRIZ理论就是为解决和促进创造发明问题而形成的矛盾冲突解决理论，它是基于技术的发展演化规律，研究整个设计与开发过程，核心是研究创造发明的内在规律和原理，重点研究创造研发过程中遇到的问题、矛盾和冲突，通过解决冲突矛盾，获得最终的理想需求。实践证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程，而且能得到高质量的創新产品。

下面就轨道交通半自动清洗设备的研发利用TRIZ 理论进行研究。

1 半自动清洗系统的研究价值

目前国内列车清洗有两种，一种为列车自动清洗机，特点效率高，消耗大，价格高，一般一台500万左右，目前应用不普遍，只有广东、上海、北京几个大车辆段在应用。如图1所示。

列车自动清洗机适用于清洗列车外表面的灰尘、油污及其它污渍。通过水、清洗剂及清洗刷的作用自动清洗列车的两侧面，包括车门和窗玻璃。列车自动清洗机由刷洗系统、压缩空气供给系统、水供给系统、电控系统、洗涤剂供给系统、水循环及处理系统等组成，采用列车自行牵引、以2～4 km/h的速度通过库内洗刷的形式，自动进行列车两侧的刷洗和冲洗工作。

另一种是完全人工清洗，洗刷一列火车，需要至少9个人的配合，需要近1 h的时间才能完成，效率较低。前面一个人拖着装有清洗液的小车，边走边往火车车身上泼洒清洗液，后面一组人拿着3 m长的大刷子，负责刷列车的顶部；另一组人拿着 2 m多长的中刷子，负责刷列车的车窗位置；还有一组人拿着1米多长的小刷子，负责洗刷列车的底部。洗刷干净后，一个人背着50多m的水管，负责将车身上的清洗液冲洗干净。如图2所示。

目前两种方法都在应用，第一张种全自动清洗方适合大的站段，目前只在中国几个大型站段使用，应用不普遍。第二种完全人工方法效率低、同时参与一辆车清洗的人比较多。根据目前现状清洗系统现状及现场列车站段整备所需求，有必要研究折中的方案，研究半自动清洗系统，一方面能提高效率，使其应用在广泛场合，另一方面降低设备成本和人工成本。

2 半自动清洗设备的研究内容、拟解决的关键问题 及创新点

半自动清洗设备研究内容是研发设计半自动列车清洗机作为目前列车全自动清洗机和完全人工清洗的折中方案，以应用在更广泛的场合。

拟解决的关键问题是清洗机如何实现半自动化，创新点是采用自动旋转刷、自动给清洗液、采用自动举升装置减轻操做过程中人的劳动强度，提高清洗效率。与传统的清洗方法相比，在省工、省时、省水、省电、安全五个方面有着明显的优势。

3 半自动清洗设备的研究思路、研究方法

研究思路是，先充分到各站段进行调研，了解目前列车清洗系统存在的问题，充分和现场师傅沟通，听取他们的意见和想法。调研大部分的现场工作环境，调研站段领导的意图，调研市场的前景，然后根据调研结果，拟采用TRIZ理论进行系统设计，以提高设计效率。

任何一个行业的发展都离不开科技的进步和创新，传统的创新设计方法，比如利用试凑法、试错法等进行创新设计，效率不高。

采用TRIZ全新的创新方法，能够帮助系统地分析问题，快速发现问题、本质和矛盾，准确确定问题，探索方向。

4 运用TRIZ理论研发的轨道交通清洗装备

基于TRIZ理论，如图3所示，研究筛选对应的39个工程参数、40条发明原理，研究提高轨道交通清洗的人工清洗效率问题及解决方法，形成冲突矩阵表。

根据TRIZ冲突矩阵，求主要参数冲突矩阵交集，利用原理5组合原理，原理12等势性考虑创新设计方法、方案，形成冲突矩阵，见表1。

最后筛选形成考虑的创新设计方法、方案。

5 具体的清洗设备研发

5.1 自旋喷淋式清洗器

利用TRIZ组合原理、等势能创新原理设计自旋喷淋式清洗器，具备一方面具备自动旋转刷、中间出水清洗组合功能，避免了刷头手工上下刷消耗势能、消耗功，刷、洗功能一体化提高了清洗操作流程，提升了清洗自动化，提高了效率。

设备配24 V蓄电池，配备长杆、短杆刷杆；毛刷盘转速在每分钟180转到250转之间，喷清洗液压力流量可调，如图4所示。

5.2 自行式举升清洗车

为方便清洗列车的顶部和靠近站台的侧部，有一定容量自行举升车，可以自行也可以举升，举升高度在3.5 m，加上人的高度，保证车顶的最高点低于人的双手位置，从而工人在清洗车顶时不感觉到累。利用等势性原理方案，工作时使举升装置升到一定高度进行整辆列车上部清洗，省时省力。

5.3 手推式清洗车

配置宽度在0.6 m重量在100 kg以内的手推式清洗车，并在车上配置24 V电瓶和1.6～3.0 m的清洗器一套，用来清洗车体测面利用组合原理，设计手推式清扫车，使清扫车既具备装清洗液功能，同时具备装电池、抽水泵、装洗刷头、毛刷、工具等功能。

5.4 刷 头

利用组合、分割原理设计清洗需要的刷头，刷头设计成可以拆换的，如图5所示。

6 结 语

通过基于TRIZ 理论设计的轨道交通半自动清洗设备，在现场中已经得到实际应用，效果很好。实践证明运用TRIZ理论，可大大加快创造发明的进程，得到高质量的创新产品。应用TRIZ理论研发新产品，能够系统地以新的视觉分析问题，快速发现问题本质或矛盾，准确确定问题探索方向，迅速筛选各种可能，通过进行逻辑性的判断，最终获得解决冲突矛盾的最优方案。

参考文献：

[1] 赵燕江，张永德，邹赫莉.基于TRIZ理论的抽烟机叶片清理的设计[J].机 械设计，2010，（2）.

[2] 石先杰，史冬岩，邓波，等.基于TRIZ理论的攀爬机器人创新设计[J].应 用科技，2011，（3）.