浅议城市轨道交通列车洗车机的智能化

尚文娟

（长春市轨道交通集团有限公司，吉林 长春130000）

1 概述

迅猛发展的城市轨道交通行业是城市发展的需要，也是城市提升经济的需要。国内城市轨道交通发展迅速，每天都在快速运行，运行中风沙、雨雪、雾霾等都会污染车体表面，而实现对城市轨道交通列车的全天候、全自动、智能化的清洗是城市轨道交通列车安全、整洁、舒适运行的重要保证。

2 城市轨道交通列车智能清洗的必要性

随着我国制造装备AI 智能化的发展，城市轨道交通列车清洗机已经不仅仅是满足简单的清洗作业，在完成清洗作业的同时对清洗质量，清洗的工艺，清洗的范围以及安全性、兼容性、自动化、智能化、信息化程度提出了更高的要求，特别是智能化、无人值守的新型城市轨道交通列车清洗模式必然成为趋势。

智能洗车机是精细化洗车，具备：智能眼，视频识别自动判断污染程度直接确定清洗模式；智能手，刷组的常规洗和机器手的针对洗组合解决清洗不彻底；智能脑，智能控制清洗模式、评价清洗效果、自学习改进不足；智能监视外部环境状态、内部健康状态、预测和分析故障。

智能洗车机实现无人值守，自动完成洗车；自动判断列车表面的洁净度度，自动调整洗车设备运行，提高洗车质量，降低洗涤剂、水、电的消耗，实现节能环保功能。同时具有网络功能，通过APP 可以查询洗车机的状态及洗车情况。通过大数据分析，提供用户对列车清洗作业指导及洗车工艺和设备的改进。清洗完毕对清洗列车清洗质量进行检查记录，用于以后清洗的程序的自动调整。

3 城市轨道交通列车智能化洗车机说明

3.1 洗车机原理

列车外表面是因为在运行中或维护保养中沾染了灰尘、油污、垃圾和其它污渍而需要清洗的，列车洗车机正是适用于清洗各型城市轨道交通列车外表面的灰尘、油污、及其它污渍的设备，它的原理是通过水、刷组的物理作用和清洗剂化学作用相结合的清洗方法自动清洗列车的两侧、侧顶弧和前后端面。清洗后的车体外表面无明显灰尘和污渍，满足列车运行的清洁需求。

3.2 洗车工艺流程（如图1）

3.3 城市轨道交通列车洗车机的智能化

为了达到智能化、信息化的洗车要求，从而实现城市轨道交通列车洗车科学的、大数据的管理，需要对洗车机进行改进或升级，清洗的整个流程完全由程序自动控制，并对整个流程进行监控，一旦出现故障自动报警。同时洗车全过程都有视频监控，监控内容能够自动存储和调出，洗车过程、洗车控制和洗车视频能够上传指挥调度中心，实现网络化和信息化的管理模式。智能化的洗车要从以下方面进行。

3.3.1 智能化车号识别系统

车号智能识别系统可以满足城市轨道交通列车洗刷自动记录车号，清洗时间、累计清洗次数，清洗模式、清洗质量等信息，甚至可以通过车号调阅或上传该车号的清洗信息及视频图像，方便信息化管理。同时识别车号后，可以对此号列车进行清洗数据整理和分析，形成统计报表，该报表可以自动传输入数据库，方便大数据统计管理。通过洗车机大数据分析，提供给用户最佳的洗车方案及洗车机改进的依据。

智能车号识别装置应该放置在洗车区域前。智能车号识别系统可以采用拍照或刷卡形式，鉴于目前城市轨道交通列车车体上还没有安装有信息卡，所以采用视频拍照进行车号识别是更为成熟和可靠的的方式。

3.3.2 智能车体洁净度检测装置

到目前为止，国家还没有制定相关轨道列车清洗质量的标准，但清洗的目的就是要使车体干净整洁，所以应该有自动检测车体洁净度的标准。在此我认为清洗时首先应该对车体的污染程度有个判定，起码分出是脏、较脏和一般三种，在判别车体污染程度后，可根据污染程度自动调整洗涤剂加入量，这样有针对性的清洗，可以提高清洗质量，同时有效节约洗涤剂用量。在清洗后同样有车体洁净度检测装置，可判别清洗质量，清洗质量也要分出三个等级，好、较好和一般。

车体洁净度检测装置安装在洗车区域前面和后面各一组，采用视频拍照采集车体表面的数据，自动分析洁净度，依据洁净度的判别启动相应的洗涤剂添加量，同时自动记录列车污染程度和洗车质量的相应数据，这些数据会自动记录到洗车数据表中，形成完整的洗车记录。

3.3.3 智能洗涤剂发泡装置及喷淋装置

图1

由于通用的洗涤剂加注方式为计量泵把洗涤剂加注到喷水管内，洗涤剂与水混合后喷射到车体表面，洗涤剂会很快顺车体外壁流失，造成洗涤剂一定的浪费，同时也不利于洗涤剂与污物的反应，降低了洗刷质量。如果把洗涤剂混合水后先发泡处理，再以一定压力喷到车体表面，减少洗涤剂飞溅和流淌，使喷出的洗涤剂变成泡沫形式均匀喷涂在车体表面，洗涤剂以泡沫形式粘在车体表面，不会流失，也会加快洗涤剂与污物更好反应，提高清洗质量。

洗涤剂发泡装置应该有专门的发泡器和压缩空气，洗涤剂由计量泵输出到发泡装置内，同时压缩空气也接入到发泡装置内，二者混合后形成泡沫，再由一定的压力推送出去，通过喷淋装置均匀喷涂在车体表面，完成清洗（如图2）。

图2

3.3.4 智能计量泵

如果想自动调节计量泵的输出流量，就要采用能够自动调节流量的计量泵，也就是根据车体污染程度的判别，加入相应量的洗涤剂。现在洗车机常规的洗涤剂加注都是采用人工调节计量泵输出流量，不能自动改变输出流量，如果改换为可变电流计量泵，计量泵与PLC 配合，远程调整洗涤剂浓度代替手工调整，可以根据车体的洁净程度确定洗涤剂的加注量。

具体就是在计量泵上设置电流控制器，一定的电流对应一定的冲程，可以设定电流改变计量泵的流量。根据车体脏的程度选择洗涤剂浓度，既提高洗车质量，又降低洗车费用（图3）。

图3

3.3.5 智能洗涤剂揉抹装置

虽然洗涤剂通过泡沫形式喷涂在车体表面了，但是直接用刷组洗刷会把泡沫甩掉，所以在泡沫喷涂后采用智能洗涤剂揉抹装置，继续加强洗涤剂的反应。揉抹形状完全贴合各种城市轨道交通车型的侧表面。

智能洗涤剂揉抹装置采用特制海绵对城市轨道交通列车侧面刷洗。海绵形状与城市轨道交通列车组车体外形轮廓贴合，设置多块海绵，隐藏在箱体内，根据智能车号识别自动判断列车型号，自动伸出与车体贴合的海绵进行刷抹，刷抹均匀，加强洗涤剂的反应，提高洗刷效果。洗涤剂涂抹装置安装在洗涤剂泡沫喷淋工位后。

3.3.6 无人值守和远程监控功能

实现城市轨道交通列车的远程监控和无人值守功能，在调度室就可监控城市轨道交通列车洗车机的运行情况，满足车辆段日常信息化管理要求。实现城市轨道交通列车洗车机无人值守功能后，不再需要操作人员在控制室内操控，洗车设备真正实现全自动洗车作业，只需要维护人员定期补充洗涤剂日常消耗品即可，这样可以大大降低操作人员数量，减轻操作人员工作量。

洗车机具备远程控制功能。在DCC（或其他位置）设置功能与洗车机操作间现场功能相同的控制台。可实现洗车现场无人值守，在远程端控制及监视洗车机运转。远程控制台配有与现场控制台相同的人机界面系统（可实现对洗车机的远程操作及监控）及闭路监控系统（采用高清摄像头，可通过实时画面远程监视洗车状态，能存储30 天的洗车视频）。远程端与现场端分别配置工业以太网光纤交换机、信号继电器等必要的通信设备。通过工业以太网（光纤为载体）与PLC 系统通信，实现设备操作、监控。“控制权限选择”、“急停”等涉及安全的重要功能需通过信号继电器电路进行信号传送，避免因以太网网络故障影响设备安全（图4）。

图4

3.3.7 安防监控系统

由于洗车机实现无人值守功能，为了保证设备正常运行和洗车安全，洗车区域必须增加安防监控系统，包括激光雷达检测装置和语音播报装置，以检测无关人员进入洗车区域立即报警，并通过扩音广播提示无关人员立即离开洗车区域（图5）。

图5

3.3.8 在线远程故障监控系统

基于无人值守功能后，设备不能处于无人看管和失控状态，虽然有定期的维护保养，但设备在正常运行期间一旦有突发故障，还是需要立即有报警，提示维护人员立即进行修理，因而在线远程故障监控系统就尤为重要，这个系统可以时刻以在线、实时的方式，采集并存储洗车机设备运行状态数据，实现对洗车机能耗数据的监测和统计分析，实现对设备的远程监控和管理，实现对设备运行状态的实时监测和历史追溯。同时统计系统可以自动记录故障点和故障频发的元器件，方便维护人员了解重点维修方向，对多发故障点及时进行维修，延长洗车机的使用寿命（图6）。

图6

3.3.9 智能计量及成本分析

城市轨道交通列车洗车机使用中需要用电、用水、用洗涤剂及其它消耗品，怎样才能有效计量其使用量及计算洗车成本，只需要加入智能水表、电表等计量设备，从而得到使用数据，这些数据会自动记录到清洗的每一列列车数据库中，形成完整的洗车数据表，使用户可根据数据进行运营成本分析。

4 城市轨道交通列车洗车机的未来发展

随着社会的不断发展进步，未来城市轨道交通列车洗车机会有更加智能化的发展。随着城市轨道交通列车未来采用无人驾驶模式，智能洗车设备数据全部实现无线传输。清洗系统会根据列车数据采集情况自动分析列车污染程度，列车不同区域污染程度不同，系统会自动下达不同清洗指令，比如系统会控制列车清洗速度的快慢，清洗设备会自动调整加注洗涤剂用量，调节刷组洗刷转数，智能清洗重点部位等，达到更加智能化的洗车模式，有利于提高清洗质量和清洗效率。清洗后检测清洗质量形成清洗报表，通过清洗报表分析自动给出下次清洗的建议。

最终无人化的清洗模式也是城市轨道交通列车洗车机发展的趋势，可能出现智能机器人洗车，以及智能机器人维护的方式。

5 结论

通过对洗车机工艺、设备智能化的描述，可以确定现阶段城市轨道交通列车洗车机必须具有自动化、智能化的表现，智能化必须融入到城市轨道交通列车洗车机设备中，而且要全面推广并有实际的应用。智能化城市轨道交通列车洗车机不仅要取代既有的清洗模式，更重要的是其在应用时能够减少人工，降低维护量，节约能源，保证清洗质量，不污染环境，实现信息化的管理。