铁路客车集中空调通风管道智能化清扫消毒成套设备的研制
2020-09-01
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第3 2卷,第5期 2 0 1 1年9月 文章编号:lOOl 4632(2Ol1)05一o14o一05 中 国 铁 道 科 学 CHINA RAII WAY SCIENCE Vo1.32 No.5 September,201 l 铁路客车集中空调通风管道智能化 清扫消毒成套设备的研制 施红生 ,雷学军。,赵亚林 ,谷丽华 ,王东黎 ,蔡建波 (1.中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所,北京100081; 2.北京人人康空气净化技术有限公司,北京摘100054) 要:根据铁路空调客车主要车型通风管道的特点,研制通风管道智能化清扫消毒成套设备。设备由定 采样机器人、多功能清洁机器人、捕尘器、多功能半软轴和操作平台组成,具有定量采样、检测、清扫、捕 、消毒、监控、数据存储等功能。设备的主要技术指标为:机器人能够在通风管道内自由行走,单方向走行 距离30 m,最快移动速度10 1TI・min ;积尘采样面积为25 cme;清扫毛刷的扭矩为3.4 N・m,清扣角度达 90。;捕尘器最大风量为4 000 m3・h,可吸入颗粒物排放浓度小于0.1 mg・rn。,噪声小于85 dB(A)。通风 管道现场清洗试验结果表明:平均除尘效果达到94.6 ;细菌杀灭率为99.99 ,霉菌杀灭率为99.95 。该设 备满足旅客列车空调通风系统清扫消毒的需求。 关键词:通风管道;清扫消毒成套设备;智能机器人;铁路空调客车 中图分类号:U271:U270.383 文献标识码:B 铁路特快、快速旅客列车均为全封闭集中空调 列车,是一个流动的公共场所。若客车空调通风系 统积聚大量的灰尘、细菌,就会随空调气流进人车 两端,送风管的两侧有支风管,回风管在车厢顶部 的两侧。硬座车厢空调机组与通风管道的分布如图 1所示。 厢给人体健康带来危害。大量积尘也会严重阻碍气 体的正常流通,吸收热量,可造成10%的能源损 失I J。因此,根据运营的铁道空调客车主要车型通 风管道特点,设计研制了客车空调通风系统智能化 清扫消毒成套设备,并在北京车辆段25G,25K和 25T型客车上进行了现场空调通风管道清扫消毒试 验,表明该设备清扫消毒效果达到预期研制目标, 满足客车空调通风系统清扫消毒的需求。本文概述 该设备研制的关键技术。 (a)通风管道的横截面图 导流板 】口口由支风管 口口口导流板 口 送风管 £::::::::::::::::::::::::=:=::::=:: 送风管 】口口口口口口口 导流板 支风管 导流板 (b)送风管俯视图 支风管 l铁路客车集中空调通风系统 铁路客车集中空调 ]一般由空调机组和通风系 统组成。其中通风系统由离心式风机、滤尘装置、 支风管 通风管道等组成。通风管道由送风管和回风管组 成,送风管还与支风管连接。以25型客车为例, 硬座车厢有2个空调机组,分别安装在车厢顶部的 收稿日期:2010—09—20;修订日期:2011一O6一l6 金项目:中国铁道科学研究院行业服务技术创新项目(2007YJ23) 作者简介:施红生(1 957),男,江苏南京人,研究员。 (c)回风管俯视图 图1 硬座车厢空涮机组及通风管道的分布示意图 第5期 铁路客车集中空调通风管道智能化清扫消毒成套设备的研制 l41 卧铺车厢只有1个空调机组,安装在车厢顶部 的一端。其中,硬卧车厢送风管与回风管在同一个 平面上,送风管靠近车窗一侧有支风管;软卧车厢 主送风管与主回风管为相互独立的2条风管,平行 安装在车厢顶部,支风管位于车窗一侧的主送风管 的正下方。卧铺车厢空调机组及通风管道的分布如 图2所示。 (a1通风管道横截面示意图 _ 空 送风管 f 况圈 缃 U U U/U U U U U (b)送风管俯视图 I … ,。 一嚣。嚣’羁p§~∞‘∞一舄‘・ 支风管 fc】酬风管俯视图 图2卧铺车厢空调机组及通风管道的分布示意图 2智能化清扫消毒成套设备的研制 研制思路:依据机械清扫与物理过滤原理,由 计算机进行操纵控制,采用智能化机器人进入通风 管道进行作业[3 ]。 研制的客车空调通风系统智能化清扫消毒成套 设备包括:定量采样机器人、多功能清洁机器人、 捕尘器、多功能半软轴和操作平台。如图3所示。 图3客车空调通风系统智能化清扫消毒成套设备组成 研制的样机要求具备定量采样、检测、清扫、捕 尘、消毒、照明、监控、数据存储等多项功能[6 ]。 为了满足25T,25G和25K等主要车型的使 用需求,首先到客车厂和车辆段进行客车结构的现 场调研和测量,然后进行理论研究和试验研究,最 后确定各设备的主要技术参数如下。 (1)由于通风管道最小高度为100 mm,最窄 宽度为300 mm,车厢长度均在26~28 12"1之间, 因此确定机器人的外形尺寸为260 mmX 140 mmX 100 mm,最小工作高度为100 mlTl,单方向行走距 离为30 m。 (2)进行无菌采样时,需要尽量避免刮条暴露 在空气中的时间过长,同时又要避免采样后机器人 高速运行产生震动将样品震落,因此确定机器人的 最大移动速度为10.5 m・min_。。 (3)机器人体积小,所以采样面积不能过大, 同时还应便于计算风管积尘量,故确定采样面积为 25 cm 。 (4)风管内部不是平整的,有突起的螺钉、铆 钉及支架等,高度通常低于3 cm,部分风管还具 有一定的斜度,斜度多数小于15。。因此,机器人 应具备一定的越障能力和爬坡能力,故确定越障高 度大于4 cm,爬坡能力大于25。。 (5)风管内狭窄黑暗,要求机器人应具备前 进、后退、左转弯、右转弯等功能,并具备前后灯 光照明,且灯光强弱可调节的功能,以满足对风管 内不同位置清晰观察的需要,前面灯光能俯仰 120。旋转,照明范围应与监控装置的视角相适应。 因此确定机器人具有前、后、上3路摄像头,并且 3路可互相切换,上路摄像头可120。俯仰旋转。 (6)风管截面多为矩形,因此要求毛刷应能纵 向和横向旋转运动,并能达到90。夹角处。 (7)为了将风管内壁积尘清扫干净,而又不损 坏风管,确定清扫毛刷的扭矩为3.4 N・m。 (8)机器人采样效果:积尘采样相对误 差<15 ;微生物采样相对误差<15 ;积尘采样 一致性相对偏差<8 Ao。清扫效果:风管积尘量< 0.8 g・m_。。 (9)捕尘器具有如下特点:体积小,风量大, 吸尘力强,使用方便,操作简单;模块式设计,拼 装快捷;采用多级过滤,过滤效果好;采用设置在 中效过滤器下方的震荡集尘斗进行机械震荡集尘、 除尘,使积尘处理简便。其主要技术参数:最大风 量4 000 m。・h-。;大于0.3 tzm直径灰尘的过滤 l42 中国铁道科学 第32卷 效率达96 ;可吸入颗粒物(PM10)排放浓度< 0.1 mg・m~;噪声<85 dB(A)。 3现场应用试验 选定北京西铁路车辆段检修车间正在检修的 25G,25K和25T型客车的软卧、硬卧、硬座共5 节车厢进行现场应用试验。清洁前需要将空调机组 吊离,然后对通风管道内壁进行清扫消毒,并通过 采样分析鉴定清扫消毒效果。 试验依据的标准有:GB/T 18883“室内空气 质量标准”;GB 9663--9673“公共场所卫生标 准”;GB/T 18204.1“公共场所空气微生物检验方 法、卫生部消毒技术规范”。 3.1 清扫消毒 在空调送风口安置吸尘连接罩口,安装法兰, 连接捕尘器,用透明胶带与塑料薄膜将车厢内的每 一个风口密封好;清洁机器人携带毛刷进入通风管 道,先用毛刷进行清扫,通过摄像头观察通风管道 内的积尘情况,根据监控结果进行循环清扫,针对 一些死角、缝隙进行吹气,顽固污秽进行鞭打;清 扫扬起的灰尘由捕尘器吸收捕集。清扫干净后进行 消毒,清洁机器人携带喷药罐进至通风管道安装捕 尘器的一端,倒退着行走,边倒退边喷药,并通过 摄像头进行过程监控。车厢清扫示意图如图4一 图7所示。 \ r _ _ 图5硬座车厢回风管一端开辟入口清扫示意图 3.2采样 采样分为清扫前采样和清扫后采样,清扫后采 样在风管清扫后的当日内进行,2次采样的采样点 图6卧铺车厢送风管一端肝辟人口清扫示意 图7铁路客车空调通风管道现场清扫图 设置与采样方法均保持一致。采样点的设置按区段 均分原则,位于通风管道的前、中、后位置共设置 3个采样点。应用定量采样机器人将采样面积内通 风管道内壁上的残留灰尘全部取出;用于积尘分析 的,将积尘样品放人密封袋中保管,并进行编号; 用于微生物分析的,将积尘样品放人无菌大试管 中,并进行编号。 3.3样品分析[0 (1)积尘分析:将积尘样品密封袋放入105℃ 恒温箱内干燥2 h,然后放入干燥器内冷却4 h, 再用天平称量重量;将积尘样品的终重与初重之差 作为采样点的积尘量,并换算成每平方米的积尘 量;将清扫前后积尘量之差与清扫前积尘量的比值 作为净化率。 (2)细菌分析:在微生物样品的试管中加入 10 mI 含0.01 9/6吐温80灭菌蒸馏水,充分振荡混 匀,并做10倍梯度稀释;移取此稀释液1 mI ,用 倾注法倒人平皿,倒入约46℃的营养琼脂,混合 均匀,在37℃下培养48 h,计数菌落数。将上述 稀释液1 mI 用倾注法倒入平皿,加入约46℃的 PDH琼脂(内加0.1 链霉素),混合均匀,在28 ℃下培养5 d,计数菌落数。将消毒前后菌落数之 差与消毒前菌落数(霉菌数)的比值作为灭菌率。 3.4试验结果 试验结果见表1和表2。由表可知:通风管道 第5期 铁路客车集中空调通风管道智能化清扫消毒成套设备的研制 表1通风管道清扫除尘效果 143 清扫后,积尘量为0.36~7.11 g・m一,除尘净化 率为86.8%~99.1 ,平均净化率达到94.6 ; 通风管道消毒后,均未检出细菌和霉菌,细菌灭菌 率为99.99 ,霉菌灭菌率为99.95 。由此可知, 研制的设备满足旅客列车空调通风系统清洗消毒的 需求。 表2通风管道清扫消毒效果 部的微生物和细菌,对通风管道进行全面的净化消 4结语 毒。运用研制的成套设备可在1.5~2.0 h完成1 节车厢空调通风管道的采样、清扫和消毒作业。 25型客车集中空调通风系统没有预留检修清 洗口,清洗作业必须将空调机组取下才能进行[9], 给智能化清扫消毒作业带来不便,因此,建议在车 厢两端车顶适当位置设置清扫消毒作业口。 文 献 铁路客车集中空调通风系统智能化清扫消毒成 套设备是针对25T,25G和25K等客车主要车型 使用需求而设计的,可以彻底将通风管道内的污物 清除干净;通风管道内喷洒专用消毒水,可杀灭全 参 考 [1] 王川平.铁路客车空调系统积尘的影响及采取的对策[J].铁道运输与经济,2006,28(9):82-83. 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China Academy of Railway S,ciences,Beijing 100081,China;2.Beijing Renrenkang Cleaning Technology Limited Company,Beiiing 100054,China) Abstract:We developed the complete set of intelligent cleaning—sterilizing equipments for ventilation duct of air—conditioned railway passenger car。on the basis of the features of ventilation duct in the chief vehicle types.The equipment is made up of a quantitative sampling robot,a mu1tifunctional cleaning robot,a cap— turing dust furnishment,a multifunctional half—soft axes and a worktable.It has the functions of quantita— tive sampling,inspecting,cleaning,capturing dust,disinfection,surveillance control and data memory. Its chief technical parameters are as follows.The robot is capable of running freely in the ventilation duct, reaching 30 m distance and 10 m・rain~mobile velocity in single direction.The deposit dust sampling area is 25 cm .The cleaning brush torque is 3.4 N・m,and the cleaning angle reaches 90。.The air volume of capturing dust furnishment reaches 4 000 m。・h~.The emission concentration of particulate matter is Pml0%0.1 mg・m and the noise%85 dB(A).On the basis of on site cleaning test with the equipments to the ventilation duct,the results show that the dedusting effect reaches 94.6 in average.The steriliza— tion rate of bacteria and moulds is 99.99 and 99.95 .This equipment has satisfied the cleaning and sterilizing requirements for air conditioning ventilation system of passenger car. Key words:Ventilation duct;Cleaning—sterilizing equipments;Intelligent robot;Air—conditioned railway passenger car (责任编辑s s s肆¥ s s s s 3 s习s每 s s辱s s s每¥习 s s s耳 刘卫华) s卑s辞s (上接第139页) 24 5O和55 Ill长60D40道岔轨普通平车运输混装装载加固方案 为制造高速铁路用的62号道岔,铁道部委托攀枝花钢厂生产了5O和55 m长的60D40道岔轨,并需运输至fl1海关桥梁 厂,再由山海关桥梁厂加工制造成62号道岔。为解决55 m长道岔轨的铁路运输问题,在既有50 m长道岔轨普通平车运输 方案的基础卜,根据55 m长601)40道岔轨的特性,研究制定了使用普通平车运输50和55 m长60D40道贫轨的混装装载 加固方案和装载加固装置原车回送方案,并对方案涉及的装载加固性能进行了计算分析。理论计算结果表明,方案的装载 加阿性能满足《铁路货物装载加固规则》的技术要求,从理论上验证了方案的可行性。方案所采用的装载加固装置包含滑 动座架4个,锁定座架2个,紧固装置2套(每套包括6根螺栓、24个螺母、1个小垫块、6个中垫块、1个大垫块和2个 夹板)。采用该方案于2010年11月15日开始进行运输试验,共装载8根55 m长和2O根50 m长的60D40道岔轨,由攀枝 化钢厂运输至山海关桥梁厂。试验结果表明,提出的装载加固方案效果良好,解决了55 m长的601)40道岔轨的运输问题。 研究成果于2010年11 通过了铁道部运输局组织的技术评审。 (徐上)