气动技术在地铁列车清洗机中的应用

摘要：气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递和信息传递的工程技术，是实现各种生产控制和自动控制的重要手段。气动技术具有清洁安全、高速高效、低成本、易维护等优点，因此广泛应用于各种机械和生产线上。本文重点研究气动技术在地铁列车清洗机中的应用，包括气压结构、电气接线和控制过程。

关键词：列车清洗机、气动、气动电磁阀、控制

地铁列车清洗机是对地铁列车外表面进行自动清洗作业和进行淋雨试验的专用设备。列车行驶通过洗车线完成外表面（包括车门、窗户、侧顶弧面）和前后端面的清洗。

1.列车清洗机的结构和系统组成

洗车线装置按工艺流程先后布置，有预湿喷淋装置、洗涤剂喷淋装置、侧面刷洗装置、车头端面刷洗装置、淋雨装置、侧顶弧刷洗装置、清水喷淋装置、清水刷洗装置和清水终冲喷淋装置等。

清洗机设备主要由行车信号指示系统、光电信号系统、洗刷系统、供水系统、水循环处理系统、气动系统、电气控制和监视等系统组成。

本文重点讨论气动系统的应用。气动系统由空气压缩机、冷干机、储气罐、压力表、气动三联件（包括空气过滤器、减压阀、油雾器）、气控箱、气控电磁阀、手滑阀、气缸、气压马达、气压管路等部件组成，主要控制侧面刷组、侧顶弧刷组、端洗刷组以及端洗挡块的推出和回位。

2.气动技术特点

气压传动是以压缩空气为工作介质，来实现各种机械的传动和自动控制的传动形式。它的工作原理是通过气压发生装置将原动机输出的机械能转变为空气的压力能，通过管路、各种控制阀及辅助元件将压力能传送到对外做功的执行元件，再转换成机械能，驱动机械设备的工作机构以直线运动或回转运动形式进行作业。

相比较而言，液压传动传递动力大，运动平稳，控制精度高，但由于液体粘性大，在流动过程中阻力损失大，对管路的要求比较高，因而不适合作远距离传动和控制；而气压传动由于空气的可压缩性大，工作压力低（通常在1.0Mpa以下），所以传递动力不大，运动也不如液压平稳，但空气粘性小，可传递性高，流动性好，传递过程中阻力小、反应灵敏、速度快、损失小，因而气压传动能用于远距离的传动和控制，且便于集中供应。

由于气压传动具有无污染、高效、节能、低成本、结构简单、安全可靠等优点，在机械、轻纺食品、化工、冶金、交通运输、国防建设等各行各业得到广泛地应用。

根据以上特点，在地铁列车清洗机中，采用气压传动对各工位刷组进行控制，完全可以满足设备的控制需要。

3.气动在列车清洗机中的应用

3.1 气压结构图

洗车线设备在列车轨道两边均匀分布，两侧结构布局完全相同。侧刷共有6组，左右两边共有12个摆动马达，分别由12个两位五通气控电磁阀控制（型号SY7120-5D-02），安装于侧刷立体柱内，起防尘防水的作用。每个侧刷立柱内有1个气控阀、1个手滑阀（型号YHS-08F/M）和1套氣动二联件（过滤调压阀AW30-02DG和油雾器AL30-02）。端洗刷组两侧各有1个气控箱，每个气控箱里面有3个两位五通气压电磁阀、1个手滑阀和1套气动二联件。气控箱内的3个气阀紧密安装在一起，由手滑阀和气动二联件一同控制。气控箱采用密封结构，箱门贴有橡胶胶条，具有防尘防水的作用，同时在排气的时候还能起到降低噪音的作用。

气动系统工作时，气压控制在0.4-0.8Mpa，即达到0.8Mpa时空压机卸载，降低到0.4Mpa时加载。操作台上安装有数字显示表，通过压力传感器可以在操作台上随时观察到气压的动态变化。

3.2 电气接线图

气控电磁阀的控制电压为直流24V，考虑到安全使用和便于检修的因素，使用中间继电器控制。继电器型号：MY2N-J，额定电流为37.5mA，额定电压12-24VDC。气阀的一端控制线接MDC24V，另一端接中间继电器的常开点；中间继电器的线圈一端接MDC24V，另一端接入PLC的数字量输出端。具体接线如下所示：

3.3 控制过程

中间继电器KA55控制侧刷组1至3的6个气控电磁阀，即KA55线圈得电后，气压电磁阀DT1至DT6同时得电，侧刷组的6个工位同时推出。KA56控制侧刷组4至6的6个气控阀，也是同样的控制原理。手动工作时，每个侧刷组工位可以单独控制。

控制过程例如，PLC程序运行输出Q7.0，则中间继电器KA57得电，其常开辅助触点闭合，气阀DT13得电，右端刷推出工作。

系统上电后，二位五通气控阀的右路即处于导通的状态，保证各刷组和端洗挡块在初始位置。气控阀得电时，气压作用于气压摆动马达，这时马达旋转，带动刷组或端洗挡块推出，使用橡胶块作机械止挡；气控阀失电时，马达回转，带动刷组和端刷挡块复位并保持。通过接近开关来检测刷组和端洗挡块是否推出或摆回到位。

4.结束语

气动技术是自动化控制系统的重要组成部分，结合PLC和传感器，在地铁列车清洗机上，组成了一套完整的控制系统。该设备的气动系统具有结构简单，稳定性好，安全可靠，节能高效，操作简单，易学易懂，维护方便等优点。

参考文献：

[1] 吴振顺.气压传动与控制[M].哈尔滨工业大学出版社，2009.

[2] 张利平.现代气动系统使用维护及故障诊断[M].化学工业出版社，2016.

[3] 李海雁.气动在机械手中的应用[J].中国高新技术企业. 2014（19）：33-34.

（作者单位：南京地铁运营有限责任公司）