способ мойки наружной поверхности пассажирских вагонов и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ мойки наружной поверхности пассажирских вагонов, включающий приготовление моющего раствора технического моющего средства, нагрев или охлаждение наружной поверхности вагонов, передвижение пассажирского состава с одновременной отмывкой наружной поверхности вагонов от загрязнений воздействием струй моющего раствора, последующее ополаскивание наружной поверхности вагонов и ее сушкой, очистку образующихся при наружной мойке загрязненного моющего раствора путем разделения его на твердую, жидкую и шламовую фракции с последующим возвратом очищенного моющего раствора в процесс отмывки, сбор жидкой углеводородной фракции и шлама с последующим транспортированием их на утилизацию, очистку оборотной воды, образующейся на стадии ополаскивания, с последующим возвратом очищенной оборотной воды в процесс мойки, отличающийся тем, что перед промывкой наружную поверхность вагонов подвергают воздействию сжатого воздуха, отмывку наружной поверхности осуществляют в две стадии щелочным моющим раствором одинакового состава и концентрации, но при различном давлении струй моющего раствора в зависимости от конфигурации поверхности и функциональных частей вагона, причем на первой стадии промывки применяют моечные головки, а на второй - вращающиеся щеточные механизмы, очистку стоков, образующихся на каждой стадии мойки, осуществляют автономно, причем вводят дополнительные операции коагуляции и фильтрации загрязненного моющего раствора, затем очищенный моющий раствор подвергают обеззараживанию, а оборотную воду со стадии ополаскивания после фильтрации и нейтрализации также обеззараживают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадиях отмывки поддерживают концентрацию моющего раствора в пределах 2,0-3,5%, а приготавливают его из технического моющего средства, содержащего в основном кальцинированную соду и смесь ионо- и неионогенных ПАВ или состав, в котором часть кальцинированной соды заменена фосфатами.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что промывку рам тележек, боковой поверхности и крыши осуществляют при давлении струй моющего раствора соответственно в пределах, МПа, 1,5-2,0; 0,4-0,6 и 15,0-30,0, а ополаскивание - при давлении 0,5-0,7 МПа.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что пассажирский состав в процессе мойки передвигают со скоростью 0,8-1,5 км/ч.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при очистке стоков, образующихся на каждой стадии отмывки наружной поверхности вагонов, после отделения твердой фазы вводят коагулянт, а после разделения жидкой фракции на углеводородную и моющий раствор последний фильтруют и подвергают ультрафиолетовому обеззараживанию, а в сгущенный осадок, образующейся при отмывке наружной поверхности, вводят флокулянты, а затем его обезвоживают.

6. Устройство для мойки наружной поверхности пассажирских вагонов, содержащее растворную емкость для приготовления исходного моющего раствора, средства нагрева или охлаждения наружной поверхности, расходную емкость, через теплообменник и насосы соединенную со средствами струйной отмывки наружной поверхности и рам тележек от загрязнений, выполненными в виде щеточных механизмов, укрепленных на несущих рамах и снабженных приводом, средства ополаскивания наружной поверхности от моющего раствора, средства для сушки наружной поверхности вагонов, станцию очистки стоков, образующихся в процессе отмывки, включающую приемную емкость загрязненного моющего раствора, отстойник для фазного разделения на фракции, промежуточные емкости для сбора отдельных фракций и их удаления, снабженные насосами, теплообменниками, соединенными между собой трубопроводами, с установленными на них запорной аппаратурой и датчиками контроля соответствующих параметров, систему подачи и рециркуляции воды для ополаскивания наружной поверхности, включающую в себя баки различной емкости, насосы, фильтр, отстойник и узел нейтрализации воды, отличающееся тем, что в него дополнительно введено средство для обдува наружной поверхности вагона, станции очистки стоков, образующихся на каждой стадии отмывки, выполнены раздельно и в них дополнительно введены ступенчатая решетка, зернистый фильтр, средства дозирования и подачи коагулянта и флокулянта соответственно, в отстойник и сборник шлама, установка обеззараживания очищенного моющего раствора, фильтр-пресс для обезвоживания шлама, а в систему подачи и рециркуляции воды дополнительно введена установка обеззараживания очищенной воды, средства струйной отмывки наружной поверхности вагона от загрязнений на первой стадии отмывки выполнены аналогично средствам для ополаскивания, а щеточные механизмы, используемые на второй стадии отмывки, выполнены из двух частей, снабженных автономными приводами.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средства струйной отмывки на первой стадии и стадии ополаскивания выполнены в виде ряда Г-образных несущих рамок, размещенных вдоль вагона с обеих сторон, на стойках которых размещены с определенным шагом по высоте моечные головки с возможностью изменения их положения и угла раствора струй соответственно для отмывки и ополаскивания боковой поверхности и крыши вагона, причем моечные головки, предназначенные для крыши и боковой поверхности, соединены с разными трубопроводами подачи моющего раствора или воды.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что на каждой из станций очистки стоков загрязненного моющего раствора между поддоном и приемной емкостью размещена ступенчатая решетка для сбора механических примесей, в качестве отстойника применен тонкослойный отстойник с коалесцирующими пластинами, на входе его установлен дозатор коагулянта и насос для подачи его в отстойник, зернистый фильтр установлен после сборника углеводородной фракции, выход его соединен с установкой ультрафиолетового обеззараживания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мойке наружной поверхности пассажирских вагонов и электропоездов, но может быть использовано для аналогичных целей при наружной мойке любого транспортного средства, предназначенного для перевозки пассажиров, например автобусов, троллейбусов, трамваев и т.п.

Из патентных и научно-технических источников известно много технических решений, описывающих различные способы очистки поверхности транспортных средств от различного рода загрязнений.

Известен патент РФ №2066494, в котором дезактивацию подвижного состава железнодорожного транспорта осуществляют путем предварительного нанесения на наружные поверхности движущихся вагонов дезактивирующих растворов в виде пены с кратностью К=20-30. Пену после нанесения выдерживают на поверхности в течение 15-17 минут, а затем пену вместе с загрязнениями смывают струями воды под давлением 2,5-3,0 МПа.

Образовавшиеся стоки подвергают очистке на очистных сооружениях, очищенную оборотную воду используют для смыва пены.

К недостаткам вышеуказанного способа следует отнести то, что он не может обеспечить хорошее качество отмывки всей наружной поверхности вагонов, например наиболее загрязненных рам тележек, крыши, а также то, что степень очистки стоков не соответствует требованиям экологической безопасности.

Известен способ для косметической обработки транспортных средств, в частности автомобилей (патент РФ №2122902), в соответствии с которым перемещают транспортное средство для обработки по этапам мойки, которую ведут водными растворами моющих средств, с последующей сушкой и полировкой. На первом этапе обработки осуществляют удаление загрязнений с наиболее загрязненные узлов путем смачивание их моющим раствором и выдержки в течение определенного времени. Далее осуществляют промывку горячей водой с шампунем и окончательную промывку поверхности от детергентов и шампуней чистой водой. Затем транспортное средство перемещают в зону сушки и полируют поверхность в несколько этапов.

Наружная мойка может осуществляться в различных режимах. Вручную мойка осуществляется оператором или робототехническим устройством. Оборудование ручной мойки создает струю воды под высоким давлением, управление которой осуществляется при помощи специального пистолета с распылительной форсункой, увеличивающей эффективность очистки. Высокое давление воды отбивает грязь с обрабатываемой поверхности, а большой удельный расход эффективно удаляет ее из зоны очистки. Специальные решения для этого класса оборудования позволяют осуществлять нагрев воды, добавлять в воду химические средства очистки, что также увеличивает эффективность и качество мойки (патент РФ №2173277).

К недостаткам этого способа можно отнести низкую производительность, большой расход моющего раствора и недостаточное качество очистки.

Известен способ и устройство наружной обмывки мотор-вагонного подвижного состава, разработанный проектно-конструкторским бюро локомотивного состава, реализованного на базе депо Нахабино (Московская железная дорога). Последовательность операций и технические характеристики комплекса публиковались в журнале "Российские железные дороги" в 2002 г. Сущность способа заключается в том, что предварительно осуществляют обогрев наружной поверхности горячей (70-90°С) водой (летом, при необходимости, охлаждение), затем вагоны обдувают сжатым воздухом для удаления излишней воды, наносят на наружную поверхность моющий раствор с температурой 50-60°С, растирают его посредством щеточного механизма в течение определенного времени и затем споласкивают наружную поверхность от моющего раствора и подвергают вагон сушке. В процессе отмывки состав перемещают со скоростью 3 км/ч. Обмывку проводят в несколько стадий.

Время обмывки одного состава - 40 минут.

Основными недостатками этого способа являются: большой расход воды на обогрев и ополаскивание при наружной мойке, энергозатраты на нагрев воды и моющего раствора, а также продолжительность мойки.

Кроме того, комплекс поставляется без очистных сооружений, поэтому требуется дополнительная доработка его при конкретном использовании.

Известен способ очистки твердых поверхностей, предназначенный для отмывки от загрязнений органической и неорганической природы различных металлоконструкций (Патент РФ №2170630). Способ заключается в струйной обработке поверхности моющим средством, в качестве которого использован 2-10%-ный водный раствор композиции, образующий на очищенной поверхности пленку, причем струйную обработку осуществляют моечными машинками под давлением 0,4-4,0 МПа при температуре моющего раствора 20-90°С в две стадии, при этом объем подачи раствора к поверхности и объем отвода смеси раствор-отмываемые загрязнения регулируют таким образом, чтобы на первой стадии накопление образующейся смеси в очищаемой емкости не превышала 1/3 ее объема, а на второй стадии полностью отсутствовало, В сборной емкости смесь раствор-загрязнения непрерывно разделяют на фракции, отбирая плавающие на поверхности раствора загрязнения, которые утилизируют, а очищенный моющий раствор возвращают на отмывку поверхности.

К недостаткам можно отнести высокую температуру моющего раствора, трудность регулирования отмывки на второй стадии и проблематичность использования этого способа для мойки пассажирских вагонов.

Кроме того, разделение загрязненного моющего раствора методом отстоя не является достаточным, чтобы обезопасить окружающую среду от вредных отходов.

Современные моечные установки должны обеспечивать высокую производительность и качество мойки подвижного состава, обладать способностью работы в разных климатических условиях и удовлетворять самым строгим экологическим требованиям.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ мойки вагонов и электропоездов, осуществляемый в установках RBR 6000, разработанных фирмой Karcher (Германия). Сама установка и технологический процесс мойки описаны в журнале «Железные дороги мира», №5, 2000 г. Она имеет модульную конструкцию и совмещает портальный и туннельный варианты мойки. Семейство установок для мойки подвижного состава фирмы Karcher представлено в журнале «Железные дороги мира», №3, 2000 г. Установка может работать в ручном режиме с возможностью управления с пульта каждой функцией системы, что позволяет проверить ее работу в ходе технического обслуживания и ремонта. В автоматическом режиме работник запускает систему нажатием кнопки на пульте. Установка не активизируется до тех пор, пока не поступит сигнал, что состав занял исходное положение, и на пульте управления не будет задана программа мытья.

В состав моечного оборудования входят нагревательный туннель, камера предварительного нанесения моющего средства, щетки для нанесения моющего средства на боковые поверхности вагонов и области крыши, две щеточные станции для мытья боковых поверхностей и крыши, камера обмыва повторно используемой и чистой водой, вентиляторная камера сушки, а также станция очистки и нейтрализации стоков. Система подачи и рециркуляции воды включает в себя баки различной емкости, насосы, песчано-гравийный фильтр и отстойники с маслоуловителями. Между песчано-гравийным фильтром и баком использованной воды размещается система нейтрализации, обеспечивающая на выходе водородный показатель воды 6,5-7,5 рН. В системе подачи моющих средств предусмотрены станции дозирования щелочных и кислотных моющих растворов.

Состав маневровым локомотивом подается к въездным воротам моечной установки, которые открываются автоматически, состав через тамбур и открытый лепестковый резиновый занавес следует на мойку со скоростью 3 км/ч. После проследования последнего вагона состава, по сигналу от фотоэлементов, въездные ворота автоматически закрываются. Режим мойки зависит от температуры наружного воздуха. При отрицательных температурах перед мойкой осуществляют предварительный нагрев вагонов в нагревательном туннеле и увеличивают количество циклов мойки. Воздушные тепловые завесы в тамбурах мойки нагнетают теплый воздух, выравнивают температуру воздуха в тамбурах до температуры в моечном зале. Затем состав продолжает движение до камеры, где на него наносится и растирается щетками моющее средство. В дальнейшем, в последующих камерах, по сигналу системы управления, осуществляется мойка с одновременной обработкой различных поверхностей вагона моющими щетками. После прохода через щеточные моечные камеры состав заходит в камеру ополаскивания, где смывают остатки моющего средства, а затем завершают процесс ополаскивания обмывом свежей водой. Далее состав проезжает через вентиляторную камеру, где обдувается теплым воздухом. При проследовании выездного светофора перед вымытым и высушенным составом автоматически открываются выездные ворота. За последним вагоном ворота автоматически закрываются.

Далее в зависимости от заданного режима мойки и вида технического обслуживания состав после завершения первого цикла мойки выезжает из моечной установки и через второй путь обратным ходом возвращается на первый путь для прохождения второго цикла мойки.

Стадии наружной мойки вагонов предшествует внутренняя уборка их, которая осуществляется традиционным способом, т.е. с помощью пылесоса, щетки и моющего раствора.

Недостатками наружной мойки по известному способу являются:

- использование различных моющих средств на различных стадиях мойки (щелочного и кислотного), что усложняет технологическую реализацию способа;

- высокая скорость перемещения вагонов не дает возможности провести отмывку за один цикл, поэтому используют несколько циклов мойки, что увеличивает время наружной мойки;

- способ очистки стоков не является оптимальным, т.к. применение кислотных моющих средств усложняют очистку стоков, т.к. она производится централизованно;

- централизованная очистка стоков от всех стадий мойки практически не позволяет очистить оборотную воду до такой степени, чтобы ее можно было возвратить на ополаскивание, и экономически нецелесообразна.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, в котором сочетались бы оптимально процесс наружной мойки поверхности пассажирских вагонов, с учетом их назначения и конструктивных особенностей, в зависимости от того, какие вагоны отмываются - поезда или электрички, оптимизация очистки образующихся стоков на каждой стадии мойки, что обеспечивает оптимальную очистку моющего раствора и оборотной воды, а извлеченные из них нефтепродукты и шламы направить для дальнейшего использования.

Технический результат достигается за счет того, что в известный способ мойки наружной поверхности пассажирских вагонов, включающий приготовление моющего раствора технического моющего средства, нагрев или охлаждение наружной поверхности вагонов, передвижение пассажирского состава, с одновременной отмывкой наружной поверхности вагонов от загрязнений посредством подачи моющего раствора в средства отмывки для формирования струй моющего раствора, воздействие их на загрязнения, последующее ополаскивание наружной поверхности вагонов и ее сушку, очистку образующихся при наружной мойке стоков путем разделения их на твердую, жидкую и шламовую фракции с последующим возвратом очищенного моющего раствора в процесс отмывки, сбором жидкой углеводородной фракции и шлама, с последующим транспортированием их на утилизацию, очистку и нейтрализацию оборотной воды, образующейся на стадии ополаскивания, с последующим возвратом очищенной оборотной воды в процесс ополаскивания, внесены некоторые изменения и дополнения, а именно:

- перед промывкой наружную поверхность вагонов подвергают воздействию сжатого воздуха;

- отмывку наружной поверхности осуществляют в две стадии щелочным моющим раствором одинакового состава и концентрации, но при различном давлении струй моющего раствора в зависимости от конфигурации поверхности и функциональных частей вагона;

- причем на первой (предварительной) стадии промывки применяют моечные головки, а на второй - вращающиеся щеточные механизмы,

- очистку стоков, образующихся на каждой стадии мойки, осуществляют автономно, причем при очистке стоков на каждой из стадий отмывок дополнительно вводят коагуляцию загрязненного моющего раствора, а очищенный моющий раствор обеззараживают;

- в собранный шлам вводят флокулянты, а затем его обезвоживают;

- оборотную воду со стадии ополаскивания после фильтрации и нейтрализации подвергают ультрафиолетовому обеззараживанию.

Кроме того:

- пассажирский состав в процессе мойки передвигают со скоростью 0,8-1,5 км/ч;

- при отмывке наружной поверхности концентрацию моющего раствора поддерживают в пределах 2,0-3,5%, а приготавливают его из технического моющего средства, содержащего в основном кальцинированную соду и смесь ионо- и неионогенных ПАВ или состав, в котором часть кальцинированной соды может быть заменена фосфатами;

- промывку рам тележек, боковой поверхности и крыши осуществляют при давлении струй моющего раствора соответственно в пределах, МПа: 15-20; 0,4-0,6 и 15,0-30,0, а споласкивания - при давлении 0,5-0,7 МПа;

- в стоки, образующиеся при отмывке наружной поверхности вагонов, после отделения твердой фазы вводят коагулянт, а после разделения жидкой фракции на углеводородную и моющий раствор последний фильтруют и подвергают ультрафиолетовому обеззараживанию,

- в сгущенный осадок, образующейся на каждой стадии отмывки, вводят флокулянты, а затем его обезвоживают.

Целесообразность обработки наружной поверхности вагонов воздействием сжатого воздуха очевидна, т.к. это позволяет удалить мусор, легко оделяющиеся от поверхности частицы загрязнений и, тем самым, уменьшить расход моющего раствора на отмывку и сократить время мойки.

Отмывку наружной поверхности пассажирских вагонов осуществляют в две стадии, т.к. загрязнения различных частей ее отличаются как по степени загрязненности, так и по составу. На первой стадии отмывки решаются следующие задачи: предварительной отмывки наиболее грязных частей вагонов, к которым относятся рамы тележек, крыша, а также смачивание боковых поверхностей вагона щелочным моющим раствором.

Исходя из этого и давление струй моющего раствора выбрано в следующих диапазонах: для рам тележек 15-20 МПа; для крыши вагона с довольно сложной конфигурацией высокое давление - 15,0-30,0 МПа, а для боковых поверхностей - 0,4-0,6 МПа.

Указанный диапазон установлен в процессе многочисленных испытаний на различных по степени загрязнения металлических поверхностях и проверки при практических опытных отмывках пассажирских вагонов.

На второй стадии (интенсивной) отмывки, в основном, осуществляется отмывка скосов и боковой поверхности вагонов посредством щеточного механизма, т.к. необходимо тщательное удаление отмытых с них загрязнений и исходя из наличия стеклянных окон. Давление моющего раствора, подаваемого на вращающиеся щетки, такое же, как и на стадии предварительной отмывки боковой поверхности, т.е. в пределах 0,4-0,6 МПа. Для отмывки боковой поверхности и скосов вагонов используются различная конструкция щеточного механизма, причем высота и их расположение относительно несущей рамы могут изменяться, в зависимости от того, какие вагоны подвергают отмывке - пассажирские вагоны или вагоны электропоезда, т.к. их габариты отличаются. Скорость вращения щеточного механизма 150 об/мин.

Кроме того, учитывая конструктивные особенности токоподвода, мойка крыши электропоездов моющим раствором опасна, поэтому ее не всегда осуществляют.

В качестве моющего раствора при наружной мойке используют моющий раствор, содержащий кальцинированную соду и смесь неионогенных и ионоактивных ПАВ, или моющий раствор с частичной заменой кальцинированной соды на фосфаты натрия при следующем соотношении компонентов, вес.%: смесь ПАВов - 2,0-5,0; кальцинированная сода и/или фосфаты натрия - остальное.

Эти составы защищены патентами РФ и известны под торговой маркой «ОБИС» и «ОБИСМ». Они хорошо себя зарекомендовали при наружной и внутренней мойке нефтеналивных цистерн.

Концентрацию моющего раствора для наружной мойки поддерживают в пределах 2,0-3,5% мас. Испытания моющих растворов указанного состава и различной концентрации, проведенные на различных предприятиях МПС, показали их надежность и требуемое качество отмывки. При концентрации менее 2,0% мас. сохраняется опасность не достигнуть требуемого качества отмывки, а при концентрациях более 3,5% мас. увеличивается стоимость отмывки.

Ополаскивания наружной поверхности пассажирских вагонов осуществляют для смыва моющего раствора водой при давлении 0,5-0,7 МПа. Этого давления, как показали испытания, достаточно для качественного смыва моющего раствора.

Сушку наружной поверхности пассажирских вагонов осуществляют горячим воздухом, подаваемым от вентилятора, или сжатым воздухом - от компрессора.

Очистку стоков загрязненного моющего раствора, образующегося на каждой стадии отмывки наружной поверхности вагонов, осуществляют автономно по двум причинам:

- состав загрязненного моющего раствора на каждой стадии отмывки и стадии ополаскивания отличается, поэтому методы очистки должны различаться;

- разделение стоков позволяет проводить их очистку непосредственно в процессе мойки, тем самым ускоряя процесс возврата очищенного моющего раствора и оборотной воды в процесс, уменьшая расход свежего реагента на подпитку.

Кроме того, исходя из того что велика вероятность контактирования пассажиров с теми или другими частями наружной поверхности вагонов, требуется повышенная степень экологической безопасности. Это достигается увеличением требований к степени очистки стоков, поэтому при очистке загрязненного моющего раствора вводятся коагулянты, а также используются дополнительные операции фильтрования и обезвреживания очищенного моющего раствора и оборотной воды.

В качестве коагулянтов используют раствор оксихлорида алюминия, являющегося наиболее распространенным коагулянтом при очистке жидкостей.

Обеззараживание очищенных моющего раствора и оборотной воды осуществляют на установке ультрфиолетового обеззараживания.

Необходимость использования, при очистке стоков оборотной воды со стадии ополаскивания, операции нейтрализации вызвана тем, что при неоднократном использовании растет ее щелочность в результате попадания в нее остатков моющего раствора, поэтому и вводят небольшое количество кислоты.

Перед поступлением в шламонакопитель осадка, получаемого при очистке загрязненного моющего раствора, образующегося на стадиях отмывки, в шлам вводят флокулянт. Это ускоряет процесс его сгущения и улучшает водоотдачу при фильтровании.

Скорость передвижения состава 0,8-1,5 км/ч выбрана исходя из оптимального времени нахождения вагона в соответствующей зоне мойки и для обеспечения качественной мойки состава за один цикл.

Кроме того, выбранная скорость передвижения состава способствует контролю за качеством отмывки на отдельных стадиях наружной мойки и позволяет скорректировать ее при дальнейшем его продвижении.

Качеству отмывки способствует возможность регулирования положения моющих головок, используемых на всех стадиях мойки.

Известна передвижная установка для мойки транспортных средств, содержащая установленный на моющем посту поддон для сбора отработанной воды, расположенный над поддоном душевой коллектор с соплами, расходный бак-накопитель воды, соединенный трубопроводом очищенной воды через насос мойки с душевым коллектором, запорный кран, установленный на участке трубопровода очищенной воды, между насосом мойки и душевым коллектором, трубопровод сточной воды, соединенный входным концом с поддоном, а выходным через насос откачки с баком-накопителем, узел очистки сточной воды, соединенный с трубопроводом сточной воды, и вентилятор для подачи на моечный пост воздуха, сообщенный воздухопроводом через задвижку с душевым коллектором, дополнительный очистной трубопровод с установленной в нем заслонкой, сообщенным входным концом с участком трубопровода сточной воды между насосом откачки и запорным клапаном, а другим - с узлом очистки сточной воды, включающий аппарат химической или электрохимической очистки, а вентилятор снабжен элементом для нагрева подаваемого в моечный пост воздуха (патент РФ №2017639).

Недостатком этого устройства является невозможность качественной отмывки наружной поверхности пассажирских вагонов от загрязнений сложного состава, а также то, что это устройство может реализовать только стадию ополаскивания предлагаемого способа, т.к. для отмывки от загрязнений используется горячая вода, поэтому очистка загрязненного моющего раствора отсутствует.

Известно устройство для очистки транспортных средств, в частности для гидравлической очистки. Комплекс гидравлической очистки внутренних и наружных поверхностей железнодорожных полувагонов и элементов подвижного состава включает гидроочистную установку, систему подачи жидкости, систему очистки и регенерации жидкости, обезвоживающие устройства. Гидроочистная установка снабжена струеформирующими насадками для подачи жидкости под давлением, расположенными в парные параллельные линии длиной не более ширины вагона, первые из которых направлены под углом к разрушаемому массиву, а вторые ориентированы перпендикулярно основанию вагона, образуя дополнительную волну, обеспечивающую дополнительный гидродинамический напор на смываемый материал. Обезвоживающее устройство комплекса снабжено скребковым конвейером с участием шпальтовых сит в его наклонной части, при этом скребки снабжены гибкими очистителями, например, из резины. Ёмкости системы осветления технологической воды снабжены разновеликими по высоте гибкими перемычками. Комплекс содержит устройство для плоскоструйного срыва влаги с поверхности вагона и оснащен осевыми напорными вентиляторами для удаления снега и пыли. Струеформирующий насадок выполнен с плоской щелью с возможностью выхода через нее струи жидкости с эластичными фракционными компонентами с уступчатой поверхностью (Патент РФ №2156195).

Это устройство может реализовать некоторые функции предлагаемого способа, но далеко не все, т.к. в нем отсутствует применение моющего раствора, а следовательно, и очистка его. Конструкция струеформирующихся насадок не позволяет обеспечить качественную отмывку наружных поверхностей пассажирских вагонов.

Наиболее близким техническим решением, реализующим наружную отмывку, ополаскивания и сушку, является установка RBR 6000 фирмы Karcher (Германия), которая была выше описана.

Однако для реализации предлагаемого способа в нее необходимо внести некоторые конструктивные изменения и дополнения.

Для этого в известное устройство для мойки наружной поверхности пассажирских вагонов, содержащее растворную емкость для приготовления исходного моющего раствора, средства нагрева или охлаждения наружной поверхности, расходную емкость, через теплообменник и насосы соединенную со средствами струйной отмывки наружной поверхности и рам тележек от загрязнений, выполненными в виде щеточных механизмов, укрепленных на несущих рамах и снабженных приводом, средства ополаскивания наружной поверхности от моющего раствора, средства для сушки наружной поверхности вагонов, станцию очистки стоков, образующихся в процессе отмывки, включающую приемную емкость загрязненного моющего раствора, отстойник для фазного разделения на фракции, промежуточные емкости для сбора отдельных фракций и их удаления, снабженные насосами, теплообменниками, соединенными между собой трубопроводами, с установленными на них запорной аппаратурой и датчиками контроля соответствующих параметров, систему подачи и рециркуляции воды для ополаскивания наружной поверхности, включающую в себя баки различной емкости, насосы, фильтр, отстойник и узел нейтрализации воды, внесены следующие дополнения и изменения, а именно:

- в него дополнительно введено средство для обдува наружной поверхности вагона сжатым воздухом;

- станции очистки стоков, образующихся на каждой стадии отмывки, выполнены раздельно и в них дополнительно введены ступенчатая решетка, зернистый фильтр, средства дозирования и подачи коагулянта в отстойник, установка обеззараживания очищенного моющего раствора;

- дополнительно введены средства дозирования и подачи флокулянта в сборник шлама, а также фильтр-пресс для обезвоживания шлама;

- в систему подачи и рециркуляции воды дополнительно введена установка обеззараживания очищенной воды;

- средства струйной отмывки наружной поверхности вагона от загрязнений на первой стадии отмывки выполнены аналогично средствам для ополаскивания;

- щеточные механизмы, используемые на второй стадии отмывки, выполнены из двух отдельных частей, снабженных автономными приводами.

Кроме того, средства струйной отмывки на первой стадии и стадии ополаскивания выполнены в виде ряда Г-образных несущих рамок, размещенных вдоль вагона с обеих сторон, на стойках которых размещены с определенным шагом по высоте моечные головки с возможностью изменения их положения и угла раствора струй, соответственно для отмывки и ополаскивания боковой поверхности и крыши вагона, причем моечные головки, предназначенные для крыши и боковой поверхности, соединены с разными трубопроводами подачи моющего раствора или воды.

При этом дополнительное оборудование на каждой из станций очистки стоков загрязненного моющего раствора размещено следующим образом:

- ступенчатая решетка для сбора механических примесей - между поддоном и приемной емкостью;

- в качестве отстойника применен тонкослойный отстойник с коалесцирующими пластинами, на входе его установлен дозатор коагулянта и насос для подачи его в отстойник;

- зернистый фильтр установлен после сборника углеводородной фракции, выход его соединен с установкой ультрафиолетового обеззараживания;

- для аварийного передвижения состава установлена лебедка.

Для лучшего понимания способа и устройства мойки наружной поверхности пассажирских вагонов ниже приведены следующие графические материалы:

фиг.1 - технологическая схема, реализующая предлагаемый способ мойки;

фиг.2 - установка для обдува наружной поверхности пассажирских вагонов;

фиг.3 - схема расположения рамок относительно вагона и расположения на рамках моечных головок и щеточных механизмов;

фиг.4 - установка для интенсивной стадии (вторая) отмывки наружной поверхности пассажирских вагонов и технологическая станция очистки стоков на этой стадии;

фиг.5 - установка ополаскивания с установкой для очистки стоков этой стадии;

фиг.6 - часть конструкции рамки для первой стадии отмывки или стадии ополаскивания.

На фиг.1 показаны: поддон 1 для сбора стоков соответствующей стадии мойки, установка обдува наружной поверхности 2, средства отмывки 3, 5 наружной мойки пассажирских вагонов 4, причем средства ополаскивания конструктивно выполнены аналогично средствам предварительной (первой) стадии отмывки, поэтому обозначены тем же номером 3, рамка 5 для сушки наружной поверхности вагона.

На фиг.1 показано, что оборудование для осуществления процесса мойки сгруппировано в пять контуров: контур подготовки с системой подачи сжатого воздуха, контур предварительной мойки и очистки моющего раствора (первая стадия отмывки), контур интенсивной мойки и очистки моющего раствора (вторая стадия отмывки), контур ополаскивания и очистки оборотной воды, контур сушки с системой подачи воздуха. Каждому контуру присвоен соответствующий номер (римская цифра). На этой фигуре также показана лебедка, для случая аварийного передвижения пассажирского состава.

На фиг.2 показано размещение рамки 2 обдува наружной поверхности вагонов и система подачи сжатого воздуха, которая содержит: компрессор 1.7, воздушный фильтр 1.8, теплообменник 1.9, масляный фильтр 1.10 и вентиль 1.11, установленный на трубопроводе соединенным с рамкой 2, на которой размещены форсунки.

Цифра 1 перед номером позиции указывает на то, что это оборудование относится к контуру I.

На фиг.3а показано размещение рамки 3 относительно вагона 4 с установленными на ней моечными головками 2.13, поддон 2.1. для сбора стоков, образующихся на этой стадии отмывки, устройство 12 для отмывки тележек вагона.

На фиг.3б соответственно показано размещение рамок 5 относительно вагона 4, поддон 3.1 для сбора стоков на второй стадии отмывки, моющие головки 3.13 щеточного механизма 3.14 для отмывки боковой поверхности вагона и 3.15 - для отмывки скосов вагонов.

На фиг.3a, 3б также показаны вентили 2.30 и 3.30 подвода моющего раствора к верхним планкам соответствующих рамок. Цифры 2, 3 перед номером позиции означают номер соответствующего контура.

На фиг.4 приведена технологическая схема интенсивной мойки (вторая стадия отмывки) и очистки стоков моющего раствора, образующихся в процессе отмывки.

По счету это третий контур, и он включает: растворный бак 3.16, снабженный датчиком температуры 3.17, расходную емкость 3.18, теплообменник 3.19, циркуляционные насосы 3.20 и 3.22, регулятор температуры 3.21 с термопарой 3.25, насос 3.23 подачи моющего раствора к моечным головкам рамки 5 и повысительный насос 24 высокого давления для подачи моющего раствора для отмывки крыши вагона, насос 26, ступенчатая решетка 3.27, приемная емкость 3.28 сбора загрязненного моющего раствора, погружной насос 3.29 подачи его в тонкослойный отстойник 3.32, дозатор коагулянта 3.30 с насосом для подачи его в приемную емкость, сборник 3.31 плавающих загрязнений, насос 3.33 перекачки шлама в шламонакопитель 3.40, промежуточная емкость 3.34, сборник 3.35 углеводородной фракции, центробежный насос 3.36, нефтемаслоотделитель 3.37, зернистый фильтр 3.38, установка 3.39 ультрафиолетового обеззараживания, дозатор 3.41 флокулянта, насосы 3.42 подачи сгущенного осадка на фильтр-пресс и емкость 3.66 приема промывных вод.

На фиг.4 приведены также некоторые обозначения, относящиеся к средствам контроля: дд - датчик давления; Р (в кружке) - место установки манометров; Т (в кружке) - место измерения температуры; Q (в кружке) - измерение расхода; Dy (далее число) - диаметр соответствующего трубопровода.

Ha фиг.5 приведен контур IV ополаскивания наружной поверхности вагонов. Контур включает поддон 4.1 для сбора стоков, расходная емкость 4.44, насос 4.45 подачи воды на ополаскивание, емкость 4.46 приема стоков с сигнализатором уровня 4.47 и погружным насосом 4.48, терморегулятор 4.49 оборотной воды с термодатчиком 4.52, циркуляционный насос 4.50 и теплообменник 4.51, зернистый фильтр 4.53, узел 4.54 нейтрализации оборотной воды, дозатор кислоты 4.5 5 циркуляционный насос 4.46 линии обеззараживания и установка обеззараживания 4.57, ультразвуковой расходомер 4.58, дозатор коагулянта 4.59. Буквенные обозначения на фиг.5 аналогичны приведенным на фиг.4.

На фиг.6 показана схема мойки на примере несущей рамки 3, а именно: подвод 60 к моющим головкам для отмывки боковой поверхности вагона, подвод 61 для подвода к моющим головкам для мойки крыши вагона, пневмопривод 62 и подвод 63 воздуха к нему, верхняя часть рамки 64, площадка 65 для обслуживающего персонала. На фиг.6 показана возможность изменения положения рамки 64 по высоте, а также показано, что раствор струй, сформированный моечными головками, должен быть таким, чтобы струи перекрывались. Показан также контур пассажирского вагона. Конструкция рамок 3 одинакова для первой стадии отмывки и ополаскивания. Отличие заключается в том, что на стадии отмывки в подводы 60 и 61 вводится моющий раствор, а на стадии ополаскивания - оборотная вода.

Сущность способа мойки наружной поверхности пассажирских вагонов рассмотрим на примере работы устройства, его реализующего.

Первый контур располагается на открытом воздухе под навесом, остальные четыре контура - в отапливаемом цехе. Три станции очистки стоков комплекса мойки расположены в технологическом помещении цеха.

Перед мойкой вагонов должны быть проведены подготовительные операции, которые включают выбор режима мойки - пассажирский или электропоезд и подготовку и проверку наличия всех компонентов сырья и материалов, необходимых при осуществлении мойки.

Режим пассажирский предусматривает подачу моющих растворов и ополаскивающей воды на крыши вагонов. При этом подается питание на соответствующее насосное оборудование и запорные устройства.

В режиме электропоезд электропитание с данного оборудования снимается, распределительные устройства подачи моющего раствора и воды на крыши вагонов переводятся за габариты электропоезда (пантографа в сложенном состоянии).

Время подготовительного периода не превышает 30 минут.

Железнодорожный состав в цех мойки подается маневровым локомотивом по разрешающему сигналу семафора со скоростью 1,5 км/ч (˜0,41 м /с). За 5 м до контура обдува установлены два датчика (на фиг.1-6 не показаны): датчик превышения верхнего габарита и датчик включения контура обдува сжатым воздухом. При превышении верхнего габарита нестандартными конструкциями, например антенны связи, датчики превышения верхнего габарита (они установлены в контуре обдува и второй стадии (интенсивной) отмывки) подают сигнал на подъем рамок 64 верхних распределительных устройств за пределы габарита и их возврат в рабочее положение.

При пересечении локомотивом линии датчика контура (I) обдува, предназначенного для сдува мусора, снега с крыш и скосов вагонов 4, включается компрессор 1.7 с задержкой 10 секунд, и сжатый воздух, частично очищенный в воздушном фильтре 1.8, подогретый до 70°С в теплообменнике 1.9 и очищенный масляным фильтром 1.10, поступает в сопловые насадки, установленные на стойках рамки 2. Рамки устанавливают в два ряда. Воздух компрессором забирается из помещения цеха. Расход воздуха изменяют вентилем 1.11. Отключение компрессора осуществляется с задержкой 10 с.

Аналогично включается и выключается моечное оборудование всех последующих контуров. При этом в контуре интенсивной мойки по указанному алгоритму включается и отключается каждая из рамок со щеточными механизмами.

Контур II и III, т.е. первая и вторая стадии отмывки, включают практически аналогичное оборудование и отличаются только компоновкой оборудования, функциональным назначением, конструкцией средств мойки, давлением струй моющего раствора и наличием на первой стадии отмывки средств для отмывки рам тележек. Исходя из того, что оборудование их одинаково, а каждый контур является автономным, поэтому сущность работы, т.е. приготовление моющего раствора для отмывки и очистка образующихся стоков, аналогична, рассмотрим подробно работу контура интенсивной мойки, соответственно меняя индексацию, но не позиции оборудования. Естественно, необходимо учесть последовательность мойки, поэтому приготовление моющего раствора может происходить одновременно, а включение и отключение моечного оборудования - только по сигналу соответствующих датчиков.

Контур II предварительной мойки предназначен для «замачивания» наружной поверхности вагонов щелочным моющим раствором, подогрева (охлаждения) обшивки кузовов вагонов и мойки рамки тележек.

Контур III интенсивной мойки предназначен для гидромеханической чистки наружной поверхности вагонов. На обеих стадиях отмывки использовался моющий раствор O-БИСМ следующего состава: 5,0 мас.% НПАВ (неионогенное поверхностно-активное вещество), представляющего оксиэтилированную полиоксипропиленгликолевую производную этилдиамина (Alcatronic EDP) и 95 мас.% кальцинированной соды.

Исходный моющий раствор приготавливался в растворном баке 3.16 (2.16 соответственно для второго контура - предварительной отмывки) путем загрузки 30 кг моющего средства на 970 л воды. В результате концентрация моющего раствора составляла 3,0 мас.%. Приемный бак снабжен регулятором температуры 3.17 (2.16) для поддерживания температуры моющего раствора в диапазоне 35-40°С. После перемешивания и достижения заданной температуры моющий раствор посредством насоса 3.22 (2.22) перекачивался в расходную емкость 3.18 (2.18). Температура моющего раствора в расходной емкости поддерживалась за счет циркуляции его насосом 3.20 (2.20) через теплообменник 3.19 (2.19). Для контроля температуры расходная емкость снабжена терморегулятором 3.21 (2.21) и датчиком температуры 3.25 (2.25). Моющий раствор из расходной емкости 3.18 (2.18) посредством насосов 3.23 (2.23) и 3.24 (2.24) перекачивалось в распределительные устройства рамок 3 и 5 соответствующего контура (стадии) отмывки. Насосом 2.23 моющий раствор под давлением 0,4 МПа подавался в моечные готовки рамки 3 для отмывки (замачивания) боковой поверхности и скосов вагона, а насосом 3.23 моющий раствор с давлением 0,6 МПа подавался в щеточные механизмы рамки 5. Насосом высокого давления 3.24 (2.24) моющий раствор под давлением 20 МПа поступал на моечные головки рамки 64 (фиг.6) для отмывки крыши вагона. Отмывка крыши осуществлялась только пассажирских вагонов, если осуществлялась мойка электропоезда, то подача раствора перекрывалась вентилями 3.30 (2.30). Данный режим предусматривается системой автоматического управления устройством. Моющий раствор для мойки боковой поверхности и крыши поступал к средствам струйной мойки по раздельным трубопроводам 60 и 61 соответственно. В контуре II - предварительной отмывки - дополнительным повысительным насосом моющий раствор под давлением 15 МПа подавался в рамку 12 для отмывки рам тележек. Общий расход моющего раствора в каждом из контуров II и III составлял ˜35 м³/ч. Использованный моющий раствор с наружной поверхности вагонов стекал в технологические поддоны 2.1 и 3.1 соответствующего контура. Очистка загрязненного моющего раствора в обоих контурах аналогична, поэтому далее описываем ее, как это показано на фиг.4. Это вызвано и тем, что в контуре II отсутствует нефтемаслоотделитель 3.37 и сборник 3.36 нефтепродуктов (углеводородная фракция).

Загрязненный моющий раствор через ступенчатую решетку 3.27 поступает в приемную емкость 3.28. На решетке осуществляется очистка раствора от крупных загрязнений. Из приемного резервуара загрязненный моющий раствор подается на очистку при помощи погружного насоса 3.29. Приемная емкость снабжена датчиком уровня (на фиг.4 показан, но не нумерован) для предотвращения работы насоса в режиме «сухого хода». Далее загрязненный моющий раствор поступает в тонкослойный отстойник 3.32. Перед отстойником в него при помощи дозатора 3.30 вводится коагулянт (раствор оксихлорида алюминия) для повышения эффективности очистки. Образовавшийся в отстойнике осадок (ил, шлам) насосом 3.33 перекачивается в шламонакопитель 3.40. Осветленный раствор самотеком поступает в промежуточный бак 3.34, из которого повысительным насосом 3.36 подается на фильтрование в нефтемаслоотделитель 3.37. Нефтемаслоотделитель предназначен для выделения из загрязненного моющего раствора смываемых с наружной поверхности вагона углеводородных загрязнений - жировых и битумно-масляных отложений. Нефтемаслоотделитель представляет собой зернистый фильтр с коалесцирующей загрузкой и движением раствора снизу вверх. Очищенный моющий раствор отводится снизу, а задержанные жировые и нефтепродукты отводятся в ручном режиме или с помощью НЖЛ, если он предусмотрен, в сборник 3.35 и далее, по мере накопления, вывозятся на утилизацию. Промывка нефтемаслоотделителя осуществляется очищенным моющим раствором из промежуточного бака 3.34 с помощью насоса.3.36. Промывка производится сверху вниз. Промывной раствор отводится в емкость 3.66 приема промывных вод и после осветления возвращается в приемную емкость 3.28. Осадок отводится в шламонакопитель 3.40.

Предварительно очищенный моющий раствор поступает на дальнейшую очистку, которая осуществляется пропусканием ее через зернистый двухслойный напорный фильтр 3.38. Скорость фильтрования - 8 м/ч. Степень загрязненности фильтров определяется по потерям напора в них при помощи манометров, установленных до и после фильтров.

После фильтрования очищенный моющий раствор поступает на установку 3.39 ультрафиолетового обеззараживания и далее в расходную емкость 3.18, и, если необходимо, осуществляется его нагрев путем циркуляции через теплообменник 3.19.

Регенерация (промывка) фильтрующей загрузки зернистых фильтров 3.38 осуществляется очищенным моющим раствором при помощи повысительного насоса 3.26 периодически в промежутках между мойками вагонов. Интенсивность промывки фильтров составляет 15 л/с на м²/ч. Время промывки 6 минут. Промывной раствор отводится в емкость 3.66 приема промывных вод и далее, после отстаивания, в приемную емкость 3.28.

Для ускорения процесса сгущения осадка в шламонакопитель 3.40 вводится раствор флокулянта, который приготавливается с помощью дозатора 3.41. В качестве флокулянта могут использоваться растворы полиакриламида и феннопола Kemira. Уплотненный шлам (осадок) подается посредством шнековых насосов 3.42 на фильтр-пресс 3.43. При этом фильтрат отводится в приемную емкость 3.28, а обезвоженный шлам вывозится на утилизацию. На этом процесс отмывки наружной поверхности вагона закончен.

Контур IV споласкивания предназначен для смыва с поверхности вагонов моющего раствора. Он как, и контуры промывки, представляет собой оборотную систему, состоящую из моечного и очистного оборудования. Для ополаскивания используется горячая вода. Подпитка контура осуществляется из водопроводной сети.

Подача воды на поверхность вагона осуществляется аналогично подаче моющего раствора на первой стадии отмывки. Рабочее давление перед распределительным устройствами 0,6 МПа. Вода забирается из расходной емкости 4.44 и подается на ополаскивание при помощи повысительного насоса 4.45. Конструкция рамки 4.3 для ополаскивания аналогична рамкам 2.3, и для предотвращения подачи воды при мойке электропоездов предусмотрены вентили 4.30. Температура в расходной емкости 4.44 поддерживается на заданном уровне терморегулятором 4.49 по сигналу термодатчика 4.52.

С поверхности вагонов загрязненная вода поступает в поддон 4.1 и далее по самотечному трубопроводу в приемную емкость 4.46, оборудованный датчиком уровня 4.47 и погружным насосом 4.48. При повышении уровня воды в резервуаре выше расчетного насос 4.48 включается в работу. При этом подается команда на включение дозатора 4.59 коагулянта и узла 4.54 регулирования рН путем подачи кислоты из дозатора 4.55.

Оборотная вода очищается от взвешенных частиц в зернистых фильтрах 4.53, нейтрализуется на узле нейтрализации и возвращается в расходную емкость 4.46. При необходимости осуществляется подогрев оборотной воды в теплообменнике 4.51 путем ее циркуляции с помощью циркуляционного насоса 4.50 так же, как и в других контурах.

Промывка фильтров проводится в ручном режиме очищенной водой из расходной емкости 4.44 посредством насоса 4.45 во время простоя устройства. Промывная вода сбрасывается в канализацию.

Обеззараживание оборотной воды осуществляется путем ее циркуляции через установку 4.57 ультрафиолетового обеззараживания, которая обеспечивается посредством циркуляционного насоса 4.56. Включение насоса в работу производится по команде таймера независимо от режима работы контура (один раз в сутки на 2 часа). В процессе работы контура происходит убыль воды из него за счет испарения, уноса на поверхности вагонов и за счет сброса в канализацию промывной воды от фильтров. Водный баланс поддерживается за счет подпитки из водопроводной сети, которая осуществляется по команде датчика давления в расходной емкости 4.44.

Контур V сушки предназначен для сдува с наружных поверхностей вагонов споласкивающей воды. Сушка может осуществляться по двум вариантам: от вентилятора и компрессора. Нами сушка осуществлялась по первому варианту. Воздух подавался на боковую поверхность вагонов через щелевые распределительные устройства 6, причем насадки устанавливались под углом 50 градусов навстречу направлению движения пассажирского состава. Подача воздуха осуществлялась при помощи вентиляторов высокого давления (на графических материалах не показано). Воздух забирается из технологического помещения цеха без предварительного нагрева. Влага, поступающая при этом в воздух помещения, удаляется при помощи системы вентиляции.

На этом режим мойки заканчивается. Продолжительность мойки одного состава из 22-24 вагонов составляет 20-25 минут, в зависимости от скорости передвижения состава и режима мойки.

В процессе промывки вагонов из контуров II и III промывки происходит унос моющего раствора. Удельная величина уноса принята 50 л на один вагон. Кроме того, убыль моющего раствора происходит при промывке зернистых фильтров (за счет вывода осадка). Восполнение убыли раствора осуществляется из растворного бака 3.16 (2.16) по команде датчика давления, расположенного в расходной емкости 3.18 (2.18). Периодически проверяется концентрация моющего раствора и вводятся коррективы при его приготовлении. Очистное оборудование работает в зависимости от моечного. Включение соответствующих насосов зависит от поступления моющих растворов и воды в приемные емкости. Кроме того, очистка моющего раствора может осуществляться и независимо от состояния моечного оборудования. Для этого достаточно подать самотеком моющий раствор или воду из расходной емкости в приемную емкость соответствующего контура. Обезвоживание осадка производится независимо от режима мойки. Включение систем подогрева моющего раствора и воды осуществляется по команде оператора.

Отличия заявляемого способа от известных заключаются в том, что за счет выбранного автономного выполнения оборудования и режима каждой стадии мойки значительно повышается надежность работы оборудования за счет его резервирования, а также достигается: повышение качества мойки наружной поверхности вагонов; уменьшается доля ручного труда за счет унификации состава и режимов отдельных стадий мойки, что способствует автоматизации процесса мойки и контроля качества мойки; отсутствуют внешние стоки, т.к. процесс мойки является бессточным; улучшаются условия труда обслуживающего персонала, ввиду отсутствия вредных веществ, горячей воды и пропаривания.

В настоящее время закончен проект установки, реализующей предлагаемый способ. Проведены предварительные испытания, выбраны режимы и составлен регламент процесса мойки пассажирских вагонов и электропоездов. Внедрение установки планируется в 2004 г.