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摘要：辅助供风模块是轨道车辆的重要设备，主要用来产生压缩空气，为受电弓起升提供动力。本文针对现有辅助供风模块存在不足，运用创新理论，解决了辅助供风模块中管接头锈蚀现象。
关键词：动车组；辅助供风；TRIZ
1 引言
受电弓是轨道车辆一个重要部件，功能是从接触网取得电能，来牵引列车运行。受电弓在非工作模式，处于降弓状态。列车运行时，需要压缩空气驱动受电弓传动气缸进行升弓。因此，在设有受电弓的车辆，需要设置辅助供风设备或脚踏泵，用于产生压缩空气，保证动车组总风管压力过低时，为受电弓起升提供动力。各个型号的动车组均设计了辅助供风设备，为受电弓升弓提供压缩空气，保证动车组的正常运营。在动车组设计中，辅助供风设备一般采用模块化设计，用吊架吊装在车下。
对运营车辆的辅助供风设备进行检修时，发现空气管路内的管接头有锈蚀现象。若锈蚀后的杂质存留在空气管路内，将会影响正常升弓从而影响正常出车。因此需要在现有结构上对辅助供风模块进行改进。
2 问题分析
辅助供风设备的压缩机采用活塞压缩机，由蓄电池系统为辅助压缩机提供DC110V电能。为防止用风设备的耗风量超过辅助压缩机供风量，保证气流的平稳性，设置了容积为25L用于升弓的专用风缸。原辅助供风模块所有元件风缸、单向阀、安全阀、辅助空压机集成为一个单独安装模块内，通过吊装螺栓吊挂在车体底架下。系统主要元件如图1所示。
图1 辅助供风模块主要元件
2.1 原因分析
根据系统元件组成及相互间作用，建立功能模型图，如图2所示。
图2 系统功能模型图
运用鱼骨图分析方法对问题产生的根原因进行分析，空气中存在水分子是不可避免的事实，而从整个技术系统的基本元件中发现，此系統产生的压缩空气未经滤水处理，在辅助供风设备工作时，吸入大量空气的同时夹杂着空气中的水分子，湿气日积月累，长时间存留在管路内，使得技术系统内易于生锈的元件—碳钢管接头发生锈蚀。
2.2 冲突区域确定
通过上述根原因分析，可知技术系统压缩空气与碳钢管接头之间存在作用不足现象。建立此技术系统的问题模型图，如下图3所示。
图3 问题模型图
3 问题解决
3.1 冲突解决理论
为了提高辅助供风设备的可维修性及可操作性，做到免维护，面临的问题是：辅助供风设备将会变得复杂，同时提高了装置的重量和可制造性。按照TRIZ理论，应用技术冲突解决该问题。
技术冲突：因管路锈蚀或存水，需要维护人员定期进行检查及排水操作。提高辅助供风设备的可维修性及可操作性，将导致技术系统变得复杂，并提高整体结构的重量和可制造性。由此确定标准工程参数为：
1）希望改进的特性：可操作性（No.33）、可维修性（No.34）；
2）恶化的特性：静止物体的重量（No.2）、可制造性（No.32）、装置的复杂性（No.36）。
由冲突矩阵可查出发明原理如下表1所示。
通过查冲突矩阵，选择40条发明原理中的No.1分割、No.6多用性和No.35参数变化三条发明原理。方案一：No.1分割，使物体分成容易组装及拆卸的部分；即将连接管路易生锈的部件管接头改成容易装配的快速接头，增加可维护性。方案二：No.6多用性，使一个物体能完成多项功能，可以减少原设计中完成这些功能多个物体的数量；即将连接管路部件管接头做成复式结构，实现连接及滤水功能。方案三：No.35参数变化，改变温度，即将系统温度降低到水分凝固点以下，使得系统中的压缩空气含的水分子降低，从而避免锈蚀。
3.2 物质-场分析
方案四：采用物质—场模型的变换规则2：欲提高现有物质—场的功效，可延伸既有物质—场与其他独立的物质—场的连结；即在易于锈蚀的管接头增加化学场，防止水分子与碳钢接头发生化学反映。Fch表示化学场。具体如图4所示。
方案五：也可采用物质—场模型的变换规则4：消除有害的、多余的、不需要的物质或场的最有效方法是引入第三种物质元件；即引入第三种物质元件干燥器，用来吸收来自空气中的水分子。具体如图5所示。
4 方案实施
运用TRIZ理论分析得到解决本课题问题的5个创新解，通过评价，考虑方案的成本、实现的难易程度、可靠性、安装空间以及对其他部位的影响，最终选用方案5来解决此实际问题。将技术系统引入第三种物质元件干燥器，用来吸收来自空气中的水分子。此系统增加干燥器后，需要增加压力开关、小风缸等辅助元件。新方案系统主要元件如图6所示。
5 结论
按着新方案设计的辅助供风模块，已成功应用于运营车辆上，售后人员反馈，辅助供风单元解决了管路锈蚀现象，而且做到了免维护，应用状况良好。
参考文献
[1]林波. 基于创新理论的高职专业课程体系设置研究[J].职教论坛，2018，（1）：68-73.
[2]熊梅，程畅栋.地铁车辆电动升弓装置的设计及应用[J].技术与市场，2013，（2）：11-12.
[3]王月明，王松文.动车组制动技术[M].北京：中国铁道出版社，2010.
（作者单位：中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心）
关键词：动车组；辅助供风；TRIZ
1 引言
受电弓是轨道车辆一个重要部件，功能是从接触网取得电能，来牵引列车运行。受电弓在非工作模式，处于降弓状态。列车运行时，需要压缩空气驱动受电弓传动气缸进行升弓。因此，在设有受电弓的车辆，需要设置辅助供风设备或脚踏泵，用于产生压缩空气，保证动车组总风管压力过低时，为受电弓起升提供动力。各个型号的动车组均设计了辅助供风设备，为受电弓升弓提供压缩空气，保证动车组的正常运营。在动车组设计中，辅助供风设备一般采用模块化设计，用吊架吊装在车下。
对运营车辆的辅助供风设备进行检修时，发现空气管路内的管接头有锈蚀现象。若锈蚀后的杂质存留在空气管路内，将会影响正常升弓从而影响正常出车。因此需要在现有结构上对辅助供风模块进行改进。
2 问题分析
辅助供风设备的压缩机采用活塞压缩机，由蓄电池系统为辅助压缩机提供DC110V电能。为防止用风设备的耗风量超过辅助压缩机供风量，保证气流的平稳性，设置了容积为25L用于升弓的专用风缸。原辅助供风模块所有元件风缸、单向阀、安全阀、辅助空压机集成为一个单独安装模块内，通过吊装螺栓吊挂在车体底架下。系统主要元件如图1所示。
图1 辅助供风模块主要元件
2.1 原因分析
根据系统元件组成及相互间作用，建立功能模型图，如图2所示。
图2 系统功能模型图
运用鱼骨图分析方法对问题产生的根原因进行分析，空气中存在水分子是不可避免的事实，而从整个技术系统的基本元件中发现，此系統产生的压缩空气未经滤水处理，在辅助供风设备工作时，吸入大量空气的同时夹杂着空气中的水分子，湿气日积月累，长时间存留在管路内，使得技术系统内易于生锈的元件—碳钢管接头发生锈蚀。
2.2 冲突区域确定
通过上述根原因分析，可知技术系统压缩空气与碳钢管接头之间存在作用不足现象。建立此技术系统的问题模型图，如下图3所示。
图3 问题模型图
3 问题解决
3.1 冲突解决理论
为了提高辅助供风设备的可维修性及可操作性，做到免维护，面临的问题是：辅助供风设备将会变得复杂，同时提高了装置的重量和可制造性。按照TRIZ理论，应用技术冲突解决该问题。
技术冲突：因管路锈蚀或存水，需要维护人员定期进行检查及排水操作。提高辅助供风设备的可维修性及可操作性，将导致技术系统变得复杂，并提高整体结构的重量和可制造性。由此确定标准工程参数为：
1）希望改进的特性：可操作性（No.33）、可维修性（No.34）；
2）恶化的特性：静止物体的重量（No.2）、可制造性（No.32）、装置的复杂性（No.36）。
由冲突矩阵可查出发明原理如下表1所示。
通过查冲突矩阵，选择40条发明原理中的No.1分割、No.6多用性和No.35参数变化三条发明原理。方案一：No.1分割，使物体分成容易组装及拆卸的部分；即将连接管路易生锈的部件管接头改成容易装配的快速接头，增加可维护性。方案二：No.6多用性，使一个物体能完成多项功能，可以减少原设计中完成这些功能多个物体的数量；即将连接管路部件管接头做成复式结构，实现连接及滤水功能。方案三：No.35参数变化，改变温度，即将系统温度降低到水分凝固点以下，使得系统中的压缩空气含的水分子降低，从而避免锈蚀。
3.2 物质-场分析
方案四：采用物质—场模型的变换规则2：欲提高现有物质—场的功效，可延伸既有物质—场与其他独立的物质—场的连结；即在易于锈蚀的管接头增加化学场，防止水分子与碳钢接头发生化学反映。Fch表示化学场。具体如图4所示。
方案五：也可采用物质—场模型的变换规则4：消除有害的、多余的、不需要的物质或场的最有效方法是引入第三种物质元件；即引入第三种物质元件干燥器，用来吸收来自空气中的水分子。具体如图5所示。
4 方案实施
运用TRIZ理论分析得到解决本课题问题的5个创新解，通过评价，考虑方案的成本、实现的难易程度、可靠性、安装空间以及对其他部位的影响，最终选用方案5来解决此实际问题。将技术系统引入第三种物质元件干燥器，用来吸收来自空气中的水分子。此系统增加干燥器后，需要增加压力开关、小风缸等辅助元件。新方案系统主要元件如图6所示。
5 结论
按着新方案设计的辅助供风模块，已成功应用于运营车辆上，售后人员反馈，辅助供风单元解决了管路锈蚀现象，而且做到了免维护，应用状况良好。
参考文献
[1]林波. 基于创新理论的高职专业课程体系设置研究[J].职教论坛，2018，（1）：68-73.
[2]熊梅，程畅栋.地铁车辆电动升弓装置的设计及应用[J].技术与市场，2013，（2）：11-12.
[3]王月明，王松文.动车组制动技术[M].北京：中国铁道出版社，2010.
（作者单位：中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心）