胡俊祥 顾赢 邵越
中车长春轨道客车股份有限公司，吉林 长春，130062
内容摘要：本文通过对高铁雨刷系统结构的分析结合既有技术方案的推演，找到了雨刷系统安装过程中引发难以精准定位的原因。为降低不易控制的外界因素对雨刷系统安装精度的影响设计了一种雨刷系统安装检验装置，并基于该装置建立新的安装方案。同时也为类似动态参数精准调整难题解决提供了新思路。
关键词：高铁 司机室遮阳帘 立体空间 定位 安装方法
高铁雨刷系统位于车头司机室外端，是保障司机驾驶过程中获得清晰视野的关键部件，其停放位置、清洁范围及清洁程度会直接影响车辆运行安全。在既有的安装方案下由于车体钢结构及风挡玻璃尺寸公差经常会出现刷臂中置位置偏差或清洗区域不对称的问题，并且由于安装阶段不具备车辆供电条件，所以在安装阶段无法及时进行全部参数及性能的检验，等进入调试阶段进行功能性试验时经常会出现刷臂抖动、雨刷液喷嘴角度偏移等问题需要装配人员到调试场地利用大型移动平台在车辆外部进行重新调整，对人力物力造成极大浪费。
一、雨刷系统结构分析及既有安装方案推演
雨刷系统由雨刷电机、雨刷臂、传动机构、拉簧机构、位置传感器、喷淋电机、雨刷液喷嘴、输液管路等部件构成。通过雨刷电机驱动传动机构使雨刷臂在一定区间范围内形成往复摆动。雨刷臂停留位置分为中置位和原始零位，是利用位置传感器电信号对电机的驱动控制而实现。雨刷液的喷淋由雨刷液喷嘴、喷淋电机、输液管路构成，为风挡玻璃提供清洁剂并起到润滑作用。并且通过拉簧机构的可实现雨刷臂对风挡玻璃下压力度的调节，要达到既能清洁干净又不产生抖动跳跃的标准，从而对司机室风挡玻璃的进行有效清洁。
既有安装方案，由于作业条件无法实现雨刷系统的动态变化，因此只能以风挡玻璃垂向直线部位与车体钢结构间密封边缘向风挡玻璃中心测量固定数值X，作为雨刷臂原始零位安装基准进行雨刷臂、传动机构的连接固定，中置位和清洁区间对称性无法验证；刷臂压力进行区间范围粗略调整，在不同速率和摩擦系数下雨刷臂抖动问题无法避免；输液管路将雨刷液喷嘴、喷淋电机相互连接，没法驱动喷淋系统因此无法进行喷嘴角度调节。
二、雨刷安装检验装置技术方案
雨刷安装检验装置由电源模块、控制模块、数据通讯模块、无线控制器、电气连接端口、雨刷液水箱、液泵电机、液阀开关、液体输出端口等构成；电气部分由电源模块分别与控制模块、数据通讯模块相连接为其提供电源，无线控制模块经数据通讯模块向控制模块发送各种工况控制指令，控制模块通过电气连接端口向雨刷电机输出不同制式的电源并采集雨刷电机回馈信号形成精准控制，控制雨刷电机机构带动雨刷臂完成不同工况下的行程及摆速，控制模块向液泵电机输出电压控制液泵电机工作运行。液路部分由液泵电机将雨刷液水箱中雨刷液抽取泵取经液阀开关输送至雨刷臂上的雨刷液喷嘴形成液体喷淋。
系统输入AC220V电源，电源模块、控制模块及数据通讯模块得电，且DC24V正、负线及DC110V负线送入雨刷电机为运行做准备。通过无线控制器经数据通讯模块解码实现系统控制。
按压“中置”键，中置信号线处于24V高电位、行程位置馈线反馈低电位，K1线圈得电保持，电机低速电源线输出110V正电压至雨刷电机低速碳刷，电机低速运转，行程位置馈线转为13V高电位。雨刷电机机构运行至中置位时行程中间位置馈线反馈24V高电位，K1线圈失电，电机低速电源线输出110V负线电位，电机停止运行，机构在预定位置停留，雨刷臂实现中置位保持。
按压“停止”键，停止信号线使KT线圈得电吸合，数据通讯模块失电复位，中置信号线处于0V低电位、行程中间位置馈线仍处于24V高电位，K1线圈得电保持，电机低速电源线输出正电压至雨刷电机低速碳刷，电机低速运转。机构运行至原始零位角度，行程中间位置馈线、行程位置馈线均转为0V低电位，K1线圈失供电，电机低速电源线输出负线电位，电机停止运行停留于原始零位，实现雨刷臂原始位保持。
按压“间歇”键，间歇信号线处于DC24V高电位、行程位置馈线处于低电位，K1线圈得电保持，电机低速电源线输出正电压至雨刷电机低速碳刷，电机运转，行程位置馈转为高电位，机机构运行回到原始零位，行程位置馈线转为低电位，K1线圈失电，电机低速电源线输出电位负线电位，电机停止运行停留原始零位3秒钟后，K1线圈再次得电保持，电机运转直至再次返回原始零位，延时循环工作。若结束功能，按“停止”键，电机在零位停止运行，不再循环启动。
按压“喷淋”键时喷水信号线处于DC24V高电位，K3线圈得电吸合，液泵电机取得DC24V电压工作，雨刷液自雨刷液水箱经液泵电机、液阀开关输送至雨刷臂上的雨刷液喷嘴形成液体喷淋。松开“喷淋”键时K3线圈失电，液泵电机停止，实现雨刷液管路畅通性及喷淋角度检验。
按压“慢速”键，电机低速信号线处于DC24V高电位，行程位置馈线低电位，K1线圈得电保持，电机低速电源线输出正电压，雨刷电机低速运转，但电机不受行程中间位置馈线、行程位置馈线电位影响始终带动雨刷臂慢速运行。若结束功能按“停止”键，电机在零位停止。
按压“快速”键，经电机高速信号线处于DC24V高电位，行程位置馈线低电位，K1、K2线圈均得电保持，电机高速电源线输出DC110V正电压至雨刷电机高速碳刷，雨刷电机高速运转，电机不受行程中间位置馈线、行程位置馈线电位影响始终带动雨刷臂快速运行。结束功能时按“停止”键，电机在零位停止。
“中置”、“间歇”、“慢速”、“快速”模式之间不必按“停止”键即可实现四种模式的直接随机转换。“喷淋”功能在“中置”、“停止”模式下无法运行，其余模式下均可进行。
三、基于雨刷系统安装检验装置的安装方法
将雨刷电机机构和雨刷液喷头固定在钢结构上，动车组雨刷安装检验装置置于动车组车辆内部，其电气连接端口与雨刷电机连接、液体输出端口与雨刷液喷头输入端连接，接通系统电源、打开液阀开关，前往在车辆外部作业区域。
激活“中置”功能，雨刷电机机构运行至指定角度并保持停留。将带有雨刷液喷嘴的雨刷臂垂直至于玻璃宽度方向中间位置角度，连接紧固雨刷臂与雨刷电机机构两个连接螺栓。
激活“停止”功能，雨刷电机机构运行至原始零位角度并保持停留。检验原始位雨刷臂距下边沿尺寸是否超差，记录相应数据。
激活“间歇”功能，雨刷电机机构带动雨刷臂间歇性运行至极限位角度时检验极限位雨刷臂距右侧边沿尺寸是否超差，记录相应数据，激活“停止”功能停止运行。
尺寸若不满足要求，再次激活“中置”功能，雨刷电机机构运行至指定角度并保持停留，按不符合处超差数值对雨刷臂进行微调。之后再次用“间歇”功能复检雨刷臂原始位或极限位尺寸，至数据满足后激活“停止”功能停止运行。
将雨刷液喷头输出端与雨刷臂自带的雨刷液喷嘴连接，激活“喷淋”功能，液泵电机点动工作运行。雨刷液自雨刷液水箱经液泵电机、液阀开关输送至雨刷臂上的雨刷液喷嘴形成液体喷淋，验证管路通畅性及喷嘴喷淋角度，如出现堵塞及时更换问题部件，喷射面偏移通过调整喷头安装角度调整。
将雨刷臂压力簧按照设定拉力值进行粗略调整后激活“慢速”功能，雨刷臂慢速运行，同时激活“喷淋”功能润滑，观察刷臂是否有抖动现象，如果出现抖动激活“停止”功能，将弹簧拉杆进行旋紧，在区间内范围内适度加大拉力值。再次试验无抖动后在“快速”功能下重复上述试验，直至合格为止，若拉力值超出范围，则更换刷臂，重新试验无抖动后再激活“停止”功能停止运行。
安装调整结束后断开动车组雨刷安装检验装置电源、关闭液阀开关，断开电气连接端口与雨刷电机连接及液体输出端口与雨刷液喷头输入端连接。
结束语：
基于这种安装检验装置的安装方法，改进安装流程，优化定位及测量手段，实现了装配场地安装过程中对雨刷系统全工况安装数据进行检验，提升调整精度及质量数据准确性。
参考文献：
[1]孙亲锡、李海华，电路理论，机械工业出版社，2011年4月；
[2]郭艳萍，电气控制与PLC应用，人民邮电出版社，2010年2月；
[3]潘承怡、向敬忠，机械结构设计技巧与禁忌，化学工业出版社，2013年6月。
作者简介：
胡俊祥 （1978.11.22-），男，吉林省长春市，中车长春轨道客车股份有限公司，高级技师，本科，研究方向：铁路客车制造。