南京地鐵線網(wǎng)輪軸大修中心設計研究

韋蘇來 周鳴語 王 林

(1.南京地鐵建設有限責任公司 210017 南京;2.中鐵第四勘察設計院集團有限公司 430070 武漢)

南京地鐵線網(wǎng)輪軸大修中心設計研究

韋蘇來1周鳴語1王 林2

(1.南京地鐵建設有限責任公司 210017 南京;2.中鐵第四勘察設計院集團有限公司 430070 武漢)

以南京地鐵輪軸集中修理的設計研究為出發(fā)點，探討輪軸大修中心設置的必要性;分析南京地鐵線網(wǎng)輪軸大修中心的功能定位和檢修能力，對檢修工藝布局以及檢修主廠房設置等核心問題提出設計思路，為城市軌道交通線網(wǎng)資源共享研究提供參考。

南京地鐵;線網(wǎng);輪軸;大修中心;城市軌道交通;檢修工藝

1 南京地鐵大架修的概況

根據(jù)南京市建設規(guī)劃(2014—2020)，南京市域軌道交通體系由都市圈軌道交通和城市軌道交通構(gòu)成，共計22條線路，總里程約775 km。其中，都市圈軌道線路8條、345 km(南京市行政區(qū)內(nèi))，城市軌道線路14條、430 km。線網(wǎng)中設有8個車輛大架修基地。按一般大架修基地的設置要求，每個大架修基地均應具備轉(zhuǎn)向架及輪軸檢修能力，配備相關(guān)檢修設備，以承擔大修任務，完成車輛檢修任務。

經(jīng)過對各城市地鐵檢修狀況的調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)這種分線設置檢修能力的方案存在設備、人員、廠房等重復配備、資源浪費的問題。以南京地鐵1號線的小行車輛段和在建3號線的秣周車輛段為例，其中:小行車輛段承擔1號線(含南延線)、2號線、10號線(初、近期)全部車輛的大架修任務，各線年均大架修轉(zhuǎn)向架及輪軸數(shù)量如表1所示;秣周車輛段承擔3、5、10號線(遠期)全部車輛的大架修任務，各線年均大架修轉(zhuǎn)向架及輪軸數(shù)量如表2所示。

表1 小行車輛段年大架修轉(zhuǎn)向架及輪軸數(shù)量統(tǒng)計

表2 秣周車輛段大架修轉(zhuǎn)向架及輪軸數(shù)量統(tǒng)計

從表1～表2可以看出，遠期1號線小行車輛段大架修轉(zhuǎn)向架的日均檢修數(shù)量1.52個，輪軸的日均檢修數(shù)量3.02條;3號線秣周車輛段大架修轉(zhuǎn)向架的日均檢修數(shù)量1.6個，輪軸的日均檢修數(shù)量3.18條。由此可知，如果按照分線來設置轉(zhuǎn)向架、輪軸大架修的資源，勢必造成檢修效率低、檢修設備和人員重復設置等問題。為了解決這些問題，最有效的辦法就是將這些分散于各段的檢修資源整合起來，形成部件集中修機制。

2 建設輪軸大修基地的必要性

2.1 節(jié)約成本

廣州地鐵在未建立輪軸大修基地之前，線網(wǎng)內(nèi)的輪對全部委外修，委外成本約8 000元/條;形成自主修能力后，平均成本約3 000元/條，節(jié)省約60%，成效非?？捎^。

目前，南京市場輪對委外修成本為動輪25 900元/條，拖輪9 600元/條。按遠期線網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生約2 000條/年的輪對大修工作量、動拖比2∶1計算，每年輪對委外修費用合計為3802萬元(以目前的委外修價格計算)。若南京地鐵設輪對大修基地，僅輪對大修一項，在成本節(jié)約上的效果就非常明顯。

2.2 提高效率

廣州地鐵輪軸委外修，每批次最少10根以上，維修周期需40～60天，段內(nèi)需要準備兩列車的備品數(shù)量。實現(xiàn)自主修后，維修10根輪對的時間縮短到10天，相應的段內(nèi)備品數(shù)量也大幅減少，不僅提高了檢修效率，同時也降低了備品備件的成本。

目前，南京地鐵輪對全部委外進行修理，正常運營受到檢修工廠能力的制約。工廠的檢修周期長，南京地鐵不得不加大備品備件的儲備量，才能保證日常的運營需求。形成輪對自主修后，這一問題將得到有效的改善。

2.3 控制質(zhì)量

運營對輪對大修缺少有效的監(jiān)管手段，輪對在工廠檢修或報廢確認難度增加，未來維修成本的上漲是必然趨勢，成本的控制更大程度上受制于工廠的技術(shù)管理和工人的檢修水平。

形成自主修能力，可以實現(xiàn)運營對輪對檢修的質(zhì)量控制，降低輪軸的過早報廢率，從而進一步減少維修成本。

2.4 滿足需求

南京地鐵1號線于2005年開通，到目前為止運營走行公里已達到80萬km，按100萬km進行大修考慮，預計到2013年開始進入大修周期。2015年共有6列(36輛)車需要進行大修，按原有檢修計劃，輪對的大修全部委外進行維修，則該6列車的144條輪對維修的總費用約為216.48萬元。若1號線所有20列(120輛)車全部進行大修，共有480條輪對，進行委外修需972.8萬元。由此可見，大修基地越早建設，成本節(jié)約效果越明顯。

另外，大修基地的早建設、早使用、早受益還能逐步積累檢修經(jīng)驗，在工作量放大后，有足夠的技術(shù)和人力儲備，為南京地鐵的安全運營提供保障。

基于以上這些原因，并結(jié)合近期南京地鐵線網(wǎng)檢修資源共享專題方案研究，確定在南京地鐵線網(wǎng)內(nèi)首先針對輪軸檢修新建一個大修基地，選址于在建的南京地鐵3號線秣周車輛段內(nèi)，與車輛段廠房同期建設，同大架修檢修廠房結(jié)合布置，以實現(xiàn)南京地鐵線網(wǎng)輪軸的自主大修。

3 輪軸大修中心的定位

3.1 方案確定

在南京地鐵線網(wǎng)檢修資源共享專題研究初期，對部件大修集中進行了分析討論，首先要確保重要部件、大部件、易損部件能夠率先實現(xiàn)部件集中大修，形成規(guī)模，并逐步實現(xiàn)所有部件集中修。

轉(zhuǎn)向架及輪軸作為車輛重要的走行部分，其性能對車輛正常運營的保障具有十分重要的意義，且其檢修區(qū)域在各個段場內(nèi)占地面積最大，檢修設備數(shù)量所占比例也最高，目前各城市地鐵車輛段均存在轉(zhuǎn)向架及輪軸檢修效率低的問題。針對這一情況，在初期進行部件集中修的方案設計時，將轉(zhuǎn)向架及輪軸納入到集中修的范圍考慮。經(jīng)過分析認為，轉(zhuǎn)向架集中修存在兩方面的問題:一是轉(zhuǎn)向架整體體積較大，運輸不方便，運輸成本高、效率低;二是轉(zhuǎn)向架檢修完畢后，需進行加載試驗方能裝車上線運營，如果在集中修基地試驗完成后再送回各段，運輸中就會對轉(zhuǎn)向架的完好性產(chǎn)生影響，因此還需在各大架修段場增加一臺試驗檢測設備，集中修的優(yōu)勢體現(xiàn)不明顯?；谝陨显?，本次研究主要考慮在線網(wǎng)首先實現(xiàn)輪軸的集中修。

3.2 作業(yè)內(nèi)容

從目前國內(nèi)地鐵的常用做法看，輪軸大修作業(yè)的主要內(nèi)容包括輪軸清洗、探傷、檢測、鏇修、齒輪箱拆解、軸承拆解壓裝、輪軸退卸壓裝。由于車軸維修、輪餅維修、車軸輪餅的毛坯加工等作業(yè)專業(yè)性強，相應配備的設備復雜，可操作性差，因此輪軸大修作業(yè)一般僅考慮輪軸退卸壓裝即可。本輪軸大修基地按此原則進行設計，以實現(xiàn)線網(wǎng)內(nèi)所有線路上輪軸的大修任務及本段所承擔車輛的輪軸架修作業(yè)。

3.3 工作任務

輪軸大修中心作為南京市軌道交通線網(wǎng)的輪軸檢修中心，應盡可能實現(xiàn)線網(wǎng)內(nèi)全部車輛的輪軸大架修作業(yè)，但由于南京地鐵線路總長近800 km，遠期產(chǎn)生年大架修的輪對數(shù)量非常巨大。綜合考慮秣周車輛段的檢修面積，結(jié)合動車輪對檢修設計的經(jīng)驗，輪軸大修中心的定位是首先滿足線網(wǎng)內(nèi)近期(2020年)建設線路全部車輛的大修需要及段內(nèi)檢修車輛的架修需要，并考慮富裕檢修能力。遠期根據(jù)線網(wǎng)建設情況進行優(yōu)化調(diào)整，如檢修能力不足，可擇機興建第二輪軸大修中心。

4 大修中心的檢修能力

最新的南京市建設規(guī)劃(2014—2020)資料顯示，到2020年建成并投入使用以及目前在建和已投入使用的城市軌道交通線路一共有11條，而在建的都市圈線路有4條。根據(jù)線網(wǎng)規(guī)劃資料，對各線路檢修量進行統(tǒng)計分析，如表3所示。

表3 線網(wǎng)輪軸檢修數(shù)量統(tǒng)計

根據(jù)上述統(tǒng)計，近期(2020年)線網(wǎng)內(nèi)(含都市圈快速軌道)建成車輛段、遠期全部車輛年大修的輪對數(shù)為1 793.60條，段內(nèi)年架修輪對數(shù)為449.6條;日均大修輪對7.17條，段內(nèi)架修輪對1.79條。可見，輪軸大修基地的檢修能力應能滿足上述需求。

5 輪軸大修中心的設計

5.1 廠房建設

輪軸大修基地的廠房布置應具備以下特點:

1)輪軸大修基地與車輛段共同建設，應充分利用和結(jié)合車輛段既有檢修廠房進行布置。

2)輪軸大修基地要同時滿足本段內(nèi)檢修車輛輪軸及線網(wǎng)內(nèi)其他段檢修車輛輪軸的大修作業(yè)。

3)輪軸檢修作業(yè)與轉(zhuǎn)向架檢修密切相關(guān)，應盡量將輪軸檢修工藝同本段承擔的轉(zhuǎn)向架檢修工藝整合考慮，廠房緊密結(jié)合。

4)為滿足段外輪對的運輸需要，輪軸大修廠房應具備直接對外通道，方便段外輪對的運輸。

針對上述特點，結(jié)合3號線秣周車輛段檢修廠房的設計特點，對檢修主廠房及輪軸檢修間進行了重新設計，將轉(zhuǎn)向架檢修的工藝設計也納入到了輪軸大修中心的設計中，如圖1所示。

圖1 秣周車輛段主廠房及輪軸大修中心設計

轉(zhuǎn)向架檢修間及輪軸檢修基地位于整個廠房的右上部，總面積約11 200 m2，其工藝流程與段內(nèi)轉(zhuǎn)向架的檢修工藝緊密結(jié)合。

5.2 工藝布局

根據(jù)轉(zhuǎn)向架及輪軸的檢修特點，可將轉(zhuǎn)向架檢修及輪軸大修中心分成以下幾個區(qū)域:轉(zhuǎn)向架待修、修竣緩存區(qū)，轉(zhuǎn)向架拆解、組裝區(qū)，構(gòu)架檢修區(qū)，輪軸檢修區(qū)，電機檢修、制動器檢修及部件檢修區(qū)。其中，輪軸檢修區(qū)的檢修流程如圖2所示。

圖2 輪軸檢修區(qū)檢修流程

輪軸檢修區(qū)的主要檢修工位有:輪軸檢測工位，齒輪箱清洗工位，軸箱、軸承分解工位，輪對清洗工位，探傷工位，鏇修工位，輪軸分解工位，輪軸探傷、測量工位，齒輪箱分解工位，齒輪箱組裝工位，齒輪箱跑合試驗工位，輪軸壓裝工位，輪軸、輪餅加工工位，輪對動平衡試驗工位，軸箱、軸承組裝工位等，其工藝流程如圖3所示。

圖3 輪軸檢修區(qū)工藝流程

圖4 輪軸大修基地的工藝平面布置

經(jīng)過轉(zhuǎn)向架拆解后，輪對連同軸箱、齒輪箱等部件一起被推送至輪軸檢修區(qū)。首先進行輪軸入線尺寸檢測，確定輪軸的檢修流程，接著對齒輪箱注油清洗，拆解軸箱、軸承，然后進行卸油處理，拆解完成后的軸箱、軸承、齒輪箱被送往各檢修區(qū)域進行維修。剩下的輪對依次經(jīng)過清洗、尺寸檢測、探傷檢測等工位，檢修合格的輪對被直接送往軸箱、軸承組裝工位進行組裝，并對齒輪箱進行拆解;尺寸不滿足要求的，被送往輪對車床進行鏇輪作業(yè);如檢測出來需要更換輪軸或輪轂的，被送往輪軸壓裝機進行輪軸、輪轂的壓裝作業(yè)。在輪軸大修時，還需在輪軸退卸后對齒輪箱進行拆解、檢修作業(yè)。最終組裝完成的輪對需通過跑合試驗，再送往輪對存放區(qū)等待轉(zhuǎn)向架組裝。輪軸大修基地的工藝平面布置如圖4所示。

6 結(jié)語

經(jīng)過研究分析，整個流水線設計各工位換算節(jié)拍時間均能滿足預期需求，日均輪對大修能力不小于10條。因此，該輪軸大修基地的設計能力可滿足規(guī)劃近期(2020年)建設的11條城市軌道線路和4條都市圈線路的輪軸檢修能力(1 793.60條/年)，并具備一定的富裕能力，能完成遠期線網(wǎng)內(nèi)更多線路的輪軸大修任務。

通過對輪軸大修中心的定位、工藝流程、布局方案進行多次探討及比選，終于完成了輪軸大修基地的設計，達到了設計的預期目標。但是，由于國內(nèi)輪軸大修中心的成熟案例較少，部分設計還缺乏有效的實踐支撐，需要在后期進行深入的調(diào)查研究、計算分析，對細節(jié)不斷地進行優(yōu)化調(diào)整，使整個輪軸大修中心的設計更加完善。

［1］劉曉巖.鐵道車輛輪軸熱裝工藝［J］.機車車輛工藝，2006(4):26-27.

［2］韓永軍.武漢動車段檢查庫設計思考［J］.鐵道標準設計，2011(5):110-112.

［3］李明，伊得森.鐵路貨車輪軸段修時軸承壽命管理方法.哈爾濱鐵道科技，2008(3):29-31.

［4］鐵路客車盤形制動輪對組裝及檢修技術(shù)條件［S］.北京:中國鐵道出版社，1999.

［5］蘭葉，宋玉亮.鐵路貨車輪軸無選配組裝工藝的研究及應用［J］.車輛工藝 ，2010(3):7-9.

［6］丁輝.現(xiàn)代城軌車輛檢修工藝裝備綜述［J］.鐵道機車車輛，2007，27(6):30-33.

［7］門立新.鐵路貨車段修轉(zhuǎn)向架檢修流水線工藝布局設計［J］.哈爾濱鐵道科技，2003(3):29-30.

［8］王力.淺談地鐵車輛大、架修工藝設計［J］.科技資訊，2009(12):64-65.

Research on the Design of Overhaul Center for Wheelsets and Axles of Nanjing Metro

Wei Sulai1Zhou Mingyu1Wang Lin2
(1.Nanjing Metro Construction Co.，Ltd，Nanjing 210017;2.China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.，Ltd.，Wuhan 430070)

Abstract:Based on the design and research of the wheelsets and axles’centralized repair of Nanjing metro，this article investigated the necessity of setting up Nanjing metro’s overhaul center.It analyzed the function orientation and maintenance capacity of the overhaul center of Nanjing metro and proposed the design ideas for the maintenance process layout and the setting up of main repair plants.It is hoped to offer help for the researches on sharing urban rail transit network resources in the future.

Key words:Nanjing metro;railway network;wheelsets and axles;overhaul center;urban rail transit;maintenance process

U231.94

A

1672-6073(2013)03-0037-04

10.3969/j.issn.1672-6073.2013.03.010

收稿日期:2012-07-18

2012-09-20

作者簡介:韋蘇來，男，工學碩士，副總工程師，教授級高級工程師，從事城市軌道交通車輛、屏蔽門、車輛段等方面的設計和研究，weisulai@vip.sina.com

(編輯:郭 潔)