地鐵車(chē)輛裝配工藝及優(yōu)化

摘要：目前我國(guó)各大中城市為緩解城市交通壓力，均在大力發(fā)展軌道交通產(chǎn)業(yè)，對(duì)于各城市軌道交通車(chē)輛制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，既面臨著機(jī)遇也面臨著挑戰(zhàn)，各企業(yè)要在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位，必須提高產(chǎn)能提升產(chǎn)品質(zhì)量，而要達(dá)到這個(gè)目的，必須要對(duì)目前的車(chē)輛制造工藝進(jìn)行優(yōu)化。本文分析了地鐵車(chē)輛裝配工藝現(xiàn)狀，對(duì)裝配工藝的改進(jìn)和優(yōu)化進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)輛、裝配、工藝

1.引言

車(chē)輛裝配作為地鐵車(chē)輛制造的關(guān)鍵過(guò)程，其工藝的合理與否直接影響到車(chē)輛品質(zhì)、生產(chǎn)周期和制造成本。近年來(lái)，隨著軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，城軌車(chē)輛市場(chǎng)迅速擴(kuò)大，各車(chē)輛制造企業(yè)面臨著新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需要，在競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位，車(chē)輛企業(yè)必須對(duì)原有的地鐵車(chē)輛裝配工藝進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

本文分析了地鐵車(chē)輛裝配工藝現(xiàn)狀，對(duì)裝配工藝的改進(jìn)和優(yōu)化進(jìn)行了探討。

2.地鐵車(chē)輛裝配工藝

地鐵車(chē)輛裝配的工藝路線為：車(chē)輛進(jìn)入裝配車(chē)間→架車(chē)→組裝作業(yè)→落車(chē)→連掛。由于地鐵車(chē)輛的技術(shù)更新快、單個(gè)項(xiàng)目的生產(chǎn)量小、車(chē)輛結(jié)構(gòu)復(fù)雜、搬運(yùn)不便等特點(diǎn)，因此不便于建立自動(dòng)化程度較高流水生產(chǎn)線，而是采用固定臺(tái)位的生產(chǎn)模式，同時(shí)由于車(chē)下作業(yè)較多，采用了高位架車(chē)的作業(yè)模式。操作者通過(guò)設(shè)備及工裝的輔助將各車(chē)輛零部件裝配到車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)上，完成整車(chē)的生產(chǎn)。

地鐵車(chē)輛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配工序較多，按照作業(yè)位置可以將組裝工序分為車(chē)上工序、車(chē)下工序以及司機(jī)室工序三部分類(lèi)，車(chē)上工序主要在車(chē)體客室內(nèi)部和車(chē)頂進(jìn)行，車(chē)下工序主要在車(chē)體底架下進(jìn)行，司機(jī)室工序主要在司機(jī)室內(nèi)部進(jìn)行。

2.1車(chē)上工序

車(chē)上工序可以分為內(nèi)裝、車(chē)上電氣、車(chē)上鉗工三部分。內(nèi)裝工序包括座椅、頂板、墻板、地板、扶手安裝等，裝配的要求主要是突出美觀性和功能性；車(chē)上電氣安裝工序主要包括客室電氣系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、電器柜、照明系統(tǒng)等的安裝，裝配的要求主要是突出可靠性；車(chē)上鉗工工序主要包括空調(diào)機(jī)組、受電弓、門(mén)系統(tǒng)及貫通道安裝，裝配的主要要求是安全性和可靠性。車(chē)上工序相互之間以及和車(chē)下工序之間根據(jù)裝配邏輯關(guān)系并行或者相互交叉進(jìn)行，工藝流程如圖1。

圖1車(chē)上工藝流程圖2車(chē)下工藝流程

2.2車(chē)下工序

車(chē)下工序主要可以分為車(chē)下電氣、車(chē)下鉗工兩部分。車(chē)下電氣安裝工序主要包括牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)（電氣）、輔助系統(tǒng)等的安裝，車(chē)下鉗工工序主要包括制動(dòng)系統(tǒng)（空氣）、車(chē)鉤緩沖裝置、中心銷(xiāo)的安裝。車(chē)下工序裝配的主要要求是可靠性和安全性，工藝流程如圖2。

2.3司機(jī)室工序

司機(jī)室作為車(chē)輛運(yùn)行的操作、控制中心，其裝配工藝的合理與否直接關(guān)系到行車(chē)安全，按照專(zhuān)業(yè)可以分為內(nèi)裝、電氣、鉗工三部分，工藝流程如圖3。

圖3司機(jī)室工藝流程圖4 裝配車(chē)間班組設(shè)置

3.車(chē)輛裝配工藝優(yōu)化

對(duì)目前地鐵車(chē)輛的裝配工藝優(yōu)化主要是從提高生產(chǎn)效率和車(chē)輛品質(zhì)，降低制造成本為目的。考慮到對(duì)成本的控制以及投入設(shè)備壽命周期成本，工藝的優(yōu)化不是簡(jiǎn)單的通過(guò)增加自動(dòng)化設(shè)備來(lái)提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度，而是在目前的工藝方案基礎(chǔ)上，通過(guò)微量調(diào)整工藝布局、適當(dāng)增加輔助的工裝設(shè)備、改進(jìn)工藝方法及等方式來(lái)達(dá)到優(yōu)化工藝的目的。下文中探討了車(chē)輛裝配工藝的優(yōu)化的一些思路，實(shí)施細(xì)節(jié)不做討論。

3.1工藝布局的優(yōu)化

目前車(chē)輛裝配多采用固定臺(tái)位的生產(chǎn)模式，即在車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)入裝配車(chē)間后，使用天車(chē)將車(chē)體起吊后落在馬凳上。在整個(gè)裝配過(guò)程中，車(chē)體位置保持不動(dòng)直到裝配完成，人員、設(shè)備和工裝在各個(gè)臺(tái)位之間流動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中移動(dòng)設(shè)備及工裝花費(fèi)大量時(shí)間，影響了裝配效率。

實(shí)際上，在車(chē)輛裝配過(guò)程中，各工序?qū)?yīng)的都是固定的人員、設(shè)備和工具，因此，可以設(shè)置若干工位，各工位包含若干工序，車(chē)體在依次經(jīng)過(guò)各個(gè)工位完成整車(chē)的裝配。采用這種工藝布局主要需要對(duì)目前的工藝布局進(jìn)行如下優(yōu)化：

（1）取消馬凳架車(chē)，在裝配車(chē)間地面設(shè)置多條標(biāo)準(zhǔn)軌道，軌道和車(chē)體車(chē)間、調(diào)試車(chē)間相連。采用工藝轉(zhuǎn)向架在軌道上架車(chē)及移車(chē)，沿著軌道設(shè)置若干工位。

（2）根據(jù)工序順序、所需設(shè)備、工時(shí)將所有裝配工序分配到若干工位，在各工位或者工位附近安置工裝設(shè)備。

（3）車(chē)體通過(guò)工藝轉(zhuǎn)向架依次經(jīng)過(guò)各個(gè)工位，各工序?qū)?yīng)的操作者固定在某工位完成裝配工作任務(wù)。

采用這種工藝布局方式，由于工裝設(shè)備固定在了某工位，避免了人員、設(shè)備的不停移動(dòng)，提高了工作效率。

3.2裝配作業(yè)班組設(shè)置優(yōu)化

車(chē)輛裝配是按照裝配工序的先后順序依次進(jìn)行，生產(chǎn)組織采用了流水施工的生產(chǎn)組織模式，即各班組在完成第一臺(tái)車(chē)的相應(yīng)裝配工序作業(yè)后，立即投入第二臺(tái)車(chē)的裝配作業(yè)。流水施工的組織形式包括 “無(wú)節(jié)奏流水施工”、“等節(jié)奏流水施工”、“異節(jié)奏流水施工”三種，其中“等節(jié)奏流水施工”的生產(chǎn)效率最高。但是在目前的車(chē)輛裝配作業(yè)中，尚不能完全實(shí)現(xiàn)等節(jié)奏流水施工的組織，其中的一個(gè)重要原因就是目前裝配車(chē)間班組的設(shè)置問(wèn)題。

以某裝配車(chē)間的班組設(shè)置為例，共設(shè)置了車(chē)電、制動(dòng)鉗工、內(nèi)裝三個(gè)工段，然后在這三個(gè)工段下又分別設(shè)置了多個(gè)班組，詳見(jiàn)圖4。

由圖4可見(jiàn)，目前的作業(yè)班組劃分通常是按照專(zhuān)業(yè)為主，主要考慮了各個(gè)班組所負(fù)責(zé)工序在專(zhuān)業(yè)上的一致性，而較少考慮各班組所完成工序所需工時(shí)是否相同，而這是實(shí)現(xiàn)等節(jié)奏流水施工的必要條件。如果各班組作業(yè)所需工時(shí)不同，必然無(wú)法實(shí)現(xiàn)工序交接在時(shí)間上的無(wú)縫銜接，在工序交接的時(shí)候出現(xiàn)上工序尚未完成或者上工序已經(jīng)完成一段時(shí)間的情況。因此，可以對(duì)車(chē)間班組和工序設(shè)置進(jìn)行調(diào)整，使得每個(gè)班組完成其負(fù)責(zé)的工序所需時(shí)間均相同，在保證專(zhuān)業(yè)性的同時(shí)滿足等節(jié)奏流水施工的需要。

3.3裝配作業(yè)內(nèi)容的優(yōu)化

在目前的裝配作業(yè)中，每個(gè)班組的一天的作業(yè)都是從領(lǐng)料開(kāi)始，在領(lǐng)料過(guò)程中耗費(fèi)大量時(shí)間，使得班組每天的實(shí)際作業(yè)時(shí)間無(wú)法達(dá)到規(guī)定的工時(shí)。此外部分了解由操作者搬運(yùn)的過(guò)程中難免造成料件的損傷，帶來(lái)了額外的經(jīng)濟(jì)損失。

因此在工藝方案設(shè)置的時(shí)候應(yīng)該將領(lǐng)料同裝配作業(yè)分離，建立物料配送制度，建立專(zhuān)門(mén)的物料配送隊(duì)伍。在各班組開(kāi)始作業(yè)之前將所需料件配送至相應(yīng)的工位上，操作者只需要在上班伊始就進(jìn)行工序的裝配作業(yè)，保證了有效工時(shí)，提高了作業(yè)效率。

3.4物料的配送及放置的優(yōu)化

目前的物料配送都是通過(guò)叉車(chē)、貨車(chē)甚至手推車(chē)進(jìn)行，當(dāng)物料到達(dá)車(chē)間之后料件都是在工序旁邊就地?cái)[放，容易造成物料的損傷和車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)管理的混亂，之所以采用這種物料的配送及放置方式，主要在于目前采用固定臺(tái)位的生產(chǎn)模式，料件的放置是按照車(chē)體所在的位置確定，裝配進(jìn)行到哪個(gè)工序就在車(chē)體旁放置哪個(gè)工序的料件。

當(dāng)采用流水線布局時(shí)，由于已經(jīng)明確各個(gè)工序所在的工位，因此可以設(shè)置固定的料件放置工裝，同時(shí)考慮在車(chē)間和庫(kù)房之間建立自動(dòng)化或者半自動(dòng)化的物料輸送線，提高配送效率，規(guī)范車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)管理。

3.5增加專(zhuān)用輔助設(shè)備、工裝

在采用固定臺(tái)位的車(chē)輛裝配中，由于人員和設(shè)備需要在各臺(tái)位之間流動(dòng)，可以提高工作效率但是移動(dòng)不便的大型輔助工裝設(shè)備較少。采用流水線布局時(shí)，可以在部分工序增加部分專(zhuān)用的輔助設(shè)備和工裝。

3.5.1空調(diào)機(jī)組安裝設(shè)備優(yōu)化

目前的空調(diào)機(jī)組安裝時(shí)操作者通過(guò)蹬車(chē)梯上到車(chē)頂，然后使用天車(chē)起吊空調(diào)機(jī)組至車(chē)頂空調(diào)機(jī)組平臺(tái)，調(diào)整到位后進(jìn)行安裝。這種裝配工藝需要長(zhǎng)時(shí)間占用天車(chē)，并且操作者在車(chē)頂作業(yè)缺乏安全保護(hù)措施，存在安全隱患。當(dāng)采用流水線布局時(shí)，可以在空調(diào)機(jī)組安裝的工位設(shè)置類(lèi)車(chē)頂作業(yè)平臺(tái)，在該平臺(tái)上布置專(zhuān)用的空調(diào)機(jī)組起吊裝置，從而達(dá)到減少作業(yè)人員、提高作業(yè)效率、保證操作者的人身安全的效果。

3.5.2車(chē)窗安裝設(shè)備優(yōu)化

目前的車(chē)窗安裝通常采用電動(dòng)升降車(chē)作為輔助設(shè)備，但是由于電動(dòng)車(chē)的尺寸有限，在車(chē)窗的安裝過(guò)程中，需要繞車(chē)體一直移動(dòng)升降車(chē)。因此可以考慮在車(chē)窗安裝工位設(shè)置半固定的作業(yè)平臺(tái)，并在平臺(tái)上設(shè)置固定的風(fēng)管接口提供涂打車(chē)窗密封膠所需的壓縮空氣。

3.5.3其他工裝設(shè)備優(yōu)化

針對(duì)車(chē)上頂板、二次估計(jì)、風(fēng)道格柵、燈具等安裝工序，可以設(shè)置料件專(zhuān)用的舉升工裝，并且設(shè)置專(zhuān)用平臺(tái)放置工裝，便于車(chē)體轉(zhuǎn)至該工位時(shí)可以迅速將工裝移動(dòng)至車(chē)內(nèi)使用。

針對(duì)車(chē)下設(shè)備吊裝需要天車(chē)、氣墊船配合，需要大量人員的情況，可以開(kāi)發(fā)專(zhuān)用工裝既可以完成設(shè)備的存放，還可以完成設(shè)備的舉升和安裝位置調(diào)整。

此外，針對(duì)在整個(gè)裝配過(guò)程中的用電情況，可以在各工位旁設(shè)置固定的插線板。

3.6落車(chē)工藝的優(yōu)化

車(chē)輛落車(chē)是車(chē)輛裝配的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，車(chē)體和轉(zhuǎn)向架的機(jī)械、電氣、風(fēng)路連接質(zhì)量，關(guān)系車(chē)輛運(yùn)行的可靠性和安全性。目前車(chē)輛的落車(chē)過(guò)程為：轉(zhuǎn)向架移動(dòng)到位→用天車(chē)和整車(chē)吊具起吊車(chē)體→移動(dòng)車(chē)體至轉(zhuǎn)向架上方→調(diào)整轉(zhuǎn)向架和車(chē)體的位置使其對(duì)正→將車(chē)體落于轉(zhuǎn)向架上→移出整車(chē)吊具→連接轉(zhuǎn)向架和車(chē)體間的風(fēng)管、電纜。目前的地鐵車(chē)輛落車(chē)工藝存在以下問(wèn)題:

（1）在落車(chē)過(guò)程中轉(zhuǎn)向架和車(chē)體的位置需隨時(shí)調(diào)整，耗費(fèi)時(shí)間較多，并且需要長(zhǎng)期占用天車(chē)，影響其他工序施工。

（2）使用整車(chē)吊具的過(guò)程中要十分小心避免吊具和車(chē)體擦掛。

（3）起吊車(chē)體的過(guò)程中需要兩臺(tái)天車(chē)進(jìn)行配合操作，對(duì)天車(chē)工的技術(shù)要求較高，存在一定風(fēng)險(xiǎn)，并且在這個(gè)過(guò)程中需要的輔助人員較多。

當(dāng)采用流水線工藝布局時(shí)，可以將最后一個(gè)工位設(shè)置為落車(chē)工位，在此工位設(shè)置包含車(chē)體架車(chē)單元和轉(zhuǎn)向架架車(chē)單元的固定架車(chē)機(jī)。

采用固定架車(chē)機(jī)后的落車(chē)過(guò)程為：車(chē)體通過(guò)工藝轉(zhuǎn)向架移動(dòng)至設(shè)定位置→車(chē)體架車(chē)單元架起車(chē)體、車(chē)體和工藝轉(zhuǎn)向架分離并移走工藝轉(zhuǎn)向架→轉(zhuǎn)向架移動(dòng)至設(shè)定位置→轉(zhuǎn)向架架車(chē)單元架起轉(zhuǎn)向架→連接轉(zhuǎn)向架和車(chē)體間的風(fēng)管、電纜→車(chē)體架車(chē)單元降下→轉(zhuǎn)向架架車(chē)單元降下。

采用固定架車(chē)機(jī)后不再需要天車(chē)配合，只需要將轉(zhuǎn)向架及車(chē)體移動(dòng)至相應(yīng)位置即可自動(dòng)完成架車(chē)，提高了工作效率及落車(chē)質(zhì)量。

4.結(jié)語(yǔ)

目前的地鐵車(chē)輛裝配工藝已經(jīng)較為成熟，但是仍然存在工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率較低的問(wèn)題。通過(guò)采用流水線布局等方式優(yōu)化裝配工藝，可以有效的提高裝配效率和裝配質(zhì)量，便于車(chē)間進(jìn)行精細(xì)化管理，從而實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5.參考文獻(xiàn)

[1] 李迪，徐斌.100％低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)組裝制造技術(shù)分析【J】.中國(guó)鐵路，2013（07）

[2] 赫宏聯(lián)，粟木功，張海燕. 中低速磁懸浮車(chē)輛裝配工藝及優(yōu)化【J】.鐵道車(chē)輛2012（09）

[3] 王忠平，李世濤，張政民，譚大偉. 軌道車(chē)輛鋁合金側(cè)墻制造工藝分析【J】. 機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝.2013(04)

[4] 程龍成,韓文民. 基于虛擬流水線的船舶分段建造調(diào)度問(wèn)題研究【J】.價(jià)值工程.2011(05)

6.個(gè)人簡(jiǎn)介

張波（1984-），男，重慶人，畢業(yè)于西南交通大學(xué)，先后從事軌道車(chē)輛制造工藝開(kāi)發(fā)、車(chē)輛檢修研究工作。