高速動車組高級修工藝研究

趙華（中鐵工程設(shè)計院有限公司，北京，100070）

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高速動車組高級修工藝研究

趙華
（中鐵工程設(shè)計院有限公司，北京，100070）

摘 要：本文分析了國外典型的動車組檢修工藝，介紹了高速動車組關(guān)鍵裝備檢修流程、檢修方法、檢修范圍及關(guān)鍵技術(shù)，研究了適合我國動車組檢修的高級工藝，這對企業(yè)檢修工藝設(shè)計具有指導意義。

關(guān)鍵詞：動車組；檢修方法

引言

到2015年底，我國高速鐵路運營里程達到1.9萬公里，位居世界第一。每天有1400多列動車組高速奔馳在鐵道線上，以快捷、安全、舒適的良好運行品質(zhì)，為廣大旅客出行提供了便利［1］。

高速動車組作為高速鐵路重要的客運裝備，具有“沒有翅膀的飛機”之稱，它的檢修、維護、保養(yǎng)是高速鐵路系統(tǒng)后勤保障的重要組成部分，是高速動車組安全的保障體系。高速線路基礎(chǔ)設(shè)施、高速動車組、檢修基地是高速鐵路系統(tǒng)的三大硬件要素［2］。

按照《鐵路動車組運用維修規(guī)程（暫行）》要求：高速動車組依據(jù)其運行里程或時間，進行一級、二級、三級、四級、五級等五個級別的檢修維護保養(yǎng)，其中一、二級檢修為運用修，三、四、五級檢修為高級修。

積極研究適合我國動車組高級檢修工藝，動車組的檢修維護保養(yǎng)工程保質(zhì)保量，這對主機廠檢修工藝設(shè)計具有指導意義，對我國高速動車組快速、安全、舒適、高效的運行，具有相當重要的意義。

1 檢修現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

高速動車組是當今世界高新技術(shù)的集成，采用了機械、材料、電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)通信、智能控制、工程仿真等領(lǐng)域的最新技術(shù)。

1.1 國外技術(shù)現(xiàn)狀

國外高速鐵路以日本新干線鐵路、法國和德國高速鐵路，以及西班牙、意大利、英國等高速鐵路為代表。早期的動車段檢修主庫以同步架車機為特征，流程以排污線單設(shè)為特征，后期的動車段分別采用了慕尼黑動車段的架空軌道庫線形式。

有關(guān)國家非常重視高速動車組檢修基地的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及檢修體系建設(shè)。日本新瀉車輛基地、法國巴黎動車段、德國漢堡動車段裝備很先進，且采用單元快速更換式的專業(yè)化集中修。其中又以德國漢堡（以及慕尼黑、柏林）動車段最為先進、合理、高效，受到其他國家重視并予以借鑒。

（1）德國、日本高速動車組的維修

德國和日本將高速動車組的可用性、可靠性和可維修性定義為三大特征，是設(shè)計中需要的先天性特征。同時非常關(guān)注高速動車組的壽命周期，這是從市場調(diào)研、開發(fā)研究、設(shè)計制造、安裝調(diào)試、運用維修、改造更新、直至報廢的整個周期，并將動車組的檢修維護貫穿了整個壽命周期。

德國1989年正式制造高速列車，1991年投入運用。德國高速列車維修保養(yǎng)計劃制定了嚴格的規(guī)章制度，維修時間、復檢核查非常嚴謹，如圖1、圖2所示。

日本高速動車組的維修維護計劃及檢修工藝流程如圖3、圖4所示。

圖1 檢修及復檢進度

圖2 德國漢堡動車段的檢修工藝流程

圖3 日本新干線列車維修保養(yǎng)計劃

圖4 日本新瀉車輛基地的檢修工藝流程

（2）采用的檢修工藝、新技術(shù)

在檢修工藝中，分級別地進行檢修或維護，有高速列車全密封、不摘鉤整列進段維修；有基于狀態(tài)監(jiān)控、零部件壽命管理的單元快速換件修；還有在檢修基地主庫內(nèi)對列車開展全方位多斷面立體化維修作業(yè)。

各國不斷研發(fā)檢修新技術(shù)，主要包括：車載微機診斷系統(tǒng)、遠程無線通訊、三個維修工作面（同時在列車上部、下部、內(nèi)部和頂部開展維修作業(yè)）、軌道橋的架空軌道、氣墊走行裝置的輪對和轉(zhuǎn)向架更換設(shè)備、感應(yīng)導向式升降工作車、排氣-生物過濾器和處理中心的真空排污處理系統(tǒng)；還包括自動化外部清洗裝置、自動檢測輪對踏面裂紋、磨損和不圓度的踏面診斷設(shè)備、微機信息系統(tǒng)等，這些新裝備提高了動車組檢修的自動化。

1.2 國內(nèi)檢修技術(shù)與裝備現(xiàn)狀

國內(nèi)在檢修工程體系建設(shè)方面與國外有較大差距。在98年以前，我國鐵路行業(yè)對動車組檢修的認識幾乎是空白，以至于僅有幾個品種的動車組的配屬、運用、檢修等方面出現(xiàn)一些無所適從的尷尬局面，嚴重影響了動車組高效率運輸模式的發(fā)展。現(xiàn)有維修體制上，機車的運用檢修的分離方式使國內(nèi)動車組的檢修在檢修制度、檢修組織、檢修設(shè)備等方面沒有創(chuàng)新突破。

目前鐵道部已經(jīng)確定在北京、上海、武漢、廣州建立現(xiàn)代化動車組檢修基地（動車段），充分輻射周邊，解決全路配屬動車組的檢修任務(wù)。根據(jù)修程，鐵道部確定了動車組檢修基地主要負責一、二、三級檢修；各相關(guān)主機廠負責四、五級修。

我國高速動車組成本高、技術(shù)檔次高。為提高運用效率，不能沿用既有機車車輛的檢修模式。高速電動車組無論是動力集中還是動力分散，檢修方式不同于傳統(tǒng)機車的檢修模式。通過對國外高速動車組檢修工藝的研究學習，我國現(xiàn)動車組檢修也均采用整列運用、整列維修的全新運行、檢修模式，即采用高速列車全密封、不摘鉤整列檢修，基于狀態(tài)監(jiān)控、零部件壽命管理的單元快速的換件修。

2 高速動車組高級修工藝

2.1 動車組的結(jié)構(gòu)與特點

動車組按動力形式分為內(nèi)燃動車組、電動車組。高速動車組基本采用電動車組，并采用交流傳動；中速動車組、市郊列車基本采用內(nèi)燃牽引或液力傳動。其中牽引動力配置分兩大類，即動力集中式、動力分散式。

高速電動車組無論是動力集中還是動力分散，運用和檢修方式均采用整列運用、整列維修的全新運行、檢修模式，即采用高速列車全密封、不摘鉤整列檢修，基于狀態(tài)監(jiān)控、零部件壽命管理的單元快速的換件修。

2.2 檢修修程

目前我國客運專線動車組車型有CRH1、CRH2、CRH3、CRH5四種，檢修模式不盡相同，但基本上都以走行公里或運用時間來劃分，分為一至五級修［3，4］。

動車組檢修修程和檢修周期表如表1所示。

表1 動車組檢修修程和檢修周期表

2.3 檢修方式

檢修方式是指對設(shè)備維修時機的控制，也就是說對維修時機的掌握是通過采用不同的維修方式來實現(xiàn)的。目前的維修方式有三種：一是定期修（又稱計劃維修）；二是狀態(tài)修（又稱視情維修）；三是故障修（又稱事后維修）。

定期維修是以使用時間作為維修期限，只要設(shè)備到了預先規(guī)定的時間，不管其技術(shù)狀態(tài)如何，都要進行規(guī)定的維修工作，這是一種強制性的預防修理。定期維修的關(guān)鍵是如何確定維修周期。正確的維修時機應(yīng)該是偶然故障階段的結(jié)束點，即在故障率進入耗損故障期急劇上升之前。

狀態(tài)修主要指利用監(jiān)測和診斷設(shè)備，確定動車組的各設(shè)備狀態(tài)，對性能下降的部件或偶發(fā)生的故障進行維修的方式。

故障修是在設(shè)備發(fā)生故障之后才進行修理，它不控制維修時間。實踐證明，有些設(shè)備即便發(fā)生故障也不會危機安全造成惡果，它們或是故障規(guī)律不清，屬于偶然發(fā)生，或是雖屬耗損型故障，但不值得大動干戈，事后維修更經(jīng)濟。

2.4 檢修級別

以高級修為主闡述維修工程，檢修級別如表2所示。

三級檢修主要是對轉(zhuǎn)向架檢修，同時在車輛之間、車體與轉(zhuǎn)向架之間的連接部位進行功能試驗。轉(zhuǎn)向架檢修主要包括動車組的輪對軸箱組成、牽引電機組成、空氣彈簧組成、軸箱彈簧組成、減振器、速度傳感器、制動夾鉗等關(guān)鍵部件。

四、五級檢修則以換件檢修為主，主要零部件采用專業(yè)化、集中修的檢修工藝。四五級檢修，采用解體檢修方式，主要檢修內(nèi)容分五大部分，一是解體及上車分解檢查；二是轉(zhuǎn)向架檢修；三是涂裝；四是檢修以及組裝；五是調(diào)試。

表2 檢修范圍表

解體、組裝等工序均采用軌道流水式作業(yè)與固定臺位式作業(yè)等兩種作業(yè)方式，各工序間通過工藝轉(zhuǎn)向架進行運轉(zhuǎn)。

2.5 工藝流程

檢修總工藝流程如圖5所示。

圖5 檢修總工藝流程

（1）分解、組裝工藝流程

清洗外皮→吸污及集便系統(tǒng)清洗→預分解、地溝拆除車端連接、定位解編→車底除灰→架車、拆除轉(zhuǎn)向架與車體連接→車下設(shè)備拆卸及檢修→車頂設(shè)備拆卸及檢修→車體部件拆卸及檢修→車內(nèi)設(shè)備拆卸及檢修→車體未拆卸部件現(xiàn)車檢修→車體外皮處理涂裝→架車定位→車下、車頂、車端、車內(nèi)機械和電器設(shè)備安裝→稱重外形檢測、落車→單車調(diào)試→列車調(diào)試→動調(diào)試運。

（2）轉(zhuǎn)向架檢修工藝流程

轉(zhuǎn)向架清洗→零部件防護→拋丸處理→轉(zhuǎn)向架分解（高度閥/空氣彈簧/差壓閥/清障器/天線及座/軸箱裝置/牽引電機/牽引桿/抗測滾扭桿/搖枕懸掛系統(tǒng)/油壓減振器/基礎(chǔ)制動/一系懸掛/構(gòu)架）→手工清洗→確檢→檢修→輪對確檢→輪對分解→車軸、齒輪箱→車輪、制動盤→檢修→輪對組裝→輪對防腐→輪對試驗（探傷、動平衡、跑合）→轉(zhuǎn)向架組裝→各種配件地面試驗→轉(zhuǎn)向架落成→轉(zhuǎn)向架試驗→檢驗交出。

（3）動車組調(diào)試工藝流程

單車調(diào)試：電氣功能試驗→制動試驗→機械功能試驗→氣密性試驗→軸重試驗。

列車編組：列車DC110V供電試驗→列車AC25KV供電試驗→淋雨試驗。

列車動調(diào)：列車牽引系統(tǒng)動態(tài)調(diào)試→列車制動系統(tǒng)動態(tài)調(diào)試→列車ETCS動態(tài)調(diào)試→列車緊急模式動態(tài)調(diào)試。

3 檢修的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備

高速動車組檢修一般采用車體定位修方式，即圍繞整列車進行軌下、車內(nèi)、車頂作業(yè)，并盡量實現(xiàn)維修工作的機械化、自動化和電子信息化［5］。

3.1 動車組架車

（1）整列更換

高速動車組為了保證運行平穩(wěn)安全舒適，車內(nèi)密封要求嚴格，車廂間聯(lián)接復雜。因此，在一至三級修時，動車組一般整列不解編入庫作業(yè)。三級修更換轉(zhuǎn)向架作業(yè)時，直接將車體同步架起或移動，拆卸轉(zhuǎn)向架，將修復好的轉(zhuǎn)向架安裝到位。

（2）架車方式的選擇

動車組整體架車主要有三種方式，即固定式架車、移動式架車、地坑式架車，選擇哪種方式，應(yīng)根據(jù)作業(yè)車類別、架車作業(yè)量以及未來發(fā)展等方面統(tǒng)籌考慮。

固定式架車：作業(yè)靈活，效率高，工作安全可靠，作為主型車架車比較合適。移動式架車：作業(yè)效率雖然不高，但適應(yīng)性強，可兼容各種車，并且可作為主型車架車的備用，是一種比較理想的選擇。地坑式架車：雖然使用靈活，適應(yīng)能力強，但由于移動頻繁，不利廠房內(nèi)作業(yè)人員安全，因此，在無特殊保護措施情況下，一般不采用。

圖6 我國高速鐵路動車組整體架車更換轉(zhuǎn)向架檢修庫設(shè)備布置方案示意圖

（3）架車設(shè)備的布置

每個檢修基地需設(shè)置整體架車，轉(zhuǎn)向架更換廠房，廠房內(nèi)設(shè)置兩條架車線，一條負責主型車架車作業(yè)，另一條負責兼容車架車，并作為主型車架車設(shè)備出現(xiàn)事故時備用，個別作業(yè)量大的基地可預留一條線。

為保證架車機高效安全作業(yè)，庫內(nèi)還需配置其他輔助設(shè)施。為了在更換轉(zhuǎn)向架作業(yè)的同時可進行車頂作業(yè)，宜設(shè)置立體作業(yè)平臺及防護設(shè)施。此外，為使動車組檢修迅捷，壓縮輔助時間，提高工作效率，廠房內(nèi)每線上方設(shè)置活動接觸網(wǎng)，并與立體平臺聯(lián)鎖，保證安全。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備

為適應(yīng)不同型式的高速動車組，需采用柔性檢修線。

（1）設(shè)計采用了輪對踏面、空心軸探傷、受電弓等多項地面自動檢測設(shè)備配合車載診斷設(shè)備和人工檢查確保動車組高速、安全運行，如圖7所示。

圖7 檢修基地與裝備

（2）轉(zhuǎn)向架分解檢修

檢修庫采用了雙軸不落輪鏇輪車床、高度自動化檢修流水線提高檢修工作效率。主要是對轉(zhuǎn)向架檢修，同時在車輛之間、車體與轉(zhuǎn)向架之間的連接部位進行功能試驗。轉(zhuǎn)向架檢修主要包括動車組的輪對軸箱組成、牽引電機組成、空氣彈簧組成、軸箱彈簧組成、減振器、速度傳感器、制動夾鉗等關(guān)鍵部件。

圖8 雙軸不落輪鏇輪車床等裝備

（3）車頂、車內(nèi)、車下狀態(tài)檢查

采用立體作業(yè)平臺，實現(xiàn)車下、車內(nèi)、車頂?shù)钠叫凶鳂I(yè)，實現(xiàn)安全、高效生產(chǎn)。

3.3 檢修、試驗專用設(shè)備明細

總之，高速動車組檢修、試驗專用設(shè)備是比不可少的，既需要帶軌道橋的架空軌道系統(tǒng)（或同步架車機）、動力轉(zhuǎn)向架和中間輪對快速更換設(shè)備、列車集便箱真空排污設(shè)備、作業(yè)升降車等大型裝備，也需要轉(zhuǎn)向架、構(gòu)架、輪對、軸承、牽引電機等主要零部件清洗設(shè)備；更需要ATC裝置性能試驗臺、傳感器性能試驗臺、真空斷路器試驗臺、電氣儀表測試臺及制動機、空壓機檢修及性能試驗臺等高技術(shù)含量的裝備。

4 結(jié)論

隨著鐵路大面積提速，及高速動車組全面投入運營，動車組的檢修工作對保障運輸安全有重要意義。通過動車組高級修工藝和流程的研究，為以后各主機廠動車組檢修基地的建設(shè)打下堅實基礎(chǔ)，提升動車組檢修設(shè)計能力，為檢修部門提供先進的裝備和科學的管理，建立我國動車組的檢修模式。

參考文獻

［1］ 張宏翔，李莫遲等，CRH系列動車組技術(shù)概論.西南交通大學交通運輸與物流學院（中國鐵道大紀事學術(shù)研討活動）.

［2］ 王月明，動車組檢修基地及關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備.西南交通大學.

［3］ 張曙光，《CRH5型動車組》2008：1.

［4］ 王兆祥，高速動車組維修基地的工藝設(shè)計.鐵道標準設(shè)計.1996（12）.

［5］ 楊輝，高速動車組轉(zhuǎn)向架檢修工藝設(shè)計原則探討.交通科技.2012（3）.

Research on High-speed Trains Repair Technology

Hua Zhao
（China Railway Engineering Design Institute Co.，LTD.， Beijing， 100070， China）

Abstract：This paper analyzed the foreign typical emu repair technology， introduced the high-speed train critical equipment maintenance process，maintenance method，maintenance scope and key technology.Also studied the advanced technology that has been suitable for our country high speed trains.This paper has guiding significance for the maintenance of the enterprise process design.

Key words：High Speed Train； Repair Technology

中圖分類號：U279

文獻標識碼：A

文章編號：2095-8412 （2016） 02-184-06

DOI：工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.019

作者簡介：

趙華（1986-），女，畢業(yè)于蘭州鐵道學院機械制造與設(shè)備自動化專業(yè)，高級工程師，現(xiàn)就職于中鐵工程設(shè)計院有限公司，先后從事過機床工藝設(shè)計、軌道裝備制造工藝設(shè)計、軌道裝備工廠的工藝設(shè)計等工作。

E-mail： zhh1122-0104@126.com