關(guān)于CRH3型動車組轉(zhuǎn)向架高級修靜載試驗的工藝優(yōu)化

毛 東

(1 中國鐵道科學(xué)院研究院集團有限公司 研究生部， 北京 100081；2 中國鐵路上海局集團有限公司 上海動車段， 上海 201200)

近年來，我國高速鐵路快速發(fā)展，高速鐵路運營里程不斷增長。全路動車組保有量也隨之持續(xù)增加。伴隨保有量的快速增長以及行車?yán)锍痰睦鄯e，前期上線運營的動車組列車逐漸進入高級修周期。從2007年開始，第一批和諧號動車組上線運營，至今投運時間已有十年。自2009年8月全路首列動車組三級修檢修完成以來，大量上線運營動車組逐步進入高級修周期，近年來尤為可觀。

面對動車組檢修任務(wù)及運行安全壓力的日益增長，各高級修檢修單位在不斷擴大產(chǎn)能的同時，也在不斷探索各類檢修工藝的優(yōu)化和檢修技術(shù)的改革創(chuàng)新,以提升動車組高級修檢修能力。文中即針對CRH3型動車組轉(zhuǎn)向架靜載試驗高返工率問題進行研究，以通過不斷改進轉(zhuǎn)向架檢修作業(yè)方法，優(yōu)化檢修工藝流程，達到明顯降低轉(zhuǎn)向架靜載試驗返工率，減少轉(zhuǎn)向架修時，提高動車組檢修效率和檢修質(zhì)量的目的。

1 CRH3型動車組轉(zhuǎn)向架高級修維修節(jié)拍及工藝

CRH3型車高級修主要分三、四、五級檢修，因在動車組轉(zhuǎn)向架高級修各級修程中除對部件檢修要求逐步提高外，檢修工藝及檢修節(jié)拍并無較大差異，故文中在研究過程中不對高級修各修程做詳細介紹。CRH3型動車組高級修檢修節(jié)拍如圖1所示。

圖1 CRH3型動車組高級修檢修節(jié)拍

由圖1可知，在轉(zhuǎn)向架落成后，都需要進行靜載試驗。這是因為高速鐵路動車組技術(shù)含量高, 運行速度快,對日常的維護保養(yǎng)及檢修有著更高的要求。而為了確保動車組轉(zhuǎn)向架的檢修質(zhì)量和整車落成一次合格，所有轉(zhuǎn)向架落成后，都必須做轉(zhuǎn)向架落成靜載試驗，即模擬車體質(zhì)量給轉(zhuǎn)向架施加一個壓力，來測試轉(zhuǎn)向架的輪重、四角高等各方面數(shù)據(jù)是否具備動車組整車落成條件，若轉(zhuǎn)向架落成靜載試驗不合格，則需對轉(zhuǎn)向架進行返工，重新調(diào)整各部尺寸。目前,在CRH3型動車組轉(zhuǎn)向架靜載試驗作業(yè)過程中,返工率始終居高不下,已成為困擾各主機廠及高級修基地的一大難題。

2 CRH3型動車組轉(zhuǎn)向架高級修靜載試驗現(xiàn)狀調(diào)查

(1)通過對長客股份及唐車公司的實地調(diào)研，目前，兩家公司在CRH3型動車組檢修過程中，落車作業(yè)仍然采取整車測量四角高，然后依靠職工經(jīng)驗進行加減墊計算，返工率大約在18%左右，而且這種方法對職工經(jīng)驗要求較高。

(2)現(xiàn)階段，部分CRH3型車高級修承修基地在動車組轉(zhuǎn)向架檢修過程中，主要是通過對待修轉(zhuǎn)向架進行預(yù)壓的方式來采集轉(zhuǎn)向架的原始數(shù)據(jù)，進而在落車作業(yè)過程中，根據(jù)預(yù)壓數(shù)據(jù)判定落車加減墊數(shù)量，具體作業(yè)過程如下：

①將下車轉(zhuǎn)向架送至試驗工位等待預(yù)壓。試驗工位接收待修轉(zhuǎn)向架后，將水平儀置于搖枕兩側(cè)的平面上，用拉帶將搖枕調(diào)平，使得水平儀水滴居中。水平尺中的液泡控制在2格以內(nèi)，測量橫向止檔間隙，間隙差小于1.5 mm，再將壓裝梁過渡裝置置于搖枕上，并調(diào)整至轉(zhuǎn)向架中心處，將轉(zhuǎn)向架推至靜壓試驗臺上。

②調(diào)用靜載試驗程序進行靜壓試驗(每次加載前需按照車體的理論偏重設(shè)定壓力的120%，進行3次預(yù)壓) 。按照車體的理論偏重設(shè)定壓力，進行偏載靜壓試驗，用卡尺測量一系彈簧四角高，記錄數(shù)據(jù)。然后調(diào)用程序進行均載靜壓試驗，按照車體的理論質(zhì)量的平均值設(shè)定壓力。在靜壓試驗臺測得4個車輪的載荷，記錄輪重差數(shù)值。

③四角高和輪重差值記錄完畢后，完成整個預(yù)壓作業(yè)，并將記錄數(shù)據(jù)反饋至落車工位，作為轉(zhuǎn)向架組裝時的各部位加墊參考。具體作業(yè)工序流程圖如下：

在整個預(yù)壓作業(yè)的過程中， 耗費的工時及設(shè)備統(tǒng)計見表1。

圖2 采用轉(zhuǎn)向架預(yù)壓法采集數(shù)據(jù)工序流程

表1 預(yù)壓作業(yè)法人員工時統(tǒng)計

由表1可以看出，預(yù)壓作業(yè)法不但耗費大量人力、物力，而且對設(shè)備及場地占用較多，還造成工藝流程的逆回路，對整個轉(zhuǎn)向架檢修作業(yè)影響較大。

3 CRH3型動車組轉(zhuǎn)向架高級修靜載試驗工藝優(yōu)化措施

(1)原理分析：降低轉(zhuǎn)向架落車的返工率，就是要在落車之前做好各種變量數(shù)據(jù)的獲取，并通過一系列的公式計算確定轉(zhuǎn)向架落車時一系高的數(shù)據(jù)，如軸箱鋼彈簧、疊層彈簧及所需加墊等，使其符合靜載試驗要求。對此，我們只要通過研究摸索出相關(guān)變量數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)向架落車后的影響，進而推算出一套合適的計算公式，便可以在理論上實現(xiàn)消滅轉(zhuǎn)向架落車返工的目標(biāo)。通過大量的數(shù)據(jù)采集及分析研究，我們發(fā)現(xiàn)造成落車數(shù)據(jù)不合格的主要原因為輪重超差(見圖3)及一系高度不合格(圖4)。輪重超差：在均載試驗下，輪重差符合最大偏差車輪載荷與四個車輪平均載荷的差值占平均載荷的百分比不大于2%的要求。一系鋼彈簧高度不合格：在偏載試驗下，使用游標(biāo)卡尺測量一系鋼彈簧高度，滿足150～154 mm的要求，且最大差值小于4 mm。而影響轉(zhuǎn)向架輪重及四角高的不確定因素(變量)有兩個：一是橡膠疊層彈簧，二是軸箱鋼彈簧；理論上，只要在轉(zhuǎn)向架落車之前，提前掌握裝車的疊層彈簧及軸箱鋼彈簧的高度及彈性變量，即可按照要求進行加墊及落車作業(yè)。

圖3 輪重差比

圖4 一系鋼彈簧高度測量

(2)通過以上原理分析，如果在檢修過程中采集疊層彈簧及軸箱鋼彈簧原始數(shù)據(jù)，根據(jù)疊層彈簧及軸箱鋼彈簧變量情況來增加模擬載重試驗并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。這樣，即可通過加墊公式,再結(jié)合軸箱鋼彈簧及疊層彈簧模擬載重數(shù)據(jù)進行選配，算出一系加墊高度，從而取消預(yù)壓。具體選配及計算方案如下：

加墊公式：

首先算出LprGes：轉(zhuǎn)向架一系在試驗載荷下的計算高度見式(1)

(1)

其中LPr為一系鋼彈簧在試驗載荷下的高度；LPrM為一系橡膠彈簧在試驗載荷下的壓縮高；Fprsf為一系橡膠彈簧試驗載荷；Fpr為一系鋼彈簧試驗載荷力；Rpsf為一系橡膠彈簧剛度。

得出LprGes后算出hB：一系理論計算加墊厚度見式(2)

(2)

LEH為一系鋼彈簧在試驗載荷下的壓縮高LPR_N+一系橡膠彈簧在試驗載荷下的壓縮高LPrM_N+圖紙中加墊厚度。

其中Zs為一系橡膠彈簧蠕變量，得出hB為一系理論計算加墊厚度

在此，僅以CRH3566BL-1車1位轉(zhuǎn)向架為例，進行算式說明，具體做法如下：

首先通過壓力試驗(鋼彈簧三級修檢修項目)獲取該轉(zhuǎn)向架4個LPr以及4個LPrM。Fprsf、Fpr、Rpsf(一系橡膠彈簧剛度)為已知量，通過式(1)可得出4個LprGes。進而通過式(2)計算出hB。

日常作業(yè)中，為方便現(xiàn)場操作，利用excel的強大計算功能，將公式導(dǎo)入 excel表格，作業(yè)時，僅需輸入LPr及LPrM兩項數(shù)據(jù)即可自動得出理論加墊厚度。然后作業(yè)人員即可根據(jù)選配結(jié)果對最終加墊數(shù)進行調(diào)整。(見表2)

表2 CRH380BL-3566車1車1位轉(zhuǎn)向架一系理論加墊厚度計算

通過表2，我們在輸入CRH3566BL-1車1位轉(zhuǎn)向架4個鋼彈簧的LPr(分別為240.2 mm、242 mm 、240.3 mm 、242 mm)及對應(yīng)橡膠彈簧的LPrM(分別為64.9 mm、65 mm 、64.9 mm 、64.9 mm)后，即可獲得相對應(yīng)的hB，分別為6.63 mm、6.19 mm、6.53 mm及6.29 mm。至此，通過以上數(shù)據(jù)，我們便可以確定轉(zhuǎn)向架的最終加墊數(shù)，從而確保轉(zhuǎn)向架落成后各項靜載及偏載試驗數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)束語

通過一段時間的試驗，目前上海動車段高級修基地已完全取消了CRH3型動車組轉(zhuǎn)向架預(yù)壓作業(yè)，轉(zhuǎn)向架落車作業(yè)返工率從之前的15%降至現(xiàn)在的3%以內(nèi)，改善效果十分明顯。每個標(biāo)準(zhǔn)列動車組可節(jié)約預(yù)壓工時1 568 min，返工工時1 025 mi，合計2 593 min。同時也進一步理順了組裝試驗線的工藝流程，解決了轉(zhuǎn)向架組裝、試驗流水線的擁堵問題，杜絕了因返工造成的材料浪費，節(jié)約了檢修成本，為提質(zhì)增效、增收節(jié)支奠定了基礎(chǔ)。