地鐵車輛架修工藝設(shè)計(jì)探討

(中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412001)

0 引言

車輛架修的目的是對車輛各系統(tǒng)進(jìn)行深度維修以恢復(fù)車輛的使用性能，是實(shí)現(xiàn)地鐵設(shè)計(jì)壽命周期內(nèi)保持車輛穩(wěn)定表現(xiàn)的重要形式之一。根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合交通運(yùn)輸部印發(fā)的《城市軌道交通設(shè)施設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理辦法》，車輛系統(tǒng)列檢間隔時(shí)間不超過15 d，月檢間隔時(shí)間不超過3個(gè)月，架修間隔不超過5年或80萬車公里，大修間隔不超過10年或160萬車公里，整體使用壽命一般不超過30年或480萬車公里。長沙地鐵2號(hào)線車輛架修工作于 2018年開始，從首列車試修工期 44個(gè)工作日，通過優(yōu)化流程、改進(jìn)工藝、調(diào)整工序等多種手段，后續(xù)達(dá)到批量車架修工期 22 個(gè)工作日，年架修車輛12列車的生產(chǎn)能力。本文以此項(xiàng)目架修作業(yè)實(shí)施情況為基礎(chǔ)，總結(jié)相關(guān)工藝改進(jìn)設(shè)計(jì)，為其他項(xiàng)目提供參考。

1 地鐵車輛架修維修

自20世紀(jì)60年代以來，國外興起“以可靠性為中心”的維修理論。該理論通過故障記錄，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對車輛設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而得到該設(shè)備的故障曲線進(jìn)而確定架修維修時(shí)間。具有代表性的是經(jīng)典的浴盆曲線(如圖1所示)。浴盆曲線是指產(chǎn)品從投入到報(bào)廢為止的整個(gè)壽命周期內(nèi)，其可靠性的變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律。如果取產(chǎn)品的失效率作為產(chǎn)品的可靠性特征值，它是以使用時(shí)間為橫坐標(biāo)、以失效率為縱坐標(biāo)的一條曲線，曲線的形狀呈兩頭高、中間低，有些像浴盆，所以稱為“浴盆曲線”，曲線具有明顯的階段性。失效率隨使用時(shí)間變化分為三個(gè)階段：早期失效期、偶然失效期和耗損失效期。列車需要在進(jìn)入第三階段即耗損失效期前對車輛進(jìn)行架修，以維持或恢復(fù)地鐵車輛的高可靠性、高安全性、高舒適性的運(yùn)行性能。

圖1 浴盆曲線

長沙地鐵2號(hào)線工程是長沙的第一條地鐵線路，于2014年4月29日開通運(yùn)營。根據(jù)《城市軌道交通設(shè)施設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理辦法》要求，架修間隔不超過5年或80萬車公里，該項(xiàng)目車輛必須于2019年4月前開始架修。

2 地鐵車輛架修工藝流程

地鐵車輛架修工藝流程可分解為拆解、檢修、組裝、調(diào)試4個(gè)部分。車輛在完成接車和預(yù)檢后，首先將列車解編為單節(jié)車輛，再對列車進(jìn)行拆解，完成轉(zhuǎn)向架與車體分離。然后車體進(jìn)入車體檢修區(qū)，在車體檢修區(qū)將各機(jī)電設(shè)備拆卸后轉(zhuǎn)運(yùn)至各相應(yīng)的檢修區(qū)，部分大部件(包括轉(zhuǎn)向架、空調(diào)、受電弓、空壓機(jī)等)拆卸委外進(jìn)行檢修；未拆卸設(shè)備在車上進(jìn)行檢修。最后進(jìn)行部件裝車、落車和聯(lián)掛編組，再進(jìn)行調(diào)試和交車驗(yàn)收。具體工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程

3 地鐵車輛架修作業(yè)內(nèi)容

地鐵車輛架修需對車輛部分系統(tǒng)或部件進(jìn)行拆解檢修，包括但不限于對受電弓、空調(diào)、空壓機(jī)及轉(zhuǎn)向架部件進(jìn)行解體檢查、清潔、修理或更換零部件等檢修。具體如下所示。

3.1 轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)檢修

需要完成轉(zhuǎn)向架檢修、輪軸檢修等和相關(guān)試驗(yàn)。

3.2 電氣系統(tǒng)檢修

需要完成高速斷路器檢修、司控器檢修、制動(dòng)電阻檢修、牽引逆變器檢修、線路電抗器檢修、接觸器檢修、司機(jī)臺(tái)各控制面板檢修、HMI顯示器檢修、各電氣電子柜檢修、繼電器檢修和更換、電子板檢修、蓄電池檢修、受電弓檢修、空調(diào)檢修等。

3.3 制動(dòng)系統(tǒng)檢修

需要完成供風(fēng)單元、空壓機(jī)、空氣干燥器、制動(dòng)控制模塊、管路、各閥件等檢修。

3.4 車門內(nèi)裝系統(tǒng)檢修

需要完成車體外部、內(nèi)墻、內(nèi)裝、座椅、扶手桿檢修，油漆修補(bǔ)，地板修補(bǔ)、燈罩板、格柵罩板清潔；客室車門檢修；貫通道清潔、檢查、潤滑、更換磨耗條等檢修；車鉤檢修。

3.5 整車清潔

車體頂部、側(cè)墻、底部及附屬設(shè)備吹掃、清潔。

3.6 落車編組、調(diào)試

檢修完畢后進(jìn)行落車編組、靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試階段。靜態(tài)調(diào)試為了測試電氣設(shè)備狀態(tài)、制動(dòng)、空調(diào)性能、車輛門開關(guān)情況；動(dòng)態(tài)調(diào)試則測試轉(zhuǎn)向架狀態(tài)、列車牽引制動(dòng)性能。

另外，在車輛架修的所有檢修、試驗(yàn)，包括動(dòng)靜態(tài)調(diào)試都應(yīng)有詳細(xì)記錄，以便查詢和追蹤。

4 地鐵車輛段架修工藝設(shè)備的設(shè)置、布局和用途

按照車輛在架修過程中具體的操作的流程，將各個(gè)部件的檢修分在不同的區(qū)域。主要包括架車區(qū)、車體檢修區(qū)、電氣檢修區(qū)、機(jī)械檢修區(qū)、蓄電池檢修區(qū)等。由于轉(zhuǎn)向架、空調(diào)、受電弓、制動(dòng)系統(tǒng)部件委外，暫不做討論。

4.1 架車區(qū)

架車區(qū)是用來對整車進(jìn)行組裝和拆解，正式進(jìn)入架車區(qū)之后，借助移動(dòng)式駕車機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)向架的分離，安裝工藝轉(zhuǎn)向架。駕車區(qū)最主要的設(shè)備有移動(dòng)式駕車機(jī)、固定式駕車機(jī)和天車。

4.2 車體檢修區(qū)

車體檢修區(qū)是架修最主要的場所，完成主要設(shè)備的拆卸和安裝、車門檢修、車體清潔、內(nèi)裝及柜體檢修等，最主要的設(shè)備有天車、升降平臺(tái)等。

4.3 電氣檢修區(qū)

主要完成高速斷路器、牽引模塊、牽引控制單元、輔助控制單元、線路接觸器、司控器、PIS主機(jī)等檢修和試驗(yàn)，主要設(shè)備有VVVF逆變器試驗(yàn)裝置、綜合電器試驗(yàn)臺(tái)、輔助控制單元試驗(yàn)臺(tái)等。

4.4 機(jī)械檢修區(qū)

主要完成貫通道檢修、制動(dòng)風(fēng)機(jī)軸承檢修、輔助風(fēng)機(jī)軸承檢修等。

4.5 蓄電池檢修區(qū)

主要完成蓄電池檢修，蓄電池在拆卸下車后，進(jìn)行單節(jié)拆解、清潔、以及多次充放電試驗(yàn)，在測量蓄電池性能滿足要求后方可裝車使用。主要設(shè)備為自動(dòng)恒流充放電機(jī)、蓄電池檢查工具等。

4.6 靜態(tài)調(diào)試庫

靜態(tài)調(diào)試庫是進(jìn)行電客車架修靜態(tài)調(diào)試的區(qū)域。庫內(nèi)設(shè)置有架空式接觸網(wǎng)、靜調(diào)電源柜、固定式雙層檢修作業(yè)平臺(tái)，并在軌道下方設(shè)置地溝。地溝用于車底設(shè)備及轉(zhuǎn)向架的檢查、測量及調(diào)節(jié)；靜調(diào)電源柜用于給車輛提供DC1 500 V電源，滿足輔助供電系統(tǒng)調(diào)試時(shí)的電源需求；固定式雙層檢修作業(yè)平臺(tái)用于受電弓和空調(diào)裝置等設(shè)備調(diào)試和檢修，其中受電弓的調(diào)試包括升降弓時(shí)間、升弓壓力及升降弓緩沖狀態(tài)等內(nèi)容；架空式接觸網(wǎng)通過受電弓為車輛提供DC1 500 V電源，滿足車輛各系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試的電源需求。

5 架修存在的問題及優(yōu)化措施

5.1 架修周期長，過度占用列車資源

列車架修時(shí)間為44 d。通過調(diào)整工藝流程，將整車清潔工序進(jìn)行委外，只對最后效果進(jìn)行驗(yàn)收，大大縮短了架修周期。另外，加強(qiáng)員工技能培訓(xùn)，通過技能比武等形式，促使員工技能水平大幅提升，縮短架修周期；部分委外件周期較長，通過定期溝通、安排監(jiān)修人員的方式，確保委外檢修件按期返回。以上措施的實(shí)施，將架修周期控制在22 d，大大減少了列車占用時(shí)間，提高了列車的利用率。

5.2 員工技術(shù)不熟練，造成檢修進(jìn)度緩慢

前期大部分員工為初次從事架修作業(yè)，技術(shù)不熟練，通過技能水平高的員工或者工程師定期培訓(xùn)，讓所有員工的水平得到迅速提升。另外，水平提升后，為了進(jìn)一步鞏固員工所掌握的技能，組織員工進(jìn)行技能競賽，使員工的技能水平得到提升。

5.3 委外件檢修周期長且不可控，造成整體進(jìn)度慢

通過定期與委外單位進(jìn)行溝通，做到問題早發(fā)現(xiàn)，早解決；另外通過派駐監(jiān)修人員的方式，實(shí)時(shí)掌握檢修進(jìn)度，確保按期交貨。

6 結(jié)語

在地鐵車輛架修工藝設(shè)計(jì)中，地鐵車輛架修工藝流程是架修的核心，優(yōu)化架修工藝流程最能直接提高架修效率，通過優(yōu)化工藝流程、調(diào)整工藝布局、優(yōu)化設(shè)備配置等措施，結(jié)合架修生產(chǎn)過程不斷總結(jié)和改進(jìn)，使工藝流程更加順暢，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)更加合理和高效。