在線式輪輞輪輻探傷設(shè)備與不落輪鏇床共線設(shè)置新工藝研究

蘇 堅(jiān)，李 偉

（1.廣西新寧鐵項(xiàng)目管理有限責(zé)任公司，廣西南寧 530000；2.常州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州 213164）

0 引言

近年來，我國高速鐵路事業(yè)保持快速發(fā)展，隨著“四縱四橫”高鐵網(wǎng)建成運(yùn)營，我國動車組保有量快速上升。截至2018年年底，全路共配屬動車組2 827列（其中200～250 km/h級動車組1 182列，時(shí)速300 km/h及以上級動車組1 626 列）。高速動車組數(shù)量約占世界高速列車總數(shù)的3/4，其安全運(yùn)行離不開相應(yīng)的維護(hù)工作。動車運(yùn)用所承擔(dān)所在客運(yùn)站始發(fā)、終到動車組的存放和客運(yùn)、技術(shù)整備作業(yè)，主要包括動車組一、二級修、外皮洗刷、上水卸污上砂、臨修作業(yè)等。其中，動車輪對在長期高速旋轉(zhuǎn)和重載作用下，不可避免會出現(xiàn)磨損、擦傷、剝離甚至局部開裂等問題［1］，因此是動車組日常維護(hù)保養(yǎng)的重要對象。目前，鐵路部門已明確規(guī)定，承擔(dān)動車組維護(hù)工作的動車運(yùn)用所均配置不落輪鏇床、在線移動式輪輞輪輻探傷設(shè)備（以下簡稱“LU 設(shè)備”），并配套有專用作業(yè)庫和檢修線。

如何優(yōu)質(zhì)并高效地實(shí)現(xiàn)動車組的檢修作業(yè)，一直是各列動車所追尋的目標(biāo)。傳統(tǒng)的檢修工藝為車輪探傷與鏇修分散作業(yè)，在實(shí)施中發(fā)現(xiàn)：動車組車輪探傷周期約180 000～250 000 km，輪對鏇修周期約200 000～300 000 km；雙軸不落輪鏇床鏇修一個(gè)轉(zhuǎn)向架的有效作業(yè)時(shí)間約45 min，LU 設(shè)備車輪探傷一節(jié)車的有效作業(yè)時(shí)間約40 min，兩種設(shè)備作業(yè)周期、作業(yè)時(shí)間上基本匹配。因此，為提高動車運(yùn)用所專項(xiàng)修檢修效率、降低動車組運(yùn)用成本，本文提出了一種將LU設(shè)備與不落輪鏇床共線設(shè)置同步作業(yè)的新檢修工藝。

1 共線設(shè)置方案設(shè)計(jì)

LU設(shè)備與不落輪鏇床共線設(shè)置工藝是將車輪探傷作業(yè)和車輪鏇修作業(yè)安排在同一條股道，通過動車組流水線作業(yè)模式實(shí)現(xiàn)整合檢修。根據(jù)車輪探傷和鏇修的特點(diǎn)，將LU探傷工位布置于鏇修工位之后。

1.1 LU設(shè)備與不落輪鏇床概述

1.1.1 LU設(shè)備

LU 設(shè)備又稱為移動式輪輞輪輻探傷設(shè)備，該設(shè)備安裝在可沿檢測線地溝移動的小車上，采用智能機(jī)械臂及相控陣超聲波探傷技術(shù)，在線深度檢測動車組輪對輪輞輪輻部位的缺陷，為后續(xù)輪對的維修提供依據(jù)［2］。圖1為LU設(shè)備的組成示意圖。

圖1 LU設(shè)備的組成

1.1.2 不落輪鏇床

數(shù)控不落輪鏇床設(shè)備，在動車組轉(zhuǎn)向架輪對不落輪的條件下，對輪對受損或擦傷的車輪踏面和輪緣進(jìn)行鏇削加工［3］。

1.2 LU設(shè)備與不落輪鏇床間距設(shè)置

由于雙軸不落輪鏇床兩組切削裝置在同時(shí)工作時(shí)，功耗高達(dá)200 kW，所引起的電網(wǎng)瞬時(shí)沖擊會對LU 設(shè)備產(chǎn)生潛在的電磁干擾。同時(shí)從工序上來看，需先鏇輪，后探傷，若輪對剛鏇修后立即進(jìn)行LU 探傷，踏面溫度還沒冷卻，會造成耦合劑性能下降，影響超聲探傷準(zhǔn)確度。此外，由于不落輪鏇床和LU 設(shè)備同步工作，若各自檢修的轉(zhuǎn)向架位于同一節(jié)車，則兩個(gè)設(shè)備對輪對進(jìn)行頂升和復(fù)位的過程中的車體振動將傳遞到另一設(shè)備，影響另一設(shè)備的作業(yè)精度。

為避免上述問題的發(fā)生，本文提出將不落輪鏇床與LU 設(shè)備分別設(shè)于兩個(gè)地溝（基坑）內(nèi)，間隔1 節(jié)車的距離，如圖2 所示，保證兩設(shè)備同步工作，互不干擾。

圖2 不落輪鏇床與LU設(shè)備的位置關(guān)系

1.2 LU設(shè)備地溝長度

由于不同車型的動車組，其相鄰車的軸距不同、轉(zhuǎn)向架中心距不同，LU 設(shè)備地溝長度應(yīng)重點(diǎn)考慮車型檢修的兼容性。

以四軸不落輪鏇床為例，通過對不落輪鏇床的調(diào)研，其四軸同時(shí)工作的定位基準(zhǔn)是以13 900 mm長度基坑的中心線偏右1 125 mm正對轉(zhuǎn)向架右輪中心為定位基準(zhǔn)。通過對CRH1、2、3、5、380A、380B、380D和復(fù)興號動車組1∶1放樣模擬，測算得到布局尺寸要求為：LU 設(shè)備地溝長34 m、LU 設(shè)備地溝與不落輪鏇床基坑間距19 m，保證不落輪鏇床定位后，LU設(shè)備在探傷最短車型、最長車型時(shí)LU 設(shè)備端部距離地溝端部均有約2 m 安全余量。圖3 為LU 探傷作業(yè)區(qū)軌道橋及檢修地溝斷面示意圖。

2 共線實(shí)施方案分析

在臨修不落輪鏇庫內(nèi)采用不落輪鏇床與LU探傷設(shè)備共線的工藝設(shè)計(jì)方案，其庫房軸線尺寸按長102 m×寬（24 m+邊跨6 m）設(shè)置。庫內(nèi)臨修換輪區(qū)采用低地面（-0.95 m），臨修臺位設(shè)有頂層作業(yè)平臺，庫內(nèi)配有不落輪鏇床（雙軸）、轉(zhuǎn)向架更換設(shè)備、LU 設(shè)備、電動雙梁橋式起重機(jī)（10 t）等設(shè)備。

圖3 軌道橋及地溝斷面

庫內(nèi)LU探傷作業(yè)區(qū)采用低地面（-0.95 m），為了便于叉車搬運(yùn)LU 校驗(yàn)輪對進(jìn)入LU 探傷作業(yè)區(qū)及庫內(nèi)多工種使用，最終LU 設(shè)備地溝長度按32 m、LU 設(shè)備地溝端部與相鄰不落輪鏇床基坑坑壁按間距20 m實(shí)施，在滿足工藝要求的前提下，減少了LU設(shè)備在檢測最短車型時(shí)探傷設(shè)備端部與地溝端部的安全距離。臨修不落輪鏇庫設(shè)備平面布置如圖4所示。

圖4 不落輪鏇床與LU探傷設(shè)備共線工藝布置方案

由于不落輪鏇床工作時(shí)，會對LU 設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，因此LU設(shè)備地溝必須設(shè)計(jì)良好的獨(dú)立接地，以降低對LU 設(shè)備的干擾。同時(shí)，需要增加設(shè)計(jì)LU 設(shè)備、鏇輪設(shè)備、牽車設(shè)備三者之間的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，以確保LU 設(shè)備與鏇輪設(shè)備協(xié)同作業(yè)，避免造成動車組損壞或作業(yè)設(shè)備損壞。此外，LU 探傷作業(yè)區(qū)需提供無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，帶寬不小于54 Mbps，以便探傷數(shù)據(jù)上傳。

3 共線檢修工藝流程及優(yōu)勢分析

3.1 工藝流程

圖5 給出了共線檢修工藝流程。安裝一臺不落輪鏇床設(shè)備時(shí)，在鏇輪工作完成后車組依次向前移動兩個(gè)轉(zhuǎn)向架之間的距離。當(dāng)?shù)谌?jié)車廂的前端轉(zhuǎn)向架位于鏇輪位置時(shí)，第一節(jié)車廂的前端轉(zhuǎn)向架位于探傷位置，從此開始整列車的鏇輪與探傷同步作業(yè)。

3.2 工藝優(yōu)點(diǎn)分析

本文所提出的共線檢修工藝已經(jīng)在南寧動車所現(xiàn)場實(shí)踐，結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的分散檢修工藝相比，共線工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)。

圖5 一臺鏇輪設(shè)備與LU設(shè)備同步作業(yè)流程

3.2.1 提高探傷作業(yè)質(zhì)量

車輪是影響動車組安全行駛的關(guān)鍵部件，車輪鏇修后，規(guī)則的踏面外形將提供良好的車輪超聲探傷檢測工況，可以更加有效的檢出輪輞輪輻缺陷，確保高速列車安全運(yùn)營。

3.2.2 減少所內(nèi)調(diào)車作業(yè)次數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場情況，目前動車運(yùn)用所內(nèi)單次專項(xiàng)修（鏇輪或車輪探傷）動車組調(diào)車轉(zhuǎn)線過程平均耗時(shí)約1 h。采用LU設(shè)備與不落輪鏇床共線設(shè)置方案后，可減少動車組中途調(diào)車作業(yè)1次，降低了動車運(yùn)用所內(nèi)一體化作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.3 減少檢查庫線占用

將動車組輪對鏇修與LU 探傷作業(yè)整合，可提高臨修庫線利用率，釋放原LU 探傷作業(yè)占用的檢查庫線，緩解檢查庫線一、二級修能力緊張的局面，提高檢查庫線作業(yè)效率。

3.2.4 提高動車組運(yùn)用效率

原有動車組鏇輪和LU探傷作業(yè)大多執(zhí)行1次專項(xiàng)修扣車，一般耗時(shí)2 天。采用共線方案后，動車組鏇輪和LU 探傷作業(yè)可同步安排實(shí)施，1 列標(biāo)準(zhǔn)組動車鏇輪和LU 探傷作業(yè)時(shí)間總共需1 天，節(jié)約50%檢修時(shí)間，提高了動車組運(yùn)用效率。

按1列動車組每年運(yùn)行500 000 km計(jì)算，則需進(jìn)行2.5次鏇輪及LU探傷作業(yè)扣修，1年可減少扣車2.5天。按六線檢查庫動車所配屬60組動車組計(jì)算，1年可增加客運(yùn)收入約4 500萬元，經(jīng)濟(jì)性良好。

4 結(jié)語

LU設(shè)備與不落輪鏇床共線工藝設(shè)計(jì)方案對于提高探傷作業(yè)質(zhì)量，減少所內(nèi)調(diào)車作業(yè)次數(shù)，減少對檢查庫線的占用，提高檢查庫線利用效率以及提高動車組運(yùn)用效率，都具有極為顯著的良好效果，可以為后續(xù)動車所建設(shè)提供較好的借鑒意義。