北京動(dòng)車段轉(zhuǎn)向架檢修間擴(kuò)能改造工藝設(shè)計(jì)研究

歐陽(yáng)鵬

(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,天津 300251)

我國(guó)動(dòng)車組檢修設(shè)施按照“檢修集中”的原則,在全路設(shè)置了北京、上海、廣州、武漢等7個(gè)動(dòng)車段,承擔(dān)全路動(dòng)車組三、四、五級(jí)修作業(yè)[1-3],第一批動(dòng)車段投入運(yùn)營(yíng)已接近10年,各動(dòng)車段對(duì)動(dòng)車組檢修技術(shù)的掌握程度愈加熟練[4-8],在后續(xù)的動(dòng)車段擴(kuò)建工程中,結(jié)合實(shí)際檢修需求及工藝對(duì)動(dòng)車段高級(jí)修設(shè)施布局的研究也越發(fā)成熟[9-11]。許多學(xué)者進(jìn)行相關(guān)研究,王利鋒提出大規(guī)模動(dòng)車組高級(jí)修布局方案及檢修能力均衡性分析方法[13];歐陽(yáng)鵬基于CRH2型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修間工藝布局,提出動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修流水線設(shè)計(jì)及工藝節(jié)拍均衡性理念[14]。以往研究為類似動(dòng)車段新建及擴(kuò)建工程提供了參考[15]。

北京動(dòng)車段占地約120hm2,高級(jí)修版塊設(shè)有4線8列位三級(jí)修庫(kù),3線6列位四五級(jí)修庫(kù)、10線10臺(tái)位油漆庫(kù),2線4列位靜調(diào)庫(kù),以及轉(zhuǎn)向架檢修、零部件倉(cāng)儲(chǔ)等設(shè)施(見(jiàn)圖1)。北京動(dòng)車段工程于2007年8月開(kāi)工建設(shè),2009年11月26日動(dòng)車組三級(jí)修率先投入使用,12月28日完成首列動(dòng)車組三級(jí)修。

圖1 北京動(dòng)車段高級(jí)修現(xiàn)狀設(shè)施情況

北京動(dòng)車段既有架車能力:三級(jí)修112組/a、四級(jí)修36組/a(或五級(jí)修31組/a),靜調(diào)能力83組/a(僅能滿足三級(jí)修),受既有檢修工藝限制和靜調(diào)能力、轉(zhuǎn)向架檢修能力的共同制約,理論上年檢修能力為三級(jí)修83組/a,實(shí)際完成三級(jí)修80～90組/a,現(xiàn)狀能力已經(jīng)飽和。

隨著高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程不斷增長(zhǎng),全路新造動(dòng)車組數(shù)量持續(xù)增加,2020年,全路配屬達(dá)3900標(biāo)準(zhǔn)組,包括北京動(dòng)車段在內(nèi)的全路7個(gè)動(dòng)車段高級(jí)修工作量均將大幅增加。按照國(guó)鐵集團(tuán)總體規(guī)劃,北京動(dòng)車段需滿足配屬600組動(dòng)車組(年產(chǎn)生三、四、五級(jí)修工作量分別為150組、75組、75組)全部三、四級(jí)修及部分五級(jí)修的高級(jí)修任務(wù),后續(xù)結(jié)合修程修制改革,進(jìn)一步預(yù)留一定發(fā)展空間。因此,亟需對(duì)北京動(dòng)車段進(jìn)行擴(kuò)能改造。

擴(kuò)建工程主要內(nèi)容包括:建設(shè)并配套完善三級(jí)修設(shè)施、增加四、五級(jí)修設(shè)施、轉(zhuǎn)向架檢修間擴(kuò)能改造、油漆庫(kù)和零部件倉(cāng)儲(chǔ)等設(shè)施,以下重點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)向架檢修間擴(kuò)能改造工藝設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究。

1 既有轉(zhuǎn)向架檢修間存在的問(wèn)題

1.1 既有轉(zhuǎn)向架檢修間介紹

轉(zhuǎn)向架檢修間是北京動(dòng)車段的基礎(chǔ)檢修板塊,承擔(dān)著高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修任務(wù),位于北京動(dòng)車段西北角。轉(zhuǎn)向架車間現(xiàn)有職工249人,設(shè)立14個(gè)班組。

既有轉(zhuǎn)向架檢修間長(zhǎng)276m、寬99m,建筑面積為28000m2。自南至北設(shè)置4跨,跨度分別為18m、27m、27m、27m,內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)向架清洗、轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)盤(pán)、自立式起重機(jī)、轉(zhuǎn)向架舉升機(jī)、轉(zhuǎn)向架立體存放設(shè)備、靜載試驗(yàn)臺(tái)、空心軸超聲波探傷、車輪鏇修設(shè)備、齒輪箱清洗等設(shè)備,用于轉(zhuǎn)向架及部件的分解、清洗、檢修、檢測(cè)、組裝、輸送等。轉(zhuǎn)向架檢修間平面及工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 現(xiàn)狀轉(zhuǎn)向架檢修間平面及工藝流程

在既有轉(zhuǎn)向架檢修間西側(cè),設(shè)有CRH-2型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修間1處,可以滿足CRH-2型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架三級(jí)檢修作業(yè)需求;轉(zhuǎn)向架檢修間北側(cè)設(shè)有大部件存放庫(kù)1座,東側(cè)設(shè)有材料庫(kù)1座。CRH-2型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修間、大部件存放庫(kù)及材料庫(kù)與轉(zhuǎn)向架檢修間位置關(guān)系見(jiàn)圖1。

1.2 轉(zhuǎn)向架檢修間存在的問(wèn)題

轉(zhuǎn)向架檢修間存在工位設(shè)置不合理、檢修工序倒流等問(wèn)題,不能滿足動(dòng)車組檢修需求。對(duì)既有轉(zhuǎn)向架檢修間工藝布局進(jìn)行合理調(diào)整,配套相關(guān)檢修、試驗(yàn)、輪對(duì)存放設(shè)施,對(duì)提升既有轉(zhuǎn)向架檢修能力很有必要。

具體存在問(wèn)題如下。

(1)既有轉(zhuǎn)向架檢修間工藝不暢

既有轉(zhuǎn)向架檢修間工藝不暢,僅具備CRH3、CRH5 型動(dòng)車組檢修能力6 個(gè)轉(zhuǎn)向架/d,折合每年僅能完成CRH3、CRH5 型動(dòng)車組93 組。既有轉(zhuǎn)向架檢修間工藝不暢體現(xiàn)如下。

①轉(zhuǎn)向架清洗工位設(shè)置不合理

目前,2條構(gòu)架檢修流水線分別配置有1個(gè)轉(zhuǎn)向架清洗間、1個(gè)構(gòu)架補(bǔ)洗間,該設(shè)計(jì)按照轉(zhuǎn)向架預(yù)分解、轉(zhuǎn)向架清洗、轉(zhuǎn)向架二次分解、構(gòu)架/輪對(duì)補(bǔ)洗的流程設(shè)計(jì)。隨著動(dòng)車組高級(jí)修工作檢修經(jīng)驗(yàn)的積累,為避免轉(zhuǎn)向架清洗時(shí)軸端軸承、轉(zhuǎn)向架管路及各類傳感器進(jìn)水發(fā)生故障,取消了轉(zhuǎn)向架清洗工序,目前轉(zhuǎn)向架清洗間閑置。

另外,由于構(gòu)架補(bǔ)洗間面積過(guò)小,在進(jìn)行構(gòu)架/輪對(duì)清洗過(guò)程中,產(chǎn)生的水汽、塵土、污水等影響整個(gè)檢修庫(kù)內(nèi)作業(yè)環(huán)境,無(wú)法保證作業(yè)區(qū)域內(nèi)濕度、落塵量的相關(guān)指標(biāo)要求,對(duì)轉(zhuǎn)向架整體檢修質(zhì)量提升造成嚴(yán)重制約。

圖3 轉(zhuǎn)向架清洗間及構(gòu)架/輪對(duì)清洗間

②北線部分車型轉(zhuǎn)向架分解、組裝工序倒流

CRH3、CRH5 系動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)復(fù)雜,轉(zhuǎn)向架一系組成須在加壓條件下才能分解,但由于一系加壓分解設(shè)備處于構(gòu)架流轉(zhuǎn)檢修設(shè)備東端下方,設(shè)計(jì)預(yù)留作業(yè)高度不足,轉(zhuǎn)向架在加壓拆除一系垂向止檔后,無(wú)法實(shí)現(xiàn)輪對(duì)、構(gòu)架分離,須返回轉(zhuǎn)向架分解工序進(jìn)行分離,造成分解工序倒流,影響檢修進(jìn)度。

北線一系加壓組裝設(shè)備設(shè)置在構(gòu)架流轉(zhuǎn)檢修設(shè)備西端下方,受預(yù)留作業(yè)高度不足、吊運(yùn)小車無(wú)法橫移、天車無(wú)法配合作業(yè)等影響,在檢修CRH3、CRH5系動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架時(shí),無(wú)法滿足轉(zhuǎn)向架一系加壓組裝的工藝要求。實(shí)際作業(yè)中,改在轉(zhuǎn)向架二系組裝位置進(jìn)行一系組裝,組裝后倒回至一系加壓調(diào)整工序進(jìn)行加壓調(diào)整,調(diào)整完畢后再次返回二系組裝臺(tái)位進(jìn)行二系組裝作業(yè),造成工序倒流,嚴(yán)重影響檢修效率。

③構(gòu)架流轉(zhuǎn)檢修設(shè)備無(wú)法滿足生產(chǎn)需要

現(xiàn)有2條構(gòu)架檢修流水線中,南線為2013年新建成投產(chǎn),可基本滿足CRH3、CRH5 系動(dòng)車組檢修需要;北線為2009 年投產(chǎn)使用,目前不能滿足檢修需要,主要存在以下問(wèn)題:懸吊及移動(dòng)方式單一,無(wú)法兼顧各種車型;預(yù)留作業(yè)空間不足,無(wú)法滿足檢修需要;設(shè)備應(yīng)變能力差,嚴(yán)重影響檢修效率。

④構(gòu)架檢修緩存區(qū)域不足的問(wèn)題

實(shí)際作業(yè)中,構(gòu)架檢修修時(shí)較輪對(duì)及其它返廠部件檢修修時(shí)短,構(gòu)架檢修完畢后需等待其它配件檢修返回后再進(jìn)行組裝,同時(shí)生產(chǎn)中偶換配件供應(yīng)遲緩影響轉(zhuǎn)向架組裝問(wèn)題時(shí)有發(fā)生,故構(gòu)架檢修完畢后必須安排緩存位置存放,但原轉(zhuǎn)向架庫(kù)設(shè)計(jì)中構(gòu)架緩存位置不足,目前只能臨時(shí)占用2條構(gòu)架流水檢修設(shè)備中間通道,以用于構(gòu)架緩存。

圖4 構(gòu)架緩存區(qū)域面積不足

(2)輪對(duì)存放能力不足

截止2019底,北京動(dòng)車段備用輪對(duì)數(shù)量約1150條,受場(chǎng)地限制,所有輪對(duì)存放于轉(zhuǎn)向架車間輪對(duì)立體存放庫(kù)、轉(zhuǎn)向架車間輪對(duì)線、材料科高價(jià)件庫(kù)和四、五級(jí)修庫(kù)轉(zhuǎn)向架輸送線軌道(現(xiàn)四、五級(jí)修檢修任務(wù)量少,軌道暫時(shí)可存放備用輪對(duì))。

現(xiàn)輪對(duì)立體存放庫(kù)存放動(dòng)車組輪對(duì)205條、大部件存放庫(kù)存放70條、轉(zhuǎn)向架檢修間輪對(duì)緩存線存放除正常檢修外備用輪對(duì)105條,另770條備用輪對(duì)存放于四、五級(jí)修庫(kù)等地點(diǎn),這些備用輪對(duì)存放分散、管理不便,且占用四、五級(jí)修庫(kù)、轉(zhuǎn)向架檢修間等檢修場(chǎng)地。

由于檢修范圍的擴(kuò)大和數(shù)量增加,輪對(duì)儲(chǔ)備數(shù)量增加?，F(xiàn)狀轉(zhuǎn)向架檢修間內(nèi)輪對(duì)立體存放庫(kù)存儲(chǔ)能力有限,隨著檢修能力的提升,其存儲(chǔ)能力不足,需要相應(yīng)調(diào)劑輪對(duì)存放場(chǎng)地及輪對(duì)存儲(chǔ)用房。

2 轉(zhuǎn)向架檢修間擴(kuò)能改造布局

2.1 基本原則及思路

(1)基本原則

①充分利用既有動(dòng)車段場(chǎng)地,最大限度的保留現(xiàn)有房屋、設(shè)備等,最大化的節(jié)約資源。

②充分解決現(xiàn)狀存在的檢修工藝不暢問(wèn)題,提升輪軸檢修及輪對(duì)存儲(chǔ)能力,全面提升轉(zhuǎn)向架車間整體檢修能力。

③轉(zhuǎn)向架檢修車間各工序間需保證流暢,各工序能力均衡。

④結(jié)合北京動(dòng)車段擴(kuò)能工程整體規(guī)劃,保證轉(zhuǎn)向架檢修能力與車體檢修能力匹配。

⑤轉(zhuǎn)向架車間擴(kuò)能方案應(yīng)充分考慮動(dòng)車段維修車型轉(zhuǎn)向架檢修工藝需求。

(2)基本思路

針對(duì)轉(zhuǎn)向架間內(nèi)局部檢修工序倒流且工藝不暢、輪軸檢修能力與轉(zhuǎn)向架檢修整體能力不匹配、轉(zhuǎn)向架間輪對(duì)存儲(chǔ)能力不足等問(wèn)題,提出適應(yīng)性改造方案。將轉(zhuǎn)向架清洗分解功能調(diào)整至五級(jí)修庫(kù)邊跨,綠色環(huán)保且布局合理;庫(kù)內(nèi)倒流工序針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)整,作業(yè)流暢且科學(xué)合理;原單方向2條轉(zhuǎn)向架主流水線調(diào)整為雙方向4條主流水線,增加輪軸檢修線及輪對(duì)存儲(chǔ)能力。

2.2 擴(kuò)能改造布局

(1)利用既有四五級(jí)修庫(kù)邊跨(20～32軸場(chǎng)地)設(shè)轉(zhuǎn)向架分解清洗間,原轉(zhuǎn)向架檢修間內(nèi)分解清洗功能均移設(shè)至此處,設(shè)置轉(zhuǎn)向架分解(二系、一系加壓、構(gòu)架部件分解)、構(gòu)架及輪對(duì)清洗、打磨工位。

(2)在既有轉(zhuǎn)向架檢修間原轉(zhuǎn)向架分解組裝跨(轉(zhuǎn)向架檢修間B軸與C軸間)設(shè)置轉(zhuǎn)向架組裝區(qū)域,中部設(shè)構(gòu)架交驗(yàn)緩存區(qū),依次往東、西兩個(gè)方向形成4條轉(zhuǎn)向架組裝線,并設(shè)置轉(zhuǎn)向架落成、一系加壓、二系組裝、靜載試驗(yàn)、返修、交檢交驗(yàn)等工位。

(3)對(duì)既有轉(zhuǎn)向架檢修間原小部件檢修跨(轉(zhuǎn)向架檢修間C軸與D軸間)進(jìn)行改造,設(shè)置構(gòu)架檢修預(yù)組裝區(qū)、搖枕檢修區(qū),同時(shí)北側(cè)新增輪軸檢修線1條,移設(shè)及新增部分設(shè)備,利用既有電機(jī)檢修間位置設(shè)置同溫組裝間。

(4)對(duì)既有轉(zhuǎn)向架檢修間輪軸檢修跨(轉(zhuǎn)向架檢修間D軸與E軸間)進(jìn)行改造,對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行移設(shè),同時(shí)對(duì)輪軸大修區(qū)域進(jìn)行合理規(guī)劃,延長(zhǎng)既有同溫組裝間。

(5)利用既有轉(zhuǎn)向架檢修北側(cè)配件庫(kù)新建齒輪箱檢修間(預(yù)留區(qū)域)及轉(zhuǎn)向架周轉(zhuǎn)件緩存區(qū),利用轉(zhuǎn)向架檢修間北側(cè)空地新建轉(zhuǎn)向架周轉(zhuǎn)件存放棚。

(6)重新規(guī)劃轉(zhuǎn)向架檢修間南邊跨,設(shè)置小部件檢修間。

(7)利用既有材料庫(kù)調(diào)整為輪對(duì)立體存放庫(kù)(暫按1200條輪對(duì)存儲(chǔ)量考慮),既有庫(kù)內(nèi)輪對(duì)立體存放庫(kù)調(diào)整為配件倉(cāng)儲(chǔ)周轉(zhuǎn)區(qū)。

轉(zhuǎn)向架檢修間擴(kuò)能改造布局見(jiàn)圖5。

圖5 轉(zhuǎn)向架檢修間改造平面布置及工藝流程

3 轉(zhuǎn)向架檢修間擴(kuò)能改造后能力分析

3.1 能力分析

改造后轉(zhuǎn)向架檢修間流水線數(shù)量:轉(zhuǎn)向架分解線2線、轉(zhuǎn)向架組裝線4條、輪軸線3條,輪軸大修線1條。

另外,既有CRH2型轉(zhuǎn)向架三級(jí)修檢修間設(shè)計(jì)能力為8個(gè)轉(zhuǎn)向架/d,該庫(kù)只能承擔(dān)CRH2型動(dòng)車組三級(jí)修檢修任務(wù),且只有部分轉(zhuǎn)向架分解組裝功能,無(wú)輪軸檢修功能。結(jié)合北京動(dòng)車段主修車型定位,該庫(kù)僅作為北京動(dòng)車段轉(zhuǎn)向架檢修能力的局部補(bǔ)充。

結(jié)合改造后的轉(zhuǎn)向架檢修間及既有CRH2型轉(zhuǎn)向架三級(jí)修檢修間能力,檢修節(jié)拍約為24個(gè)轉(zhuǎn)向架/d,具體轉(zhuǎn)向架檢修間關(guān)鍵臺(tái)位能力分析見(jiàn)表1。按300 d工作制測(cè)算,不均衡系數(shù)取1.2,折合檢修能力為375組/a。

表1 轉(zhuǎn)向架檢修間關(guān)鍵臺(tái)位理論能力(單班8h)

3.2 與其他檢修版塊匹配性

本次北京動(dòng)車段高級(jí)修設(shè)施補(bǔ)強(qiáng)工程中,對(duì)三級(jí)修能力進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)的同時(shí),重點(diǎn)對(duì)四、五級(jí)修能力進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng),充分利用既有四、五級(jí)修庫(kù)資源。補(bǔ)強(qiáng)后,總體布局布緊湊,新建設(shè)施功能齊全,動(dòng)車組各項(xiàng)作業(yè)順暢,各項(xiàng)作業(yè)交叉干擾較小,且各檢修分區(qū)功能集中,便于管理。

對(duì)2020年動(dòng)車組三、四、五級(jí)修能力(修時(shí)30d、45d、50d)進(jìn)行測(cè)算,預(yù)測(cè)檢修能力為三級(jí)修150組,四級(jí)修120組或五級(jí)修60組,可滿足配屬600組動(dòng)車組全部三、四級(jí)修及部分五級(jí)修的高級(jí)修任務(wù)。

2030年,隨動(dòng)車組檢修經(jīng)驗(yàn)的積累以及檢修方式檢修工藝進(jìn)一步完善,各動(dòng)車段高級(jí)修檢修停時(shí)預(yù)計(jì)逐步縮短,對(duì)三、四、五級(jí)修(修時(shí)15d、25d、30d)能力測(cè)算,預(yù)測(cè)檢修能力為三級(jí)修250組,四級(jí)修170組或五級(jí)修80組,可滿足配屬1000組動(dòng)車組全部三、四級(jí)修及部分五級(jí)修的高級(jí)修任務(wù)。

鑒于國(guó)鐵集團(tuán)機(jī)輛部計(jì)劃進(jìn)行動(dòng)車組定檢公里再 次延長(zhǎng)(三級(jí)修由120萬(wàn)km延長(zhǎng)至165萬(wàn)km),北京動(dòng)車段高級(jí)修設(shè)施補(bǔ)強(qiáng)工程實(shí)施后,可滿足動(dòng)車組配屬數(shù)量(高級(jí)修任務(wù)),后續(xù)結(jié)合修程修制的調(diào)整亦有增加的空間。

4 結(jié)語(yǔ)

轉(zhuǎn)向架檢修間是動(dòng)車段最重要的高級(jí)修設(shè)施之一,其檢修工藝復(fù)雜,合理的工藝設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)檢修功能、能力和效率的重要因素。從分析北京動(dòng)車段既有轉(zhuǎn)向架檢修間工藝及設(shè)備設(shè)施布局存在的問(wèn)題入手,對(duì)擴(kuò)能改造的必要性和改造方案進(jìn)行分析,提出對(duì)既有轉(zhuǎn)向架檢修間擴(kuò)能改造的原則、思路和改造的方案,并對(duì)該車間改造后預(yù)計(jì)形成的檢修能力進(jìn)行分析研判,同時(shí)也與動(dòng)車組其他檢修板塊的匹配性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,改造方案調(diào)整、優(yōu)化了轉(zhuǎn)向架間平面布置,配套設(shè)置了相關(guān)檢修、試驗(yàn)、存放設(shè)施,提高了北京動(dòng)車段轉(zhuǎn)向架檢修間檢修能力,檢修能力可由6個(gè)轉(zhuǎn)向架/d大幅度提升至24個(gè)轉(zhuǎn)向架/d。