趙華（中鐵工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京，100070）

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高速動(dòng)車組高級(jí)修工藝研究

趙華
（中鐵工程設(shè)計(jì)院有限公司，北京，100070）

摘 要：本文分析了國(guó)外典型的動(dòng)車組檢修工藝，介紹了高速動(dòng)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(guó)動(dòng)車組檢修的高級(jí)工藝，這對(duì)企業(yè)檢修工藝設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車組；檢修方法

引言

到2015年底，我國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到1.9萬(wàn)公里，位居世界第一。每天有1400多列動(dòng)車組高速奔馳在鐵道線上，以快捷、安全、舒適的良好運(yùn)行品質(zhì)，為廣大旅客出行提供了便利［1］。

高速動(dòng)車組作為高速鐵路重要的客運(yùn)裝備，具有“沒(méi)有翅膀的飛機(jī)”之稱，它的檢修、維護(hù)、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(dòng)車組安全的保障體系。高速線路基礎(chǔ)設(shè)施、高速動(dòng)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(dòng)車組運(yùn)用維修規(guī)程（暫行）》要求：高速動(dòng)車組依據(jù)其運(yùn)行里程或時(shí)間，進(jìn)行一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)等五個(gè)級(jí)別的檢修維護(hù)保養(yǎng)，其中一、二級(jí)檢修為運(yùn)用修，三、四、五級(jí)檢修為高級(jí)修。

積極研究適合我國(guó)動(dòng)車組高級(jí)檢修工藝，動(dòng)車組的檢修維護(hù)保養(yǎng)工程保質(zhì)保量，這對(duì)主機(jī)廠檢修工藝設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義，對(duì)我國(guó)高速動(dòng)車組快速、安全、舒適、高效的運(yùn)行，具有相當(dāng)重要的意義。

1 檢修現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

高速動(dòng)車組是當(dāng)今世界高新技術(shù)的集成，采用了機(jī)械、材料、電子、計(jì)算機(jī)、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(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀

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

有關(guān)國(guó)家非常重視高速動(dòng)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(guó)巴黎動(dòng)車段、德國(guó)漢堡動(dòng)車段裝備很先進(jìn)，且采用單元快速更換式的專業(yè)化集中修。其中又以德國(guó)漢堡（以及慕尼黑、柏林）動(dòng)車段最為先進(jìn)、合理、高效，受到其他國(guó)家重視并予以借鑒。

（1）德國(guó)、日本高速動(dòng)車組的維修

德國(guó)和日本將高速動(dòng)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(jì)中需要的先天性特征。同時(shí)非常關(guān)注高速動(dòng)車組的壽命周期，這是從市場(chǎng)調(diào)研、開發(fā)研究、設(shè)計(jì)制造、安裝調(diào)試、運(yùn)用維修、改造更新、直至報(bào)廢的整個(gè)周期，并將動(dòng)車組的檢修維護(hù)貫穿了整個(gè)壽命周期。

德國(guó)1989年正式制造高速列車，1991年投入運(yùn)用。德國(guó)高速列車維修保養(yǎng)計(jì)劃制定了嚴(yán)格的規(guī)章制度，維修時(shí)間、復(fù)檢核查非常嚴(yán)謹(jǐn)，如圖1、圖2所示。

日本高速動(dòng)車組的維修維護(hù)計(jì)劃及檢修工藝流程如圖3、圖4所示。

圖1 檢修及復(fù)檢進(jìn)度

圖2 德國(guó)漢堡動(dòng)車段的檢修工藝流程

圖3 日本新干線列車維修保養(yǎng)計(jì)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(jí)別地進(jìn)行檢修或維護(hù)，有高速列車全密封、不摘鉤整列進(jìn)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(kù)內(nèi)對(duì)列車開展全方位多斷面立體化維修作業(yè)。

各國(guó)不斷研發(fā)檢修新技術(shù)，主要包括：車載微機(jī)診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程無(wú)線通訊、三個(gè)維修工作面（同時(shí)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(duì)和轉(zhuǎn)向架更換設(shè)備、感應(yīng)導(dǎo)向式升降工作車、排氣-生物過(guò)濾器和處理中心的真空排污處理系統(tǒng)；還包括自動(dòng)化外部清洗裝置、自動(dòng)檢測(cè)輪對(duì)踏面裂紋、磨損和不圓度的踏面診斷設(shè)備、微機(jī)信息系統(tǒng)等，這些新裝備提高了動(dòng)車組檢修的自動(dòng)化。

1.2 國(guó)內(nèi)檢修技術(shù)與裝備現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)在檢修工程體系建設(shè)方面與國(guó)外有較大差距。在98年以前，我國(guó)鐵路行業(yè)對(duì)動(dòng)車組檢修的認(rèn)識(shí)幾乎是空白，以至于僅有幾個(gè)品種的動(dòng)車組的配屬、運(yùn)用、檢修等方面出現(xiàn)一些無(wú)所適從的尷尬局面，嚴(yán)重影響了動(dòng)車組高效率運(yùn)輸模式的發(fā)展?，F(xiàn)有維修體制上，機(jī)車的運(yùn)用檢修的分離方式使國(guó)內(nèi)動(dòng)車組的檢修在檢修制度、檢修組織、檢修設(shè)備等方面沒(méi)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(dòng)車組檢修基地（動(dòng)車段），充分輻射周邊，解決全路配屬動(dòng)車組的檢修任務(wù)。根據(jù)修程，鐵道部確定了動(dòng)車組檢修基地主要負(fù)責(zé)一、二、三級(jí)檢修；各相關(guān)主機(jī)廠負(fù)責(zé)四、五級(jí)修。

我國(guó)高速動(dòng)車組成本高、技術(shù)檔次高。為提高運(yùn)用效率，不能沿用既有機(jī)車車輛的檢修模式。高速電動(dòng)車組無(wú)論是動(dòng)力集中還是動(dòng)力分散，檢修方式不同于傳統(tǒng)機(jī)車的檢修模式。通過(guò)對(duì)國(guó)外高速動(dòng)車組檢修工藝的研究學(xué)習(xí)，我國(guó)現(xiàn)動(dòng)車組檢修也均采用整列運(yùn)用、整列維修的全新運(yùn)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(dòng)車組高級(jí)修工藝

2.1 動(dòng)車組的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

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

高速電動(dòng)車組無(wú)論是動(dòng)力集中還是動(dòng)力分散，運(yùn)用和檢修方式均采用整列運(yùn)用、整列維修的全新運(yùn)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(guó)客運(yùn)專線動(dòng)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(yùn)用時(shí)間來(lái)劃分，分為一至五級(jí)修［3，4］。

動(dòng)車組檢修修程和檢修周期表如表1所示。

表1 動(dòng)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(duì)設(shè)備維修時(shí)機(jī)的控制，也就是說(shuō)對(duì)維修時(shí)機(jī)的掌握是通過(guò)采用不同的維修方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前的維修方式有三種：一是定期修（又稱計(jì)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(shí)間作為維修期限，只要設(shè)備到了預(yù)先規(guī)定的時(shí)間，不管其技術(shù)狀態(tài)如何，都要進(jìn)行規(guī)定的維修工作，這是一種強(qiáng)制性的預(yù)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(shí)機(jī)應(yīng)該是偶然故障階段的結(jié)束點(diǎn)，即在故障率進(jìn)入耗損故障期急劇上升之前。

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

故障修是在設(shè)備發(fā)生故障之后才進(jìn)行修理，它不控制維修時(shí)間。實(shí)踐證明，有些設(shè)備即便發(fā)生故障也不會(huì)危機(jī)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(dòng)干戈，事后維修更經(jīng)濟(jì)。

2.4 檢修級(jí)別

以高級(jí)修為主闡述維修工程，檢修級(jí)別如表2所示。

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

四、五級(jí)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(jí)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(tái)位式作業(yè)等兩種作業(yè)方式，各工序間通過(guò)工藝轉(zhuǎn)向架進(jìn)行運(yùn)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(yù)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(jī)械和電器設(shè)備安裝→稱重外形檢測(cè)、落車→單車調(diào)試→列車調(diào)試→動(dòng)調(diào)試運(yùn)。

（2）轉(zhuǎn)向架檢修工藝流程

轉(zhuǎn)向架清洗→零部件防護(hù)→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(jī)/牽引桿/抗測(cè)滾扭桿/搖枕懸掛系統(tǒng)/油壓減振器/基礎(chǔ)制動(dòng)/一系懸掛/構(gòu)架）→手工清洗→確檢→檢修→輪對(duì)確檢→輪對(duì)分解→車軸、齒輪箱→車輪、制動(dòng)盤→檢修→輪對(duì)組裝→輪對(duì)防腐→輪對(duì)試驗(yàn)（探傷、動(dòng)平衡、跑合）→轉(zhuǎn)向架組裝→各種配件地面試驗(yàn)→轉(zhuǎn)向架落成→轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)→檢驗(yàn)交出。

（3）動(dòng)車組調(diào)試工藝流程

單車調(diào)試：電氣功能試驗(yàn)→制動(dòng)試驗(yàn)→機(jī)械功能試驗(yàn)→氣密性試驗(yàn)→軸重試驗(yàn)。

列車編組：列車DC110V供電試驗(yàn)→列車AC25KV供電試驗(yàn)→淋雨試驗(yàn)。

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

3 檢修的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備

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

3.1 動(dòng)車組架車

（1）整列更換

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

（2）架車方式的選擇

動(dòng)車組整體架車主要有三種方式，即固定式架車、移動(dòng)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(lái)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(dòng)式架車：作業(yè)效率雖然不高，但適應(yīng)性強(qiáng)，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(qiáng)，但由于移動(dòng)頻繁，不利廠房?jī)?nèi)作業(yè)人員安全，因此，在無(wú)特殊保護(hù)措施情況下，一般不采用。

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

（3）架車設(shè)備的布置

每個(gè)檢修基地需設(shè)置整體架車，轉(zhuǎn)向架更換廠房，廠房?jī)?nèi)設(shè)置兩條架車線，一條負(fù)責(zé)主型車架車作業(yè)，另一條負(fù)責(zé)兼容車架車，并作為主型車架車設(shè)備出現(xiàn)事故時(shí)備用，個(gè)別作業(yè)量大的基地可預(yù)留一條線。

為保證架車機(jī)高效安全作業(yè)，庫(kù)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(shí)可進(jìn)行車頂作業(yè)，宜設(shè)置立體作業(yè)平臺(tái)及防護(hù)設(shè)施。此外，為使動(dòng)車組檢修迅捷，壓縮輔助時(shí)間，提高工作效率，廠房?jī)?nèi)每線上方設(shè)置活動(dòng)接觸網(wǎng)，并與立體平臺(tái)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(dòng)車組，需采用柔性檢修線。

（1）設(shè)計(jì)采用了輪對(duì)踏面、空心軸探傷、受電弓等多項(xiàng)地面自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備配合車載診斷設(shè)備和人工檢查確保動(dòng)車組高速、安全運(yùn)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(kù)采用了雙軸不落輪鏇輪車床、高度自動(dòng)化檢修流水線提高檢修工作效率。主要是對(duì)轉(zhuǎn)向架檢修，同時(shí)在車輛之間、車體與轉(zhuǎn)向架之間的連接部位進(jìn)行功能試驗(yàn)。轉(zhuǎn)向架檢修主要包括動(dòng)車組的輪對(duì)軸箱組成、牽引電機(jī)組成、空氣彈簧組成、軸箱彈簧組成、減振器、速度傳感器、制動(dòng)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(tái)，實(shí)現(xiàn)車下、車內(nèi)、車頂?shù)钠叫凶鳂I(yè)，實(shí)現(xiàn)安全、高效生產(chǎn)。

3.3 檢修、試驗(yàn)專用設(shè)備明細(xì)

總之，高速動(dòng)車組檢修、試驗(yàn)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(jī)）、動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和中間輪對(duì)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(duì)、軸承、牽引電機(jī)等主要零部件清洗設(shè)備；更需要ATC裝置性能試驗(yàn)臺(tái)、傳感器性能試驗(yàn)臺(tái)、真空斷路器試驗(yàn)臺(tái)、電氣儀表測(cè)試臺(tái)及制動(dòng)機(jī)、空壓機(jī)檢修及性能試驗(yàn)臺(tái)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(dòng)車組全面投入運(yùn)營(yíng)，動(dòng)車組的檢修工作對(duì)保障運(yùn)輸安全有重要意義。通過(guò)動(dòng)車組高級(jí)修工藝和流程的研究，為以后各主機(jī)廠動(dòng)車組檢修基地的建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，提升動(dòng)車組檢修設(shè)計(jì)能力，為檢修部門提供先進(jìn)的裝備和科學(xué)的管理，建立我國(guó)動(dòng)車組的檢修模式。

參考文獻(xiàn)

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［5］ 楊輝，高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架檢修工藝設(shè)計(jì)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(hào)：U279

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(jiǎn)介：

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

E-mail： zhh1122-0104@126.com