歐陽鵬

(中國鐵路設(shè)計集團有限公司,天津 300251)

我國動車組檢修設(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個動車段,承擔(dān)全路動車組三、四、五級修作業(yè)[1-3],第一批動車段投入運營已接近10年,各動車段對動車組檢修技術(shù)的掌握程度愈加熟練[4-8],在后續(xù)的動車段擴建工程中,結(jié)合實際檢修需求及工藝對動車段高級修設(shè)施布局的研究也越發(fā)成熟[9-11]。許多學(xué)者進行相關(guān)研究,王利鋒提出大規(guī)模動車組高級修布局方案及檢修能力均衡性分析方法[13];歐陽鵬基于CRH2型動車組轉(zhuǎn)向架檢修間工藝布局,提出動車組轉(zhuǎn)向架檢修流水線設(shè)計及工藝節(jié)拍均衡性理念[14]。以往研究為類似動車段新建及擴建工程提供了參考[15]。

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

圖1 北京動車段高級修現(xiàn)狀設(shè)施情況

北京動車段既有架車能力:三級修112組/a、四級修36組/a(或五級修31組/a),靜調(diào)能力83組/a(僅能滿足三級修),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修83組/a,實際完成三級修80～90組/a,現(xiàn)狀能力已經(jīng)飽和。

隨著高速鐵路運營里程不斷增長,全路新造動車組數(shù)量持續(xù)增加,2020年,全路配屬達3900標(biāo)準(zhǔn)組,包括北京動車段在內(nèi)的全路7個動車段高級修工作量均將大幅增加。按照國鐵集團總體規(guī)劃,北京動車段需滿足配屬600組動車組(年產(chǎn)生三、四、五級修工作量分別為150組、75組、75組)全部三、四級修及部分五級修的高級修任務(wù),后續(xù)結(jié)合修程修制改革,進一步預(yù)留一定發(fā)展空間。因此,亟需對北京動車段進行擴能改造。

擴建工程主要內(nèi)容包括:建設(shè)并配套完善三級修設(shè)施、增加四、五級修設(shè)施、轉(zhuǎn)向架檢修間擴能改造、油漆庫和零部件倉儲等設(shè)施,以下重點對轉(zhuǎn)向架檢修間擴能改造工藝設(shè)計方案進行研究。

1 既有轉(zhuǎn)向架檢修間存在的問題

1.1 既有轉(zhuǎn)向架檢修間介紹

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

既有轉(zhuǎn)向架檢修間長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、自立式起重機、轉(zhuǎn)向架舉升機、轉(zhuǎn)向架立體存放設(shè)備、靜載試驗臺、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、組裝、輸送等。轉(zhuǎn)向架檢修間平面及工藝流程見圖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型動車組轉(zhuǎn)向架檢修間1處,可以滿足CRH-2型動車組轉(zhuǎn)向架三級檢修作業(yè)需求;轉(zhuǎn)向架檢修間北側(cè)設(shè)有大部件存放庫1座,東側(cè)設(shè)有材料庫1座。CRH-2型動車組轉(zhuǎn)向架檢修間、大部件存放庫及材料庫與轉(zhuǎn)向架檢修間位置關(guān)系見圖1。

1.2 轉(zhuǎn)向架檢修間存在的問題

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

具體存在問題如下。

(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 型動車組檢修能力6 個轉(zhuǎn)向架/d,折合每年僅能完成CRH3、CRH5 型動車組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個轉(zhuǎn)向架清洗間、1個構(gòu)架補洗間,該設(shè)計按照轉(zhuǎn)向架預(yù)分解、轉(zhuǎn)向架清洗、轉(zhuǎn)向架二次分解、構(gòu)架/輪對補洗的流程設(shè)計。隨著動車組高級修工作檢修經(jīng)驗的積累,為避免轉(zhuǎn)向架清洗時軸端軸承、轉(zhuǎn)向架管路及各類傳感器進水發(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)架補洗間面積過小,在進行構(gòu)架/輪對清洗過程中,產(chǎn)生的水汽、塵土、污水等影響整個檢修庫內(nèi)作業(yè)環(huán)境,無法保證作業(yè)區(qū)域內(nèi)濕度、落塵量的相關(guān)指標(biāo)要求,對轉(zhuǎn)向架整體檢修質(zhì)量提升造成嚴重制約。

圖3 轉(zhuǎn)向架清洗間及構(gòu)架/輪對清洗間

②北線部分車型轉(zhuǎn)向架分解、組裝工序倒流

CRH3、CRH5 系動車組轉(zhuǎn)向架設(shè)計復(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,無法實現(xiàn)輪對、構(gòu)架分離,須返回轉(zhuǎn)向架分解工序進行分離,造成分解工序倒流,影響檢修進度。

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、吊運小車無法橫移、天車無法配合作業(yè)等影響,在檢修CRH3、CRH5系動車組轉(zhuǎn)向架時,無法滿足轉(zhuǎn)向架一系加壓組裝的工藝要求。實際作業(yè)中,改在轉(zhuǎn)向架二系組裝位置進行一系組裝,組裝后倒回至一系加壓調(diào)整工序進行加壓調(diào)整,調(diào)整完畢后再次返回二系組裝臺位進行二系組裝作業(yè),造成工序倒流,嚴重影響檢修效率。

③構(gòu)架流轉(zhuǎn)檢修設(shè)備無法滿足生產(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,主要存在以下問題:懸吊及移動方式單一,無法兼顧各種車型;預(yù)留作業(yè)空間不足,無法滿足檢修需要;設(shè)備應(yīng)變能力差,嚴重影響檢修效率。

④構(gòu)架檢修緩存區(qū)域不足的問題

實際作業(yè)中,構(gòu)架檢修修時較輪對及其它返廠部件檢修修時短,構(gòu)架檢修完畢后需等待其它配件檢修返回后再進行組裝,同時生產(chǎn)中偶換配件供應(yīng)遲緩影響轉(zhuǎn)向架組裝問題時有發(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)向架庫設(shè)計中構(gòu)架緩存位置不足,目前只能臨時占用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)輪對存放能力不足

截止2019底,北京動車段備用輪對數(shù)量約1150條,受場地限制,所有輪對存放于轉(zhuǎn)向架車間輪對立體存放庫、轉(zhuǎn)向架車間輪對線、材料科高價件庫和四、五級修庫轉(zhuǎn)向架輸送線軌道(現(xiàn)四、五級修檢修任務(wù)量少,軌道暫時可存放備用輪對)。

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

由于檢修范圍的擴大和數(shù)量增加,輪對儲備數(shù)量增加。現(xiàn)狀轉(zhuǎn)向架檢修間內(nèi)輪對立體存放庫存儲能力有限,隨著檢修能力的提升,其存儲能力不足,需要相應(yīng)調(diào)劑輪對存放場地及輪對存儲用房。

2 轉(zhuǎn)向架檢修間擴能改造布局

2.1 基本原則及思路

(1)基本原則

①充分利用既有動車段場地,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題,提升輪軸檢修及輪對存儲能力,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)合北京動車段擴能工程整體規(guī)劃,保證轉(zhuǎn)向架檢修能力與車體檢修能力匹配。

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

(2)基本思路

針對轉(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)向架間輪對存儲能力不足等問題,提出適應(yīng)性改造方案。將轉(zhuǎn)向架清洗分解功能調(diào)整至五級修庫邊跨,綠色環(huán)保且布局合理;庫內(nèi)倒流工序針對性的進行調(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存儲能力。

2.2 擴能改造布局

(1)利用既有四五級修庫邊跨(20～32軸場地)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)架交驗緩存區(qū),依次往東、西兩個方向形成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、返修、交檢交驗等工位。

(3)對既有轉(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,利用既有電機檢修間位置設(shè)置同溫組裝間。

(4)對既有轉(zhuǎn)向架檢修間輪軸檢修跨(轉(zhuǎn)向架檢修間D軸與E軸間)進行改造,對部分設(shè)備進行移設(shè),同時對輪軸大修區(qū)域進行合理規(guī)劃,延長既有同溫組裝間。

(5)利用既有轉(zhuǎn)向架檢修北側(cè)配件庫新建齒輪箱檢修間(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)利用既有材料庫調(diào)整為輪對立體存放庫(暫按1200條輪對存儲量考慮),既有庫內(nèi)輪對立體存放庫調(diào)整為配件倉儲周轉(zhuǎn)區(qū)。

轉(zhuǎn)向架檢修間擴能改造布局見圖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)向架三級修檢修間設(shè)計能力為8個轉(zhuǎn)向架/d,該庫只能承擔(dān)CRH2型動車組三級修檢修任務(wù),且只有部分轉(zhuǎn)向架分解組裝功能,無輪軸檢修功能。結(jié)合北京動車段主修車型定位,該庫僅作為北京動車段轉(zhuǎn)向架檢修能力的局部補充。

結(jié)合改造后的轉(zhuǎn)向架檢修間及既有CRH2型轉(zhuǎn)向架三級修檢修間能力,檢修節(jié)拍約為24個轉(zhuǎn)向架/d,具體轉(zhuǎn)向架檢修間關(guān)鍵臺位能力分析見表1。按300 d工作制測算,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

本次北京動車段高級修設(shè)施補強工程中,對三級修能力進行適當(dāng)補強的同時,重點對四、五級修能力進行了補強,充分利用既有四、五級修庫資源。補強后,總體布局布緊湊,新建設(shè)施功能齊全,動車組各項作業(yè)順暢,各項作業(yè)交叉干擾較小,且各檢修分區(qū)功能集中,便于管理。

對2020年動車組三、四、五級修能力(修時30d、45d、50d)進行測算,預(yù)測檢修能力為三級修150組,四級修120組或五級修60組,可滿足配屬600組動車組全部三、四級修及部分五級修的高級修任務(wù)。

2030年,隨動車組檢修經(jīng)驗的積累以及檢修方式檢修工藝進一步完善,各動車段高級修檢修停時預(yù)計逐步縮短,對三、四、五級修(修時15d、25d、30d)能力測算,預(yù)測檢修能力為三級修250組,四級修170組或五級修80組,可滿足配屬1000組動車組全部三、四級修及部分五級修的高級修任務(wù)。

鑒于國鐵集團機輛部計劃進行動車組定檢公里再 次延長(三級修由120萬km延長至165萬km),北京動車段高級修設(shè)施補強工程實施后,可滿足動車組配屬數(shù)量(高級修任務(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

轉(zhuǎn)向架檢修間是動車段最重要的高級修設(shè)施之一,其檢修工藝復(fù)雜,合理的工藝設(shè)計是實現(xiàn)檢修功能、能力和效率的重要因素。從分析北京動車段既有轉(zhuǎn)向架檢修間工藝及設(shè)備設(shè)施布局存在的問題入手,對擴能改造的必要性和改造方案進行分析,提出對既有轉(zhuǎn)向架檢修間擴能改造的原則、思路和改造的方案,并對該車間改造后預(yù)計形成的檢修能力進行分析研判,同時也與動車組其他檢修板塊的匹配性進行了分析。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、存放設(shè)施,提高了北京動車段轉(zhuǎn)向架檢修間檢修能力,檢修能力可由6個轉(zhuǎn)向架/d大幅度提升至24個轉(zhuǎn)向架/d。