艾 剛

廣州大功率機車檢修基地總體工藝方案優(yōu)化

艾 剛

(鐵道部工程設(shè)計鑒定中心,北京 100844)

根據(jù)廣州大功率機車檢修基地2/6年檢需求,對車體檢修工藝方案、車體組裝庫起重機組合方案、架車方案進行重點研究比選,采用車體L型流水修總體工藝方案、復(fù)合式起重工藝方案、固定式架車工藝方案,實現(xiàn)了檢修能力與效率的大幅提升。

系統(tǒng)優(yōu)化;檢修基地;總體工藝方案

廣州大功率機車檢修基地是全路規(guī)劃新建的7個和諧型大功率機車檢修基地之一,承擔廣鐵(集團)公司、南昌局、南寧局等華南區(qū)域運用的和諧型大功率電力機車檢修任務(wù),檢修能力按3 000臺大功率電力機車保有量的檢修能力一次規(guī)劃、分期實施,即近期按照2年檢500臺/年實施,6年檢按200臺/年進行設(shè)置;遠期預(yù)留2年檢500臺/年檢修能力。

1 車體檢修工藝方案研究

檢修基地廠房組合是總平面布置的核心問題之一,它不僅影響檢修基地的布置形式,而且對占地面積、投資規(guī)模有較大影響。檢修基地廠房組合以2/ 6年檢主庫為中心,各輔助車間根據(jù)生產(chǎn)性質(zhì)按專業(yè)系統(tǒng)布置,車體檢修庫、噴漆庫、轉(zhuǎn)向架檢修庫、調(diào)試庫、整車試驗庫布置在2/6年檢主庫的周圍,中間采用移車臺連接。如何在有限的空間內(nèi)合理布局,保證各分間作業(yè)密切配合,零部件輸送順暢,是總體工藝設(shè)計的重要內(nèi)容。

廣州檢修基地進行工藝流程規(guī)劃過程中,借鑒了和諧型機車新造及機車大修廠的新工藝,采用“先油漆、后組裝”總體工藝流程,綜合比選后采用機車車體檢修按L型流水修工藝設(shè)計,車體按照作業(yè)順序在臺位上移動,機車及零部件的解體、清洗、檢查、檢修、組裝均在各自工位上進行,物流順暢,相互干擾少,有利于檢修基地形成現(xiàn)代化的作業(yè)環(huán)境、提升機車檢修質(zhì)量、壓縮檢修停時、減少互換件的保有量等優(yōu)點。檢修工藝流程如圖1所示。

L型流水修綜合了定位修和流水修的特點,機車分解采用固定臺位、組裝采用流水臺位的混合模式,這種檢修方式最大程度體現(xiàn)了機車解體作業(yè)“拆裝快速多區(qū)域同步開展,車體移動次數(shù)少、作業(yè)靈活”的特點;機車組裝作業(yè)“分區(qū)域精細作業(yè),結(jié)合部件檢修及物流多工位設(shè)置”的特點。易于實現(xiàn)分解、組裝分庫作業(yè),較好地改善了檢修作業(yè)環(huán)境。

圖1 檢修工藝流程

2 車體組裝庫起重機組合方案研究

廣州基地機車組裝庫是檢修基地的核心設(shè)施,確保和諧型大功率機車檢修質(zhì)量的核心工藝是機車組裝流水線,如何最大限度提高組裝流水線作業(yè)效率,制定“機車、部件、設(shè)備、工位、物流、人員”最佳方案是需要著重考慮的問題。

組裝庫內(nèi)設(shè)有2條組裝流水線,分別是2年檢、6年檢組裝流水線,每條流水線設(shè)6個臺位,包括組裝準備臺位、車內(nèi)設(shè)備安裝臺位、車頂設(shè)備安裝臺位、車體稱重臺位、轉(zhuǎn)向架安裝臺位等,主要工裝設(shè)備有起重機、架車機、作業(yè)平臺、工藝轉(zhuǎn)向架、轉(zhuǎn)盤、車體稱重臺等。

庫內(nèi)主要完成車底、車內(nèi)及車頂設(shè)備的組裝,包括變壓器、變流器、電源柜、蓄電池、電器柜、制動柜、衛(wèi)生間、第三方設(shè)備、牽引風機、空壓機、干燥器、復(fù)合冷卻器及通風機組、車頂大蓋等的吊裝。起重機除了起吊不同質(zhì)量的零部件外,在車體稱重臺位及特殊情況下還應(yīng)具備起吊整個車體的能力。其起吊噸位在0.9～1 100 kN。

為了提高作業(yè)效率,車體組裝采用流水線方式, 2年檢流水節(jié)拍為80min,6年檢流水節(jié)拍為160min,每個工位必須按既定節(jié)拍完成作業(yè)內(nèi)容。按照流水線作業(yè)要求,起重機的吊鉤范圍應(yīng)覆蓋每個工位。如圖2所示。

圖2 車體流水修節(jié)拍

由此可以看出,機車組裝庫內(nèi)起吊范圍廣,起吊作業(yè)頻繁,且起吊方式是影響流水作業(yè)節(jié)拍的關(guān)鍵因素,因此機車組裝庫的起重方式應(yīng)滿足流水線工藝要求,并具有較好的適應(yīng)性和較高的作業(yè)效率。

目前國內(nèi)外機車廠或機務(wù)段車間內(nèi)的起重方式種類繁多,有橋式起重機、壁行吊、半門吊(門吊)、自立式懸臂吊,還有氣墊式遷車臺等等,根據(jù)工藝需要可以設(shè)置一種起重方式或多種起重方式的組合,也可以設(shè)置雙層起重機。

每種起重方式各有優(yōu)缺點和適用范圍,如橋式起重機:起重范圍廣,但作業(yè)效率低,對操作要求高;雙層橋式起重機:起吊盲區(qū)小,起重能力大,但對庫房結(jié)構(gòu)要求高;壁行吊、(半)門吊、懸臂吊:操作靈活,但起重噸位小;氣墊式遷車臺:轉(zhuǎn)運方便快捷,但對地面平整度要求較高。

廣州基地機車組裝庫6年檢流水線上車體稱重臺位處(5SP)因設(shè)備安裝要求不能設(shè)置軌道,車體的移動無法通過工藝轉(zhuǎn)向架完成,因此需考慮設(shè)置2臺75 t橋式起重機,通過2臺起重機共同起吊車體到下一工位。

除車體外,庫內(nèi)吊裝的零部件小至油泵(94 kg)、大至主變壓器(13 t),因此需考慮設(shè)置若干臺16 t橋式起重機。為了使吊鉤范圍能覆蓋每一個工位,并增加起重機操作的靈活性,因此決定采用雙層起重機方式。如圖3所示。

雙層設(shè)置方式有以下幾種組合方案:(1)上層75 t橋式+下層16 t橋式;(2)上層75、16 t橋式+下層壁行吊;(3)上層75、16 t橋式+下層半門吊;(4)上層75、16 t橋式+下層懸臂吊;(5)上層75、16 t橋式+氣墊車。由于懸臂吊對流水線作業(yè)有干擾,且?guī)靸?nèi)設(shè)有軌道而不滿足氣墊車對地面平整度的要求,故先排除懸臂吊和氣墊車的方案,重點對前述3種組合方案進行適應(yīng)性分析和經(jīng)濟性比較,見表1。

圖3 雙層起重機方案

表1 雙層起重機組合方案比選

由表1可以看出,組合方案(2)即橋式起重機和壁行吊的組合方式可以較好地適應(yīng)機車組裝庫的起吊要求和流水線作業(yè)工藝,同時較之雙層橋式組合方案可以降低庫房高度,節(jié)約用鋼量,且設(shè)備配置數(shù)量適中,因此采用橋式起重機和壁行吊的組合方案具有明顯優(yōu)勢。

2/6年檢組裝庫采用橋式起重機與壁行起重機相配合,實現(xiàn)了起重機交叉作業(yè)互不干擾、并行臺位同時作業(yè)互不影響的預(yù)期目標,同時采取動力轉(zhuǎn)向架實現(xiàn)車體的自行移動,輔以軌道平車、電瓶叉車和自走行升降作業(yè)臺相配合,實現(xiàn)了組裝庫的物流有序、組裝效率倍增。

3 架車工藝方案研究

以往機務(wù)段進行架車作業(yè)所采用的設(shè)備為移動式架車機,架車臺位設(shè)有檢查坑。當機車停車就位后,檢修人員先進入檢查坑,拆除機車車體上部與走行部之間的線纜連接。檢修人員從檢查坑出來后,移動架車機,對準機車架車點,啟動架車機,架起上部車體,實現(xiàn)車體與走行部的分離。架車機與機車對位依靠人工,勞動強度大、耗用時間長,作業(yè)效率和對位精度低。作業(yè)場地被檢查坑(長27 m,寬1.3 m,深1.1 m)分割成多個部分,檢修人員作業(yè)不便。和諧型電力機車的主變壓器、變流器是從車體下部進行拆裝的,因檢查坑的存在,拆裝不便,適應(yīng)性差。

移動式架車作業(yè)方式多應(yīng)用于定位修檢修工藝,多工種以及上下道工序相互穿插影響,機車檢修臺位作業(yè)線及軌旁場地堆放各類待修及修竣部件,作業(yè)現(xiàn)場零部件堆放擁擠、凌亂,作業(yè)流程之間互相干擾嚴重。

移動式架車機一般用于定位修檢修工藝,在整個架修作業(yè)期間,架車臺位占用時間為機車庫停時間,一般為5 d,一年檢修能力為50臺左右。按常規(guī)機務(wù)段中修庫2條中修庫線、每線設(shè)解體臺位和組裝臺位各1個,常規(guī)機務(wù)段中修能力一般不超過200臺/年。

常規(guī)機務(wù)段基本采用定位修+移動式架車機的工藝流程方式,機車解體、推出轉(zhuǎn)向架、拆裝車底大部件以及機車組裝作業(yè)過程耗時長、多工種相互穿插影響、作業(yè)場地堆放各類待修及修竣部件,工作環(huán)境較差。這種常規(guī)作業(yè)模式是無法適應(yīng)大功率機車檢修基地3倍乃至5倍以往中修機務(wù)段檢修工作量的需求。

從和諧型大功率機車檢修工藝流程中可以看出,架車作業(yè)是一個關(guān)鍵工序節(jié)點。完成架車作業(yè)后,機車將分解成兩大部分:上部車體和下部轉(zhuǎn)向架。后續(xù)作業(yè)將分別在部件庫和轉(zhuǎn)向架庫分別完成。因此,架車作業(yè)時間將直接影響后道工序是否能順利、快捷地進行,架車機起著控制性的作用。傳統(tǒng)機務(wù)段架車作業(yè)采用移動式架車機,其對位時間較長。機務(wù)段檢修作業(yè)量一般年中修機車臺數(shù)在200臺以內(nèi),平均每天約0.3臺,架車時間長短對檢修時間影響不大。而和諧型大功率機車檢修基地設(shè)計能力一般在年檢修能力在500～1 000臺,其檢修工作量數(shù)倍于傳統(tǒng)機務(wù)段工作量。因此,每道工序要求銜接緊密,時間節(jié)拍控制緊湊。

大功率機車檢修基地采用組裝臺位同一條流水線串聯(lián)布置的工藝總體方案,機車架車作業(yè)是機車解體、組裝作業(yè)的關(guān)鍵工序,其總體技術(shù)方案、作業(yè)效率性能對機車檢修周期長短、檢修質(zhì)量優(yōu)劣起著至關(guān)重要的作用,因此機車架車方式及架車裝置需盡可能減少對上、下道流水作業(yè)工序的影響。

由于大功率交流傳動機車的檢修過程中既要升降車體和轉(zhuǎn)向架,又要滿足檢修庫內(nèi)地面上保留機車走行軌道,采用固定式架車機是最好的選擇。固定架車作業(yè)方式作業(yè)空間通暢,適合機車主變壓器等車底大部件拆裝作業(yè)。固定架車作業(yè)方式與工藝轉(zhuǎn)向架的配套設(shè)置,組裝架車臺位占用時間可減少到3.5～4 h,與移動式架車機作業(yè)模式相比較而言,作業(yè)效率有了大幅提升。

隨著我國鐵路和諧型大功率交流傳動機車的批量投入使用,要實現(xiàn)兼容多種型號的大功率交流傳動機車的架車作業(yè),必須考慮固定式架車機布置方案和結(jié)構(gòu)形式。對現(xiàn)有大功率交流傳動機車的尺寸進行分析研究,以車體的中心線為基準線左右對齊布置車體,將所有機車轉(zhuǎn)向架的軸距和定距進行分類,確保轉(zhuǎn)向架舉升梁能夠滿足不同車型的要求。HXD機車定距見圖4。

結(jié)合流水修總體工藝方案,實現(xiàn)兼容各型和諧型大功率機車車型的固定式架車工藝方案,解決了大功率機車整備質(zhì)量大,轉(zhuǎn)向架軸式、定距、軸距、架車點位置差異大,車底大部件布置復(fù)雜、拆裝困難的難題。解體組裝流水線通過設(shè)置固定式架車機,顯著提高上、下道工序通過能力。固定式架車機采用自動對位控制技術(shù),有效提高架車作業(yè)效率和檢修臺位的利用率,減少檢修作業(yè)庫停時間。固定架車作業(yè)方式與工藝轉(zhuǎn)向架配套設(shè)置,解體組裝架車臺位作業(yè)效率提高5～6倍。

4 結(jié)語

車體采用L型流水修總體工藝方案,顯著提高檢修效率,改善作業(yè)環(huán)境;采用復(fù)合式起重工藝方案,有效降低流水線工位、起重作業(yè)相互干擾;采用固定式架車工藝方案,極大提升上下工序銜接與流水線通過能力;可指導(dǎo)其他和諧型大功率機車檢修基地、機務(wù)段設(shè)計。

[1] 中鐵第四勘察設(shè)計院有限公司.新建廣州和諧型大功率機車檢修基地工程可行性研究[R].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院有限公司,2009.

[2] 中鐵第四勘察設(shè)計院有限公司.新建廣州和諧型大功率機車檢修基地工程初步設(shè)計[R].武漢:中鐵第四勘察設(shè)計院有限公司,2009.

[3] 中鐵二院工程集團有限責任公司.機務(wù)段設(shè)計手冊(送審稿) [M].成都:中鐵二院工程集團有限責任公司,2010.

[4] 中華人民共和國鐵道部.TB10004—28 J833—2009鐵路機務(wù)設(shè)備設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社,1998.

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[6] 中華人民共和國鐵道部.和諧型大功率交流傳動機車技術(shù)叢書HXD1型電力機車[M].北京:中國鐵道出版社,2009.

[7] 中華人民共和國鐵道部.和諧型大功率交流傳動機車技術(shù)叢書HXD2型電力機車[M].北京:中國鐵道出版社,2009.

[8] 中華人民共和國鐵道部.和諧型大功率交流傳動機車技術(shù)叢書HXD3型電力機車[M].北京:中國鐵道出版社,2009.

[9] 申瑞源.高標定位勇于創(chuàng)新扎實推進和諧型機車二年檢工作推動機車檢修工作邁上新臺階——在和諧型機車二年檢工作會議上的講話[R].2011.

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[11]韓永軍.武漢動車段檢查庫設(shè)計思考[J].鐵道標準設(shè)計,2011 (5):110-111.

[12]周海風.武漢和諧型大功率機車檢修基地方案研究[J].鐵道標準設(shè)計,2009(4):114-116.

Optim ization on Overall Process Program of Guangzhou High-power Locom otive Overhaul Base

AIGang
(Engineering Design Evaluation Center,the Ministry of Railways,Beijing 100844,China)

Based on 2/6 annual inspection requirements in Guangzhou high-power locomotive overhaul base,the overall process program of car-bodymaintenance,aswell as the crane combination plan and the car-lifting scheme in car-body assembly depotwere researched and compared respectively in this thesis. And then the overall process program of car-body maintenance with L-shaped assembly line,the composite crane process plan and the stationary car-lifting process schemewere selected and adopted.As a result,the maintenance ability and efficiency have increased significantly.

system optimization;overhaul base;overall process program

圖4 HXD機車定距圖示(單位:mm)

U269

A

1004-2954(2013)07-0123-04

2013-04-17

艾 剛(1960—),男,高級工程師,1982年畢業(yè)于蘭州鐵道學(xué)院內(nèi)燃機車專業(yè),工學(xué)學(xué)士,E-mail:aigang@crecc.com.cn。