魏常慶 董玉欣

摘? 要：國(guó)家能源集團(tuán)將鐵路貨車“狀態(tài)修”具體細(xì)分為4個(gè)級(jí)別，該文針對(duì)Z1修整備線存在的問題進(jìn)行調(diào)研與分析，對(duì)閘調(diào)器調(diào)整、更換支撐桿、更換旁承滾子和更換鉤托梁尼龍磨耗板等作業(yè)的快捷工裝，以及將上述多套工裝的模塊化集成整合技術(shù)進(jìn)行研究，提供Z1修多功能作業(yè)車及配套裝備整體實(shí)施方案。該文提出的Z1修多功能作業(yè)車具有模塊化、集成化、高效運(yùn)行、安全可靠和多功能靈活柔性化作業(yè)等特點(diǎn)，可以為鐵路貨車Z1修裝備線優(yōu)化升級(jí)應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：鐵路貨車；狀態(tài)修；作業(yè)車；工裝；支撐桿；模塊化

中圖分類號(hào)：U279? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）17-0090-04

Abstract： The State Energy Group divides the "condition-based repair" of railway freight cars into four levels. In this paper， the problems existing in Z1 repair and preparation line are investigated and analyzed. The quick tooling for the adjustment of brake conditioner， the replacement of supporting rod， the replacement of side bearing roller and the replacement of hook beam nylon wear plate， as well as the modular integration technology of the above multiple sets of tooling are studied. The overall implementation scheme of Z1 repair multi-function vehicle and supporting equipment is provided. The Z1 repair multi-function vehicle proposed in this paper has the characteristics of modularization， integration， efficient operation， safety and reliability， multi-function and flexible operation， which can provide reference for the optimization and upgrading application of railway freight car Z1 repair and equipment line.

Keywords： railway freight car; condition repair; working vehicle; tooling; support bar; modularization

鐵路貨車“狀態(tài)修”是指在貨車車輛基本結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵零部件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，探索貨車精準(zhǔn)施修的工作方式[1]。針對(duì)不斷加大的萬噸重載運(yùn)輸，特別是部分周轉(zhuǎn)頻次高、磨耗加劇的車輛，“狀態(tài)修” 的檢修模式，能夠避免“計(jì)劃預(yù)防修”模式的“過度修”和“不足修”，具有針對(duì)性更強(qiáng)、更經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)[2-4]。國(guó)家能源集團(tuán)作為國(guó)內(nèi)最大的專業(yè)化鐵路移動(dòng)裝備的能源企業(yè)，完成鐵路貨車“狀態(tài)修”工藝規(guī)程體系編制，將貨車“狀態(tài)修”具體細(xì)分為4個(gè)級(jí)別，簡(jiǎn)稱為Z1修、Z2修、Z3修和Z4修[5]。其中，Z1修是指國(guó)家能源集團(tuán)鐵路貨車狀態(tài)修檢修規(guī)程中的狀態(tài)修修程1。

1? Z1修整備線存在的問題調(diào)研與分析

針對(duì)國(guó)能鐵路裝備公司肅寧分公司黃驊港Z1修整備線上可能涉及的檢修項(xiàng)目[6]進(jìn)行了調(diào)研，其整備線共有2條線，有效長(zhǎng)度892 m，具體存在問題分析如下。

1.1? 人工調(diào)整閘調(diào)器重復(fù)工作量大

全列車更換閘瓦，需要先逐車調(diào)整閘調(diào)器，由人工手持閘調(diào)器調(diào)整工具逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)閘調(diào)器外體3圈左右，待換完新閘瓦后，再次反向調(diào)整閘調(diào)器。如C80車型配置了雙側(cè)制動(dòng)裝置，每輛車需要調(diào)整2個(gè)閘調(diào)器，反復(fù)調(diào)整閘調(diào)器時(shí)長(zhǎng)約5 min以上，一條整備線上54輛車調(diào)整閘調(diào)器耗時(shí)約270 min。且該閘調(diào)器是安裝在C80車輛兩端的高位平臺(tái)上，檢修人員上下不便，只能站立在離閘調(diào)器較遠(yuǎn)的位置，用加長(zhǎng)桿的手動(dòng)調(diào)整工具調(diào)整，重復(fù)作業(yè)工作量較大。

1.2? 更換支撐桿作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度較大

檢查更換支撐桿是在整備線上列車不解編情況下，人工進(jìn)入車體內(nèi)部作業(yè)。在車體內(nèi)部沒有大型機(jī)械化工裝設(shè)備的作業(yè)位置，支撐桿每根重量80 kg左右，穿圓銷孔固定位置距離車廂底面高度1.6 m，目前是由人力搬運(yùn)到車體內(nèi)部，再由2個(gè)人配合抬起一端，舉起對(duì)準(zhǔn)銷孔，穿上圓銷，再抬起另一端，調(diào)整孔距，穿上圓銷，操作者體力消耗較大，工時(shí)較長(zhǎng)，同時(shí)還存在較大的人身安全的隱患。

1.3? 更換旁承滾子作業(yè)需要安全高效架車作業(yè)

更換旁承滾子作業(yè)，需要架車騰出更換作業(yè)空間。目前架車作業(yè)是在車鉤支撐座處通過單套手動(dòng)液壓千斤頂架車，架車效率較低，且單點(diǎn)架車有一定的安全隱患。整備線長(zhǎng)，需要架車點(diǎn)位較多。

1.4? 更換鉤托梁尼龍磨耗板作業(yè)空間狹小

為滿足重載列車連掛的互鉤差標(biāo)準(zhǔn)，需要調(diào)整更換鉤托梁尼龍磨耗板。因鉤托梁尼龍磨耗板作業(yè)空間狹小，采用普通的手動(dòng)工具很難操作完成，且手動(dòng)更換作業(yè)有一定的安全隱患。

1.5? 整備作業(yè)線長(zhǎng)且長(zhǎng)列車不解編作業(yè)，輔助作業(yè)時(shí)長(zhǎng)影響作業(yè)效率

目前，Z1修整備線距離長(zhǎng)，且長(zhǎng)列車不解編[7]作業(yè)。因此，作業(yè)時(shí)所需零配件、工裝工具配送和收放等輔助作業(yè)時(shí)長(zhǎng)將直接影響作業(yè)效率。

綜上所述，針對(duì)上述所列實(shí)際問題，研究適用于Z1修整備線作業(yè)的多功能作業(yè)車及配套裝備，具有現(xiàn)實(shí)必要性和廣泛的應(yīng)用前景。

2? 研究?jī)?nèi)容

擬研發(fā)閘調(diào)器調(diào)整、更換支撐桿、更換旁承滾子和更換鉤托梁尼龍磨耗板等作業(yè)的成套快捷工裝，并將上述各式快捷工裝形成模塊化，進(jìn)一步優(yōu)化整合成Z1修移動(dòng)作業(yè)車，具有模塊化、集成化、高效運(yùn)行、安全可靠和靈活柔性化作業(yè)等特點(diǎn)。

2.1? 研發(fā)適合調(diào)整閘調(diào)器作業(yè)操作的電動(dòng)工裝

將根據(jù)閘調(diào)器的外形特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際的操作動(dòng)作，設(shè)計(jì)專用的電動(dòng)并具備握持、轉(zhuǎn)動(dòng)閘調(diào)器功能的工裝。

2.2? 研發(fā)適合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境的更換支撐桿作業(yè)成套快捷工裝

研發(fā)更換支撐桿作業(yè)的快捷工裝，主要解決支撐桿的安裝對(duì)位和車體內(nèi)外傳送的問題。首先，根據(jù)車體內(nèi)部作業(yè)空間小、支撐桿重量重、抬升對(duì)位位移大、支撐桿的安裝孔距與車體安裝座距離不均等問題，支撐桿安裝對(duì)位的快捷工裝將考慮輕量化，電動(dòng)助力抬升，并兼具支撐桿車體安裝座距離調(diào)整功能。研發(fā)支撐桿在車體內(nèi)外傳送機(jī)構(gòu)，沿下側(cè)門門口通道實(shí)現(xiàn)支撐桿的車體內(nèi)外傳送。

2.3? 研發(fā)適合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境的更換旁承滾子作業(yè)的快捷工裝

更換旁承滾子的快捷工裝，根據(jù)整備作業(yè)線長(zhǎng)，架車點(diǎn)多等特點(diǎn)，在列車不解編的前提下，研發(fā)安全快速的架車方式，騰出更換旁承滾子的作業(yè)空間。旁承滾子的取放將通過研發(fā)手動(dòng)專用工具解決。

2.4? 研發(fā)適合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境的更換鉤托梁尼龍磨耗板作業(yè)快捷工裝

研發(fā)更換鉤托梁尼龍磨耗板快捷工裝主要用于鉤托梁尼龍磨耗板丟失、破損以及車鉤高度不符合技術(shù)要求時(shí)的快速更換。根據(jù)車鉤鉤體重量大，更換作業(yè)空間狹小的特點(diǎn)，依據(jù)鉤體和車鉤沖擊座之間的外形空間結(jié)構(gòu)，采用便攜式液壓動(dòng)力源，設(shè)計(jì)出組合式液壓動(dòng)力工裝，在列車不解編的前提下快速完成鉤托梁尼龍磨耗板的更換。

2.5? 多套工裝集成模塊化

將研發(fā)閘調(diào)器調(diào)整、更換支撐桿、旁承滾子和鉤托梁尼龍磨耗板等作業(yè)的成套快捷工裝形成模塊化，配置移動(dòng)駕駛裝置、配套的統(tǒng)一動(dòng)力源、總控模塊，配套吊裝電子伺服助力機(jī)械手及材料供應(yīng)模塊等進(jìn)一步研制出Z1修多功能移動(dòng)作業(yè)車。

3? 實(shí)施方案

3.1? Z1修多功能作業(yè)車

Z1修多功能作業(yè)車擬由人工駕駛，適合狀態(tài)修（Z1）整備線上長(zhǎng)列車不解編作業(yè)，具備一定的障礙通過能力，由定制的電瓶車移動(dòng)底盤、電子伺服助力機(jī)械手、支撐桿運(yùn)載及傳送平臺(tái)、更換支撐桿、旁承滾子、鉤托梁磨耗板和閘調(diào)器調(diào)整等快捷工裝及能源控制供應(yīng)模塊等組成（圖1）。移動(dòng)作業(yè)車采用定制電瓶車移動(dòng)底盤，移動(dòng)底盤外形長(zhǎng)寬高尺寸在 3 600 mm×1 400 mm×1 800 mm以內(nèi)。該底盤以蓄電池組提供動(dòng)力，采用進(jìn)口CURTIS變流電控和國(guó)內(nèi)知名品牌的交流電機(jī)技術(shù)，可進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，便于駕駛操控對(duì)位。整個(gè)電動(dòng)移動(dòng)底盤高效節(jié)能，具有可靠性好，操作舒適，動(dòng)力強(qiáng)勁等特點(diǎn)。該多功能移動(dòng)作業(yè)車提供統(tǒng)一的快接220 V供電動(dòng)力源和63 MPa液壓源。

3.2? 電子伺服助力機(jī)械手

電子伺服助力機(jī)械手設(shè)計(jì)采用定制的折疊臂式Ai智能提升機(jī)，其核心部件伺服系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和行星減速機(jī)等采用進(jìn)口部件，電源供應(yīng)由電動(dòng)底盤中蓄電池通過工頻逆變器輸出提供，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速控制、遙控與懸浮模式、電磁剎車和超載保護(hù)等功能。

3.3? 支撐桿運(yùn)載及傳送平臺(tái)

支撐桿運(yùn)載及傳送平臺(tái)機(jī)構(gòu)安裝在多功能作業(yè)車的尾部，通過液壓控制，具備液壓升降、轉(zhuǎn)位、傳送等功能，升降采用由液壓控制的升降架，轉(zhuǎn)位采用具有限位功能的手動(dòng)控制轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)有吊裝支撐桿工作位、運(yùn)載支撐桿工作位、傳送支撐桿工作位。

支撐桿運(yùn)載及傳送平臺(tái)吊裝支撐桿工作位，將平臺(tái)下降高度，便于操作支撐桿吊裝上位。

支撐桿運(yùn)載及傳送平臺(tái)運(yùn)載支撐桿工作位，將平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到順車行駛方向，在車體寬度以內(nèi)，便于多功能車駕駛操作。

支撐桿運(yùn)載及傳送平臺(tái)傳送支撐桿工作位，將平臺(tái)調(diào)整高度，轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)正車輛下側(cè)門門口，便于支撐桿向車體內(nèi)部傳送。

傳送平臺(tái)上設(shè)置有液壓控制的開門裝置、前伸輔助托軸機(jī)構(gòu)和支撐桿傳送裝置，傳送平臺(tái)設(shè)計(jì)有可裝載3根支撐桿的卡裝槽，可將支撐桿U型彎朝上吊裝放入，卡裝槽內(nèi)設(shè)計(jì)配裝6組驅(qū)動(dòng)橡膠輪，每2組橡膠驅(qū)動(dòng)輪通過傳動(dòng)帶輪、帶輪漲緊機(jī)構(gòu)、三角帶等一起聯(lián)動(dòng)；卡裝槽對(duì)應(yīng)支撐桿分別設(shè)置頂升液壓缸；支撐桿運(yùn)載時(shí)，其前伸輔助托軸機(jī)構(gòu)回收，將支撐桿卡裝在槽內(nèi)；支撐桿傳送時(shí)，先將其前伸輔助托軸機(jī)構(gòu)伸出，對(duì)正車輛下側(cè)門門口，并將支撐桿傳送控制液壓缸升起，對(duì)應(yīng)槽內(nèi)的支撐桿被頂起。啟動(dòng)支撐桿橡膠驅(qū)動(dòng)輪，根據(jù)車輛支撐桿的需求，手動(dòng)按動(dòng)遙控器，控制對(duì)應(yīng)液壓缸落下，對(duì)應(yīng)槽內(nèi)的支撐桿與驅(qū)動(dòng)橡膠輪接觸，在橡膠輪轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下帶動(dòng)支撐桿前行，直至將支撐桿沿下側(cè)門門口通道傳送到車輛內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)支撐桿的車體內(nèi)外傳送。

3.4? 更換支撐桿快捷工裝

支撐桿安裝的快捷工裝，需要在鐵路運(yùn)煤敞車內(nèi)部將一根重80 kg左右的支撐桿，從車廂底面抬升到1 600 mm高度的支撐桿安裝座處，調(diào)整對(duì)準(zhǔn)銷孔，穿上圓銷，再抬起另一端，調(diào)整車廂兩側(cè)墻之間的支撐桿安裝座孔距，穿上圓銷。

由于運(yùn)煤敞車車廂內(nèi)部作業(yè)空間狹窄，下側(cè)門門口寬度和高度有限（900 mm×850 mm），較大體積和重量的工裝很難進(jìn)入作業(yè)。支撐桿安裝的快捷工裝，依托車廂側(cè)墻頂部做支撐，對(duì)支撐桿采取電動(dòng)助力提升的方式，主要由定制的電動(dòng)絞盤、尼龍輪滾動(dòng)卡裝機(jī)構(gòu)、專用特殊輕質(zhì)材料的曲柄吊架、操作手柄和便攜鋰電動(dòng)力源等組成，車體內(nèi)支撐桿吊裝對(duì)位以電動(dòng)絞盤為動(dòng)力源，曲柄支架吊掛在車體上邊梁上，并可沿車體側(cè)墻上邊梁移動(dòng)。將待裝支撐桿通過專用卡具吊裝一端，實(shí)現(xiàn)對(duì)位安裝。

3.5? 更換旁承滾子快捷工裝

更換旁承滾子快捷工裝，主要通過由便攜式電液動(dòng)力源提供動(dòng)力的電液架車機(jī)構(gòu)解決安全快速架車問題，電動(dòng)液壓架車機(jī)構(gòu)配置2套，每套可獨(dú)立完成車體一側(cè)旁承墊滾子的更換作業(yè)。旁承滾子的取放將通過研發(fā)手動(dòng)專用工具解決。

轉(zhuǎn)向架上旁承滾子與車體、側(cè)架、搖枕之間作業(yè)空間位置非常狹窄，需要先根據(jù)搖枕端頭和旁承體之間的空間位置設(shè)計(jì)出一套異形架車支架，異形架車支架放置于搖枕端頭與側(cè)架之間，在架車支架與車體橫梁之間放入二級(jí)液壓缸，通過向下壓縮枕簧，向上頂升車體，騰出約150 mm更換旁承滾子所需的作業(yè)空間，放置好安全支撐裝置，通過專用工具取放旁承滾子；更換旁承滾子的安全性通過低高度架車的電動(dòng)液壓安全頂升式架車裝置，機(jī)械式固定高度安全支撐裝置和無須作業(yè)人員手臂等身體部位進(jìn)入架車區(qū)域的專用取放工具得以保障（圖2）。

3.6? 更換鉤托梁尼龍磨耗板快捷工裝

研發(fā)液壓控制專用調(diào)整支架，調(diào)整支架卡裝在車鉤沖擊座內(nèi)。調(diào)整支架上邊框通過磁吸方式固定于車鉤沖擊座上邊，調(diào)整支架下面液壓缸勾貝桿上固定有卡裝支腳，以防止液壓缸作業(yè)時(shí)傾斜。

調(diào)整支架上的連掛鋼絲繩固定車鉤，通過液壓缸伸出，壓縮支撐座彈簧，使鉤頸下平面與車鉤尼龍磨耗板間產(chǎn)生40～50 mm更換間隙，在列車不解編的作業(yè)狀態(tài)下，再通過專用手動(dòng)工具撬動(dòng)更換磨耗板。液壓調(diào)整支架由便攜式電液動(dòng)力源提供動(dòng)力。

3.7? 電動(dòng)閘調(diào)器調(diào)整工裝

閘調(diào)器的電動(dòng)調(diào)整工裝由安裝座、驅(qū)動(dòng)盤、二連桿機(jī)構(gòu)、弧形夾爪和電機(jī)減速機(jī)總成等組成（圖3）。二連桿機(jī)構(gòu)通過橡膠塊與閘調(diào)器的外體接觸，弧形夾爪匹配在閘調(diào)器外體的外側(cè)，開啟電機(jī)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過二連桿機(jī)構(gòu)的搖擺運(yùn)動(dòng)將力傳遞至橡膠塊，橡膠塊擠壓閘調(diào)器外體，通過弧形夾爪的限制作用，使得閘調(diào)器外體發(fā)生間歇性轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)3圈左右自動(dòng)停止，閘調(diào)器正向調(diào)整完畢。待車輛更換閘瓦后，再反向驅(qū)動(dòng)調(diào)整閘調(diào)器。

4? 創(chuàng)新點(diǎn)分析

第一，研發(fā)的Z1修多功能作業(yè)車提供一套集成模塊化移動(dòng)作業(yè)平臺(tái)，通過集成快捷工裝模塊，實(shí)現(xiàn)人機(jī)結(jié)合的半機(jī)械化作業(yè)，減少輔助作業(yè)時(shí)間，從而提高整備作業(yè)效率，適合整備線上推進(jìn)式整備作業(yè)。

第二，該Z1修多功能作業(yè)車集成更換支撐桿、旁承滾子、鉤托梁磨耗板等快捷工裝功能模塊，配置電子伺服助力吊裝機(jī)械手和外供電源、液壓源等，合理利用作業(yè)車空間，簡(jiǎn)化Z1修裝備的配套結(jié)構(gòu)和能源配置，減少重復(fù)配套或分散配置所產(chǎn)生的成本。

第三，便攜式支撐桿更換工裝適合運(yùn)煤敞車內(nèi)部作業(yè)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，避免發(fā)生較大的人身安全隱患。

第四，更換旁承滾子的快捷工裝適合單側(cè)作業(yè)、安全可控，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，由單人操作，6 min以內(nèi)可完成單個(gè)旁承滾子更換。

第五，更換鉤托梁尼龍磨耗板快捷工裝采用便攜式液壓動(dòng)力源，為更換鉤托梁尼龍磨耗板提供足夠的操作空間，由單人操作，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，5 min以內(nèi)可完成單個(gè)鉤托梁磨耗板的更換。

第六，電動(dòng)閘調(diào)器調(diào)整工裝將傳統(tǒng)的手動(dòng)調(diào)節(jié)方式改進(jìn)為電動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，降低檢修員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了檢修和維護(hù)過程中安全事故的發(fā)生率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便攜，調(diào)整效果準(zhǔn)確可控。

5? 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)Z1修整備線上存在的問題進(jìn)行了調(diào)研分析并對(duì)Z1修多功能作業(yè)車及配套裝備的技術(shù)進(jìn)行了探索研究與試驗(yàn)，經(jīng)整備線現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的實(shí)施方案一定程度上解決了目前Z1修整備線存在的問題，為Z1修的機(jī)械化和自動(dòng)化提供了改進(jìn)性貢獻(xiàn)，為我國(guó)鐵路貨車狀態(tài)修裝備線優(yōu)化升級(jí)提供了參考，但是隨著鐵路貨車Z1修的進(jìn)一步開展，還需要更廣泛更深入的適應(yīng)性研究工作。

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