關于機車檢修基地設計思想的研究

沈岐安

(哈爾濱鐵路局 哈爾濱機車檢修基地,黑龍江哈爾濱150050)

和諧型機車批量生產的同時,鐵道部同時積極推進了和諧型大功率機車檢修基地建設,建立完善大功率機車檢修體制。鐵道部確定的是“4+1”戰略(4即四個和諧型電力機車檢修基地,1即一個和諧型內燃機車檢修基地),近期鐵道部將籌建第六、第七個基地(成都、西安基地),屆時全路將有7個和諧型機車檢修基地(即6+1)。目前5個基地中,已經先后進入土地預審、環評、初步設計、施工和監理招標等階段,設計和建設工作任務十分繁重,由于和諧型機車投入運用時間不長,技術標準掌握需要時間、建設周期短等因素,檢修基地的設計、建設工作面臨著諸多困難,通過接觸檢修基地設計、建設前期工作,提出一些檢修基地設計上的一些想法。

1 和諧型機車的主要特點

和諧型大功率交流機車在設計理念、結構形式、傳動方式、集成化程度以及控制技術方面與國內既有機車有著較大的區別,從而也決定了維護保養、檢修的理念和模式存在著較大的不同。

(1)定期維修內容簡化。從幾種車型外方建議的檢修修程和檢修作業內容來看,大功率機車運行一年或20萬km以下時,基本以性能和安全性檢查為主;運行兩年或50萬km以上,以深度檢查和定期檢修為主。

(2)日常檢查維護操作方便。機車運行一年或20萬km以下的預防性檢查,可以在既有機務設施的基礎上,經過適當改造,并配置所需的檢查設備可以滿足大功率機車維護、保養要求。

(3)大級別修程以換件修、部件集體修為主。機車運行一年或20萬km以上的定期檢修,由于機車采用的部件與傳統機車有著根本的不同,造成檢修工藝和檢修設備存在較大差異,既有機務設備很難利用,需要全新配置。

(4)部件設計維修理念較新。和諧型大功率機車設計理念、結構和部件的特殊性決定了檢修設施和工藝的特殊性。配套的檢修設施應該結合自身的特點,并兼容各種機型統籌考慮、獨立設置。

2 全鐵路和諧型機車檢修基地總體框架

全鐵路在北京、上海、武漢、廣州、成都、西安建立6個路網性電力機車檢修基地,主要承擔東北、華北、華中、華東、華南地區使用的全部和諧型大功率電力機車的2年檢至6年檢的機車檢修工作。在哈爾濱建立一個內燃機車檢修基地,主要承擔東北3省及北京、天津、河北地區使用的和諧型大功率內燃機車2年檢至6年檢的機車檢修工作。其中成都、西安為新增的檢修基地。鐵道部已經確定的機車檢修基地的主要功能定位及基本情況如表1。

3 檢修基地設計中面臨的主要問題

(1)工藝穩定性問題。無論是 HXD1、HXD2、HXD3,還是HXN3、HXN5型機車,最多的機型僅僅投入運用2年多,最長的不過3年,很多機型如HXN3、HXN5型僅僅是2009年才剛剛新造出廠,2009年5月份投入運用。機車生產制造質量、制造工藝以及運用質量的穩定問題都并不明確。很多機車主要部件及配件使用壽命并沒有形成規律,要想對2年、4年、6年、12年后的機車質量和部件變化的壽命規律進行“預期”、“估計”,顯然是有極大難度的。因此和諧型機車檢修工藝的制定和完善將是一個長期的過程。這也是和諧型機車檢修基地設計上不可回避的問題。

表1 已確定的檢修基地主要功能定位及基本情況

(2)機車配件問題。由于國產部件和進口部件的不同造成同型的,修造價格、檢修費用、部件互換特性等都會存在一定的差異。一方面,國產化的質量穩定性需要進一步認定或需要一個過程,另一方面,檢修基地對這些部件的檢修標準和費用安排也應注意,應分別針對不同機車或部件,采取不同的檢修部件更換材料或工藝。

4 機車檢修基地建設思想的新要求

國內外各類先進的機車車輛檢修基地,就全鐵路新建和諧型機車檢修基地的設計思想和管理思想而言,這是全鐵路機務的一個新機遇,也是全鐵路機務檢修新發展的風向標,首次研究設計專門的機車檢修基地,任重道遠。

(1)必須堅持高標準。建設世界先進、力爭一流的檢修基地,對全鐵路機務發展和走勢影響巨大。首先要全面體現高標準。和諧型機車檢修基地絕不是一個具有較強檢修能力的機務段,不能沿用既有的機車檢修模式和檢修管理方式。要優化LOGO設計,力保投資效率、效益最大化。要體現國際化、標準化。和諧型機車檢修基地應著眼于工業化設計、體系化認證、信息化管理、自動化檢修、現代化物流,可視化控制,社會化經營,市場化服務,創建世界一流的檢修基地。和諧型機車造出一流質量,修出一流水準,用出一流水平,體現高標準,是全鐵路機務的一項重要任務。其次要體現國際先進標準。在建設、維修、管理上兌現質量管理體系ISO9001-2008、職業健康安全管理體系規范(GB/T28001-2001)、環境管理體系的認證ISO14000、職業安全衛生管理體系ISO18000、測量管理體系ISO10012:2003、CC安全標準等國際認證標準的各項要求,并研究相關認證的必要性。

(2)必須堅持講科學。在轉變觀念,創新思路的同時,也要符合中國鐵路實際。一要學習借鑒國外機車廠家制造維修的理念和世界機車維修制度上的新思維,把國外在機車制造、修理、保養維護的先進經驗學到手;二要結合中國國情,特別是針對大功率和諧型機車運用指標非常高,負荷大、日走行公里長的實際,要合理制定機車的運用周期、檢修周期和技術標準、尺寸限度。三要結合我國機車車輛生產制造質量、工藝水平、檢修能力的不斷發展,合理調整相關的技術管理、檢修管理制度標準。四要結合我國機車運用體制、機務管理體制發展變化對機車質量變化規律的影響。近幾年,全鐵路機車運用質量逐步提高,機破率下降,檢修保養水平提升,機車擴大修、大部件破損大幅度減少,對機車正常檢修、非正常檢修的范圍和標準變化也是一個影響。五要高度注意和諧型機車范圍限度、工藝的穩定性與基地檢修能力設計的關系,這兩個方面互相影響,相互制約。

(3)高度重視機務檢修信息化建設。機務檢修信息化的發展方向,應該是大量的信息集成和可利用信息的共享、決策、作業的支持,切實滿足作業者、管理者對信息的需求,提高工作效率、管理效率。也就是說還信息系統的“本來面目”。

(4)盡快研究并明確各型和諧型大功率機車的檢修規程,建立健全符合我國實際的技術標準體系。在大功率機車實際運營經驗和借鑒國外先進技術標準的基礎上,建立一整套關鍵技術的設計標準體系、制造標準體系、質量控制標準體系、評估標準體系和運營維修標準體系,并以鐵道部頒標準頒布試行。目前,當務之急是盡快制定維修技術標準,滿足檢修需要。明確檢修范圍和檢修技術限度,這是機車檢修基地設計、管理、檢修的一個“基本法”和核心依據[3]。

(5)注意設備的兼容性問題。全鐵路各和諧型機車檢修基地,都承擔不止一種機型的機車,至少 2種。由于機車型號的不同,帶來整體工藝布局及工藝裝備的不同。考慮有利于職場、發揮設備作用、體現價值工程要求,我們強調設備對各型機車的兼容性,但這方面要特別注意的是這些工裝設備都是專門研發,根本沒有批量,生產周期短,設備很難有改進的機會,一般講兼容性越大,設備質量的可靠性越低,會影響機車檢修的實際效率和效果。因此這些專用工裝設備,必須要慎重設計、反復推敲,確保一次設計成功,性能達標。

(6)要強化和諧型機車檢修基地建設和組建過程中的創新問題。要創立全新的管理理念,研究全新的修程修制,實施全新的維修方式,推進全新的維修管理,建立健全全新的維修經營管理制度,通過全新的用人用工方式、全新的物流、先進的信息化建設、優良的檢修工藝裝備、高素質的職工隊伍,一流的管理理念和手段,樹立全鐵路和諧型機車的檢修品牌。

5 充分發揮新技術在基地設計中的應用

就全鐵路5個和諧型機車基地初步設計方案看,都體現了新思想、新方向,很有借鑒性。相對于全鐵路機務檢修而言,和諧型機車檢修基地應率先引用以下的10項新技術,將在推動機務檢修的發展上體現效果。

(1)在機車主要部件、核心部件如輪對等部件擦傷精度上引用相控陣技術。相控陣檢測技術是一種特殊的超聲波檢測技術,德國最早將相控陣技術應用于機車輪軸檢測,并逐步取代原始超聲波探傷方法。應用相控陣技術探傷設備的檢測精度、準確度、效率都遠高于目前機務檢修使用的普通超探設備,縮小和消除了檢測盲區,提高了機車主要部件的檢測質量[4]。

(2)機車關鍵部件尺寸檢測上,應用激光跟蹤儀。應用激光技術實現測量的絕對跟蹤儀,可對機車車體靜撓度測量、轉向架構架測量、柴油機、主發電機組裝法蘭同軸度、平行度測量等關鍵尺寸檢測,不但提高精度,而且用途多,高效簡捷。跟蹤儀的一機多用將得到充分體現。

(3)基地設計節能上應用熱泵系統和紅外輻射供暖系統。①是采用熱泵(Heat Pump)技術。這是近年來全世界倍受關注的新能源技術。在噴漆間排出的氣體(熱空氣)的能量利用問題,可以采用熱泵,將排氣的熱能與進氣冷空氣進行交換,將大部分排氣的熱能交換給新風(冷空氣),使新風僅需要少量的能耗來加熱適應噴漆所需要的溫度條件和作業條件。其節能效果將十分明顯。據測算,在一定條件下,以熱泵能耗費用為1計,電加熱則為3.75,電熱水器為4.05,液化氣為2.36,管道煤氣為2.11,柴油鍋爐為4.25。②是采用燃氣紅外線輻射采暖系統。燃氣紅外線輻射采暖技術以其均勻舒適的供暖性能、高效節能的運轉方式、保護環境和安裝方便的優良特性在大空間建筑采暖方面備受青睞。其節約能源可達30%～60%,大大降低運行成本。特別是相對于檢修基地的高、大的空間來說,節能效果更可觀。

(4)清洗方式上采取高壓水射流和煮洗的復合技術。到目前為止,高壓水射流清洗已經成為西方發達國家的主流清洗技術,占到了清洗業市場份額的80%以上,在美國高壓水射流清洗已占到了清洗業的90%。當前我國機務系統在用的機務清洗設備中,高壓水射流、煮洗設備很普遍,但兩種設備均有技術的局限性。煮洗設備是最原始的清洗方式,有一定的效果,清洗過程長、作業條件差、能耗高、成本高、清洗質量一般。而高壓水射流清洗技術是近年來在國際上興起的一門高科技清洗技術。高壓水射流清洗具有清洗成本低、速度快、清凈率高、不損壞被清洗物、應用范圍廣、不污染環境等特點。但高壓水射流只是一個單一的技術手段,也有其自身的局限性,比如無法清洗復雜管路、清洗流程過于復雜。所以在機車主要部件如柴油機機體的清洗上,應采用高壓水射流、煮洗復合技術,既能彌補二者清洗的局限性,同時又能確保清洗效果和效率。

(5)先進的物流技術。主要是在機務檢修系統引用無人搬運車AGV(Automated Guided Vehicle)自動化程度高,當車間某一環節需要輔料時,由工作人員向計算機終端輸入相關信息,經計算機系統處理并發出指令,最終被AGV接受并執行——將輔料送至相應地點。AGV能夠實現充電自動化,電量即將耗盡時自動“排隊”充電。

(6)提高組裝作業效率的工藝裝備。主要有兩種:①電動或液壓定扭矩扳手自動定位反力機構。主要解決現有產品操作不便效率低的問題。均采用專利技術,可方便的自動尋找反力臂支撐點,反力臂可360°旋轉,操作簡單,提高了工作效率。適于單軸電動定扭矩扳手。這種扳手可用于機車柴油機動力組、抱軸箱、軸箱、主軸承蓋等關鍵部件,特別是需要確保扭矩的部件的拆卸、組裝時十分有效。②自平衡助力機械手。助力機械手是一種無重力化手動承載系統,一種新穎的、用于物料搬運時省力化操作的助力設備。特別是在部件拆、裝搬運時,單手手動較費力時需要托舉才能作業等較多的情況,較大提高作業效率,防止人身傷害。對反復抓取部件的諸如轉向架拆裝 、柴油機拆裝、電機拆裝等場合,會大大提高作業效率。

(7)轉向移車臺。移車臺、轉車盤都是機務常用設備,各有不同功用,都有較大的占地面積。在土地日益緊缺的今天,節約土地將是比節能更有益的工作。轉向移車臺將移車、轉向功能合二為一,既可適用于鐵路機務段、車輛段、機車車輛工廠制造和修理生產工序間的平行轉軌作業,又可以實現對機車車輛的轉向。目前轉向移車臺方案有多種 ,深坑式、淺坑式、無坑式3大類。推薦使用無坑式的方案,可不影響廠區的地面交通,解決無軌車輛的地面交通和消防問題,節約用地,減少配套工程的投資費用,降低工廠投資和生產成本,使用安全可靠,便于維護等優點。

(8)地坑式架車機。地坑式架車機是國內外高速鐵路檢修基地普遍采用的重要設備之一。使用地坑式架車機對于和諧型機車檢修基地來講,一是提高架車效果和效率,地高式架車機舉升效率高,提高機車檢修組合庫流水作業的效率;二是具有分部舉升的功能,在舉升整車時可分部舉升轉向架,實現一機多用;三是架車結束后架車機可沉于地下,地面平整美觀,有利于其他作業,實現無障礙。

6 結束語

通過對和諧型機車檢修基地介紹,分析了和諧型機車檢修基地的設計思路對設計上可以引用的新思維、新技術,對檢修基地建設提供參考意見。

[1] 采暖通風與空氣調節設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2001.

[2] 燃氣紅外線輻射采暖技術及其應用.http:∥www.lunwentianxia.com論文天下.

[3] 周海鳳.武漢和諧型大功率機車檢修基地方案研究[J].鐵道標準設計,2009,(4):114-116,125.

[4] 單寶華,喻 言,歐進萍.超聲相控陣檢測技術及其應用[J].無損檢測,2004,26(5):235-238.