武漢動(dòng)車(chē)段三級(jí)修架車(chē)方案研究

于永興

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 湖北武漢 430063)

1 概述

武漢動(dòng)車(chē)段是武廣客運(yùn)專(zhuān)線的重要配套工程,承擔(dān)華中(中原)、西南地區(qū)及華北部分地區(qū)動(dòng)車(chē)組的一至五級(jí)修任務(wù)。

隨著國(guó)內(nèi)客運(yùn)專(zhuān)線不斷建成通車(chē),國(guó)產(chǎn)CRH系列200～300 km/h動(dòng)車(chē)組已分期分批投入運(yùn)營(yíng),并開(kāi)始進(jìn)入轉(zhuǎn)向架更換檢修期,且數(shù)量不斷遞增。按照動(dòng)車(chē)組的修程,一般三級(jí)修時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)向架更換檢修,其周期為120萬(wàn)km(個(gè)別為45萬(wàn)km)。高速動(dòng)車(chē)組為了保證運(yùn)行安全平穩(wěn)舒適,車(chē)內(nèi)密封要求嚴(yán)格,車(chē)廂間聯(lián)結(jié)復(fù)雜。因此,在一至三級(jí)修時(shí)動(dòng)車(chē)組一般整列不解編入庫(kù)作業(yè),直接將車(chē)體同步架起,整體拆卸更換轉(zhuǎn)向架。

為了減少動(dòng)車(chē)組檢修庫(kù)停時(shí)間,增加走行公里數(shù),提高運(yùn)營(yíng)效益,有必要對(duì)三級(jí)修架車(chē)方案進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)安全高效快速更換轉(zhuǎn)向架,保證動(dòng)車(chē)組運(yùn)營(yíng)效率和安全。

本文結(jié)合武漢動(dòng)車(chē)段三級(jí)修庫(kù)設(shè)計(jì),對(duì)動(dòng)車(chē)組整體架車(chē)方案進(jìn)行深入研究,從而指導(dǎo)動(dòng)車(chē)段高級(jí)修工藝設(shè)計(jì),具有重要意義。

2 三級(jí)修架車(chē)方式

目前，動(dòng)車(chē)組三級(jí)修主要有兩種整體架車(chē)方式：一種是移動(dòng)式架車(chē)機(jī)同步架起車(chē)體后整體更換轉(zhuǎn)向架,一種是固定式架車(chē)機(jī)整體架車(chē)后,再整列或分別落下轉(zhuǎn)向架更換。兩種方式各有優(yōu)劣,在國(guó)內(nèi)外均有采用。

2.1 移動(dòng)式架車(chē)

移動(dòng)式架車(chē)機(jī)作業(yè)靈活,可適應(yīng)多種不同車(chē)型,架車(chē)噸位較大,在國(guó)外高速鐵路整列架車(chē)中應(yīng)用較多。不足之處是作業(yè)效率較低,每個(gè)架車(chē)單元都需要作業(yè)人員同時(shí)調(diào)整對(duì)位,經(jīng)確認(rèn)方可進(jìn)行架車(chē)作業(yè),且架車(chē)過(guò)程中需要人員全程監(jiān)護(hù),費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,需要較多操作人員。一般適合作業(yè)量較小或車(chē)型較多的場(chǎng)合。圖1為倫敦歐洲之星動(dòng)車(chē)組移動(dòng)式架車(chē)實(shí)景。

圖1 倫敦歐洲之星移動(dòng)式架車(chē)作業(yè)場(chǎng)景

2.2 固定式架車(chē)

根據(jù)轉(zhuǎn)向架舉升柱形式的不同，固定式架車(chē)機(jī)又分為彎臂型結(jié)構(gòu)和直臂型結(jié)構(gòu),彎臂型結(jié)構(gòu)的好處是架車(chē)后可以更換單個(gè)轉(zhuǎn)向架且順股道推出,但受力結(jié)構(gòu)復(fù)雜；而直臂型結(jié)構(gòu)在舉升相同重量時(shí),結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)得較小,但更換單個(gè)轉(zhuǎn)向架不方便,需配合轉(zhuǎn)車(chē)盤(pán)推至側(cè)線或采用其他方式取出。圖2為彎臂型固定式架車(chē)機(jī)與直臂型固定式架車(chē)機(jī)示意圖。

圖2 彎臂型固定式架車(chē)機(jī)與直臂型固定式架車(chē)機(jī)示意

固定式架車(chē)機(jī)的好處是作業(yè)效率高,適合作業(yè)量大而車(chē)型變化少的場(chǎng)合。其不足是設(shè)計(jì)制造時(shí)已經(jīng)確定了架車(chē)兼容車(chē)型種類(lèi),以后再調(diào)整比較困難。兼容車(chē)型種類(lèi)越多,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,造價(jià)越高。在國(guó)外,固定式架車(chē)機(jī)多用在地鐵車(chē)輛架車(chē)作業(yè)中,我國(guó)臺(tái)灣在高速鐵路中采用了彎臂型固定式架車(chē)機(jī)。圖3為臺(tái)灣高鐵彎臂型固定式架車(chē)機(jī)架車(chē)實(shí)景。

圖3 臺(tái)灣高速鐵路固定式架車(chē)作業(yè)實(shí)景

3 武漢動(dòng)車(chē)段三級(jí)修架車(chē)方案研究

3.1 架車(chē)作業(yè)量及架車(chē)方式的選擇

工程設(shè)計(jì)中一般應(yīng)根據(jù)動(dòng)車(chē)組車(chē)型類(lèi)別、架車(chē)作業(yè)量以及未來(lái)發(fā)展等方面統(tǒng)籌考慮三級(jí)修架車(chē)方式。

武漢動(dòng)車(chē)段配車(chē)數(shù)量近期為250列,遠(yuǎn)期為400列,約占全路總量的40％,且以CRH2為主型車(chē),兼容CRH1、CRH3、CRH5車(chē)型,因而會(huì)有多種不同型號(hào)的動(dòng)車(chē)組和轉(zhuǎn)向架,幾何尺寸也有相當(dāng)差異,因此架車(chē)設(shè)備應(yīng)具有良好的兼容性。

經(jīng)分析計(jì)算,武漢動(dòng)車(chē)段近期平均3 d,遠(yuǎn)期平均2 d需完成一列16輛長(zhǎng)編組動(dòng)車(chē)組架車(chē)更換轉(zhuǎn)向架作業(yè)。考慮到武漢動(dòng)車(chē)段大部分為主型車(chē)CRH2,需要配一套(一線)作業(yè)效率高、安全可靠的固定式架車(chē)機(jī),由于CRH2型與CRH3型動(dòng)車(chē)組的軸距、定距、全長(zhǎng)等許多車(chē)輛參數(shù)相仿,因此固定式架車(chē)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮同時(shí)兼容這兩種車(chē)型的長(zhǎng)、短編組；另外CRH1、CRH5及待開(kāi)發(fā)的車(chē)型數(shù)量也會(huì)不少,需要配一套(一線)適應(yīng)能力強(qiáng)的移動(dòng)式架車(chē)機(jī),并且可作為主型車(chē)架車(chē)的備用,考慮到未來(lái)發(fā)展,另預(yù)留一套(一線)。

3.2 三級(jí)修庫(kù)設(shè)備布置方案

由上分析,武漢動(dòng)車(chē)段三級(jí)修庫(kù)按遠(yuǎn)期規(guī)模控制設(shè)置為三線,其中一線固定式架車(chē)機(jī),一線移動(dòng)式架車(chē)機(jī),另預(yù)留一線。

動(dòng)車(chē)組有8輛編組和16輛編組之分,因此整體架車(chē)設(shè)備縱向應(yīng)能適應(yīng)不同編組、不同型號(hào)的列車(chē)長(zhǎng)度；橫向應(yīng)滿足更換轉(zhuǎn)向架兩側(cè)作業(yè)，運(yùn)送拆裝部件的要求，避免架車(chē)單元與周邊結(jié)構(gòu)物干涉；高度方向整體架車(chē)上部空間應(yīng)滿足架車(chē)后不影響車(chē)頂天車(chē)的起吊作業(yè)；下部空間適應(yīng)架車(chē)后工人車(chē)底拆裝作業(yè)及兩側(cè)自由通行。

武漢動(dòng)車(chē)段三級(jí)修庫(kù)與轉(zhuǎn)向架庫(kù)、調(diào)試庫(kù)等相毗鄰,因而三級(jí)修庫(kù)長(zhǎng)度不應(yīng)受本庫(kù)作業(yè)車(chē)型長(zhǎng)度、庫(kù)兩端轉(zhuǎn)車(chē)盤(pán)設(shè)置距離、作業(yè)人員通行要求等因素制約,還要考慮與兩旁轉(zhuǎn)向架庫(kù)、調(diào)試庫(kù)等相一致,經(jīng)綜合考慮庫(kù)長(zhǎng)定為456 m。

移動(dòng)式架車(chē)機(jī)架車(chē)時(shí)架車(chē)單元只對(duì)車(chē)體進(jìn)行舉升,轉(zhuǎn)向架一般仍在原位不動(dòng),因而轉(zhuǎn)向架與車(chē)體間聯(lián)結(jié)的分解作業(yè)只能在架車(chē)前進(jìn)行。為了方便拆解作業(yè),將移動(dòng)式架車(chē)作業(yè)線地面高程降低,采用軌道橋加檢查地溝形式。這樣將三線庫(kù)進(jìn)行分割,兩線移動(dòng)式架車(chē)機(jī)單獨(dú)設(shè)在24 m跨內(nèi),地面高程-0.95 m,庫(kù)線與側(cè)墻及庫(kù)線之間間距依次分別為6.5 m-11 m-6.5 m,兩線均配置+3.8 m三層作業(yè)平臺(tái)及防護(hù)設(shè)施、活動(dòng)式側(cè)移接觸網(wǎng)及10 t天車(chē),這樣在更換轉(zhuǎn)向架作業(yè)同時(shí)可進(jìn)行車(chē)頂作業(yè),同時(shí)動(dòng)車(chē)組進(jìn)出庫(kù)迅捷,壓縮了輔助時(shí)間,提高了工作效率。活動(dòng)式側(cè)移接觸網(wǎng)與三層平臺(tái)及天車(chē)聯(lián)鎖,保證作業(yè)人員安全。預(yù)留的移動(dòng)架車(chē)線近期可作為調(diào)試線使用,增配可拆卸式1.25 m二層作業(yè)平臺(tái),待遠(yuǎn)期必要時(shí)可拆除二層平臺(tái)作為移動(dòng)式架車(chē)線使用；固定式架車(chē)機(jī)設(shè)置在15 m跨內(nèi),旁邊6 m處另設(shè)一條轉(zhuǎn)向架存放線,與架車(chē)線通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)聯(lián)接,地面高程±0.00 m,同樣配置三層作業(yè)平臺(tái)及防護(hù)設(shè)施、活動(dòng)式側(cè)移接觸網(wǎng)及10t天車(chē)。兩跨不同高程地面交接處采用不銹鋼欄桿圍護(hù),并設(shè)2處出入口。固定式架車(chē)機(jī)按同時(shí)兼容CRH2和CRH3兩種車(chē)型長(zhǎng)、短編組設(shè)計(jì),經(jīng)優(yōu)化后形成四種類(lèi)型共34個(gè)基礎(chǔ)坑。

動(dòng)車(chē)組架車(chē)后轉(zhuǎn)向架進(jìn)出庫(kù)一般來(lái)說(shuō)都是通過(guò)牽引車(chē)牽引,不需要天車(chē)起吊。車(chē)頂需要起吊的只有受電弓等不超過(guò)2.5t的設(shè)備。但考慮到高級(jí)修范圍的不確定性,在三級(jí)修庫(kù)內(nèi)仍設(shè)置10 t/3.2 t天車(chē),以方便將來(lái)起吊諸如轉(zhuǎn)向架、空調(diào)等大部件。天車(chē)軌頂高程的確定需根據(jù)4.70 m三層作業(yè)面高度、起吊設(shè)備及吊具高度、活動(dòng)式側(cè)移接觸網(wǎng)及高壓母線的安裝高度等因素綜合考慮,確定為9 m。圖4為武漢動(dòng)車(chē)段三級(jí)修庫(kù)設(shè)備布置方案平面示意,圖5為立面示意。

圖4 武漢動(dòng)車(chē)段三級(jí)修庫(kù)設(shè)備布置方案平面示意(單位：mm)

圖5 武漢動(dòng)車(chē)段三級(jí)修庫(kù)設(shè)備布置方案立面示意(單位：mm)

關(guān)于固定式架車(chē)機(jī)與作業(yè)平臺(tái)的匹配問(wèn)題,首先要考慮采用的架車(chē)方式、不同架車(chē)高度下作業(yè)時(shí)間及作業(yè)平臺(tái)上作業(yè)時(shí)間之間的匹配,其次還應(yīng)該考慮到作業(yè)平臺(tái)的高度限制。

由于庫(kù)內(nèi)設(shè)置了活動(dòng)式側(cè)移接觸網(wǎng),考慮到掛網(wǎng)的高度、平臺(tái)上防護(hù)欄桿的高度以及車(chē)頂人員作業(yè)方便,則三層作業(yè)平臺(tái)最多只能設(shè)置到4.75 m左右的高度,這時(shí)相匹配的架車(chē)高度應(yīng)該在0.95 m左右,這個(gè)高度下基本可以滿足作業(yè)人員拆除轉(zhuǎn)向架與車(chē)體間聯(lián)結(jié)的需要,同時(shí)作業(yè)人員在三層平臺(tái)上可以對(duì)車(chē)頂并行作業(yè)。另根據(jù)需要,固定式架車(chē)機(jī)還可舉升車(chē)體至不同高度。

經(jīng)調(diào)研得知,國(guó)內(nèi)外整體架車(chē)方式,無(wú)論高速動(dòng)車(chē)還是城際地鐵車(chē)輛,架車(chē)高度普遍較高,基本上都在1.6 m左右及更高,這個(gè)高度的確定一是考慮到工人檢查車(chē)底設(shè)備方便,二是方便工人從車(chē)底橫穿列車(chē)兩側(cè)的需要。因而可以得出結(jié)論,動(dòng)車(chē)組整體架車(chē)的高度不僅僅只考慮推出轉(zhuǎn)向架的需要,還應(yīng)該考慮工人車(chē)底作業(yè)方便,這樣架車(chē)機(jī)的架車(chē)高度就不會(huì)是一個(gè)定值,而是根據(jù)高級(jí)修的作業(yè)需要,架到不同高度。

武漢地區(qū)地下水較為豐富,固定式架車(chē)機(jī)地坑又較大、較深,因而地坑的防水、排水就顯得尤為重要。地基基礎(chǔ)各部分防水等級(jí)應(yīng)按一級(jí),防水層耐用年限不少于25年,其他需滿足GB50108—2001《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的要求。基礎(chǔ)應(yīng)采用包括結(jié)構(gòu)自防水及附加防水層等多道防水結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮基礎(chǔ)抗裂的需要,鋼筋混凝土的抗?jié)B等級(jí)不得低于規(guī)范規(guī)定值。

4 結(jié)束語(yǔ)

介紹了固定式和移動(dòng)式兩種典型架車(chē)方式優(yōu)缺點(diǎn),針對(duì)武漢動(dòng)車(chē)段提出了三級(jí)修架車(chē)具體方案,并對(duì)設(shè)計(jì)中需注意事項(xiàng)一并進(jìn)行闡述,歸納如下：

(1)三級(jí)修架車(chē)方式的選擇應(yīng)根據(jù)運(yùn)用動(dòng)車(chē)組中主型車(chē)和兼容車(chē)的類(lèi)別、數(shù)量及未來(lái)發(fā)展綜合考慮,主型車(chē)建議采用固定式架車(chē)方式,兼容車(chē)采用移動(dòng)式架車(chē)方式。

(2)應(yīng)充分考慮架車(chē)作業(yè)所需的空間,即縱向長(zhǎng)度、架車(chē)機(jī)兩側(cè)工人作業(yè)范圍、架車(chē)高度等,庫(kù)內(nèi)宜設(shè)置車(chē)頂作業(yè)平臺(tái)及活動(dòng)式側(cè)移接觸網(wǎng),可提高架車(chē)作業(yè)效率。

動(dòng)車(chē)組整列架車(chē)的高度不應(yīng)只考慮推出轉(zhuǎn)向架的需要,還應(yīng)該考慮工人車(chē)底作業(yè)方便,這樣架車(chē)機(jī)的架車(chē)高度就不應(yīng)是一個(gè)定值,而是根據(jù)高級(jí)修的作業(yè)需要,架到不同高度。

架車(chē)機(jī)設(shè)備造價(jià)昂貴,為防止遭地下水侵蝕損壞,在地下水系發(fā)達(dá)地區(qū),應(yīng)高度重視地坑內(nèi)防水、排水,必要時(shí)應(yīng)對(duì)地基作加固處理并進(jìn)行載荷試驗(yàn),避免地坑沉降不均破壞防水,以確保工程質(zhì)量。

[1]鐵建設(shè)[2005]140號(hào) 新建時(shí)速200～250 km客運(yùn)專(zhuān)線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S]

[2]鐵建設(shè)[2007]89號(hào) 鐵路動(dòng)車(chē)組設(shè)備設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S]

[3]運(yùn)裝客車(chē)[2007]36號(hào) 鐵路動(dòng)車(chē)組運(yùn)用維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S]

[4]鐵建設(shè)[2007]3號(hào) 鐵路動(dòng)車(chē)組運(yùn)用維修規(guī)程(暫行)[S]

[5]鐵建設(shè)[2009]209號(hào) 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)[S]

[6]鐵科技[2009]116號(hào) 鐵路客運(yùn)專(zhuān)線技術(shù)管理辦法(試行)[S]

[7]黃小鋼,于永興.高速鐵路動(dòng)車(chē)組整體架車(chē)更換轉(zhuǎn)向架方式研究[J].鐵道勘察,2008(4)：94-96