地鐵車輛裝配工藝及優化

摘要：目前我國各大中城市為緩解城市交通壓力，均在大力發展軌道交通產業，對于各城市軌道交通車輛制造企業來說，既面臨著機遇也面臨著挑戰，各企業要在行業競爭中處于優勢地位，必須提高產能提升產品質量，而要達到這個目的，必須要對目前的車輛制造工藝進行優化。本文分析了地鐵車輛裝配工藝現狀，對裝配工藝的改進和優化進行了探討。

關鍵詞：地鐵車輛、裝配、工藝

1.引言

車輛裝配作為地鐵車輛制造的關鍵過程，其工藝的合理與否直接影響到車輛品質、生產周期和制造成本。近年來，隨著軌道交通行業的快速發展，城軌車輛市場迅速擴大，各車輛制造企業面臨著新的機遇與挑戰。為了適應行業發展的需要，在競爭中處于優勢地位，車輛企業必須對原有的地鐵車輛裝配工藝進行優化，以實現更大的經濟效益和社會效益。

本文分析了地鐵車輛裝配工藝現狀，對裝配工藝的改進和優化進行了探討。

2.地鐵車輛裝配工藝

地鐵車輛裝配的工藝路線為：車輛進入裝配車間→架車→組裝作業→落車→連掛。由于地鐵車輛的技術更新快、單個項目的生產量小、車輛結構復雜、搬運不便等特點，因此不便于建立自動化程度較高流水生產線，而是采用固定臺位的生產模式，同時由于車下作業較多，采用了高位架車的作業模式。操作者通過設備及工裝的輔助將各車輛零部件裝配到車體鋼結構上，完成整車的生產。

地鐵車輛結構復雜，裝配工序較多，按照作業位置可以將組裝工序分為車上工序、車下工序以及司機室工序三部分類，車上工序主要在車體客室內部和車頂進行，車下工序主要在車體底架下進行，司機室工序主要在司機室內部進行。

2.1車上工序

車上工序可以分為內裝、車上電氣、車上鉗工三部分。內裝工序包括座椅、頂板、墻板、地板、扶手安裝等，裝配的要求主要是突出美觀性和功能性；車上電氣安裝工序主要包括客室電氣系統、廣播系統、電器柜、照明系統等的安裝，裝配的要求主要是突出可靠性；車上鉗工工序主要包括空調機組、受電弓、門系統及貫通道安裝，裝配的主要要求是安全性和可靠性。車上工序相互之間以及和車下工序之間根據裝配邏輯關系并行或者相互交叉進行，工藝流程如圖1。

圖1車上工藝流程圖2車下工藝流程

2.2車下工序

車下工序主要可以分為車下電氣、車下鉗工兩部分。車下電氣安裝工序主要包括牽引系統、制動系統（電氣）、輔助系統等的安裝，車下鉗工工序主要包括制動系統（空氣）、車鉤緩沖裝置、中心銷的安裝。車下工序裝配的主要要求是可靠性和安全性，工藝流程如圖2。

2.3司機室工序

司機室作為車輛運行的操作、控制中心，其裝配工藝的合理與否直接關系到行車安全，按照專業可以分為內裝、電氣、鉗工三部分，工藝流程如圖3。

圖3司機室工藝流程圖4 裝配車間班組設置

3.車輛裝配工藝優化

對目前地鐵車輛的裝配工藝優化主要是從提高生產效率和車輛品質，降低制造成本為目的。考慮到對成本的控制以及投入設備壽命周期成本，工藝的優化不是簡單的通過增加自動化設備來提高生產過程的自動化程度，而是在目前的工藝方案基礎上，通過微量調整工藝布局、適當增加輔助的工裝設備、改進工藝方法及等方式來達到優化工藝的目的。下文中探討了車輛裝配工藝的優化的一些思路，實施細節不做討論。

3.1工藝布局的優化

目前車輛裝配多采用固定臺位的生產模式，即在車體鋼結構進入裝配車間后，使用天車將車體起吊后落在馬凳上。在整個裝配過程中，車體位置保持不動直到裝配完成，人員、設備和工裝在各個臺位之間流動。在這個過程中移動設備及工裝花費大量時間，影響了裝配效率。

實際上，在車輛裝配過程中，各工序對應的都是固定的人員、設備和工具，因此，可以設置若干工位，各工位包含若干工序，車體在依次經過各個工位完成整車的裝配。采用這種工藝布局主要需要對目前的工藝布局進行如下優化：

（1）取消馬凳架車，在裝配車間地面設置多條標準軌道，軌道和車體車間、調試車間相連。采用工藝轉向架在軌道上架車及移車，沿著軌道設置若干工位。

（2）根據工序順序、所需設備、工時將所有裝配工序分配到若干工位，在各工位或者工位附近安置工裝設備。

（3）車體通過工藝轉向架依次經過各個工位，各工序對應的操作者固定在某工位完成裝配工作任務。

采用這種工藝布局方式，由于工裝設備固定在了某工位，避免了人員、設備的不停移動，提高了工作效率。

3.2裝配作業班組設置優化

車輛裝配是按照裝配工序的先后順序依次進行，生產組織采用了流水施工的生產組織模式，即各班組在完成第一臺車的相應裝配工序作業后，立即投入第二臺車的裝配作業。流水施工的組織形式包括 “無節奏流水施工”、“等節奏流水施工”、“異節奏流水施工”三種，其中“等節奏流水施工”的生產效率最高。但是在目前的車輛裝配作業中，尚不能完全實現等節奏流水施工的組織，其中的一個重要原因就是目前裝配車間班組的設置問題。

以某裝配車間的班組設置為例，共設置了車電、制動鉗工、內裝三個工段，然后在這三個工段下又分別設置了多個班組，詳見圖4。

由圖4可見，目前的作業班組劃分通常是按照專業為主，主要考慮了各個班組所負責工序在專業上的一致性，而較少考慮各班組所完成工序所需工時是否相同，而這是實現等節奏流水施工的必要條件。如果各班組作業所需工時不同，必然無法實現工序交接在時間上的無縫銜接，在工序交接的時候出現上工序尚未完成或者上工序已經完成一段時間的情況。因此，可以對車間班組和工序設置進行調整，使得每個班組完成其負責的工序所需時間均相同，在保證專業性的同時滿足等節奏流水施工的需要。

3.3裝配作業內容的優化

在目前的裝配作業中，每個班組的一天的作業都是從領料開始，在領料過程中耗費大量時間，使得班組每天的實際作業時間無法達到規定的工時。此外部分了解由操作者搬運的過程中難免造成料件的損傷，帶來了額外的經濟損失。

因此在工藝方案設置的時候應該將領料同裝配作業分離，建立物料配送制度，建立專門的物料配送隊伍。在各班組開始作業之前將所需料件配送至相應的工位上，操作者只需要在上班伊始就進行工序的裝配作業，保證了有效工時，提高了作業效率。

3.4物料的配送及放置的優化

目前的物料配送都是通過叉車、貨車甚至手推車進行，當物料到達車間之后料件都是在工序旁邊就地擺放，容易造成物料的損傷和車間現場管理的混亂，之所以采用這種物料的配送及放置方式，主要在于目前采用固定臺位的生產模式，料件的放置是按照車體所在的位置確定，裝配進行到哪個工序就在車體旁放置哪個工序的料件。

當采用流水線布局時，由于已經明確各個工序所在的工位，因此可以設置固定的料件放置工裝，同時考慮在車間和庫房之間建立自動化或者半自動化的物料輸送線，提高配送效率，規范車間現場管理。

3.5增加專用輔助設備、工裝

在采用固定臺位的車輛裝配中，由于人員和設備需要在各臺位之間流動，可以提高工作效率但是移動不便的大型輔助工裝設備較少。采用流水線布局時，可以在部分工序增加部分專用的輔助設備和工裝。

3.5.1空調機組安裝設備優化

目前的空調機組安裝時操作者通過蹬車梯上到車頂，然后使用天車起吊空調機組至車頂空調機組平臺，調整到位后進行安裝。這種裝配工藝需要長時間占用天車，并且操作者在車頂作業缺乏安全保護措施，存在安全隱患。當采用流水線布局時，可以在空調機組安裝的工位設置類車頂作業平臺，在該平臺上布置專用的空調機組起吊裝置，從而達到減少作業人員、提高作業效率、保證操作者的人身安全的效果。

3.5.2車窗安裝設備優化

目前的車窗安裝通常采用電動升降車作為輔助設備，但是由于電動車的尺寸有限，在車窗的安裝過程中，需要繞車體一直移動升降車。因此可以考慮在車窗安裝工位設置半固定的作業平臺，并在平臺上設置固定的風管接口提供涂打車窗密封膠所需的壓縮空氣。

3.5.3其他工裝設備優化

針對車上頂板、二次估計、風道格柵、燈具等安裝工序，可以設置料件專用的舉升工裝，并且設置專用平臺放置工裝，便于車體轉至該工位時可以迅速將工裝移動至車內使用。

針對車下設備吊裝需要天車、氣墊船配合，需要大量人員的情況，可以開發專用工裝既可以完成設備的存放，還可以完成設備的舉升和安裝位置調整。

此外，針對在整個裝配過程中的用電情況，可以在各工位旁設置固定的插線板。

3.6落車工藝的優化

車輛落車是車輛裝配的最后一個環節，車體和轉向架的機械、電氣、風路連接質量，關系車輛運行的可靠性和安全性。目前車輛的落車過程為：轉向架移動到位→用天車和整車吊具起吊車體→移動車體至轉向架上方→調整轉向架和車體的位置使其對正→將車體落于轉向架上→移出整車吊具→連接轉向架和車體間的風管、電纜。目前的地鐵車輛落車工藝存在以下問題:

（1）在落車過程中轉向架和車體的位置需隨時調整，耗費時間較多，并且需要長期占用天車，影響其他工序施工。

（2）使用整車吊具的過程中要十分小心避免吊具和車體擦掛。

（3）起吊車體的過程中需要兩臺天車進行配合操作，對天車工的技術要求較高，存在一定風險，并且在這個過程中需要的輔助人員較多。

當采用流水線工藝布局時，可以將最后一個工位設置為落車工位，在此工位設置包含車體架車單元和轉向架架車單元的固定架車機。

采用固定架車機后的落車過程為：車體通過工藝轉向架移動至設定位置→車體架車單元架起車體、車體和工藝轉向架分離并移走工藝轉向架→轉向架移動至設定位置→轉向架架車單元架起轉向架→連接轉向架和車體間的風管、電纜→車體架車單元降下→轉向架架車單元降下。

采用固定架車機后不再需要天車配合，只需要將轉向架及車體移動至相應位置即可自動完成架車，提高了工作效率及落車質量。

4.結語

目前的地鐵車輛裝配工藝已經較為成熟，但是仍然存在工人勞動強度大，工作效率較低的問題。通過采用流水線布局等方式優化裝配工藝，可以有效的提高裝配效率和裝配質量，便于車間進行精細化管理，從而實現較好的經濟效益和社會效益。

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6.個人簡介

張波（1984-），男，重慶人，畢業于西南交通大學，先后從事軌道車輛制造工藝開發、車輛檢修研究工作。