基于并行工程的跨座式單軌車輛換輪流程優化探析

何澤勇 任光勝 江恒

摘要：本文在對跨座式單軌交通車輛雙軸轉向架換輪作業過程實行全方位調研和探索，能夠科學加強單軌車輛換輪的自身效率，運用并行工程（CE）的設計觀念對換輪流程予以調整和優化，并以此作為出發點和著手點，在此基礎上設計出更加科學、高效、合理的換輪流程。采用新的換輪流程可以最大限度地提高換輪作業的工作效率，節省換輪時間約62%。

關鍵詞：跨座式單軌；轉向架；換輪；并行工程

DOI：10.12433/zgkjtz.20240351

一、城市軌道交通發展現狀

我國已經建成最長的跨座式單軌交通線路，且實現了單軌最長線路、最多編組、最復雜交通路線、最小發車間隔和最大運能的高效運營。

跨座式單軌車輛采用充氮鋼絲橡膠輪胎的方式，受溫度、摩擦等因素影響，在車輛運行一段時間后就要更換橡膠輪胎。目前，換輪裝置對單列車輛換輪時間為1～2小時，對整列車進行走行輪胎更換需要一天時間。以重慶市3號線為例，單軌列車采用雙軸轉向架結構形式，此類轉向架結構形式與原來單軸轉向架結構較為繁瑣。因此，調整的復雜程度更高，所花費的時間成本和人力成本也更高。

二、現有換輪流程分析

（一）轉向架與車體結構概述

與地鐵運行方式不同，跨座式單軌是通過單根軌道支撐，橫跨在軌道梁上運行的軌道交通制式，車輛的行走功能由轉向架實現，車體的核心點在軌道梁的上層區域。車廂直接鑲嵌在空氣彈簧中，將轉向架和車體連接，在中心銷螺栓和配套螺母的連接下，確保車廂與轉向架融合在一起。圖1是單軌雙軸轉向架結構圖。

（二）現有流程分析

跨座式單軌轉向架換輪作業主要分為以下三個步驟：首先將單軌列車的車體與底部的轉向架進行分離；然后對轉向架上的輪胎更換；最后將拆卸下來的轉向架重新安裝至車體。整個換輪作業大致需要花費255min（不考慮輪胎充氣靜置時間）。

單軌車輛換輪前需由牽引電機牽引至指定檢修位，該工作過程由至少3名工作人員配合完成，其中一名工作人員操作牽引車在指揮員的指揮下完成牽引車與單軌車輛的對鉤，完成后觀察員通過對講機引導工作人員操作牽引機至指定檢修位。拆卸時，先拆卸中心銷，再拆卸其它部件，然后用沉降梁將轉向架從軌道降至水平地面，確保與檢修梁45°并齊，還要把轉向架運輸到指定的換輪工位。

轉向架被推移至檢修工位后，將沉降梁與檢修梁用插銷連接固定，此時走行輪胎還在與檢修梁梁面融合，這有利于輪胎的替換，通過枕木的幫助把轉向架墊提高到指定高度，保證走行輪胎與梁面分開，圖2是輪胎拆卸步驟流程時間分配。

組合時，先把轉向架從檢修工位轉移出來，角度約45°，待與軌道梁并列時，沉降量逐漸上升，到達相應效果后，即可安裝中心銷螺栓，隨后與車體的管線融合在一起，待整體完裝后，使裝置逐漸下降，撐起車體，再由牽引電機將車輛牽引出庫。圖3是轉向架與車體組時間分配。

三、CE的流程再造與優化

（一）并行工程概述

并行工程（Concurrent Engineering）作為一種新型智能化、一體化集成技術，將制造技術和互聯網技術有效融合，由計算機系統、現代集成制造系統技術過渡得出。在互聯網時代下，數據庫的信息愈加豐富，使得很多資源都受到了直接限制，比如設計、制造產品等。在現實具體設計開發階段，要充分考慮產品的制造、維修等全壽命周期管理技術，告別傳統的不科學觀念，減少串聯方法的設計和工藝制造活動。

（二）并行作業優化設計觀念

并行工程理論的核心思想在于從全局角度出發，整合各部門之間的資源，將作業程序之間的步驟流程、技術資源進行優化協調。相比傳統的串行工程，并行工程具有人力成本低、生產周期短的特點。

串行作業模式是指各個作業流程之間有嚴格的先后順序，如果發現兩項作業之間的周期出現交集或重合的狀況，叫作并行作業，依照兩作業起始和結束的關聯也被稱為絕對并行式作業、并行開始式作業和一般并行式作業。圖4所示為作業模式類型。

多項設計開發流程的優化在一定程度上取決于作業之間各個流程之間的關聯，為此，要全面掌握多個項目之間的關系。如果作業A與作業B之間的關系與二者之間的周期不產生關系，就要以A和B之間的常見模式進行，完成設計和規劃工作；若作業A的流程結束時間恰巧與B相連，那么A與B之間的關系就需重新定位，不斷觀察A的流程周期，以便作出科學判斷，工作完成后需要認真核對整個流程，一些流程在結束后要進行記錄，以便為其他作業過程打下良好基礎。

（三）流程再造與優化方案

近年來，跨座式單軌車輛一般都運用換輪作業方式串行模式開展工作，使工作流程簡單化，全部更換過程按照流程先后開展，在完成了上一個流程后才可以執行下一個流程的任務，各個流程之間的工作相互獨立，耗費了大量的時間成本，增加了換輪時間，進而影響軌道交通運營。為了提高換輪效率，本文利用并行工程的思想進行優化。

現階段，換輪流程主要可以分成三個階段：第一階段為轉向架和車體的分離；第二階段為走行輪的更換；第三階段為轉向架和車體的重新組合，這三個階段有嚴格的先后順序，各個流程之間的操作以常見的并行方式推動。例如，在轉向架與車體分離上，車體支撐裝置上升和拆卸車體、轉向架管線都是獨立的個體，且前后起始與結束時間均無沖突，可以規劃為并行作業模式。圖5是轉向架與車體分離的整體步驟。

換輪胎時，準備起重設備和吊裝工具為后續拆卸行走輪胎做準備。輪胎的拆卸前，必須先拆卸完楔塊和密封墊，由于拆除楔塊所用的時長基本上與提前準備吊具所花時間相等，為此，把多個步驟都劃分到絕對并行作業范圍中，需要注意的是，要卸下螺母，以便順利完成操作。同樣，新輪胎檢查和遷移以及轉動軸檢查和遷移也規劃為絕對并行式作業。圖6所示為輪胎更換的部分優化流程。

轉向架與車體組合實踐中要緊閉裙板，并轉移到沉降梁指定區域中，將其固定在安裝中心螺栓和安裝轉向架與車體之間，或者劃分到并行作業模式中。如圖7所示，被稱之為轉向架與車體組合部分流程。

四、 換輪作業高效流程

本文在原有換輪流程的基礎上運用并行工程的思想，對換輪作業的各個環節進行分析，主要目的是進一步設計出具有科學性、合理性的換輪流程，運用新型的模式使轉向架與車體分離時間由原來50min縮短至35min，更換輪胎時間由原來160min縮短至88min，轉向架與車體重新組合由原來45min縮短至34min，總的換輪流程時間縮短98min。以一列6編組的雙軸轉向架單軌車輛為例，采用新的換輪流程將節省19.6h作業時間。新換輪流程總體時間分配如圖8所示。

五、總結與展望

綜上所述，轉向架換輪作業全部流程進行了實地調研，并采用并行工程的思想，進一步對單軌換輪的多類流程予以創新和優化，在系統的換輪流程下，全面提高效率62%左右。此外基于目前的換輪流程方案，后續優化將以人工智能技術為基礎引入智能化設備，利用智能化設備將換輪作業整合成為具備自我感知、自主決策、自動執行和實時監測能力的智能系統，同時對換輪流程作出調整，以適應智能換輪流程并進一步提升換輪效率。

參考文獻：

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（02）：44-46.

作者簡介：何澤勇（1970），男，本科，四川省南充市西充縣人，工程師，主要研究方向為軌道交通車輛，跨座式單軌。