武汉动车段三级修架车方案研究

2010-05-22于永兴

铁道勘察 2010年2期

于永兴

(中铁第四勘察设计院集团有限公司, 湖北武汉 430063)

1 概述

武汉动车段是武广客运专线的重要配套工程,承担华中(中原)、西南地区及华北部分地区动车组的一至五级修任务。

随着国内客运专线不断建成通车,国产CRH系列200～300 km/h动车组已分期分批投入运营,并开始进入转向架更换检修期,且数量不断递增。按照动车组的修程,一般三级修时进行转向架更换检修,其周期为120万km(个别为45万km)。高速动车组为了保证运行安全平稳舒适,车内密封要求严格,车厢间联结复杂。因此,在一至三级修时动车组一般整列不解编入库作业,直接将车体同步架起,整体拆卸更换转向架。

为了减少动车组检修库停时间,增加走行公里数,提高运营效益,有必要对三级修架车方案进行研究,实现安全高效快速更换转向架,保证动车组运营效率和安全。

本文结合武汉动车段三级修库设计,对动车组整体架车方案进行深入研究,从而指导动车段高级修工艺设计,具有重要意义。

2 三级修架车方式

目前，动车组三级修主要有两种整体架车方式：一种是移动式架车机同步架起车体后整体更换转向架,一种是固定式架车机整体架车后,再整列或分别落下转向架更换。两种方式各有优劣,在国内外均有采用。

2.1 移动式架车

移动式架车机作业灵活,可适应多种不同车型,架车吨位较大,在国外高速铁路整列架车中应用较多。不足之处是作业效率较低,每个架车单元都需要作业人员同时调整对位,经确认方可进行架车作业,且架车过程中需要人员全程监护,费时、费力,需要较多操作人员。一般适合作业量较小或车型较多的场合。图1为伦敦欧洲之星动车组移动式架车实景。

图1 伦敦欧洲之星移动式架车作业场景

2.2 固定式架车

根据转向架举升柱形式的不同，固定式架车机又分为弯臂型结构和直臂型结构,弯臂型结构的好处是架车后可以更换单个转向架且顺股道推出,但受力结构复杂；而直臂型结构在举升相同重量时,结构可以设计得较小,但更换单个转向架不方便,需配合转车盘推至侧线或采用其他方式取出。图2为弯臂型固定式架车机与直臂型固定式架车机示意图。

图2 弯臂型固定式架车机与直臂型固定式架车机示意

固定式架车机的好处是作业效率高,适合作业量大而车型变化少的场合。其不足是设计制造时已经确定了架车兼容车型种类,以后再调整比较困难。兼容车型种类越多,结构越复杂,造价越高。在国外,固定式架车机多用在地铁车辆架车作业中,我国台湾在高速铁路中采用了弯臂型固定式架车机。图3为台湾高铁弯臂型固定式架车机架车实景。

图3 台湾高速铁路固定式架车作业实景

3 武汉动车段三级修架车方案研究

3.1 架车作业量及架车方式的选择

工程设计中一般应根据动车组车型类别、架车作业量以及未来发展等方面统筹考虑三级修架车方式。

武汉动车段配车数量近期为250列,远期为400列,约占全路总量的40％,且以CRH2为主型车,兼容CRH1、CRH3、CRH5车型,因而会有多种不同型号的动车组和转向架,几何尺寸也有相当差异,因此架车设备应具有良好的兼容性。

经分析计算,武汉动车段近期平均3 d,远期平均2 d需完成一列16辆长编组动车组架车更换转向架作业。考虑到武汉动车段大部分为主型车CRH2,需要配一套(一线)作业效率高、安全可靠的固定式架车机,由于CRH2型与CRH3型动车组的轴距、定距、全长等许多车辆参数相仿,因此固定式架车机设计时考虑同时兼容这两种车型的长、短编组；另外CRH1、CRH5及待开发的车型数量也会不少,需要配一套(一线)适应能力强的移动式架车机,并且可作为主型车架车的备用,考虑到未来发展,另预留一套(一线)。

3.2 三级修库设备布置方案

由上分析,武汉动车段三级修库按远期规模控制设置为三线,其中一线固定式架车机,一线移动式架车机,另预留一线。

动车组有8辆编组和16辆编组之分,因此整体架车设备纵向应能适应不同编组、不同型号的列车长度；横向应满足更换转向架两侧作业，运送拆装部件的要求，避免架车单元与周边结构物干涉；高度方向整体架车上部空间应满足架车后不影响车顶天车的起吊作业；下部空间适应架车后工人车底拆装作业及两侧自由通行。

武汉动车段三级修库与转向架库、调试库等相毗邻,因而三级修库长度不应受本库作业车型长度、库两端转车盘设置距离、作业人员通行要求等因素制约,还要考虑与两旁转向架库、调试库等相一致,经综合考虑库长定为456 m。

移动式架车机架车时架车单元只对车体进行举升,转向架一般仍在原位不动,因而转向架与车体间联结的分解作业只能在架车前进行。为了方便拆解作业,将移动式架车作业线地面高程降低,采用轨道桥加检查地沟形式。这样将三线库进行分割,两线移动式架车机单独设在24 m跨内,地面高程-0.95 m,库线与侧墙及库线之间间距依次分别为6.5 m-11 m-6.5 m,两线均配置+3.8 m三层作业平台及防护设施、活动式侧移接触网及10 t天车,这样在更换转向架作业同时可进行车顶作业,同时动车组进出库迅捷,压缩了辅助时间,提高了工作效率。活动式侧移接触网与三层平台及天车联锁,保证作业人员安全。预留的移动架车线近期可作为调试线使用,增配可拆卸式1.25 m二层作业平台,待远期必要时可拆除二层平台作为移动式架车线使用；固定式架车机设置在15 m跨内,旁边6 m处另设一条转向架存放线,与架车线通过转盘联接,地面高程±0.00 m,同样配置三层作业平台及防护设施、活动式侧移接触网及10t天车。两跨不同高程地面交接处采用不锈钢栏杆围护,并设2处出入口。固定式架车机按同时兼容CRH2和CRH3两种车型长、短编组设计,经优化后形成四种类型共34个基础坑。

动车组架车后转向架进出库一般来说都是通过牵引车牵引,不需要天车起吊。车顶需要起吊的只有受电弓等不超过2.5t的设备。但考虑到高级修范围的不确定性,在三级修库内仍设置10 t/3.2 t天车,以方便将来起吊诸如转向架、空调等大部件。天车轨顶高程的确定需根据4.70 m三层作业面高度、起吊设备及吊具高度、活动式侧移接触网及高压母线的安装高度等因素综合考虑,确定为9 m。图4为武汉动车段三级修库设备布置方案平面示意,图5为立面示意。

图4 武汉动车段三级修库设备布置方案平面示意(单位：mm)

图5 武汉动车段三级修库设备布置方案立面示意(单位：mm)

关于固定式架车机与作业平台的匹配问题,首先要考虑采用的架车方式、不同架车高度下作业时间及作业平台上作业时间之间的匹配,其次还应该考虑到作业平台的高度限制。

由于库内设置了活动式侧移接触网,考虑到挂网的高度、平台上防护栏杆的高度以及车顶人员作业方便,则三层作业平台最多只能设置到4.75 m左右的高度,这时相匹配的架车高度应该在0.95 m左右,这个高度下基本可以满足作业人员拆除转向架与车体间联结的需要,同时作业人员在三层平台上可以对车顶并行作业。另根据需要,固定式架车机还可举升车体至不同高度。

经调研得知,国内外整体架车方式,无论高速动车还是城际地铁车辆,架车高度普遍较高,基本上都在1.6 m左右及更高,这个高度的确定一是考虑到工人检查车底设备方便,二是方便工人从车底横穿列车两侧的需要。因而可以得出结论,动车组整体架车的高度不仅仅只考虑推出转向架的需要,还应该考虑工人车底作业方便,这样架车机的架车高度就不会是一个定值,而是根据高级修的作业需要,架到不同高度。

武汉地区地下水较为丰富,固定式架车机地坑又较大、较深,因而地坑的防水、排水就显得尤为重要。地基基础各部分防水等级应按一级,防水层耐用年限不少于25年,其他需满足GB50108—2001《地下工程防水技术规范》的要求。基础应采用包括结构自防水及附加防水层等多道防水结构。钢筋混凝土结构应考虑基础抗裂的需要,钢筋混凝土的抗渗等级不得低于规范规定值。