关于机车检修基地设计思想的研究

2010-05-04沈岐安

铁道机车车辆 2010年3期

沈岐安

(哈尔滨铁路局哈尔滨机车检修基地,黑龙江哈尔滨150050)

和谐型机车批量生产的同时,铁道部同时积极推进了和谐型大功率机车检修基地建设,建立完善大功率机车检修体制。铁道部确定的是“4+1”战略(4即四个和谐型电力机车检修基地,1即一个和谐型内燃机车检修基地),近期铁道部将筹建第六、第七个基地(成都、西安基地),届时全路将有7个和谐型机车检修基地(即6+1)。目前5个基地中,已经先后进入土地预审、环评、初步设计、施工和监理招标等阶段,设计和建设工作任务十分繁重,由于和谐型机车投入运用时间不长,技术标准掌握需要时间、建设周期短等因素,检修基地的设计、建设工作面临着诸多困难,通过接触检修基地设计、建设前期工作,提出一些检修基地设计上的一些想法。

1 和谐型机车的主要特点

和谐型大功率交流机车在设计理念、结构形式、传动方式、集成化程度以及控制技术方面与国内既有机车有着较大的区别,从而也决定了维护保养、检修的理念和模式存在着较大的不同。

(1)定期维修内容简化。从几种车型外方建议的检修修程和检修作业内容来看,大功率机车运行一年或20万km以下时,基本以性能和安全性检查为主;运行两年或50万km以上,以深度检查和定期检修为主。

(2)日常检查维护操作方便。机车运行一年或20万km以下的预防性检查,可以在既有机务设施的基础上,经过适当改造,并配置所需的检查设备可以满足大功率机车维护、保养要求。

(3)大级别修程以换件修、部件集体修为主。机车运行一年或20万km以上的定期检修,由于机车采用的部件与传统机车有着根本的不同,造成检修工艺和检修设备存在较大差异,既有机务设备很难利用,需要全新配置。

(4)部件设计维修理念较新。和谐型大功率机车设计理念、结构和部件的特殊性决定了检修设施和工艺的特殊性。配套的检修设施应该结合自身的特点,并兼容各种机型统筹考虑、独立设置。

2 全铁路和谐型机车检修基地总体框架

全铁路在北京、上海、武汉、广州、成都、西安建立6个路网性电力机车检修基地,主要承担东北、华北、华中、华东、华南地区使用的全部和谐型大功率电力机车的2年检至6年检的机车检修工作。在哈尔滨建立一个内燃机车检修基地,主要承担东北3省及北京、天津、河北地区使用的和谐型大功率内燃机车2年检至6年检的机车检修工作。其中成都、西安为新增的检修基地。铁道部已经确定的机车检修基地的主要功能定位及基本情况如表1。

3 检修基地设计中面临的主要问题

(1)工艺稳定性问题。无论是 HXD1、HXD2、HXD3,还是HXN3、HXN5型机车,最多的机型仅仅投入运用2年多,最长的不过3年,很多机型如HXN3、HXN5型仅仅是2009年才刚刚新造出厂,2009年5月份投入运用。机车生产制造质量、制造工艺以及运用质量的稳定问题都并不明确。很多机车主要部件及配件使用寿命并没有形成规律,要想对2年、4年、6年、12年后的机车质量和部件变化的寿命规律进行“预期”、“估计”,显然是有极大难度的。因此和谐型机车检修工艺的制定和完善将是一个长期的过程。这也是和谐型机车检修基地设计上不可回避的问题。

表1 已确定的检修基地主要功能定位及基本情况

(2)机车配件问题。由于国产部件和进口部件的不同造成同型的,修造价格、检修费用、部件互换特性等都会存在一定的差异。一方面,国产化的质量稳定性需要进一步认定或需要一个过程,另一方面,检修基地对这些部件的检修标准和费用安排也应注意,应分别针对不同机车或部件,采取不同的检修部件更换材料或工艺。

4 机车检修基地建设思想的新要求

国内外各类先进的机车车辆检修基地,就全铁路新建和谐型机车检修基地的设计思想和管理思想而言,这是全铁路机务的一个新机遇,也是全铁路机务检修新发展的风向标,首次研究设计专门的机车检修基地,任重道远。

(1)必须坚持高标准。建设世界先进、力争一流的检修基地,对全铁路机务发展和走势影响巨大。首先要全面体现高标准。和谐型机车检修基地绝不是一个具有较强检修能力的机务段,不能沿用既有的机车检修模式和检修管理方式。要优化LOGO设计,力保投资效率、效益最大化。要体现国际化、标准化。和谐型机车检修基地应着眼于工业化设计、体系化认证、信息化管理、自动化检修、现代化物流,可视化控制,社会化经营,市场化服务,创建世界一流的检修基地。和谐型机车造出一流质量,修出一流水准,用出一流水平,体现高标准,是全铁路机务的一项重要任务。其次要体现国际先进标准。在建设、维修、管理上兑现质量管理体系ISO9001-2008、职业健康安全管理体系规范(GB/T28001-2001)、环境管理体系的认证ISO14000、职业安全卫生管理体系ISO18000、测量管理体系ISO10012:2003、CC安全标准等国际认证标准的各项要求,并研究相关认证的必要性。

(2)必须坚持讲科学。在转变观念,创新思路的同时,也要符合中国铁路实际。一要学习借鉴国外机车厂家制造维修的理念和世界机车维修制度上的新思维,把国外在机车制造、修理、保养维护的先进经验学到手;二要结合中国国情,特别是针对大功率和谐型机车运用指标非常高,负荷大、日走行公里长的实际,要合理制定机车的运用周期、检修周期和技术标准、尺寸限度。三要结合我国机车车辆生产制造质量、工艺水平、检修能力的不断发展,合理调整相关的技术管理、检修管理制度标准。四要结合我国机车运用体制、机务管理体制发展变化对机车质量变化规律的影响。近几年,全铁路机车运用质量逐步提高,机破率下降,检修保养水平提升,机车扩大修、大部件破损大幅度减少,对机车正常检修、非正常检修的范围和标准变化也是一个影响。五要高度注意和谐型机车范围限度、工艺的稳定性与基地检修能力设计的关系,这两个方面互相影响,相互制约。

(3)高度重视机务检修信息化建设。机务检修信息化的发展方向,应该是大量的信息集成和可利用信息的共享、决策、作业的支持,切实满足作业者、管理者对信息的需求,提高工作效率、管理效率。也就是说还信息系统的“本来面目”。

(4)尽快研究并明确各型和谐型大功率机车的检修规程,建立健全符合我国实际的技术标准体系。在大功率机车实际运营经验和借鉴国外先进技术标准的基础上,建立一整套关键技术的设计标准体系、制造标准体系、质量控制标准体系、评估标准体系和运营维修标准体系,并以铁道部颁标准颁布试行。目前,当务之急是尽快制定维修技术标准,满足检修需要。明确检修范围和检修技术限度,这是机车检修基地设计、管理、检修的一个“基本法”和核心依据[3]。

(5)注意设备的兼容性问题。全铁路各和谐型机车检修基地,都承担不止一种机型的机车,至少 2种。由于机车型号的不同,带来整体工艺布局及工艺装备的不同。考虑有利于职场、发挥设备作用、体现价值工程要求,我们强调设备对各型机车的兼容性,但这方面要特别注意的是这些工装设备都是专门研发,根本没有批量,生产周期短,设备很难有改进的机会,一般讲兼容性越大,设备质量的可靠性越低,会影响机车检修的实际效率和效果。因此这些专用工装设备,必须要慎重设计、反复推敲,确保一次设计成功,性能达标。

(6)要强化和谐型机车检修基地建设和组建过程中的创新问题。要创立全新的管理理念,研究全新的修程修制,实施全新的维修方式,推进全新的维修管理,建立健全全新的维修经营管理制度,通过全新的用人用工方式、全新的物流、先进的信息化建设、优良的检修工艺装备、高素质的职工队伍,一流的管理理念和手段,树立全铁路和谐型机车的检修品牌。

5 充分发挥新技术在基地设计中的应用

就全铁路5个和谐型机车基地初步设计方案看,都体现了新思想、新方向,很有借鉴性。相对于全铁路机务检修而言,和谐型机车检修基地应率先引用以下的10项新技术,将在推动机务检修的发展上体现效果。

(1)在机车主要部件、核心部件如轮对等部件擦伤精度上引用相控阵技术。相控阵检测技术是一种特殊的超声波检测技术,德国最早将相控阵技术应用于机车轮轴检测,并逐步取代原始超声波探伤方法。应用相控阵技术探伤设备的检测精度、准确度、效率都远高于目前机务检修使用的普通超探设备,缩小和消除了检测盲区,提高了机车主要部件的检测质量[4]。

(2)机车关键部件尺寸检测上,应用激光跟踪仪。应用激光技术实现测量的绝对跟踪仪,可对机车车体静挠度测量、转向架构架测量、柴油机、主发电机组装法兰同轴度、平行度测量等关键尺寸检测,不但提高精度,而且用途多,高效简捷。跟踪仪的一机多用将得到充分体现。

(3)基地设计节能上应用热泵系统和红外辐射供暖系统。①是采用热泵(Heat Pump)技术。这是近年来全世界倍受关注的新能源技术。在喷漆间排出的气体(热空气)的能量利用问题,可以采用热泵,将排气的热能与进气冷空气进行交换,将大部分排气的热能交换给新风(冷空气),使新风仅需要少量的能耗来加热适应喷漆所需要的温度条件和作业条件。其节能效果将十分明显。据测算,在一定条件下,以热泵能耗费用为1计,电加热则为3.75,电热水器为4.05,液化气为2.36,管道煤气为2.11,柴油锅炉为4.25。②是采用燃气红外线辐射采暖系统。燃气红外线辐射采暖技术以其均匀舒适的供暖性能、高效节能的运转方式、保护环境和安装方便的优良特性在大空间建筑采暖方面备受青睐。其节约能源可达30%～60%,大大降低运行成本。特别是相对于检修基地的高、大的空间来说,节能效果更可观。

(4)清洗方式上采取高压水射流和煮洗的复合技术。到目前为止,高压水射流清洗已经成为西方发达国家的主流清洗技术,占到了清洗业市场份额的80%以上,在美国高压水射流清洗已占到了清洗业的90%。当前我国机务系统在用的机务清洗设备中,高压水射流、煮洗设备很普遍,但两种设备均有技术的局限性。煮洗设备是最原始的清洗方式,有一定的效果,清洗过程长、作业条件差、能耗高、成本高、清洗质量一般。而高压水射流清洗技术是近年来在国际上兴起的一门高科技清洗技术。高压水射流清洗具有清洗成本低、速度快、清净率高、不损坏被清洗物、应用范围广、不污染环境等特点。但高压水射流只是一个单一的技术手段,也有其自身的局限性,比如无法清洗复杂管路、清洗流程过于复杂。所以在机车主要部件如柴油机机体的清洗上,应采用高压水射流、煮洗复合技术,既能弥补二者清洗的局限性,同时又能确保清洗效果和效率。

(5)先进的物流技术。主要是在机务检修系统引用无人搬运车AGV(Automated Guided Vehicle)自动化程度高,当车间某一环节需要辅料时,由工作人员向计算机终端输入相关信息,经计算机系统处理并发出指令,最终被AGV接受并执行——将辅料送至相应地点。AGV能够实现充电自动化,电量即将耗尽时自动“排队”充电。

(6)提高组装作业效率的工艺装备。主要有两种:①电动或液压定扭矩扳手自动定位反力机构。主要解决现有产品操作不便效率低的问题。均采用专利技术,可方便的自动寻找反力臂支撑点,反力臂可360°旋转,操作简单,提高了工作效率。适于单轴电动定扭矩扳手。这种扳手可用于机车柴油机动力组、抱轴箱、轴箱、主轴承盖等关键部件,特别是需要确保扭矩的部件的拆卸、组装时十分有效。②自平衡助力机械手。助力机械手是一种无重力化手动承载系统,一种新颖的、用于物料搬运时省力化操作的助力设备。特别是在部件拆、装搬运时,单手手动较费力时需要托举才能作业等较多的情况,较大提高作业效率,防止人身伤害。对反复抓取部件的诸如转向架拆装、柴油机拆装、电机拆装等场合,会大大提高作业效率。

(7)转向移车台。移车台、转车盘都是机务常用设备,各有不同功用,都有较大的占地面积。在土地日益紧缺的今天,节约土地将是比节能更有益的工作。转向移车台将移车、转向功能合二为一,既可适用于铁路机务段、车辆段、机车车辆工厂制造和修理生产工序间的平行转轨作业,又可以实现对机车车辆的转向。目前转向移车台方案有多种 ,深坑式、浅坑式、无坑式3大类。推荐使用无坑式的方案,可不影响厂区的地面交通,解决无轨车辆的地面交通和消防问题,节约用地,减少配套工程的投资费用,降低工厂投资和生产成本,使用安全可靠,便于维护等优点。

(8)地坑式架车机。地坑式架车机是国内外高速铁路检修基地普遍采用的重要设备之一。使用地坑式架车机对于和谐型机车检修基地来讲,一是提高架车效果和效率,地高式架车机举升效率高,提高机车检修组合库流水作业的效率;二是具有分部举升的功能,在举升整车时可分部举升转向架,实现一机多用;三是架车结束后架车机可沉于地下,地面平整美观,有利于其他作业,实现无障碍。