地鐵車輛架修工藝設計探討

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412001)

0 引言

車輛架修的目的是對車輛各系統進行深度維修以恢復車輛的使用性能，是實現地鐵設計壽命周期內保持車輛穩定表現的重要形式之一。根據現行國家標準GB50157—2013《地鐵設計規范》，結合交通運輸部印發的《城市軌道交通設施設備運行維護管理辦法》，車輛系統列檢間隔時間不超過15 d，月檢間隔時間不超過3個月，架修間隔不超過5年或80萬車公里，大修間隔不超過10年或160萬車公里，整體使用壽命一般不超過30年或480萬車公里。長沙地鐵2號線車輛架修工作于 2018年開始，從首列車試修工期 44個工作日，通過優化流程、改進工藝、調整工序等多種手段，后續達到批量車架修工期 22 個工作日，年架修車輛12列車的生產能力。本文以此項目架修作業實施情況為基礎，總結相關工藝改進設計，為其他項目提供參考。

1 地鐵車輛架修維修

自20世紀60年代以來，國外興起“以可靠性為中心”的維修理論。該理論通過故障記錄，運用統計學原理對車輛設備狀態進行統計分析，從而得到該設備的故障曲線進而確定架修維修時間。具有代表性的是經典的浴盆曲線(如圖1所示)。浴盆曲線是指產品從投入到報廢為止的整個壽命周期內，其可靠性的變化呈現一定的規律。如果取產品的失效率作為產品的可靠性特征值，它是以使用時間為橫坐標、以失效率為縱坐標的一條曲線，曲線的形狀呈兩頭高、中間低，有些像浴盆，所以稱為“浴盆曲線”，曲線具有明顯的階段性。失效率隨使用時間變化分為三個階段：早期失效期、偶然失效期和耗損失效期。列車需要在進入第三階段即耗損失效期前對車輛進行架修，以維持或恢復地鐵車輛的高可靠性、高安全性、高舒適性的運行性能。

圖1 浴盆曲線

長沙地鐵2號線工程是長沙的第一條地鐵線路，于2014年4月29日開通運營。根據《城市軌道交通設施設備運行維護管理辦法》要求，架修間隔不超過5年或80萬車公里，該項目車輛必須于2019年4月前開始架修。

2 地鐵車輛架修工藝流程

地鐵車輛架修工藝流程可分解為拆解、檢修、組裝、調試4個部分。車輛在完成接車和預檢后，首先將列車解編為單節車輛，再對列車進行拆解，完成轉向架與車體分離。然后車體進入車體檢修區，在車體檢修區將各機電設備拆卸后轉運至各相應的檢修區，部分大部件(包括轉向架、空調、受電弓、空壓機等)拆卸委外進行檢修；未拆卸設備在車上進行檢修。最后進行部件裝車、落車和聯掛編組，再進行調試和交車驗收。具體工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程

3 地鐵車輛架修作業內容

地鐵車輛架修需對車輛部分系統或部件進行拆解檢修，包括但不限于對受電弓、空調、空壓機及轉向架部件進行解體檢查、清潔、修理或更換零部件等檢修。具體如下所示。

3.1 轉向架系統檢修

需要完成轉向架檢修、輪軸檢修等和相關試驗。

3.2 電氣系統檢修

需要完成高速斷路器檢修、司控器檢修、制動電阻檢修、牽引逆變器檢修、線路電抗器檢修、接觸器檢修、司機臺各控制面板檢修、HMI顯示器檢修、各電氣電子柜檢修、繼電器檢修和更換、電子板檢修、蓄電池檢修、受電弓檢修、空調檢修等。

3.3 制動系統檢修

需要完成供風單元、空壓機、空氣干燥器、制動控制模塊、管路、各閥件等檢修。

3.4 車門內裝系統檢修

需要完成車體外部、內墻、內裝、座椅、扶手桿檢修，油漆修補，地板修補、燈罩板、格柵罩板清潔；客室車門檢修；貫通道清潔、檢查、潤滑、更換磨耗條等檢修；車鉤檢修。

3.5 整車清潔

車體頂部、側墻、底部及附屬設備吹掃、清潔。

3.6 落車編組、調試

檢修完畢后進行落車編組、靜態調試和動態調試階段。靜態調試為了測試電氣設備狀態、制動、空調性能、車輛門開關情況；動態調試則測試轉向架狀態、列車牽引制動性能。

另外，在車輛架修的所有檢修、試驗，包括動靜態調試都應有詳細記錄，以便查詢和追蹤。

4 地鐵車輛段架修工藝設備的設置、布局和用途

按照車輛在架修過程中具體的操作的流程，將各個部件的檢修分在不同的區域。主要包括架車區、車體檢修區、電氣檢修區、機械檢修區、蓄電池檢修區等。由于轉向架、空調、受電弓、制動系統部件委外，暫不做討論。

4.1 架車區

架車區是用來對整車進行組裝和拆解，正式進入架車區之后，借助移動式駕車機進行轉向架的分離，安裝工藝轉向架。駕車區最主要的設備有移動式駕車機、固定式駕車機和天車。

4.2 車體檢修區

車體檢修區是架修最主要的場所，完成主要設備的拆卸和安裝、車門檢修、車體清潔、內裝及柜體檢修等，最主要的設備有天車、升降平臺等。

4.3 電氣檢修區

主要完成高速斷路器、牽引模塊、牽引控制單元、輔助控制單元、線路接觸器、司控器、PIS主機等檢修和試驗，主要設備有VVVF逆變器試驗裝置、綜合電器試驗臺、輔助控制單元試驗臺等。

4.4 機械檢修區

主要完成貫通道檢修、制動風機軸承檢修、輔助風機軸承檢修等。

4.5 蓄電池檢修區

主要完成蓄電池檢修，蓄電池在拆卸下車后，進行單節拆解、清潔、以及多次充放電試驗，在測量蓄電池性能滿足要求后方可裝車使用。主要設備為自動恒流充放電機、蓄電池檢查工具等。

4.6 靜態調試庫

靜態調試庫是進行電客車架修靜態調試的區域。庫內設置有架空式接觸網、靜調電源柜、固定式雙層檢修作業平臺，并在軌道下方設置地溝。地溝用于車底設備及轉向架的檢查、測量及調節；靜調電源柜用于給車輛提供DC1 500 V電源，滿足輔助供電系統調試時的電源需求；固定式雙層檢修作業平臺用于受電弓和空調裝置等設備調試和檢修，其中受電弓的調試包括升降弓時間、升弓壓力及升降弓緩沖狀態等內容；架空式接觸網通過受電弓為車輛提供DC1 500 V電源，滿足車輛各系統靜態調試的電源需求。

5 架修存在的問題及優化措施

5.1 架修周期長，過度占用列車資源

列車架修時間為44 d。通過調整工藝流程，將整車清潔工序進行委外，只對最后效果進行驗收，大大縮短了架修周期。另外，加強員工技能培訓，通過技能比武等形式，促使員工技能水平大幅提升，縮短架修周期；部分委外件周期較長，通過定期溝通、安排監修人員的方式，確保委外檢修件按期返回。以上措施的實施，將架修周期控制在22 d，大大減少了列車占用時間，提高了列車的利用率。

5.2 員工技術不熟練，造成檢修進度緩慢

前期大部分員工為初次從事架修作業，技術不熟練，通過技能水平高的員工或者工程師定期培訓，讓所有員工的水平得到迅速提升。另外，水平提升后，為了進一步鞏固員工所掌握的技能，組織員工進行技能競賽，使員工的技能水平得到提升。

5.3 委外件檢修周期長且不可控，造成整體進度慢

通過定期與委外單位進行溝通，做到問題早發現，早解決；另外通過派駐監修人員的方式，實時掌握檢修進度，確保按期交貨。

6 結語

在地鐵車輛架修工藝設計中，地鐵車輛架修工藝流程是架修的核心，優化架修工藝流程最能直接提高架修效率，通過優化工藝流程、調整工藝布局、優化設備配置等措施，結合架修生產過程不斷總結和改進，使工藝流程更加順暢，實現工藝設計更加合理和高效。