城軌車輛制動單元智能檢修線的研發

杜劍宇

（中車青島四方車輛研究所有限公司，山東青島266031）

0 引言

隨著我國城市軌道交通的飛速發展，城市軌道車輛已經被廣泛地應用。目前，對城市軌道車輛進行檢修的需求迫在眉睫。制動單元是車輛制動系統的重要部分，其作用是將制動缸的力經杠桿系統增大后傳給閘瓦，使閘瓦壓緊車輪踏面，輪瓦間發生摩擦，為車輛的停止、限速等提供必需的制動力，是車輛安全運行的重要部件，制動單元的性能直接關系著廣大乘客的生命財產安全。因此根據制動單元檢修流程，研制了一套兼容各型號制動單元的智能檢修線，如圖1所示。

圖1 制動單元

1 制動單元檢修線

制動單元檢修流程主要包括分解、清洗、檢查、組裝和性能試驗5個部分[1]，流程如圖2所示。

檢修工藝流程工位劃分[2]如表1、圖3所示。工位之間為流水線設計，當部件到下一工位時，上一工位可以開始下一個部件的操作，相互之間不會干涉。每個工位配一個工人，流水作業。每工位用時不超過30 min，加上周轉時間，以每天工作時間為8 h計算，每天可檢修工件數為16個。

圖2 檢修流程圖

2 總體布局及主要設備工裝

2.1 制動檢修線總體布局

根據制動單元檢修流程，設計檢修線布局，分為待修品存放區、分解區、清洗區、檢查區、組裝區、試驗區和合格品存放區，工位之間通過滾筒線、轉運車和起重設備連接，流水作業，提高檢修效率。

如圖4所示，檢修區分為整體分解區（2個工位）、部件分解區（2個工位）、停放缸分解（1個工位）、清洗區（1個工位）、檢查區（2個工位）、停放缸組裝（1個工位）、部件組裝區（2個工位）、整體組裝區（2個工位）、試驗區（1個工位）。

表1 檢修工藝流程工位節拍

圖3 工藝流程圖

2.2 主要設備工裝

圖4 總體布局圖

圖5 懸臂吊

2.2.1 懸臂吊

用于制動單元整機在檢修過程中的吊裝，如圖5所示。

2.2.2 智能工作臺

智能工作臺臺面上設置環形滑軌及安裝座工裝，檢修時制動單元固定在安裝座上，可在滑軌上回轉移動。工作臺配置智能信息化及防誤的硬件設備，包括觸摸屏電腦、讀卡器、掃描槍、電動工具、套筒選擇器等，如圖6所示。

2.2.3 停放缸壓力機

圖6 智能工作臺

用于制動單元停放缸零部件的拆裝，如圖7所示。

2.2.4 制動單元試驗臺

用于組裝后的制動單元進行性能試驗。制動單元試驗臺完全模擬制動單元工作全過程，進行以下性能的測試：動作試驗，靈敏度試驗，一次調整量試驗/緩解間隙試驗/總調整量試驗，氣密性試驗，制動缸制動輸出力試驗，停放制動缸制動輸出力試驗，停放制動缸緩解試驗，停放制動缸手動緩解試驗[3]，如圖8所示。

2.2.5 彈簧試驗機

用于測試制動單元內彈簧類零部件是否合格，如圖9所示。

2.2.6 滾筒線

用于制動單元拆解后、組裝前各零部件存放料框在工作臺間的流轉。拆解或組裝制動單元前，料框放置于工作臺側邊，人員從料框中取放零件，完成取放后，料框在垂直滾筒線上后移并換向，將料框輸送到工作臺背面的橫向滾筒線，通過橫向滾筒線到下一工位的位置，料框在垂直滾筒線上換向并前移，輸送到下一工位的工作臺側邊，在此工位進行操作，如圖10所示。

圖7 停放缸壓力機

圖8 制動單元試驗臺

圖9 彈簧試驗機

圖10 滾筒線

2.2.7 信息化系統

制動單元智能檢修線信息化系統能夠實現制動單元智能檢修的自動化、信息化、數字化、可視化管理，主要包括人員管理、工藝設置、數據采集、可視化系統、異常報警系統、防誤系統等，能夠實現檢修過程中的現場監控及數據采集。

2.2.7.1 智能可視化系統

智能可視化系統包括工位觸摸屏、檢修線看板、信息終端機。工位觸摸屏動態顯示檢修工藝工序步驟，對操作者進行工序操作指引，若操作者未按照規定工序進行，系統會發出警告，并停止步驟，禁止操作者進行下一步的工藝操作，如圖11所示。

檢修線看板實時顯示車間生產情況，可以顯示以檢修車輛為編號下的部件檢修狀態、以檢修工單為基礎的當前部件的檢修進度等信息，如圖12所示。

信息終端機實現根據部件檢修生產任務創建生成作業工單、接收工單、確認工單、分配工單。對工單進行信息記錄并可進行查詢，如圖13所示。

圖11 工位觸摸屏

圖12 檢修線看板

圖13 信息終端機

2.2.7.2 智能防誤系統

智能防誤系統采用光電傳感器技術、自動識別技術、轉矩自動控制技術等對物料、工藝、工序、工裝工具等進行防誤管理。掃碼槍讀取條碼信息，讀卡器控制人員權限，電動轉矩扳手及相應控制器、射頻控制系統等實現工藝工具智能防誤。在工位通過工位觸摸屏指導工藝，電動轉矩扳手自動接收轉矩要求并上傳實施后的轉矩值，實現智能轉矩防誤，提高裝配質量和效率，如圖14所示。

圖14 工位防誤

3 工作流程

待檢修的制動單元放置在料框內，料框上貼有電子標簽，電子標簽信息與待檢修的制動單元信息關聯，通過手推車將制動單元輸送到分解區的分解工作臺附近，使用懸臂吊將制動單元起吊并固定在專用工裝上，按照工位觸摸屏上的工藝步驟引導，完成該工位內容，分解后的零部件被分類存放在同一個料框內，料框在不同工位之間通過滑軌和流水線進行轉運。

放有分解后零部件的料框通過手推車送到清洗區內進行清洗。清洗區設置自動超聲波清洗機，超聲波清洗完畢后將料框運送至檢查工位。到達檢修區，按照工藝要求對零部件進行尺寸測量、外觀檢查、彈簧性能試驗等檢測，檢查結果數據上傳到系統中，用轉運小車把檢查合格的零部件運送至組裝區，對于檢查不合格的零部件，須更換新的合格的零部件。

所有零部件準備齊全后，在智能工作臺上對零部件進行組裝。嚴格按照工位觸摸屏上的工藝步驟引導，選擇相應的工具工裝，按要求完成轉矩施加，零部件組裝，組裝完成后的制動單元進入試驗區進行試驗，用懸臂吊將制動單元安裝在試驗臺上，系統按照試驗大綱依次完成試驗內容。試驗合格的制動單元被轉運到存放區存放，對于不合格的制動單元根據實際情況重新檢修。

4 結語

制動單元檢修線能夠對車輛制動單元進行分解、清洗、檢查、組裝、試驗等檢修工作，適合各型號制動單元的檢修工作，已成功運用于北京地鐵車輛段。該檢修線信息管理系統能夠實現質量管控智能化、裝配工藝信息化、產品檢修檔案信息化（無紙化）、檢修過程透明化，有效地降低了工作強度，提高工作效率，減少人為失誤。