浅谈宁天城际轨道车辆制动系统模块化工艺设计

戴广锋 张 宇 范骏波 高 明

(南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司 江苏 南京 210031)

浅谈宁天城际轨道车辆制动系统模块化工艺设计

戴广锋 张 宇 范骏波 高 明

(南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司 江苏 南京 210031)

结合宁天城际轨道项目，介绍了制动系统模块化工艺设计的总思路，针对该系统的3个模块进行了工艺设计说明。

宁天城际；制动系统；模块化工艺设计

宁天城际轨道(以下简称“宁天城际”)一期工程为南京青奥会重点配套项目，配属全焊接铝合金车辆104辆，4辆车编组共26列。宁天城际A车转向架为一动一拖，B车为全动力转向架。因此，需要优化制动系统，实现风源系统、制动控制装置、停放控制和空气弹簧辅助供风模块化工艺设计，其优势具体可体现在以下3点[1-2]：(1)模块化设计在组装环节可以改变零散部件现场测量加工组装的传统制造方式；(2)车辆模块化部件可以方便并加快车辆运用现场的换件式维修保养工作；(3)通用的模块化部件可降低维修保养工作的部件采购与管理成本。

1 宁天城际车辆制动系统简介

宁天城际车辆制动系统采用EP09架控系统，该制动系统是微机控制模拟式直通电空制动系统，每辆车都配有2套电空制动控制模块。它将制动控制和带气动阀的制动管理电子装置集合在1个机电一体化模块内，用于常用制动、紧急制动和车轮防滑保护等，主要由风源模块、制动控制设备、辅助控制模块、基础制动设备、车轮滑行保护设备、空气悬挂设备、其他用风设备等组成。

2 宁天城际车辆制动系统模块化设计

2.1 制动管路模块设计

根据底架设备的布置，将原本需要在车体结构上完成组装的散管路依照工作图纸先装配成管路模块，然后再把管路模块整体组装到车体上。宁天城际车辆底架制动管路中有2个区域可以进行模块化工艺设计。

(1)司机室底架管路总风截断塞门模块化工艺设计

司机室底架管路总风截断塞门处结构如图1所示，共有19种零件需要安装，其中：总风管、解钩管、喇叭管、电磁阀和截断塞门都安装在塞门支架上，总风管通过三通管接头与解钩管、喇叭管进行连接。

1—总风管1；2—ø22三通；3—异径过渡接头ø22—ø12；4—喇叭风管1；5—ø12三通；6—喇叭风管2；7—解钩风管1；8—解钩截断塞门；9—ø12管卡；10—解钩风管2；11—端式外螺纹管接头ø12—G3/8；12—解钩/喇叭电磁阀；13—喇叭风管3；14—总风管3；15—ø22管卡；16—总风管2；17—端式外螺纹管接头ø22—G3/4；18—一位端总风截断塞门；19—喇叭截断塞门；20—总风截断塞门支架。图1 总风截断塞门处管路结构图

该模块的安装空间极其紧张：总风管路在横向方向上距离车体边梁内表面为156 mm，与下方喇叭管路间距为98 mm，与边梁下表面的高度差间距为8 mm，塞门支架在二位端方向与线束距离200 mm。总风管与端式外螺纹管接头(ø22-G3/4)、ø22 mm三通管接头间的扭力值为100 N·m，而扭力值为100 N·m的扭力扳手手柄长度在390 mm左右。传统装配过程中采用先安装塞门支架，然后在塞门支架上安装管路等其他零部件的工艺方法进行组装，由于此处安装空间较小，需组装的零部件较多，容易造成管路连接处操作困难，尤其在施加总风管扭力时扭力扳手只有40°左右的活动空间，这不仅降低了工作效率，还会导致扭力扳手干涉而无法达到规范扭力值的要求。

对此，采用如下方法进行安装：在总风截断塞门支架未装车之前，可将图1中的各零部件提前组装成一个总风截断塞门处管路模块，然后再根据工作图装配尺寸将模块整体装车。在总风截断塞门支架安装面定位总风管、喇叭管和解钩管的安装尺寸，它们分别距离支架C型槽下边缘256 mm、137 mm和32 mm。管路安装顺序从上往下，先安装总风管路，以总风管的定位为基准，然后再安装喇叭管和解钩管。待管路和截断塞门安装完毕后，用全金属六角开槽螺母M6、垫圈M6、外六角全牙螺栓M6×55安装电磁阀。当所有管路连接调整完成后，再紧固管接头和管夹，并施加扭力。整个模块组装完成后，再用M8的螺栓将整个模块按照工作图的技术要求紧固到车下C型槽内。这不仅解决了操作空间狭小的问题，还提高了装配效率，保证了管路与管接头间扭力值的准确性，有利于提升装配质量。

(2)一、二位端枕梁内管路模块化工艺设计

在宁天城际车辆一、二位端枕梁内需安装制动管路、EP阀、附加气室和线槽等设备。以A车一位端为例(见图2)，此区域处在转向架的上方，操作空间极其狭小，装配困难。

图2 一位端枕梁内转向架上方的管路

原先枕梁内的管路采用散管方式进行安装。以安装EP阀处的管路为起点，然后连接转向架上方的管路和车中管排，再连接空气弹簧处的管路。转向架上方的管路安装空间比较紧凑，用管夹固定的管路距离车体下表面最小距离为25 mm。在二位侧固定管路的支架是安装平面左右两侧带有翻边的结构(见图3)，固定管路的管夹螺栓需提前挂在支架上。从车辆动力学角度分析，转向架上方的车体振动比较大，这就要求管路安装有很高的可靠性。按照先安装管路支架，然后再逐一安装管路的工艺方法，容易导致管路和管夹频繁调整，有可能使管夹的紧固未达到规定要求，不仅降低了工作效率，而且为车辆运营埋下安全隐患。

针对上述问题，对转向架上方管路进行模块化设计，提升管路连接质量的可靠性。以二位侧管路模块化工艺设计为例，在管路未装车前，将管路按图4所示顺序依次摆放，定位支架与管路在横向上的位置：先定位右面支架位置，支架左侧边与管路1处管接头中心的距离为318 mm，以支架为基准点定位管路2和3，再定位左面支架与管路间的位置。按图纸要求调整管路与管路、管路与支架间在纵向方向上的距离。当调整完成后，用管夹对定位好的管路进行紧固，并对管接头施加扭力。等组装完成后，将模块按照设计图纸整体装入车上。

图3 支架图 图4 二位侧管路模块化设计

每辆车的枕梁内管路共有6处可以进行模块化工艺设计。由于该管路模块在车下安装，无须仰头工作，方便工人操作，提高了工作效率。该管路模块组成的安装，使装配整体工作量降低了约20%以上，提升了装配质量，也降低了生产成本。

2.2 风源和辅助控制模块化工艺设计

宁天城际车辆通过模块化工艺设计，使得除了转向架上的单元制动缸、速度传感器、高度阀、差压阀等外，几乎80%的制动设备集成到了制动模块里，大幅提高了系统集成度。与其他项目的风源模块相比，宁天城际车辆的风源模块不仅将压力开关等设备集成在一起，还将风源模块和辅助控制模块统一组装在一起(见图5)，构成了最终模块的构架集合，没有额外的管路和零部件需要组装。在装车之前，在车下组装风源模块与辅助控制模块的各种部件，然后进行保压试验，合格后，再将整个模块安装在车体上，最后与车体上的各个接口进行连接，这种结构安装极其方便。

图5 宁天城际风源模块与辅助控制模块

3 结论

轨道交通车辆是大型机电装备，总装装配工艺复杂，种类繁多，装配过程中需要综合考虑装配顺序、装配方法、质量保证等[3]。宁天城际车辆在总装生产环节中，根据底架设备的布置，将部分制动散管和设备按照工作图，统一尺寸定位基准，严格控制各零部件间装配尺寸，提前进行模块装配，最终将模块整体装车。这不但提高了制造的精确性，还减少了工人劳动强度，降低了工作难度，节约了生产成本，同时也方便用户的后续检修维护工作。

[1] 刘云虎,梁 军,杨 浩.地铁车辆管线模块化设计[J].机车电传动，2009(3)：54-56.

[2] 王 伟,曲志及.北京地铁5号线车辆制动设备模块化[J].城市轨道交通研究,2008,11(5):25-28.

[3] 刘永科,陈春峰.天津地铁1号线车辆制动系统几模块化设计[J].城市轨道交通研究,2008,11(5):22-24.□

(编辑：李琳琳)

2095-5251(2016)05-0022-03

2016-01-05

戴广锋(1985-)，男，硕士研究生学历，工程师，从事动车组、城轨车辆总组装制造工艺工作。

U270.35

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