关于CRH3型动车组转向架高级修静载试验的工艺优化

毛 东

(1 中国铁道科学院研究院集团有限公司 研究生部， 北京 100081；2 中国铁路上海局集团有限公司 上海动车段， 上海 201200)

近年来，我国高速铁路快速发展，高速铁路运营里程不断增长。全路动车组保有量也随之持续增加。伴随保有量的快速增长以及行车里程的累积，前期上线运营的动车组列车逐渐进入高级修周期。从2007年开始，第一批和谐号动车组上线运营，至今投运时间已有十年。自2009年8月全路首列动车组三级修检修完成以来，大量上线运营动车组逐步进入高级修周期，近年来尤为可观。

面对动车组检修任务及运行安全压力的日益增长，各高级修检修单位在不断扩大产能的同时，也在不断探索各类检修工艺的优化和检修技术的改革创新,以提升动车组高级修检修能力。文中即针对CRH3型动车组转向架静载试验高返工率问题进行研究，以通过不断改进转向架检修作业方法，优化检修工艺流程，达到明显降低转向架静载试验返工率，减少转向架修时，提高动车组检修效率和检修质量的目的。

1 CRH3型动车组转向架高级修维修节拍及工艺

CRH3型车高级修主要分三、四、五级检修，因在动车组转向架高级修各级修程中除对部件检修要求逐步提高外，检修工艺及检修节拍并无较大差异，故文中在研究过程中不对高级修各修程做详细介绍。CRH3型动车组高级修检修节拍如图1所示。

图1 CRH3型动车组高级修检修节拍

由图1可知，在转向架落成后，都需要进行静载试验。这是因为高速铁路动车组技术含量高, 运行速度快,对日常的维护保养及检修有着更高的要求。而为了确保动车组转向架的检修质量和整车落成一次合格，所有转向架落成后，都必须做转向架落成静载试验，即模拟车体质量给转向架施加一个压力，来测试转向架的轮重、四角高等各方面数据是否具备动车组整车落成条件，若转向架落成静载试验不合格，则需对转向架进行返工，重新调整各部尺寸。目前,在CRH3型动车组转向架静载试验作业过程中,返工率始终居高不下,已成为困扰各主机厂及高级修基地的一大难题。

2 CRH3型动车组转向架高级修静载试验现状调查

(1)通过对长客股份及唐车公司的实地调研，目前，两家公司在CRH3型动车组检修过程中，落车作业仍然采取整车测量四角高，然后依靠职工经验进行加减垫计算，返工率大约在18%左右，而且这种方法对职工经验要求较高。

(2)现阶段，部分CRH3型车高级修承修基地在动车组转向架检修过程中，主要是通过对待修转向架进行预压的方式来采集转向架的原始数据，进而在落车作业过程中，根据预压数据判定落车加减垫数量，具体作业过程如下：

①将下车转向架送至试验工位等待预压。试验工位接收待修转向架后，将水平仪置于摇枕两侧的平面上，用拉带将摇枕调平，使得水平仪水滴居中。水平尺中的液泡控制在2格以内，测量横向止档间隙，间隙差小于1.5 mm，再将压装梁过渡装置置于摇枕上，并调整至转向架中心处，将转向架推至静压试验台上。

②调用静载试验程序进行静压试验(每次加载前需按照车体的理论偏重设定压力的120%，进行3次预压) 。按照车体的理论偏重设定压力，进行偏载静压试验，用卡尺测量一系弹簧四角高，记录数据。然后调用程序进行均载静压试验，按照车体的理论质量的平均值设定压力。在静压试验台测得4个车轮的载荷，记录轮重差数值。

③四角高和轮重差值记录完毕后，完成整个预压作业，并将记录数据反馈至落车工位，作为转向架组装时的各部位加垫参考。具体作业工序流程图如下：

在整个预压作业的过程中， 耗费的工时及设备统计见表1。

图2 采用转向架预压法采集数据工序流程

表1 预压作业法人员工时统计

由表1可以看出，预压作业法不但耗费大量人力、物力，而且对设备及场地占用较多，还造成工艺流程的逆回路，对整个转向架检修作业影响较大。

3 CRH3型动车组转向架高级修静载试验工艺优化措施

(1)原理分析：降低转向架落车的返工率，就是要在落车之前做好各种变量数据的获取，并通过一系列的公式计算确定转向架落车时一系高的数据，如轴箱钢弹簧、叠层弹簧及所需加垫等，使其符合静载试验要求。对此，我们只要通过研究摸索出相关变量数据对转向架落车后的影响，进而推算出一套合适的计算公式，便可以在理论上实现消灭转向架落车返工的目标。通过大量的数据采集及分析研究，我们发现造成落车数据不合格的主要原因为轮重超差(见图3)及一系高度不合格(图4)。轮重超差：在均载试验下，轮重差符合最大偏差车轮载荷与四个车轮平均载荷的差值占平均载荷的百分比不大于2%的要求。一系钢弹簧高度不合格：在偏载试验下，使用游标卡尺测量一系钢弹簧高度，满足150～154 mm的要求，且最大差值小于4 mm。而影响转向架轮重及四角高的不确定因素(变量)有两个：一是橡胶叠层弹簧，二是轴箱钢弹簧；理论上，只要在转向架落车之前，提前掌握装车的叠层弹簧及轴箱钢弹簧的高度及弹性变量，即可按照要求进行加垫及落车作业。

图3 轮重差比

图4 一系钢弹簧高度测量

(2)通过以上原理分析，如果在检修过程中采集叠层弹簧及轴箱钢弹簧原始数据，根据叠层弹簧及轴箱钢弹簧变量情况来增加模拟载重试验并获取相关数据。这样，即可通过加垫公式,再结合轴箱钢弹簧及叠层弹簧模拟载重数据进行选配，算出一系加垫高度，从而取消预压。具体选配及计算方案如下：

加垫公式：

首先算出LprGes：转向架一系在试验载荷下的计算高度见式(1)

(1)

其中LPr为一系钢弹簧在试验载荷下的高度；LPrM为一系橡胶弹簧在试验载荷下的压缩高；Fprsf为一系橡胶弹簧试验载荷；Fpr为一系钢弹簧试验载荷力；Rpsf为一系橡胶弹簧刚度。

得出LprGes后算出hB：一系理论计算加垫厚度见式(2)

(2)

LEH为一系钢弹簧在试验载荷下的压缩高LPR_N+一系橡胶弹簧在试验载荷下的压缩高LPrM_N+图纸中加垫厚度。

其中Zs为一系橡胶弹簧蠕变量，得出hB为一系理论计算加垫厚度

在此，仅以CRH3566BL-1车1位转向架为例，进行算式说明，具体做法如下：

首先通过压力试验(钢弹簧三级修检修项目)获取该转向架4个LPr以及4个LPrM。Fprsf、Fpr、Rpsf(一系橡胶弹簧刚度)为已知量，通过式(1)可得出4个LprGes。进而通过式(2)计算出hB。

日常作业中，为方便现场操作，利用excel的强大计算功能，将公式导入 excel表格，作业时，仅需输入LPr及LPrM两项数据即可自动得出理论加垫厚度。然后作业人员即可根据选配结果对最终加垫数进行调整。(见表2)

表2 CRH380BL-3566车1车1位转向架一系理论加垫厚度计算

通过表2，我们在输入CRH3566BL-1车1位转向架4个钢弹簧的LPr(分别为240.2 mm、242 mm 、240.3 mm 、242 mm)及对应橡胶弹簧的LPrM(分别为64.9 mm、65 mm 、64.9 mm 、64.9 mm)后，即可获得相对应的hB，分别为6.63 mm、6.19 mm、6.53 mm及6.29 mm。至此，通过以上数据，我们便可以确定转向架的最终加垫数，从而确保转向架落成后各项静载及偏载试验数据符合标准要求。

4 结束语

通过一段时间的试验，目前上海动车段高级修基地已完全取消了CRH3型动车组转向架预压作业，转向架落车作业返工率从之前的15%降至现在的3%以内，改善效果十分明显。每个标准列动车组可节约预压工时1 568 min，返工工时1 025 mi，合计2 593 min。同时也进一步理顺了组装试验线的工艺流程，解决了转向架组装、试验流水线的拥堵问题，杜绝了因返工造成的材料浪费，节约了检修成本，为提质增效、增收节支奠定了基础。