北京動車段高級修擴建工程工藝設(shè)計研究*

歐陽鵬，王 煒

（中國鐵路設(shè)計集團有限公司，天津 300142）

北京動車段是全路7大動車組高級修基地之一，占地約1 800畝［1］，動車組高級修設(shè)施設(shè)有三級修庫4線8列位、四五級修庫3線6列位、靜調(diào)庫2線4列位、油漆庫10臺位、試車線1條、轉(zhuǎn)向架檢修間、大部件倉儲庫等［2］，如圖1所示。北京動車段高級修設(shè)施于2007年8月開工建設(shè)，并于2009年11月投入使用。

圖1 北京動車段高級修設(shè)施現(xiàn)狀

北京動車段高級修最初設(shè)計能力為配屬300組CRH3型動車組三四五級修，目前三級修能力已接近飽和，受制于既有檢修工藝限制和靜調(diào)能力、轉(zhuǎn)向架檢修能力的共同制約，四五級修能力難以發(fā)揮。

隨著高速鐵路的不斷建成并投入使用，全路動車組配屬數(shù)量持續(xù)增加，2020年全路動車組配屬超過3 800組。動車組高級修工作量出現(xiàn)大幅增長，包括北京動車段在內(nèi)的7個動車段檢修能力欠缺。為全面掌握動車組維修技術(shù)，降低運輸成本，更好地為旅客運輸服務(wù)，提高動車組的檢修質(zhì)量，保證旅客列車的運行安全，需對北京動車段進行擴建，主要工程內(nèi)容包括：配套完善三級修設(shè)施、補強四五級修設(shè)施、改建轉(zhuǎn)向架檢修間、建設(shè)油漆及零部件倉儲等設(shè)施，文中重點對高級修擴建工程檢修工藝設(shè)計方案進行研究。

1 概述

1.1 存在的主要問題

（1）配屬動車組數(shù)量增加，現(xiàn)狀檢修能力不足

北京動車段原設(shè)計能力為承擔(dān)華北及環(huán)渤海地區(qū)300組動車組的高級修任務(wù)。2020年北京局配屬動車組已超390組，本屬動車組配屬數(shù)量已超設(shè)計能力。同時根據(jù)《國鐵集團關(guān)于深化動車組修程修制改革推進檢修工作的通知》（鐵機輛〔2020〕44號）［3］，隨著全路配屬動車組數(shù)量的不斷增加，2021~2025年，預(yù)測全路預(yù)計產(chǎn)生動車高級修1 620~1 868組，北京動車段需年承修任務(wù)量為三級修123~140組，四級修為2~51組，現(xiàn)狀檢修能力欠缺嚴(yán)重。

（2）現(xiàn)狀四五級修檢修流程不暢，靜調(diào)能力制約高級修能力發(fā)揮

原設(shè)計四五級修工藝為采用定位修形式（參考普速客車），由于動車組較普速客車檢修工藝復(fù)雜，原設(shè)想采用定位修方式已不適用。現(xiàn)狀完成的四級修為利用既有設(shè)施采用流水線形式，具體為：利用南側(cè)庫線進行動車組解編作業(yè)后單車轉(zhuǎn)線至中間庫線進行部件分解作業(yè)，單車進行油漆后轉(zhuǎn)線至北側(cè)庫線進行組裝落成作業(yè)，實際四五級檢修能力折減嚴(yán)重，僅為定位修設(shè)計設(shè)想能力的50%。

現(xiàn)狀三級修架車8列位，四五級修架車6列位，測算既有架車能力：三級修每年112組，四級修每年36組（或五級修每年31組）（考慮折減能力后）；既有靜調(diào)庫4列位，全部用于三級修靜調(diào)，才能完成每年83組靜調(diào)作業(yè)，靜調(diào)能力制約高級修能力整體發(fā)揮。

（3）轉(zhuǎn)向架能力受限，倉儲配套能力不足

轉(zhuǎn)向架檢修間受局部檢修工藝制約，整體檢修能力難以充分釋放。配屬動車組車型的變化，轉(zhuǎn)向架檢修設(shè)施需做適應(yīng)性改造。

動車組檢修采用互換零（配）件的模式，高級修配備的零（配）件種類、數(shù)量繁多，零（配）件及檢修周轉(zhuǎn)用大部件無地存放，倉儲面積嚴(yán)重不足。

1.2 高級修檢修停時

根據(jù)《中國鐵路總公司關(guān)于加強動車組高級修工作的指導(dǎo)意見》（鐵總〔2014〕348號）［4］，對各型動車組高級修總修時進行了規(guī)定，根據(jù)各動車段作業(yè)規(guī)定并結(jié)合《全路動車段（所）中長期規(guī)劃》有關(guān)研究成果，采用的動車高級修修時見表1，采用的四、五級修檢修流程如圖2、圖3所示。

表1 高級修檢修修時指標(biāo)

圖2 動車組四級修檢修流程（45 d）

圖3 動車組五級修檢修流程（50 d）

2 總平面布置

結(jié)合現(xiàn)狀存在的主要問題，根據(jù)北京動車段預(yù)留場地及既有設(shè)施情況，研究了如下擴建工程總平面圖布置方案，如圖4所示。

圖4 北京動車段高級修擴建總平面布置

（1）利用高級修場檢修庫間預(yù)留的60 m寬場地，新建三級修（1線1列位）及解編庫（1線1列位），靜調(diào)庫（4線8列位）及車體分解庫（2線14臺位）。

（2）既有油漆庫西延，新設(shè)10個油漆臺位（含4個打磨、6個噴烘漆臺位）；利用油漆庫南側(cè)既有緩存線位置，設(shè)置車體清洗檢修庫（5線10臺位）及部件檢修庫。

（3）既有四五級修改造為車體組裝落成庫，包含編組線（1線2列位，可兼顧部件組裝作業(yè)）、車體組裝、落成及單車調(diào)試線（4線56臺位）、移車臺，吹掃庫改造為淋雨庫。

（4）對既有轉(zhuǎn)向架檢修間進行適應(yīng)性改造，利用既有四五級修庫邊跨設(shè)置轉(zhuǎn)向架分解清洗區(qū)域，利用既有轉(zhuǎn)向架北側(cè)配件庫新建齒輪箱檢修間，利用轉(zhuǎn)向架檢修間北側(cè)空地新建轉(zhuǎn)向架周轉(zhuǎn)件存放棚；利用既有材料庫設(shè)置輪對立體存放庫。

（5）既有三級修庫架車設(shè)施及靜調(diào)線設(shè)施適應(yīng)復(fù)興號中國標(biāo)準(zhǔn)動車組、擴大編組動車組改造、既有旋輪臨修庫延長。

（6）在靜調(diào)庫南側(cè)場地（現(xiàn)為運動場地）新建部件倉儲設(shè)施；在段內(nèi)東門位置新建互換件倉儲設(shè)施；在高級修場咽喉區(qū)新建部件檢修庫及班組用房、配件服務(wù)中心。

（7）既有高級修庫北側(cè)室外轉(zhuǎn)向架緩存線增加雨棚，移車臺與高級修庫間局部增加雨棚；另新建宿舍、食堂、綜合樓等。

3 檢修車間布局及流水修設(shè)計

3.1 檢修車間總體布局

利用高級修庫間預(yù)留60 m寬場地新建三級修（1線1列位）及解編庫（1線1列位），靜調(diào)庫（4線8列位），車體分解庫（2線14臺位，另緩存臺位5個）各1處。三級修解編庫房屋軸線尺寸：長×寬為263.4 m×27 m，股道距側(cè)墻及中心距分別為6 m-15 m-6 m，三級修線北側(cè)設(shè)1條輪對輸送緩存線；靜調(diào)庫房屋軸線尺寸：長×寬為519 m×33 m，靜調(diào)庫線距側(cè)墻及中心距分別為5.5 m-7 m-8 m-7 m-5.5 m，庫內(nèi)電化掛網(wǎng)，庫內(nèi)軌頂面標(biāo)高為±0.00。車體分解庫房屋軸線尺寸：長×寬為255.6 m×27.0 m，庫內(nèi)設(shè)2線14個單車分解臺位（含轉(zhuǎn)向架分解臺位4個）。

此外拆除油漆庫南側(cè)16條緩存線及部分移車臺基坑，新建10臺位車體清洗檢修庫及部件檢修庫，車體清洗檢修庫由1個5線跨組成，房屋軸線尺寸：長×寬為66 m×39 m，部件檢修庫房屋軸線尺寸：長×寬為90 m×36 m。

既有油漆庫接長新建10臺位油漆臺位（含4臺位打磨臺位、6個噴烘漆臺位），接長庫軸線尺寸：長×寬為45 m×21 m+67.5 m×30 m。

既有四五級修庫改造為車體組裝庫（單車組裝臺位35個及移車臺）、車體稱重調(diào)試及整列編組庫（裙底板恢復(fù)及尾活處理臺位8個，轉(zhuǎn)序交檢臺位4個，稱重臺位4個，單車調(diào)試臺位12個，移車臺及1線1列位編組線）。吹掃庫改造為淋雨及限界檢測庫。

3.2 四五級修流水節(jié)拍

檢修庫按照兼容四五級修考慮，采用流水修作業(yè)形式，具體布局如圖5所示。四五級修檢修均衡性分析詳見表2，四級修流水修節(jié)拍約考慮為4個車/d（油漆庫需采用局部兩班制），如承擔(dān)五級修時流水修節(jié)拍約為3個車/d（修時按50 d），鑒于五級修作業(yè)對車體檢修等技術(shù)要求較高，現(xiàn)狀各動車段均未對動車組五級修進行試修，檢修修時存在不確定性，且為保證流水作業(yè)順暢，考慮為四級修2 d或五級修4 d出1組車。

表2 四五級修流水檢修工藝流程

圖5 高級修擴建檢修車間布局

按300 d工作制測算，考慮不均衡系數(shù)1.2，折合檢修能力約為四級修120組/a、五級修60組/a。

4 各檢修單元匹配性

4.1 各檢修單元能力分析

（1）三級修級車體檢修能力

三級修架車臺位5線9個列位，按三級修架車時間為18 d，三級修架車時間主要受制于轉(zhuǎn)向架檢修回送時間限制，根據(jù)近幾年北京動車段已開展三級修情況，三級修架車時間一般在15~16 d左右。按300 d工作制測算，根據(jù)實際架車修時，考慮不均衡系數(shù)1.2，折合三級修架車能力約為150組/a。

（2）四、五級修級車體檢修能力

根據(jù)前述分析，擴建后車體檢修能力四級修120組/a或五級修60組/a。

（3）整列調(diào)試能力

①承擔(dān)三、四級修時

靜調(diào)線6線12列位，三、四級修靜調(diào)線占用時間為12 d。按300 d工作制測算，考慮不均衡系數(shù)1.1，折合整列調(diào)試能力約為272組/a，總體上靜調(diào)線能力略大于三級修及四級修架車能力（270組/a）。

②承擔(dān)三、五級修時

靜調(diào)線6線12列位，三級修靜調(diào)線占用時間為12 d、五級修占用靜調(diào)時間為13 d，折合整列調(diào)試能力約為251~272組/a，總體上靜調(diào)線能力大于三級修及五級修架車能力（210組/a）。

（4）轉(zhuǎn)向架檢修產(chǎn)能分析

經(jīng)改造后轉(zhuǎn)向架檢修間設(shè)有2條轉(zhuǎn)向架分解線、4條轉(zhuǎn)向架組裝線、3條輪軸檢修線，1條輪軸大修線。

此外，北京動車段既有CRH2型轉(zhuǎn)向架三級修檢修間，該庫檢修車型及檢修修程單一，且無輪軸檢修功能，僅有轉(zhuǎn)向架分解組裝能力（設(shè)計能力為8個轉(zhuǎn)向架/d）。考慮到動車段主修車型定位，該庫僅能局部補充北京動車段轉(zhuǎn)向架檢修能力。

基于以上分析，改造后北京動車段轉(zhuǎn)向架檢修約為24個轉(zhuǎn)向架/d。按300 d工作制測算，檢修能力為375組/a（不均衡系數(shù)取1.2）。

考慮到近幾年國鐵集團大力推動動車組修程修制改革，結(jié)合檢修技術(shù)水平的提升，動車組高級修修時存在進一步壓縮的可能性，故轉(zhuǎn)向架檢修能力適當(dāng)富余，也為后續(xù)修時改革、檢修能力提升預(yù)留條件。

4.2 匹配性分析

本次改擴建工程為適當(dāng)完善三級修設(shè)施的同時，重點補強了四五級修設(shè)施，并相應(yīng)加強了轉(zhuǎn)向架及倉儲設(shè)施能力。擴建設(shè)施功能齊全、檢修分區(qū)功能集中，總體布局緊湊，便于管理。各檢修單元基本匹配，相關(guān)設(shè)施后續(xù)結(jié)合修程修制的調(diào)整亦有增加能力的空間。

按現(xiàn)行規(guī)定的修程修制，擴建工程實施后檢修能力為150組三級修，120組四級修或60組五級修，總體上可滿足配屬600組動車組全部三四級修及部分五級修任務(wù)，可完全涵蓋鐵機輛〔2020〕44號規(guī)定的近5年北京動車段需承修任務(wù)量，各檢修單元匹配性分析見表3。

表3 各檢修單元匹配性分析

5 工藝設(shè)計創(chuàng)新點

（1）擴建工程總平面布置合理，既有用地條件下最大化利用，大幅度提升檢修能力。

本項目為既有檢修基地改造，用地非常緊張，結(jié)合段內(nèi)用地情況，在最大化提升檢修能力的前提下，通過工藝方案的深入研究，合理地進行總平面圖布置，總體方案實施后，北京動車段年檢修能力由三級修83組（受制于靜調(diào)能力）大幅提升至三級修150組，四級修120組或五級修60組。

（2）優(yōu)化車體檢修工藝流程，結(jié)合既有設(shè)施，創(chuàng)新地提出科學(xué)、高效的四五級修流水檢修工藝布局。

針對北京動車段既有四五級修庫現(xiàn)狀，結(jié)合新建設(shè)施情況，創(chuàng)新地提出科學(xué)、高效的四五級修流水檢修工藝布局，最大化地提高檢修作業(yè)效率。一是檢修工藝流程更為順暢，有效避免了車體流水折向問題；二是重新調(diào)整流水臺位，解決了車體檢修流水線臺位設(shè)置不足問題，各檢修工序均衡性好；三是充分利用既有四五級修庫資源；四是獨立區(qū)域設(shè)置了車體清掃臺位更加環(huán)保并提升了油漆能力及解決了大型部件檢修場地。

（3）優(yōu)化架車、靜調(diào)、油漆、轉(zhuǎn)向架檢修單元匹配關(guān)系。

結(jié)合動車組高級修修時，按檢修工藝細(xì)分架車、靜調(diào)、油漆、轉(zhuǎn)向架檢修單元，創(chuàng)新動車組各高級修板塊匹配理論，較改造前極大地優(yōu)化了架車、靜調(diào)、油漆、轉(zhuǎn)向架檢修板塊匹配關(guān)系，較大地提升了檢修能力。

（4）踐行“智能高鐵”、“智能工廠”理念，創(chuàng)新地采用大量的智能、高效、先進、可靠的工藝設(shè)備，極大提高動車組智能化檢修水平。

本項目為全路動車組高級修能力提升重點工程，檢修設(shè)備配置體現(xiàn)我國鐵路裝備制造水平，踐行了“智能高鐵”、“智能工廠”理念，滿足了低碳環(huán)保的要求。為滿足動車組檢修作業(yè)的需求，檢修設(shè)備采用了精益化生產(chǎn)管理系統(tǒng)、高級修作業(yè)過程及質(zhì)量控制系統(tǒng)、物資信息化管理系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)、動態(tài)稱重設(shè)備等，工藝設(shè)備配置充分體現(xiàn)了智能、高效、先進、可靠的特點。

6 總結(jié)

動車組高級修檢修工藝流程復(fù)雜，合理的工藝設(shè)計是實現(xiàn)檢修功能、提高效率的重要因素［5］。文中根據(jù)動車組高級修工藝及現(xiàn)狀布局存在的問題，對北京動車段高級修擴建檢修工藝方案進行了深入研究，提出的工藝設(shè)計方案科學(xué)合理、經(jīng)濟有效，結(jié)合既有段內(nèi)用地，最大化地提升現(xiàn)有檢修能力。

早期建成的幾大動車組高級修基地運營已超10年，早期設(shè)計建設(shè)時大多參考國外情況，探索性提出動車組高級修檢修工藝，并以此進行設(shè)施布局，在經(jīng)過多年的運營后，實際的動車組高級修工藝與設(shè)計時存在一定差異，相關(guān)高級修設(shè)施布局存在一定的不適應(yīng)性。隨著國鐵集團對動車組高級修工藝的不斷完善，各動車段現(xiàn)場人員也對現(xiàn)有布局提出了許多更適用的思路，故動車段改擴建項目應(yīng)更加注重立足現(xiàn)場、以人為本，綜合考慮生產(chǎn)需求、檢修工藝等諸多因素，制定出切實可行的設(shè)計方案，創(chuàng)造出更多優(yōu)質(zhì)工程［5］。