CRH380A动车组转向架的检修方法与改进方案.docx
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CRH380A动车组转向架的检修方法与改进方案
摘要
随着高速动车技术的发展以及高速动车的广泛使用，动车检修技术也随之快速发展。
而动车转向架作为动车运行的关键部件，其检修工作更是不容忽视。
根据国家1~2年强制检修的规定，动车转向架的检修工作量相当庞大，传统的动车检修车间的检修方式已不能满足目前以及未来动车转向架的检修要求。
本文以江动车转向架为研究对象，分析介绍了对动车转向架检测生产线中的关键部件，并最终提出检测生产线上装备的优化方案。
关键词：
CRH380A动车组；转向架；检修；改进方案
CRH380A型动车组转向架的检修方法与优化方案
第1章绪论
1.1选题背景
自2007年4月18日我国铁路第六次大面积提速，并首次开行时速为200公里动车组以来，统称为＂和谐号＂的CRH系列动车组象征着我国铁路进入了高速铁路的行列，图1为CRH380A动车组实物图。
目前，我国铁路投入运营的动车组己有1900余组，居世界首位，累计运行里程超过27.7亿公里。
截止2015年底，高铁运营里程达到1.9万公里，居世界第一，占世界高铁总里程的60%以上。
按照铁路中长期发展规划，预化到2020年，全国铁路运营里程将增加到12.1万公里，其中时速200-350km客运专线和城际铁路将达到1.8万公里。
随着愈来愈多动车组的投入使用，加大了对动车组检修的工作量，维修费用也随之提高。
从运营成本上讲，车辆运用维修费用占全寿命周期费用的66%-88%，是采购费用的2.9-8.3倍，由此可见，如何合理的制定维修策略，使它们安全、可靠、经济、高效地运营，无疑成为当前迫切需要解决的问题。
国家也从＂十二五＂、＂十三五＂发展规划中要求加快铁路设施和维修管理的步伐。
图1CRH380A动车组实物图
转向架故障方法的研究不但关系到高铁列车的可靠性和安全性，并且也关系到高铁列车的运营成本．具体来说，对动车组转向架故障规律和维修的研巧具有下重要的意义：
（1）铁路运输安全第一，但是我们在重视提速的同时却忽略了系统的可靠性问题，我国动车组运行以来出现了不少的故障，甚至造成了人员伤亡的重大事故，行车事故给国民经济造成了深远的影响。
而转向架是动车組最重要而且故障发生最频繁的部件，因此，为了提高动车组运行的可靠性，降低维修费用，减少事故发生，对转向架故障的研巧是非常有必要的。
（2）转向架是动车组重要组成部件之一，担负着承载、牵引、导向、缓冲、制动等任务，其技术状态是否良好直接影响着列车的运行品质和火车安全，因而转向架的故障规律的研究也就成为了动车绝维修工作中的重点。
（3）由于转向架是一个多部件的复杂设备，故障模式和列车其他零部件的故障相似，因此对转向架关键零部化故障检修的研究具有代表性，对整个列车的故障检修有着很大意义。
1.2主要内容
本文以CHR380A动车组为研究对象，主要介绍了CHR380A动车组以及其转向架结构的组成，分析和介绍了动车组转向架的检修方法，在此基础上提出了检修方法的改进方案。
第2章CRH380A动车组转向架
2.1CRH380A动车组介绍
CRH380A是时速380公里高速综合列车，为8节编组，设计最高试验速度为380公里/小时，CRH380A动车组如图2所示。
列车由南车青岛四方机车车辆股份研制。
该型动车组的诞生标志着中国高速列车设计制造实现国产化所迈出的重要的一步。
图2我国CRH380A动车组
2.2CRH380A动车组转向架
2.2.1转向架的主要部件
转向架作为车辆最重要的组成部件之一。
其设计合理性对车辆的动力性能和安全性非常重要。
本文中动车转向架应用的是动力转向架，主要由四个部分组成：
（1）轮对和轴箱：
轮对作为车辆和线路的联系界面，直接向钢轨传递重力，通过轮轨间的黏着产生牵引或制动力，并通过车轮的回转实现车辆在钢轨上的运行。
轴箱是连接构架与轮对的活动关节，它除了保证轮对进行回转运动以外，还能使轮对适应线路不平顺等条件。
（2）构架：
转向架的基本骨架，用于安装各个零部件，并承受和传递各种载荷。
（3）弹簧悬挂装置：
主要由弹簧和阻尼器组成。
现代动车组车辆一般采用两系悬挂，一系悬挂装置设在轴箱和构架之间，二系悬挂设在构架与车体之间。
弹賛悬挂装置用来平衡轴重分配，缓和线路不平顺对车辆的冲击，保证车辆运行稳定性和平顺性，保证车辆通过曲线时使转向架能相对于车体回转灵活。
（4）车体与转向架间的纵向牵引装置：
主要用以传递车体与转向架间纵向力，如牵引力和制动力。
CRH380A动车沮动车转向架有下特点：
它是没有摇枕的，并且为转巧式轴箱定位结构。
其构架是Ｈ型结构，它是由两根无缝钢管的横梁和两根箱型的侧梁组成的，采用压型焊接高强度耐候钢板，其特点是財巧蚀性强。
在横梁上方焊接两纵向辅助箱型梁。
侧梁是鱼腹箱型结构，其中部有点下凹，其上部焊有制动吊座、连杆座、抗蛇形巧振器座及定位座等部件，其内部是加强筋板，共有8块，。
横梁采用的是无缝钢管，其上焊有牵引拉杆座和纵向辅助箱型梁。
在纵向辅助梁端部的安装板上，通过巧栓将牵引电机和齿轮箱吊杆紧固。
整个构架结构如图3所示。
图3转向架实物图
2.2.2转向架载荷传递过程
动车转向架在空间坐标内受到三个方向载荷作用，其传递过程如下：
（1）垂直载荷的传递过程为：
车体
空气弹簧
构架
轴箱弹簧
轴箱
车轴
车轮
钢轨
（2）横向载荷的传递过程为：
车体
空气弹簧
横向缓冲挡
纵向连接梁
构架横梁
轴箱弹簧
轴箱
车轴
车轮
钢轨
（3）纵向载荷的传递过程为：
车轮
车轴
轴箱
轴箱转臂定位
构架
牵引拉杆座
中央牵引拉杆
中央牵引座
车体
车钩
第3章CRH380A动车组转向架检修方法
动车转向架的零部件繁多，针对动车转向架的检修工艺也相当复杂，因此在动车转向架检修基地的转向架检修输送线上的工位众多。
几种不同型号的动车转向架的主要检修工艺类似，其流程如图4所示，大致可以分为：
1.动车转向架的入库清洗与烘干；
2.动车转向架的零部件分解；
3.分解后转向架各个零部件的检查、性能测试与维修；
4.动车转向架的流水线组装；
5.动车转向架组装完成后转向架整体的性能测试。
图4转向架检修流程图
3.1转向架分解工艺分析
转向架的分解工艺主要包括待修转向架、垂向减振器、分解牵引电机等十多项内容。
分解转向架的工艺中应当注意以下几点：
（1）空气弹簧应当避免和酸碱油等溶剂接触，从而避免造成人为损伤以及热损伤等；
（2）对螺栓进行拆除的过程中，不能使用冲击扳手，主要是为了保护紧固件以及上面的防护镀膜，避免其受到冲击扳手的破坏。
对拆解之后的部件实施搬运的过程中，确保轻拿轻放，避免损坏零部件；
（3）转向架型号可以使用白色油性笔加以标记，避免转向架型号混乱；
（4）应当做好工件识别工作，比如牵引电机、空气弹簧、轴箱体、轴箱弹簧等拆除之后，使用白色油性笔进行标记，促使相关人员清楚知道工件位置以及工件编号。
3.2转向架清洗以及防护流程分析
一般来讲，转向架防护以及清洗工作主要包括：
（1）对分解的零部件进行检查，并且确定防护状态良好性，对轮对、构架进行清洗，之后使用高压风对零部件进行吹干处理，并且检查零部件是否存在进水问题；
（2）转向架防护部位包括横向减振器的托架螺栓孔、空气管路的进气口以及电缆插头等。
轮对清洗过程中，手工水洗和高压清洗相互结合，比如，采用钢丝球、圆头刷、方头刷、擦车布等对转向架进行清洗，在清洗的过程中，为了防止轴承出现进水问题，高压水枪使用的时候应当尽量避免对冲轴承防护；
（3）清洗完成之后，应当对轮对进行必要检查，防止轴承进水的问题。
空气管路和电线接口的位置，需要相关人员做好防护工作，不但可以避免电线进水，而且可以防止空气室进水。
3.3转向架构架检修流程分析
构架检修流程主要包括：
（1）对转向架的构架螺纹孔进行吹干处理，并且对构架本体进行检查；
（2）实施转向架配管以及制动单元的检查：
A.应当对安装中的外露螺纹以及构架组成实施外观检查，特别是应当切实做好定位臂缺扣、电机吊座、毛刺以及乱丝的检查，避免有异物存在并且保持空隙的干爽及整洁；
B.构架组可视缝隙的焊接检修，对焊接中密集气孔以及裂缝等进行检修；
C.对安装管路进行检修的过程中，应当保证安装管路不松动以及无脱落，并且检查管路是否磨损，如果表面存在损伤、磨损问题，应当及时更换管路。
3.4转向架组成工艺分析
转向架的落成组装的流程，主要包括以下几个方面：
减振器、轮对提吊等附属配件、轮对以及构架件组装等等。
在组装完成之后，需要对转向架的尺寸大小进行测量。
在转向架的组装过程中，应当注意以下事项：
（1）做好待组装配件检查工作，经检验是合格配件才能用于组装。
组装过程中，明确配件属于拆解部件还是全新配件，将拆解部件和全新配件进行分类，放置在不同区域方便识别；
（2）按规定扭矩紧固松弛的螺栓，使用白色标记笔进行防松标记，未经拆解检修的螺母等部位同样需要进行标记；
（3）注意及时清除组件上的各种污染物质或油脂物质等，保持组件的干净以及整洁；
（4）在组装过程中，注意不要将配件装反、装错以及漏装等。
3.5转向架的试验流程分析
一般来讲，转向架试验流程主要包括以下步骤：
（1）转向架进入试验台之前，试验制动闸片动作状态及测量相关间隙；
（2）进入静载实验，对转向架进行加重状态之下的检查工作。
比如，对轴距尺寸及轴箱距基准面尺寸测量等；
（3）进行气密性实验以及差压试验等；
（4）检验之后，做好记录并且填好记录表。
转向架在试验步骤完成之后，进入转向架的整备作业；
（5）进入交检交验程序。
在这个过程当中，如果发现相关问题或者存在疑问，应当及早解决，避免留下安全隐患。
第4章CRH380A动车组转向架检修改进方案
4.1引言
动车转向架检修生产线，工位众多。
转向架三~五级修的整个检修的流程工艺也较为复杂。
本章首先介绍了动车转向架的检修生产线的设计思想。
检修生产线通过使用空中吊挂运输和地面专车配合检修，让空中轨道和地面轨道同时运行，提高检修效率。
生产线采用“鱼骨型”轨道布置的形式，让行走在空中轨道上的多功能小车运行调度更加顺畅，这种设计安排布置更加合理，使得检修效率得到了提高。
4.2转向架检修改进方案
动车转向架检修生产线由空中和地面两大轨道系统共同组成，配合空中运输装备多功能小车、地面运输专机、各个工位的专业检修装备以及各种专业性能测试维修库来完成动车转向架的检修任务。
空中轨道系统采用的是“鱼骨型”结构的轨道分布，运输主线相当于鱼骨中间的主骨，分线相当于鱼骨主骨边上的鱼刺，主线用于安排空中多功能小车的运行调度，分线则是用来运输多功能小车至检修工位的。
各个分线末端下部的地面上都回安放着各种检修工位。
主线和分线之间使用空中动力转盘完成多功能小车从主线运行至分线的专线变轨。
这种线路安排好处是，可以使多台多功能小车同时在检修生产线主线上运行，如果其中一辆小车出现问题，可直接使其运行至预留工位进行修理，不影响其他小车正常运行。
由于动车转向架检修工位众多，各个工位的检修时间也各不相同，当某个工位遇到特殊状况，检修时间较长时，后面的小车也无需等待，配合预留的检修工位，直接绕过原来的工位进行检修，可以大幅度提高检修作业的效率。
同时该检修生产线采用可循环式回路主线，并根据待修动车转向架的故障情况进入不同的检修线路，多功能小车的调度相当灵活多变。
下图中展示的这种“鱼骨型”可循环式检修生产线的运输效率和灵活性都相当高。
图5鱼骨型检修生产线
动车检修生产线上的各种部件：
（1）空中轨道系统：
空中轨道系统主要由空中输送线和空中动力转盘组成。
其中空中输送线运输轨道采用的是混合动力摩擦辊系统加上链传动系统的组合形。
（2）多功能小车：
多功能小车是整条生产线上一个比较关键的部件。
如图6所示，该小车主要由行走托盘组件、升降组件、旋转组件、转向吊组件和电控系统组成。
多功能小车主通过空中轨道作用到达指定位置后，通过升降组件运动以接近需要吊挂的物件一般为动车转向架主体构架，然后利用固定装置转向吊组件抓取检修工件。
随后，工件便在小车的带动下进行运输，并在小车旋转组件作用下进行任意水平角度的旋转。
图6多功能小车
该多功能小车在多个关键部位设置有磨损检测、自动锁紧装置、自动报警系统以及安全防脱落装置等，确保使用过程中的安全可靠性。
与此同时，上述各关键数据可以通过外部设备进行监控，以便及时发现安全隐患，提前进行检修或零件的更换，从而防患于未然，确保小车的安全稳定运作。
多功能小车自身的主要运动是带动被吊挂工件的垂直上下运动以及转向吊组件的水平旋转运动。
（3）地面轨道系统：
如图7所示，地面轨道系统由地面动力转台和地面输送线组成，其中地面输送线是一种可移动轨道，采用仿形链板结构，这种可移动式轨道系统解决了动车转向架脱离动车主体进入检修基地之后自身无动力问题。
图7地面轨道与地面动力转盘
（4）地面翻转装置：
地面翻转装置主要完成转向架构架主体的翻转作业任务，主要作用为：
a.翻转构架180°供多功能小车吊挂，完成后续检修任务；b.翻转构架180°，对构架进行人工检查作业；c.翻转构架180°，对构架进行检修作业；d.翻转构架180°，同时起到支撑作用。
（5）地面运输专机：
当动车转向架构架主体由多功能小车吊挂运行至工位时，如果该工位需要在专门的检修库里进行检修作业，这个时候，多功能小车把主体构架下降放置于地面运输专机上，由地面运输专机运输主体构架至相应的检修库进行检修，这种运输小车的有点是结构设计简单、功能单一、造价便宜。
整条检修生产线上运输检修装备众多，它们通过系统的控制，完成整个检修过程。
整条转向架检修生产线采用可循环式主线“鱼骨型”分线布置，工位众多，检修流程复杂，传统的检修工艺手册、说明书或者工程图纸等无法简洁、高效、直观的描述动车转向架的拆分、检测、组装、试验的整个检修过程。
图8整条检修生产线仿真全景图
这里主要针对动车转向架的三级检修流程进行可视化仿真。
（1）动车转向架脱离动车主体后，在地面移动导轨的带动下进入转向架检修基地，入库前需要先拆除动车转向架的动力装置进行检修，并在对动车转向架的其它电气部分进行防尘、防水处理保护，为接下来的对整个动车转向架的清洗和烘干的顺利进行做必要准备。
图9为转向架在地面移动轨道的带动下驶入检修基地，图10为进行清洗前对转向架动力装置进行拆除。
图9动车转向架进入检修基地图10拆除转向架动力装置
（2）入库整体清洗烘干完毕之后，动车转向架就要驶入空中悬挂检修车间，进行进一步的拆解。
如图11所示，动车转向架行驶至相应的工位之后，转向架轮对和主体构架就需要分离进行分别检修。
其中多功能小车吊挂着主体构架，进入空中检修生产线完成后续检修工作。
图11轮对和构架分离图12轮对脱离构架单独行驶
而如图12所示的轮对则通过地面轨道系统，单独行驶至专门的轮对检修工位进行检修。
并在空中检测轨道末端等待总体组装落成。
图13地面小车进行托运
（3）如图13所示，运输主体构架的多功能小车每运行至一个检修工位，都会经由空中动力转盘，进入分线并停止在分线末端地面上的相应检修工位上方，然后多功能小车通过升降组件把主体构架下降至工位，一般都是由专业的检修工作人员对主体构架进行的拆解检测。
有些分线末端会设置专门的检修测试库，这个时候就会采用图13中所示的地面运输专机配合多功能小车一起完成运输任务。
小车把吊挂工件停放在地面运输专机上，由地面运输专机把工件运输进入检修测试库，并在检修完毕之后，把工件运输回至多功能小车下方，让多功能小车将其提吊和运输至下一个工位。
图14探伤
（4）每个工位的检修内容各不相同，在空中检修生产线上，会把轮对轴箱组、空气弹簧、轴向弹簧、减震器、速度传感器、排障装置等部件从构架上拆下进行检修。
另外还会根据检修级别的不同分别对主体构架进行单体制动试验、探伤、抛丸、漆厚度及附着力试验、构架管线修配、部件构架油漆等检修工艺。
如图14所示的检修内容为工艺比较复杂的入库专门检修。
其中图14中所示的探伤检修采用了空中循环积放链式轨道进行小车的运输入库。
每个检修库采用何种运输方法一般由该工艺的检修方法、检修时间、要求定位精度等因素决定。
（5）在检修生产线的下半段的主要任务是对动车转向架的主体构架进行组装，并在组装完成之后进行压力试验、电缆安装、找补油漆、翻转检测等检修工序。
（6）最后需要完成转向架主体构架与轮对的对接，并安装上悬挂系和摇动座等组件。
转向架落成和尺寸调整在专用台为上进行，组装后各部位尺寸满足轴距2500+-1mm，对角线之差小于等于1mm；同一轮对与构架侧梁基准面距离203.5mm，其横向之差小于等于1mm。
图15和图16所示的为检修生产线较末端的组装落成
等工艺流程。
图15轮对主体组装图16悬挂系组装
（7）最后出库前动力转向架需要安装入库前拆卸掉的动力装置如图17所示。
图17动力装置组装
在所有的组装工艺都完成之后，在离开检修基地之前，还需要对组装完毕的动车转向架进行整车的性能检测，确保出库的动车转向架能够满足行车要求。
动车转向架检修生产线，工位众多。
转向架三~五级修的整个检修的流程工艺也也较为复杂。
本章首先介绍了动车转向架的检修生产线的设计思想。
检修生产线通过使用空中吊挂运输和地面专车配合检修，让空中轨道和地面轨道同时运行，提高检修效率。
同时空中轨道和地面轨道都采用了可以±90°旋转的动力转盘，来实现运输装备在输线上的转向变轨，避免了使用岔道技术造成的占用空间大，变轨复杂等问题。
“鱼骨型”轨道布置的形式，让行走在空中轨道上的多功能小车运行调度更加顺畅，这种设计安排布置更加合理，使得检修效率得到了提高。
其次，本章还对检修生产线上的关键装备的结构原理做了简要分析。
最后对整条生产线进行可视化仿真。
为生产线的研发和展示提供了一种新的思路。
图18整车检测
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致谢
历时将近三个月的时间终于将这篇毕业设计写完，在毕业设计的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。
尤其要强烈感谢我的毕业设计指导老师，他对我们进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行毕业设计的修改和改进。
在此向帮助和指导过我们的各位老师表示最中心的感谢！
感谢这篇毕业设计所涉及到的各位学者。
本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我们将很难完成本篇毕业设计的写作。
感谢我们的同学和朋友，在我写毕业设计的过程中给予我了很多你问素材，还在毕业设计的撰写和排版等过程中提供热情的帮助。
由于我们的学术水平有限，所写毕业设计难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！
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