轻轨列车受电弓限界检测设备研制.docx
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轻轨列车受电弓限界检测设备研制
轻轨列车受电弓限界检测设备研制
天津滨海快速交通发展有限公司受电弓限界检测设备研制QC小组
一、课题简介
天津滨海快速交通发展有限公司是由开发区泰达控股有限公司等四家单位联合组建的股份制有限公司。
主要任务是建设并经营天津市区至滨海新区的快速轻轨，以改善津滨间客流交通现状，完善滨海新区投资环境，为整个天津地区的经济腾飞提供有力的保证。
津滨轻轨项目包括津滨轻轨东段工程和西段工程，由天津东站至滨海新区正线全长共计52.938km，目前开通的东段工程全长45.409Km，共设14个车站。
津滨轻轨西段工程起于天津市中心广场，并在中山门与东段工程相接。
西段设计全长7.53公里，拟设天津站等5座地下车站。
西段工程规划在天津站与地铁2号线、3号线、京津塘城际高速铁路进行立体换乘。
该工程目前正处在紧张的施工过程中。
津滨轻轨列车采用四辆编组，投入车辆29列共计116辆。
设计时速100Km/小时，全程约45分钟，能满足高峰时3万人次/小时的客流量。
轻轨列车受电弓直接从高压电网取电，为列车持续输送电能，作为列车牵引、照明、空调等用电的关键设备，在列车运营中发挥着至关重要的作用。
正在使用的受电弓列车受电弓
所谓限界，就是能够保证列车不与地面固定设备发生碰撞、可以安全运行的边界尺度。
车辆技术人员在对二期工程设计图纸及车辆技术规格进行接口审查时，发现轻轨二期工程由地上线路变更为地下隧道内线路后，接触网高度即受电弓的正常工作高度由目前地上线路的4400mm变为4040mm。
与接触网相接触的滑板可能会碰到与接触网相邻近的设施，对列车的运行构成巨大安全隐患。
针对此数据的变化，我们查阅了大量国家轨道交通行业的相关标准，经过多次认真研讨、详细论证，最终确认现有电客车受电弓限界不能满足二期工程限界要求，即现有车辆不能进入地下隧道内线路安全运行。
由于现有轻轨列车原受电弓运行尺寸（“原受电弓限界线”）大于西段工程隧道内受电弓安全运行限界设计尺寸（“现受电弓限界线”），当列车进入隧道高速运行时，因为弯道、坡道等各种因素影响，使受电弓产生惯性偏移——最大处超出隧道内允许的安全限界215mm（如下图所示），可能与其它设备发生碰撞，存在较大安全隐患。
经多角度全面仔细研究论证，逐个否定了增大隧道直径、降低路轨高度及调整相应设备的安装等变更工程施工设计的方案，以避免更改原有设计造成的工期延误及巨额的资金投入等一系列问题。
为保证轻轨西段工程顺利实施，天津滨海快速交通发展有限公司经过多次分析、论证，综合考虑各种因素后，最终选定了涉及工程面小、改造费用低且较易于执行的方案——改造车辆原有受电弓减小限界以满足西段工程设计要求。
而改造后的受电弓尺寸是否满足要求、能否安全的进入隧道，则需要研制相应的设备进行检测、验证。
二、选题理由
理由1、公司指令性要求在120天内自主研制成功。
理由2、需要的检测设备为非标准产品，经调查没有厂家生产。
理由3、为保证轻轨西段工程顺利实施需要相应设备检测受电弓是否符合工程限界的要求。
基于以上理由，我QC小组选择“研制轻轨列车受电弓限界的检测设备”作为活动课题。
三、小组概况
小组名称
轻轨列车受电弓限界检测设备研制QC小组
课题名称
研制轻轨列车受电弓限界的检测设备
注册号
TJJ-2-20
成立时间
2006年5月
活动时间
2006.5—2006.8
活动次数
共9次
小组类型
创新型
教育时间
58小时
序号
姓名
性别
年龄
文化程度
岗位
组内分工
1
王南
男
28
本科
定修工程师
组长
2
徐志强
男
36
硕士研究生
副总经理
顾问
3
张志华
男
38
本科
副总经理
顾问
4
范忠胜
男
39
硕士研究生
副经理
顾问
5
于喜林
男
36
本科
车辆部部长
副组长
6
曹忠林
男
35
本科
安全技术室主任
副组长
7
李学全
男
35
本科
生产调度室主任
组员
8
郑康宁
男
62
本科
设备室主任
组员
9
张玉成
男
31
本科
检修室主任
组员
10
夏连合
男
48
初中
高级技工
组员
11
白洪元
男
32
本科
安全系统工程师
组员
12
陈坤
男
24
本科
定修工程师
组员
13
郝志元
男
23
本科
定修工程师
组员
14
王华刚
男
38
专科
定修工长
组员
15
李新
男
33
专科
定修维修工
组员
16
苗旺
男
25
本科
定修维修工
组员
四、设定目标
我QC小组总的设定目标为：
研制受电弓限界检测装置，并且检测装置一次性通过评审验收，偏差控制在2毫米。
目标可行性分析：
针对我们总的设定目标，结合现有实际情况，我们对此QC课题的可行性进行分析。
分析如下：
不利因素：
涉及部门多协调难度大；小组成员均没有类似的设计经验
有利因素：
1、本小组拥有技术全面，善于总结经验和具有开拓精神的优秀
工程技术人员及经验丰富的技术工人，是实现目标的技术保证
2、本公司企业管理基础工作好，员工质量意识较强，质量体系完善并为小组活动提供充足的人力、物力，为目标完成提供管理保证
3、QC小组内有多名同志开展了两轮以上小组活动，具有一定的实践经验；同时公司党政领导给予了充分的支持
通过以上的可行性分析，我们QC小组确定我们的目标可以实现。
五、方案提出
（一）提出方案:
轻轨西段工程设计运营速度为80km/h，只有模拟出列车在隧道内以80Km/h高速运行时的状态，才能真实有效的反应实际限界的情况，因而需要研发静态设备用以测量动态数据。
地面静态检测限界设备是根据车辆动态限界得出，而车辆动态限界是以车辆的静态轮廓数据为基础计算得出。
西段工程是按照《地铁设计规范》GB50157-2003进行设计，根据《地铁设计规范》中的车辆受电弓部分动态限界数据，则可以反推出静态时受电弓弓头允许的最大外形尺寸数据。
因此可以通过验证静止时车辆顶部受电弓外形尺寸数据是否满足轮廓线要求，以保证车辆动态运行时受电弓不会超限界运行，进而与其他固定设备发生干涉碰撞而产生安全问题，即设计静态的检测设备模拟动态的车辆限界进行检测验证的目的可以实现。
针对课题目标，小组召开了多次专项研讨会，运用“头脑风暴法”，综合考虑安全、质量、工艺等多方面因素，提出了4种可供选择方案。
方案1、移动式轻质型
方案2、固定式中质整体吊顶型
方案3、半固定式重质双活动门扇悬臂型
方案4、固定式中质可调整体悬挂型
（二）方案分析：
方案1移动式轻质型
1、方案描述：
检测装置做成便携式。
为便于检测装置的移动、携带及使用方便，采用轻质材料例如泡沫板为制作材料。
2、主要优点：
其质地较轻刚度小，易于加工，制作耗时少，工程造价低廉，便于移动，节省厂房空间。
3、主要缺点：
不易保证加工精度，以致无法确保检测准确性，安装固定比较困难，检测时存在安全隐患。
方案2固定式中质整体吊顶型
1、方案描述：
整套装置整体固定悬挂于停车库顶钢结构上；检测模材料采用有机玻璃，在其外加装带有吊挂装置的金属材料制成的保护框架。
2、主要优点：
可以保证加工精度，确保检测准确性，对车辆损害可能性小，可利用现有厂房空间结构，不占用厂房地面空间。
3、主要缺点：
安装选址及调整较困难，存在一定安全隐患。
方案3半固定式重质双活动门扇悬臂型
1、方案描述：
将检测装置制作成可开合的双门扇；分别安装于月修天台两侧采用，使用时闭合形成检测装置，其余时间打开不影响周围其他作业；刚度较大的薄钢板作为检测模材料。
2、主要优点：
可以保证检测模的加工精度，确保模具检测准确性，还可有效利用厂房空间设备，便于安装。
3、主要缺点：
其结构比较复杂，加工制作比较困难，损坏车辆受电弓可能较大，且制造工期较长，造价较高。
方案4固定式中质可调整体悬挂型
1、方案描述：
检测装置单独选址，固定悬挂于横跨轨道两侧的钢质框架横梁上；采用有机玻璃作为检测模具材料，在模具外加装带有调节机构的悬挂装置及金属材料制成的保护框架。
2、主要优点：
较易于保证加工精度，能确保检测准确性，安装调整极为方便，制作相对简单。
3、主要缺点：
结构部件较多，设计计算比较复杂。
（三）比较确定：
小组成员按照课题目标对上述4种方案进行全方位综合比较，结果如下：
比较项
优缺点分析
安全
质量
可操
作性
造价
综合
得分
选定结果
方案1
便于移动、携带及使用的轻质便携式检测装置
1
1
5
5
12
NO
方案2
整体悬挂于停车库顶钢结构上的固定式检测装置
3
5
3
1
12
NO
方案3
安装于月修天台两侧的可开合双门扇式刚度较大的检测装置
3
3
5
3
14
NO
方案4
单独选址并固定悬挂于钢质框架上可调节的检测装置
5
5
5
3
18
YES
经比较，结果确定选用方案四：
固定式中质可调整体悬挂型。
六、制定对策
（一）方案细化：
为确保方案能够顺利实施，我小组首先明确了研制思路，并制定、细化了方案的实施步骤，分析找出要因，如图：
（二）对策表
针对各个要因，制定了相应得对策，小组成员按照各自的分工，采取适当的措施，实现了预定的目标。
序号
要因
对策
目标
措施
实施
地点
完成
时间
执行人
1
正确指导方向是项目成功的关键
根据受电弓结构及工作特性，明确整体指导思路
保证课题目标成功实现
理清思路，制定整体设计方向，咨询各相关设计单位
综
合
楼
06年
5月
于喜林
曹忠林
王南
2
组员对技术要求及潜在安全隐患认识不够
强化技术理解及安全意识
完全认识到安全技术关键点
加强培训及监督力度
组
合
库
06年
5月
～8月
白洪元
李学全
3
数据准确才可以保证项目质量；明确故障模式、影响才能针对性的加以预防
综合考虑各种因素，精确计算各部位尺寸、进行受力分析；根据故障模式、影响及危害性加以预防
保证设计质量及可靠度
综合考虑各种因素实测实量，进行精确设计计算；进行故障模式、影响及危害性分析
列
检
库
06年
5月
～6月
曹忠林
王南
陈坤
郝志元
张玉成
4
零部件加工及安装调试关系到最终效果
绘好图纸，强化检测及校核力度；确定合理的安装调试基准、方案
确保成品精度控制在1mm；安装位置精确结构可靠
操作人员严格按规定作业；技术人员进现场跟踪指导
加
工
现
场
06年
6月
～8月
郑康宁
夏连合
李新
王华刚
苗旺
七、按对策实施
实施一：
明确整体思路与方向
由于首次进行类似的产品研制，没有可借鉴的经验，初期存在整体思路不清晰、方向不明确的问题。
我QC小组于2006年5月8日召开了全体成员会议，邀请专家顾问针对性的进行了分析讲解，使所有成员加深理解了思路，确定了整体设计方向。
并最终明确了各阶段分目标，并运用统筹方法分配工作任务如下。
实施二：
强化培训
针对参与人员对各项技术要求和潜在安全隐患认识不足的问题：
在实施对策前，对所有小组成员进行了设计原理、施工方案及安全教育培训，强化安全、质量意识，并制订突发情况应急措施。
共14人参加了培训，全员掌握了技术要求及安全注意事项。
序号
培训内容
参加范
升级会员 