高速铁路动车组的柔性制造浅谈

高速铁路动车组的柔性制造浅谈

杨震

中车唐山机车车辆有限公司车体事业部

摘要：随经济水平的提高和生活条件的改善，高速铁路已成为人们出行中的一部分，动车机组作为优先发展的战略信息产业，依靠线路清晰、通信信号强，质量稳定，安全性高、速度快、运行平稳可靠等特点，给人们的出行提供极大的便利，但面对竞争激烈的国际行业，要提高铁路动车组的柔性制造才能适应道路的快速发展。本文将根据动车组的设计要求对动车柔性制造相关技术进行分析，以促进我国交通运输业的发展。

关键词：高速铁路 动车组 柔性制造

铁路技术的高速发展，实现了我国铁路动车组制造业的现代化，截至目前为止，中国已成为高铁运营速度最高，规模最大，运营前景最为广泛的国家。但高速铁路是一个复杂的系统，动车车组作为基础设施的重要组成部分，改变了传统的铁路机车牵引客车的运行方式。要进一步提升动车车组的综合性能，与国际接轨，适应激烈的市场竞争，因此在动车车组的设计上我们要综合考虑人们的需求及社会发展方向来实现列车车组的柔性化制造，提高我国国际动车组的高柔性化性能。

一、动车组的发展方向及优势

1.1动车组定义

动车是由列车的多个动力单元及动车车组组成，动车组又称动车组列车。它是由若干动车组合，在不改变车厢车皮的拖车性质前提下，增加机车的数量，车组列车一般是有几个动车和几个拖车的组合而成，是现代高新技术的综合集成。

1.2动车组的发展优势

1.2.1速度快、安全系数高

与传统列车相比，动车组具有不随意更改编组和折返不摘挂机车的特点。同时动车组在两端都有驾驶室，在列车掉头时，无需把机车在一端脱钩后再移到另一端挂钩，大大地加快了运行的速度，提高了工作人员的操作安全。

1.2.2动力效率高，对路线要求低

动车车组的重量放置在各个带动力的车轮上，动车组的动力分散化程度高因此即使在斜坡上，动力依然很足，与此同时，动车组上的动力轴对路线的粘着力要求较低，轮轴的载重较少因此在选用动车组的高速铁路路线时，对路线的路轨要求都较低。

1.2.3在生制动能力强

由于电力动车组有较多的列车组成，电动机多，因此再生制动能力好，对于停站较多的通勤铁路，地下铁路等地段制动效果尤为明显。

1.2.4占地小、换向方便

列车组通常在地下铁路运行，因此占地面积很小，在动车组进行换向时，只需要在正常的成组运营状态下，来操控整座列车上的动力与制动设备换向，司机前往列车的另一端的司机室，省掉了机车调车作业的步骤，节省了换向的时间，减少了车站线路被机车吊车占用的时间，还降低了因该车挂车事故导致的安全事故概率。

1.2.5方便快捷，受气候变化影响小

高速动车组在完全封闭的环境中自动化运行，有一系列完善的安全保护屏障，可以全天候地运营。同时由于高速动车组系统设备的可靠性和较高的运输组织水平，可以做到列车极高的正点率，方便快捷，不受气候的影响。

1.2.6环境影响好，能源消耗低

动车组是依靠电力作为能源的列车，由大功率的电动机提供动力，因此能源的消耗低，对环境的影响较小。

1.3动车组的发展方向

人们生活水平的不断提高使人们对交通运输业的要求日益增加，高速铁路运输的发展也要适应社会发展的需求，这就对动车车组的制造与设计提出了更高的要求，随着客运量的增加，高铁的建设在不断地推进中。动车组的速度提升，技术含量更高，可伸展性增加，柔性化性能更好，适合我国可持续发展的战略性目标。

二、动车车组柔性制造工艺及优势

2.1柔性制造

制造是启动程序，包括给予信息，改变物性，实现增值的受控造物的过程。而柔性制造系统是由一台或若干台数控机床设备、物料运储设备和计算机控制程序组成的加工单元，并能根据制造需要和生产品质进行规划调整自动化制造系统。它可以迅速适应市场的需求，调整生产所需的品种，同时还可根据机组的需要自动更换工具以及加工的不同零件，选择加工合适的形状。所有的制造零件是从某工作站节点到另一个节点的动作，通过物料运输系统去完成，在零件加工完后进入自动检测工作站点。并完成弹性制造系统的卸料工作。加工工具简单，但加工时长较长，比较适合加工批量小的零件，它具有较大的设备柔性。

2.2动车组柔性制造的意义

科学技术的提升，物质生活的多样、丰富化，市场的竞争力逐渐增加，车组客观需求越来越多样化，传统的列车制造方式落后，限制了大量的生产方式发展，迫使铁路列车制造业不得不朝着成本低，品质高、效率高、品种多、自动化的方向转变。从另一方面来说，科学技术的突飞猛进推动了动车自动化的程度和制造业水平的提高。使得设备制造的转变在技术上得到提升和实现。

2.3动车车组柔性制造的优势

一般来说柔性生产线是由自动加工系统完成，它是一种技术复杂高度自动化的系统，将微电子学计算机和系统工程有效地结合起来，实现了机械制造高自动化与高柔化之间的矛盾，具有设备利用率高，生产能力稳定，运行灵活，产品应变能力强的特点。

（1）经济效益显著，人工成本低

动车车组柔性制造能按照工作人员安排的零件加工，实现即时生产。从而减少毛坯制品的库存量，减少资金的流动占用量，缩短生产周期，提高设备的利用率，减少设备数量和厂房的面积。同时还可以减少劳动力，降低劳动成本。

（2）设备利用率高

柔性制造系统中计算机把每个零件都安装在了加工机床。待机床空闲，即可将零件送上加工，同时将相应的数控加工程序输入这台机床，机床不用等待零件的装卡。大大缩短了工作时间提高了设备的利用率。

（3）生产能力相对稳定

机组的柔性制造技术设计时考虑设计成为当一台或几台机床发生故障时不是立即停产维修，而是通过降级生产的方式来维持设备的运转能力 ，即采用了加工能力，有冗余度的设计使物料的传送系统，有自行绕过故障机床的能力，系统仍然可以维持运行，保证了生产的持续和稳定性。

（4）产品质量高

车组柔性制造过程中，自动化控制，减少了零件的装卡次数。在设计过程中要注意机床和零件的定位，有利于提高零件的质量。

（5）生产组织运行灵活

在机组生产过程中，形式及设备灵活，可根据生产需要对设备进行灵活调控。

（6）产品应变能力大，适应多种品种自由组合

车组的柔性制造是根据确定的工艺流程，由相应的数控加工设备和工件、工具等物料的储存系统，由计算机进行控制，因此可以自动调整并实现一定范围内多种车组工件的成批高效生产，并及时地改变产品性质或品种，以适应铁路运输设备安装的需要。

（7）大大缩短生产周期，减少设备的数量和厂房的面积。

柔性制造系统可兼顾多个数控机械设备的加工程序，因此在制造的过程中可灵活转变，不仅节约了设备的占地面积，还使生产周期大大缩短。

2.4动车车组柔性制造的关键技术

（1）集成创新，列车组的零件组成复杂，涉及领域广，在生产的过程中，掌握系统的集成技术，来提高动车组的生产发展。

（2）牵引、制动技术，高速列车牵引传动装置的特殊要求。牵引电机重量轻，易维修，耐恶劣的环境条件速度控制方便。

（3）人工智能、传感器技术及低成本引进，动车组柔性制造的自动化实现关键在计算机数据的操控上，人工智能、传感器的操作技术准确与否，决定了设备制造的精确度，因此要掌握好网络操控技术，同时还要控制生产成本，才能适应社会发展的需求。

三、结束语

综上所述，我国高速铁路的发展中，柔性制造是必然趋势，他解决了传统机组制造过程中出现的弊端，它组织灵活、生产能力稳定，不仅提高了设备的生产效率和经济效益，安全系数高，可以提高产业竞争力，符合我国的战略性发展需要。

参考文献：

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[2]齐中熙.昂首跨入高铁时代.[J]中国产业.2010.(011):P.28.

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