浅谈铁路货车制造技术提升

浅谈铁路货车制造技术提升

秦天宫

大连中车集装箱有限公司 辽宁大连 116000

摘要：铁路货车制造技术升级发展的实施要根据其行业特点，引入“精益”理念，探索铁路货车精益生产方法，将经济效益放在首位，先减人，再逐步实现数字化和信息化。关键技术要有所突破和创新，以技术升级带动生产、设备等方面管理升级，以此推动铁路货车行业制造技术的进步发展。

关键词：铁路货车；制造；信息化

前言

随着国民经济的持续快速增长，我国铁路货车技术总体上已达到或接近国外先进货车技术水平，确保了货车运用安全。在产品种类上，我国铁路货车已经形成敞/棚/平/罐/漏斗车、集装箱车和专用特种货车完整谱系。随着模块化组装、不锈钢铝合金焊接、在线自动检测等制造新技术不断融入生产流水线，铁路货车装备技术及工程化能力整体达到世界先进水平，有力支撑了国民经济的快速发展。但在铁路货车制造过程的自动化、信息化程度及质量安全稳定性保障方面，我国与世界先进水平还存在较大差距，本文结合铁路货车的结构特点和制造现状，就如何提升铁路货车制造技术水平，提出具体路径和发展展望。

1现状分析

1.1产品结构

铁路货车运载对象不同，导致其产品结构差异较大，装载油类等液体类或粉状介质一般采用封闭罐状结构，装载集装箱一般采用鱼腹型主梁的平板车结构，装载煤炭、木材、矿石等普通大宗类货物一般采用敞开或封闭的箱体结构。其中敞开或封闭的箱体结构的铁路货车又因装卸货物方式不同，产品结构差异也较大，如侧边圆弧底部漏斗式箱体、侧边板柱底部平板式箱体等。铁路货车载重量及耐磨防腐要求的不同，导致其使用材质和连接方式有差异，常用的铁路货车材质有普通耐候高强钢、不锈钢、铝合金等，连接方式以焊接和铆接为主。

1.2制造资源

主要包括人员、设备、物流、作业环境、产品质量及信息化应用等。

1.2.1人员和设备现状

我国铁路货车制造大多为劳动密集型企业，工业总产值劳动生产率仅为30万元/（人·年）。据统计，生产车间总用工人数均偏多，不产生直接效益的辅助工占比达35%。经统计分析，铁路货车行业设备机龄10年以上占比达70%，且自动化水平均较低，如半自动化设备占比仅6%，机器人的使用密度仅为11台/万人，低于全球平均的机器人使用密度58台/万人，远低于制造业发达的韩国、日本和德国的250～396台/万人。

1.2.2物流和其他方面现状

配件物流均采用汽车或轨道平车人工操作控制到产线工位，装卸一般采用天车，效率较低。因整个铁路货车行业的机器人使用率较低，自动化程度相比其他大型制造行业较低，生产节拍、作业环境和产品质量控制受人为因素影响较大，大部分设备也未预留信息化监控的接口，在生产过程的信息化管理水平方面相对落后。

2基础工艺技术应用

2.1焊接智能跟踪技术

要实现铁路货车自动化焊接，需解决装配间隙不一致、焊缝起始点偏差及焊接过程变形前提下的焊接智能跟踪问题。采用三维视觉+激光跟踪的技术可实现机器人的自适应焊接。三维视觉一方面要识别产品及其焊接路径，另一方面要在焊接过程中自动检测焊接质量，以实现制造过程可视化、焊接质量免检化；激光跟踪是满足焊接路径精准化的必要条件，按照焊缝的状态实时调整焊接参数，以达到焊接的自适应要求.

2.2工装柔性模块化技术

产线的工艺装备以模块化、柔性化、系列化、标准化为设计理念，形成具有典型特点的功能模块族系的模块化工装结构树形图，以多功能模块的有序组合实现模块化，以功能模块的统一接口设计实现柔性化，以功能模块的使用场景进行序列划分实现系列化。根据各功能模块的功能需要，分别从术语定义、设计要求、制作要求、检验要求等方面规范，对各模块的标准化接口、功能模块尺寸约束、系列化的要求结合企业产品族制订相应规则。

2.3焊接烟尘捕捉及处理技术

根据铁路货车生产厂房及制造特点，焊接车间整体除尘工艺不是一种工艺方法或单一设备能整体解决的，每种除尘方法都有其自身特点，每种设备有其适应的条件，应根据车间具体厂房情况、焊接工艺、烟尘浓度、工位状况制订除尘方案，方案应为多种除尘方法和设备组合而成一套除尘系统。基于产线标准工位的生产模式，焊接工位固定，且自动焊比例较高，除尘方式可采用在烟尘产生的附近位置采用随枪除尘/除尘罩/除尘臂等方法就近捕捉，尽量减少烟尘飘散到空中形成二次污染，在车间4～5m处采用静电除尘或吹吸除尘等方式二次捕捉。

2.4产品质量自动检测技术

结合检测机器人、光学测量仪器以及视觉算法，完成铁路货车产品的质量检测。例如，铁路货车车体主要有心盘定距、挠度、旁弯、对角线、垂直度、高低差等车体关键尺寸项点，针对底架附属件有错装、漏装、漏焊及焊接质量的自动检测。关键尺寸检测是基于工业机器人的三维光学测量，通过工件坐标系、检测坐标系的统一，采用三角测量和投影测量原理，获取待检测点的点云数据，通过图形算法和全局坐标关系，计算各关键尺寸值；底架附属件错装检测是检测其坐标位置，然后与三维模型做尺寸对比，从而判断底架附属件错装量是否超出公差；配件装配错误检测是将获取到配件的点云图案与正确模型做对比，相似度超出设定阈值，则该配件不是该位置安装需要的；配件漏装检测是将获取到的配件的点云图案与正确模型做对比，若相似度趋向零，即该位置没有获取底架附属件的特征，故为配件漏装；漏焊检测是通过对关注配件焊缝的点云体积测量，来实现焊缝的识别检测，然后提取焊缝的边界，计算边界包络内的点云体积，根据体积计算值判断焊缝有无，若体积趋近于零，则焊缝不存在，即为漏焊。

3铁路货车制造技术的创新

3.1铸钢摇枕侧架整体芯的创新

随着科学技术的发展，越来越多的高新科技被用在铁路货车的制造上，使得铁路货车的制造技术得以创新发展。传统的铸造工艺的摇枕、侧架不能够满足铁路货运的需求，由于传统的摇枕、侧架内腔砂芯具有多块，导致铸件的多个部分存在披缝、掉砂等诸多问题，所以在这个方面加以创新，这就出现了实施整体芯工艺，该技术完好的实现了铸件内腔平顺、无披缝、无台阶，这样就很好的减少了芯撑、避免了熔合不良和砂眼的缺陷。

3.2不锈钢技术的运用

不锈钢货车的使用和生产，使得不锈钢技术在铁路货运上得以深入研究，这就带动了铁路货车车体的组装技术发展。我国传统货车采用的是耐厚钢制造，由它制造出来的货车自重较大，且车体的耐腐蚀性以及综合经济性能均不是很好，通过对这些缺点的改进，使得我国研制出TCS345新型铁素体不锈钢制造的专用运煤敞篷货车，新型的TCS345敞篷铁路煤运货车具有很好的耐腐蚀性、力学性质以及综合经济性，能够解决传统铁路货车的诸多缺点，为铁路货车事业做出了巨大贡献。

3.3机器人技术在铁路货车制造的应用

铁路货车制造企业是典型的劳动密集型企业，人员需求多、劳动强度大、作业环境中存在焊接烟尘、铸造粉尘、噪声、漆雾和有机废气污染等，亟需实现“以机代人”把工人从繁重的劳动和恶劣的工作环境中解放出来。同时在铁路货车各制造环节中存在大量如焊接、喷涂、切割、搬运等可用机器人实现的工序，以80 t 级通用铁路货运敞车为例，每台敞车包含了约 2114 条焊缝，焊缝总长度达 1027 m；有 165 种，共 562 件剪切件；有 114种，共 325 件折压件，数控切割长度为 180 m，油漆使用量达289.9 kg，这些工序为机器人的应用提供了广阔的空间。

结束语

总之，近年来我国铁路货车制造业通过创新工艺、提升工艺装备、实施在线检测,支撑了中国铁路提速重载货车升级换代,满足了中国铁路特有的运用条件对货车安全可靠性的要求,带动了铁路货车生产组织和作业方式的变革。精细化的工艺、准时化的生产组织方式、信息化的管理手段,推进中国铁路货车走向精益之路,产品质量得到全面提高。铁路货车制造技术进步促进了中国铁路提速、重载装备的快速发展。

参考文献：

[1]龙腾.我国企业信息管理现代化进程研究[J].商场现代化,2013.

[2]梁权.信息在现代企业管理中的作用[J].现代企业,2014.

[3]乔晓梅,张晓辉.我国制造业信息化建设的历程及展望[J].商场现代化,2006,8.

[4]许博.浅议企业信息化的发展方向[J].北方经贸,2010,11.