高速动车组设备舱系统安装精度提升技术研究与应用

高速动车组设备舱系统安装精度提升技术研究与应用

苏健[1] 安美刚 付阳阳 王照 王俊喆 王思宇

中车唐山机车车辆有限公司

摘要：动车组的设备舱利用空气动力学原理设计的流线型外廓，尽可能地减小高速动车组运行时产生的阻力，降低噪声与能耗，增强对车外悬挂设备的保护，同时使动车组外形更具美感。在保障其功能的前提下，设计结构还需具备检修方便、安全可靠的特点。在设备舱内部，安置着各类列车的设备与系统，主要有牵引系统、制动系统、辅助电源系统、监控系统和控制系统等。而其主要构成部件包括裙板、底板和支撑槽等。对于设备舱部件的安装研究主要是围绕裙板安装不平度、底板安装不平度等方面，为了提升裙板安装不平度、底板安装不平度和支撑槽安装高度，我们研究了裙板支撑槽调整装置、裙板横梁定位装置、底板锁卡调整装置、三维运输车等，用于裙板、底板和支撑槽的辅助安装，能够实现快速定位、准确安装、提高安装效率的作用。

一 概述

对于设备舱部件的安装研究主要是围绕裙板安装不平度、底板安装不平度等方面，其中裙板的不平度对列车的空气动力学性能有一定的影响，会导致空气阻力增加、气动噪音产生、空气流线型不畅和空气动力学效率下降等问题。因此，在列车设计和制造过程中，需要尽量减小裙板的不平度，保证裙板表面光滑平整，以提高列车的空气动力学性能和运行效率；为了确保列车的安全、舒适和高效运行，底板安装过程中应尽量减小不平度，确保底板表面平整光滑，避免对列车性能和乘客体验产生不利影响。同时，在列车设计和制造阶段，需要对底板的安装质量进行严格把控和检测，确保其符合设计要求和标准规范。同时，还需进行相关的空气动力学和乘客安全性的测试和评估，确保设备舱系统的牢固，又不影响列车的空气动力学性能和乘客安全。

二 设备舱系统工装设计

高速动车组设备舱系统主要为研究裙板支撑槽安装、底板安装及裙板安装。其中安装先后操作顺序为：裙板支撑槽安装、裙板底板安装、裙板挂装、裙板调整。

在动车组组装过程中设备舱系统最常见的问题为裙板支撑槽安装高度和对称度超差；底板安装定位不准确及平面度超差问题；裙板横梁安装、锁座定位不准确及裙板弧度超差等问题。

针对上述遇到的问题，我们对设备舱系统的所有安装步骤进行逐一分析，并从每部安装中分析尺寸链，通过制作一些辅助工装来保证每个工序的安装定位精度及其他质量方面的要求，具体实施过程如下：

1. 裙板支撑槽调整装置

裙板支撑槽安装过程中，支撑槽窄面水平度直接影响底板安装的平面度，同时支撑槽距车体中心线的尺寸及高度直接影响裙板安装后与端部防火板的弧度是否匹配，如果不匹配将会造成设备舱密封不严或影响外观质量。我通过现场分析测量及对裙板支撑槽安装的操作经验，制作了支撑槽定位尺寸测量工装，测量装置自车体底梁到工装下边缘的尺寸，测量装置可以通过螺栓连接到车体底梁的滑槽中，同时工装垂直方向有一个挡板，可以作为车体外侧边缘的定位尺寸基准；辅助测量装置利用支撑槽的滑道宽度制作滑动块，可以沿着滑道顺畅滑行，同时还能够对辅助测量装置的滑动块进行调节来调节适应滑道宽度的尺寸，具体工装图片如下图所示：

我们针对支撑槽部件结构特点，制作了支撑槽调整装置，主要用于对支撑槽安装水平度调整。本装置选用的材料为铝合金，将水平泡放置其中，最后切出盒尺安装位置孔，将盒尺放入。切出各个孔后为了使整体以及各个孔的精度和平面度符合要求，采用精磨的方式将工装进行精磨。

2.底板锁卡调整工装

标准动车组项目底板锁卡调整一直是生产难题。底板的安装方法是将底板顺着滑槽推进底板安装槽中，然后再紧固。底板锁卡位置位于两块抽拉底板对接处，一个锁卡同时卡住两个对接底板，由于底板对接处位于车体中部，左右两侧各有一个锁卡，所以底板插入后锁卡无法调整、无法目视，所以只能预调锁卡。

实际安装过程中底板锁卡不能太松也不能太紧，当底板锁卡太松时，底板可能固定不到位，有质量安全隐患。当底板锁卡太紧时，可能底板插入不到位，导致连接处有缝隙。目前的安装方法是用底板来回抽插来试验锁卡的松紧程度是否合理，浪费人力和工时，不利于生产的节拍化。因此需要一个底板锁卡的安装调整装置来实现预调锁卡一次完成，使生产的效率得到提高。

3.底板运输小车

我们设计了一个底板运输及安装小车，此小车主要是由铝合金型材框架结构搭建，底部安装4个车轮，同时框架上部安装了螺旋升降器，能够对安装高度进行调节，同时螺旋升降器还设计了连杆，能够保证左右方向升降高度统一，另外还设计了一个单独的升降器，能够高度进行纵向的调节，在螺旋升降器的上面还布置了一块木板，能够保证底板安装的升降着力点均匀。

4. 裙板锁座定位工装

由于标准动车组裙板组装及调整工序作业过程中，裙板锁闭后压紧力过大后裙板锁芯损坏率非常高，裙板锁闭后压紧力过小，裙板敲击异响且锁芯没有压紧力，不能够保证裙板安装的质量，且在车辆Q30验收过程中，验收人员经常会提出裙板锁闭框量和锁芯损坏问题，直接制约着生产任务，且此项问题造成购买裙板锁的成本大量增加。我们分析裙板锁芯损坏主要原因是裙板调整问题造成，所以可以通过调整裙板部件来保证锁芯损坏率；通过调整支撑槽和裙板锁座、密封挡板的定位精度，保证裙板锁闭后的压紧力。

5.裙板安装标准操作方法

1）首先根据图纸要求从一体化储运工装上拿取固定位置的裙板，并将裙板通过销轴固定在具体的位置，注意此过程裙板尽量不要落地；

2）按照裙板工艺标准要求，保证每相邻裙板的缝隙，将裙板合理分配完成，并在销轴位置加调整垫片进行缝隙填充，并将销轴的螺母紧固到位；

3）依次合上裙板，并根据裙板锁的位置，利用裙板锁座定位工装进行划线，确定裙板锁座的轴线方向位置；

 4）将裙板打开，根据上步定位的划线位置，通过使用裙板锁座调整工装，上平面与车体底面贴严，中间止档与裙板锁座侧面贴实，完成裙板锁座的预紧固；

5）然后使用裙板弧度调整工装，调整裙板锁座的前后位置，使每个锁座都统一，调整好后完全紧固裙板锁座，完成裙板弧度的统一。

总结：针对设备舱系统裙板、底板安装中遇到的常见操作问题，裙板支撑槽安装中通过裙板安装横梁定位装置和裙板支架支撑槽调整装置，保证支撑槽高度尺寸，同时保证支撑槽距离车体中心线的对称度及尺寸，为裙板、底板的安装提供了坚实的基础；针对底板安装平面度要求及抽拉底板活动自如情况，通过底板锁卡调整装置保证底板抽拉顺畅，同时为了保证端部底板安装顺利完成不至于出现胶皮破损情况，制作了可以上下、左右、前后移动的三位运输车，能够在起到运输作用的同时还能完成底板的安装；针对裙板锁闭不平度及锁芯损坏问题，研究裙板锁定位工装和调整工装，同时研究标准作业操作方法，保证安装规范化进行，提升工作效率。

参考文献

[1]闫旭东.高速列车车下设备舱底板的可靠性研究[D].北京交通大学,2014.

[2]顾小山,曹瑞.动车组裙底板螺栓松动和螺栓孔滑丝问题浅析[J].中国新技术新产品,2013,(18):109.

苏健（1969），男，河北唐山人，汉族，管工高级技师，本科学历，从事铁路车辆制动系统组装及试验工作，主攻方向：车辆制动系统研究。