关键词：动车；车辆底架
引言
城际动车组特点为安全、可靠、快速、经济，既适用在原有线路上运行，也适用在专用客运线上运行。由于铝合金材料诸多优点，使得铝合金结构车体在城市轨道车辆上的应用逐步推广，极大地促进了轨道交通车辆的研发水平，满足城际客运市场的需求。城际动车组车体底架在制造过程中，由于其结构复杂焊接出现变形量大，造成底架装配困难等问题。车体底架组成是城际动车组车体承重载荷的关键部件，其强度、刚度对动车组运行的安全性和可靠性有重要影响。
1动车组模块化设计结构
通常的铁路客车设计程序按照车体、车内、车外、车底等几大总体部类划分，各部类再分工逐级进行小部类的细节设计。同样客车制造也参照设计的分类划分，首先完成整个车体的制造，再由里到外依次将车内、车外、车底等几大部类的所属部件排序安装，构成完整的车辆。CRH1型动车组在传统设计划分的基础上进行了区域划分，如车顶区域、通过台区域、客室区域、底架区域、转向架区域等。在设计区域上可以综合分析设计，实现多个不同类部件的集成。多部件的区域集成初步构成了模块化设计的基础，逐次将车辆的防寒层、支撑骨架、线缆和线槽、管路布置、电器件、外观件、设备功能件等进行整合，在一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列车辆子模块：元件型模块、器件型模块、部件型模块、组件型模块、设备型模块、区域总成模块等。模块是模块化设计和制造的基本单元，本身具有独立性，如同一个产品，同时还具有一致的连接接口和输入、输出接口单元，能够与多个区域的车辆模块排列组合形成更大级别的模块或最终产品。如CRH1型动车组的车顶总成模块、底架总成模块、车头总成模块、转向架总成模块及车身总成模块都是由很多级的模块构成。这些总成模块的基本单元变更又可组合成不同车型，如CRH1A型动车组可划分为Mc1、Mc2、Tp1、Tp2、M1、M2、M3、Tb车型，构成了编组为Mc1+Tp1+M1+M3+Tb+M2+Tp2+Mc2的一列车。其中Tp1和Tp2两种车型的各总成模块基本相同，连接接口、设备输入、输出接口一样，只需替换车身总成的部分基础模块便可以构成其他车型，如替换座椅设备模块、行李架设备模块、窗口墙板内饰模块等。对于单个车型而言，这几大模块具有其独立性，能对模块单独进行设计、制造、调试、修改；对于同一编组的8种车型，其具有互换性和通用性，车型各总成模块接口部位结构、尺寸和参数相同或标准化，实现了不同车型模块间的互换，使模块满足更大数量的不同产品需求。CRH1A型动车组的模块又可应用在CRH1B、CRH1E型动车组上，实现了CRH1型动车组的横、纵系列产品间模块的通用，模块可以跨系列产品通用。各车型两端部也采用了模块化设计，牵引系统的车钩、密闭式风挡、动力和信号线缆采用统一接口，使两车间的联结联挂方便快捷，8节车或16节车可以快速有序组合成整列车。对于整列车而言，每节车就是一个基本单元，即一个车型模块，具有模块独立性、互换性、通用性，使得列车编组改变更加容易，意味着当额外增加车辆编组、加大运能时，可改变某些功能系统的部分结构配置，就能很快扩大编组成列。可见，CRH1型动车组的模块化技术不仅体现在每个车型构造上，还表现在整列车及各系列车的编排组合上，贯穿在CRH1型动车组的全寿命周期过程中。模块化技术优越性、灵活性更是在车辆设计阶段、制造阶段、调试阶段、现场投运和服务阶段、A3/A4检修阶段发挥明显，给每位工作人员带来了便利和安全，做到了打造一流安全列车的要求。
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2底架设备区模块化制造工艺
2.1机械承载构件安装
底架设备区机械承载构件由10多根安装梁组成，是牵引传动系统、供风制动系统、给排水系统等相关设备以及动力线缆、信号线缆的安装接口，能够承受3g加速度的冲击力和列车高速运行时产生的振动，寿命周期内可靠稳定无需更换。车底安装梁犹如底架设备区模块的筋骨一样，有承上启下的作用。上部有与车辆连接安装的接口，下部有与系统设备的安装接口，中部有与线缆线槽的安装接口。将底架设备区模块化制造平台的支撑柱调整至要求位置后，逐一将安装梁放置在制造平台上支撑座上，实现模块骨架搭建。由于车体在纵向长跨度的挠度影响，安装梁与车体连接的平面要有一定平面度，以保证安装梁与车辆对接的可靠。
2.2牵引传动系统件安装
电动动车组牵引传动系统主要由受电弓、牵引变压器、牵引变流器、滤波器、牵引电机等部件组成，其中受电弓位于车顶部位，底架设备区模块化还将充电机、蓄电池箱、400V分线箱、110V分线箱、400V/110V分线箱、轴温报警控制箱等设备件列入此范围一起组装CＲH1A－A型动车组主变压器体积大(2300mm×3000mm×700mm)、质量大(约4300kg)，若在车底装车，定位及施工操作难度强度大。对于底架设备区模块化工艺，利用天车和配套工装可以轻松地将主变压器吊装在模块上组装，操作便捷，亦有利于监控变压器安装质量关键点。同主变压器一样，所有底架设备区牵引传动系统件都可以采用吊装方式将其组装在底架模块上。
2.3供风制动系统件安装
动车组装备有高效率和高安全性的制动系统，为列车正常运行提供调速和停车保障。制动方式有常用制动、紧急制动(EB/UB)、停放制动、保持制动、除冰制动等，由安装的车底制动设备实施，经复杂管路传送到不同用风设备。各部件是由功能和结构相近的元件构成的子系统模块，便于智能化起吊安装。其中端部隔板组成集成了用于转向架空簧的辅助风缸、防滑阀、差压阀、气管路、密封板等用于供风、制动、承载的多种部件，部件模块化程度高。
2.4给排水系统件安装
动车组给排水系统件包含清水箱、污物箱、水泵箱、车内中间水箱、开水炉、洗脸间以及卫生间等用水设备，是保证乘客乘车日常生活的设施。由于列车重量均衡性以及空间利用率的要求，将清水箱、污物箱、水泵箱、水封设置在底架设备区，见图4，其余设置在车内部位。清水箱是整车水源的储存区，其蓄水量由定员、设备用水频率频次计算确定。供水时水泵将水从清水箱输送到车内中间水箱，经电路控制在重力作用下向开水炉、洗脸间、卫生间等用水设备供水，由污物箱收集使用后的废水储存。
2.5线缆线槽安装
CＲH1A－A型动车组底架设备区设有2排线槽，分别是动力线缆线槽和信号线缆线槽，其内的动力线缆和信号线缆向两端延伸至端部，在两端的线槽和接线箱保护下，与相邻的车辆之间连挂编组。CＲH1A－A动车组将动力线缆线槽和信号线缆线槽在安装前预组装成动力线缆线槽模块和信号线缆线槽模块，利用天车将其放置在底架模块上，调整与安装梁接口位置固定线槽。
结语
随着经济市场化、全球化的日益发展，轨道车辆制造企业亟需加强精益生产，提高市场竞争力和降低制造成本，以走向国际化市场。车辆模块化制造生产技术是实现这一目标的有效途径。
参考文献
[1]郭世明．机车动车牵引交流传动工艺与设备［M］．北京:机械工业出版社，2012．
[2]庄继德，庄尉敏．汽车系统集成与模块化技术[M]．北京：机械工业出版社，2003．
[3]严隽耄，傅茂海．车辆工程[M]．3版．北京：中国铁道出版社，2009．
论文作者:姚岳, 刘虹志, 季晓冬, 石超, 赵常宇
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第5期
论文发表时间:2020/4/30
标签：模块论文; 底架论文; 车组论文; 设备论文; 线缆论文; 车辆论文; 总成论文; 《工程管理前沿》2020年第5期论文;