張金林

(軌道交通工程信息化國家重點實驗室(中鐵一院),西安 710043)

1 概述

根據(jù)我國鐵路運輸及運營發(fā)展需求，今后鐵路總公司將大力推廣160 km/h動力集中動車組以全面取代現(xiàn)行的K/T等列車。160 km/h動力集中動車組作為復興號動車組系列的重要組成部分，是鐵路旅客運輸?shù)男滦瓦\載工具，在普速線路上使用動力集中動車組，滿足客貨混線鐵路開行動車的迫切需求，促進普速鐵路捷運化[1]。

160 km/h動力集中動車組實質上仍然是機車+客車的模式，與動力分散動車組在運用整備檢修及管理上存在不同，各鐵路局目前尚沒有與之相適應的運用整備設施，須對既有客車整備設施進行技術改造，結合工程設計實踐，探討客整所關鍵設備配置及改造設計方案[2]。

2 客整所關鍵設備配置及改造的可行性分析

2.1 各鐵路局既有機輛整備設施現(xiàn)狀

160 km/h動力集中動車組由動力車、拖車和控制車組成。動力車是基于8軸HXD1、HXD3型交直交電力機車平臺改造而成，拖車、控制車是基于25T型普通客車平臺改造而成。動力車設有駕駛室和大型機電設備，裝置電動機引擎和驅動車輪；控制車設有駕駛室和司機操控平臺，但無大型機電設備和動力裝置，其車體除駕駛室外的剩余空間用于搭載旅客，是帶駕駛室的無動力車廂[3]，車輛參數(shù)詳見表1。

表1 160 km/h動力集中動車組車輛參數(shù) mm

160 km/h動力集中動車組動力車修程參照HXD1、HXD3型交直交電力機車修程制定，根據(jù)各鐵路局和諧型交直交電力機車運營經(jīng)驗及機務段檢修規(guī)程，C1～C2修(6個月以內)在整備場整備作業(yè)時進行，C3以上修在檢修庫進行[1]；160 km/h動力集中動車組拖車即25T客車檢修工藝安排輔修(6個月以內)在客車技術整備所(以下簡稱“客整所”)進行，時間周期與動力車一致，故動力車C1～C2修及拖車的輔修均為整列車不解體在客整所進行作業(yè)；高級修入段解體分解，動力車回機務段、拖車在客車段檢修。由于既有各路局客車、交直交電力機車檢修設施齊全，高級修設備不再討論，本文重點研究160 km/h動力集中動車組的運用整備設施[4-5]。

2.1.1 客運機務段

客運機務段是負責客運機車運用整備檢修作業(yè)的場所，主要作業(yè)分為機車運用、整備和檢修。根據(jù)鐵路機務設備設計規(guī)范，機務整備待班線有效長最大按整備部分停1～2臺車、待班部分停2～3臺車計算，每條線停放機車3～5臺，線路有效長200 m左右。整備臺位上一般設置有整備棚，長度約42 m，整備棚內設有3層作業(yè)平臺(長約24 m)及和諧電力機車整備檢測設備，整備設施可以滿足動力車的整備需求，但因其整備待班線的有效長度短，難以滿足160 km/h電動車組日常整列運用停放、整備需求[6-8]。

2.1.2 客整所

客整所主要負責入所旅客列車的停放或檢查、試驗和修理；配屬客車的輔修工作?？驼话阍谌胨€上設有車體洗車設備、車號識別系統(tǒng)，客車整備線一般有效長540 m左右，有盡頭式和貫通式兩種，整備線設有整備棚，整備棚長約522 m，其既有設施能滿足160 km/h動力集中動車組整列停放及拖車的整備作業(yè)需求[9-11]，客整所平面布置見圖1。

圖1 客車技術整備所總平面布置

2.1.3 動車運用所

動車運用所(以下簡稱動車所)負責配屬動車組的運用、整備及一二級修作業(yè)的場所，整備檢修主要在檢查庫庫內進行，整備檢修作業(yè)完成后在室外存車場存車，檢查庫庫長一般為468 m，存車場有效長一般為520 m。

檢查庫及存車場線路有效長均能滿足長編動車組的停放，檢查庫設置柱式軌道橋，其荷載一般參考按高鐵軸重23 t設計，160 km/h動力集中動車組軸重約為25 t，出入檢查庫要計算確認。要在動車所整備只能改造存車場，停車場無任何整備設施，新增工程較多，投資大；且動車組與動力集中動車組管理單位不同，動力集中動車組歸客車段管轄，動車組歸動車段(動車所)管轄。若混在一起，管理不便，不建議改造動車所，以適應160 km/h動力集中式動車組運用整備作業(yè)[12]。

2.2 改造的可行性分析

從既有機輛運用檢修設施的現(xiàn)狀來看，適宜160 km/h動力集中動車組運用整備作業(yè)的客整所條件最好，其他段所改造工程巨大，經(jīng)濟上不合理，改造不可行。

3 改造方案

動力集中動車組在客車技術整備所主要作業(yè)有：動車組的運用、整備、日常保養(yǎng)、臨修，并負責動車、拖車(及控制車)檢修后聯(lián)合調試的組織工作及動力車C1～C2修、拖車的輔修，重點需研究動力車的整備、運用、檢修所需設備設施。

3.1 改造車號識別系統(tǒng)

根據(jù)“鐵總機輛[2018]200號”《中國鐵路總公司關于印發(fā)〈時速160公里動力集中動車組運用維修管理暫行辦法〉的通知》要求[5]，車號識別系統(tǒng)要同時滿足客車運用檢修管理信息系統(tǒng)及機務運用檢修管理信息系統(tǒng)等需求。

車輛車號自動識別主要采用射頻識別(RFID)模式?？驼屎砜诎惭b有AEI設備，可對出入所車輛車號進行識別，并通過信息系統(tǒng)傳給段所生產(chǎn)部門。系統(tǒng)包含地面識別設備AEI和車載無源電子標簽(Passive tags)。

機車車號識別主要采用射頻識別(RFID)和圖像識別雙重識別模式。機務段閘樓安裝有機務車號自動識別設備系統(tǒng)，系統(tǒng)讀取機車車載有源電子標簽(Active tags)內容的同時，對機車車身車號字符進行圖像識別，并將RFID識別結果和圖像識別結果進行矯正、融合，獲取最優(yōu)機車車號結果，并通過段內信息系統(tǒng)傳輸段運用、整備、檢修相關應用系統(tǒng)。系統(tǒng)主要包含AEI設備、車載有源電子標簽、圖像校核設備[13-14]。

針對動力車、拖車的車號自動識別采用不同的模式，需對既有客整所AEI車號識別裝置進行升級改造，建立圖像校核和射頻識別雙重模式。車號識別數(shù)據(jù)分發(fā)至車輛、機務、電務系統(tǒng)，滿足各部門應用需求，具體改造如下。

(1)升級改造車號識別系統(tǒng)由AEI裝置和圖像校核裝置組成，采用雙重校核確保列車車號識別數(shù)據(jù)準確，同時保存過車圖片、視頻。

(2)建立多路信息傳輸機制，實現(xiàn)動力車、拖車、控制車車號數(shù)據(jù)分別推送至車輛、機務、電務等。

(3)開放車號數(shù)據(jù)接口，滿足車輛、機務相關生產(chǎn)應用系統(tǒng)自動車號數(shù)據(jù)接入。

(4)車號數(shù)據(jù)分別聯(lián)網(wǎng)，動力車車號傳輸至機務管理信息系統(tǒng)，拖車、控制車車號傳輸至車輛ATIS系統(tǒng)中，實現(xiàn)出入段列車全路聯(lián)網(wǎng)；

(5)區(qū)分普通列車和160 km/h動力集中動車組，動力車、拖車、控制車車號、輛序、圖像及視頻正確匹配，提升接車的準確性，縮短接車時間。

(6)車號識別系統(tǒng)升級后通過既有網(wǎng)絡和MQ平臺，實現(xiàn)車輛段、機務段、電務段、鐵路局、總公司的三層多通道數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 整備所入所線咽喉處加裝輪對、受電弓及走行部動態(tài)檢測系統(tǒng)

根據(jù)“鐵總機輛[2018]200號”《中國鐵路總公司關于印發(fā)<時速160公里動力集中動車組運用維修管理暫行辦法>的通知》要求，應在配屬動力集中動車組的客整所入庫線咽喉處配置檢測棚，檢測棚配備輪對、走行部、受電弓等動態(tài)檢測設備，應滿足動力車、拖車不同輪徑的檢測需要。

目前全路各機務段均在入段線咽喉處配置了檢測棚，其中包括輪對、走行部、受電弓等動態(tài)檢測設備，用于動態(tài)自動檢測入庫機車輪對內側距、輪緣厚度、輪緣垂直磨耗高度、踏面擦傷深度、踏面缺陷或剝離長度、輪輞及輪箍徑向裂紋和周向裂紋、輪緣徑向裂紋，受電弓滑板磨耗、中心線偏移量、工作位接觸壓力，車側轉向架及車底走行部異物或缺失等異常情況。系統(tǒng)具有車號、端位自動識別、繪制車輪外形曲線、檢測結果網(wǎng)上查詢、超限報警等功能。檢測時機車以5～8 km/h的速度一次性通過系統(tǒng)，整個檢測過程中無人值守，完成對輪對、受電弓及走行部的檢測后，檢測結果自動上傳至段內遠程控制中心。

目前，客整所均未設置輪對、走行部、受電弓等動態(tài)檢測設備，因此需按照“鐵總機輛[2018]200號” 文的要求在入庫線咽喉處增加配置。而針對160 km/h動力集中動車組的特點，還需對既有輪對、走行部、受電弓等動態(tài)檢測設備進行改造，以兼容160 km/h動力集中動車組動力車及拖車的不同檢測需求[16]，布置參見圖2、圖3，具體改造如下。

圖2 檢測棚示意(單位：m)

圖3 系統(tǒng)整體布局示意(單位：mm)

(1)調整整體布局，以適應客整所的現(xiàn)場條件。

(2)輪對動態(tài)檢測設備尺寸檢測單元采用全新布局及光路結構，以適應動力車和拖車不同輪徑的尺寸檢測需求。

(3)輪對動態(tài)檢測設備擦傷檢測單元將既有的擦傷桿更換為全新不同長度的擦傷桿，并重新調整布局，滿足動力車和拖車不同輪徑的檢測。

(4)輪對動態(tài)檢測設備深層次探傷單元更換探頭布局并變更探頭陣列長度，實現(xiàn)動力車和拖車不同輪徑的兼容檢測。

(5)走行部動態(tài)檢測設備采用線陣相機拍攝車底及車側高清圖片信息，通過調整相機視場及景深范圍兼容動力車和拖車的監(jiān)視[15]。

3.3 改造車體外皮洗刷機

洗車設備是保證客運質量、車體外觀形象的一項重要工作，一般客車或承擔客運任務的客運機車，每天或隔天需清洗1次。

客整所一般均設有車體外皮洗刷設備，洗刷設備分為露天設置、棚內設置和庫內設置3種。如設置點位在北方地區(qū)，預完成冬季冰凍期洗刷，需在保溫環(huán)境下進行洗車，防止結冰，要建保溫庫，設備需設置在保溫庫內。既有客車洗車一般都是由調車機牽引或推送進入洗車庫完成洗車作業(yè)[17]。

160 km/h動力集中動車組，車體寬度與普通客車、機車相同，但車體有底裙，洗車設備需改造調整，增加能夠清洗底裙部位的專用刷組。另外增加能夠識別車輛類型的設備，針對不同車型采用不同的清洗刷組(不同清洗程序)。洗車設備安裝在棚(庫)內時，洗車線可掛網(wǎng)與不掛網(wǎng)。洗車線掛網(wǎng)接觸網(wǎng)進庫，列車自動行駛洗車效率高，但是接觸網(wǎng)帶電(AC25kV)在封閉庫內的洗車形式在國內外還沒有先例。為了保證洗刷安全，防止洗刷過程中的接觸網(wǎng)放電現(xiàn)象的產(chǎn)生，洗車棚(庫)需要改造，拆除屋頂，改造為露天模式，洗車區(qū)域掛網(wǎng)，160 km/h動力集中動車組可帶電自走行通過洗車機完成洗車作業(yè)，洗車效率高。但露天形式下冬季冰凍期無法進行洗車作業(yè)，且改造工程花費較多。接觸網(wǎng)不入庫時，洗車采用牽引方式，即160 km/h動力集中動車組依舊采用調車機牽引或公鐵兩用車牽引入庫洗車，這樣雖然洗車效率低，但洗車庫(棚)不需改造，洗車設備在庫(棚)內，冬季冰凍期也可洗車；兩種方案均可行，只是洗車的效率及能洗車的天數(shù)不同，用戶選擇時要綜合考慮每天洗車列車數(shù)量、場地、環(huán)境溫度、預算費用等因素綜合確定。

3.4 改造既有客車整備作業(yè)平臺，增設門禁及三層作業(yè)平臺安全聯(lián)鎖裝置

根據(jù)中國鐵路總公司“鐵總運[2013]90號”文《關于加強機車整備能力建設的指導意見》及TB10004—2018《鐵路機務設備設計規(guī)范》要求，機車整備臺位應設整備棚(庫)、電力機車應設置三層作業(yè)平臺；三層作業(yè)平臺需設置安全監(jiān)控系統(tǒng)。

目前改造或新建的客整所整備線整備臺位上均設置有整備棚及三層作業(yè)平臺，平臺長度覆蓋客車整列車長度，第二層平臺高度距軌面高程一般為+1.25 m，參見圖4。160 km/h動力集中動車組入庫整備時，接觸網(wǎng)要進整備棚，既有整備棚的高度需要校核，以滿足棚內接觸網(wǎng)安裝要求，動力車的車門下沿距軌面一般為1.80～1.85 m，與既有三層作業(yè)平臺的第二層高程+1.25 m差距較大，動力車作業(yè)人員上下車不太方便。若提高二層平臺高程，可能會造成因中層與頂層的凈空不足而碰頭的情況，因此，需要在平臺對側設移動式登車梯，參見圖5。由于動力車、控制車在整備棚內作業(yè)時有車頂?shù)琼斪鳂I(yè)，三層作業(yè)平臺須加裝門禁及車頂安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)，整備臺位前后接觸網(wǎng)需設置電動隔離開關及分段絕緣器，以便動力車、控制車車頂作業(yè)時斷電，以保障登頂作業(yè)人員安全。

圖4 客車三層作業(yè)平臺剖面示意(單位：高程以m計，其余mm)

圖5 機車三層作業(yè)平臺剖面示意(單位：高程以m計，其余mm)

3.5 其他設備

針對動力車C1～C3修及日常運用整備作業(yè)還需增加補充機車整備、運用、檢修的設備，如移動式輪輞輪輻探傷設備、移動式空心車軸探傷設備、移動式相控陣車軸探傷設備、上砂小車、油脂加注設備、便攜式檢測設備、6A系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析設備、乘務員出退勤一體機等。另外，160 km/h動力集中動車組運用整備檢修作業(yè)還需要土建、暖通、給排水、通信、信息、信號、電力、接觸網(wǎng)等專業(yè)的配合改造，才能圓滿完成車輛換型后的生產(chǎn)運營工作。

4 改造實施效果及結論

客整所經(jīng)過改造既有車號系統(tǒng)，新增輪對、受電弓及走行部動態(tài)檢測系統(tǒng)，改造車體外皮洗刷機，改造整備作業(yè)平臺、新增門禁及安全聯(lián)鎖裝置等關鍵設備后，可以滿足160 km/h動力集中電動動車組運用整備作業(yè)，且改造簡單易行，工程可行且改造費用相對較低。