毕业设计（论文）-CRH2车顶装置一级检修作业及改进设计.docx

摘 要随着高速动车组在我国铁路运输中所占比例不断增长，对动车组的运用维修已经成为当前铁路运输中，急待攻关解决的一项重要课题。并且将对我国铁路迈向高速时代，起到至关重要的作用。动车组的运用维修工程，在国内是一项全新的工作。虽然在国外，高速动车组检修运用已经有40多年的历史，但国内目前仍处于刚刚起步阶段，因此借鉴国外先进检修理念、经验和方法，探索我国铁路动车组的检修运用新模式，使之形成具有中国特色的维修保养体系，是动车组检修运用的关键。本毕业设计通过对国外和国内的高速列车的检修方式的介绍，分析了高速列车检修的主要内容。同时以CRH2型动车组为对象，对其受电弓，检修工艺进行论述，总结出与国外相比的不足，最后提出优化改进方案。但由于动车组检修运用是一项复杂的系统性工程，必须在不断积累现场经验中加以完善，只有通过反复的实践检验，才能最终形成适合我国铁路国情的科学的动车组检修与运用体系。关键词:检修；动车组；车顶检修III目 录第1章绪论1第2章CRH2型动车组介绍2第3章车顶装置33.1车顶装置的组成 33.1.1动作原理33.2车顶装置检修准备53.3工前准备6第4章车顶装置的一级修作业流程74.1车顶作业路线74.1.1头车前端检查74.1.2车顶板及天线检查74.1.3 FM天线及受电弓监控装置检查74.1.4车端连接处检查84.1.5高压设备及受电弓检查84.1.6高压设备检查84.1.7各部绝缘子检查94.2受电弓检查94.2.1滑板检修限度及弓头支架94.2.2弓头及弓头支架检查104.2.2受电弓控制阀板检查144.2.3清扫过滤器144.2.4受电弓静态接触压力测试和调整154.2.5升弓和降弓时间测试及调整164.2.6受电弓不上升测试174.2.7受电弓上升测试194.2.8受电弓绝缘检测204.2.9作业完毕20第5章车顶一级修作业流程改进方案215.1车顶人员装备配置改进215.2库内设施改进215.3车顶作业相关人员配备改进215.4车顶人员与车底人员之间的配合改进21参 考 文 献22致 谢23第1章 绪论高速铁路是世界铁路的一项重大技术成就，它集中反映了一个国家铁路牵引动力、线路结构、高速运行控制、高速运行运输组织和经营管理等方面的技术进步，也体现一个国家科技和工业水平。高速列车在全世界各地的疾速奔驰，现代城轨车辆的飞速发展，无一不与车顶装置的进步发展息息相关。可以毫不夸张地说，车顶装置技术是靠接触网电力驱动运行的现代机车车辆得以生存发展的核心技术之一。随着国名经济的迅速发展，铁路运输的压力逐渐增大，铁路车辆速度的不断提升，也促进了铁路车辆技术的逐步发展。因此，动车组车顶装置检测方法的改良是我国高速铁路发展中急需解决的问题。动车组检修应该做到检修适度。检修是为了保持、恢复和改善装备的可靠性。动车组大量采用了免维护部件，在不确定其故障的前提下，避免盲目维修。其次，检修内容的确定与优化必须采用科学的分析方法和技术工具。我们传统的机车检修更多是建立在经验之上的，往往导致失修现象和过剩修现象并存，不但增加了检修成本，同时检修质量也不能得到有效的保障。再次，检修内容必须随着动车组技术的发展而发展。动车组在不断地改进、变化，变得越来越复杂，所以动车组的检修内容也必须随之变化。科学的检修管理对检修任务进行科学的预测和规划，根据各级检修任务、检修目的和检修能力等，制定出科学的检修计划。一般来讲，动车组检修基地承担动车组的、级维修（如具备级维修的能力，也可承担级维修），而动车组的、级维修则由大修厂来承担。调配检修资源，统筹规划，组织不同能力的机构进行不同层次的检修，避免大马拉小车或小马拉大车现象的发生。监控检修质量，建立动车组检修质量信息管理系统，对检修工作和检修质量实行全过程管理，以便能及时发现在检修过程中存在的问题并予以解决。在对动车组车顶设备检修的优化研究中，始终坚持以当前工作所从事的动车组运用检修的管理工作为基础，并融合国外先进成熟的检修运用经验，依据铁道部颁发的各类作业标准、规章，紧密结合现场实际情况，研究优化当前检修模型，并投入实践检验，从实践中不断的修改完善研究的系统模型，真正使研究的内容和成果与现场实际的相一致，有相当高的价值。第2章 CRH2型动车组介绍这款车型是以日本新干线的E2系1000番台为基础，前20列为日本制造，经船运在中国组装。这也是继台湾高铁的700T型后，第二款自日本出口的新干线列车。供中国使用的CRH2型均使用与E2系相同的牵引电动机。中国方面订购的首批列车数量为数60列，乃CRH车系中数量最多。当中为数3列在日本完成，并完整地运往中国;另有6列以散件形式付运，由中方负责组装;其余51组将透过日本的技术转移，由南车四方机车车辆股份有限公司建造，但一些高技术部件，包括IGBT VVVF牵引逆变器等，在中国有能力国产化以前，仍会使用日本原装产品。首辆列车已于2006年3月8日运抵中国。按照政府的指示，所有CRH系列均会被命名为和谐号。按照铁道部的订购合同，获订单的国外公司需把若干关键技术转让予中国公司。株洲南车电机受让日本三菱电机提供的MT205型牵引电动机及ATM9型牵引变压器技术，产品于2005年年底开始试生产，至2007年8月20日通过铁道部考核验收。在首批60列CRH2动车组中，株洲南车电机为其中17组列车提供272台牵引电机，另为这些列车提供其中36台牵引变压器。另有一些电机是由日立或山西永济电机提供，型号为YJ92A型。株洲南车时代受让IGBT牵引逆变器等电气系统技术，当中牵引逆变器的国产化工作由株洲所及三菱合资的株洲时菱交通设备公司负责，在2022至2060号的39组列车的牵引逆变器中，其中31组使用了时菱产品，另有8组使用日立产品。2007年11月26日，四方向南车时代采购供CRH2使用的牵引逆变器、辅助牵引变流器、通风系统及列车信息系统，合同总值5.96亿元人民币，供货期由2008年首季开始，至2009年首季结束。不过，日方并无转让车辆的控制软件和源代码技术予中国，倘若软件出现问题，仍需由日本技术人员解决。第3章 车顶装置3.1 车顶装置的组成 电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。菱形受电弓，也称钻石受电弓，以前非常普遍，后由于维护成本较高以及容易在故障时拉断接触网而逐渐被淘汰，近年来多采用单臂弓（见图1）。负荷电流通过接触线和受电弓滑板接触面的流畅程度，它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接触网之间的相互作用。图1.受电弓3.1.1动作原理（1）升弓：压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线。（2）降弓：传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网。 图2接地保护开关主断路器旁边，一个单独底座上安装了接地开关（见图2），在不工作状态下开关手柄处水平位置，当转到主断路器两端的接地触点，此时手柄处于接地位置。接地隔离开关可以在车内手动操作，联镇装置确保只有当列车高压系统与接触网断开后才能起用，接地隔离开关具有防止短路的功能。 图3 高压隔离开关高压隔离开关位于变压器车上（见图3），在正常情况下处在闭合状态，当发生故障时隔离开关将车顶电缆隔离。高压隔离开关是一个单极开关，在内部有气动动作器。通过绝缘体支撑实现运行接地隔离。气动动作器使隔离开关绕一个垂向轴转动，隔离叶片的两端，分别接触绝缘体以实现主电路的通断电磁线圈阀控制作动器的动作缸，在开关位置有两个控制阀。控制阀通过电脉冲信号触发以及控制动作方向。隔离开关没有进一步的最终位置联锁，在牵引状态连续提供压缩空气，压缩空气从MR管中获得，列车在整备状态下通过辅助空气压缩机供风。车顶线路可由隔离开关(RLDS)断开，如果一个牵引单元的主电路系统出现故障，列车控制系统可隔离车顶线路，从而使另一个牵引单元可操作断开开关由压缩空气操作。图4 受电弓实时监控装置 受电弓实时监控装置可以实时监控受电弓在运行期间的工作状态，便于随车机械式直观的观察碳滑板的磨耗及接触网有无毛刺现象。见图4。3.2车顶装置检修准备（1）工具清单、物料清单见表1、表2，工具实物图见图5。表1 工具清单主控钥匙CRH2A把12两用扳手6寸套13扭力扳手8-25Nm把14扭力扳手60-200Nm把15G1/8油枪500cm3把16木锤或塑料手锤10寸把17钢卷尺3m个18钢直尺300mm把19秒表1块110弹簧秤0-100N台111拉绳0.5M根112刷子3寸把1续上表13粗锉10寸把114兆欧表1000V台115标记笔支1粉笔、黄标笔16小链条1.6M根1表2 物料清单序号物料名称物料号单位数量备注1SHELL ALVANIA R3润滑脂014090000921克102VOLER AC螺纹润滑剂013210000011支13FT40V1导电接触脂013210000123支14检漏剂014090000621瓶15白布块若干6碳滑板防尘堵个若干7轴承注油及防尘盖个若干 图5工具实物图3.3工前准备（1)1号位确认接触网已断电。（2)辅助人员确认止轮器已设置、受电弓降下、VCB断开。（3)辅助人员确认来车方向的左侧插设防护号志已插设。（4)辅助人员确认动车组已放电完毕，确认“禁动牌”已设置于出库端司机室制动手柄上；1号位作业前报告工长经同意后方可作业。24第4章 车顶装置的一级修作业流程4.1车顶作业路线（见图6）动车出库牵出方向 1 2 3 4 5 6 7 8 图6车顶作业路线图 符号内容 车顶独立检查路线 车顶独立检查路线 车顶行走路线 号联合检查路线4.1.1头车前端检查（1)头灯、头车前端顶部外观状态良好、无破损。4.1.2车顶板及天线检查（1)车顶板无塌陷、破损，防滑地胶剥离每辆车不超过 3 处，每处剥离不大于 100x100mm。（2)车顶各天线无裂损、变形，外观及安装良好；安装基座安装牢固，无变形，螺栓无松动或缺失，防松标志清晰无错位。（3)车顶高压母线护管安装牢固，无破损，螺栓齐全、无错位。4.1.3FM天线及受电弓监控装置检查FM 天线安装牢固，无破损，螺栓无丢失、错位。受电弓实时监控装置安装牢固，外壳无变形、损坏，补光灯照明良好；摄像头防护罩无变形、松动、破损，防护玻璃表面无裂纹、破损，内部摄像头外观及安装状态良好；对摄像头防护玻璃进行清洁；受电弓监测装置底部安装螺栓紧固无松动、错位；检查后部电气连接线良好。4.1.4 车端连接处检查（1)外风挡无变形破损，安装状态良好，螺栓安装紧固无缺失， 防松标志清晰、无错位。（2)内风挡无变形破损，安装状态良好，连接部锁闭装置状态良 好，橡胶套无脱落（3)车端高压连接装置安装牢固，螺栓放松标记清晰无错位，绝 缘子支撑座表面清洁无破损。（4)特高压电缆外观状态良好，无电蚀、老化现象；车端连接处 特高压电缆外皮与车体不抗磨，特高压保护橡胶套凸台剩余 厚度大于 2mm 或第二层保护橡胶不与车体开始发生磨损（5)车端其他组件配件齐全，安装牢固，外观状态良好。4.1.5高压设备及受电弓检查（1)1 号位负责对 04 车高压设备及受电弓检查，2 号位配合对受电弓进行检查检测并记录数据。（2)2 号位负责对 06 车高压设备及受电弓检查，1 号位配合对受电弓进行检查检测并记录数据。（3)辅助号位在司机室配合 1、2 号位作业，进行升降弓等操作。4.1.6高压设备检查（1)电缆接头外观及安装状态良好，螺栓紧固无缺失。（2)半刚性电缆终端及各支撑绝缘子表面清洁，伞裙、护套材料无 漏电起痕与电蚀现象，螺栓、接线安装状态良好，防松标记清 晰、无错位。伞裙材料无变硬发脆或粉化现象。（3)保护接地装置安装牢固，闸刀和刀座外观及安装状态良好，手动确认闸刀与刀座接触可靠，闸刀动作顺滑，无损伤。（4)高压隔离开关外观及安装状态良好，电缆接头外观及安装状态 良好。（5)车顶表层各供风管路安装牢固，无折断、漏风等现象。4.1.7各部绝缘子检查（1） 表面清洁，伞裙、护套材料无漏电起痕与电蚀现象，伞裙材料无变硬发脆或粉化现象。（2） 绝缘子安装基座安装牢固，无变形，螺栓无松动和缺失，防松标志清晰无错位；（3）同一绝缘子损伤 7 处以下；（4）同一褶边损伤在 2 处以下；（5） 损伤的大小、沿着周长方向长度在 60mm 以下；（6） 同一褶边在有 2 处损伤情况下，任何一处的损伤在 30mm 以下；不管哪种情况，缺损直径的减小都应在 20mm 以下。（7） 胴体部分及伞裙根部无裂纹。4.2受电弓检查4.2.1 滑板检修限度及弓头支架（见图7）图7 弓头支架（1）正常磨耗到限（碳条残高小于5mm，滑板总厚度小于等于22mm）。（2）滑板断裂。（3）裂缝导致滑板漏气，受电弓无法正常升起。（4）出现下列裂纹时须更换：在滑板中部/摩擦区有3条以上裂纹、延伸至滑板边缘且宽度大于0.3mm的横向裂纹、存在长度超过滑板宽度1/3的纵向裂缝。（5）接头或接缝处漏气。（6）掉块、孔洞等直径大于10mm。（7）滑板发生扭曲、变形。（8）铝托架有直径大于2mm的电蚀孔。 （9）两个滑板高度差大于3mm。 （10）若滑板边缘掉块，1号位使用粗锉进行修整；尽量达到圆滑过渡。 （11）1号位目视检查弓头支架等零件;确认无变形、脱落、裂纹等现象。4.2.2弓头及弓头支架检查（1）1号位、2号位分两侧检查弓角无裂纹，表面磨损纵向宽度大于5mm时更换。（2）2号位检查下导杆两端的关节轴承，1号位检查升弓装置销轴；润滑良好，转动灵活，没有缺损。在上导杆关节轴承和弓头拉簧轴承两侧用毛刷涂抹R3制动缸脂、在升弓装置轴承及下导杆关节轴承注油孔处用注油枪注入R3制动缸脂，溢出后用白布擦拭干净，盖上注油口盖。见图8、图9。图8升弓装置轴承注油图9下导杆轴承注油（3）2号位目视检查阻尼器；外观及安装状态良好，无漏油现象，见图10。（4）1号位目视检查钢丝绳无断股现象，在降弓位置，两侧钢丝绳的张紧程度应一致。图10阻尼器检查（5）1号位、2号位分两侧目视检查底架橡胶堆及黑色橡胶气管；橡胶堆无老化变形，安装应水平；橡胶气管无破损。（6）1号位目视检查升弓装置气囊（见图11），无裂纹、破损现象。当气囊存在龟裂深度达到或超过1.2mm 且龟裂长度达到或超过25mm 的单个龟裂，或可见内部的编织层时，更换气囊。 图11升弓气囊（7）1号位、2号位分两侧目视检查各部软连接线破损，连接螺母紧固，接触良好。（8）2号位目视检查白色绝缘管;安装良好无破损、漏气。见图12。 图12气路检查（9）检查各部紧固零部件；安装良好、无松动。（10）2号位检查上导杆两端的球型轴承以及连接装置；润滑良好，转动灵活，连杆与碳纤维杆连接安装牢固，锁紧螺母无松动。见图13。图13球型轴承、上导杆检查（11）1号位呼叫辅助人图员操作相应车厢（4、6车）受电弓分别升降23次（升弓时，观察两碳滑板是否同时接触接触网，非同时接触时，通过上导杆进行调整）。（12）在升弓状态下，1号位用拉绳挂住弓头禁止其上升，1号位用检漏剂进行试漏检查；2号位确认受电弓、气囊、空气管路各部无漏气现象，并用干净、干燥的纯棉布擦除多余水分，清洁白色绝缘管；确认白色绝缘管干净、清洁无脏物。检漏完毕，撤除拉绳。见图14。图14检漏剂检漏4.2.2 受电弓控制阀板检查（1）辅助人员在升弓状态到相应车厢（04、06号车）确认。（2）通过目视和听觉检查受电弓控制阀板及相关配件。应安装牢固，无漏气现象；见图15。（3）升弓状态下压力表显示压力值约3.13.5bar。（4)检查压力表校验标签；确认检验日期在有效期内。图15受电弓控制阀板4.2.3 清扫过滤器（1)在降弓状态，确认受电弓压力空气已切断。（2)推动过滤器上的锁扣，转动过滤器直到滤清器上的一个记号到达另一个记号时，拆下过滤器；见图16。（3)用白布清洁滤清器；确认干净无异物，如果发现有残余油脂，应找出原因及时解决。（4)检查滤清器的橡胶垫；外观良好，如损坏就更换。（5)安装滤清器回原位，安装完后，将滤清器向上锁止。图16过滤器实物图4.2.4 受电弓静态接触压力测试和调整（1)1号位测试静态接触压力：在其工作高度范围内（9802890mm，距离绝缘子下表面的高度）进行升、降弓试验（带阻尼器），用0100N的弹簧秤连接在上顶管的中部，测试其静态压力。 在此位置上下0.05m/s10%匀速拉动弹簧秤，向下运动时，力最大不超过85N ，向上运动时，力最小不小于55N。在高出车顶平面1.6M处测量，上升力和下降力两个值之差不应超过20N。2号位记录好数据。见图17。图17测量静态接触压力（2)1号位将弹簧秤与受电弓的上交叉管相连，如果需要的话，可在上交叉管上套上绳子向下拉，使受电弓下降至高出绝缘子下平面1.6m处以下。0.05m/s10%匀速上升，升至高出车顶平面1.6m处停止，此时弹簧秤读数应为7015N,（如需调整时，调整精密调压阀使受电弓慢慢上升至高出车顶1.6m处，拉住弹簧秤阻止受电弓的上升。弹簧秤显示为70N时锁紧好精密调压阀），2号位做好数据的记录。（3) 拧紧精密调压阀手轮的防松螺母，固定精密调压阀见（图18）调整的最终压力；确认紧固良好，并使用标记笔打上防松标记。图18精密调压阀1.减压阀 2.锁紧螺母 3.调节螺丝4.2.5 升弓和降弓时间测试及调整（1)1号位测试升降弓时间，2号位记录数据：升起受电弓，以受电弓绝缘子下表面为基准面，测量受电弓升起高度距基准面1500mm时的时间t，2秒t3秒；降下受电弓，测量受电弓距基准面1500mm高度降至基准面的时间t，t3秒。见图19。图19受电弓升起状态示意图（2)升降弓达不到要求时须进行调整。辅助作业人员通过升弓节流阀和降弓节流阀来调整受电弓从落弓位置上升至2000mm高度（自绝缘子下平面）及自1500mm高度（自绝缘子下平面）降至落弓位置的升弓和降弓时间；升弓时间从弓头动作开始计时，升至2000mm及1500mm（以绝缘子下平面为基准面）停止计时。降弓时从弓头动作开始计时，降至落弓位停止计时。升弓时不允许受电弓有任何回跳；降弓时应有缓冲，上交叉管应落在2个橡胶减振器上，允许降弓时，在降弓位弹跳。调定后的时间应满足以下值：2000mm：升弓时间：不大于5.4；降弓时间：不大于41500mm：升弓时间：23s内；降弓时间：3s内。4.2.6受电弓不上升测试（1)合上司机室配电盘“保护接地”空开，将“保护接地开关”右旋到“合”位，通过MON车辆信息画面确认车顶EGS接通。见图20。图20配电柜局部图（2)右旋受电弓升起旋钮，辅助人员确认MON屏显示受电弓未升起，1号位目视确认受电弓不上升。见图21。图21配电柜局部图（3)将接地保护开关左旋至“断”位，通过MON屏车辆信息菜单确认4、6号车顶EGS断开。见图22。图22配电柜局部图（4)按下VCB合按钮;通过MON屏供电分类画面确认VCB已闭合。见图23。图23司机室操作台局部图（5)右旋受电弓升起旋钮；20s后辅助人员确认MON屏显示受电弓未升起，1号位目视确认受电弓不上升。见图24。图24配电柜局部图（6)按下VCB断按钮;通过MON屏供电分类画面确认VCB已断开。见图25。图25司机室操作台局部图4.2.7 受电弓上升测试（1)将受电弓升起旋钮扳至闭合位，20s后辅助人员确认MON屏显示受电弓升起，1号位目视确认受电弓上升。见图26。 图26配电柜局部图（2)按下VCB合按钮，通过MON确认VCB接通。（3)按下降弓按钮开关，通过MON确认VCB断开且受电弓降下。4.2.8 受电弓绝缘检测（1)1号位对兆欧表进行校验：将兆欧表正负极两线短接，手动操作摇表，速度约为3转/秒，确认摇表指针回零位。（2)辅助作业人员通过MON屏远程切除该车受电弓；1号位确认车顶隔离开关已断开、受电弓已降。（3)1号位将1000V兆欧表正极接受电弓框架，负极接大地（EGS），操作兆欧表。确认阻值大于25兆欧。（4)检查绝缘子：确认绝缘子表面干净无异物；无破损。见图27。图27支撑绝缘子实物图4.2.9作业完毕（1)作业完毕后，作业者用白色粉笔在下臂图打检修日期，作业者、工长、质检员按要求涂打“合”字标记（作业者用白色粉笔涂打“人”；工长用黄色粉笔涂打“一”；质检员用红色粉笔涂打“口”），同时将受电弓周围卫生清理干净，车顶不得遗留任何杂物。确认作业项目完毕，撤除设置于出库端司机室制动手柄上的“禁动牌”及防护号志。第5章 车顶一级修作业流程改进方案5