铁路车辆轮轴数字化检修工艺

毛小虎

（中国铁路青藏集团有限公司 车辆部，青海西宁 810000）

摘要：数字化技术应用于铁路车辆轮轴检修。不仅提高了铁路车辆轮轴检修的生产效率，还优化了资源配置，更促进了铁路车辆轮轴检修工艺的升级。将铁路车辆的检修设备和检修工艺与数字化技术相结合，利用数字化技术提高铁路车辆检修质量、提升效率，降低检修成本，已经为铁路车辆检修的未来发展方向。

关键词：铁路车辆轮轴检修；数字化技术在铁路车辆轮轴检修中的应用；

引言：2024年2月23日下午中央财经委员会第四次会议强调推动新一轮大规模设备更新和消费品以旧换新有效降低全社会物流成本。会议强调加快产品更新换代是推动高质量发展的重要举措，要鼓励引导新一轮大规模设备更新和消费品以旧换新。物流是实体经济的“筋络”，联接生产和消费、内贸和外贸，必须有效降低全社会物流成本，增强产业核心竞争力，提高经济运行效率。铁路运输作为物流的主要方式，其大幅度降低成本，必将有助于提高全社会物流成本，增强产业核心竞争力，提高经济运行效率。如何有效的降低铁路运输成本，铁路车辆作为铁路运输的载体，提高其车辆的检修质量，使其在运用过程中减少车辆的故障率，将成为提高铁路运输高效、安全、稳定的重要环节之一。

一、概述

随着数字技术的迅速发展和广泛应用，数字化赋能已经成为解决众多问题的关键手段。数字赋能不仅提高了生产效率，还优化了资源配置，更促进了产业升级和转型。将铁路车辆的检修设备和检修工艺与数字化技术相结合，利用数字化技术提高铁路车辆检修质量、提升效率，降低检修成本，将成为铁路车辆检修的未来发展方向。

在铁路车辆检修过程中，作为铁路车辆其由车体、车轴、车轮、车架、制动系统、连接装置和附属设备等组成，根据铁路车辆各个组成部分的关键性，铁路车辆检修分为车体、转向架、轮轴、制动、钩缓等。其中轮轴作为铁路车辆的走行部件，是铁路货车车辆的承重关键部件，其检修质量直接关乎着铁路车辆的正常运行。

随着社会经济的发展，高效、快速的物流体系也在逐步推进铁路运输，使其快速实现高速与重载。同时也伴随着铁路车辆轮轴检修工艺质量要求的大幅度提升，致使传统的轮轴工位级自动检修模式已经无法满足日益提升的检修工艺要求。引进数字技术，利用先进的自动化、智能化、无人化的铁路货车轮轴检修工装设备，满足日益提高的铁路货车轮轴的检修质量与检修效率，减轻轮轴检修操作人员劳动强度，优化检修工艺，提高检修人员的工作环境，减少轮轴检修操作人员的数量，实现有人值守，无人操作的智能化铁路货车轮轴检修模式必将在铁路车辆检修过程中起到良好的示范作用。

二、铁路车辆段修轮轴检修现状

目前铁路货车车辆段轮轴检修设备均为独立微机控制的自动化检修设备，设备在运行过程中需要根据检修工艺配备相关检修的技术操作人员录入轮轴检修数据并操作该各种专用设备，用以完成铁路货车轮对在的各个检修工位的检修工作，同时还需操作人员操作设备的控制软件实现检修设备与HMIS服务器进行检修数据交互，而且待检修轮对也需要操作人员人工推动，来完成检修轮对在各个检修设备间的流转。

三、铁路车辆段修轮轴检修存在不足

根据不断提高的检修工艺要求，铁路货车段修轮轴检修过程中，目前检修设备还存在以下不足：

1、既有轮对收入测量、轴承退卸、轮对清洗、微机超探等每台设备工位都需要操作工人人工配合操作。人员配比多，在人员有限的情况下检修车间一般将相同工序安排1～2人在相邻两条RD轮对检修线、RE轮对检修线上配合设备完成轮对检修工作，当只有一人独立完成时就会出现该检修人员需要在同工艺不同规格的两台设备间反复移动，交叉配合设备运行，加之目前操作人员的年龄逐步向老龄化发展，工人的身体状况已经不适合这种频繁的交叉工作，也很容易造成误操作影响轮对的检修质量。

2、 既有轮对清洗上料工位需要人工涂刷脱漆剂，并对非退卸轴承轮对轮对人工套装轴承防护套，工作环境差，脱漆剂含有苯等致癌物质，其挥发非常影响工人身体健康。

3、既有车轮加工没有完全实现机械手直接给车轮车床上下料工作，需要人工推动车轮上料，以及手动操作升起定位轮对。

4、既有车轮车床需要人工录入车轮直径、踏面磨耗、轮缘厚度、轮辋厚度等车轮加工数据，以及加工过程中需要人工辅助测量来完成轮对踏面的车削。

5、既有车轮车床没有自动对刀、自动退刀、千斤顶自动升起、轮对卡具自动收回等功能，车轮车床不能根据轮对信息，自动调用轮对相应的加工程序，自动选择加工参数值完成加工。

6、轴承组装前需要人工进行轴颈清洗与擦拭，同时需要人工在轴颈上涂抹极压锂基脂以及防尘板座涂抹防锈锂基脂。

7、轴承压装前需人工选配轴承后档，并根据轴承型号人工将轴承后档压装到轴承上，或者压装过程中将人工手扶后档到车轴防尘板座上，容易发生工人挤伤事故。

8、轴承压装需要人工搬运轴承上料以及压装时辅助旋转轴承，并判断轴承压装过程中是否出现卡滞等现象。

9、当轴型改变需要人工更换轴承压装工装，才能完成轴承压装工作。

10、轴端关盖需要人工分拣轴端标志板，人工将标志板、防松垫、轴端螺栓、轴端端盖进行组装，然后手动预紧到轴端上，然后人工辅助轴端扳机进行轴端螺栓拧紧工作，最后需要人工手动进行防松垫折耳的弯折以及穿引施封锁等工作。

11、轴承磨合需要人工手动推动轮对上料定位，尤其目前普遍采用都是双工位磨合机，在磨合工位的轨道上都设置有停轮用的凹槽，人工在给第二工位上料时需要快速推动轮对，以确保轮对能够顺利通过第一工位到达第二工位并停住，操作工人既要用力推轮，同时又要轮对到达第二工位时将轮对抓住。并且需要人工操作磨合机控制计算机，控制磨合设备进行轮对磨合测温操作。

12、既有的轮对喷漆工位，待喷漆轮对的上下料工作需要人工推动上下料来完成，不能实现轮对喷漆区域无人化工作，进而实现不了喷漆设备与操作工人的远距离物理隔离，使得操作人员会少量吸入溢出的漆雾，在一定程度上影响操作工人身体健康。

13、轮对选配区轮对支出线需要人工推动轮对到达转向架落成工位，不完全实现轮对选配落成无人化操作。

14、由于各个设备运行节拍存在差异，所以需要在设备间留有一定空间保证检修轮对的缓存工作，目前既有设备间距离都在8米左右，有些区域为了方便存放轮对，其区域设备间距离甚至达到20-30米，需要配备一名专业推轮人员逐个将轮对由上一工位推送到下一设备的检修上料工位，由于轮对质量较重，工人劳动强度大，操作人员的大部分工作时间与体力基本都浪费到轮对输送与上下料工作上；

15、操作人员在设备运行时需要对轮对检修过程进行全程盯控，否则将出现设备停止运转等待操作指令现象；

16、设备运行数据需要人员手动录入或者通过设备控制软件操作从HMIS数据库提取，HMIS上报数据也需要操作人员介入，不能实现检修数据跟随检修轮对在各个设备间自动流转；

17、设备生产调度全部由车间调度以巡查的方式人工协调，如果遇到特殊情况，处理困难，经常性的出现检修线局部拥堵情况，无法实现动态协调设备生产，检修效率低；

四、铁路车辆段修轮轴智能化检修需要整改的方向

通过以上不足，实现段修轮轴智能化检修则需将设立在轮对检修生产线上既有独立微机控制的自动化检修设备通过智能化的轮对输送线链接在一起，同时改造既有的车轮上料机械手、车轮车床、轴承压装机，新增轮对自动转盘、轴端开盖分拣系统、轮对脱漆剂自动涂刷设备、轴颈擦拭设备、轴颈自动涂脂机、轴端智能关盖系统等。实现段修轮轴检修作业区统一调度，检修轮对自动输送，检修数据跟随检修轮对自动流转。进而减轻轮轴检修操作人员劳动强度，减少段修轮轴检修生产线上检修作业人员数量。使得既有轮对检修作业的单人单机方式转变成检修工位由专业人员集中统一监控，同时辅助人员流动巡查的检修方式，实现由检修人员辅助操作转变成检修设备智能识别、自动化闭环控制。用智能化检修设备来保证轮对的检修质量以及检修效率。实现轮对检修智能化，检修区域无人化的作业方式。

五、铁路车辆段修轮轴智能化检修线要实现的目标

1)实现段修轮轴检修轮对的自动化输送与转向；

2)实现段修轮轴轴端盖部位的自动化清洗与烘干；进而实现段修轮轴轴端标志板、轴端螺栓信息的视频识别；

3)通过识别轴端标志板信息，生成轮对检修标签，并附着在轮对辐板上，为后续设备自动识别轮对提供数据支撑；

4)通过轮对智能标签识别，进而实现轮轴检修数据跟随检修轮对在检修线上的自动流转；

5)根据轴端标志板与轴端螺栓的标记信息实现机器人自动开盖与轴端端盖、轴端螺栓、标志板、防松垫等自动分拣工作；

6)实现段修轮轴既有检修设备的集中化管理，即轮对收入测量、轮对超声波探伤、轴颈测量、车轮车床加工等；

7)实现段修轮轴既有检修设备的无人化操作，即轴承与后档的自动退卸与分拣、轮对无人化清洗、轴承磨合、轮对喷漆等；

8)根据检修数据实现非轴承退卸轮对轴承防护套自动套取工作以及轮对脱漆剂的无人化自动涂刷工作；

9)根据检修数据实现轴颈自动清洗擦拭，轴颈自动涂脂的无人化工作；

10)根据检修数据实现轴承与后档自动选配与组装工作；

11)根据检修数据实现轴承智能化压装工作；

12)根据检修数据实现轴端关盖系统自动完成关盖工作（含标志板自动打印以及轴端螺栓位置、标志板打印完成后的信息视频智能识别等闭环控制）；

13)根据转向架落成信息实现轮对自动选配，自动输送到转向架落成工位；

六、铁路车辆轮轴检修数据的自动化流转

本次设备将配置一套轮对检修数据智能调度与管理系统，该系统可以完成以下几项主要功能：

1、移动式轮对检修数据的录入，形成轮对修程；轮对检修数据的录入将采用管理工人手持PDA方式直接录入，或者通过读取轮对上的电子标签，从HMIS数据库直接读取数据，

2、根据生产线进度情况，智能提供轮对检修建议，合理协调检修线生产；系统会根据检修线进度情况，结合管理员指令动态协调两条轮对检修线同步检修，确保生产任务的完成。

3、轮对检修数据的自动流转；系统会根据设置在检修设备附近的射频标签读取装置，读取的信息，自动将该轮对的检修数据传递给该检修设备的控制系统。

4、轮对检修数据与HMIS管理系统实时交互；

七、轮对智能检修线优点

1、设备采用智能化控制系统，可以将一些不需要人工判断参与的检修设备彻底实现无人化操作。

2、各检修智能设备之间的轮对输送由人工全部转化为自动输送。

3、检修设备上下料全部自动完成。

4、检修数据跟随检修轮对自动流转于各个检修工位。

5、使各检修设备操作工人分散式变成集中监控方式。

八、总结

轮对智能化检修线的应用，可以大量降低检修人员数量，同时彻底解决设备操作人员繁重的推轮工作，使得操作人员更加集中精力去监控检修设备的运转，与一些辅助判断工作，既提高设备的使用效率，又提高了轮对的检修质量，更合理的安排了检修进度，高效的完成车辆段轮对检修任务。

参考文献：[1]铁总运[2016]191号《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》

[2]铁货车[2021]34号《铁路货车段修规程》