復(fù)工了 高鐵列車制造進(jìn)行時(shí)
發(fā)表時(shí)間: 2020-03-06
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總裝分廠的工人在車前端組裝。姜 超 攝
車體分廠生產(chǎn)線。趙妮娜 攝
轉(zhuǎn)向架分廠輪對組裝完成后的初檢作業(yè)。姜 超 攝
在確保新冠肺炎疫情防控到位的前提下,復(fù)工復(fù)產(chǎn)關(guān)系到為疫情防控提供有力物質(zhì)保障,關(guān)系到民生保障和社會(huì)穩(wěn)定,關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
記者的采訪始于2月8日,以大型高鐵制造企業(yè)為切入點(diǎn)。多家高鐵制造企業(yè)的復(fù)工復(fù)產(chǎn)準(zhǔn)備工作啟動(dòng)于2月5日,復(fù)工復(fù)產(chǎn)過程縝密,目前生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定,彰顯了鐵路和相關(guān)企業(yè)服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)大局的一貫精神。
復(fù)工復(fù)產(chǎn)事關(guān)中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)大局,2月下旬以來,與鐵路密切相關(guān)的各高鐵制造企業(yè)相繼全面復(fù)工復(fù)產(chǎn)。高鐵列車制造企業(yè)是怎么復(fù)工復(fù)產(chǎn)的?高鐵列車特別是復(fù)興號動(dòng)車組是怎么制造出來的?
高鐵車間的“彩排”
復(fù)工復(fù)產(chǎn),對于制造業(yè)不是按下啟動(dòng)開關(guān)那么簡單。
像高鐵列車制造這樣高技術(shù)含量的大型裝備制造業(yè),新冠肺炎疫情后的復(fù)工復(fù)產(chǎn)在制造現(xiàn)場進(jìn)行得縝密,一如這個(gè)行業(yè)一貫細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男惺嘛L(fēng)格。
2月5日前后,中國高鐵列車制造企業(yè)多數(shù)已經(jīng)開始了復(fù)工復(fù)產(chǎn)準(zhǔn)備。居家隔離的工藝人員、管理人員在電腦上形成復(fù)工復(fù)產(chǎn)方案,包括防疫措施、生產(chǎn)線工作量安排、制造流程、標(biāo)準(zhǔn)考核等多個(gè)方面的電子文檔。這是復(fù)工復(fù)產(chǎn)的“設(shè)計(jì)圖紙”,在網(wǎng)上傳遞、修改,最后經(jīng)過多次網(wǎng)絡(luò)會(huì)議討論后方案定稿。
接下來是模擬演練。小部分人員組成演練小分隊(duì),在實(shí)地一次一次按方案演練。這個(gè)過程很像彩排,但是目標(biāo)明確——發(fā)現(xiàn)方案中的漏洞以及可操作性不強(qiáng)的項(xiàng)點(diǎn),強(qiáng)化、細(xì)化方案。
復(fù)工復(fù)產(chǎn)中防疫是核心,事關(guān)全局,而所有的企業(yè)都沒有經(jīng)歷過,在沒有經(jīng)驗(yàn)可以依靠的時(shí)候,模擬推演是最快速有效的方法。
不同高鐵制造企業(yè)都不約而同地將復(fù)工復(fù)產(chǎn)分為兩個(gè)階段:過渡復(fù)工和全面復(fù)工。
過渡復(fù)工多在2月10日后開始,為小范圍復(fù)工,每日逐步增加工作人員數(shù)量,檢驗(yàn)員工個(gè)人軌跡管控、個(gè)人防護(hù)、用餐、現(xiàn)場消毒以及應(yīng)急處置等措施是否完善。措施的補(bǔ)強(qiáng)和完善每天都持續(xù)進(jìn)行,比如現(xiàn)場消毒的最佳時(shí)間、進(jìn)出餐廳的分流方法、物資配送怎么實(shí)現(xiàn)零接觸……
2月20日前后,復(fù)工穩(wěn)妥運(yùn)行后,各高鐵制造企業(yè)進(jìn)入全面復(fù)工階段。
復(fù)工復(fù)產(chǎn)了,又一批高鐵列車正在被制造出來……
3個(gè)核心標(biāo)配
21世紀(jì)工業(yè)企業(yè)的廠房是相同的味道,多是鋼結(jié)構(gòu)和彩鋼板的組合,通常主體色是白色。大工業(yè)之下的新式廠房,外表平實(shí),整齊統(tǒng)一,不追求特點(diǎn)。但是,在沒有視覺特點(diǎn)、外表普普通通的廠房里,代表“中國制造”名片的高鐵列車正在生產(chǎn)。
那些車間大門緊閉著,并有人嚴(yán)格檢查進(jìn)出人員身份。高鐵列車制造屬于國家級保密項(xiàng)目,制造現(xiàn)場的安保在裝備制造業(yè)一直屬于最高級別。
高鐵列車到底是怎么造出來的?
在中國也是世界高鐵列車產(chǎn)量最大的企業(yè)——中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司一個(gè)個(gè)制造現(xiàn)場,答案以鋼鐵材質(zhì)展示出來。
放下那些高深的技術(shù),直觀簡單地說,高鐵列車在制造中由四大部分組裝而成:車體、轉(zhuǎn)向架、車上下大部件、車內(nèi)設(shè)施。
高鐵列車的制造中,從時(shí)間上看,車體、轉(zhuǎn)向架兩部分同步進(jìn)行,車上下大部件、車內(nèi)設(shè)施同步進(jìn)行。
車體制造在車體分廠進(jìn)行,轉(zhuǎn)向架制造在轉(zhuǎn)向架分廠進(jìn)行。車上下大部件、車內(nèi)設(shè)施兩部分常常被稱為“總組裝”,包括了檢測和調(diào)試的內(nèi)容,在中車四方股份公司這里,這項(xiàng)工作在總裝分廠進(jìn)行。
車體分廠、轉(zhuǎn)向架分廠、總裝分廠3個(gè)分廠,是所有高鐵列車制造企業(yè)的標(biāo)配,也是制造的核心部分。
3個(gè)分廠有各自成排的車間廠房,各自治理。但“三兄弟”總是盡量靠攏在一處,主要是為了方便成品的運(yùn)輸,因?yàn)樗麄冎圃斓漠a(chǎn)品最終會(huì)集合在列車上。
車體分廠和轉(zhuǎn)向架分廠因?yàn)槎际且凿撹F為原材料生產(chǎn),這兩個(gè)地方的制造場面都很“重工業(yè)”,天車和電焊火花讓初來者一時(shí)難以適應(yīng)。總裝分廠就安靜許多,幾乎聽不到噪音,是“白領(lǐng)環(huán)境”級的制造現(xiàn)場。
輕量化之“骨”
車體是個(gè)什么東西?車體就像是房子的框架,是高鐵列車之“骨”,是高鐵列車整車制造的核心技術(shù)之一。
在高鐵列車的制造現(xiàn)場,車體的制造感最強(qiáng)。長達(dá)20多米的銀色鋁合金車體材料在各種工裝上被不同角度地固定后,工人們穿著灰色的連體衣,戴著防護(hù)面具進(jìn)行焊接。
鋁合金是一種銀灰的色彩,被切割后切口處有刀刃的光澤。世界高鐵列車集體性地選擇了這樣的材料作為車體材料。
一個(gè)胖子想要跑得快會(huì)比一個(gè)瘦子困難一些。人們降低高鐵列車重量的愿望越來越強(qiáng)烈,設(shè)計(jì)師們不由自主地想到了鋁。鋁的重量只有鋼的1/3左右,可惜的是鋁的硬度卻低,這也是早期的高鐵列車采用耐候鋼材料的主要原因。
鋁合金的出現(xiàn),讓鋁不再“文弱”。鋁合金是既瘦又強(qiáng)壯的“漢子”,這一材料迅速被用在高鐵列車上。
高鐵列車的重量降低,在行業(yè)語言里稱為輕量化。
輕量化后不但利于提高速度,而且更為節(jié)能:因?yàn)橹亓枯p可以少用電,因?yàn)橹亓枯p也減少了對軌道的磨耗。
輕量化還有利于降低噪聲,讓高鐵列車運(yùn)行更為安靜。
當(dāng)初這些材料是進(jìn)口的,現(xiàn)在高鐵制造企業(yè)和國內(nèi)鋁型材專業(yè)廠家聯(lián)合設(shè)計(jì),全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。在車體分廠門口,記者看到裝載著不同鋁合金型材的汽車在送貨。
兩車交會(huì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的空氣壓力波,這個(gè)壓力波主要由車體來承受。這時(shí),車體首先要保證安全,還要保證氣密性。
氣密性的好壞,乘坐者會(huì)有直接的感受,飛機(jī)起落時(shí)內(nèi)外壓力差給乘坐者所帶來的耳鳴和不適感,就與氣密性直接相關(guān)。
高速下會(huì)車和出入隧道時(shí),高鐵列車容易面臨氣密性問題。為追求舒適,中國高鐵目前的氣密性指標(biāo)設(shè)定為車內(nèi)壓力波動(dòng)小于每秒200帕。這個(gè)數(shù)值小于飛機(jī)艙內(nèi)的指標(biāo)。
車體是列車的骨骼,是列車的主體,所有的部件都固定或懸掛在車體上。高速運(yùn)行中,它不光承載旅客,它的強(qiáng)度還可以保護(hù)旅客。
一節(jié)車體上有70多種不同斷面的鋁合金型材,最薄的地方為1.5毫米,最厚的地方為4毫米。這種截面改變而強(qiáng)度不變的設(shè)計(jì),不僅實(shí)現(xiàn)了減重,而且將車體氣密強(qiáng)度提高到時(shí)速380公里時(shí)的6000帕。
下料,組合,成形。在3D打印到來之前,人類的所有工業(yè)品的產(chǎn)生都或明或暗地遵守這一思維方式和規(guī)則,這是現(xiàn)代制造的基本流程。
車體生產(chǎn)的過程是這樣的:先將購進(jìn)的鋁合金原材料按尺寸切割,之后加工焊接成不同部件,這些部件被組合,最終組焊成一個(gè)車體。
中車四方股份公司車體分廠的動(dòng)車組流水線廠房,銀色的車體在這里一個(gè)一個(gè)地有序“出生”。在這里,每4小時(shí)完成1輛車體的生產(chǎn)。目前,中車四方股份公司有3條這樣的生產(chǎn)線。
進(jìn)門處你看不到生產(chǎn)線的布局,它們太為龐大了,而如果從高處俯瞰,會(huì)看到它是U型布局,自動(dòng)化焊接機(jī)器人是生產(chǎn)線上的主力設(shè)備。車體中地板的組焊,由焊接機(jī)器人完成,機(jī)器人們平均每分鐘焊接700米的總長度。
焊接機(jī)器人,看不到人的造型,只看到一臺設(shè)備上多個(gè)焊槍在同時(shí)工作,而工人在觀察和巡視。
在這里,車體加工的長焊縫全部由機(jī)器人完成,小的部位由人手工焊接。
焊接機(jī)器人的焊花,不是人操作時(shí)的斷續(xù)狀,而是持續(xù)地保持著強(qiáng)烈的、均勻的焊花,自動(dòng)平穩(wěn)向前移動(dòng)。
焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行歐洲最嚴(yán)格的EN15085 CL1級焊標(biāo)準(zhǔn),焊接機(jī)器人的焊接質(zhì)量由激光檢測器同步跟蹤。
鋁合金焊接比其他焊接難度高,對焊接環(huán)境有恒溫恒濕的高要求。為了保護(hù)操作者的健康,這里的廠房,頂部有數(shù)量驚人的空氣凈化設(shè)施。
每跨廠房之間有一個(gè)一米寬的通道,在這里,密集出現(xiàn)大量空氣凈化系統(tǒng)的送風(fēng)口。形狀不同、數(shù)量巨大、功用不同的這些出入風(fēng)口,改善著制造現(xiàn)場的空氣狀態(tài),對人對產(chǎn)品皆為有益。在老的火車制造現(xiàn)場,這種設(shè)施不多甚至是不存在的。
車體按結(jié)構(gòu)形式分中間車和帶駕駛室的頭車兩種。
中間車為基礎(chǔ)車型,被分為底架、側(cè)墻、車頂、外端墻、內(nèi)端墻等幾大部件分別焊接,這幾部分基本同步開始制作,最后組焊成形。
底架就是列車地板處的那一部分鋼結(jié)構(gòu)。底架先進(jìn)行正面焊接,之后是打磨,然后是底架反面焊接打磨。
端墻是車體的兩端,塊頭最小,但是焊接量不小。車頂要先正面焊接,再反面焊接,主要由焊接機(jī)器人來擔(dān)當(dāng)。
側(cè)墻是安裝窗戶的部位,面積不小,預(yù)留安裝窗戶的地方比較難操作。
將上面這些組合焊接在一起,一個(gè)車體就出現(xiàn)了。它是鋁合金材質(zhì),體形巨大,那色彩和體形,有后現(xiàn)代的感覺。
最難的車體制造應(yīng)該是頭車的車體,也就是有駕駛室的車體。它主要是手工組焊,工藝更為復(fù)雜,尺寸要求更為苛刻……
在這里,雙工位數(shù)控加工中心長60米,很容易吸引到你的注意力。這個(gè)用于車體側(cè)墻和地板整體加工的裝備,加工定位精度達(dá)到微米級,以保證車體的整體加工精度。
車體總組成焊接機(jī)器人,用于車體總組成時(shí)長直焊縫的焊接,同時(shí)兼具打磨、銑削、壓緊等輔助功能。類似的許多非標(biāo)設(shè)備都是中車四方股份公司自己研制開發(fā)的。
對于現(xiàn)代制造企業(yè)的實(shí)力考核,面積、產(chǎn)量、技術(shù)等級是考核之一,另有一個(gè)獨(dú)特的測評指數(shù):自制大型工裝設(shè)備有多少?技術(shù)和工藝水準(zhǔn)是什么?
私家秘制工裝,已是企業(yè)之間比拼的秘密武器,制造現(xiàn)場拒絕拍攝。工裝的技術(shù)保密被高鐵列車制造企業(yè)看得很重。
車體焊接完成后,甚至是在焊接的過程中都在不斷地進(jìn)行調(diào)直打平,可以理解為對這個(gè)鋼鐵大家伙的精細(xì)修整,用的是打磨的方法。打磨幾乎和焊接一樣重要,目的在于消除應(yīng)力,保證車身的平整度。
在車體分廠,最大的噪音來自于打磨工具啟動(dòng)后,砂輪和鋁合金對撞時(shí)產(chǎn)生的聲音。而且此時(shí)也有火花,這個(gè)火花常常比焊花噴射得更遠(yuǎn)。
整個(gè)車體分廠在視覺和聽覺上,都是“火熱”的場面:鋁合金的長大部件在空中吊運(yùn),長達(dá)幾十米的裝備、焊花、噪音、穿著如太空服一樣的防護(hù)服的工人們……
這個(gè)空間看上去并不整齊劃一,卻隱含著如齒輪咬合一樣明確的次序與流程。
人在其中,因無法聽清別人的話語而自然減少交談,所以在絕大多數(shù)時(shí)候,是你一個(gè)人在獨(dú)自感受。大工業(yè)的強(qiáng)硬、操作者的辛勞、中國制造的優(yōu)勢和氣場……林林總總,慢慢過來深重地包裹你。
當(dāng)車體制作完成后,涂裝工藝開始。車體前后要多次上膩?zhàn)?,底漆和面漆的噴涂也是多次,最后全身白色的車體呈現(xiàn)。那個(gè)銀色的車體看不到了,變成了我們在站臺上看到的那些白色的列車車身。
這時(shí)候,車體還是沒有輪子,它被氣墊船送進(jìn)總裝分廠。
車輪的力量
另一側(cè)的廠房是轉(zhuǎn)向架分廠,轉(zhuǎn)向架的制造在同步進(jìn)行。
轉(zhuǎn)向架是列車的“腳”,對于以運(yùn)送為天職的列車來說,它的重要性不言而喻。這是一個(gè)外形很像小車的部件,主體是4個(gè)車輪2根軸1個(gè)鋼鐵框架,這個(gè)框架的行業(yè)名稱是“搖枕”或“側(cè)架”,總體稱為“構(gòu)架”。
轉(zhuǎn)向架分廠的工業(yè)氣勢一點(diǎn)不比車體分廠弱,雖然轉(zhuǎn)向架的體形要比車體小了太多,但它的確是太關(guān)鍵了。
高鐵列車車軸是空心的。那么高速之下,這個(gè)快速旋轉(zhuǎn)并承載列車的部件竟然是空心的,的確是讓人吃驚。
車軸生產(chǎn)采用中央控制模式,自動(dòng)上料、加工、檢測、下線,中心孔偏移量誤差小于等于0.1毫米。加工線整線封閉,加工的過程中看不到鋼屑飛濺的現(xiàn)象。中車四方股份公司的空心車軸自動(dòng)化生產(chǎn)線,僅有2名操作工人。
車軸加工完成后,與車輪組裝成輪對。
轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架,好比是整個(gè)轉(zhuǎn)向架的“骨架”,其重要性如同人體的軀干一樣,制動(dòng)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)均安裝在構(gòu)架上。
從高處向下拍攝轉(zhuǎn)向架構(gòu)架自動(dòng)焊接生產(chǎn)線,會(huì)為其密集有序而驚嘆,它的規(guī)則與細(xì)致,又讓你懷疑是否身處在一個(gè)焊接生產(chǎn)廠房中。
全長120米的生產(chǎn)線,5臺焊接機(jī)器人、2條自動(dòng)運(yùn)輸線,重量不輕的構(gòu)架在流水線上如同一個(gè)小玩具一樣被傳送、焊接、翻轉(zhuǎn)、輸出。
每天,這里出品的構(gòu)架,多數(shù)焊縫都是由焊接機(jī)器人自動(dòng)焊接完成,焊縫的一次探傷合格率可以達(dá)到98%以上。
構(gòu)架焊接完成后有復(fù)雜的涂裝過程,也就是油漆。
沿著設(shè)定的軌道,一個(gè)個(gè)構(gòu)架像一件件工藝品陳列在吊架上,從入口進(jìn)去,穿過U形通道,在完成一個(gè)個(gè)自動(dòng)進(jìn)行的復(fù)雜工序后,出來時(shí)已做好了防銹和表面涂裝,構(gòu)架很光鮮漂亮了。
之后開始轉(zhuǎn)向架的組裝,即制動(dòng)裝置、電機(jī)和各種管線的安裝。高鐵列車的電機(jī)等重要部件也會(huì)安裝在轉(zhuǎn)向架上。
組裝中,在專用工藝裝備的幫助下,構(gòu)架分正反兩面安裝。這邊安裝完畢,被快速準(zhǔn)確地翻轉(zhuǎn)180度。因?yàn)槭褂萌椎亩ㄖ乒ぞ?,部件的安裝有序、精準(zhǔn)。最后,安裝了多種部件的構(gòu)架,被吊起落在輪對上,轉(zhuǎn)向架裝配完成。
組裝完成的轉(zhuǎn)身架,要進(jìn)入綜合試驗(yàn)平臺,在那里接受各項(xiàng)檢測,數(shù)據(jù)合格后等待裝車。
安靜的總組裝
總裝分廠比前面兩個(gè)分廠的廠房面積更大,卻十分安靜,高端大裝備工業(yè)的氣息在這里強(qiáng)烈呈現(xiàn)。
這里廠房連著廠房,一列列白色的動(dòng)車組車體在這里排列,黃色的安裝臺位包圍著它們。在這里,車體、轉(zhuǎn)向架及高鐵列車車上車下大部件、車內(nèi)設(shè)施,即對每列車的4萬余個(gè)零部件進(jìn)行集成及調(diào)試。這里,是高鐵列車制造的核心之地。
相對于轉(zhuǎn)向架、車體的自動(dòng)加工、自動(dòng)焊接,總裝的大部分工作需要人工或半人工方式完成。工人的操作技能對于保證總裝質(zhì)量至關(guān)重要??傃b分廠的員工一年中要多次接受培訓(xùn)。
在總裝分廠,工作者的面孔都很年輕,30歲左右的占絕大多數(shù)。他們多是在2004年后進(jìn)入這里,10多年中與高鐵一起成長。
組裝現(xiàn)場有成排的黃色工作臺位,它們是總裝分廠里色彩最為醒目、數(shù)量最多的設(shè)施。每個(gè)臺位的端部都有一個(gè)顯示生產(chǎn)狀態(tài)的LED顯示屏,顯示綠色表示生產(chǎn)正常,顯示紅色表示異常。
動(dòng)車組電線下料區(qū)是讓人印象深刻的地方,因?yàn)檫@里是“抽象畫”工作區(qū)。動(dòng)車組每列車約1萬多根電線電纜,必須準(zhǔn)確無誤地可靠連接。電線下料區(qū),以白色背板模擬現(xiàn)實(shí)車輛按1∶1下線,然后對電線電纜成束捆扎。日常生活里一個(gè)耳機(jī)線也能亂成一團(tuán)的情形常常出現(xiàn),1萬多根電線電纜在這里卻整齊有序,配線的錯(cuò)誤率僅為0.025‰。一束一束的電纜,之后被安裝在車上。
在總裝分廠,白色的車體被架在臺位上,自然地分為車上、車下和車頂3個(gè)工作區(qū),一節(jié)車上有多個(gè)部門的人員在同時(shí)工作。
車上安裝的是防寒材料、地板、風(fēng)道、車窗、座椅、裝飾件等,車下大部件主要是變壓器、變流器等,車頂主要安裝受電弓和主電力線,高鐵列車在這里被徹底武裝起來。
之后,工人們請出已做好的轉(zhuǎn)向架,將車體吊裝上去,稱為落車。
落車的過程頗為驚艷,場面很大,因?yàn)檐圀w本身不小;這時(shí)候總是有一種愉快,因?yàn)榧磳⑦M(jìn)入完工。
落車完成的車輛,進(jìn)行單車的稱重、淋雨、保壓、耐壓和氣密等一系列試驗(yàn)。
任何車輛的制動(dòng)都是至關(guān)重要的,跑得很快的高鐵列車的制動(dòng)就更為重要。管路的密封性決定著空氣制動(dòng)的有效性,國家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)都允許管路有一定的泄漏量,空氣制動(dòng)氣密試驗(yàn)的企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)為管路保壓15分鐘泄漏零,保證空氣制動(dòng)的有效性。
試驗(yàn)合格后,進(jìn)入調(diào)試階段。一節(jié)一節(jié)連接起來、網(wǎng)線極多、電腦控制的高鐵列車的調(diào)試可以稱為是一項(xiàng)工程。這項(xiàng)工程內(nèi)容繁多,常常延續(xù)半個(gè)月至一個(gè)月之久。首先是單節(jié)調(diào)試,然后是編組調(diào)試,編組調(diào)試又分靜止調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。這個(gè)過程極為安靜,調(diào)試人員多是依靠筆記本電腦來工作。最后,高鐵列車在環(huán)形試驗(yàn)線上進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn),相當(dāng)于試跑。
調(diào)試完畢,高鐵列車已完全具備上線條件,全新的高速動(dòng)車組列車等待調(diào)度命令,出了廠區(qū)的專用線進(jìn)入運(yùn)營線路,開始自己的旅程。
2020年2月,高鐵列車制造企業(yè)全面復(fù)工復(fù)產(chǎn),時(shí)速350公里的16輛長編組復(fù)興號動(dòng)車組CR400AF-A型和超長版的17輛編組復(fù)興號動(dòng)車組CR400AF-B型,在中車四方股份公司高速動(dòng)車組生產(chǎn)線上投入了生產(chǎn)制造。
春天,等待著復(fù)興號高速動(dòng)車組。