高铁列车是怎么造出来的
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高铁列车是怎么造出来的
进入四方的制造区,发现本世纪工业企业的建筑是相同的味道,都是钢结构和彩钢板的组合,通常主体色是白色,有的在屋顶的地方露出一个蓝边。
大工业之下的新式厂房们,外表平实,不追求特点,整齐统一。
在飞一般行驶的高铁列车里,会想到高铁列车是怎么造出来的?
戴上安全帽,在车间门口拿着层层批示的参观证明,再一次做登记时,大脑皮层的想像却在那一刻顿然消失,因为答案就在那些紧闭着并有人严格看守的大门后面。
走进四方的一个一个制造车间后,答案以钢铁材质来展示出来。
放下那些高深的技术,直观地简单地说,高铁列车在制造中由四大部分组装而成:车体、转向架、车上下大部件、车内设施。
高铁列车的制造中,从时间上看,前两部分同步进行,后两部分同步进行。前两部分分别在车体分厂和转向架分厂进行,后两部分常常称为“总组装”,包括了检测和调试的内容,在四方这里在总装分厂内进行。
铝合金骨骼
车体和转向架因为都是以钢铁为原材料的生产,这两个地方的制造场面都很重工业,天车和电焊火花让初来者一时难以适应。
车体是个什么东西?车体就像是列车这房子的框架,是高铁列车之“骨”,是高铁列车整车制造的核心技术之一。
在高铁列车的制造现场,车体的制造感最强。长达20多米的银色铝合金车体材料在各种工装上被不同角度地固定后,工人们穿着灰色的连体衣,带着防护面具进行焊接,那场面十足梦幻。
铝合金是一种银灰的色彩,被切割后切口处有刀刃的光泽。世界高铁列车集体性地选择了这样的材料作为车体材料。
一个胖子想要跑得快会比一个瘦子困难一些。人们降低高铁列车重量的愿望越来越高,设计师们不由自主地想到了铝。
铝的重量只有钢的1/3左右,可惜的是,铝的强度却低。这也是早期的高铁列车采用耐候钢材料的主要原因。
铝合金的出现,让铝不再“文弱”,铝合金是即瘦又强壮的汉子,这一材料迅速被用在高铁列车上。
高铁列车的重量降低,在行业语言里称为“轻量化”。
轻量化后不但利于提高速度,也更为节能:因为重量轻可以少用电,因为重量轻也减少了对轨道的磨耗。
轻量化还有利于降低噪声,让高铁列车这种安静的火车更为安静,来去悄声。
目前中国动车组铝合金车体采用的是“大截面中空挤压型材构成的筒形结构”。这个绕口的名称通俗点说,就是“马蜂窝”钢材,即中间是空的,但是两个面之间夹支撑的筋板,增加强度而重量减轻。
当初这些材料是进口的,现在四方和国内铝型材专业厂家联合设计,全部实现国产化。
四方的动车组单个车体重量为8吨左右,这个数据在世界同行业中领先。
两车交会时会产生巨大的空气压力波,这个压力波主要由车体来承受。这时,车体首先要保证安全,还要保证气密性。
气密性的好坏乘坐者会有直接的感受,飞机起落时内外压力差给乘坐者所带来的耳鸣和不适感,就与气密性直接相关。
高速下会车和出入隧道时,高铁列车面临的气密性问题很严重。为追求舒适,中国高铁目前的气密性指标设定为车内压力波动小于200帕/秒。这个数值小于飞机舱内的指标,所以坐高铁耳鸣的人少。
车体是列车的骨骼,是列车的主体,所有的部件都固定或悬挂在车体上。平常情况下,它承载旅客,出现安全事故时,它的强度则可以保护旅客。
在车体分厂门口,看到装载着不同铝合金型材的汽车在送货。
一节车体上,有70多种不同断面的铝合金型材,最薄的地方为1.5mm,最厚的地方为4mm。
这种截面改变而等强度的设计,不仅实现了减重,而且将车体气密强度提高到时速380km 时的6000Pa。
下料,组合,成形。在3D打印到来之前,人类的所有工业品的到来都或明或暗地遵守这一思维方式和规则,这是现代制造的基本流程。
车体生产的过程是这样的:先将购进的铝合金原材料按尺寸切割,之后加工焊接成不同部件,这些部件被组合,最终组焊成一个车体。
四方车体分厂的动车组流水线厂房,在这里,银色的车体在这里一个一个地有序“出生”。
在这里,每4小时完成1辆车体的生产。目前,四方有3条这样的生产线。
进门处你看不到生产线的布局,它们太为庞大了。而如果从高处俯瞰,会看到它是U型布局,自动化焊接机器人是生产线上的主力设备。车体中地板的组焊,由焊接机器人完成,机器人们平均每分钟焊接700米的总长度。
焊接机器人,看不到人的造型,只看到一台设备上多个焊枪在同时工作,而工人在观察和巡视。
在这里,车体加工的长焊缝全部由机器人完成,小的部位由人手工焊接。
焊接机器人的焊花,不是人操作时的断续状,而是持续地保持着强烈的、均匀的焊花,自动平稳向前移动。
焊接质量标准执行欧洲最严格的EN15085 CL1级焊标准,焊接机器人的焊接质量由激光同步跟踪。
铝合金焊接不仅比其他焊接难度高,对焊接环境有恒温恒湿的高要求,也是对操作者身体有伤害的工种。这里的厂房,顶部有数量惊人的空气净化设施。
每跨厂房之间有一个一米宽的通道,在这里,密集出现大量空气净化系统的送风口。形状不同、数量巨大、功用不同的这些出入风口,改善着制造现场的空气状态,对人对产品皆为有益。在老的火车制造现场,这种设施不多甚至是不存在的。
车体按结构形式分中间车和带驾驶室的头车两种。
中间车为基础车型,被分为底架、侧墙、车顶、外端墙、内端墙等几大部件分别焊接,这几部分基本同步开始制作,最后组焊成形。
底架就是列车地板处的那一部分钢结构。底架先进行正面焊接,之后是打磨,然后是底架反面焊接打磨。
端墙是车体的两端,块头最小,但是焊接量不小。车顶要先正面焊接,再反面焊接,主要是焊接机器人来担当。侧墙是安装窗户的部位,面积不小,预留安装窗户的地方比较难操作。
将上面这些组合焊接在一起,一个车体就出现了。它是铝合金材质,体型巨大,那色彩和体型,有后现代的感觉。