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铁路货车技术发展趋势

刘健
  
扬帆媒体号
2023年16期
中车沈阳机车车辆有限公司 辽宁沈阳 110142

摘要:在新时期背景下,以经济整体状况为出发点,与发达国家铁路运输情况相比,铁路货运方面仍然存在一定的差距。为了全面推动国内铁路货车技术的发展,需要重视铁路货车相关问题,因此,文章针对铁路货车技术发展的相关问题展开了讨论,以供参考。

关键词:铁路货车技术;发展;趋势;探究

随着国民经济的持续快速增长,我国铁路货车技术总体上已达到或接近国外先进货车技术水平,确保了货车运用安全。在产品种类上,我国铁路货车已经形成敞/棚/平/罐/漏斗车、集装箱车和专用特种货车完整谱系。随着模块化组装、不锈钢铝合金焊接、在线自动检测等制造新技术不断融入生产流水线,铁路货车装备技术及工程化能力整体达到世界先进水平,有力支撑了国民经济的快速发展。但在铁路货车制造过程的自动化、信息化程度及质量安全稳定性保障方面,我国与世界先进水平还存在较大差距,本文结合铁路货车的结构特点和制造现状,就如何提升铁路货车制造技术水平,提出具体路径和发展展望。

一、国内铁路货运技术的发展及需求

在国民经济发展的背景下,国内的路网规模也随之扩大,同时,运能变得更加紧张。但是,铁路货运始终采取的是速密重相协调的发展战略。而最为明显的就是铁路货运提速重载技术获得了理想的发展效果。由此可见,当前铁路运输任务很重,而且密度极大,对“天窗”进行维修的时间也不多。在国民经济转型发展并适当调整结构以后,原有占据铁路货运量超过90%的大宗“黑货”量迅速下降。相反,“白货”与集装箱运输则成为全新的增长点。但是,我国铁路运输当中的白货运量所占比重未达到10%,与美国铁路白货运量的40%相比,我国铁路白货运输市场仍然具有较大的提升空间,而白货运量的增长也必然会带动铁路货运发展。

二、制造技术发展实施路径

基于以上对铁路货车的现状分析,结合铁路货车的实际行业特点,对比相关行业制造技术水平差距,为达到发展目标,铁路货车制造技术升级发展可从以下几个方面考虑:

2.1总体规划

总体规划应充分考虑铁路货车产品的前瞻性、平台性和精益性,打破传统工艺的束缚,通过“以机代人”实现制造水平提升以及效益、效率的最大化。总体规划过程中对高新技术的应用能否适应铁路货车发展趋势、行业特点及公司生产现状需要深入研究,一方面是保证制造技术一段时间内的先进性,另一方面要为后期的数字化、智能化、绿色化升级预留接口。大批量产品产线以节拍化流水线为设计原则,多品种、小批量产品以柔性化为设计原则,立足从制造源头上解决安全与质量问题,并提升“双效”;工艺装备方面,一方面要深入分析过程中对提高企业管理水平有重要作用的制造数据,提出自动提取数据的装备接口要求,另一方面要提高工艺装备的自动化水平,显著减少劳动用工,减轻劳动强度,稳定产品质量,改善作业环境;根据铁路货车的结构特点,将便捷化及自动化组装技术、3D视觉检测技术、视觉或激光寻位+自动切割/焊接/打磨/喷涂+自动检测合成技术、自动物流RGV或AGV技术、远程监控等技术应用于制造过程中。

2.2产品工艺整合

铁路货车产品种类多,部件结构标准化程度较低,要最大化提升产线利用率,对产品结构的工艺整合就十分重要。对铁路货车结构进行全面系统分类梳理,将工艺流程和方法近似的部件进行工艺整合,提出产线设计的柔性便捷换型要求。例如,铁路货车中梁组成,经统计分析,其结构主要有乙字钢、几字钢、工字钢、板材拼焊箱型梁,内部组焊配件主要有心盘座、上心盘、连接加强板、丛板座等,经工艺流程分析,可将中梁整合为两类:乙字钢、几字钢、工字钢类的中梁为型材内组焊配件,其工艺流程和方法近似,可合并成型钢中梁线;板材拼焊箱型梁其工艺流程和方法与前者均有较大差异,可单独定义为箱型中梁线;较长(大于18m)或异形结构中梁属于单件或少量产品,可设计集组装、钻孔、变位焊接、检测于一体的柔性工区来满足要求,定义为柔性中梁工区。因此,通过产品工艺整合,铁路货车中梁设置型钢中梁线、箱型中梁线和柔性中梁工区三类产线即可。

2.3重视重载运输技术以确保“黑货”运输的稳定发展

我国自2009年以来,将27t轴重的通用型货车运用在既有铁路干线当中,进而形成了铁路重载运输机制,在世界处于领先地位。推广使用27t轴重通用货车,可以有效地增强铁路货运实际的经济效益,实现了铁路货运的安全稳定发展。经过长期努力,初步构建起27t轴重的通用货车标准机制,同时也创建了相应的技术性平台,同样也研发出不同种类的27t轴重货车产品。与此同时,27t 轴重通用货车也已经通过了技术经济论证等相关试验研究。在理论与试验方面,实际的检验结果可以证明,目前我国既有铁路线路已经能够达到27t轴重货车的运行标准。

对于专用线路的货车发展,最早的一条重载线路就是晋中南通道,是根据30t轴重标准而建设的。与此同时,为更好地满足该通道的发展需求,积极研发了30t轴重型号为C96的运煤专用敞车。现阶段,该型号的敞车已经完成了相关性能试验。在此基础上,蒙西华中铁路也同样以30t轴重标准进行建设,经过适当的改造,同样能够满足30t轴重重载运输的具体条件。

2.4实现快捷货运技术的全面创新以实现“白货”运输的发展

当前,“白货”运输方式最主要的发展方向就是实现多品种和小批量,所以,铁路快捷货物运输系统的构建十分关键。在此过程中,通过大规模客运专线与高速铁路的建设经营,使得货运能力得以充分发挥,同样也实现了会计货物运输的可持续发展。对国际中铁路货运发达国家的经验总结发现,当火车技术发展至每小时120-160千米及以上的时候,其技术经济性更好,能够全面增强铁路对于公路的竞争优势。

通过对国际快捷火车以及时速为160千米客车及火车的经验借鉴,站在更高的起点,实现自主性创新,与火车运用的条件及特点相结合,深入研究开发符合“白货”运输市场需求,且具有较高技术经济性的快捷货车产品。与此同时,针对性能相对稳定且方便运用与维护的货运转向架技术、快捷货车安全监控及供电技术等予以攻克,最终构建国内快捷货车考核与评价标准体制。在此基 础上,应当积极创建铁路快捷货车技术的标准化体制,并构建相关产品的专业化平台,不但强化快捷货车安全监测工作。

2.5产品质量自动检测技术。

结合检测机器人、光学测量仪器以及视觉算法,完成铁路货车产品 的质量检测。例如,铁路货车车体主要有心盘定距、挠度、旁弯、对角线、垂直度、高低差等车体关键尺寸项点,针对底架附属件有错装、漏装、漏焊及焊接质量的自动检测。关键尺寸检测是基于工业机器人的三维光学测量,通过工件坐标系、检测坐标系的统一,采用三角测量和投影测量原理,获取待检测点的点云数据,通过图形算法和全局坐标关系,计算各关键尺寸值;底架附属件错装检测是检测其坐标位置,然后与三维模型做尺寸对比,从而判断底架附属件错装量是否超出公差;配件装配错误检测是将获取到配件的点云图案与正确模型做对比,相似度超出设定阈值,则该配件不是该位置安装需要的;配件漏装检测是将获取到的配件的点云图案与正确模型做对比,若相似度趋向零,即该位置没有获取底架附属件的特征,故为配件漏装;漏焊检测是通过对关注配件焊缝的点云体积测量,来实现焊缝的识别检测,然后提取焊缝的边界,计算边界包络内的点云体积,根据体积计算值判断焊缝有无,若体积趋近于零,则焊缝不存在,即为漏焊。

结束语

综上所述,国内铁路货运在长期发展过程中,有效地实现了货运速度、货运密度以及货运重量的提升,同时,对具有中国特色的货运提速及重载发展道路进行了全面探索。在新时期背景下,铁路货运与相关技术的发展面临挑战。为此,应当积极发展重载、快 捷与多式联运技术,实现其协同发展,通过对经营管理工作的创新,实现货运装备技术的完美升级,实现铁路货运的可持续发展。

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