中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 063035
摘要：动车组车下设备主要包括牵引变流器、牵引变压器、充电机、蓄电池、车载电源箱、制动控制单元、污物箱、制动管排、车下线排等，虽然目前国内各型动车组车下设备的设计和组装技术各不相同，但模块化设计和组装技术已经成为各型动车组研究和发展的趋势，CRH3型动车组车下设备采用了小部件集成，大部件单独吊装的形式，各部件组装工序对车体的依赖程度较大，无法实现组装工序的并行，且车下设备单独吊装效率也无法得到保障，制约动车组的组装生产效率。本文对CRH3型动车组车下设备的模块化设计和组装技术进行了深入分析研究并开展了阶段性的试制，对CRH3型动车组组装模块化的发展提供了坚实的基础。
关键词：动车组 车下设备 模块化设计和组装
1 概况
目前国内动车组的车下设备组装主要分为设备串行工序安装和模块化整体安装两种方式。第一种形式的动车组采用管线排独立安装，子部件小系统集成，每个小系统设备单独吊装的方式，代表车型为CRH3和CRH5；第二种形式的动车组采用整体模块化组装设计,将设备规划为最小维护单元，将多个最小维护单元安装在统一的模块化框架上，实现整体安装，代表车型CRH1和CRH380D动车组。模块化组装设计，即采取将不同设备接口进行统一化设计，切断零部件与车体的接口，转为标准安装梁的方式固定，从而达到车体组装和车下设备组装成为并行的工序。
2 动车组模块化技术分析
2.1 CRH3型动车组模块化技术
2.1.1子设备系统集成模块化
CRH3型动车组采用的是小模块集成后单独吊装的组装方式，对于重量小于500Kg的小重量设备，通过框架集成为设备组，通过框架吊装在车体底架边梁。CRH3型动车组每个车都配备制动控制单元和车载电源箱两个设备，两个设备采取相同的安装接口设计方式，箱体结构设计成标准尺寸，通过吊装框架与车体连接，实现了小设备的模块集成组装设计。
2.1.2车下线槽预铺设
CRH3型动车组车下设置两个通长线槽，此线槽设计时采用标准的的型材断面，根据布线时不同电压等级以及总体线缆的容量需求，通过调整中间支撑的长度和隔板的位置即可以实现，线排与车体的安装接口设置在两侧，为统一结构形式。
布线施工时，车下线排采用车下预布线的方式，实现线排预布线和车体生产并行的工序，预布线在一定程度上减少了车辆组装的串行工序，提高了生产效率。
2.2 CRH1型动车组模块化技术
CRH1型模块化组装技术实现了标准化和通用化，生产的工序和节拍安排合理，从车顶到车下均遵循并行组装，车下设备模块化依靠设备合理的模块设计以及完善的工艺工装能力，实现管排线排和设备车下预组装后整体装车。
2.3 CRH380D型动车组模块化技术
CRH380D型动车组车下小型设备的设备在边梁上的连接位置由设备顶部改为设备底部，提高了设备吊装的稳定性，为了减少线缆和管路与设备连接造成的潜在风险，线槽和管排采用了独立安装的方式，为提高车体的舒适性，对于如变压器类的大重量的设备采用边梁统一吊装。
3 CRH3型动车组模块化实施
3.1技术方案
采用模块化框架将制动管排，车下底架线排和小重量设备集成在一起和车下大设备一起通过工装实现整体上车，设备之间电气连接和管路连接提前完成，装车时安装点只在边梁，实现简单且易操作，节省总体组装工时。
1）车下模块化安装涉及到的部位：车下大设备（包括变压器，动力单元，充电机，蓄电池，设备箱），车下线槽、制动管排、裙板支架、需要安装在底架C型槽上的小型部件（例如： BTM天线、电子标签等）。
2）模块化框架结构的设计：框架设计采用横梁加纵梁结构，横纵梁设计采用栓接，横梁为框架主体结构，采用车体底架边梁吊装，横梁占用空间为每个大设备（安装在边梁上的设备）之间间隙，线排和管排布置在框架上，通过螺栓连接。
3）模块化部位连接结构设计：模块化主横梁采用仿车体C槽结构，开发研制新型断面型材作为主横梁主体，线排、管排、和小型部件设备通过主横梁C槽结构进行固定，大设备满足CRH3型车接口不变，简化其它部位设计。
3.2 CRH3型动车组模块和实施验证
模块化设计和模块化组装已经取得了阶段性的成功，初步管线排和设备的模块化已经在组装阶段得到验证，车体接口大幅度减少，组装环境和效率均有大幅度的提升，CRH3型动车组初步模块化取得了成功如图所示。
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图1 CRH3型动车组车下管线排模块化组装
4 分析结论
经过CRH3和CRH1以及CRH380D型动车组的模块化组装技术对比得出如下结论：
CRH3型动车组的小部件集成程度高，车下大部件安装接口简单，安装效率高于CRH1和CRH380D，但设备安装以及和设备的接线工序不能和车体并行完成，且设备适应能力差，更换新的车体断面时需要对整体的设备框架进行更改，改动较大。
CRH1型动车组下设备采用标准钢梁接口安装，设备需要在装车前置于模块化工装上，且提前完成设备端接线，需要耗费较长市江岸，但车体生产工序和车下设备预组装可以并行开展，车体宽度发生变化时，只需要同意修改安装纲梁即可实现，设备本体具备较强的适应能力。
CRH380D车下设备采用标准钢梁接口安装，设备需要在装车前置于模块化工装上，但是取消了设备组装前的预接线和预布管路，依靠成熟的工装设计，同样满足车体生产工序和车下设备预组装并行开展，当车体宽度发生变化时，小型设备统一修改安装纲梁即可实现，大型设备适应能力也存在下降，需要修改设备接口才可实现。
CRH1和CRH380D从设计模块化到工艺节拍化优于CRH3型动车组，具备一定的组装效率优势，但随着车体舒适性和安全性的考虑，也在技术发展方向上在朝着共同的方向在同化。
关于设备完全模块化设计和组装由于受到设计空间、结构以及基础设施的限制，在CRH3型动车组上实施还有一定的困难，目前还无法彻底实施。
综合考虑现有的设计能力和制造能力以及现有的基础设施，CRH3型动车组目前虽还不具备完全模块化装车需要的资源，但可以将深度模块化的设计思想和设计方法引入到我们的设计中来，将非统型项目的车下设备深度模块化方案进行推广和应用。
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