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CRH1A动车组的模块化设计和组装技术摘要文章介绍了 CRH1A动车组采用车顶模块、司机室模块和车下设备安 装模块，通过与传统组装方法比较，从操作的难易度、对整车生产线的影响等方 面阐述模块化的优点关键词模块化；并行生产；环境组装1概述车辆的生产制造是一项系统性工作，需要设计和工艺统筹考虑，在设计之初 就须考虑后续生产中的各种问题，包括质量、成本、生产计划等，优秀的设计应 该具有良好的可操作性并且对提高生产效率有所帮助传统车辆组装方法为串行 方法，基本理念是在车辆上依次组装各种部件，突出问题是某一环节出现问题将 会导致整个生产线的停滞，解决此问题的一种行之有效的方法是将车辆的组装工 作分解成几个模块，模块的生产与车辆的生产并行，最后将模块整体与车辆组装 CRH1A的设计和制造大量采用模块化理念,CRH1A是青岛四方庞巴迪铁路运输 设备有限公司生产的时速250km不锈钢车体动车组，由8辆车编组（5动3拖， 编组型式：Mc1a+Tp2+M2+Md2+T2+M2+Tp2+Mc1a）构成，列车内部功能齐全， 具有良好的的舒适性本文以CRH1A动车组为参照，阐述其模块化组装的理念2•模块介绍2.1车顶模块钢结构车顶固定在工装上，工装两侧与翻转设备固定，车顶板朝下、弯梁朝 上放置，工人站在两侧的平台上进行操作，组装防寒材、风道、线槽、中顶板等 部件，构成车顶模块，经过校线测试合格后，将整个车顶模块与无车顶车体焊接 成一体。

这种组装工艺使车顶各部件的组装工作变得非常简便传统车体为整体 焊接结构，车顶与侧墙、端墙、底架焊接成筒型结构，在组装车顶防寒材、线槽、 风道等部件时，工人需要借助梯子、凳子等登高并且仰头施工，操作不便，劳动 强度大车顶模块很好的解决此问题，另外，CRH1A车体在车顶组装前上部为开放式结构，为大部件的调入提供 了便利在与车顶模块焊接前，整体调入地板、厕所、洗脸间、厨房设备等大部 件传统方法为从车顶空调口调入部件，如果部件尺寸太大，就无法调入，需要 将部件做成分体式结构或者加大空调开口分体式结构使工作变得复杂，加大车 顶空调开口会使承载能力降低，车体需要局部补强，所以两者都有遗留问题采 用车顶模块的无车顶车体使得此类问题得以避免以地板为例，传统地板分成多块安装，地板之间的接缝处需要用若干螺钉固 定以防止地板翘曲，后续还需粘接地板布地板布与木地板粘接时经常产生气泡， 所以地板布须分成几块粘接，工作繁琐CRH1A地板分成三块：两块客室地板 和一块通过台地板，地板主结构与地板布在供货时就是一个整体，减少了后续粘 接地板布的工作量，三块地板之间采用搭接结构，仅在搭接处需要螺钉固定，极 大的减少了地板固定的工作量。

2.2司机室模块司机室框架为鼠笼型结构，如图2所示，采用高强度碳钢焊接而成，具有足 够的抗变形能力，在车辆低速与一定质量的公路车辆碰撞时，可以保护司机的安 全在与车体连接之前，司机室框架内布置防寒、地板、司机室操纵台、线路、 电器柜、管路等部件，构成司机室模块，然后整体与车体用螺栓连接传统司机室框架与车体之间采用焊接连接在一起，司机室内空间狭小，给后 续的司机室操纵台、电气柜、管路等的组装工作带来不便操纵台属于比较大的 部件，如果司机室框架预先与车体焊接，操纵台很可能无法整体调入，需要设计 成分体式结构上车，然后在车上组装；如果设计之初就留出操纵台调入空间，车 体结构将很难达到强度要求，为此需要增加可以后安装的补强梁，补强梁与司机 室框架采用螺栓或者高强度铆钉连接采用司机室模块的CRH1A动车组很好的 解决了上述问题，首先司机室模块端部为开放结构，操纵台整体从端部调入，另 外模块组装时周围是开放环境，各种操作不受限制，提高了工作效率2.3车下设备安装模块车下设备种类繁多，包括主变压器、逆变器、蓄电池、制动单元、主压缩机、 污物箱等部件，具有质量大、形状各不相同的特点传统的安装方法如下：在不 锈钢或者碳钢车底架横梁上焊接各种支座，然后将各种设备与支座固定在一起。

不同设备的安装都是独立的，工人须钻入车下，甚至钻入设备之间的间隙来操作， 部分安装工作需要仰头作业，工作条件不是很好，生产效率不高为了处理上述问题，CRH1A采用车下设备安装模块，其主体概念是将主变 压器、蓄电池等设备和线槽、管路做成一个单独的模块，然后整体与底架固定 具体操作如下：首先，将多个安装梁固定在工装上，各安装梁主体结构相同，但 是由于需要固定不同的设备，所以在其上面焊的支座有所不同；将各种设备调入 相应位置，并与安装梁上的支座的固定，后续工作为布置线槽和管路；将车辆抬 升到一定高度，将整个带有工装的模块用气垫小车推入车下，降低车辆高度，将 各安装梁与底架固定，抬升车体，设备与工装脱离，最后移除工装车下设备安装模块的劳动强度适中，操作者只须在两侧站立工作，在与底架 组装时会有部分安装工作需要钻入车下操作与传统安装方法比较，减少了在车 下的较差环境中进行设备安装的工作时间3模块化组装对提高生产效率的作用常规的车辆组装工作是依次进行的，如果某一环节出现问题，下一环节就无 法进行，只有等待问题处理完成后才能进行工作，耽误整车的生产进度上面介 绍的三种模块的生产是在整车之外的工位完成的，与车辆的其它组装工序并行， 通过科学的生产计划，将一些需要返工等特殊情况考虑到生产中，将各种模块的 完成时间早于其组装到车辆的时间，所以模块本身的生产不会使整个车辆生产线 产生延误；另一方面，模块为开放结构，周围可以布置大量人员施工，设备调运 和安装都很方便，加快了生产速度。

4模块化组装的缺点各种模块的组装是在单独的工位完成的，占用了场地，同时也需要不同种类 的工装、翻转设备、气垫小车和专用焊接设备，先期投入成本较大以车顶模块 为例，在组装风道、顶板等部件时车顶弯梁需要朝上放置，但是将整个车顶模块 与车体焊接时，需要车顶弯梁朝下放置，所以在车顶模块工装的两侧需要翻转设 备；另外，车顶与侧墙的焊接也需要专用的龙门焊机设备，该设备横跨整个车辆， 在车辆长度方向可移动，车辆两侧需要提供其移动的轨道，设备两侧是供工作人 员高处作业的可升降的操作台，顶部滑轨既要吊装电阻焊机，又要实现焊机在车 辆横向和纵向的可移动，所以整个龙门焊机设备成本较高另外，车顶模块影响了车体结构传统车辆的车顶与侧墙焊接后，其接口是 光滑的结构，但是采用模块化的车体由于车顶后安装，所以从结构上必须留出车 顶弯梁与侧墙立柱焊接的空间，车顶和侧墙接口处形成长条形开放区域，需要用 方形板采用焊接的形式将其掩盖，最后还要粘接玻璃钢罩板，以达到美观和良好 的空气动力学效果，另外高压平顶与玻璃钢罩板接口处的排水需要认真处理综 上所述，车顶模块使车辆的结构变得复杂5结论良好的施工环境是质量保证的前提，设计者需要充分考虑生产制造中的各种 因素，将复杂的车辆组装工作解成模块，使其在普通劳动强度条件下和开放环境 中完成，以提高生产效率。

参考文献[1]张玉云，熊光楞，李伯虎.并行工程方法、技术与实践.自动化学报，1996， 6.⑵张曙光.CRH1型动车组.北京：中国铁道出版社，2008.。