动车组前端开闭机构分解检修方法研究
刘振帅
（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266000）
前端开闭机构是动车组的重要组成部件，主要由前端头罩与开闭机构两部分组成（图1）。在开闭机构的驱动下，前端头罩可以实现打开与关闭、解锁与锁闭等功能，在动车组运行过程中发挥着重要作用：头罩关闭时，动车组前端具有流线造型，高速运行时能够有效降低风阻，提高列车的空气动力学性能，还可有效防止异物进入罩内，保护内部设备；
头罩打开时，动车组可实现重联运营或救援操作，方便机械师对车体前舱内部设备部件进行清理与检修[1-3]。
图1 前端开闭机构
为确保结构稳定性与运动可靠性，前端开闭机构会按照动车组检修规程要求进行定期的检修维护。开闭机构的检修工作一般分为现车状态修与下车分解修：现车状态修是对开闭机构的现车安装状态进行一般性检查，主要以清洁异物、目视检查与功能试验为主，是一种检查项点少、检修时间短的预防性维修；
下车分解修则需要将开闭机构从动车组上拆除，在专用操作间内将其拆解为最小可维护单元并进行详细检查，是一种工序多、耗时长、专业化的更正性维修。本文将针对前端开闭机构的分解检修工作及其过程中常见的故障模式与修复方案进行详细描述。
1.1 表面处理
前端头罩通常选用玻璃钢树脂材料，采用模具成型工艺制造，安装于动车组前端鼻尖处。在动车组高速运行过程中，前端头罩容易因异物击打、风压破坏、液体侵蚀等原因造成表面污渍、划痕、裂纹甚至大面积破损。因此，在分解检修时有必要将前端头罩拆除下车，以进行详细的拆解与修复。
前端头罩在检修开始前需首先使用中性清洁剂清洗外表面，去除表面污渍，便于目视检查表面状态，再根据检查结果进行分类处理：
（1）存在划痕、裂纹或破损时，需首先打磨去除缺陷，再使用丙酮将打磨面擦拭干净，并使用与头罩材料组分相同的树脂材料对其进行修复；
待修复处固化后，对修复区域进行打磨光顺处理。
（2）存在大范围缺损时，如破损面积过大影响头罩外部轮廓或破损严重存在贯穿性破坏影响使用安全的，则必须更换新头罩。
（3）完成上述表面处理工作后，需对修复部位进行油漆找补，如果修复面积较大则需整体喷涂，确保外观漆色一致。
1.2 状态检查
前端头罩通常采用紧固件与开闭机构连接，头罩周圈安装有密封胶条用以增加头罩关闭时的密封防护性能，同时头罩内部会采用粘接预埋等工艺安装有绑线架、连接座等金属部件。因此，在分解检修过程中，需对头罩内外部的连接状态进行目视检查，确保各部位安装状态良好。
（1）紧固件更新。分解检修需要将前端开闭机构分解至最小可维护单元，在分解过程中需要拆解所有紧固件；
同时，由于分解检修间隔时间较长，紧固件通常存在不同程度的锈蚀、松动或防松标记模糊，因此需要综合考虑稳定性与安全性，紧固件需全部更新。
（2）非金属件更新。前端头罩的非金属部件主要为密封胶条，通常采用三元乙丙橡胶材料，主要安装在头罩周圈与中缝处，防止异物或液体进入罩内、提高头罩整体的密封防护性能。由于分解检修间隔时间较长，状态检查时如果发现胶条有老化、干裂、破损甚至整体脱落等问题，则全部更新。
（3）预埋件更新。当预埋金属件出现破损或胶体缺损时更换预埋件：首先将原有预埋件剔除，并将新制预埋件与头罩的粘接部位打磨拉毛；
用丙酮将打磨面擦拭干净后，在金属件粘接部位施加胶粘剂，保证粘接后预埋件周围有胶粘剂溢出，并将多余胶粘剂清理干净；
待胶粘剂固化后，在预埋件上表面再次使用同质树脂与毛毡糊制作包覆层，以提高新制预埋件的连接强度。
开闭机构通常选用碳钢板材材料，采用折弯压型等工艺成型后焊接装配组成主体承载框架，其上安装有气缸、行程开关、电控箱等电气元件，能够实现前端头罩的打开与关闭、解锁与锁闭等功能。由于其结构复杂且搭载的电气控制元件较多，同时实车空间紧张、检查操作受限，因此分解检修时会将开闭机构拆解下车对其进行详细检查与维护。
2.1 表面处理
在分解检修过程中，需要首先将开闭机构拆解至最小可维护单元，一般为焊接组件层级。然后再使用中性清洁剂清洁各级焊接组件，去除表面的污渍与灰尘，便于后续表面检查与维护处理。
（1）检查焊缝状态。目视检查焊件各部位焊缝状态，不得存在裂纹、缺损等不良状态：存在焊缝缺陷时，需首先对焊件进行脱漆处理，再打磨去除原有焊缝重新焊接；
焊接后修整调平组件，确保尺寸满足技术要求。
（2）检查钢材状态。目视检查焊件钢材表面状态，不得存在锈蚀、变形等不良状态：存在表面锈蚀时，需首先对焊件进行脱漆处理，再对锈蚀处进行打磨或喷砂处理，去除锈渍；
存在焊件变形时，需在脱漆后对焊件调修整形，确保整形后尺寸满足技术要求；
锈蚀程度较重或变形过大无法调修的，建议整体更换。
（3）修补油漆。上述表面处理完成后，需对修复部位进行油漆找补；
如果修复面积较大，则需整体喷涂，确保外观漆色一致。
2.2 状态检查
在开闭机构分解完成后，除了需要对焊接组件进行表面处理外，还应逐一对电气元件进行检查，确保各部位无变形与破损。
（1）检查气缸。气缸常见的故障模式为气密性不良与运动卡滞，两种故障模式将会导致开闭机构整体运动卡滞或运动不到位。因此，在分解检修过程中需首先清洁气缸外表面，手动推拉气缸活塞杆确保其运动流畅，存在运动卡滞时允许在活塞杆末端涂抹润滑油脂；
再在气缸进出气口处外接压力储气罐进行气密性测试，在3 min 内风压的压降不应大于0.02 MPa，存在气密性问题时可更换气缸密封圈，更换后仍存在气密问题或缸体泄漏的则建议整体换新。
（2）检查开关。行程开关主要用于实时反馈开闭机构位置状态，其主要故障模式为触点锈蚀与线缆损坏。分解检修时，需使用防锈润滑剂清洗开关外壳及触点，清除表面锈渍；
检查开关线缆并外接电路，测试触点信号反馈正常，信号反馈不良时更换线缆或整体换新。
（3）检查直线导轨。直线导轨主要的故障模式为表面锈蚀与运动卡滞，两种故障模式也易导致开闭机构整体运动卡滞或运动不到位。分解检修时，需首先使用防锈润滑剂清洗外部锈渍并进行润滑，再手动推拉滑块确保其运动流畅且阻尼适中。待开闭机构组装后，随整机进行功能试验，验证其运动性良好。
（4）检查电控箱。电气控制箱的主要故障模式为接触不良或元件损坏。分解检修时，需清洁电控箱内阀组、压力表、接线端子、电连接器等部件，存在裂损、锈蚀、烧损、异常变色时更新；
更换阀组密封件，校准压力表；
检查管路及管接件螺纹状态良好，无影响功能的损伤。
（5）非金属件更新。开闭机构中的非金属部件有气缸防护罩、导轨防尘罩及线缆的防护套管与波纹管等，主要用于提升各个电气元件的防护性能，其常见故障为老化与变形。由于分解检修的间隔时间较长，通常间隔在10 年以上，远大于橡胶部件的有效期，因此在分解检修过程中非金属部件一般直接换新、不进行状态检查。
上述分解检修工作完成后，将前端头罩与开闭机构按照原设计图纸重新组装：拆卸的紧固件需全部更新，按照相关标准要求施加紧固力矩后涂打防松标记；
存在相对运动部位的接触面处需涂抹润滑油脂以保证整体机构打开与关闭、解锁与锁闭等功能动作灵活流畅；
检查各部件组装无错位、无异常噪声及无异常间隙。装配完成后，需对前端开闭机构进行例行试验，验证各部件装配性能是否良好、使用功能能否满足设计要求。前端开闭机构的分解检修例行试验主要包括以下7 项[4-5]。
（1）外观检查。检查各部件表面是否光滑平整，有无损伤、剥落、裂纹、气泡等不良状态，各部位紧固件有无防松标记、是否按要求施加紧固力矩。
（2）尺寸检查：①使用卷尺、游标卡尺等常规量具，在装配工装上测量前端开闭机构自身的结构尺寸、与车体连接的安装接口尺寸，测量数据及公差满足图纸要求；
②使用符合三维扫描数据的检验样板测量头罩曲面外形轮廓，轮廓度差值满足技术条件要求。
（3）自动动作性能检查。在风压为0.5～1.0 MPa 的条件下，对开闭机构进行自动开闭操作，要求整个运动过程流畅无卡滞，开关动作及解锁和锁闭到位，头罩开闭机构自动开启或关闭单次动作时间为5～12 s。
（4）手动动作性能检查。对开闭机构进行手动开闭操作，要求整个运动过程流畅无卡滞，开关动作及解锁和锁闭到位，手动开启或关闭单次时间不得大于5 min。
（5）气密性检查。向开闭机构的空气管路通以0.88～1.00 MPa的压力气体进行保压测试，空气管路的风压压降速度在3 min内不应大于0.02 MPa。
（6）绝缘电阻试验。按GB/T 5095.2—1997《电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法》中11.4.1 规定的方法A 进行，即：在开闭机构电源输入和输出端口接线，并用直流500 V兆欧表进行测试，电组阻值应不低于50 MΩ。
（7）绝缘耐压试验。按GB/T 5095.2—1997 中12.3.1 规定的方法A 进行，即：当开闭机构额定电压小于72 VDC（或50 VAC）时，对开闭机构的插头和外壳施加50 Hz、500 V 的电压；
当开闭机构额定电压为72～125 VDC（或50～90 VAC）时，对开闭机构的插头和外壳施加50 Hz、1000 V 的电压；
当开闭机构额定电压为125～315 VDC（或90～225 VAC）时，对开闭机构的插头和外壳施加50 Hz、1500 V 的电压。测试时需额定电压选取合适测试电压，要求持续电击1 min 且无击穿或闪烁现象。
针对动车组前端开闭机构的分解检修工作，本文首先对分解检修过程中常见的故障模式及检查项点进行列举，并对所列举的故障模式及检查项点提出相对应的处理措施，最后对检修完成的开闭机构提出试验验证要求，验证检修方法能确保前端开闭机构满足动车组高速运行的使用需求。
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