進(jìn)入四方的制造區(qū),發(fā)現(xiàn)本世紀(jì)工業(yè)企業(yè)的建筑是相同的味道,都是鋼結(jié)構(gòu)和彩鋼板的組合,通常主體色是白色,有的在屋頂?shù)牡胤铰冻鲆粋€(gè)藍(lán)邊。大工業(yè)之下的新式廠房們,外表平實(shí),不追求特點(diǎn),整齊統(tǒng)一。在飛一般行駛的高鐵列車?yán)?,?huì)想到高鐵列車是怎么造出來(lái)的?
戴上安全帽,在車間門口拿著層層批示的參觀證明,再一次做登記時(shí),大腦皮層的想像卻在那一刻頓然消失,因?yàn)榇鸢妇驮谀切┚o閉著并有人嚴(yán)格看守的大門后面。
走進(jìn)四方的一個(gè)一個(gè)制造車間后,答案以鋼鐵材質(zhì)來(lái)展示出來(lái)。
放下那些高深的技術(shù),直觀地簡(jiǎn)單地說(shuō),高鐵列車在制造中由四大部分組裝而成:車體、轉(zhuǎn)向架、車上下大部件、車內(nèi)設(shè)施。
高鐵列車的制造中,從時(shí)間上看,前兩部分同步進(jìn)行,后兩部分同步進(jìn)行。前兩部分分別在車體分廠和轉(zhuǎn)向架分廠進(jìn)行,后兩部分常常稱為“總組裝”,包括了檢測(cè)和調(diào)試的內(nèi)容,在四方這里在總裝分廠內(nèi)進(jìn)行。
車體
車體和轉(zhuǎn)向架因?yàn)槎际且凿撹F為原材料的生產(chǎn),這兩個(gè)地方的制造場(chǎng)面都很重工業(yè),天車和電焊火花讓初來(lái)者一時(shí)難以適應(yīng)。
車體是個(gè)什么東西?車體就像是列車這房子的框架,是高鐵列車之“骨”,是高鐵列車整車制造的核心技術(shù)之一。
在高鐵列車的制造現(xiàn)場(chǎng),車體的制造感最強(qiáng)。長(zhǎng)達(dá)20多米的銀色鋁合金車體材料在各種工裝上被不同角度地固定后,工人們穿著灰色的連體衣,帶著防護(hù)面具進(jìn)行焊接,那場(chǎng)面十足夢(mèng)幻。
鋁合金是一種銀灰的色彩,被切割后切口處有刀刃的光澤。世界高鐵列車集體性地選擇了這樣的材料作為車體材料。
一個(gè)胖子想要跑得快會(huì)比一個(gè)瘦子困難一些。人們降低高鐵列車重量的愿望越來(lái)越高,設(shè)計(jì)師們不由自主地想到了鋁。
鋁的重量只有鋼的三分之一左右,可惜的是,鋁的強(qiáng)度卻低。這也是早期的高鐵列車采用耐候鋼材料的主要原因。
鋁合金的出現(xiàn),讓鋁不再“文弱”,鋁合金是既瘦又強(qiáng)壯的漢子,這一材料迅速被用在高鐵列車上。
高鐵列車的重量降低,在行業(yè)語(yǔ)言里稱為“輕量化”。
輕量化后不但利于提高速度,也更為節(jié)能:因?yàn)橹亓枯p可以少用電,因?yàn)橹亓枯p也減少了對(duì)軌道的磨耗。
輕量化還有利于降低噪聲,讓高鐵列車這種安靜的火車更為安靜,來(lái)去悄聲。
目前中國(guó)動(dòng)車組鋁合金車體采用的是“大截面中空擠壓型材構(gòu)成的筒形結(jié)構(gòu)”。這個(gè)繞口的名稱通俗點(diǎn)說(shuō),就是“馬蜂窩”鋼材,即中間是空的,但是兩個(gè)面之間夾支撐的筋板,增加強(qiáng)度而重量減輕。
當(dāng)初這些材料是進(jìn)口的,現(xiàn)在四方和國(guó)內(nèi)鋁型材專業(yè)廠家聯(lián)合設(shè)計(jì),全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
四方的動(dòng)車組單個(gè)車體重量為8噸左右,這個(gè)數(shù)據(jù)在世界同行業(yè)中領(lǐng)先。
兩車交會(huì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的空氣壓力波,這個(gè)壓力波主要由車體來(lái)承受。這時(shí),車體首先要保證安全,還要保證氣密性。
氣密性的好壞乘坐者會(huì)有直接的感受,飛機(jī)起落時(shí)內(nèi)外壓力差給乘坐者所帶來(lái)的耳鳴和不適感,就與氣密性直接相關(guān)。
高速下會(huì)車和出入隧道時(shí),高鐵列車面臨的氣密性問(wèn)題很嚴(yán)重。為追求舒適,中國(guó)高鐵目前的氣密性指標(biāo)設(shè)定為車內(nèi)壓力波動(dòng)小于200帕/秒。這個(gè)數(shù)值小于飛機(jī)艙內(nèi)的指標(biāo),所以坐高鐵耳鳴的人少。
車體是列車的骨骼,是列車的主體,所有的部件都固定或懸掛在車體上。平常情況下,它承載旅客,出現(xiàn)安全事故時(shí),它的強(qiáng)度則可以保護(hù)旅客。
在車體分廠門口,看到裝載著不同鋁合金型材的汽車在送貨。
一節(jié)車體上,有70多種不同斷面的鋁合金型材,最薄的地方為1.5mm,最厚的地方為4mm。
這種截面改變而等強(qiáng)度的設(shè)計(jì),不僅實(shí)現(xiàn)了減重,而且將車體氣密強(qiáng)度提高到時(shí)速380公里時(shí)的6000Pa。
下料,組合,成形。在3D打印到來(lái)之前,人類的所有工業(yè)品的到來(lái)都或明或暗地遵守這一思維方式和規(guī)則,這是現(xiàn)代制造的基本流程。
車體生產(chǎn)的過(guò)程是這樣的:先將購(gòu)進(jìn)的鋁合金原材料按尺寸切割,之后加工焊接成不同部件,這些部件被組合,最終組焊成一個(gè)車體。
四方車體分廠的動(dòng)車組流水線廠房,在這里,銀色的車體在這里一個(gè)一個(gè)地有序“出生”。
在這里,每4小時(shí)完成1輛車體的生產(chǎn)。目前,四方有3條這樣的生產(chǎn)線。
進(jìn)門處你看不到生產(chǎn)線的布局,它們太為龐大了。而如果從高處俯瞰,會(huì)看到它是U型布局,自動(dòng)化焊接機(jī)器人是生產(chǎn)線上的主力設(shè)備。車體中地板的組焊,由焊接機(jī)器人完成,機(jī)器人們平均每分鐘焊接700米的總長(zhǎng)度。
焊接機(jī)器人,看不到人的造型,只看到一臺(tái)設(shè)備上多個(gè)焊槍在同時(shí)工作,而工人在觀察和巡視。
在這里,車體加工的長(zhǎng)焊縫全部由機(jī)器人完成,小的部位由人手工焊接。
焊接機(jī)器人的焊花,不是人操作時(shí)的斷續(xù)狀,而是持續(xù)地保持著強(qiáng)烈的、均勻的焊花,自動(dòng)平穩(wěn)向前移動(dòng)。
焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行歐洲最嚴(yán)格的EN15085 CL1級(jí)焊標(biāo)準(zhǔn),焊接機(jī)器人的焊接質(zhì)量由激光同步跟蹤。
鋁合金焊接不僅比其他焊接難度高,對(duì)焊接環(huán)境有恒溫恒濕的高要求,也是對(duì)操作者身體有傷害的工種。這里的廠房,頂部有數(shù)量驚人的空氣凈化設(shè)施。
每跨廠房之間有一個(gè)一米寬的通道,在這里,密集出現(xiàn)大量空氣凈化系統(tǒng)的送風(fēng)口。形狀不同、數(shù)量巨大、功用不同的這些出入風(fēng)口,改善著制造現(xiàn)場(chǎng)的空氣狀態(tài),對(duì)人對(duì)產(chǎn)品皆為有益。在老的火車制造現(xiàn)場(chǎng),這種設(shè)施不多甚至是不存在的。
車體按結(jié)構(gòu)形式分中間車和帶駕駛室的頭車兩種。
中間車為基礎(chǔ)車型,被分為底架、側(cè)墻、車頂、外端墻、內(nèi)端墻等幾大部件分別焊接,這幾部分基本同步開(kāi)始制作,最后組焊成形。
底架就是列車地板處的那一部分鋼結(jié)構(gòu)。底架先進(jìn)行正面焊接,之后是打磨,然后是底架反面焊接打磨。
端墻是車體的兩端,塊頭最小,但是焊接量不小。車頂要先正面焊接,再反面焊接,主要是焊接機(jī)器人來(lái)?yè)?dān)當(dāng)。側(cè)墻是安裝窗戶的部位,面積不小,預(yù)留安裝窗戶的地方比較難操作。
將上面這些組合焊接在一起,一個(gè)車體就出現(xiàn)了。它是鋁合金材質(zhì),體型巨大,那色彩和體型,有后現(xiàn)代的感覺(jué)。
最難的車體制造應(yīng)該是頭車的車體,就是有駕駛室的車體。它主要是手工組焊,工藝更為復(fù)雜,尺寸要求更為苛刻……
在這里,雙工位數(shù)控加工中心長(zhǎng)60米,很容易吸引到你的注意力。這個(gè)用于車體側(cè)墻和地板整體加工的裝備,加工定位精度達(dá)到微米級(jí),以保證車體的整體加工精度。
而車體總組成焊接機(jī)器人,用于車體總組成時(shí)長(zhǎng)直焊縫的焊接,同時(shí)兼具打磨、銑削、壓緊等輔助功能。
類似的許多非標(biāo)設(shè)備都是四方自己研制開(kāi)發(fā)的。
對(duì)于現(xiàn)代制造企業(yè)的實(shí)力考核,面積、產(chǎn)量、技術(shù)等級(jí)是考核之一,另有一個(gè)獨(dú)特的測(cè)評(píng)指數(shù):自制大型工裝設(shè)備有多少?技術(shù)和工藝水準(zhǔn)是什么?
私家秘制工裝,已是企業(yè)之間比拼的秘密武器。制造現(xiàn)場(chǎng)拒絕拍攝,保護(hù)此類工裝的技術(shù)隱私是重要的一方面。
車體焊接完成,甚至是在焊接的過(guò)程中,都在不斷地進(jìn)行調(diào)直打平,可以理解為對(duì)這個(gè)鋼鐵大家伙的精細(xì)修整,用的是打磨的方法。打磨幾乎和焊接一樣重要,目的在于消除應(yīng)力,保證車身的平整度。
在車體車間,最大的噪音來(lái)自于打磨工具啟動(dòng)后,砂輪和鋁合金對(duì)撞時(shí)產(chǎn)生的聲音。而且此時(shí)也有火花,這個(gè)火花比焊花常常噴射得更遠(yuǎn)。
整個(gè)車體分廠在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上,用過(guò)去的詞語(yǔ)來(lái)描述,是“火熱”的場(chǎng)面。鋁合金的長(zhǎng)大部件在空中吊運(yùn),長(zhǎng)達(dá)幾十米的裝備、焊花、噪音、穿著如太空服一樣的防護(hù)服的工人們……
這是一個(gè)闊大著又生硬著的空間,看上去并不整齊化一,卻隱含著如齒輪咬合一樣明確的次序與流程。
人在其中,因無(wú)法聽(tīng)清別人的話語(yǔ)而自然減少交談,所以在絕大數(shù)時(shí)候,是你一個(gè)人在獨(dú)自感受。大工業(yè)的強(qiáng)硬、操作者的辛勞、主人的優(yōu)勢(shì)和氣場(chǎng)……林林總總,慢慢過(guò)來(lái)深重地包裹你。
當(dāng)車體制作完成后,涂裝工藝開(kāi)始。
車體前后要多次上膩?zhàn)樱灼岷兔嫫岬膰娡恳彩嵌啻?,最后全身白色的車體出現(xiàn)。
那個(gè)銀色的車體看不到了,變成了我們?cè)谡九_(tái)上看到的那些白色的列車車身。
這時(shí)候,車體還是沒(méi)有輪子,它被用氣墊船送進(jìn)總組裝車間。
車輪的力量
另一側(cè)的廠房是轉(zhuǎn)向架分廠,轉(zhuǎn)向架的制造在同步進(jìn)行。
轉(zhuǎn)向架是列車的“腳”,對(duì)于以運(yùn)送為天職的列車來(lái)說(shuō),它的重要性不言而喻。
這是一個(gè)外形很像小車的部件,主體是4個(gè)車輪2根軸1個(gè)鋼鐵框架,高鐵列車的電機(jī)等重要部件也會(huì)安裝在轉(zhuǎn)向架上。
轉(zhuǎn)向架分廠的工業(yè)氣勢(shì)一點(diǎn)不比車體分廠弱,雖然轉(zhuǎn)向架的體形要比車體小了太多,但它的確是太關(guān)鍵了。
高鐵列車的車軸是空心的,那么高速之下,這個(gè)快速旋轉(zhuǎn)并承載列車的部件竟然是空心的,的確是讓人吃驚。
四方的空心車軸自動(dòng)化生產(chǎn)線,僅有2名操作工人。
這一生產(chǎn)采用中央控制模式,自動(dòng)上料、加工、檢測(cè)、下線,中心孔偏移量誤差小于等于0.1毫米。加工線整線封閉,加工的過(guò)程中看不到鋼屑飛濺的現(xiàn)象。
車軸加工完成后,與車輪組裝成輪對(duì)。
轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架,好比是整個(gè)轉(zhuǎn)向架的“骨架”,其重要性如同人體的軀干一樣,制動(dòng)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)均安裝在構(gòu)架上。
從高處向下拍攝四方的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架自動(dòng)焊接生產(chǎn)線,會(huì)為其的密集而有序驚嘆,它規(guī)則與細(xì)致,又讓你懷疑是否身處在一個(gè)焊接生產(chǎn)廠房中。
全長(zhǎng)120米的生產(chǎn)線,5臺(tái)焊接機(jī)器人、2條自動(dòng)運(yùn)輸線,重量不輕的構(gòu)架在流水線上如同一個(gè)小玩具一樣被傳送、焊接、翻轉(zhuǎn)、輸出。
每天,這里出品5-6輛車的構(gòu)架,75%以上的焊縫都是由焊接機(jī)器人自動(dòng)焊接完成,焊縫的一次探傷合格率可以達(dá)到98%以上。
構(gòu)架焊接完成后,有復(fù)雜的涂裝過(guò)程,即油漆。
沿著設(shè)定的軌道,一個(gè)個(gè)構(gòu)架像一件件工藝品陳列在吊架上,從入口進(jìn)去,穿過(guò)“U”形通道,在完成一個(gè)個(gè)自動(dòng)進(jìn)行的復(fù)雜工序后,出來(lái)時(shí)已做好了防銹和表面涂裝,構(gòu)架很光鮮漂亮了。
之后開(kāi)始轉(zhuǎn)向架的組裝,即制動(dòng)裝置、電機(jī)和各種管線的安裝。
組裝中,在專用工藝裝備的幫助下,構(gòu)架分正反兩面安裝。這邊安裝完畢,被快速準(zhǔn)確地翻轉(zhuǎn)180度。因?yàn)槭褂萌椎亩ㄖ乒ぞ?,部件的安裝有序、精準(zhǔn)。最后,被安裝了多種部件的構(gòu)架,被吊起落在輪對(duì)上,轉(zhuǎn)向架裝配完成。
光線下的動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架,這個(gè)工業(yè)品很美
組裝完成的轉(zhuǎn)向架,要進(jìn)入綜合試驗(yàn)平臺(tái), 在那里自動(dòng)接受各項(xiàng)檢測(cè),數(shù)據(jù)合格后等待裝車。
總組裝
最后要進(jìn)去的,是總裝分廠。
這里比剛剛?cè)ミ^(guò)的廠房更大,空間巨大卻十分安靜,“高大上”的氣息在這里強(qiáng)烈呈現(xiàn)。
這里廠房連著廠房,一列列白色的動(dòng)車組車體在這里排列,黃色的安裝臺(tái)位包圍著它們。在這里,車體、轉(zhuǎn)向架及高鐵列車車上車下大部件、車內(nèi)設(shè)施,即對(duì)每列車的4余萬(wàn)個(gè)零部件進(jìn)行集成及調(diào)試。這里,是高鐵列車制造的核心之地。
相對(duì)于轉(zhuǎn)向架、車體的自動(dòng)加工、自動(dòng)焊接,總裝的大部分工作需要人工或半人工方式完成。工人的操作技能對(duì)于保證總裝質(zhì)量至關(guān)重要。在四方總組裝分廠的員工,一年中要多次接受培訓(xùn)。
在總組裝分廠,工作者的面孔都很年輕,30歲左右的占絕大多數(shù)。他們多是在2004年后進(jìn)入這里,十年中,與高鐵一起成長(zhǎng)。
組裝現(xiàn)場(chǎng)有成排的黃色工作臺(tái)位,它們是總組裝分廠里色彩最為醒目、數(shù)量最多的設(shè)施。每個(gè)臺(tái)位的端部都有一個(gè)顯示生產(chǎn)狀態(tài)的LED顯示屏,顯示屏是綠色,表示生產(chǎn)正常,顯示紅色表示異常。
動(dòng)車組電線下料區(qū)是很容易讓人印象深刻的地方,因?yàn)檫@里是“抽象畫(huà)”工作區(qū)。
動(dòng)車組每列車約1萬(wàn)多根電線電纜,必須準(zhǔn)確無(wú)誤地可靠連接。電線下料區(qū),以白色背板模擬現(xiàn)實(shí)車輛,按1:1下線,然后對(duì)電線電纜成束捆扎。
日常生活里一個(gè)耳機(jī)線也能亂成一團(tuán)的情形常常出現(xiàn),1萬(wàn)多根電線電纜在這里整齊有序,配線的錯(cuò)誤率僅為萬(wàn)分之0.25。被管理成一束一束的電纜,之后被安裝在車上。
在總組裝分廠,白色的車體被架在臺(tái)位上,自然地分為車上、車下和車頂三個(gè)工作區(qū),一節(jié)車上有多個(gè)部門的人員在同時(shí)工作。
車上安裝是防寒材料、地板、風(fēng)道、車窗、座椅、裝飾件等安裝,車下大部件主要是變壓器、變流器等,車頂主要安裝受電弓和主電力線,高鐵列車在這里被徹底武裝起來(lái)。
安裝中的車門,顯露著這一部位的復(fù)雜構(gòu)。車門是動(dòng)車組一個(gè)安全控制點(diǎn),要保證數(shù)十萬(wàn)次準(zhǔn)確操作。
之后,工人們請(qǐng)出已做好的轉(zhuǎn)向架,將車體吊裝上去,稱為落車。
落車的過(guò)程,總是有一份驚艷。這時(shí)總是場(chǎng)面很大,因?yàn)檐圀w本身不?。贿@時(shí)候總是有一種愉快,因?yàn)榧磳⑦M(jìn)入完工。
落車完成的車輛,進(jìn)行單車的稱重、淋雨、保壓、耐壓和氣密等一系列試驗(yàn)。
氣密實(shí)驗(yàn)很嚴(yán)格,這也就是為什么乘坐四方的車,在車輛會(huì)車和過(guò)隧道的時(shí)候,耳朵不會(huì)感覺(jué)到不舒服。
任何車輛的制動(dòng)(俗稱“剎車”)都是至關(guān)重要的, 跑得很快的高鐵列車的制動(dòng)就更為重要。
管路的密封性決定著空氣制動(dòng)的有效性,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)都允許管路有一定的泄漏量,四方空氣制動(dòng)氣密試驗(yàn)的企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)為管路保壓15分鐘泄漏零,保證空氣制動(dòng)的有效性。
試驗(yàn)合格后,車輛編組進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn),這個(gè)過(guò)程極為安靜,操作者多是依靠筆記本電腦來(lái)工作,全車調(diào)試。
最后,高鐵列車在四方獨(dú)有的環(huán)形試驗(yàn)線上進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn),相當(dāng)于試跑。
試驗(yàn)完畢,高鐵列車已完全具備上線條件,全新的動(dòng)車組等待調(diào)度命令,出了廠區(qū)的專用線進(jìn)入運(yùn)營(yíng)線路,開(kāi)始自己的人生旅程。
走出總組裝的車間大門,會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的行走,記錄加上拍攝,會(huì)讓你一直處于高度緊張之中。
少見(jiàn)的多種場(chǎng)面,噪雜的工業(yè)制造現(xiàn)場(chǎng),大量專業(yè)術(shù)語(yǔ)密集出現(xiàn),設(shè)備、人員、車輛、標(biāo)識(shí)在不同的生產(chǎn)廠房里快速地轉(zhuǎn)換,頻繁地通過(guò)視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)傳達(dá)過(guò)來(lái),行走中,多數(shù)時(shí)候處于一種被動(dòng)的接受中,常常來(lái)不及總結(jié)、分辨和回想,更談不上思考。
廠房門外,春天的花草在暖陽(yáng)下沉靜,你回頭看身后,剛剛你離開(kāi)的車間也是安靜的。
受電弓升起來(lái)時(shí),有那么一種輕緩和沉穩(wěn)。出發(fā)的時(shí)刻到來(lái)。
可是,工業(yè)品的安靜永遠(yuǎn)與植物們的安靜不同,它時(shí)刻帶著爆發(fā)和不可抵擋的氣息。喜歡這氣息!