现代转向架解决方案

如今，铁路车辆的转向架已成为一种高科技部件。在西门子，转向架是在奥地利格拉茨的世界转向架能力中心(CoC)为整个公司进行开发和制造的，在那里，最现代的技术方法被用于开发和生产。

凭借全新的转向架概念和车载状态维护系统(而不是广泛采用的基于里程的维护)，西门子将自己定位于技术发展的先锋。

在过去的10年里，对铁路车辆转向架的要求发生了巨大变化。最初，转向架代表的设计和生产技术，从今天的角度来看，被认为是过时的。

在现场经验和新知识的基础上，经过服务验证的类型不断得到改进。然后用或多或少的手工制作。转向架的机械安全性基本上是通过大型化来保证的，其运行可靠性是通过固定的检查间隔来保证的。

然而，现代转向架是在计算机上设计的——与当前的最先进技术保持一致。采用有限元法对转向架进行了计算，并通过计算机仿真对转向架的运行特性进行了优化。然后在广泛自动化的过程中以最高精度制造它们。

结果是:现代转向架是负责铁路车辆主要特征的高科技部件。

西门子设计的现代转向架与传统转向架有很大不同。全新转向架概念的一个例子是Syntegra。这个转向架概念是一个高度集成的解决方案，充分利用了转向架、驱动和制动技术的所有协同作用。重要的优点是重量轻，安装空间小，降低了转向架的运行成本。

今天也已经可以进行状态维护，即根据转向架及其组件的实际状况进行维护，而不是根据特定的公里数。所需要的硬件和软件是可用的，经过验证和测试，并准备使用。

这些变化还体现在新的产业结构和文化上。在西门子，整个转向架的开发和生产都集中在奥地利格拉茨的一个能力中心。这一举措使西门子TS工厂(原simmering - grazg - pauker)不仅成为世界上最优化的同类工厂，而且成为相应技术诀窍的焦点。

如今，有近800名高素质员工在那里工作，其中170人是工程师。他们为西门子生产的所有轨道车辆开发转向架，同时也为外部客户的车辆开发转向架。

全球平均每年生产和交付2500台转向架;高峰年份超过3000人。2006财年，为21个国家执行了42份合同。为了保证最高质量，格拉茨的工厂不仅通过了ISO 9001和ISO 14001认证，而且是世界上唯一通过为铁路行业专门创建的新IRIS系统认证的工厂。

这种转向架的专业化使得有可能保持极高的质量标准。其原则在于能够通过使用几个基本的模块化转向架平台，以及通过组合和调整转向架组件和模块，有效地、经济地满足所有客户的要求。在每种情况下，结果都是熟悉的功能(基本设计)和新方面(特定于客户的更改)的组合，以及定制的但经过验证的-这意味着，最重要的是，一个可靠且易于维护的-个人解决方案。由于转向架完全是根据客户的要求开发的，根据定义，它也是最具成本效益的组件。这一点很重要，因为转向架是一个关键的费用因素:虽然它们只占车辆价值的10%到15%，但它们的密集维护约占生命周期成本的40% !

成功的秘诀在于西门子TS BG采用的一体化、系统导向的工作方法。因此，转向架被认为是整个系统的一个完整的、不可分割的部分，因此也是车辆和基础设施的一部分。像车辆一样，转向架作为一个整体产品尽可能地调整，以满足操作员的要求，他的铁路网络和他的操作结构。从开发到设计，从设计到认证和服务的所有流程都是根据这个角度执行的。

每个顺序的第一步是获取整个系统的技术和物理数据，包括驱动系统。同时，所有关键的设计标准，如预期的速度和负载，以及轨道网络的物理特性，即曲线半径，轨道几何等，都被收集并输入到系统中。这就产生了复杂的需求矩阵以及必要的负载假设，而这些负载假设又构成了完整的计算机辅助工程工作的基础。这些发现通过复杂的计算机模拟得到了验证。这一过程一直延伸到转向架和车身的完全结合。在最后阶段，计算机屏幕显示虚拟车辆以指定的速度在未来的轨道网络上运行，同时实时记录所发生的力、伸长、振动等，并与目标值进行比较。

与转向架的技术定义同时，与安全有关的特征和设计特征决定了未来的维护，如果需要，对维修程序进行监控和优化。关于安全性，每一种转向架都有一份500至800项的检查清单。每一项都描述了一种可能的故障模式，将其分为四个影响等级(从严重=“脱轨”到轻度=“列车停滞”)，并定义了相应的预防和补救措施。为维修人员编写了全面的手册，使铁路运营商能够有效地对转向架进行维修。

鉴于转向架在总维护成本中所占的比例很高，西门子工程师正试图逐步摆脱目前习惯的固定维护间隔。根据买方提出的要求，西门子的转向架目前的设计寿命通常为30年，大修周期为120万公里。在这种情况下，一般大修的固定间隔是一个时代错误，因为现代转向架在大修时通常距离达到磨损极限还有很长的路要走。这意味着现在的维护是纯粹的预防性的，从安全的角度来看，并不是真正必要的。这就是为什么在民航领域，这些固定的间隔不再坚持，特别是对于喷气发动机。相反，发动机在运行过程中被持续监测，只有在分析记录的数据表明磨损的早期阶段(状态维护)时才进行大修。喷气式发动机过去每运行8,000至12,000小时就要进行一次大修，而今天有可能将个别类型的发动机，特别是“健康”发动机的大修间隔增加到30,000小时以上，而不危及运行安全。西门子已经开发了一种程序，同样能够基于振动的连续分析进行永久性转向架诊断。这个系统的功能是多么精确，在一辆特别准备的德国ICE列车上进行了测试，其中一个车轮被一个磨损的车轮所取代。根据试验台实测，与理想尺寸的偏差为0.432mm。 The vibration analysis produced a value of 0.456mm. By using this system, bogie maintenance costs could be reduced by 15 to 30 per cent. Economic considerations alone mean that this type of system will find its way into the maintenance practice for rail vehicles relatively quickly – and Siemens bogies will be leading the way!

如果从技术发展的角度来看，转向架具有最佳的概念和设计，那么在格拉茨能力中心(CoC)，西门子的高度自动化制造工艺已经准备好进行高效生产。这里的框架采用焊接施工方法。从2001年开始，框架车间实施了新型生产线。生产单元自动加载，框架组件由机器人焊接。目前，这在很大程度上发生在串联焊接工艺中，其中两根焊丝和一个电弧达到超过10kg/小时的熔断等级。每年大约有7000吨钢板和12000 - 18000公里的焊丝用于生产2500 - 3000个转向架。所有焊缝的总长度超过1450公里，其中约50%是由焊接机器人生产的。目标是将机器人焊接的比例提高到75%以上。此外，最现代化的激光混合焊接系统之一将在这里投入使用。

然后在最现代的数控机床上加工完成的框架，也在干燥的条件下，这意味着不使用冷却剂。然后，它们会经过一个符合最高生态标准的全自动喷漆过程，在这个过程中，它们首先被喷丸，然后根据客户的要求，涂上传统或水溶性涂料。格拉茨工厂目前每年使用161.5吨涂料(每个转向架60多公斤)，其中约70%是水性涂料，而且这一趋势还在不断增加。

最后的组装现在是由严格组织的、面向组件的团队进行的。就附加值而言，转向架只有大约30%是由CoC Graz生产的部件组成的。轮对、制动器、弹簧和驱动器等其他部件都是从第三方购买的，在这种情况下，CoC努力就关键部件建立供应商合作关系，以确保技术知识的最佳交换。由于在任何给定时间都有40到50个不同的订单被处理，因此组件物流起着重要作用。SAP系统可以确保，首先，各个转向架使用了正确的组件，其次，每个安全关键组件可以无缝地追溯到原材料的装载。

上述过程确保，一方面，所有转向架完全满足客户的要求和质量标准，另一方面，他们仍然可以生产成本效益。

经过测试和必要的调整后，转向架交付给客户时处于完全运行状态——可以说是“即插即用”。

因此，客户受益于西门子CoC Graz转向架。这些都是真正的高科技产品，代表了全球最新的技术水平。