葛茂林

(蘭州交通大學，甘肅 蘭州 730070)

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現(xiàn)代有軌電車車輛檢修計劃制定研究

葛茂林

(蘭州交通大學，甘肅 蘭州 730070)

文章通過分析制定車輛檢修計劃的影響因素，結合上海張江有軌電車系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提出了檢修制度“以技術狀態(tài)修為主，計劃預防修為輔”，檢修計劃制定“以計算機為主，人工為輔”的策略，利用科學的模型方法和詳細的數(shù)據(jù)優(yōu)化檢修任務，為車輛段信息化建設及智能制定檢修計劃提供了解決方案。

現(xiàn)代有軌電車；檢修計劃；檢修制度；信息化

0 引言

現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)逐漸成為城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，具備運量適中、工程簡單、投資較低、敷設方式靈活、運營靈活的特點。有軌電車系統(tǒng)車輛維修成本約占整個系統(tǒng)設備維修成本的40%，目前我國已開通有軌電車的線路采用傳統(tǒng)的計劃預防修檢修體制，成本高昂且影響車輛利用率，檢修計劃的制定依然采用人工制定，依靠既定的修程，無法依據(jù)科學的方法準確判斷預測車輛及設備的損耗情況，影響了生產(chǎn)效率。因此科學合理的車輛檢修計劃制定方法可以為有軌電車的經(jīng)濟運營打下良好的基礎。

1 檢修計劃制定影響因素分析

有軌電車車輛段制定檢修計劃需要參考車輛檢修體制、車輛信息、檢修指標、車輛運行圖、檢修基地布局和檢修能力、備用車數(shù)量。應綜合考慮，統(tǒng)籌規(guī)劃，制定適宜的檢修計劃。

1.1 車輛檢修體制的確定

目前我國現(xiàn)代化有軌電車正處于高速發(fā)展時期，對于檢修體制及作業(yè)方式主要參照國內(nèi)軌道交通車輛檢修標準，采用以成本保安全的計劃預防修，即按車輛的運行里程和時間，確定不同的維修等級，參照車輛檢修指標，對車輛進行日常維護保養(yǎng)、檢查和大、中、小修。目前國內(nèi)北京、上海、廣州軌道交通車輛檢修均采用計劃預防修制度。但是這種檢修制度并未詳細考慮車輛不同線路、不同溫差、不同環(huán)境的狀況，欠修和過剩修現(xiàn)象突出，造成材料、備件、修理工時的浪費，而且還要承擔因檢修帶來的報廢風險，影響車輛利用率。

而技術狀態(tài)修能夠實時監(jiān)測車輛的運行狀態(tài)，如設備和零部件的磨損情況，車輛運行時出現(xiàn)故障的部位和原因，結合制定的技術標準和維修記錄，分析設備的劣化程度，確定修理或者更換的部件、修理時間、等級和時長，以便在故障發(fā)生前就能進行維修。而且隨著車齡增大和設備老化，若依然按照計劃預防修的修程修制，車輛無法及時更新報廢，極易造成運行事故。

因此我國現(xiàn)代有軌電車宜采用以技術狀態(tài)修為主，計劃預防修為輔的檢修策略，技術狀態(tài)檢修在保證系統(tǒng)可靠性的基礎上適當延長檢修周期，檢修計劃的制定參考優(yōu)化后的修程修制?，F(xiàn)代有軌電車車輛在控制技術、牽引、供電、信號方面較傳統(tǒng)有軌電車得到完全的更新，提供了技術保障。

1.2 現(xiàn)代有軌電車車輛信息

采用新型低地板多模塊鉸接鋼輪鋼軌車輛，彈性車輪，電力牽引，包括電阻、液壓、磁軌等多種制動方式。列車至少由三個模塊鉸接組成，兩端各有駕駛室，以分區(qū)供電方式保證只有在列車覆蓋區(qū)域才能帶電的有軌電車接觸軌供電系統(tǒng)。主電路采用VVVF主逆變器，三相四線鼠籠式異步電動機，輔助電源，空調(diào)、采暖、通風系統(tǒng)，不銹鋼或鋁合金車體，電動塞拉門，客室之間的貫通通道，司機室與客室之間的通過門，獨立轉輪向架，防火、防噪聲設施。

有軌電車系統(tǒng)規(guī)模較小，一般采用同一型號車輛，載客能力、供電系統(tǒng)、編掛連掛信息固定。制定具體檢修計劃時，應根據(jù)車輛設備種類、型號、維修周期等信息，列出設備的維修歷史資料，檢修的基本內(nèi)容，部分設備還需列出易磨損腐蝕及變形的部位，維修診斷系統(tǒng)可依據(jù)記錄來判斷該設備是否需要維修或更換。

1.3 車輛檢修指標及優(yōu)化

1.3.1 車輛檢修指標

上海張江現(xiàn)代有軌電車一期工程線路全長9.156 km，發(fā)車間隔高峰10～14 min，低谷14～20 min，每天運營16 h，營運里程約1 020 km。車輛檢修周期表如表1所示。

表1 上海張江現(xiàn)代有軌電車一期工程定檢周期表

1.3.2 檢修任務量

年檢修工作量(列數(shù))的確定可用以下方法確定：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：S為全年車組走行公里,L1，L2，L3，L4為定檢公里，N1，N2，L3，N4為年檢修任務量。

據(jù)統(tǒng)計，張江現(xiàn)代有軌電車一期工程全年列車走行公里數(shù)為36.11萬km，可計算出全年檢修任務量如表2所示。

表2 檢修任務量統(tǒng)計表

檢修計劃的制定依據(jù)上述定檢周期執(zhí)行，基于可靠性分析的技術狀態(tài)檢修可通過往年車輛運行統(tǒng)計的故障發(fā)生件數(shù)計算車輛系統(tǒng)的可靠度，從而適當延長檢修周期，優(yōu)化修程，節(jié)約資源。以2012年上海張江有軌電車牽引系統(tǒng)故障統(tǒng)計為例(見表3)，計算分析車輛的可靠性，如表4所示。

表3 上海張江有軌電車牽引系統(tǒng)故障統(tǒng)計表

(注：故障百分比是該系統(tǒng)故障件數(shù)與2012年車輛故障總件數(shù)(369次)的比值，故障率為每輛車行駛6萬km故障發(fā)生件數(shù))

(5)

可靠度：R=e-λ

(6)

系統(tǒng)綜合可靠度：Rs=R1R2R3

(7)

(8)

(9)

式中：n——故障率；

L——總運營里程數(shù)。

表4 上海張江有軌電車牽引系統(tǒng)可靠性計算表

由上述計算結果可知：上海張江有軌電車牽引系統(tǒng)可以無故障運行22.43萬km，數(shù)據(jù)遠大于年修的額定值6萬km，具有較高的可靠性，因此可以適當?shù)匮娱L年修的周期。此方法同樣可以預測其他各系統(tǒng)及部件的平均壽命，為檢修計劃的制定提供一個參考值。

1.4 車輛運行圖

包括車輛的始發(fā)車站、終到車站、發(fā)車間隔、運營時間、往返次數(shù)。在客流高峰期適當縮短發(fā)車間隔，若有車輛在運行途中出現(xiàn)影響行車安全的故障，應立即扣修，制定臨修計劃，調(diào)整其他車輛運行時間。在車輛段檢修完畢后庫停等待，根據(jù)運行圖的需求合理安排出車。

1.5 檢修基地布局和檢修能力

合理布局的檢修基地和適中的檢修能力，能夠保證車輛進出段聯(lián)鎖系統(tǒng)正常運行，避免多余的空車走行，為進段維修車輛提供配套的停車列檢列位、維修設備、維修人員，安全高效地完成檢修任務。上海有軌電車檢修庫設置了5列位，2股道，配套供電通信系統(tǒng)完善。

1.6 備用車數(shù)量

實際運用中，車輛數(shù)總是要多于投入運營的車輛，當車輛有檢修作業(yè)的需求，特別是廠修、五年修、年修，停修及庫停時間長，此時由備用車承擔開行任務。一般備用車數(shù)量為總車數(shù)的10%。上海有軌電車初期配車9列，1列備用。

2 檢修計劃的制定

我國已建的有軌電車線路車輛段已采用計算機輔助管理信息系統(tǒng)，如車輛設備管理系統(tǒng)、維修記錄系統(tǒng)、車輛運行數(shù)據(jù)庫、綜合查詢系統(tǒng)等，對于如何制定詳細的檢修計劃沒有相關的支持系統(tǒng)，制定維修決策通常采用人工制定辦法，按照既定的修程修制執(zhí)行，缺乏高效節(jié)約的管理方案。人工制定計劃后填入表格發(fā)送到各個車間，沒有一個集成度高的整合系統(tǒng)來綜合管理車輛段多項維修任務。本文提出的檢修計劃制定以“計算機為主，人工為輔”，車輛段各個子系統(tǒng)開放接口，方便信息傳達，綜合管理車輛運行、維修記錄，利用現(xiàn)有的優(yōu)化模型科學診斷故障、制定維修決策、管理維修質(zhì)量，通過分析車輛運行數(shù)據(jù)、維修記錄、修程修制，結合優(yōu)化模型，智能生成年度、月度、日補充計劃，經(jīng)人工審核后快速生成分析表，下達工單到對應車間，完成檢修計劃信息化。

2.1 檢修計劃信息化基礎

要實現(xiàn)檢修計劃的信息化，需要有軌電車調(diào)度運行系統(tǒng)提供準確的車輛運行監(jiān)測信息，如走行公里數(shù)、走行時間、運行圖時刻等，行車安全預警系統(tǒng)提供的車載設備記錄數(shù)據(jù)、對各個部件的監(jiān)測數(shù)據(jù)等，車輛段維修系統(tǒng)提供的車輛及設備維修記錄、故障記錄、維修備件記錄、維修工具記錄、維修人員記錄、車輛檔案信息、修程修制等。

2.2 方法模型庫的優(yōu)化

傳統(tǒng)檢修計劃是按照車輛規(guī)定的修程來按時扣車檢修，本文通過對技術狀態(tài)修的可靠性分析，提出了適當調(diào)整檢修周期的可行性，屬于維修質(zhì)量分析方法庫的內(nèi)容，隨著現(xiàn)代有軌電車車輛制造技術及監(jiān)測技術的日漸成熟，更多的優(yōu)化方法將被使用，如維修決策模型，通過專家經(jīng)驗系統(tǒng)或數(shù)學模型，提供維修決策支持。維修過程模型優(yōu)化了維修活動執(zhí)行過程，提高效率。故障診斷預測模型通過分析設備故障記錄和壽命，預測設備故障部位、故障發(fā)生時間，盡可能避免行車安全事故。行業(yè)標準規(guī)范庫規(guī)定了車輛及設備的檢修周期、使用壽命。利用這些方法模型，判斷維修等級、維修時間，安排人員和工具進行維修，并生成具體檢修計劃，利用設備維修記錄不斷完善模型庫。

2.3 制定檢修計劃

2.3.1 年度檢修計劃

合理分配全年的檢修任務，按照優(yōu)化后的修程及車輛和設備的維修規(guī)范統(tǒng)籌規(guī)劃檢修作業(yè)范圍。檢修計劃應該包含如下內(nèi)容：

(1)統(tǒng)計車輛及各類設備的數(shù)量、種類，檢查是否丟失、多余，是否符合記錄。

(2)按檢修的難易程度、設備保養(yǎng)周期分類，選擇適宜的時間維修。如主電路VVVF主逆變器、電動機、獨立轉輪向架、控制制動裝置等較難維修設備與空調(diào)、采暖、通風系統(tǒng)的維修區(qū)別開來，設置不同檢修時間。對易損部件分配較多的檢修次數(shù)，還要進行必要的試驗，對計量儀器、儀表進行校驗。

(3)配合車輛制造商確定維修周期，整理車輛維修記錄，設備保養(yǎng)記錄，使用模型方法庫估算零部件的壽命，及時更新與報廢。

2.3.2 月度檢修計劃

分解年度檢修計劃到各月，規(guī)定當月的任務量，再具體到各個設備，規(guī)定完成日期。

(1)根據(jù)各個設備所需檢修時間，合理安排完成日期，車輛的維修計劃不應影響到軌道、供電等系統(tǒng)的維護。白天車輛正常運營，盡量停運后安排維修。上海張江現(xiàn)代有軌電車一期工程車輛運營時間為：往張東路金秋路方向：06：30～22：25，往張江地鐵站方向：05：45～21：45，每晚約有5h維修時間。

(2)分類部件的重要性，設置優(yōu)先級。先維修重要的、技術難度大的設備，再安排次要的維修。參考維修過程模型庫制定的先后順序維修。

(3)據(jù)維修人員的業(yè)務能力、工作時間安排不同任務。

2.3.3 日補充計劃

由于一些設備維修過程較為復雜，維修周期長，或在維修過程中出現(xiàn)一些需要延期的問題，不能按照年度和月度計劃完成，用日補充計劃來制定詳細的維修過程和修竣時間，將新的維修計劃添加到記錄中。日補充計劃應該完善年度月度計劃的檢修內(nèi)容和記錄數(shù)據(jù)。

(1)檢修內(nèi)容。對受電弓、控制裝置、各種電氣裝置、轉向架、制動裝置、鉸接裝置、電動塞拉門、車體、車燈、蓄電池箱、防火、防噪聲設施等部件進行外觀檢查，對危及行車安全的故障進行重點修理或更換。

(2)記錄數(shù)據(jù)。設備故障記錄，包括設備運行時間、故障時間、故障原因、生命周期。車輛和設備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，由車載移動設備提供。車輛設備的維修記錄，包括維修起止時間、維修周期、維修人員、維修類別，維修工具、消耗備件。備件的基本參數(shù)、使用人員、使用時間、庫存量。

2.3.4 臨修計劃

處理車輛運行過程中臨時出現(xiàn)的故障和缺陷，進行緊急搶修，維修優(yōu)先級別最高，應簡化此類計劃的流程和手續(xù)，盡快排除故障，保證正常運營。修竣后將該故障添加到故障診斷預測模型，密切關注該設備的運行狀態(tài)，避免再次發(fā)生意外。

2.4 工作指令下達

依據(jù)模型庫和記錄制定的初步計劃，交由維修管理人員審核，若存在不符合當前條件的檢修計劃，可人工修改，保證指令的正確性。完成后由系統(tǒng)上報至上級單位，審批通過后下發(fā)到對應的車間，包含預防維修計劃工單、故障維修工單、設備狀態(tài)巡視工單、日常保養(yǎng)工單、備件采購工單。另外根據(jù)模型庫生成分析表來評判維修質(zhì)量、統(tǒng)計維修費用。由“計算機制定為主，人工為輔”的檢修計劃制定策略為有軌電車系統(tǒng)全面信息化提供了安全保障。

3 結語

采用本文提出的車輛檢修計劃制定策略，能夠優(yōu)化既定的修程，提高車輛利用率。依據(jù)科學的方法預測故障，能夠減少車輛段檢修費用，保障行車安全，計算機依據(jù)模型庫生成的計劃較人工計劃高效，節(jié)約了時間成本。隨著有軌電車的蓬勃發(fā)展，監(jiān)測技術的提升，車輛段應做好檢修數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累，不斷完善方法模型庫，延長檢修周期，增強維修人員專業(yè)技能，更新維修工具，提高檢修效率，早日建成信息化程度高的車輛段綜合管理系統(tǒng)。

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Studies on Vehicle Maintenance Plan Formulation of Modern Tramcars

GE Mao-lin

(Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou，Gansu，730070)

Through analyzing the factors affecting the development of vehicle maintenance plan，and combined with Shanghai Zhangjiang Tramcar system data，this article proposed the strategy of mainte-nance system “based on the repair of technical state，supplemented by the planned preventive repair” and maintenance plan formulation “based on computers，supplemented by manual work”，to optimize the maintenance tasks by using the scientific model methods and detailed data，thus providing the so-lutions for the car-depot informatization construction and intelligent maintenance plan formulation.

Modern tramcar；Maintenance plan；Maintenance system；Informatization

葛茂林(1991—)，男，碩士研究生，研究方向：城市交通規(guī)劃與管理研究。

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.01.014

1673-4874(2015)01-0064-06

2014-12-09