文 禮，王華勝，李忠厚

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所，北京100081)

基于可靠性維修的CRH2型動(dòng)車(chē)組修程修制優(yōu)化研究*

文 禮，王華勝，李忠厚

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所，北京100081)

分析CRH2型動(dòng)車(chē)組原型車(chē)維修體系，探索研究修程修制優(yōu)化及優(yōu)化方向、優(yōu)化內(nèi)容、優(yōu)化項(xiàng)點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)整檢修周期，對(duì)涉及安全和可靠性項(xiàng)點(diǎn)的內(nèi)容采取適當(dāng)?shù)拇胧?，用周期跟蹤和?yàn)證的方法提高可靠性維修。

CRH2型動(dòng)車(chē)組;可靠性維修;修程修制優(yōu)化

動(dòng)車(chē)組修程修制優(yōu)化是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)，特別是CRH2型動(dòng)車(chē)組修程修制，由于其維修規(guī)劃是比照原型車(chē)檢修體系、檢修理念制定的。近年來(lái)，隨著高速鐵路線路開(kāi)通的增加、運(yùn)營(yíng)里程加長(zhǎng)，投入運(yùn)營(yíng)的動(dòng)車(chē)組上線率需求不斷提升，在運(yùn)用及檢修過(guò)程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在修程修制優(yōu)化研究過(guò)程中，從修程修制優(yōu)化、項(xiàng)目?jī)?yōu)化、方法優(yōu)化、參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了有益的探索和驗(yàn)證。

1 修程修制優(yōu)化

目前我國(guó)開(kāi)行的動(dòng)車(chē)組主要有CRH1、CRH2、CRH3和CRH54種類(lèi)型，表1列出了各動(dòng)車(chē)組運(yùn)用初期參照原型動(dòng)車(chē)組規(guī)劃的檢修等級(jí)及周期。

表1 各型動(dòng)車(chē)組檢修等級(jí)及周期

從表1中可以看出CRH2型原型車(chē)動(dòng)車(chē)組檢修周期較短，在走行相同公里內(nèi)，發(fā)生的檢修頻次高，上線率減少?？偨Y(jié)近年來(lái)的檢修實(shí)踐過(guò)程，CRH2型動(dòng)車(chē)組修程的差異集中在三級(jí)修檢修范圍較大，過(guò)剩維修較多，整個(gè)壽命期內(nèi)檢修成本比其他類(lèi)型動(dòng)車(chē)組高，因此，CRH2型動(dòng)車(chē)組修程優(yōu)化勢(shì)在必得。

1.1 修程優(yōu)化的主要項(xiàng)點(diǎn)

以CRH2型動(dòng)車(chē)組全壽命周期為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合長(zhǎng)期跟蹤試驗(yàn)和檢修數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，依據(jù)故障診斷技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、修復(fù)技術(shù)以及已經(jīng)掌握的部件使用壽命及其性能演變規(guī)律，對(duì)三級(jí)檢修和運(yùn)用檢修內(nèi)容進(jìn)行修程優(yōu)化。

1.2 優(yōu)化方向

針對(duì)有整列架車(chē)條件的檢修基地，對(duì)既有三級(jí)檢修規(guī)程進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)整列架車(chē)后，將轉(zhuǎn)向架落下、推出，在轉(zhuǎn)向架不分解條件下簡(jiǎn)單清潔，通過(guò)檢測(cè)臺(tái)對(duì)軸箱軸承進(jìn)行診斷、小軸游隙進(jìn)行檢測(cè)、齒輪箱沖洗、牽引電機(jī)不分解加注油脂等工作;同步對(duì)牽引變壓器冷卻器、輔助電源、換氣裝置等相關(guān)部件現(xiàn)車(chē)清灰，完成后整列落車(chē)，在轉(zhuǎn)向架原位原裝，高度調(diào)節(jié)桿保持不變，軸箱彈簧組未更換，空氣彈簧未更換的條件下可免除整列稱(chēng)重，進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)調(diào)試試驗(yàn)，交檢交驗(yàn)后投入運(yùn)行。檢修時(shí)間控制在15天之內(nèi)。

1.3 優(yōu)化內(nèi)容

(1)鑒于緊固件不需要拆卸，構(gòu)架上的安裝螺紋孔無(wú)需檢查，對(duì)構(gòu)架、中心銷(xiāo)、減振器安裝座可視部位只進(jìn)行外觀狀態(tài)檢查。

(2)根據(jù)對(duì)四級(jí)修抽檢軸箱定位節(jié)點(diǎn)的剛度測(cè)試、疲勞測(cè)試及剖切檢查，作為運(yùn)用后的節(jié)點(diǎn)，其剛度在檢修限度范圍內(nèi);節(jié)點(diǎn)的三、四級(jí)檢修剛度測(cè)試限度相同，且實(shí)際三級(jí)檢修的檢測(cè)中從未發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)剛度超差，說(shuō)明每60萬(wàn)km三級(jí)修時(shí)節(jié)點(diǎn)的性能狀態(tài)是有保證的，因此，對(duì)軸箱定位節(jié)點(diǎn)及防振橡膠只進(jìn)行防振橡膠外觀狀態(tài)檢查。

(3)在落架不落輪情況下可測(cè)剛度，不落架只能外觀狀態(tài)檢查，因此，對(duì)軸箱彈簧組成外觀狀態(tài)檢查，復(fù)測(cè)軸箱前蓋上面與構(gòu)架間距離。

(4)磁粉探傷檢查作為住友輪對(duì)超聲波探傷發(fā)現(xiàn)軸身外表面缺陷的復(fù)探措施，實(shí)際在三級(jí)檢修中未發(fā)現(xiàn)軸身磁粉探傷異常，因此，對(duì)輪對(duì)只做車(chē)輪旋修及空心軸及車(chē)軸超聲波探傷檢查。

(5)由于使用SKF軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)軸承早期故障，該系統(tǒng)已在CRH1、CRH3型動(dòng)車(chē)組及相關(guān)動(dòng)車(chē)所有成熟的應(yīng)用案例，對(duì)軸箱軸承可以結(jié)合車(chē)輪旋修對(duì)輪對(duì)進(jìn)行軸承異常振動(dòng)診斷。

(6)基于牽引電機(jī)無(wú)需分解，對(duì)牽引電機(jī)只做:①清除外露表面污物，清理進(jìn)風(fēng)口濾網(wǎng)，檢查排風(fēng)罩狀態(tài);②檢查各外露線纜狀態(tài);③做絕緣試驗(yàn);④加注軸承潤(rùn)滑油脂。

(7)鑒于CRH2A系列已檢修6 000多個(gè)三級(jí)修齒輪箱，沒(méi)有出現(xiàn)超差，四級(jí)修抽檢6列車(chē)，最大0.165 mm＜0.200 mm;CRH380A系列由于運(yùn)行速度高，檢修中出現(xiàn)過(guò)需要調(diào)整游隙的個(gè)別產(chǎn)品;380A系列實(shí)際三級(jí)檢修150余列，5 000多根吊桿，對(duì)磨耗部位磁粉探傷未發(fā)現(xiàn)過(guò)橫向疲勞裂紋，因此對(duì)齒輪箱三級(jí)修規(guī)程調(diào)整為:①CRH2A系列不測(cè)量游隙，僅外觀狀態(tài)檢查;②CRH380A系列采用整體轉(zhuǎn)向架檢測(cè)臺(tái)測(cè)量齒輪箱(TDK)小齒輪游隙;③沖洗并換油，磁栓狀態(tài)檢查;④各部位外觀狀態(tài)檢查。

(8)由于CRH380A系列的聯(lián)軸器在分解電機(jī)時(shí)相應(yīng)進(jìn)行狀態(tài)檢查，CRH2A系列的WN聯(lián)軸器三菱公司提供新的磨損限度標(biāo)準(zhǔn)在60萬(wàn)km不需要分解檢查，因此只需做外觀狀態(tài)檢查。

(9)鑒于換氣裝置需通過(guò)測(cè)量判斷是否清理:60萬(wàn)km時(shí)對(duì)車(chē)內(nèi)換氣裝置對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，對(duì)超標(biāo)者進(jìn)行分解清灰(CRH2A系列下車(chē)清灰，CRH380A系列現(xiàn)車(chē)清理)。

1.4 周期調(diào)整

CRH2型動(dòng)車(chē)組內(nèi)容優(yōu)化之后，現(xiàn)在執(zhí)行的三級(jí)檢修內(nèi)容基本上與其他類(lèi)型動(dòng)車(chē)組的專(zhuān)項(xiàng)修內(nèi)容接近。其四級(jí)檢修內(nèi)容與其他動(dòng)車(chē)組三級(jí)檢修內(nèi)容基本上一致，因此，將CRH2A及CRH380A型動(dòng)車(chē)組現(xiàn)在執(zhí)行三級(jí)修調(diào)整為專(zhuān)項(xiàng)檢修，現(xiàn)在執(zhí)行的四級(jí)檢修調(diào)整為三級(jí)檢修，現(xiàn)在執(zhí)行的五級(jí)檢修調(diào)整為四級(jí)檢修，并根據(jù)動(dòng)車(chē)組走行公里與運(yùn)用年限，增加一項(xiàng)480萬(wàn)km的五級(jí)檢修內(nèi)容，實(shí)施對(duì)動(dòng)車(chē)組的徹底檢修和更新改造，與其他類(lèi)型動(dòng)車(chē)組檢修周期保持一致。

(1)CRH2型動(dòng)車(chē)組規(guī)劃及初期維修執(zhí)行修程周期

(2)CRH2型動(dòng)車(chē)組現(xiàn)執(zhí)行修程周期

(3)CRH2A及CRH380A系列動(dòng)車(chē)組調(diào)整后執(zhí)行修程周期

2 項(xiàng)目?jī)?yōu)化及措施

項(xiàng)目?jī)?yōu)化措施主要是對(duì)影響動(dòng)車(chē)組修程優(yōu)化的主要部件和關(guān)鍵部件進(jìn)行跟蹤研究，科學(xué)合理的采取對(duì)策，將可靠性、維修性、可檢測(cè)性結(jié)合起來(lái)，以數(shù)據(jù)為根據(jù)，適當(dāng)延長(zhǎng)走行公里。其措施為以科學(xué)數(shù)據(jù)為支撐，針對(duì)性的制定關(guān)鍵部件優(yōu)化內(nèi)容及跟蹤方案，選取運(yùn)行至60萬(wàn)km實(shí)施三級(jí)修的CRH2A和CRH380A系列各一列動(dòng)車(chē)組，采取優(yōu)化后的方案進(jìn)行檢修，并跟蹤試驗(yàn)、驗(yàn)證優(yōu)化方案。

2.1 轉(zhuǎn)向架檢測(cè)

目前最低級(jí)別的定期檢修，60萬(wàn)km(或1.5年)進(jìn)行的三級(jí)檢修主要是轉(zhuǎn)向架相關(guān)零部件的狀態(tài)檢查、清洗作業(yè)和性能測(cè)試，關(guān)鍵項(xiàng)目是軸箱軸承狀態(tài)檢查、聯(lián)軸器分解檢查(僅對(duì)CRH2A、CRH2B、CRH2E和CRH2C1動(dòng)車(chē))齒輪箱內(nèi)部清洗及狀態(tài)檢查、接地裝置清理及狀態(tài)檢查，以及橡膠節(jié)點(diǎn)、軸箱彈簧、油壓減振器的性能測(cè)試，排障裝置及電線支架狀態(tài)檢查，通過(guò)對(duì)這些關(guān)鍵項(xiàng)目逐項(xiàng)分析論證，確認(rèn)實(shí)施的必要性，提出現(xiàn)車(chē)測(cè)試、清理的替代方案，結(jié)合使用為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架快速檢測(cè)而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向架綜合檢測(cè)臺(tái)，系統(tǒng)提出三級(jí)檢修規(guī)程優(yōu)化解決方案。

2.1.1 外觀狀態(tài)檢查

(1)對(duì)構(gòu)架、制動(dòng)盤(pán)、空氣彈簧、高度調(diào)整閥及其附件、差壓閥、制動(dòng)卡鉗、踏面清掃裝置、中心銷(xiāo)、減振器安裝座、配管配線、抗側(cè)滾扭桿裝置的外觀狀態(tài)檢查。其檢查內(nèi)容的主要項(xiàng)點(diǎn)如表2所示。

(2)對(duì)輪對(duì)、軸箱定位裝置、牽引拉桿組成、接地裝置、排障裝置、電線支架的外觀狀態(tài)檢查。

輪對(duì):三級(jí)檢修時(shí)，輪對(duì)除車(chē)輪旋修外，需進(jìn)行空心軸及車(chē)輪超聲波探傷檢查，住友金屬公司產(chǎn)車(chē)軸還須脫漆對(duì)外露表面進(jìn)行磁粉探傷檢查，其余檢查項(xiàng)目為外觀狀態(tài)檢查。

軸箱定位裝置、牽引拉桿組成:三級(jí)檢修時(shí)，除外觀狀態(tài)檢查外，主要是對(duì)軸箱定位節(jié)點(diǎn)、牽引拉桿節(jié)點(diǎn)、防振橡膠的性能測(cè)試，根據(jù)目前性能測(cè)試情況，發(fā)現(xiàn)部分定位節(jié)點(diǎn)在拆解后存在橡膠層被軸箱壓蓋粘結(jié)掉塊現(xiàn)象，但測(cè)試剛度正常，三級(jí)修不拆解，反而有利于保證節(jié)點(diǎn)完整性。

接地裝置:三級(jí)檢修時(shí)，接地裝置須分解狀態(tài)檢查，檢測(cè)彈簧壓力并清掃碳粉。在單轉(zhuǎn)向架狀態(tài)下接地裝置結(jié)構(gòu)上便于拆裝，在60萬(wàn)km轉(zhuǎn)向架專(zhuān)項(xiàng)修時(shí)仍可按現(xiàn)行三級(jí)檢修標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。排障裝置、電線支架:由于排障裝置及電線支架均為安裝在軸端的懸臂結(jié)構(gòu)，一系振動(dòng)能量較大，為確保結(jié)構(gòu)安全，在三級(jí)檢修時(shí)要求對(duì)兩部件的主要焊縫進(jìn)行磁粉探傷檢查。目前已對(duì)兩部件在工藝保證、質(zhì)量卡控方面采取改善措施，亦從源頭上提供了結(jié)構(gòu)可靠性。

(3)軸箱彈簧、油壓減振器除外觀狀態(tài)檢查外，三級(jí)檢修時(shí)，須對(duì)軸箱彈簧、油壓減振器進(jìn)行性能測(cè)試。軸箱彈簧可改為在轉(zhuǎn)向架綜合性能試驗(yàn)臺(tái)上通過(guò)垂向加載進(jìn)行剛度測(cè)試，以得到更為精確的彈簧剛度。同時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)向架落成例行試驗(yàn)的軸箱前蓋與構(gòu)架間距離測(cè)量，亦可確認(rèn)軸箱彈簧工作狀態(tài)是否正常。油壓減振器可通過(guò)使用備品減振器周轉(zhuǎn)，以專(zhuān)項(xiàng)修形式在60萬(wàn)km實(shí)施性能測(cè)試。

2.1.2 軸箱軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)、齒輪箱小軸承游隙測(cè)量、聯(lián)軸器狀態(tài)檢查

(1)軸箱軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)可結(jié)合每次車(chē)輪旋修作業(yè)或60萬(wàn)km時(shí)在轉(zhuǎn)向架綜合檢測(cè)臺(tái)上，使用驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)輪對(duì)低速旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)速大于20 r/min即可，每條輪對(duì)檢測(cè)時(shí)間僅需4～5 min)，使用軸承狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)軸箱軸承進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，確認(rèn)有無(wú)異常振動(dòng)，從而代替三級(jí)檢修時(shí)的手動(dòng)狀態(tài)檢查。

(2)齒輪箱小軸承游隙測(cè)量可在單轉(zhuǎn)向架不分解聯(lián)軸器的狀態(tài)下，通過(guò)在轉(zhuǎn)向架綜合檢測(cè)臺(tái)上使車(chē)輪能手動(dòng)旋轉(zhuǎn)實(shí)施(如圖1所示)，同時(shí)，在該檢測(cè)臺(tái)上還能實(shí)施齒輪箱清洗作業(yè)(如圖2所示)。

圖1 轉(zhuǎn)向架綜合檢測(cè)臺(tái)

圖2 游隙測(cè)量

(3)聯(lián)軸器狀態(tài)檢查。三級(jí)檢修時(shí)，CRH2C二階段及CRH380A型動(dòng)車(chē)組裝用的ESCO和KWD聯(lián)軸器只需外觀狀態(tài)檢查，而CRH2A、CRH2B、CRH2E和CRH2C一階段動(dòng)車(chē)組裝用的三菱公司和住友金屬公司W(wǎng)N聯(lián)軸器須分解更換橡膠件、油脂，并對(duì)齒輪部位磁粉探傷檢查。根據(jù)目前對(duì)三菱公司和住友金屬公司聯(lián)軸器分解檢查的情況，聯(lián)軸器的主要問(wèn)題是齒面點(diǎn)蝕，與單齒接觸相比，鼓形齒聯(lián)軸器的多齒接觸具有數(shù)倍乃至數(shù)十倍的安全余量，仿真計(jì)算結(jié)果表明單齒接觸時(shí)齒面接觸強(qiáng)度的安全余量仍有1.9倍，所以從結(jié)構(gòu)上鼓形齒聯(lián)軸器不會(huì)短時(shí)間失效，更不會(huì)有斷齒風(fēng)險(xiǎn);通過(guò)對(duì)點(diǎn)蝕聯(lián)軸器實(shí)施的加強(qiáng)扭矩模擬240萬(wàn)km耐久試驗(yàn)，結(jié)果表明點(diǎn)蝕狀態(tài)未見(jiàn)擴(kuò)展，齒輪磨損量極小。

2.1.3 轉(zhuǎn)向架例行試驗(yàn)檢查

轉(zhuǎn)向架落成后需進(jìn)行例行試驗(yàn)檢查，主要包括轉(zhuǎn)向架加載試驗(yàn)和轉(zhuǎn)向架制動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)。但在不落架的條件下，空氣管路無(wú)需拆解，因此無(wú)需進(jìn)行管路氣密性試驗(yàn)，踏面清掃裝置和制動(dòng)卡鉗的動(dòng)作試驗(yàn)可整列聯(lián)控實(shí)施。

2.2 優(yōu)化跟蹤驗(yàn)證

CRH2型動(dòng)車(chē)組檢修周期調(diào)整之后對(duì)轉(zhuǎn)向架、牽引電機(jī)、換氣裝置、牽引變壓器、牽引變流器、輔助電源裝置、輔助整流器的優(yōu)化后檢修內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)跟蹤。

(1)轉(zhuǎn)向架

對(duì)軸箱軸承、齒輪箱、三菱公司和住友金屬公司聯(lián)軸器實(shí)施溫度監(jiān)控，對(duì)齒輪箱、聯(lián)軸器、橡膠節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)狀態(tài)檢查，120萬(wàn)km的高級(jí)檢修時(shí)對(duì)軸箱軸承、齒輪箱、三菱公司和住友金屬公司聯(lián)軸器實(shí)施溫度監(jiān)控，對(duì)齒輪箱、聯(lián)軸器、橡膠節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢修狀態(tài)寫(xiě)實(shí)及抽檢深入調(diào)查。

(2)牽引電機(jī)

牽引電機(jī)執(zhí)行正常一、二級(jí)檢修項(xiàng)目，在檢修時(shí)按時(shí)清理牽引電機(jī)進(jìn)風(fēng)口濾網(wǎng)，同時(shí)觀察牽引電機(jī)滲油口是否有大面積油漬滲出。并對(duì)牽引電機(jī)粘貼溫度試紙，動(dòng)車(chē)組回庫(kù)進(jìn)行一、二級(jí)檢修時(shí)，記錄各臺(tái)牽引電機(jī)溫度。

(3)換氣裝置

在整車(chē)60萬(wàn)km專(zhuān)項(xiàng)檢修時(shí)，對(duì)換氣裝置狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試對(duì)應(yīng)的客室底板振動(dòng)加速度(加速度不大于0.1 g)，進(jìn)行針對(duì)性檢修，對(duì)個(gè)別振動(dòng)接近或超出限值的換氣裝置進(jìn)行預(yù)防性維修。CRH2型動(dòng)車(chē)組換氣裝置預(yù)防性維修采取下車(chē)分解清灰。CRH380A型動(dòng)車(chē)組換氣裝置預(yù)防性維修采取車(chē)上原位清灰。并跟蹤記錄換氣裝置的運(yùn)用情況及檢修信息。

(4)牽引變壓器、牽引變流器、輔助電源裝置、輔助整流器

對(duì)牽引變壓器、牽引變流器、輔助電源裝置、輔助整流器二級(jí)修清灰周期進(jìn)行優(yōu)化跟蹤，并統(tǒng)計(jì)送風(fēng)機(jī)電流值、牽引變壓器油管溫度變化、輔助整流器變壓器溫度變化與灰塵含量的關(guān)系。

3 結(jié)束語(yǔ)

CRH2型動(dòng)車(chē)組基于可靠性維修進(jìn)行修程修制優(yōu)化對(duì)于分析維修不足，避免維修過(guò)剩，提高檢修效率，減少檢修成本是一次有益的探索和研究，其優(yōu)化方向、優(yōu)化內(nèi)容、優(yōu)化項(xiàng)點(diǎn)以及采取的措施符合實(shí)際的安全性和可靠性運(yùn)行，其跟蹤和驗(yàn)證方法對(duì)走行部及其關(guān)鍵部件的規(guī)程優(yōu)化是可操作的?？煽啃跃S修的修程修制優(yōu)化對(duì)CRH2型動(dòng)車(chē)組維修具有指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

［1］ 左洪福，蔡 景，王華偉，等.維修決策理論與方法［M］.北京:航空工業(yè)出版社.2008.

［2］ 曹小平，林 暉.裝備維修戰(zhàn)略學(xué)［M］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社.2008.

［3］ 鐵總運(yùn)［2014］76號(hào) CRH2A/CRH380A動(dòng)車(chē)組三級(jí)檢修規(guī)程［S］.

Optimization of Maintenance System for CRH2EMU Based on Reliability-centered Maintenance

WEN Li，WANG Huasheng，LI Zhonghou
(Locomotive＆Car Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China)

This paper analyzes the repair system of CRH2EMU prototype vehicle，and explores the maintenance optimization，including the optimization direction，content and points.By adjusting the maintenance cycle，appropriate measures are taken for content items related to safety and reliability，and the reliability of repair can be improved with the method of periodic tracking and verification.

CRH2EMU;reliability-centered maintenance;maintenance system optimization

U269.6

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2015.01.17

1008－7842(2015)01－0078－04

總公司科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃課題(2013J005－A)文禮(1956—)男，副研究員(

2014－08－05)