馬輝 王明超 張曉杰

摘 要：城市軌道交通已經(jīng)成為現(xiàn)代城市交通體系的重要組成部分，并且正在逐步融入我國的各個大中城市。根據(jù)行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2020年底，國內(nèi)共有45個城市開通城市軌道交通線路244條，運(yùn)營線路總長度7969.7公里。為了保證城軌車輛穩(wěn)定、安全運(yùn)行，需要對車輛進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，同時車輛維修的成本隨著運(yùn)行時間的推移，也持續(xù)攀升。本文結(jié)合對城市軌道交通維修經(jīng)驗(yàn)，對城市軌道交通車輛全壽命周期的階段進(jìn)行陳述，并對城市軌道交通車輛部件使用過程中全壽命周期進(jìn)行了分析，優(yōu)化部件使用周期，降低車輛維修成本。

關(guān)鍵詞：全壽命管理;軌道交通;車輛檢修;應(yīng)用

1部件全壽命研究的意義

據(jù)統(tǒng)計(jì)，車輛購置成本約占車輛全壽命周期成本的50%，因此在城市軌道交通車輛選型時應(yīng)充分考慮車輛全壽命周期。目前地鐵車輛的設(shè)計(jì)壽命一般為30年，車輛在使用過程中需要定期維護(hù)。年檢以下維修件更換率低，成本低，主要為檢修工人的人工成本。在卸車檢修（廠修）的維修周期中，需要更換大量的必要的、有故障的零部件，導(dǎo)致維修成本高。按列車30年的使用壽命計(jì)算，壽命期內(nèi)需進(jìn)行3次架修和2次大修，總費(fèi)用基本等于車輛采購費(fèi)用。因此，研究城軌整車零部件的全壽命管理對于控制運(yùn)營成本和安全性具有十分重要的意義。

城軌車輛的壽命管理主要是對在用設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理。其出發(fā)點(diǎn)是從設(shè)備可靠性的角度出發(fā)。它具有維護(hù)管理的相關(guān)內(nèi)涵，以保證設(shè)備的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，包括設(shè)備資產(chǎn)的物質(zhì)運(yùn)動形式，即設(shè)備的安裝、使用、維護(hù)和更換，反映設(shè)備的物質(zhì)運(yùn)動狀態(tài)。

2部件壽命分析基礎(chǔ)

2.1車輛制造廠提供的維修手冊

對于大多數(shù)有地鐵的城市來說，城市軌道交通正處于發(fā)展的初級階段，在車輛維修方面經(jīng)驗(yàn)很少。在車輛維修過程中，維修程序主要以車輛制造廠提供的維修手冊為依據(jù)。車輛部件供應(yīng)商往往考慮極端的運(yùn)行環(huán)境，給出相對保守的部件使用壽命值，車輛在正線上運(yùn)行的環(huán)境是不同的。按照維修手冊中的更換時間，零部件達(dá)不到使用壽命，會導(dǎo)致過度維修和資源浪費(fèi)。另一方面，車輛維修手冊中給出的部件使用壽命有時與維修部門的維修計(jì)劃不一致，這往往導(dǎo)致早修或失修的問題。例如，按照維修手冊提供的維修時間，西安地鐵2號線空調(diào)機(jī)組離心風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)需要4年更換，整臺風(fēng)機(jī)需要8年更換。車輛整體保養(yǎng)計(jì)劃為5年架修、10年大修，與風(fēng)機(jī)建議保養(yǎng)時間不同。如果完全按照維修手冊中推薦的維修時間制定維修計(jì)劃，會給維修帶來不便，大大增加車輛的留庫檢修時間，降低車輛的正線運(yùn)營利用率。

2.2在用部件故障率

維修手冊對大部分部件沒有明確的壽命要求。因此，根據(jù)車輛的日常使用情況，對部件故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對于故障率高的部件可以在相應(yīng)的維修過程中進(jìn)行更換。如西安地鐵2號線客室變幅風(fēng)機(jī)維修手冊中，要求每4年更換一次風(fēng)機(jī)軸承，每1.5萬小時更換一次擺動電機(jī)。對風(fēng)機(jī)的整體更換周期沒有明確要求。但從日常使用中發(fā)現(xiàn)，變幅風(fēng)機(jī)的故障率隨著使用壽命的增加而逐漸增加，在架修過程中，90%以上的風(fēng)機(jī)故障被發(fā)現(xiàn)。架修過程中，故障率高的葉輪端部需要修復(fù)，大修時需要更換或改造。

2.3同行業(yè)內(nèi)該部件的維修情況

國內(nèi)一些城市的軌道交通發(fā)展較早（如廣州、北京、上海等），目前具有較為豐富的維修經(jīng)驗(yàn)。車輛的維修方法可供參考。對于同一系統(tǒng)的部件，特別是同一廠家的部件，必須充分參考同行業(yè)的維修程序，結(jié)合自身情況制定。例如，根據(jù)維修手冊，在5年架修過程中，未要求進(jìn)行車鉤部件的探傷作業(yè)，但是前期在車鉤架修調(diào)研的過程中，發(fā)現(xiàn)廣州地鐵、深圳地鐵等國內(nèi)架修成熟地鐵公司，部分線路使用的電客車車鉤與西安地鐵相同。兩公司在車鉤維修過程中，都對車鉤的關(guān)鍵部位進(jìn)行了探傷，在維修過程中也發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵部位的裂紋。最后，經(jīng)過國內(nèi)地鐵專家的評審討論，確定在西安地鐵電動客車車架維修過程中，車鉤關(guān)鍵部位發(fā)現(xiàn)鉤舌裂紋、壓潰管裂紋、連接卡環(huán)裂紋等不同程度的探傷裂紋。

3影響部件壽命的原因分析

3.1使用環(huán)境對部件壽命的影響

部件規(guī)定的使用壽命僅為在特定環(huán)境下設(shè)定的使用壽命。日常使用環(huán)境不同，也會對零部件的使用壽命產(chǎn)生很大影響。中國地域遼闊，南北環(huán)境差異大。同一部件在深圳和廣州的使用壽命可能與西安不同。主要因素包括線路、溫度、濕度、灰塵、海拔、人為因素等。

線路條件：運(yùn)營線路的情況，對車輛運(yùn)行磨損情況會造成直接影響。如運(yùn)營線路的彎道情況，對輪緣磨耗影響較大;線路的鋼軌波磨情況，對車下部件的機(jī)械疲勞影響較大;段廠線路最小曲線半徑的大小，對貫通道等車間連接部件造成影響。

溫度效應(yīng)：如果元件在運(yùn)行中溫度過高或過低，超過允許極限時可能導(dǎo)致失效。

濕度影響：一般情況，運(yùn)行環(huán)境濕度增加，會提高多種部件故障率。

粉塵影響：粉塵影響列車部件的機(jī)械配合、電氣設(shè)備控制系統(tǒng)等電子部件的可靠性，縮短設(shè)備使用壽命，降低部件質(zhì)量。

海拔效應(yīng)：海拔1000米為常規(guī)條件。

人為因素：人為因素是指由于各種原因，使人對部件沒有概念而引起的設(shè)備故障。

3.2日常維護(hù)對部件壽命的影響

在日常維護(hù)中，對部件壽命的主要影響如下：（1）拆卸或維修零件時，會導(dǎo)致零件磨損。（2）由于不同維修人員的維修技能和習(xí)慣不同，必然會對零件造成不同程度的損壞。

4部件運(yùn)行狀態(tài)系統(tǒng)的建立

4.1常態(tài)下跟蹤統(tǒng)計(jì)部件使用情況

建立車輛部件履歷，對車輛主要部件的進(jìn)行跟蹤。定期檢查其使用狀態(tài)，結(jié)合部件運(yùn)行的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對部件的狀態(tài)進(jìn)行分析，掌握部件的質(zhì)量情況。

4.2部件故障率的統(tǒng)計(jì)（故障數(shù)據(jù)庫）

建立部件故障數(shù)據(jù)庫，對部件的故障的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在相應(yīng)規(guī)程制定前，對故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)車輛的故障點(diǎn)、數(shù)量等制定合理的檢修規(guī)程。

5 各系統(tǒng)部件維修規(guī)程的確定

5.1專項(xiàng)檢查和普查工作

車輛大修時，需要維修的零部件很多，因此有必要根據(jù)實(shí)際專項(xiàng)檢查和普查情況酌情考察大修的必?fù)Q件。例如，某些組件的使用與季節(jié)有關(guān)?？照{(diào)僅用于夏季制冷，客室電采暖用于冬季。因此，有必要根據(jù)季節(jié)制定相應(yīng)的檢查計(jì)劃。例如，車輛的傳動裝置主要承受整車的重量。估計(jì)可能出現(xiàn)大客流時，要重點(diǎn)檢查車輛的走行機(jī)構(gòu)。

5.2修程的確定

目前，修程主要包括列檢、月修、定（年）修、架修、大修等，還有用半月檢、月檢代替列檢、月修的檢修模式，在制定相應(yīng)的維修程序時，除維修手冊外，還應(yīng)根據(jù)同行業(yè)的維修情況、部件狀態(tài)評估、部件的使用壽命，確定相應(yīng)的維修方案，最終確定修程，及各修程內(nèi)狀態(tài)檢查部件、必?fù)Q件、偶換件清單。

6結(jié)論

6.1維修模式初步制定：以維修手冊為主要依據(jù)，結(jié)合行業(yè)內(nèi)其他城市軌道交通車輛的維修經(jīng)驗(yàn)。同時，考慮運(yùn)行工況對部件使用壽命的影響。

6.2根據(jù)實(shí)際檢修情況進(jìn)行修程修訂。在保證零部件安全運(yùn)行的前提下，充分發(fā)揮其內(nèi)在特性，利用其自身的可靠性，最大限度地發(fā)揮其使用價值，做到不失修、不欠修、不提前修，減少維修工作量，達(dá)到節(jié)約維修成本的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂子雷，趙勇.城市軌道交通車輛齒輪箱油的檢測與診斷[J].城市軌道交通研究，2021，24（01）：191-193.

[2]藺高，蔣欣，王大奎.城市軌道交通車輛檢修模式探討[J].設(shè)備管理與維修，2020（15）：55-58.

[3]周俊，鄧成堯，楊波，連修本.城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)故障檢修分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（11）：122-123.