劉少波

摘要：車輛是城市軌道交通工程中的核心組成部分。目前大部分城市軌道交通建設(shè)經(jīng)驗(yàn)較少，所以城市軌道交通車輛采購(gòu)招標(biāo)比選時(shí)，往往考慮車輛采購(gòu)價(jià)格，而忽略車輛全壽命周期各個(gè)階段發(fā)生的成本，因此做出的決策只是局部最佳，并不是整體最佳?，F(xiàn)階段，城市軌道交通車輛的設(shè)計(jì)壽命普遍在30年，全壽命周期內(nèi)，車輛檢修維護(hù)過(guò)程中產(chǎn)生的費(fèi)用，基本與新車采購(gòu)成本相當(dāng)，尤其在車輛進(jìn)行大修、架修時(shí)會(huì)有大量的必?fù)Q件及偶換件，產(chǎn)生較大的維護(hù)成本。本文基于對(duì)車輛部件壽命的討論，對(duì)部件的壽命從生產(chǎn)制造、檢修維護(hù)進(jìn)行綜合考慮，將部件的維護(hù)周期進(jìn)行整體規(guī)劃，從而在保證車輛安全運(yùn)營(yíng)的前提下，盡可能的節(jié)約維護(hù)成本。

關(guān)鍵詞：交通工程;大架修;全壽命管理;城市軌道交通;車輛;電客車;地鐵

中圖分類號(hào)：K875.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2021）07-0192-02

0 ?引言

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(guó)的各個(gè)大中城市。根據(jù)行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2019年底，國(guó)內(nèi)共有40多個(gè)城市開通城市軌道交通線路208條，運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度6736.2公里。城市軌道交通車輛需要定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，而維護(hù)質(zhì)量與運(yùn)行安全息息相關(guān)，同時(shí)車輛維修的成本隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，也持續(xù)攀升。本文結(jié)合對(duì)城市軌道交通維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)城市軌道交通車輛全壽命周期的階段進(jìn)行陳述，并對(duì)城市軌道交通車輛部件使用過(guò)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。

1 ?部件全壽命研究的意義

根據(jù)業(yè)內(nèi)分析，車輛購(gòu)置成本占車輛全壽命周期成本的50%左右，進(jìn)行城市軌道交通車輛選型時(shí)應(yīng)充分考慮車輛的全壽命周期。現(xiàn)階段地鐵車輛的設(shè)計(jì)壽命普遍在30年，車輛在使用過(guò)程中需要進(jìn)行定期維護(hù)，年檢以下的修程部件更換率較低，產(chǎn)生的成本也較低。在架修、大修（廠修）等的維修周期中，大量的必?fù)Q件及故障件的更換，導(dǎo)致維修成本較高，按照列車30年的壽命期進(jìn)行計(jì)算，在壽命期內(nèi)需要進(jìn)行三次架修，兩次大修，總計(jì)成本基本與車輛的采購(gòu)成本相當(dāng)。因此，研究車輛部件的全壽命管理，對(duì)于運(yùn)行成本的控制及安全性意義極為重要。

電客車壽命管理主要是指設(shè)備在使用期間的運(yùn)行維修管理，其出發(fā)點(diǎn)是從設(shè)備可靠性的角度出發(fā)，具有為保障設(shè)備穩(wěn)定可靠運(yùn)行的維修管理的相關(guān)內(nèi)涵，包括設(shè)備資產(chǎn)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形態(tài)，即設(shè)備的安裝、使用、維修直至拆換，體現(xiàn)出的是設(shè)備的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

2 ?部件自身壽命分析的依據(jù)

電客車在管理的過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷一系列的部件及財(cái)務(wù)的臺(tái)賬和管理及維修記錄，如電客車部件的可靠性管理及維修費(fèi)用的歷史數(shù)據(jù)，都可以作為電客車全壽命周期的分析依據(jù)，最終在電客車報(bào)廢之前，對(duì)電客車整體使用經(jīng)濟(jì)性、可靠性及其管理成本作出科學(xué)的分析，并可以輔助電客車的采購(gòu)決策，可以更換更加先進(jìn)電客車系統(tǒng)重新進(jìn)行全壽命周期的跟蹤，也可以使用原型號(hào)的設(shè)備，使原設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行更加科學(xué)的可靠性管理及維修策略，使其可靠性及維修經(jīng)濟(jì)更加優(yōu)化，從而使設(shè)備全壽命周期管理形成閉環(huán)。

現(xiàn)階段，一方面，由于城市軌道交通車輛的生產(chǎn)制造尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各主機(jī)廠在進(jìn)行車輛生產(chǎn)時(shí)，對(duì)于車輛各部件的壽命規(guī)劃不盡相同。另一方面，由于各個(gè)城市的軌道交通客流密度相差較大，各系統(tǒng)部件的損耗也存在差異，致使各個(gè)城市對(duì)于部件壽命管理的維修策略不同。目前來(lái)說(shuō)，車輛維修規(guī)程中部件壽命的確定主要依據(jù)有四個(gè)，分別為：車輛生產(chǎn)制造廠家提供的維修手冊(cè)、部件使用中的故障率、同行業(yè)內(nèi)的維修情況、部件狀態(tài)評(píng)估。

2.1 車輛生產(chǎn)廠家提供的維修手冊(cè) ?對(duì)于目前開通地鐵的大部分城市而言，城市軌道交通處于初級(jí)發(fā)展階段，對(duì)于車輛的維修經(jīng)驗(yàn)較少。在車輛維修的過(guò)程中，制定維修規(guī)程的依據(jù)主要是車輛生產(chǎn)廠家提供的維修手冊(cè)，而車輛部件供應(yīng)商在制定維修手冊(cè)的過(guò)程中，為了確保部件的絕對(duì)安全，往往會(huì)考慮極限的運(yùn)行環(huán)境，對(duì)部件使用時(shí)間留有一定的余量，給出相對(duì)保守的壽命值，但實(shí)際上，車輛在正線運(yùn)行中的環(huán)境各異，按照維修手冊(cè)的更換時(shí)間，部件并未達(dá)到使用壽命，會(huì)出現(xiàn)過(guò)度修的情況，造成資源的浪費(fèi)。另一方面，維修手冊(cè)有時(shí)給出的使用壽命與檢修部門的維修修程不一致，導(dǎo)致往往會(huì)存在提前修，或者失修的問(wèn)題。例如：西安地鐵二號(hào)線電客車空調(diào)機(jī)組的離心風(fēng)機(jī)和冷凝風(fēng)機(jī)根據(jù)維修手冊(cè)中提供維修時(shí)間，風(fēng)機(jī)軸承需要4年進(jìn)行更換，風(fēng)機(jī)整體需要8年進(jìn)行更換。而車輛整體維修的計(jì)劃為5年架修和10年大修，與風(fēng)機(jī)推薦維修時(shí)間存在差異。如果完全按照維修手冊(cè)推薦的維修時(shí)間制定維修計(jì)劃，會(huì)導(dǎo)致維修不便，且將大大增加車輛的扣修時(shí)間，降低車輛的使用率。

2.2 部件使用中的故障率 ?維修手冊(cè)對(duì)于很大一部分的部件壽命并無(wú)明確的壽命要求，但在實(shí)際維修過(guò)程中卻需要考慮部件的壽命、故障影響。所以要根據(jù)車輛日常使用的情況，對(duì)部件故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)于故障率過(guò)高的部件可在相應(yīng)的修程中進(jìn)行更換。例如：西安地鐵二號(hào)線電客車客室幅流風(fēng)機(jī)在維修手冊(cè)中要求每四年對(duì)風(fēng)機(jī)軸承進(jìn)行更換，每運(yùn)行15000h對(duì)擺頭電機(jī)進(jìn)行更換，并沒有明確要求風(fēng)機(jī)整體的更換年限，但是根據(jù)日常使用情況，在年檢以及架修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)幅流風(fēng)機(jī)隨著使用年限的增加，故障率逐漸增高，架修過(guò)程中風(fēng)機(jī)故障已經(jīng)達(dá)到了90%以上，所及架修過(guò)程中對(duì)故障率較高的葉輪端部進(jìn)行修復(fù)，大修時(shí)則需要進(jìn)行更換或改造。

2.3 同行業(yè)內(nèi)該部件的維修情況 ?國(guó)內(nèi)部分城市的軌道交通發(fā)展時(shí)間較早（如廣州、北京、上海等），目前具有相對(duì)豐富的維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于車輛的維修方式可以進(jìn)行借鑒，對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)，尤其是同一個(gè)生產(chǎn)廠家的部件，需要充分的參考同行業(yè)的維修規(guī)程，結(jié)合自身情況制定。例如車鉤架修規(guī)程在制定過(guò)程中，根據(jù)維修手冊(cè)，在5年架修過(guò)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(guò)程中，發(fā)現(xiàn)廣州地鐵、深圳地鐵等國(guó)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，均為青島四方生產(chǎn)。而該兩家公司在對(duì)車鉤架修過(guò)程中，都對(duì)車鉤關(guān)鍵部位進(jìn)行探傷，而且在維修過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵部位的裂紋。最后，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)地鐵相關(guān)專家評(píng)審討論決定，西安地鐵在電客車架修過(guò)程中，將車鉤關(guān)鍵部位，在維修過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)不同程度的探傷裂紋，如鉤舌裂紋、壓潰管裂紋、連接卡環(huán)裂紋等。

2.4 部件使用狀態(tài)的評(píng)估 ?前面也提到不同城市軌道交通車輛的運(yùn)行環(huán)境差異較大，部件使用狀態(tài)不同，維修手冊(cè)中也未對(duì)部件使用壽命進(jìn)行明確，就需要根據(jù)部件實(shí)際使用情況對(duì)部件狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，制定相應(yīng)修程的維修方案，對(duì)于影響行車的部件可以保守進(jìn)行評(píng)估，對(duì)于非關(guān)鍵位置、不影響行車的部件可適當(dāng)?shù)姆艑捠褂脮r(shí)間。例如：空調(diào)機(jī)組密封膠條、橡膠減震墊等在維修手冊(cè)中未明確使用年限，部件維修規(guī)程在制定時(shí)，需要對(duì)部件狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)制定維修方案。

3 ?影響部件壽命的原因分析

3.1 使用環(huán)境對(duì)部件壽命的影響 ?部件規(guī)定的壽命只是在某一個(gè)特定環(huán)境下設(shè)定的使用期限，日常使用環(huán)境不同，對(duì)部件的使用壽命也會(huì)有很大的影響。我國(guó)地域遼闊，南北環(huán)境差異較大，同一個(gè)部件在深圳、廣州的使用壽命可能與西安就會(huì)不同，主要影響因素包含溫度、濕度、粉塵、海拔、人為因素等。

溫度影響：部件在運(yùn)行中如果溫度過(guò)高或過(guò)低，超過(guò)允許極限時(shí)，都可能產(chǎn)生故障。

濕度影響：絕大部分設(shè)備都要求在干燥條件下使用和存放，當(dāng)然過(guò)低的濕度（環(huán)境特別干燥）會(huì)產(chǎn)生靜電對(duì)電氣設(shè)備使用不利，需要控制在適當(dāng)?shù)臐穸确秶鷥?nèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年有1/4以上的工業(yè)制造不良品與潮濕的危害有關(guān)。

粉塵影響：粉塵影響列車部件機(jī)械配合、電氣設(shè)備控制系統(tǒng)及其它電子元器件可靠性，使設(shè)備使用壽命縮短，部件質(zhì)量下降。

海拔影響：常規(guī)部件是指在海拔1000米以下使用來(lái)做的實(shí)驗(yàn)，能完成的工況。海拔影響通常是指設(shè)備使用場(chǎng)合海拔比常規(guī)實(shí)驗(yàn)海拔高出很多，比如我國(guó)的西藏地區(qū)。海拔過(guò)高影響部件的散熱等。

人為因素：人為因素是指對(duì)該部件沒有概念的人由于種種原因引起設(shè)備故障，需要設(shè)計(jì)者與使用者做好相關(guān)警示防范措施，避免出現(xiàn)設(shè)備故障影響設(shè)備壽命。

3.2 日常保養(yǎng)對(duì)部件壽命的影響

日常保養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)部件壽命影響主要有以下情況：

①對(duì)部件進(jìn)行拆卸或維護(hù)時(shí)，會(huì)造成部件的磨損等。

②由于不同的維修人員維修的技能、習(xí)慣的差異，也會(huì)不可避免的對(duì)部件造成不同程度的損傷。

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(duì)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(duì)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(kù)） ?建立部件故障數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)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(duì)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 ?車輛在檢修時(shí)，涉及需要維修的部件較多，所以就會(huì)需要根據(jù)實(shí)際情況，制定相應(yīng)的檢查方案。例如有些部件的使用與季節(jié)相關(guān)，空調(diào)僅在夏季進(jìn)行制冷，客室電暖在冬季進(jìn)行使用。所以就需要根據(jù)季節(jié)制定相應(yīng)的檢查方案。例如車輛的走行部，主要承受整車的重量，在預(yù)估到可能會(huì)有大客流的情況下，需要對(duì)車輛的走行部進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

5.2 各級(jí)檢修規(guī)程的確定 ?檢修規(guī)程目前主要包括日檢、雙周檢、月檢、三月檢、年檢、均衡修、架修、大修等，在制定相應(yīng)的檢修規(guī)程時(shí)，除了依據(jù)維修手冊(cè)、部件使用的故障率、同行業(yè)的維修情況、部件狀態(tài)評(píng)估外，并結(jié)合部件的使用壽命，確定相應(yīng)的維修方案，明確需要檢查、更換、測(cè)試的部件，對(duì)于特殊備件如防松螺母、彈簧墊圈、開口銷等進(jìn)行安裝完成后，如需要拆卸，再次安裝時(shí)需要更換新件。

6 ?結(jié)束語(yǔ)

在維修方式初步制定時(shí)主要是以維修手冊(cè)為依據(jù)，并結(jié)合業(yè)內(nèi)其他城市軌道交通車輛維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，后期可根據(jù)部件實(shí)際情況進(jìn)行修訂，實(shí)現(xiàn)部件全壽命管理。通過(guò)對(duì)全壽命的管理可以推算整個(gè)車輛整個(gè)使用周期的成本，從而在車輛采購(gòu)時(shí)可以進(jìn)行整體考慮。在維修的過(guò)程中要依據(jù)部件的全壽命管理方案，在確保部件安全運(yùn)行的前提下，充分發(fā)揮其內(nèi)在特性，利用其本身的可靠性，最大限度的發(fā)揮其使用價(jià)值，做到不失修、不欠修和不提前修，減少檢修工作量，達(dá)到節(jié)約維修成本的目的。同時(shí)考慮地域環(huán)境的影響，北方空氣干燥，南方空氣較為濕潤(rùn)等，對(duì)部件的腐蝕程度不同，所以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)部件壽命進(jìn)行綜合考慮。

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