張 波 張 鑫 蔣 晶

（1.重慶公共運輸職業(yè)學院 重慶 402247；2.重慶軌道交通（集團）有限公司 重慶 400042）

重慶地鐵6號線于2012年9月開始試運行，一期工程由上新街站至禮嘉站，線路總長23.684km。二期工程為茶園南站至上新街站及禮嘉站至五路口站，截至2018年底正線開通運營里程達到63.33千米，國博支線運營里程為12.58千米。重慶地鐵6號線采用了標準B型車的鋼輪鋼軌制式車輛，隨著運營里程的增加和客流量的增大，運營任務越來越重，對于車輛的檢修水平提出了更高的要求。經過幾年的運行，重慶地鐵6號線車輛在運營和檢修的過程中積累了大量的故障數據，結合這些故障數據對車輛的可靠性進行分析，從而對其維修策略進行優(yōu)化，對于降低維修成本、提高車輛運行的可靠性和安全性具有重要意義。

一、重慶地鐵6號線車輛檢修現狀

目前重慶地鐵6號線車輛修程分為列檢、均衡修、架修、大修四級，其中列檢、均衡修為日常維護檢修，架修、大修為定期檢修。其中均衡修由系統(tǒng)修和專項修兩部分構成，系統(tǒng)修共設置24種修程，是利用列車正常運營中的間隙時間即早高峰入庫和晚高峰出庫之間在車輛段內的停留時間開展的修程。各項修程周期如下：

表1 重慶地鐵6號線車輛修程

重慶地鐵6號線目前采用的檢修規(guī)程是以定期預防性檢修為主的檢修策略，結合車輛制造商提供的車輛維護手冊，并參照國內其他城市地鐵公司的檢修結合車輛運營里程、時間和環(huán)境等因素，確定了車輛的檢修周期和內容?，F有的維修策略的制定對以下因素的考慮不足：

1.檢修周期的制定主要依據的是經驗以及其他地鐵公司的檢修制度，缺乏對車輛設備可靠性的深入研究。當設備的檢修周期短于車輛發(fā)生故障的實際周期時，將產生過量維修，增加了維修費用，造成不必要的浪費。當設備的維修的周期過長于車輛發(fā)生故障的實際周期時，將使得車輛維修不足，影響車輛運行的可靠性和安全性。

2.由于設備自身特性和在車輛系統(tǒng)中所起的作用不同，不同類型的設備故障曲線和壽命特征有很大的不同，適用不同的檢修策略。定期維修比較適用故障規(guī)律符合浴盆曲線的機械設備，即不易發(fā)生偶發(fā)故障，故障的發(fā)生取決于工作時間的設備，如轉向架、車體、車鉤緩沖裝置等。車輛上很多設備的技術狀態(tài)和故障規(guī)律并不遵循浴盆曲線，其可靠性與時間無關，只有早期故障期和偶然故障期，沒有耗損故障期，定期維修對這類設備并不適合，維修效果不佳。

3.不同設備失效造成的后果不同，有些設備故障會對安全、正常運營造成較嚴重的影響，有些設備故障造成的后果對于運營造成的影響較小，應該采取不同的維修策略。

二、車輛檢修策略

（一）檢修策略分類

目前的車輛檢修策略通?？梢苑譃槿悾菏潞缶S修、預防性維修和狀態(tài)維修。

事后維修是指在設備發(fā)生故障后，對其進行維修，使其恢復到規(guī)定狀態(tài)。完全實行事后維修無法保障設備的可用度和安全性，一旦出現突發(fā)故障很可能會造成較為嚴重的后果，甚至會出現人員、環(huán)境的安全事故。

預防性維修是指在設備故障發(fā)生前采取預防維修措施（如提前更換），以減少出現故障損失的可能性。預防性檢修以車輛運行時間或里程作為維修期限，只要車輛達到了預先規(guī)定的時間或者走行公里數，不管設備的技術狀態(tài)如何，都要進行規(guī)定的維修工作，這是一種強制性的預防性維修。在預防維修的基本思想上，又發(fā)展了多種預防維修理念，包括定期預防維修、以可靠性為中心的維修（Reliablility Centered Maintenance，RCM）、基于風險的維修（Risk-Based maintenance，RBM）。

狀態(tài)維修又稱視情維修，是按照設備實際技術狀況來確定維修的時間和時機。狀態(tài)檢修策略是基于現代設備故障診斷的技術的一種檢修策略，通過應用傳感器對車輛設備進行實時的監(jiān)控，能夠直觀地發(fā)現故障從而進行維修。

（二）檢修測量優(yōu)化原則

車輛系統(tǒng)中包含有復雜的機械部件和電子元件，由于設備的結構構成不同，它們的故障率曲線相差很大，不能簡單地運用故障事后修、定期修或者狀態(tài)修來確定維修策略，需要根據設備的重要度和不同區(qū)分開。有些設備依照重要性采取具體維修策略，有些設備依照時間間隔來確定維護策略，這樣才能夠在保證車輛系統(tǒng)可靠性和安全性的同時，滿足車輛運營的經濟效益。

機械設備的故障規(guī)律符合浴盆曲線，對設備進行檢修維護之后，故障率都會有所下降，但是機械設備的疲勞和磨損等問題加重之后，運行狀態(tài)也會隨之變得惡劣。如果能夠根據設備故障規(guī)律，在設備發(fā)生故障前的拐點處，對設備采取科學的檢修維護策略，那么就可以有效地避免維修過度和不足的缺點，使運營單位獲得最大效益。

對于電子電氣設備來說，由于其故障規(guī)律沒有明顯的特點，偶然性的故障較多，根據實際運營情況，對重要度高的電子設備進行現代設備診斷技術，運用傳感器等來預防電子設備的偶然故障，結合設備壽命周期規(guī)律來確定設備采用科學的檢修策略。

（三）檢修策略決策方法

對于地鐵車輛進行檢修的根本目的是為了保證運營的可靠性，降低設備故障對車輛運行的影響。因此選擇維修策略的原則是在保證車輛運行的安全性和設備的可靠性的前提下，盡可能地降低維修成本。重慶地鐵6號線在幾年的運行過程中積累了大量的故障數據，通過對這些故障數據進行定量和定性分析，可以確定不同設備的可靠性特征量以及不同的故障對車輛運行造成的影響。通過對故障數據的分析，以設備的故障率類型、故障危害和故障頻率為判斷原則，對車輛系統(tǒng)的檢修策略進行優(yōu)化，從而保證車輛運行的安全性和設備可靠性，降低車輛維修費用[1，2]。

三、車輛系統(tǒng)劃分和故障統(tǒng)計

地鐵車輛的故障包括正線運營過程中發(fā)現的故障和檢修過程中發(fā)現的故障，通過對故障信息進行統(tǒng)計分析，可以得出設備故障影響、故障分布規(guī)律、故障率等信息，從而為優(yōu)化維修策略提供依據。由于重慶地鐵一號線前后幾期開通時間跨度較大，不同批次的地鐵車輛選用的設備有差異，因此選擇投入使用時間較為接近的10列車（06022～06031）對其故障進行統(tǒng)計，統(tǒng)計時間為2017年1月到2019年3月。由于故障記錄中劃分的車輛系統(tǒng)較為細致，不便統(tǒng)計分析，在本文中對部分系統(tǒng)進行了合并，最后將故障分為以下幾個系統(tǒng)：車體及內裝、轉向架、車鉤緩沖裝置、車門、空調系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、電氣牽引系統(tǒng)、電氣輔助系統(tǒng)、受電弓系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、列車網絡系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、司機室設備、其他共14個系統(tǒng)，不同系統(tǒng)故障統(tǒng)計結果如表2[3]。

表2 重慶地鐵6號線故障統(tǒng)計

運用直方圖和餅圖更能直觀顯示各系統(tǒng)故障情況。圖1為各系統(tǒng)故障數量直方圖，圖2為各系統(tǒng)故障占車輛總故障的比例。

圖1 各系統(tǒng)故障數量直方圖

圖2 各系統(tǒng)故障所占車輛總故障的比例

從故障統(tǒng)計可以看出，車輛運行兩年多的時間里，10列車總的故障數為1130件，其中乘客信息系統(tǒng)故障達32.1%，空調系統(tǒng)故障達20.3%，為故障數最多的兩個系統(tǒng)，照明系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)、車門系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、轉向架系統(tǒng)的故障數量也較多，應當在日常檢修中重點關注。

在這些故障中，不同的故障對車輛運行造成的影響不同，不同的國際、國內標準，對故障造成的后果（故障失效）進行了定義。根據重慶地鐵的規(guī)定，對于車輛的故障失效后果劃分為清客掉線、換車回庫、終到下線、搶修、臨修、未出庫，對上述1130項故障造成的影響進行統(tǒng)計如表3-2所示。

表3 車輛故障失效后果統(tǒng)計

可以看出，車輛故障造成的后果包括臨修、搶修、換車回庫、清客掉線、終到下線。其中臨修、搶修這兩個后果對車輛正常運行造成的影響不大，換車回庫、清客掉線、終到下線、未出庫對軌道交通線的正常運營造成的影響較為嚴重。通過統(tǒng)計發(fā)現，造成換車回庫、清客掉線、終到下線、未出庫的34項故障中，各系統(tǒng)所占故障數如表4所示。

表4 各系統(tǒng)嚴重故障數統(tǒng)計

通過統(tǒng)計可以發(fā)現，轉向架、車體、受電弓、輔助系統(tǒng)故障對車輛運營造成的影響相對較小，牽引系統(tǒng)、車門系統(tǒng)、制動系統(tǒng)部分故障對車輛運行造成較為嚴重的影響，因此從故障的影響方面考慮，這部分系統(tǒng)的檢修是研究的重點。

四、車輛各系統(tǒng)檢修策略優(yōu)化

根據車輛各系統(tǒng)的故障數量和故障后果，可以將車輛系統(tǒng)分為A、B、C共3類，其中，A類系統(tǒng)為故障數量較多、故障后果較為嚴重的，B類系統(tǒng)為故障數量較多、但嚴重后果較少；C類系統(tǒng)為故障數量較少且沒有造成嚴重后果的。通過對重慶地鐵6號線車輛系統(tǒng)的故障數量和故障后果進行統(tǒng)計和分析，A、B、C類系統(tǒng)如表5。

表5 車輛系統(tǒng)分類

可以看出，出現故障較多且故障后果較為嚴重的系統(tǒng)包括乘客信息系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)、車門系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)，而空調系統(tǒng)和照明系統(tǒng)雖然故障較多，但故障后果相對較小，轉向架、車體、受電弓、輔助系統(tǒng)、貫通道及車鉤系統(tǒng)故障數量較小且故障嚴重程度較低，對車輛運行產生的影響很小。因此重點需要對乘客信息系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)、車門系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)的檢修策略進行優(yōu)化[4，5]。

表6 A類故障現象及原因

五、結束語

本文結合重慶地鐵車輛1號線車輛運營過程中的所出現的故障問題，對車輛各系統(tǒng)的故障數量、故障影響進行了分析，找出了對車輛運行影響較大的系統(tǒng)。并且對其中主要故障現象、故障原因進行了統(tǒng)計，最后針對性地提出了檢修改進策略。通過對故障數據進行統(tǒng)計分析，從而確定檢修策略改進的方向具有較強的針對性，在一定程度上有針對性的減少地鐵車輛的故障發(fā)生率，提高檢修質量。需要說明的是，不同的線路、不同時期的車輛其故障類型、故障數量也可能存在差異，因此對于故障數據的分析應該持續(xù)進行，并且持續(xù)優(yōu)化檢修策略，優(yōu)化之后的策略是否有效地改善設備工作的可靠性和車輛運行狀況，還需要經過現場實踐的檢驗。