劉 佳 李瑞榮

(廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院機車車輛學(xué)院， 510430， 廣州∥第一作者， 工程師)

我國城市軌道交通線路大多采用壓縮行車間隔的方法來提高線路運能。列車長期超負荷運營將導(dǎo)致車輛故障的絕對數(shù)增加，車輛扣車檢修(以下簡稱“扣修”)時間增長，供車率(可上線列車數(shù)與配屬列車數(shù)的比值)下降。為緩解此矛盾，許多城市軌道交通企業(yè)進行了積極的探索，車輛均衡檢修(以下簡稱“均衡修”)模式是目前較為成熟的車輛維修策略。

1 城市軌道交通車輛預(yù)防性計劃檢修制度

我國城市軌道交通車輛檢修制度基本沿用干線鐵路的經(jīng)驗，采用日常維修和定期檢修結(jié)合的預(yù)防性計劃修(以下簡稱“計劃修”)模式。隨著車輛運用和維修經(jīng)驗的積累，通過對車輛故障的統(tǒng)計分析、研究車輛零部件的損傷規(guī)律，能不斷優(yōu)化車輛的檢修修程。以某地鐵線路的A型車為例，其車輛檢修周期如表1所示。車輛檢修修程以走行公里數(shù)或時間間隔為基準，達到檢修周期的車輛即扣修，計劃性檢修的扣修時間較長，列車上線率難以提高。

表1 某地鐵線路A型車檢修周期表

2 傳統(tǒng)計劃修模式對供車率的影響

2.1 檢修車對供車率的影響

城市軌道交通線路的車輛配屬是根據(jù)設(shè)計階段對近、遠期的客流預(yù)測和車輛檢修制度綜合考慮確定的。配屬列車數(shù)Np根據(jù)運用方式的不同，可分為運用列車數(shù)Ny、備用列車數(shù)Nb和檢修列車數(shù)Nj，其相互關(guān)系的計算式為：

Np=Ny+Nb+Nj

(1)

對于已開通運營的城市軌道交通線路而言，在Np固定、Nb相對固定(一般為1～2列)的情況下，如要增加Ny，只有減少Nj。Nj包括架大修送修的列車數(shù)Ns、鏇修列車數(shù)Nx、臨修列車數(shù)Nl及庫停檢修列車數(shù)Nk，其數(shù)量關(guān)系為：

Nj=Ns+Nx+Nl+Nk

(2)

分析式(2)可知，Ns、Nx、Nl均有固定的配比，因而，檢修車中唯一可調(diào)整的只有Nk。以某地鐵線路為例，該線的列車數(shù)據(jù)為:Np=30，Nb=1，Ns=1，Nx=1，Nl=1，則Ny+Nk=26。由此可知，要增加Ny、提高供車率，就必須減少Nk，而Nk取決于車輛檢修周期及各級檢修的扣修時間。

2.2 車輛年扣修總時間及供車率分析

城市軌道交通車輛的年扣修總時間Tz由車輛的各級修程扣修時間Ti計算而得:

(3)

式中：

Ti——每級修程的年扣修時間之和；

ti——每級修程每次扣修的時間；

mi——每級修程每年扣修的次數(shù)；

i——自然數(shù)序列；

n——修程的級數(shù)(不含架大修)。

以表1為例計算，該線路列車的年檢修計劃包括年檢、半年檢和月檢，則每列車年扣修時間為：

Tz=t1m1+t2m2+t3m3

(4)

式中：

t1——年檢扣修時間；

t2——半年檢扣修時間；

t3——月檢扣修時間；

m1——年檢的扣修次數(shù)；

m2——半年檢的扣修次數(shù)；

m3——月檢的扣修次數(shù)。

該線路實際的車輛檢修計劃分別為：①年檢的扣修時間為5 d，扣修次數(shù)為1次；②半年檢的扣修時間為3 d，扣修次數(shù)為2次；③月檢的扣修時間為1 d，扣修次數(shù)為12次。由于高等級修程涵蓋低等級修程中的檢修內(nèi)容，因此應(yīng)扣除低等級修程中重復(fù)計算的扣修次數(shù)。由此可得：t1= 5，m1= 1；t2= 3，m2=1；t3= 1，m3= 10。將t1、t2、t3、m1、m2、m3分別代入式(4)，可得到該線每列車年扣修時間Tz為18 d。

全線所有列車的年扣修時間T的計算式為：

T=TzNp

(5)

該線的Np=30，則T為540 d。設(shè)年工作日為Tg，則每天扣修列車數(shù)Nk的計算式為：

Nk=T/Tg

(6)

采用輪班工作制時Tg取365 d，采用非輪班工作制時考慮節(jié)假日因素Tg取250 d。由此可得到Nk的取值在1.5～2.2列之間，Nk取整數(shù)為2列。該線的Ns=1，Nx=1，Nl=1，由式(2)可得Nj=5，則進一步計算得到該線的供車率為83%。

由此可見，計劃修下若線路的每日停運列車數(shù)量較多，將導(dǎo)致供車率偏低。隨著線路客流量的增加、行車間隔的進一步縮短，在配屬列車數(shù)不增加的前提下，計劃修已無法滿足線路供車數(shù)量的要求。

3 城市軌道交通車輛的均衡修模式

3.1 城市軌道交通車輛均衡修建立的基礎(chǔ)

3.1.1 城市軌道交通車輛修程的特點

月檢、半年檢和年檢這三級修程主要是進行車輛設(shè)備的外觀、功能檢查，簡單的維護、保養(yǎng)以及基本的測量、測試，具有檢修程度淺的特點，大部分的檢修內(nèi)容對車輛的系統(tǒng)設(shè)備和車輛的整體功能沒有直接影響?？衫眠@一特性調(diào)整維修時機，建立均衡修模式。

均衡修是依據(jù)原有車輛檢修修程中對檢修周期和扣修時間的規(guī)定，提出將原來集中在某幾個檢修時間段內(nèi)進行的月檢、半年檢或年檢任務(wù)分散到列車在運營期間的不上線時段或較低級別的修程中，使得整個檢修工作分散而均勻。

3.1.2 城市軌道交通列車運行窗口期

城市軌道交通線路的運營時間一般為5:00—24:00，線路客流量在高峰、平峰、低峰不同時段各具特點。在客流的早、晚高峰時段和非高峰時段，城市軌道交通線路的上線列車數(shù)各有不同，因此，在非高峰時段有一定數(shù)量的列車將退出正線運營。本文將列車在運營期間的不上線時段定義為列車運行窗口期。

以上文的地鐵線路為例，該線的Np為30列，圖1為該線不同時段的上線列車數(shù)。與計劃修將車輛扣停全天不同，均衡修針對非高峰期退出服務(wù)的列車，利用其運行窗口期實施檢修。該線早高峰時段為6:30—9:30，晚高峰時段為16:30—19:30，考慮出入庫時間后，列車在早、晚高峰之間的運行窗口期為10:00—16:00，時長為6 h。由于運行窗口時間較短，無法完成月檢、半年檢及年檢所有的檢修項目，因此將月檢、半年檢及年檢三級修程的檢修內(nèi)容拆分，分散到多個列車運行窗口期內(nèi)完成。

圖1 案例線路不同時段的上線列車數(shù)Fig.1 Number of vehicles on line at different times of case line

3.2 建立城市軌道交通車輛均衡修的工作流程

構(gòu)建均衡修工作流程的基本前提是在不降低檢修強度的基礎(chǔ)上拆分原有計劃修模式下的檢修內(nèi)容。均衡修的確立可以分為5個階段，其檢修內(nèi)容的整合如表2所示。

表2 均衡修模式對城市軌道交通車輛檢修內(nèi)容的整合

1) 第1階段：確立車輛最小維修間隔時間，計算均衡修項目個數(shù)。如表2所示，被拆分檢修作業(yè)中，最高級別為年檢，最低級別為月檢，則車輛的最小維修間隔時間為1個月。

2) 第2階段：分析計算列車運行窗口期的檢修能力。保持月檢的檢修內(nèi)容不變，將半年檢的檢修任務(wù)按工時拆分為6份，將年檢的檢修任務(wù)按工時拆分為12份。

3) 第3階段：為保證原有檢修強度，將2次半年檢檢修內(nèi)容、1次年檢檢修內(nèi)容與月檢內(nèi)容拼接，以確保所有車輛在1年內(nèi)完成12次月檢、2次半年檢和1次年檢所有的檢修內(nèi)容。如表2所示，以1月份為例,該月的車輛執(zhí)行均衡修內(nèi)容1包括了月檢、半年檢內(nèi)容1和年檢內(nèi)容1所對應(yīng)的檢修項目。

4) 第4階段：根據(jù)實際情況，科學(xué)、合理地調(diào)整每個均衡修的檢修內(nèi)容，刪除同一車輛中設(shè)備和部件的重復(fù)性、低級別的檢修內(nèi)容，根據(jù)車輛檢修工藝流程重組生成新的檢修工藝文件。

5) 第5階段：對初步完成的12個修程計劃進行微調(diào)及優(yōu)化，注意計劃完成時間的平衡性，以保證扣修時間的最大化利用。注重修程各項目之間的關(guān)聯(lián)性，盡量避免重復(fù)修、過度修。

3.3 檢修周期對城市軌道交通車輛均衡修的影響

均衡修是將計劃修下以列車作為檢修對象轉(zhuǎn)換為以車輛各系統(tǒng)設(shè)備、零部件作為檢修對象，因此，車輛設(shè)備及零部件的檢修周期直接影響均衡修項目的設(shè)置。對于拆分為12個批次的均衡修項目，只有當(dāng)車輛設(shè)備及零部件的檢修周期時間為12的公約數(shù)時，才能將該設(shè)備及部件的檢修內(nèi)容列入均衡修項目，形成周期性的預(yù)防性檢修。當(dāng)車輛設(shè)備及零部件的檢修周期不滿足上述要求時，為了有效地執(zhí)行預(yù)防性維修，可另行設(shè)置針對某一設(shè)備或部件的“專項修”。

4 實施均衡修的優(yōu)點及制約因素

4.1 均衡修的優(yōu)點分析

4.1.1 提高了車輛部門的供車率

與計劃修相比，執(zhí)行均衡修縮短了車輛的庫停檢修時間，單列車全年所需的檢修時間由原來的18 d減少到12 d，供車率由原來的83%提升至90%(見表3)，可在配屬車輛數(shù)不變的前提下最大限度地增加運用列車數(shù)，為在客流高峰時段縮短行車間隔、提高運能創(chuàng)造條件。

表3 計劃修與均衡修下的供車率對比

4.1.2 簡化了檢修工作計劃

將全年的車輛檢修工作均衡拆分到12個月中，每個月所有車輛執(zhí)行同一份檢修規(guī)程(如1月份執(zhí)行均衡修內(nèi)容1)，改變了以往1個月執(zhí)行多份修程的現(xiàn)象，大幅降低了編排檢修作業(yè)計劃的工作強度。

4.1.3 提高了檢修的靈活性

各均衡修任務(wù)間為并列關(guān)系，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡赜蚝蜌夂蛱攸c科學(xué)、合理地安排均衡修項目內(nèi)容。例如，在重大節(jié)假日前進行設(shè)備普查，在南方潮濕天氣來臨前進行電氣設(shè)備的清潔維護，在夏季高溫前完成車輛空調(diào)檢修，走行部換油等作業(yè)量大的車底作業(yè)盡量避開高溫酷暑季節(jié)等。這樣，一方面可減少因客流變化和設(shè)備超負荷運行而造成故障集中爆發(fā)，減少正線運行車輛的故障率；另一方面也可改善檢修工作環(huán)境，體現(xiàn)對檢修人員的人文關(guān)懷。

4.2 均衡修的影響因素

1) 配屬車輛數(shù)Np。均衡修將檢修任務(wù)安排在1個或多個列車的運行窗口時間內(nèi)進行。然而，像蓄電池維護、繼電器整改等任務(wù)所需耗時較長(如蓄電池維護時需要充電3次、放電2次，歷時2 d)，無法在1個列車運行窗口內(nèi)實施且不能分段進行，這就需要將列車扣停檢修。因此，車輛檢修部門仍需有足夠的備用列車數(shù)，以確保正線運營。

2) 列車在正線的運營情況。均衡修下非高峰時段列車按計劃退出正線、入庫檢修。但是，受正線運營情況的影響，原定回庫列車有可能無法正常回庫，從而可能導(dǎo)致既定的檢修任務(wù)無法按計劃完成。因此，必須保證在列車的運行窗口期內(nèi)檢修能力富余，對于無法按計劃執(zhí)行均衡修任務(wù)的列車，應(yīng)順延至后續(xù)的運行窗口期完成其檢修任務(wù)。

3) 列車運行窗口時間的檢修能力。隨著城市軌道交通線網(wǎng)的持續(xù)擴大，線網(wǎng)的配屬車輛數(shù)不斷增加，需要相應(yīng)地增加列車運行窗口期的檢修能力，以滿足檢修工作量擴大后的需求?？紤]到人員變動及其他特殊情況，列車運行窗口期的檢修能力可按其實際檢修工作量1.5倍進行設(shè)置。檢修能力的增加在一定程度上意味著檢修人員數(shù)量的增加，也就意味著維護成本的增加。對擬采用均衡修的線路，必須嚴格計算列車運行窗口期的檢修能力，分析現(xiàn)有檢修能力能否完成配屬車輛數(shù)的均衡修任務(wù)。

4) 檢修人員的檢修能力及工作效率。計劃修模式下，檢修班組按修程等級設(shè)置，其檢修內(nèi)容固定，檢修人員只需完成對應(yīng)級別的檢修任務(wù)，因而對檢修作業(yè)的流程較為熟悉、檢修的熟練度較高，且各級修程預(yù)留有固定的扣修時間，檢修工作時間安排也較寬裕；均衡修模式下，由輪值班組人員配合定修班組人員共同完成均衡修任務(wù)，車輛每月執(zhí)行同一均衡修任務(wù)，但不同月份的檢修任務(wù)各異，這在一定程度上造成檢修人員對檢修作業(yè)不夠熟悉，不利于檢修工作效率的提高。

5 均衡修模式存在的問題及改進方向

1) 采用均衡修需要科學(xué)的管理。為發(fā)揮均衡修的最大效能，需從以下3個方面入手：①加強車輛部件故障周期的統(tǒng)計管理，根據(jù)部件故障的周期變化特征及規(guī)律及時調(diào)整均衡修項目內(nèi)容；②落實維修人員的修前培訓(xùn)，避免因?qū)z修項目不熟悉造成人為失誤；③加強檢修設(shè)備和備品的管理，從物料、設(shè)備方面保證均衡修項目的順利實施。

2) 車輛部件仍存在欠修或過修的問題。均衡修是在拆分計劃修修程基礎(chǔ)上形成的一種新的檢修策略，其本質(zhì)仍為預(yù)防性計劃檢修，并未從根本上改變車輛檢修以預(yù)防為主的固有屬性。由于車輛零部件具有不同的使用壽命和故障周期，且維修范圍廣、維修程度不一致，為便于車輛檢修工作組織，使檢修工作具有計劃性，維修任務(wù)設(shè)置往往具有較大的冗余度，使得部分車輛零部件存在過修問題。均衡修在車輛設(shè)備和部件的檢修時機上并沒有做出太大的改善，也不可能完全避免欠修和過修的情況。為進一步提高車輛的檢修效率、降低維修成本，需要逐步引導(dǎo)車輛部件檢修向狀態(tài)修的方向發(fā)展。

6 結(jié)語

均衡修能夠有效地減少車輛的庫停檢修時間,提高供車率，并創(chuàng)造良好的社會經(jīng)濟效益。然而，均衡修作為預(yù)防性計劃檢修制度的一種新的表現(xiàn)形式，在實施過程中需要進行科學(xué)的管理，這樣才能發(fā)揮其最大效能。要真正實現(xiàn)城市軌道交通車輛的精益維修，必須確定車輛所有零部件的使用壽命和維修周期，對關(guān)鍵部件進行狀態(tài)監(jiān)測，并建立模型來精確預(yù)測車輛零部件的使用壽命，進而實行按需修理。因此，預(yù)防性狀態(tài)修模式將是未來城市軌道交通車輛檢修的發(fā)展方向。