高速列車高級別維修研究

曾令金

(鐵道部運輸局,北京100844)

作為環保型的中國高速鐵路交通運輸,其建設和運用規模之大、交路之長、速度之高、載客量之大在全世界是前所未有的。高速列車高級別維修對高速列車高效、可靠、安全運用影響巨大,因此,進行高速列車高級別維修的研究是非常重要的。

1 高速列車高級別維修體系

為了滿足高速列車高效、可靠、安全運行,在現代維修理論的指導下,建立了適應高速鐵路運營需要的現代化高級別修程的維修體系。通過整體規劃、分步建設,在北京、武漢、上海、廣州、成都、西安6大城市規劃建設了動車客車段和動車基地,其布局和分工、規模和能力以及主要功能和設施都具創新性,形成了自主檢修模式。

1.1 動車客車段和動車基地布局

動車客車段和動車基地布局主要依據路網布局與發展規劃,結合動車組的配屬和使用方案,先期在北京、武漢、上海、廣州規劃建設4個高速列車高級別修程檢修基地,隨著高速鐵路建設的推進和高速網絡的完善,補充設計建設成都、西安2個高速列車高級別修程檢修基地。基地布局的主要目標為立足主要干線、輻射周邊地區,覆蓋速度200 km/h以上的高速列車3、4、5級檢修,也稱高級別維修。

北京動車客車段重點輻射東北、華北及京津環渤海地區,負責京廣、京哈(大)、石太、京滬、膠濟客運專線及相關城際鐵路;武漢動車基地輻射華中地區,負責鄭西、鄭武、鄭徐、武廣、滬漢蓉等客運專線及相關城際鐵路;上海動車客車段重點輻射華東及長三角地區,負責京滬、滬漢蓉、浙贛客運專線和杭州—寧波—深圳間的沿海客運專線及相關城際鐵路;廣州動車基地重點輻射華南及珠江三角地區,負責京廣、廣深、廣珠客運專線和杭州—寧波—深圳間的沿海客運專線及相關城際鐵路;成都動車基地輻射西南地區,負責滬漢蓉、成貴、成綿樂、渝黔、渝利線、云桂、南昆、長昆等客運專線及城際鐵路;西安動車基地輻射西北地區,負責鄭西、西寶、西大寶蘭、蘭西、蘭烏、呼包等客運專線及城際鐵路。

1.2 動車客車段和動車基地檢修車型分工

北京動車客車段主修車型為CRH3和CRH5型,兼修CRH2型;武漢動車基地主修車型為CRH2型,兼修CRH3型;上海動車客車段主修車型為CRH2和CRH3型,兼修CRH1型;廣州動車基地主修車型為CRH1型,兼修CRH3型;成都動車基地主修車型為CRH2型,兼修CRH1和CRH3型;西安動車基地主修車型為CRH3型,兼修CRH2和CRH5型。

1.3 動車客車段和動車基地建設規模和能力

北京動車客車段位于北京世界公園南側,京山線東側,距北京南站9.2 km,占地1.20 km2,年設計檢修能力300組;武漢動車基地位于武漢站與武昌東編組站之間,距離武漢站2.5 km,占地1.42 km2,年設計檢修能力400組;上海動車客車段位于上海南翔編組站以南,距上海站、虹橋站均約13 km,占地1.17 km2,年設計檢修能力250組。廣州動車基地位于新廣州站西南側,距新廣州站約6 km,占地1.024 km2,年設計檢修能力250組。成都動車基地位于成都站與在建的成都東客站之間,距新建成都東客站約7.1 km,占地1.31 km2,年設計檢修能力300組。西安動車基地位于新建西安北站西端客專正線南側,距西安北站約5 km,占地1.1 km2,年設計檢修能力250組。

1.4 動車客車段和動車基地的主要功能

動車客車段和動車基地管理功能、高速列車檢查整備功能、高速列車高級別檢修功能、零配件儲備及配送功能、信息化管理功能、排污處理功能。

1.5 動車客車段和動車基地主要設施

動車客車段和動車基地主要設施包括轉向架檢修庫,3級修程檢修庫,4級修程檢修庫,5級修程檢修庫,1、2級修程檢修、臨修庫,主要零、配件輔助檢修設施,走行部故障診斷設施,輪對探傷和不落輪旋加工設施,車體外部自動清洗設施,集便器排污設施,主要零部件配送中心,動車組管理信息中心,動車組存車設施以及地坑隱蔽式整列架車設施。

1.6 動車客車段和動車基地自主檢修

動車客車段和動車基地主要完成高速列車3、4、5級高級別修程的自主檢修,恢復高速列車的基本性能和功能。自主檢修的形成依據各個動車客車段和動車基地建設進度、能力形成、試修安排、推進計劃、評估申請、組織評審、資質認證等階段進行推進,逐步形成一個涵蓋全路高速鐵路運營、區域輻射的規模檢修。使從事動車組檢修的技術、管理和操作人員熟悉工藝流程、檢修標準、檢修規程的內容,全面系統地掌握3、4、5級檢修的技術和工藝,建立改進和完善自主檢修模式。

2 高速列車修程修制

高速列車高級別維修體系的建立為高速列車維修搭建了一個高級別維修硬件平臺,而高速列車修程修制的研究、制度的建立和完善,為高速列車維修搭建了一個高級別軟件平臺。

高速列車的設計是以可靠性、可用性、維修性、安全性(RAMS)為標準設計的,其設計壽命又以壽命周期費用(LCC)的合理性為依據,既不降低標準,又經濟合理。基于RAMS標準和LCC的考慮,我國的高速列車維修須以可靠性為中心的維修(RCM)理論為指導,以動車客車段和動車基地為平臺,以先進的檢修和檢測裝備為基礎,以高度信息化的管理系統為支撐,以全面有效的檢修人員培訓為前提,結合我國鐵路路情實際,用先進的檢修理念、檢修標準和檢修方式,實現動車組可靠維修、安全運行,高效使用的目標。

2.1 以可靠性為中心的維修(RCM)

以可靠性為中心的維修是指按照以最少的維修資源消耗保持裝備固有可靠性和安全性的原則,應用邏輯決斷的方法確定裝備預防性維修要求的過程和方法。即對系統進行功能與故障分析,明確系統內各故障的后果;用規范化的邏輯決斷方法,確定出各故障后果的預防性對策;通過現場故障數據統計、專家評估、定量化建模等手段在保證安全性和完好性的前提下,以維修停機損失最小為目標優化系統的維修策略。

隨著京津、武廣、鄭西、滬寧350 km/h高速鐵路的相繼開通,我國高速鐵路高速列車應用可靠性維修理論,在可靠性維修方面積累了寶貴的知識和經驗,為可靠性維修研究打下了良好的基礎。如應用可靠性理論分析及實踐,對CRH2型動車組檢修周期進行了可行性評估和專家評審,將CRH2型動車組3級修檢修周期由45萬km延長至60萬km,增加了更換牽引電機潤滑油脂、油壓減振器性能測試等項目;將CRH2型動車組車4級修檢修周期由90萬km延長至120萬km,增加了制動夾鉗分解檢修項目。根據國內環境變化的復雜性,對換氣裝置、濾網裝置加強清潔、吹掃次數,改善部件應用環境等,有效地提高了部件和系統的可靠性。

2.2 修程修制基本框架

高速列車修程修制基本框架分為預防性維修、事后維修(或修復性維修)和主動維修(見圖1)。

圖1 高速列車修程修制基本框架圖

高速列車修程修制包括檢修規程、檢修標準和檢修細則(工藝)3項基本內容。

2.3 檢修的基本方式

(1)部件換件修

在高級別修程中需要檢修或更換部件,都采用換件修的方式,拆下的部件分3種情況安排送修。①對于技術結構比較簡單的部件由檢修基地檢修。②對于技術結構比較復雜,修程范圍較大的部件,由檢修基地提供相應的檢修場地和配套設施,委托制造工廠在檢修基地內設置的檢修場所檢修。③對于大部件,如牽引變流器,牽引變壓器、控制系統單元、制動系統單元等返回制造工廠檢修。

(2)專業化集中修

按照動車客車段和動車基地檢修車型分工要求,相對車型整車集中在一個基地或幾個基地進行檢修;而部件的檢修主要集中在檢修基地進行檢修;對于專業化較強,需要檢測、試驗的部件集中在制造工廠檢修。

(3)檢測狀態修

高速列車服務性設施一般采取狀態修,即隨檢隨修,始終保持技術狀態良好;部分設備或部件按照使用壽命的界定,在不能適應使用要求,即將發生故障前進行更換,采用監視、檢測型的狀態修。

(4)均衡修

為減少高級別修程修車時間,通過換件的方式將已經達到壽命周期的部分部件,在運用過程中或其他較低級修程中化整為零、安排檢修,減少高級別修程中的工作量,盡可能壓縮高級別修程的在修時間。

高速列車在同時投入運用時,為避免走行公里集中到達而產生高級修程同時發生的情況,有選擇的超前安排計劃,實現均衡維修。

2.4 檢修作業流程

依據動車組檢修規程以及動車客車段和動車基地的生產條件、工藝布局、設備配置狀況及其特點,動車客車段和動車基地高速列車高級別修程基本作業流程如圖2。

圖2 動車客車段和動車基地高速列車高級別修程基本作業流程圖

2.5 信息化管理

高速列車維修理論是支撐,測試與診斷是基礎,信息化管理是依據。在中國高速鐵路建設運用規模、交路、車型、速度、載客量、信息量均需要有現代化管理手段為高速列車維修服務。建立高速列車維修信息系統,是有效發揮自主維修體系作用的可靠保障。

動車客車段和動車基地信息系統主要是對動車組運用和維修作業進行管理。包括動車組使用、技術整備、檢查維修、安全運行、配件壽命、設備管理等。而高級別的維修管理主要在技術管理、生產管理、物流管理、調度指揮、安全監控等內容,過程之外的準備工作集中在數據采集、遠程診斷、網絡傳輸、集中處理、匯總分析,從而使各級管理人員及時掌握高速列車生產、安全、運行情況,進行有效管理,科學決策。各崗位工作人員通過信息共享,及時了解崗位工作內容和標準,進行作業質量控制。

3 高速列車高級別維修實踐成果

隨著動車客車段和動車基地逐步建成和投入使用,高速列車高級別修程將逐步由原來以主機廠維修為主過渡到動車客車段和動車基地為主的維修。并按照高級別修程的試修安排、推進計劃、評估申請、組織評審、資質認證等階段程序建成一個,投入一個,運行一個,資質認證一個。目前已經有2個動車客車段進行了3級修程的試修、評審和資質認證工作。有 1個動車基地正在進行3級修程的試修、評審和資質認證工作。北京動車客車段正在積極準備安排4級修的試修、評審和資質認證工作。

3.1 高速列車高級別維修實踐

北京動車客車段是全路最先建成的高級別維修基地,2009年年底完成了首列CRH2A型高速列車的3級修生產,為高速列車高級別維修開啟了一個良好開端,奠定了一個扎實的基礎。

CRH2A動車組3級檢修主要是轉向架檢修。轉向架檢修主要包括動車組的輪對軸箱組成、牽引電機組成、空氣彈簧組成、軸箱彈簧組成、減振器、速度傳感器、制動夾鉗等關鍵部件。北京動車客車段由于安裝了先進的地坑隱蔽式整列架車設施,因此不需要對3級修CRH2A動車組進行解編,從而大大減少了解編和重新編組的時間和費用,符合現代化高效、安全、可靠的維修要求。動車組3級檢修作業流程如圖3。

圖3 動車組3級檢修作業流程圖

北京動車客車段進行的動車組3級維修,雖然人員素質、設備使用、工作熟悉程度還處在一個不太完善的過程中,但由于采用了先進的地坑隱蔽式整列架車設施,其作業流程顯示其成本的降低和效率的提高具有很大的潛力。

3.2 高速列車高級別維修成果

繼北京動車客車段去年成功進行了高速列車高級別維修之后,今年又有上海動車客車段成功進行了高速列車高級別的維修,武漢、廣州動車基地也正準備進行高速列車高級別維修的準備工作。目前,北京動車客車段已經完成了11列高速列車的高級別修程維修,上海動車客車段即將完成1列高速列車高級別修程維修。極大的滿足了高速鐵路高速列車的運用需求。

4 結論

高速列車高級別維修體系的建立為我國大規模高速列車的運用提供了一個有力的高級別維修保障體系,其設計布局合理,檢修車型分工明確,設備、設施先進、功能齊全,具有完全自主檢修能力,建設規模和能力能夠滿足全路運行1.6萬km客運專線高速鐵路高速列車高級別修程的維修要求。

在現代維修理論的指導下,逐步形成了適合我國國情和路情的修程修制,并將預防維修、預測維修和主動維修有機的結合在一起,制定了各種車型的檢修規程、檢修標準和檢修細則,實施了基本的檢修方式和作業流程,并在高級別維修的信息化管理上進行了嘗試和應用。

通過北京、上海動車客車段高速列車高級別維修實踐,建立起來的維修體系和修程修制是符合中國國情的、科學合理的;其維修過程可以有效節約維修成本、降低維修費用,保證維修質量和效率。

[1] 張曙光.鐵路高速列車應用基礎理論與工程技術[M].北京:科學出版社,2007.

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[5] 中華人民共和國鐵道部.鐵路動車組運用維修規程(暫行)[S].北京:中國鐵道出版社,2007.

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