鐵路機車全壽命周期費用管理研究及應用

王淵

摘 要：隨著中鐵三局運輸工程分公司鐵路運營管理領域的擴大，運用機車的數量、類型和走行公里數在不斷增加，而機車檢修費用、停時也在不斷增加。這些都會影響企業的經濟效益和機車的運用管理。因此，有效控制機車的運用維修費用已經成為了推動企業發展的關鍵因素之一。鑒于此，公司將機車全壽命周期費用管理方法引入了相關管理工作中。通過確定全壽命周期費用（LCC）指標，辨識影響LCC的要因，從可靠性、可用性、維修性和安全性4個方面入手建立數據庫進行數據分析，以辨識全壽命周期費用的驅動因素，并采取有針對性的措施盡可能減少機車運用維護費用。

關鍵詞：鐵路機車；機車全壽命周期；全壽命周期費用（LCC）管理；RAMS

中圖分類號：U268.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.016

1 研究背景

隨著新技術、新設備的推廣和使用，機車長交路的普遍化和運輸任務加重，使用單位對機車的可靠性、維修性提出了更高的要求。由機車運用統計數據可知，機車的使用維修費用占整個機車全壽命周期費用的66%～88%，它是購置費的3～8倍，而有效控制機車的運用維修費是推動運輸企業發展的關鍵因素之一。

機車全壽命周期是指機車研發→制造→出售→使用→報廢的整個過程。作為運輸企業，降低機車的使用成本是成本控制的關鍵，是企業參與市場競爭的基礎。針對機車使用中的大修周期，要綜合費用（維護、檢修直接費用和檢修停時間接費）、可靠性（機破和臨修）、可用性（運用率和出庫整點率）和安全性（因質量問題造成的行車事故）等因素建立數據庫進行相關分析，有效辨識影響LCC（費用）的要因，并針對其中存在的問題提出優化方案，最大限度地減少機車的運用維護費用。

隨著鐵路技術裝備性能的不斷完善，機車的使用和維修費用也在不斷提高。因此，需要工作人員積極探索機車全壽命周期內零部件的修程，有效克服計劃預防修引起的“過剩維修”或修程不合理導致的“維修不足”等問題，使機車的計劃預防修體制逐步向“以可靠為中心”的維修方向發展，使全壽命周期費用實現最優化，從而提高機車的利用率，達到保質、增效、創收的目的。

2 研究路線

本課題是在RAMS基礎上對機車進行全壽命周期管理的，它以完善基礎數據為基礎，從可靠性、可用性、維修性和安全性4個方面入手建立數據庫進行數據分析，有效辨識機車全壽命周期費用的驅動因素，并采取有針對性的措施減少機車全壽命周期費用。

2.1 確定LCC

根據機車的構成情況，可從電機、電器、制動、二三項料4個方面入手確定LCC，同時，建立機車全壽命周期費用管理臺賬，綜合分析LCC。在分析的過程中，要將總的費用結構分解為購置費用模塊、研發費用模塊和運用維修費用模塊，對各費用模塊進行必要的計算和估算，指出主要費用因素。經過統計、分析發現，機車全壽命周期費用與其可靠性、維修性的內在關系如圖1所示。

在機車的運用和維修過程中，可靠性和維修性的設計目標是一致的——提高機車的完好率和可用性，保障運營安全，減少維修費用，優化機車周期費用。但不同的是，可靠性設計是要保證機車正常工作的時間，而維修性則是指當機車發生故障時要盡快修復，提高其利用率。

在機車使用性能一定的條件下，提高其可靠性、維修性能在一定程度上減少維修費用，但是，會增加設計研制費用，即增加購置費，LCC可能會上升；反之，降低其可靠性、維修性能降低購置費，但是，會增加運用維修費用，同樣會使LCC上升。因此，只有保證機車的可靠性和維修性，才能使LCC處于較低水平。

圖1 機車全壽命周期費用與其可靠性、維修性的內在關系

2.2 建立數據庫

建立機車全壽命周期費用臺賬，收集機車壽命周期內各項費用，系統地分析相關數據，辨識影響LCC（費用）的要因，并提出有針對性的優化方案，從而最大限度地減少一個大修周期所需的費用。

建立機車全壽命維修、保養臺賬，記錄、收集機車全壽命周期內零部件的維修和更換情況，并以可靠性為中心（RCM）探索機車零部件的修程。

建立RAMS臺賬，從可靠性、可用性、維修性和安全性4個方面入手建立數據庫進行相關分析。在機車進行技術改造時，可運用全壽命周期費用分析法進行分析，對比、評估舊裝置壽命周期費用和新裝置的壽命周期費用預算，綜合考慮RAMS各項指標，按照可靠性設計流程選取LCC最優的改造方案，從而提高機車的運用率，降低機車全壽命周期費用。

2.3 全壽命周期管理流程

要想讓人們真正認識全壽命周期管理這種方法，將其熟練地應用在日常工作中，更好地為技術工作提供決策依據，為技術改造提供可靠的支撐，就要從技術改造、技術創新的可靠性設計方面入手，規范全壽命周期費用分析流程，具體如圖2所示。技術改造可靠性流程如圖3所示。

3 LCC管理的應用

3.1 探索機車檢修制度修程

目前，應用較多的2種機車檢修制度是計劃預防修理制度和按機車技術狀態修理制度。以可靠性為中心的狀態檢修讓修程的確定有了科學依據，有效克服了計劃預防修引起的“過剩維修”或修程不合理引起的“維修不足”等情況，逐漸實現了壽命周期費用的最優化。

自機車全壽命周期管理活動開展以來，通過強化對日常機車操縱保養的卡控和對機車質量的動態監測，根據機車質量狀態，以可靠性為中心對機車零部件進行狀態修，大大降低了計劃預防修時不必要檢修停時發生的概率，提高了機車的運用率，保證了機車維修工作的經濟性和可靠性。運用RAMS評價機車的狀態時，將SS4G型機車輔修檢修周期（5.0×104 km）延長了50%，從而降低了機車全壽命周期的檢修成本。

圖2 全壽命周期費用分析流程

圖3 技術改造可靠性設計流程

3.2 研究內燃機車的節能降耗

對DF8B型內燃機車進行全壽命周期費用分析，通過分析LCC的相關內容明確了費用分解結構及其各費用單元在LCC中所占的比例。由此可知，燃油消耗費用是影響LCC的主要因素之一。因此，可在機車上安裝內燃機車燃油消耗統計監測分析系統，以此分析、卡控內燃機車燃油消耗的情況，降低機車的油耗，從而減少其運營費用和全壽命周期費用。根據運輸生產的實際情況，工作人員可從以下幾方面入手研究燃油消耗情況：①研究影響機車單位油耗的因素；②科學、精確地管理機車燃油消耗；③降低機車柴油機的燃油消耗率；④優化運輸組織，降低機車的單位燃油消耗；⑤探索節油獎懲激勵機制，優化列車操縱；⑥降低冬季燃油單價。

在實際工作中，在公司郭白鐵路、赤大白鐵路、錦赤鐵路和黃萬鐵路開展了內燃機車節能降耗專題研究，取得了較大的成效。該研究項目在研發期內共產生經濟效益992.52萬元。其中，郭白運輸段燃油單耗由30.84 kg/萬噸公里降低到了27.9 kg/萬噸公里。2014-01—2015-12，共節約柴油166.79 t，約合116.75萬元，使項目扭虧為盈。

3.3 技術改造的應用

通過研究、總結機車全壽命周期管理工作的相關內容，針對機車質量開展了科技研發工作，以期提高機車的檢修效率，降低機車故障率。

對SS4G型電力機車的無線重連同步操縱系統進行改造，實現了對分散式動力的同步操縱，充分發揮了機車的有效功率，降低了機車的能耗，提高了機車的運用率。

針對SS4改型電力機車進行LCU邏輯控制改造，降低了機車運用的故障率，提高了機車的運用率。

對SS4G型電力機車進行功補開關柜隔板改造。相關工作人員簡要分析了SS4改型電力機車主電路中的過電壓吸收電阻投入運行后存在的問題，并指出其危害性，提出了相應的技術改造措施，降低了因功補開關柜內部溫度過高造成的電氣線路相互短路、主接地等現象發生的概率，減少了因設備燒損而導致的破機事故的發生，進一步保證了鐵路的運輸安全。

結合實際運用情況對電力機車進行耐環境改造。針對接觸器老式連鎖容易進灰塵、接觸不良、影響機車正常運行的問題，對電力機車的接觸器進行連鎖改造，全部更換了全封閉式連鎖。全封閉式連鎖不僅防塵效果好，而且使用時間長，能夠有效保證機車的質量。針對繼電器容易積塵導致虛接，電器性能不穩定，繼電器容易出現故障等問題，對老式繼電器車進行LCU改造，大大降低了機車電器的故障率，提高了電器工作的可靠性和機車的運用率。

4 存在的問題和改進措施

4.1 數據歸集，相關性分析

全壽命周期管理是精細化管理提出的要求之一，因此，在具體工作中，工作人員要統計全部機車的全壽命周期費用，建立完整的數據庫，不斷完善數據結構，為相關領導的決策提供數據支持。另外，全壽命周期管理是信息化管理的要求之一，所以，工作人員要有效地利用既有信息進行可靠性分析，利用既有信息進行零部件的相關性分析，從而為領導的決策提供全面、可靠的依據；全壽命周期管理是對標管理的要求之一，在具體工作中，要對機車全壽命周期進行對標管理，與先進技術對標，與最優化的LCC對標，與先進管理對標，不斷完善機車的全壽命周期管理，進一步降低機車全壽命周期成本，提高機車的運用率。

4.2 機車狀態的動態監測

在工作過程中，要科學優化機車修制、修程，對機車的狀態進行動態監測，加強技術人員與檢修人員之間的溝通，檢修人員與運轉人員之間的溝通，運轉人員與乘務員之間的溝通，及時掌握機車的運行狀態，在動態監測的基礎上實現預防修與狀態修的有機結合，減少不必要的修程，避免維修不足的情況發生，減少機車維修費用和機車維修停時，提高機車的運用率。

5 結束語

機車全壽命周期管理是一個值得長期研究的課題。在機車訂制、運用檢修和技術改造的過程中，要針對具體情況合理運用全壽命周期費用管理方法，綜合權衡各方面因素，全面分析、比較全壽命周期費用的構成，合理開展可靠性、維修性設計，從維修的全費用觀點出發考慮維修的經濟性、可靠性和可能性，進一步分析維修成本與購置成本、運營成本的關系，從而減少機車的全壽命周期費用。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕