轉向架重大部件臨近使用壽命的統計與“再制造”技術研究

呂松江 黃選平 戴建新 劉佳賀 李東博 高凡

摘要： 針對轉向架修理中存在的重大部件壽命管理難以執行的困難，通過對存在的問題進行統計分析，提出對轉向架重大部件采取適宜的壽命預測策略，基于有限“再制造”技術運用，保證部件裝用安全前提下，實現整車壽命管理的協調統一，降低修車成本。

Abstract： At present， life management of many major parts in bogie maintenance has not been implemented properly. Through the statistical analysis of the existing problems， this paper has put forward the appropriate life prediction strategy for major parts of bogie. Based on the finite remanufacturing technology and under the premise of safe assembly of components， the ultimate aim is to achieve harmonization of life management of major parts on the vehicle and reduce the maintenance cost.

關鍵詞： 轉向架；壽命管理；成本；壽命預測；有限“再制造”

Key words： bogie；life management；cost；life prediction；finite remanufacturing technology

中圖分類號：U260.331 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）03-0107-03

1 概述

車輛運行安全與轉向架技術狀態息息相關，當前管理模式是結合車輛的修程修制，對轉向架構架、搖枕等重大部件施行壽命管理，以達到確保客車運輸能力與運行安全的目的。對于客車重大部件施行壽命管理的要求，鐵路總公司下發了多個文件進行了明確，其中最為重要的三個文件是：①鐵運[2010]210號（以下簡稱“210號文”），構架、搖枕要求使用壽命期30年，同時新造及廠修后質量保證期7.5年或240萬公里。②鐵總運[2014]349號，第1.2.16條款要求“……壽命期限以裝用時間為準，裝用時間不明時以制造時間為準；……”。③鐵總運[2015]22號，第31條規定“達到設計使用壽命的客車可申請報廢”。

上述文件的頒發與執行，給客車重大部件管控提供了依據，但是上述標準在執行過程中也遇到了困難，如：①車輛運用時間接近30年，或剩余時間不足一個廠修期；②由于構架、搖枕等部件存在調配裝用的情況，因此針對某一輛車部件裝用年月無法確定，而部件標記的制造時間與整車制造時間相差較大，按“210號文”追溯，該部件剩余時間不足一個廠修期，但按車輛制造日期追溯，剩余時間能夠滿足一個廠修期要求。存在上述問題的車輛或部件，廠修時是繼續檢修，還是報廢，缺少可供執行的標準依據。

隨著我國“循環經濟”理念的提出與推進，逐步要求具備條件的高經濟價值部件按照“全壽命周期”進行管理，基于此興起對“再制造”技術的研究與開發熱潮，當前“再制造”技術在車床、汽車等行業取得了一定的運用業績。鐵路客車屬于大型機械裝備，對于近年來高鐵、動車、城市軌道車輛等裝用的高價值、批量大部件，如：車體、車鉤、構架 等等均具備較高的修復價值，因此近年來鐵路行業逐步意識到需要開展對車輛“再制造”技術的研究與推廣工作[4]?；凇霸僦圃臁奔夹g的理念，提出對臨近30年使用壽命部件，針對不同狀態制定恰當的壽命預測策略與檢修方案，對節能、節材、安全有重要實施價值，完善轉向架重大部件壽命管理要求有重要意義。

2 統計分析

經過對2016年度某公司已修的近500輛廠修客車進行統計，有11輛車構架或搖枕裝用時間接近30年，但剩余壽命不足一個廠修期，統計見表1。其中需要說明的是，表1中存在的整車制造年月與構架、搖枕制造年月存在時間差的問題，主要由兩方面原因造成：首先，為了提高客車生產的效率，避免生產制造周期較長的物料供應短缺，通常情況下，對于新造車構架、搖枕等重大部件采取預投產的方式組織生產，并在部件上標識永久性制造標識（包括部件制造年月）；另外，預投產與實際需求數量又存在差別，預投產多余的構架、搖枕在后續中標車中裝用，進一步拉長整車制造年月與部件制造年月間時間差。同時，由于鐵路客車信息管理系統僅對整車裝用信息進行記錄，車輛檢修時無法確定部件準確的裝用時間，因此工廠在檢修部件時通常按照部件的制造時間開始計算壽命。

從表1可以看出：

①構架或搖枕裝用時間接近30年的車輛多為25G型車，車型覆蓋硬座車（YZ）、硬臥車（YW）、空調發電車（KD），車輛配屬多個路局。結合車輛的研制發展歷程分析[5]，當前各廠修工廠承修該階段制造的車輛普遍存在距車輛制造接近30年，檢修后不能保證一個廠修期的問題。隨著我國客車制造規模逐年擴大，客車保有量的增長隨之而來的是存在接近30年的車輛，在后續檢修中將會越來越多的出現。

②轉向架型號均為209T與206G，構架制造廠覆蓋了了國內四家客車制造主機廠。當前客車廠修采用招投標的方式，因此承修車輛種類多而雜，而不同廠家設計制造的構架在結構上也存在一定的差異，如209T轉向架就存在焊接構架與鑄造構架兩種形式，正常檢修生產中不允許混裝。由于修理車檢修生產計劃性不強，車輛排產后經分解檢查外觀確認后才能夠對部件形式進行確定，并編制出準確的采購目錄用于采購，而構架或搖枕制造周期長，從制造成本考慮，通常生產工廠在具備生產批量后才生產，因此維修車輛構架或搖枕結構形式的差異將導致轉向架廠修備品備件困難，對車輛檢修周期、生產管理與組織產生嚴重影響。

③構架、搖枕為高價值部件，對于廠修工廠而言，批量更換構架或搖枕將大幅度增加修車成本，而檢修標準與特定車型車種的承修價格確定后，修車成本增加將進一步壓縮修車利潤，甚至導致工廠虧本修車，影響企業正常運營與發展。經過對表1所列構架、搖枕現場查看，部件腐蝕、磨耗未達到報廢限度，經劃線檢查各部尺寸未超限，整體上看部件外觀狀態較好，具備實施檢修作業條件。

3 解決方案

3.1 方案分類

針對整車壽命臨近30年，廠修后不能保證7.5年的情況，應視車輛狀態合理制定檢修方案。從標準執行與修車成本相協調的角度考慮，車輛最后一個廠修質保期應縮短為一個段修期（4年），廠修后能夠保證質保期為4年的車輛按照檢修規程正常檢修，如表1中所列1991年及以后制造的構架、搖枕。而廠修后不能夠保證質保期為4年的車輛，基于有限“再制造”技術的方法與理念，根據部件狀態按照不同的壽命預測方法制定修復方案。本文提出有限“再制造”的理念，是基于當前軌道交通發展迅速，車輛更新換代速度快，同時軌道車輛“再制造”技術仍處于摸索探索階段，因此嘗試對臨近30年壽命的車輛有限“再制造”，實現以車體鋼結構壽命管理為主線，整車重大部件壽命管理協調統一。

3.2 構架壽命預測策略與有限“再制造”

對于轉向架主要部件的壽命預測，劉剛、李強[6]提出四種方法：專家評估方法、試驗研究方法、計算機數值模擬方法、數理統計方法，實際生產中需要根據實際情況靈活選用，必要時采用多種方法綜合進行壽命預測。對于臨近30年壽命轉向架重大部件的壽命預測開展，深入推廣運用信息化管理技術是關鍵。當前需要借助已經建立的鐵路客車信息化管理平臺，從統計記錄下來的故障，找出部件可能存在的故障發展規律，進行可靠性分析和改進。同時，對部件運用數據進行統計分析，并根據車輛運用工況數據結合計算機模擬分析技術與試驗，對部件進行剩余壽命估算。由于本文所講的有限“再制造”，目標是實現車輛整車的壽命統一，因此當部件剩余壽命的估算結果與整車的壽命一致時，就可以制定最終的部件處理方案。對于剩余壽命的估算結果可以保證和整車壽命一致，且部件外觀狀態較好，可以按照檢修規程制定維修方案，車輛按照正常維修流程進行檢修。對于剩余壽命的估算結果無法保證和整車壽命一致，但是部件經分解檢查仍不超過報廢標準，需要結合近年來表面工程技術等的研究成果，對構架、搖枕等重大部件進行修復，形成有限“再制造”產品，并通過組織專業知識與實踐經驗豐富的專家進行評審，形成安全可靠可供執行的方案。

3.3 209T構架有限“再制造”案例

以209T轉向架的構架實行有限“再制造”為例進行分析。

通常情況下，對廠修后不能質保一個段修期（4年）的構架進行有限“再制造”，采用圖1所示的工藝方案。

①拆解轉向架。拆解中對于襯套、橡膠件、緊固件直接淘汰，通常這些零件因磨損、老化等原因不可再制造或者沒有再制造價值，裝配時直接用新品替換。同時，要剔除明顯損壞且不可修復的零件。

②構架清洗、打砂。對構架表面附著的雜物、油脂等清洗去除，油漆面、表面銹蝕打砂去除，獲得表面清潔構架，以便于下工序分解檢查確檢、檢修。

③對構架進行嚴格的分解檢查判斷。檢測后的構架可分為3類：檢修后可用于轉向架裝配的構架，主要包括：1）構架表面狀態較好，存在的腐蝕、磨耗、損傷、變形未超過廠修標準，查看構架的設計、使用信息，壽命預測剩余使用壽命至少為一個廠修期，使用中基本無故障，構架按照廠修標準檢修后可直接裝用；2）可有限“再制造”修復的構架，主要包括：壽命預測剩余使用壽命至少為一個廠修期，使用中基本無重大故障，存在現有技術手段可檢修恢復的腐蝕、磨耗、損傷、變形等缺陷，檢修后的構架符合廠修標準中對成品構架的要求；3）需用合格構架替代的淘汰構架，這類構架主要是，以現有技術手段不可檢修恢復到符合廠修標準的構架。

④構架的有限“再制造”加工。對構架的有限“再制造”加工可以采用多種方法和技術，如利用先進焊接、表面技術進行表面尺寸恢復，使表面性能優于原來零件，或者采用機加工技術重新加工，使其達到裝配要求的尺寸，以使有限“再制造”的構架達到要求的標準配合公差。

⑤將全部檢驗合格的構架，嚴格按照生產要求裝配成有限“再制造”轉向架。

⑥對有限“再制造”轉向架按照廠修轉向架的標準進行檢測與試驗，應滿足廠修標準要求。

⑦對首個通過上述程序檢修的轉向架進行專家評估，形成成熟可靠的技術方案，類似情況的構架按照評估后的方案進行有限“再制造”。

上述7條是一般情況下的構架有限“再制造”過程，若對構架有改裝或者升級要求的，還可以在有限“再制造”步驟中采用改造、部件更換、加裝或者其他方法，以實現構架的功能或性能的升級，滿足性能、裝用安全提升的要求。

3.4 軌道車輛“再制造”

隨著客車保有量的增長，尤其是高鐵、動車、城軌車輛的推廣運用，優質、高效、安全、可靠、節能、節材成為軌道交通行業的發展目標，而發展“再制造”技術是是實現上述目標的有效途徑。結合國內外“再制造”技術的運用經驗，軌道交通裝備的制造工程與維修工程應趨于統一，形成車輛的全壽命管理?；谀壳皣鴥溶囕v“再制造”技術的研究現狀及巨大的發展前景，以及軌道客車運行安全的高要求，筆者認為我國需要推進建立國家軌道車輛再制造研究評估試驗中心，以加強對報廢車輛再利用方面的研究開發與推廣工作。

4 結語

本文提出有限“再制造”的概念，適用于解決當前軌道客車部件與整車間壽命管理協調統一的問題，而現有的壽命管理要求有必要隨之修訂完善。基于推進我國軌道交通領域“再制造”技術的研究、推廣及提高車輛運行安全的角度，提出建立國家軌道車輛再制造研究評估試驗中心的設想。隨著我國軌道交通的發展，車輛保有規模的擴大，發展“再制造”技術，實現車輛的全壽命管理，將對我國“循環經濟”構建做出突出貢獻。毫不夸張地講，通過“再制造”技術實現車輛全壽命管理，將是利國、利民，功在當代、利在千秋的項目工程。

參考文獻：

[1]鐵運[2010]210號，關于印發鐵路移動裝備源頭質量責任追究辦法的通知.

[2]鐵總運[2014]349號，鐵路客車廠修規程[M].北京：中國鐵道出版社，2014.

[3]鐵總運[2015]22號，鐵路客車運用維修規程[M].北京：中國鐵道出版社，2015.

[4]赫宏聯，楊雪峰，黃德敏，王宏遠.軌道交通領域車輛再制造技術的應用分析[J].鐵道機車車輛，2016（2）：90-94.

[5]李瑞淳.我國鐵路客運重大移動裝備50年的發展與進步[J].鐵道車輛，2013（6）：1-11.

[6]劉剛，李強.提速轉向架主要部件壽命預測方法探討[J].鐵道機車車輛，2002（Z1）：207-209.