城市軌道交通車輛維修集約范式探析*

羅 敏 程祖國 申佳鑫 趙潤生 姜衛星

(同濟大學鐵道與城市軌道交通研究院,201804,上海//第一作者,講師)

0 引言

在經歷“十一五”、“十二五”連續數年的大規模投資與建設后，城市軌道交通行業已經成為影響我國國民經濟和社會發展的重要支柱性行業。據有關數據表明，城市軌道交通系統的核心裝備——車輛的保有量已上升到數千標列的龐大規模，軌道交通行業的發展重點正逐漸從前期建設和開通進入到運營與維護的“后軌交時代”[1]。

高品質的維護工作是保障城市軌道交通系統安全、可靠、高效運營的堅實基礎。而車輛維修、維護更是城市軌道交通系統維護工作的重中之重。由此導致的大量維修、保障資源的投入，使得軌道交通設備維修、維護成本已成為城市軌道交通系統全生命周期成本的主要組成部分之一。據相關統計，每年城市軌道交通設備維修、維護成本約占運營總支出的 35%[2]。如何能夠在保障車輛運營安全、可靠、可用等各樣屬性的前提下，實現車輛維修、維護成本甚至是維修、保障資源配置的最小化，是“后軌交時代”首當其沖的重要話題。

與此同時，城市軌道交通維修、維護領域面臨著新的變化和沖擊。一方面，我國的城市軌道交通融資模式正普遍向著市場化與多元化方向發展,這為軌道交通運營、維護成本控制途徑提供了更多的可能性[3-4]；另一方面，精細化分工是當前技術的發展趨勢。復雜的車輛設備和快速發展的現代科技導致車輛運用與維護部門很難精通車輛中所有設備的維修方法和技術，也很難始終追隨科技的更新，持續且迅速地培養出足夠數量的維修人員。社會經濟環境的起伏變化、實際需求的動態發展和技術的快速進步促使城市軌道交通車輛維修、維護領域不僅從原有的單一自主維修發展出合資、合作、委外等多種維保模式[5]，還促使著維修方式、維修技術、維修策略等各方面都在走向多元化。在這一領域中，舊的理論體系正在被打破，新的理論體系正在涌現。我國城市軌道交通車輛維修領域正在發生“范式轉移”的創新和革命。

庫恩范式理論是當代科學哲學一個重要方向，在國內外各個領域都產生了深遠的影響。針對城市軌道交通車輛維修領域的發展所提出的資源配置優化和可持續發展問題，本文基于范式理論，首先界定了城市軌道車輛維修集約范式的內涵和要素，進一步分析比較了當前我國城市軌道交通行業代表性車輛維修集約范式模型的特征，最后指出了城市軌道交通車輛維修集約范式轉移趨勢，為后續維修集約范式的深入研究奠定了理論基礎。

1 維修集約范式的定義和內涵

1.1 庫恩范式理論和集約范式

范式概念的出現對現代科學哲學的研究是個巨大的沖擊。文獻[6]率先提出“范式”這一術語，并闡述了范式是一種有關價值、信念和方法論的共識,即可將一種科學范式的實質看成是一種世界觀或方法論；并且提出了科學革命源自于范式變化和概念轉換的觀點，突破了傳統科學和哲學的認知，為其它科學的研究提供了一種全新的研究方法與研究視角，引發了各個領域廣泛而深遠的討論。文獻[7]最先提出了“技術范式”的概念，認為“技術范式就是解決那些主要技術問題的模型和模式”。

集約化的概念源自經濟領域。1958年蘇聯經濟學家第一次引用該詞，指出相對粗放而言，集約是以社會效益和經濟效益為根本對經營諸要素進行重組，實現以最小的成本獲得最大的投資回報。集約化的本質特征就是要以科學技術為杠桿,以較少的資源投入,集中而不是分散地使用資源,以取得杠桿效應[8]。

基于上述理論和定義，在此給出集約范式的定義：集約范式是在某一特定工程技術領域中公認的一種模型。該模型能在最充分利用一切資源的基礎上，集中合理地組織、運用人力與技術等資源要素，提高產品或系統的工作效益和效率，實現全生命周期費效比最佳化。

1.2 維修集約范式的內涵和要素

維修是指正確使用人力、物料、技術、檢維修制度和資金等資源,對設備或者設備的某些部分進行維護、調整、更換或改裝,以確保其能夠在規定的性能下運行。

在此，通過以上對范式理論和集約相關理論的研究探討，可將維修集約范式初步界定為：在資源優化配置和有效使用的原則下,通過綜合組織、設計維修主體和維修程式，而形成的緊湊、高效、有序的維修活動組織及可持續發展模式。維修集約范式的內涵組成如圖1所示。其中，維修主體是實施、管理和評價維修活動的作業單位；將維修主體開展的維修業務流程定義為維修程式，即將基于一定的維修資源,運用一定的維修策略,在一定的維修作業地點,對一定的維修對象開展的一系列維修活動。

圖1 維修集約范式的內涵組成

采用以下6個要素對維修集約范式進行具體描述，如表1所示。

表1 維修集約范式基本要素

2 我國城市軌道交通車輛維修集約范式分析

根據上述維修集約范式構成要素的定義，通過對國內各主要城市地鐵公司的調研和相關報道的分析，可以發現，我國城市軌道交通車輛維修集約范式存在多種形式。

2.1 由主體區分的城市軌道交通車輛維修集約范式分析[5,9-14]

2.1.1 主體為業主的城市軌道交通車輛維修集約范式

該類維修集約范式的維修主體為城市軌道交通車輛運營單位，突出特征為“自主”。即，城市軌道交通運營單位成立相應的機構或獨立實體，自身承擔車輛質保期后的維修活動。該維修集約范式最大的優點在于責任界定清晰，維修保障響應比較及時。缺點在于城市軌道交通運營公司要負責投入人力、物料等維修資源。

2.1.2 主體為服務商的城市軌道交通車輛維修集約范式

該類維修集約范式的維修主體為服務商。通常城市軌道交通運營單位將車輛維修業務委托給市場服務商，服務商可為設備供應商或專業設備維修服務商。服務商提供人員、技術、儀器儀表等維修資源，負責質保期后的維修保障工作。根據業主參與程度的不同，還可將該維修集約范式分為兩種不同的情形:一種是由服務商承擔車輛維修保障的具體工作，業主進行調度、監控、檢查和配件材料的管理；另一種是由服務商總包，原則上運營單位不介入維修保障項目過程管理，僅對項目的工期、質量進行要求和管理。該維修集約范式的優點在于，可以減少運營公司的維修資源，特別是人力資源的投入；缺點在于，運營公司需要采取恰當的方案對服務商實施監督管理，一旦把控能力不夠，就可能面臨維護質量不達標，或應急響應不及時等風險，從而影響到車輛的運營服務質量。

2.1.3 主體為業主和服務商聯合的維修集約范式

該類維修集約范式的維修主體為業主和服務商聯合體。

根據聯合體雙方融資的不同情形，該類維修集約范式可分為合資和合作兩種。合資維修是城市軌道交通運營單位與服務商成立公私合營的長期機構，由該機構來完成車輛維修工作；合作維修是城市軌道交通運營單位與其他企業簽訂合約，共同完成車輛維修工作，維修主體為參與合作的企業或單位。

根據聯合體人員存在形式的不同，該維修集約范式又可分為勞務委外和委托人力資源公司兩種。勞務委外是城市軌道交通運營公司將維修業務中必要專業技術支持人員全部委托給服務商管理，服務商監督管理維修質量；委托人力資源公司則是城市軌道交通運營公司將維修業務中的非專業技術支持人員調配與管理工作集中委托給人力資源公司進行招聘與管理，這些人員的培訓工作由城市軌道交通運營公司或服務商負責，服務商監督管理維修質量。

該類維修集約范式中，業主通常負責日常維護，服務商負責集中維護和維修。業主通常全面介入設備維保的過程管理，包括計劃的制定、工作的安排和維修配件費用的管理等。因此，業主也需要配備一定數量的維保人員、設備和材料等，同時需支付維保商的維修費、備品備件和材料費。

該類維修集約范式有助于實現資源的優勢互補，但由于日常維護與集中維護、應急維修分別由不同的維修主體負責，不利于維護責任的界定。

2.2 由程式區分的城市軌道交通車輛維修集約范式分析[15-26]

2.2.1 “六級修”維修集約范式

我國城市軌道交通行業發展初期，為了在無經驗可借鑒的前提下能實現城市軌道交通車輛的維修和維護，北京、上海、廣州等城市軌道交通系統的運營單位沿襲了我國干線鐵路的做法,從而形成了該類維修集約范式。

該類維修集約范式維修程式的核心理念為“分級+定期”，采用日常維修和定期檢修相結合的方式，主要開展大修、架修、年檢、半年檢、月檢、日檢等6個層級的維修活動，如表2所示。同時，根據不同城市軌道交通運營的線路、車型差異，6個層級的劃分存在一定的差別。該種維修集約范式存在維修工作時間確定及維修工作時間集中性明顯等特點。

表2 典型城市軌道交通車輛“六級修”程式維修集約范式表

2.2.2 “均衡修”維修集約范式

上海申通地鐵集團有限公司于2006年正式提出了“均衡修”的維修集約范式表述，其應用可追溯到香港地鐵的工程實際經驗。

為了突破由“六級修”維修工作量時間集中性明顯而導致的維修作業年度時間段內工作量分布不均、車輛上線率不高的維修集約瓶頸，“均衡修”維修集約范式將“工作量均衡化”作為維修程式變化的核心理念，制定出分散到12個月度的、工作量相對平均的12項維修活動，如表3所示。同時，該維修集約范式充分利用車輛運營高峰回庫的窗口時間，完成維修作業內容。

“均衡修”維修集約范式可避免原有維修資源忙閑不均的現象，從而提升維修集約化水平，進而增強維修效益、降低城市軌道交通車輛的維修成本。鑒于這些顯而易見的優點，該維修集約范式在國內城市軌道交通維修領域得到了廣泛的認可和應用。上海、廣州、成都、重慶、昆明、鄭州等多個城市的軌道交通運營單位均有該維修集約范式的開展經驗，并且它們還根據自身特點和需求進行了一定的調整。

表3 典型城市軌道交通車輛“均衡修”程式維修集約范式表

2.2.3 “全效修”維修集約范式

南京地鐵于2010年前后提出了“全效修”維修集約范式表述。該范式可視為“均衡修”維修集約范式的一類演變形式。

在“均衡修”維修程式的基礎上，“全效修”樹立了“模塊化設計”的理念，以“維修作業標準化、維修內容規整化、維修活動模塊化”等方式來力圖進一步優化提升城市軌道交通車輛維修集約化水平和維修效益。

南京地鐵與南京理工大學等研究機構聯合對該維修集約范式開展了理論研究和工程應用，取得了可借鑒的成果和參考經驗，并在進一步發展之中。

2.2.4 “系統修”維修集約范式

廣州地鐵于2015年前后提出了“系統修”維修集約范式表述。與“全效修”維修集約范式相似，該范式力圖立足 “均衡修”維修集約范式,但有所更新及突破。

經過近幾年的發展，該維修集約范式提出構建“列車群全系統、運營服役全時間”的全盤性城市軌道交通車輛維修集約化方向，突破“均衡修”以年度為考量基礎的限制，以實現“更全維修深度、更長時間維度、更高維修品質、更優維修效益”的城市軌道交通車輛維修發展之路。

廣州地鐵依托“城市軌道交通系統安全與運維保障國家工程實驗室”，聯合同濟大學等研究機構正在對“系統修”維修集約范式開展理論探索和工程應用研究，為該集約范式進一步發展提供了支撐。

3 城市軌道交通車輛維修集約范式轉移趨勢分析

3.1 以市場化為導向的維修主體變更趨勢日益明顯

城市軌道交通屬于準公益項目，項目具有投資大、回收周期長、經濟效益低等特點。從建設到運營，城市軌道交通都需要投入大量資金，屬于資金密集型系統。我國城市軌道交通行業的虧損問題由來已久，成本控制是該行業發展面臨的重要挑戰。從政府直接投入資金轉向政府主導,并走向市場化、多元化融資，是當前城市軌道交通行業發展轉型的趨勢。

在這一行業發展環境動態變化的背景下，由于降低成本、減輕責任、適應技術更新迅速等因素，城市軌道交通維修市場化導向日益明顯，維修集約范式也從早期主體自主范式向委外、聯合等市場化維修集約范式轉移，并出現某些城市多種維修集約范式并存的現象。如香港、廣州、上海等城市的新建軌道交通線路與老線路的維修主體有所不同，部分新建線路僅在幾種關鍵系統上采用了主體自主的維修集約范式。

然而，如何根據線路、車輛、運營單位狀況乃至資金的融資形式等實際情況，對城市軌道交通車輛維修集約范式主體進行選擇、設計和評估，從而實現城市軌道交通車輛全生命周期維修成本的集約化，達到成本控制、風險管理的目標,成為驅動維修集約范式轉移的根本動力，也是開展維修集約范式主體相關研究的未來方向。

3.2 維修程式走向信息化、精準化、智能化的多目標綜合優化

維修程式一直是維修相關研究中最為活躍的領域。得益于信息化技術的發展，收集、運用車輛的故障、性能以及維修信息來開展維修策略優化的研究和應用已成為行業共識。

以信息化為基礎，在物聯網、工業大數據等新興技術的支撐下，區別于傳統“一刀切”模式，做到不同線路、不同車型、不同維修深度的維修對象精準化是城市軌道交通車輛維修集約范式轉移的一個方向。

與此同時，正在引發世界性科技變革的人工智能技術已加入到與城市軌道交通運營、維護領域的融合中，智能化和智能運維是當前城市軌道交通運營維護不可抗拒的發展趨勢。

3.3 基于保險精算學的城市軌道交通車輛運營維護新型集約范式

城市軌道交通的運營模式正在發生變化，新興模式在不斷誕生之中。未來一種可預見的模式是：運營業主無車輛所有權、僅有使用權，業主制定車輛RAMS(可靠性、可用性、可維護性和安全性)指標體系給予系統保證，城市軌道交通車輛制造商則提供長達數十年的車輛租賃服務。這一新興范式使得種種維修集約范式不復存在，而被旅客乘用綜合服務成本所替代。

這一范式在挪開業主運維負擔、提升城市軌道交通服務品質的同時，對業主也提出了新的要求。一份長達數十年、數額巨大的租賃合同意味著業主必須對車輛的狀況、運營維護的成本做到精細化的計算、評價和控制。作為現代企業一種重要風險管理方法的商業保險，勢必將在這一范式中發揮關鍵性的作用。目前,我國城市軌道交通保險主要集中在工程建設領域，運營期的保險主要以財產險和公眾責任險為主，保險險種設置較為單一，保險保障尚未覆蓋城市軌道交通運營的全領域，新興保險險種有待開發。

4 結語

資源配置優化、全生命周期成本控制、可持續發展等是我國城市軌道交通領域所面臨的一系列重要議題。本文基于范式理論和集約化理念，定義了城市軌道交通車輛維修集約范式這一術語，并對其內涵和要素進行了界定。在此基礎上，分析了當前我國城市軌道交通行業典型車輛維修集約范式，并進一步給出了車輛維修集約范式轉移趨勢。作為后續研究的理論基礎，本文可預見的研究方向有：

(1) 維修集約范式要素定量化指標體系的建立。為了將城市軌道交通車輛維修集約范式轉移與資源配置、成本控制等目標相結合，建立一套定量化指標體系來合理評價維修集約范式,將成為后續深入研究的關鍵點。

(2) 維修主體變更引發的全生命周期成本風險控制研究。不同維修主體帶來不同的風險,如何對這些風險進行分析、評價和控制，從而為工程實際中的維修主體選擇、設計和優化提供指導和參考，是維修集約范式值得深入研究的問題。

(3) 維修程式多目標綜合優化研究。維修程式涉及到維修資源管理、維修策略優化、維修作業地點設計、維修品質評價等多方面內容。維修集約范式的核心就在于“集約化”，而集約化目標實現的一個重要途徑來自于維修程式的全局性、綜合性等多目標優化。這將是維修集約范式研究的核心和關鍵。