動車組檢修備件管理優化研究*

王華勝, 張慶華, 王 靖, 艾厚溥

(1 中國鐵道科學研究院集團有限公司 機車車輛研究所， 北京 100081;2 中國鐵路北京局集團有限公司 車輛處， 北京 100086;3 北京縱橫機電科技有限公司， 北京 100094)

動車組檢修需要大量材料配件做支撐，這些材料配件不僅價值高而且采購或檢修周轉時間長，對動車組檢修效率和成本具有重要影響。生產實際中，一方面會遇到配件儲備過量、閑置，資金占用和養護成本高的問題，另一方面又會遇到部分備件儲備不足影響檢修進度的情況。如何通過開展動車組檢修配件庫存策略和定量配置研究，實現配件科學、高效配置，是目前需要迫切研究的問題。

1 動車組檢修狀況

基于我國動車組技術特點和維修需求，以現代維修理論為指導，按照計劃預防修為主的原則，制定了動車組一至五級修程。其中一、二級屬于運用維修，以維護保養為主，主要在動車所完成；三、四、五級屬于高級維修，以恢復基本性能為主，主要在動車段或主機廠完成。表1為主要系列車型動車組修程級別及周期[1]。

(1)一級檢修——例行檢查

表1 主要系列車型動車組修程級別及周期

為提高動車組利用率，一級檢修一般在動車組夜間庫停期間進行，主要以檢查為主，包括制動、走行、受電弓在內的全面檢查，廁所排污、清掃保潔等。

(2)二級檢修——專項檢修

二級檢修是一個維修工作包的概念，其中包含了許多維修工作項目，每個工作項目的檢修周期、內容各不相同。主要內容包括空心車軸探傷、踏面修形、齒輪箱換油、軸承潤滑、重要系統和部件的功能測試等。

(3)三級檢修——轉向架分解檢修

三級檢修主要是轉向架分解檢修，對制動、牽引、空調等系統進行狀態檢查和功能測試。

(4)四級檢修——系統分解檢修

四級檢修主要針對動車組各系統的分解檢修，主要包括轉向架、制動系統的分解檢修，電機、電器的性能測試及更換，車內設施的檢修等。

(5)五級檢修——整車全面分解檢修

五級檢修是對整車全面分解檢修，較大范圍地更新零部件，根據需要對動車組進行現代化升級和改造。主要包括動車組分解、清洗、檢查、修復、更換、車體重新油漆等。

從上述檢修內容和方式可看出，高級修需要對部件進行分解檢修，更新易損易耗件；為確保動車組安全，需要對某些部件進行更新或更換；為提高檢修效率，有時需要借助周轉件對某些部件進行換件修；上述工作都離不開材料備件的保障支持。表2給出某型動車組高級修檢修規程中制動系統部件高級修范圍和檢修方式：

表2 某型動車組高級修范圍及方式

注：(1)“◎”表示該件允許在安裝狀態下進行狀態檢修；(2)“△”表示該件在安裝狀態下需要局部分解檢修；(3)“□”表示該件需要從上一級分解下來進行狀態檢修；(4)“◇”表示該件需要從上一級分解下來對本體進行分解檢修；(5)“☆”表示該件需要從上一級分解下來進行更新；(6)“○”表示該件需要在整車時進行試驗；(7)“⊙”表示該件需要進行單獨的部件試驗。

2 動車組檢修配件庫存模式及管理策略

針對動車組材料備件技術特征和檢修需求特點，通常涉及以下常見的傳統庫存模式：

(1)冗余庫存模式

對于故障后可能引起動車組不能出庫或中斷運營的備件，須采用冗余庫存策略，確保檢修需求。首先根據其損耗規律、訂貨周期等因素，計算出基本庫存量；在此基礎上，對于采購渠道暢通、價值昂貴的備件應嚴格控制庫存量，避免占用過多資金；對于采購渠道不暢通，不確定影響因素較多的備件，還應考慮一定的冗余系數，適當多庫存一定量的備件，以確保備件供應不出現短缺。

(2)一般庫存模式

對于故障后可能引起動車組運營品質下降、價值不高、適于儲備的備件可采用一般庫存策略，以基本滿足檢修需求，不出現明顯短缺現象為基準。根據其損耗規律、訂貨周期計算出基本庫存量，在此基礎上靈活掌握該類備件庫存。

(3)短缺庫存模式

對于價格昂貴，故障后并不中斷運營，且采購渠道比較暢通的部件可采用短缺庫存策略。該策略以最大限度降低備件資金占用為目的，可采用動車所(段)與主機廠備件共享，以及第三方備件儲備周轉等方法實現。

(4)零庫存模式

對于采購便捷，以及故障后基本不影響運營的備件，可采取需要時按量采購的零庫存策略。避免不必要的資金占用和庫存管理。

針對動車組檢修涉及的必換件、消耗件、周轉件、高價偶換件，提出以下管理策略：

①必換件管理策略。必換件是指按照檢修規程要求必須更換的部件，其需求品種、數量都是確定的，可按照傳統庫存管理模式，根據生產計劃和需求計算并準備庫存量。

②高價偶換件管理策略。高價偶換件通常價值較高、需求種類和數量不確定。建議各相關檢修單位共同建立備件聯合管理平臺，每個單位少量出資設立高價偶換件聯合基金由備件平臺統一管理，備件管理平臺收到某單位的高價偶換件需求申請時，快速組織采購或調撥備件，按照先使用、后付費的方式快捷獲取急需的高價偶換件。

③消耗件管理策略。消耗件是指部件磨損、磨耗、疲勞、老化等實際狀態達到破損更換標準的部件，根據長期運用檢修經驗，通常可以初步掌握其耗損規律，進而計算其消耗需求量。可在傳統庫存管理模式基礎上，視部件重要程度采用冗余庫存、一般庫存或短缺庫存。

④周轉件管理策略。為提高檢修效率、縮短檢修停時，高級修中某些部件通常采用換件修方式，這就需要配置一定量的周轉件，其配置數量與整車生產節拍、部件檢修周轉時間等因素有關。而高級修任務階段性結束后，周轉件也會閑置下來，造成資金占用庫存成本增加。為此，周轉件應借助備件聯合管理平臺在各相關檢修單位需求驅動下高效周轉流動，充分發揮其使用效率。

3 動車組檢修配件定量配置方法

3.1 必換件定量配置方法

動車段高級修必換件主要包括密封件、緊固件、緩沖件等易損易耗件，每次高級修時，某種必換件的需求量可根據每列車配置數量和生產任務量準確測算。

考慮到目前動車組備件的訂貨提前期較長，訂貨成本較高，為盡可能減少庫存成本，一般是按照訂貨提前期來確定采購周期，每個采購周期內的需求數量，也就是期初的儲備量可由式(1)計算：

(1)

式中：Nbl為該必換件采購周期內的需求數量；Nbcl為該必換件在一列車上的配置數量；Tcgzq為該必換件的計劃采購周期(日)；tjxjp為檢修節拍，即完成兩列動車組檢修的平均間隔時間。

以轉向架空氣彈簧上部密封圈為例，該密封圈在1列車上的配置數量為32個；設其采購周期為1個月，若動車組檢修節拍為4日，則該必換件的每個采購周期內的需求數量為：32×(30/4)=240(個)。

3.2 偶換件定量配置方法

偶換件通常用于臨修故障，偶換件的需求量與偶發故障率密切相關，因此，其備件庫存量可由式(2)計算：

Nol=Szxgl×λo

(2)

式中：Nol為偶換件的需求數量；Szxgl1為動車組累計走行里程，106km；λo為106km走行距離該部件的偶發故障率，次/106km。

以動車組輪對剝離為例，通過現場統計某動車所輪對剝離偶發故障率約為0.2次/106km，該動車所配屬動車組月累計走行500萬km，則由式(2)可計算出該動車所輪對剝離偶換件平均月需求量為1條。

3.3 消耗件定量配置方法

按照故障機理和影響因素不同，動車組檢修消耗件需求量預測模型可分為以下幾類：

(1)走行公里因素模型

這類部件的更換率和破損率主要與走行公里密切相關，主要包括：閘片、碳滑板、研磨子、接地碳刷等。其備件需求量可由式(3)計算：

Nxl=Szxgl×λx

(3)

式中：Nxl為備件的需求數量；Szxgl2為動車組累計走行里程，萬km；λx為單位走行公里該部件的消耗量，個/萬km。

通過大量現場數據統計分析，某型動車組研磨子的消耗率約為3.625 個/萬km；碳滑板的消耗率約為0.830 塊/萬km；動車閘片的消耗率約為0.870 片/萬km。統計表明，該動車組的平均月走行里程約為7 萬km，若某動車所配屬該型動車組30列，則由式(3)可計算得到，每月研磨子的需求量約為761個；每月碳滑板的需求量約為174塊；每月動車閘片的需求量約為183片。

(2)時間及環境因素模型

這類部件的更換率和破損率主要與運用時間和環境因素密切相關，如橡膠件、密封件、濾網、雨刷等。其備件需求量可由式(4)計算：

Nxl=Tyysj×λsj×δh

(4)

式中：Tyysj為動車組累計運用時間，列日；λsj為單位運用時間內該部件的消耗率，個/列·天；δh為環境因子，涉及雨季、風沙、高溫、高寒、潮濕等環境影響因素，環境較好時可取δh<1.0，環境惡劣時可取δh>1.0。

(3)客流因素模型

這類部件的更換率和破損率主要與客流大小因素密切相關，如座椅、茶幾板、給水及衛生設施、廁所門鎖機構等。其備件需求量可由式(5)進行計算：

Nxl=Rljkl×λkl

(5)

式中：Rljkl為動車組累計運送客流，萬人；λkl為運送單位客流該部件的消耗量，個/萬人。

時間及環境因素模型、客流因素模型等還需要在實踐中根據統計數據進一步優化和完善。

3.4 周轉件定量配置方法

動車組檢修周轉件的需求量與該部件在動車組上的配置數量、承修單位的檢修能力、入修車密度、整車檢修節拍、部件裝車最長允許等待時間、部件檢修周轉時間等多種因素有關，現對相關因素做簡要說明：

(1)部件在動車組上的配置數量。動車組檢修通常是整列入修，部件也是整列份檢修，因此，部件在動車組上的配置數量直接影響檢修配件需求量。

(2)動車組檢修飽和度。動車組日入修數量與承修單位最大日檢修能力之比為動車組檢修飽和度。但當動車組平均日入修數量超過承修單位平均日檢修能力時，檢修飽和度最大取100%。

(3)動車組檢修節拍。承修單位在最大日檢修能力條件下，兩組車平均修竣間隔時間。如某動車段每隔2 d 修竣落成1組動車組，該動車段檢修節拍為2 d；某工廠每天修竣落成2組動車組，該工廠檢修節拍為0.5 d。

(4)部件裝車最長允許等待時間。指某部件從拆下時刻到不影響動車組整車檢修進度的裝車時刻，所允許的最長等待間隔時間。如：客室空調檢修需要結合車體檢修同步進行，若車體檢修工序為8 d，則空調最遲要在第8 d裝車調試，否則會影響整車檢修進度，空調的最長允許等待時間為8 d。

(5)配件檢修周轉時間。指配件從送修到修竣回送到整車承修單位的時間間隔。如：某空調送修運輸需要3 d，在空調廠檢修5 d，回送運輸需要3 d，則檢修周轉時間為11 d。

基于上述因素，某周轉件的需求數量可由式(6)計算：

(6)

式中：Nbl為該周轉備件需求數量；Nzcl為該部件配置在每列車上的數量；δ為某承修單位動車組檢修飽和度；tzzsj為該部件檢修周轉時間；tddsj為該部件最長允許等待時間；fjxjp為動車組檢修節拍。

幾種典型情況分析：

(1)部件檢修周轉時間小于等于其最長允許等待時間(tzzsj≤tddsj)，則無須準備周轉件。仍以空調檢修為例，若空調采用屬地化檢修模式，檢修周轉時間就是檢修時間5 d，則車體尚未檢修完，空調即可修竣返回，實現了原車原修，無須準備周轉件。

(2)部件檢修周轉時間大于其最長允許等待時間(tzzsj>tddsj)，檢修持續進行，則須準備相應數量的周轉件。仍以客室空調為例，該空調在1組車上的配置數量為8臺；設檢修飽和度為100%，設其檢修周轉時間為11 d，若某動車段的動車組檢修節拍3 d，則該空調的儲備數量應為：8×1.0×(11-8)/3=8(臺)。計算結果表明，該情況需要準備1列份的空調周轉件，以彌補第1列動車組修竣時的配件缺口，從第2列動車組開始就可用修竣部件接續周轉。

(3)若只有1列車檢修且部件檢修周轉時間大于其最長允許等待時間，由于檢修不持續，檢修節拍不存在，式(6)無法應用，為不影響整車檢修進度，須準備1列份的周轉件。

4 結論與建議

基于我國動車組檢修狀況和材料備件需求特點，開展檢修材料備件管理優化研究，得出以下結論：

(1)針對動車組檢修材料備件實際需求，分析了冗余庫存、一般庫存、短缺庫存、零庫存等傳統庫存模式特點和適用范圍。

(2)針對必換件、消耗件、周轉件、高價偶換件消耗規律和需求特點，在傳統備件管理策略基礎上，提出了相關檢修單位建立備件聯合管理平臺的高效、共享管理策略。

(3)在全面分析必換件、消耗件、周轉件、高價偶換件的消耗特點和影響因素基礎上，提出其定量配置計算公式，為動車組檢修材料備件定量配置管理提供技術支撐。

備件管理對動車組檢修效率和成本都有著至關重要的影響，隨著動車組檢修工作的不斷深入和經驗數據的日益積累，材料備件的消耗規律和影響因素將得到進一步揭示，材料備件管理工作會更加科學、優化。