全壽命管理在城市軌道交通車輛檢修中的應(yīng)用

馬輝 王明超 張曉杰

摘 要：城市軌道交通已經(jīng)成為現(xiàn)代城市交通體系的重要組成部分，并且正在逐步融入我國的各個大中城市。根據(jù)行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截止2020年底，國內(nèi)共有45個城市開通城市軌道交通線路244條，運營線路總長度7969.7公里。為了保證城軌車輛穩(wěn)定、安全運行，需要對車輛進行定期維護保養(yǎng)，同時車輛維修的成本隨著運行時間的推移，也持續(xù)攀升。本文結(jié)合對城市軌道交通維修經(jīng)驗，對城市軌道交通車輛全壽命周期的階段進行陳述，并對城市軌道交通車輛部件使用過程中全壽命周期進行了分析，優(yōu)化部件使用周期，降低車輛維修成本。

關(guān)鍵詞：全壽命管理;軌道交通;車輛檢修;應(yīng)用

1部件全壽命研究的意義

據(jù)統(tǒng)計，車輛購置成本約占車輛全壽命周期成本的50%，因此在城市軌道交通車輛選型時應(yīng)充分考慮車輛全壽命周期。目前地鐵車輛的設(shè)計壽命一般為30年，車輛在使用過程中需要定期維護。年檢以下維修件更換率低，成本低，主要為檢修工人的人工成本。在卸車檢修（廠修）的維修周期中，需要更換大量的必要的、有故障的零部件，導(dǎo)致維修成本高。按列車30年的使用壽命計算，壽命期內(nèi)需進行3次架修和2次大修，總費用基本等于車輛采購費用。因此，研究城軌整車零部件的全壽命管理對于控制運營成本和安全性具有十分重要的意義。

城軌車輛的壽命管理主要是對在用設(shè)備的運行維護管理。其出發(fā)點是從設(shè)備可靠性的角度出發(fā)。它具有維護管理的相關(guān)內(nèi)涵，以保證設(shè)備的穩(wěn)定可靠運行，包括設(shè)備資產(chǎn)的物質(zhì)運動形式，即設(shè)備的安裝、使用、維護和更換，反映設(shè)備的物質(zhì)運動狀態(tài)。

2部件壽命分析基礎(chǔ)

2.1車輛制造廠提供的維修手冊

對于大多數(shù)有地鐵的城市來說，城市軌道交通正處于發(fā)展的初級階段，在車輛維修方面經(jīng)驗很少。在車輛維修過程中，維修程序主要以車輛制造廠提供的維修手冊為依據(jù)。車輛部件供應(yīng)商往往考慮極端的運行環(huán)境，給出相對保守的部件使用壽命值，車輛在正線上運行的環(huán)境是不同的。按照維修手冊中的更換時間，零部件達不到使用壽命，會導(dǎo)致過度維修和資源浪費。另一方面，車輛維修手冊中給出的部件使用壽命有時與維修部門的維修計劃不一致，這往往導(dǎo)致早修或失修的問題。例如，按照維修手冊提供的維修時間，西安地鐵2號線空調(diào)機組離心風(fēng)機、冷凝風(fēng)機需要4年更換，整臺風(fēng)機需要8年更換。車輛整體保養(yǎng)計劃為5年架修、10年大修，與風(fēng)機建議保養(yǎng)時間不同。如果完全按照維修手冊中推薦的維修時間制定維修計劃，會給維修帶來不便，大大增加車輛的留庫檢修時間，降低車輛的正線運營利用率。

2.2在用部件故障率

維修手冊對大部分部件沒有明確的壽命要求。因此，根據(jù)車輛的日常使用情況，對部件故障進行統(tǒng)計，對于故障率高的部件可以在相應(yīng)的維修過程中進行更換。如西安地鐵2號線客室變幅風(fēng)機維修手冊中，要求每4年更換一次風(fēng)機軸承，每1.5萬小時更換一次擺動電機。對風(fēng)機的整體更換周期沒有明確要求。但從日常使用中發(fā)現(xiàn)，變幅風(fēng)機的故障率隨著使用壽命的增加而逐漸增加，在架修過程中，90%以上的風(fēng)機故障被發(fā)現(xiàn)。架修過程中，故障率高的葉輪端部需要修復(fù)，大修時需要更換或改造。

2.3同行業(yè)內(nèi)該部件的維修情況

國內(nèi)一些城市的軌道交通發(fā)展較早（如廣州、北京、上海等），目前具有較為豐富的維修經(jīng)驗。車輛的維修方法可供參考。對于同一系統(tǒng)的部件，特別是同一廠家的部件，必須充分參考同行業(yè)的維修程序，結(jié)合自身情況制定。例如，根據(jù)維修手冊，在5年架修過程中，未要求進行車鉤部件的探傷作業(yè)，但是前期在車鉤架修調(diào)研的過程中，發(fā)現(xiàn)廣州地鐵、深圳地鐵等國內(nèi)架修成熟地鐵公司，部分線路使用的電客車車鉤與西安地鐵相同。兩公司在車鉤維修過程中，都對車鉤的關(guān)鍵部位進行了探傷，在維修過程中也發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵部位的裂紋。最后，經(jīng)過國內(nèi)地鐵專家的評審討論，確定在西安地鐵電動客車車架維修過程中，車鉤關(guān)鍵部位發(fā)現(xiàn)鉤舌裂紋、壓潰管裂紋、連接卡環(huán)裂紋等不同程度的探傷裂紋。

3影響部件壽命的原因分析

3.1使用環(huán)境對部件壽命的影響

部件規(guī)定的使用壽命僅為在特定環(huán)境下設(shè)定的使用壽命。日常使用環(huán)境不同，也會對零部件的使用壽命產(chǎn)生很大影響。中國地域遼闊，南北環(huán)境差異大。同一部件在深圳和廣州的使用壽命可能與西安不同。主要因素包括線路、溫度、濕度、灰塵、海拔、人為因素等。

線路條件：運營線路的情況，對車輛運行磨損情況會造成直接影響。如運營線路的彎道情況，對輪緣磨耗影響較大;線路的鋼軌波磨情況，對車下部件的機械疲勞影響較大;段廠線路最小曲線半徑的大小，對貫通道等車間連接部件造成影響。

溫度效應(yīng)：如果元件在運行中溫度過高或過低，超過允許極限時可能導(dǎo)致失效。

濕度影響：一般情況，運行環(huán)境濕度增加，會提高多種部件故障率。

粉塵影響：粉塵影響列車部件的機械配合、電氣設(shè)備控制系統(tǒng)等電子部件的可靠性，縮短設(shè)備使用壽命，降低部件質(zhì)量。

海拔效應(yīng)：海拔1000米為常規(guī)條件。

人為因素：人為因素是指由于各種原因，使人對部件沒有概念而引起的設(shè)備故障。

3.2日常維護對部件壽命的影響

在日常維護中，對部件壽命的主要影響如下：（1）拆卸或維修零件時，會導(dǎo)致零件磨損。（2）由于不同維修人員的維修技能和習(xí)慣不同，必然會對零件造成不同程度的損壞。

4部件運行狀態(tài)系統(tǒng)的建立

4.1常態(tài)下跟蹤統(tǒng)計部件使用情況

建立車輛部件履歷，對車輛主要部件的進行跟蹤。定期檢查其使用狀態(tài)，結(jié)合部件運行的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對部件的狀態(tài)進行分析，掌握部件的質(zhì)量情況。

4.2部件故障率的統(tǒng)計（故障數(shù)據(jù)庫）

建立部件故障數(shù)據(jù)庫，對部件的故障的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，在相應(yīng)規(guī)程制定前，對故障數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)車輛的故障點、數(shù)量等制定合理的檢修規(guī)程。

5 各系統(tǒng)部件維修規(guī)程的確定

5.1專項檢查和普查工作

車輛大修時，需要維修的零部件很多，因此有必要根據(jù)實際專項檢查和普查情況酌情考察大修的必換件。例如，某些組件的使用與季節(jié)有關(guān)。空調(diào)僅用于夏季制冷，客室電采暖用于冬季。因此，有必要根據(jù)季節(jié)制定相應(yīng)的檢查計劃。例如，車輛的傳動裝置主要承受整車的重量。估計可能出現(xiàn)大客流時，要重點檢查車輛的走行機構(gòu)。

5.2修程的確定

目前，修程主要包括列檢、月修、定（年）修、架修、大修等，還有用半月檢、月檢代替列檢、月修的檢修模式，在制定相應(yīng)的維修程序時，除維修手冊外，還應(yīng)根據(jù)同行業(yè)的維修情況、部件狀態(tài)評估、部件的使用壽命，確定相應(yīng)的維修方案，最終確定修程，及各修程內(nèi)狀態(tài)檢查部件、必換件、偶換件清單。

6結(jié)論

6.1維修模式初步制定：以維修手冊為主要依據(jù)，結(jié)合行業(yè)內(nèi)其他城市軌道交通車輛的維修經(jīng)驗。同時，考慮運行工況對部件使用壽命的影響。

6.2根據(jù)實際檢修情況進行修程修訂。在保證零部件安全運行的前提下，充分發(fā)揮其內(nèi)在特性，利用其自身的可靠性，最大限度地發(fā)揮其使用價值，做到不失修、不欠修、不提前修，減少維修工作量，達到節(jié)約維修成本的目的。

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