葛茂林

(蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州 730070)

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現(xiàn)代有軌電車車輛檢修計(jì)劃制定研究

葛茂林

(蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州 730070)

文章通過(guò)分析制定車輛檢修計(jì)劃的影響因素，結(jié)合上海張江有軌電車系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提出了檢修制度“以技術(shù)狀態(tài)修為主，計(jì)劃預(yù)防修為輔”，檢修計(jì)劃制定“以計(jì)算機(jī)為主，人工為輔”的策略，利用科學(xué)的模型方法和詳細(xì)的數(shù)據(jù)優(yōu)化檢修任務(wù)，為車輛段信息化建設(shè)及智能制定檢修計(jì)劃提供了解決方案。

現(xiàn)代有軌電車；檢修計(jì)劃；檢修制度；信息化

0 引言

現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)逐漸成為城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，具備運(yùn)量適中、工程簡(jiǎn)單、投資較低、敷設(shè)方式靈活、運(yùn)營(yíng)靈活的特點(diǎn)。有軌電車系統(tǒng)車輛維修成本約占整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備維修成本的40%，目前我國(guó)已開通有軌電車的線路采用傳統(tǒng)的計(jì)劃預(yù)防修檢修體制，成本高昂且影響車輛利用率，檢修計(jì)劃的制定依然采用人工制定，依靠既定的修程，無(wú)法依據(jù)科學(xué)的方法準(zhǔn)確判斷預(yù)測(cè)車輛及設(shè)備的損耗情況，影響了生產(chǎn)效率。因此科學(xué)合理的車輛檢修計(jì)劃制定方法可以為有軌電車的經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)打下良好的基礎(chǔ)。

1 檢修計(jì)劃制定影響因素分析

有軌電車車輛段制定檢修計(jì)劃需要參考車輛檢修體制、車輛信息、檢修指標(biāo)、車輛運(yùn)行圖、檢修基地布局和檢修能力、備用車數(shù)量。應(yīng)綜合考慮，統(tǒng)籌規(guī)劃，制定適宜的檢修計(jì)劃。

1.1 車輛檢修體制的確定

目前我國(guó)現(xiàn)代化有軌電車正處于高速發(fā)展時(shí)期，對(duì)于檢修體制及作業(yè)方式主要參照國(guó)內(nèi)軌道交通車輛檢修標(biāo)準(zhǔn)，采用以成本保安全的計(jì)劃預(yù)防修，即按車輛的運(yùn)行里程和時(shí)間，確定不同的維修等級(jí)，參照車輛檢修指標(biāo)，對(duì)車輛進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)、檢查和大、中、小修。目前國(guó)內(nèi)北京、上海、廣州軌道交通車輛檢修均采用計(jì)劃預(yù)防修制度。但是這種檢修制度并未詳細(xì)考慮車輛不同線路、不同溫差、不同環(huán)境的狀況，欠修和過(guò)剩修現(xiàn)象突出，造成材料、備件、修理工時(shí)的浪費(fèi)，而且還要承擔(dān)因檢修帶來(lái)的報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)，影響車輛利用率。

而技術(shù)狀態(tài)修能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)車輛的運(yùn)行狀態(tài)，如設(shè)備和零部件的磨損情況，車輛運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障的部位和原因，結(jié)合制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和維修記錄，分析設(shè)備的劣化程度，確定修理或者更換的部件、修理時(shí)間、等級(jí)和時(shí)長(zhǎng)，以便在故障發(fā)生前就能進(jìn)行維修。而且隨著車齡增大和設(shè)備老化，若依然按照計(jì)劃預(yù)防修的修程修制，車輛無(wú)法及時(shí)更新報(bào)廢，極易造成運(yùn)行事故。

因此我國(guó)現(xiàn)代有軌電車宜采用以技術(shù)狀態(tài)修為主，計(jì)劃預(yù)防修為輔的檢修策略，技術(shù)狀態(tài)檢修在保證系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上適當(dāng)延長(zhǎng)檢修周期，檢修計(jì)劃的制定參考優(yōu)化后的修程修制?，F(xiàn)代有軌電車車輛在控制技術(shù)、牽引、供電、信號(hào)方面較傳統(tǒng)有軌電車得到完全的更新，提供了技術(shù)保障。

1.2 現(xiàn)代有軌電車車輛信息

采用新型低地板多模塊鉸接鋼輪鋼軌車輛，彈性車輪，電力牽引，包括電阻、液壓、磁軌等多種制動(dòng)方式。列車至少由三個(gè)模塊鉸接組成，兩端各有駕駛室，以分區(qū)供電方式保證只有在列車覆蓋區(qū)域才能帶電的有軌電車接觸軌供電系統(tǒng)。主電路采用VVVF主逆變器，三相四線鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，輔助電源，空調(diào)、采暖、通風(fēng)系統(tǒng)，不銹鋼或鋁合金車體，電動(dòng)塞拉門，客室之間的貫通通道，司機(jī)室與客室之間的通過(guò)門，獨(dú)立轉(zhuǎn)輪向架，防火、防噪聲設(shè)施。

有軌電車系統(tǒng)規(guī)模較小，一般采用同一型號(hào)車輛，載客能力、供電系統(tǒng)、編掛連掛信息固定。制定具體檢修計(jì)劃時(shí)，應(yīng)根據(jù)車輛設(shè)備種類、型號(hào)、維修周期等信息，列出設(shè)備的維修歷史資料，檢修的基本內(nèi)容，部分設(shè)備還需列出易磨損腐蝕及變形的部位，維修診斷系統(tǒng)可依據(jù)記錄來(lái)判斷該設(shè)備是否需要維修或更換。

1.3 車輛檢修指標(biāo)及優(yōu)化

1.3.1 車輛檢修指標(biāo)

上海張江現(xiàn)代有軌電車一期工程線路全長(zhǎng)9.156 km，發(fā)車間隔高峰10～14 min，低谷14～20 min，每天運(yùn)營(yíng)16 h，營(yíng)運(yùn)里程約1 020 km。車輛檢修周期表如表1所示。

表1 上海張江現(xiàn)代有軌電車一期工程定檢周期表

1.3.2 檢修任務(wù)量

年檢修工作量(列數(shù))的確定可用以下方法確定：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：S為全年車組走行公里,L1，L2，L3，L4為定檢公里，N1，N2，L3，N4為年檢修任務(wù)量。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，張江現(xiàn)代有軌電車一期工程全年列車走行公里數(shù)為36.11萬(wàn)km，可計(jì)算出全年檢修任務(wù)量如表2所示。

表2 檢修任務(wù)量統(tǒng)計(jì)表

檢修計(jì)劃的制定依據(jù)上述定檢周期執(zhí)行，基于可靠性分析的技術(shù)狀態(tài)檢修可通過(guò)往年車輛運(yùn)行統(tǒng)計(jì)的故障發(fā)生件數(shù)計(jì)算車輛系統(tǒng)的可靠度，從而適當(dāng)延長(zhǎng)檢修周期，優(yōu)化修程，節(jié)約資源。以2012年上海張江有軌電車牽引系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)為例(見表3)，計(jì)算分析車輛的可靠性，如表4所示。

表3 上海張江有軌電車牽引系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)表

(注：故障百分比是該系統(tǒng)故障件數(shù)與2012年車輛故障總件數(shù)(369次)的比值，故障率為每輛車行駛6萬(wàn)km故障發(fā)生件數(shù))

(5)

可靠度：R=e-λ

(6)

系統(tǒng)綜合可靠度：Rs=R1R2R3

(7)

(8)

(9)

式中：n——故障率；

L——總運(yùn)營(yíng)里程數(shù)。

表4 上海張江有軌電車牽引系統(tǒng)可靠性計(jì)算表

由上述計(jì)算結(jié)果可知：上海張江有軌電車牽引系統(tǒng)可以無(wú)故障運(yùn)行22.43萬(wàn)km，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)大于年修的額定值6萬(wàn)km，具有較高的可靠性，因此可以適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)年修的周期。此方法同樣可以預(yù)測(cè)其他各系統(tǒng)及部件的平均壽命，為檢修計(jì)劃的制定提供一個(gè)參考值。

1.4 車輛運(yùn)行圖

包括車輛的始發(fā)車站、終到車站、發(fā)車間隔、運(yùn)營(yíng)時(shí)間、往返次數(shù)。在客流高峰期適當(dāng)縮短發(fā)車間隔，若有車輛在運(yùn)行途中出現(xiàn)影響行車安全的故障，應(yīng)立即扣修，制定臨修計(jì)劃，調(diào)整其他車輛運(yùn)行時(shí)間。在車輛段檢修完畢后庫(kù)停等待，根據(jù)運(yùn)行圖的需求合理安排出車。

1.5 檢修基地布局和檢修能力

合理布局的檢修基地和適中的檢修能力，能夠保證車輛進(jìn)出段聯(lián)鎖系統(tǒng)正常運(yùn)行，避免多余的空車走行，為進(jìn)段維修車輛提供配套的停車列檢列位、維修設(shè)備、維修人員，安全高效地完成檢修任務(wù)。上海有軌電車檢修庫(kù)設(shè)置了5列位，2股道，配套供電通信系統(tǒng)完善。

1.6 備用車數(shù)量

實(shí)際運(yùn)用中，車輛數(shù)總是要多于投入運(yùn)營(yíng)的車輛，當(dāng)車輛有檢修作業(yè)的需求，特別是廠修、五年修、年修，停修及庫(kù)停時(shí)間長(zhǎng)，此時(shí)由備用車承擔(dān)開行任務(wù)。一般備用車數(shù)量為總車數(shù)的10%。上海有軌電車初期配車9列，1列備用。

2 檢修計(jì)劃的制定

我國(guó)已建的有軌電車線路車輛段已采用計(jì)算機(jī)輔助管理信息系統(tǒng)，如車輛設(shè)備管理系統(tǒng)、維修記錄系統(tǒng)、車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、綜合查詢系統(tǒng)等，對(duì)于如何制定詳細(xì)的檢修計(jì)劃沒有相關(guān)的支持系統(tǒng)，制定維修決策通常采用人工制定辦法，按照既定的修程修制執(zhí)行，缺乏高效節(jié)約的管理方案。人工制定計(jì)劃后填入表格發(fā)送到各個(gè)車間，沒有一個(gè)集成度高的整合系統(tǒng)來(lái)綜合管理車輛段多項(xiàng)維修任務(wù)。本文提出的檢修計(jì)劃制定以“計(jì)算機(jī)為主，人工為輔”，車輛段各個(gè)子系統(tǒng)開放接口，方便信息傳達(dá)，綜合管理車輛運(yùn)行、維修記錄，利用現(xiàn)有的優(yōu)化模型科學(xué)診斷故障、制定維修決策、管理維修質(zhì)量，通過(guò)分析車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)、維修記錄、修程修制，結(jié)合優(yōu)化模型，智能生成年度、月度、日補(bǔ)充計(jì)劃，經(jīng)人工審核后快速生成分析表，下達(dá)工單到對(duì)應(yīng)車間，完成檢修計(jì)劃信息化。

2.1 檢修計(jì)劃信息化基礎(chǔ)

要實(shí)現(xiàn)檢修計(jì)劃的信息化，需要有軌電車調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的車輛運(yùn)行監(jiān)測(cè)信息，如走行公里數(shù)、走行時(shí)間、運(yùn)行圖時(shí)刻等，行車安全預(yù)警系統(tǒng)提供的車載設(shè)備記錄數(shù)據(jù)、對(duì)各個(gè)部件的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，車輛段維修系統(tǒng)提供的車輛及設(shè)備維修記錄、故障記錄、維修備件記錄、維修工具記錄、維修人員記錄、車輛檔案信息、修程修制等。

2.2 方法模型庫(kù)的優(yōu)化

傳統(tǒng)檢修計(jì)劃是按照車輛規(guī)定的修程來(lái)按時(shí)扣車檢修，本文通過(guò)對(duì)技術(shù)狀態(tài)修的可靠性分析，提出了適當(dāng)調(diào)整檢修周期的可行性，屬于維修質(zhì)量分析方法庫(kù)的內(nèi)容，隨著現(xiàn)代有軌電車車輛制造技術(shù)及監(jiān)測(cè)技術(shù)的日漸成熟，更多的優(yōu)化方法將被使用，如維修決策模型，通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)或數(shù)學(xué)模型，提供維修決策支持。維修過(guò)程模型優(yōu)化了維修活動(dòng)執(zhí)行過(guò)程，提高效率。故障診斷預(yù)測(cè)模型通過(guò)分析設(shè)備故障記錄和壽命，預(yù)測(cè)設(shè)備故障部位、故障發(fā)生時(shí)間，盡可能避免行車安全事故。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范庫(kù)規(guī)定了車輛及設(shè)備的檢修周期、使用壽命。利用這些方法模型，判斷維修等級(jí)、維修時(shí)間，安排人員和工具進(jìn)行維修，并生成具體檢修計(jì)劃，利用設(shè)備維修記錄不斷完善模型庫(kù)。

2.3 制定檢修計(jì)劃

2.3.1 年度檢修計(jì)劃

合理分配全年的檢修任務(wù)，按照優(yōu)化后的修程及車輛和設(shè)備的維修規(guī)范統(tǒng)籌規(guī)劃?rùn)z修作業(yè)范圍。檢修計(jì)劃應(yīng)該包含如下內(nèi)容：

(1)統(tǒng)計(jì)車輛及各類設(shè)備的數(shù)量、種類，檢查是否丟失、多余，是否符合記錄。

(2)按檢修的難易程度、設(shè)備保養(yǎng)周期分類，選擇適宜的時(shí)間維修。如主電路VVVF主逆變器、電動(dòng)機(jī)、獨(dú)立轉(zhuǎn)輪向架、控制制動(dòng)裝置等較難維修設(shè)備與空調(diào)、采暖、通風(fēng)系統(tǒng)的維修區(qū)別開來(lái)，設(shè)置不同檢修時(shí)間。對(duì)易損部件分配較多的檢修次數(shù)，還要進(jìn)行必要的試驗(yàn)，對(duì)計(jì)量?jī)x器、儀表進(jìn)行校驗(yàn)。

(3)配合車輛制造商確定維修周期，整理車輛維修記錄，設(shè)備保養(yǎng)記錄，使用模型方法庫(kù)估算零部件的壽命，及時(shí)更新與報(bào)廢。

2.3.2 月度檢修計(jì)劃

分解年度檢修計(jì)劃到各月，規(guī)定當(dāng)月的任務(wù)量，再具體到各個(gè)設(shè)備，規(guī)定完成日期。

(1)根據(jù)各個(gè)設(shè)備所需檢修時(shí)間，合理安排完成日期，車輛的維修計(jì)劃不應(yīng)影響到軌道、供電等系統(tǒng)的維護(hù)。白天車輛正常運(yùn)營(yíng)，盡量停運(yùn)后安排維修。上海張江現(xiàn)代有軌電車一期工程車輛運(yùn)營(yíng)時(shí)間為：往張東路金秋路方向：06：30～22：25，往張江地鐵站方向：05：45～21：45，每晚約有5h維修時(shí)間。

(2)分類部件的重要性，設(shè)置優(yōu)先級(jí)。先維修重要的、技術(shù)難度大的設(shè)備，再安排次要的維修。參考維修過(guò)程模型庫(kù)制定的先后順序維修。

(3)據(jù)維修人員的業(yè)務(wù)能力、工作時(shí)間安排不同任務(wù)。

2.3.3 日補(bǔ)充計(jì)劃

由于一些設(shè)備維修過(guò)程較為復(fù)雜，維修周期長(zhǎng)，或在維修過(guò)程中出現(xiàn)一些需要延期的問題，不能按照年度和月度計(jì)劃完成，用日補(bǔ)充計(jì)劃來(lái)制定詳細(xì)的維修過(guò)程和修竣時(shí)間，將新的維修計(jì)劃添加到記錄中。日補(bǔ)充計(jì)劃應(yīng)該完善年度月度計(jì)劃的檢修內(nèi)容和記錄數(shù)據(jù)。

(1)檢修內(nèi)容。對(duì)受電弓、控制裝置、各種電氣裝置、轉(zhuǎn)向架、制動(dòng)裝置、鉸接裝置、電動(dòng)塞拉門、車體、車燈、蓄電池箱、防火、防噪聲設(shè)施等部件進(jìn)行外觀檢查，對(duì)危及行車安全的故障進(jìn)行重點(diǎn)修理或更換。

(2)記錄數(shù)據(jù)。設(shè)備故障記錄，包括設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、故障時(shí)間、故障原因、生命周期。車輛和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由車載移動(dòng)設(shè)備提供。車輛設(shè)備的維修記錄，包括維修起止時(shí)間、維修周期、維修人員、維修類別，維修工具、消耗備件。備件的基本參數(shù)、使用人員、使用時(shí)間、庫(kù)存量。

2.3.4 臨修計(jì)劃

處理車輛運(yùn)行過(guò)程中臨時(shí)出現(xiàn)的故障和缺陷，進(jìn)行緊急搶修，維修優(yōu)先級(jí)別最高，應(yīng)簡(jiǎn)化此類計(jì)劃的流程和手續(xù)，盡快排除故障，保證正常運(yùn)營(yíng)。修竣后將該故障添加到故障診斷預(yù)測(cè)模型，密切關(guān)注該設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，避免再次發(fā)生意外。

2.4 工作指令下達(dá)

依據(jù)模型庫(kù)和記錄制定的初步計(jì)劃，交由維修管理人員審核，若存在不符合當(dāng)前條件的檢修計(jì)劃，可人工修改，保證指令的正確性。完成后由系統(tǒng)上報(bào)至上級(jí)單位，審批通過(guò)后下發(fā)到對(duì)應(yīng)的車間，包含預(yù)防維修計(jì)劃工單、故障維修工單、設(shè)備狀態(tài)巡視工單、日常保養(yǎng)工單、備件采購(gòu)工單。另外根據(jù)模型庫(kù)生成分析表來(lái)評(píng)判維修質(zhì)量、統(tǒng)計(jì)維修費(fèi)用。由“計(jì)算機(jī)制定為主，人工為輔”的檢修計(jì)劃制定策略為有軌電車系統(tǒng)全面信息化提供了安全保障。

3 結(jié)語(yǔ)

采用本文提出的車輛檢修計(jì)劃制定策略，能夠優(yōu)化既定的修程，提高車輛利用率。依據(jù)科學(xué)的方法預(yù)測(cè)故障，能夠減少車輛段檢修費(fèi)用，保障行車安全，計(jì)算機(jī)依據(jù)模型庫(kù)生成的計(jì)劃較人工計(jì)劃高效，節(jié)約了時(shí)間成本。隨著有軌電車的蓬勃發(fā)展，監(jiān)測(cè)技術(shù)的提升，車輛段應(yīng)做好檢修數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的積累，不斷完善方法模型庫(kù)，延長(zhǎng)檢修周期，增強(qiáng)維修人員專業(yè)技能，更新維修工具，提高檢修效率，早日建成信息化程度高的車輛段綜合管理系統(tǒng)。

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Studies on Vehicle Maintenance Plan Formulation of Modern Tramcars

GE Mao-lin

(Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou，Gansu，730070)

Through analyzing the factors affecting the development of vehicle maintenance plan，and combined with Shanghai Zhangjiang Tramcar system data，this article proposed the strategy of mainte-nance system “based on the repair of technical state，supplemented by the planned preventive repair” and maintenance plan formulation “based on computers，supplemented by manual work”，to optimize the maintenance tasks by using the scientific model methods and detailed data，thus providing the so-lutions for the car-depot informatization construction and intelligent maintenance plan formulation.

Modern tramcar；Maintenance plan；Maintenance system；Informatization

葛茂林(1991—)，男，碩士研究生，研究方向：城市交通規(guī)劃與管理研究。

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.01.014

1673-4874(2015)01-0064-06

2014-12-09