摘 要：我國高鐵運架梁設(shè)備經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，但國內(nèi)未見針對高鐵運架梁設(shè)備的報廢標準，嚴重制約該設(shè)備的質(zhì)量管理工作。本文基于高鐵運架梁設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征、常見工況等，并結(jié)合長期實踐經(jīng)驗和行業(yè)內(nèi)相關(guān)設(shè)備報廢標準，選取鋼結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和設(shè)備年齡等5個一級指標和細化的15個二級指標，利用層次分析法建立評價指標體系，利用德爾菲法確定指標權(quán)重分值，制定評價指標取值及評價結(jié)果分級標準。運用該評價體系對漢江重工有限公司13臺運架梁設(shè)備進行報廢評價，結(jié)果顯示：準許報廢設(shè)備1臺，預(yù)備報廢設(shè)備2臺，與實際情況相符。該體系的構(gòu)建，使得高鐵運架梁設(shè)備報廢工作客觀化、具體化、系統(tǒng)化，既保證了設(shè)備的安全運行又能避免資源的浪費。

關(guān)鍵詞：高速鐵路，報廢評價體系，運架梁設(shè)備，層次分析法，德爾菲法

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.14.011

0 引 言

運架梁設(shè)備是高速鐵路建設(shè)時必不可少的預(yù)制梁架設(shè)工程機械，按功能可分為兩類[1-2]：一類是集運梁、提梁、架梁功能于一體的運架一體機；一類是運梁、提梁、架梁功能分別由運梁車、提梁機和架橋機單獨完成的分體機。我國運架梁設(shè)備經(jīng)歷了從引進到自主研發(fā)兩個階段，40 m/1000 t級運架一體機的成功研發(fā)，覆蓋了我國目前高鐵所設(shè)預(yù)制箱梁所有跨度，滿足了不同地區(qū)鐵路、橋梁建設(shè)需求，使得我國在高鐵建設(shè)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平[3]。

機械設(shè)備長時間投入使用后易出現(xiàn)元器件老化、局部損壞、運行效率低、故障率高等問題，須進行維修或報廢。然而，在日常管理中，對該類設(shè)備究竟是采取維修還是報廢處理，需要相應(yīng)標準的指導(dǎo)，若決策錯誤，則可能造成資源浪費或工程事故。目前，國內(nèi)外對于大型機械設(shè)備報廢標準的研究，主要集中在車輛、軍工、水利設(shè)施及起重機械等方面[4]，并沒有針對運架梁設(shè)備的報廢標準。運架梁設(shè)備在我國高速鐵路建設(shè)中占據(jù)重要地位，且價值高。因此，本文綜合考慮影響運架梁設(shè)備正常運行的主要因素，構(gòu)建基于層次分析法與德爾菲法的設(shè)備報廢評價體系，使報廢評價客觀化、系統(tǒng)化，為高鐵運架梁設(shè)備的報廢工作提供理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。

1 評價指標與方法

1.1 評價指標選取

運架梁設(shè)備的報廢評價受諸多因素的影響，主要因素包括兩大方面：一是主體結(jié)構(gòu)；二是主要部件。在選取指標時，一方面要能全面、準確地反映運架梁設(shè)備的整體狀況；另一方面，指標的數(shù)據(jù)要易收集，遵循代表性、科學(xué)性原則。

基于運架梁設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點、常見工況、故障特征及維修情況等，結(jié)合長期的實踐經(jīng)驗，同時參考《鑄造起重機報廢條件》[5]與《電梯主要部件報廢技術(shù)條件》[6 ]等相關(guān)標準，選取鋼結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、設(shè)備年齡等5個一級指標，鋼銹蝕、焊縫、板材疲勞破環(huán)、電纜線、繼電器、變頻器、液壓泵、液壓馬達、液壓缸、液壓油管、液壓油、發(fā)動機、減速機、車輪、設(shè)備已用年限等15個二級指標。

1.2 評價方法的選取

評價方法的選取包括評價指標體系構(gòu)建方法的選取和評價指標權(quán)重賦值方法的選取。

常用的評價指標體系構(gòu)建方法有層次分析法、交叉法、屬性分組法等。層次分析法可以把復(fù)雜的決策問題拆分成目標層、準則層、方案層等多個不同的層次[7]。具有結(jié)構(gòu)清晰、實用性強、便于計算以及能夠避免指標間交叉重疊等優(yōu)點。因此，本文選取層次分析法構(gòu)建評價指標體系。

常用的評價指標權(quán)重賦值方法有德爾菲法、回歸分析法、模糊綜合評價等。德爾菲法是由組織者擬定調(diào)查表，將其發(fā)放給事先選定的相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，匿名征求專家意見，對回收的專家意見進行總結(jié)歸納后再次進行匿名反饋，直至結(jié)果趨于統(tǒng)一。具有匿名性、反饋性、代表性等特點，同時操作簡單。因此，本文選取德爾菲法確定指標權(quán)重分值。

2 設(shè)備報廢評價體系

運架梁設(shè)備報廢評價體系整體框架如下：

（1）運用層次分析法建立評價指標體系，共兩級評價指標，5個一級指標，15個二級指標。

（2）通過德爾菲法為各級評價指標賦予權(quán)重分值，總分為100分。

（3）制定評價指標取值標準及評價結(jié)果分級標準。

（4）計算設(shè)備的評價總分，根據(jù)評價總分確定評價結(jié)果。

2.1 評價指標體系的構(gòu)建

本文采用層次分析法構(gòu)建運架梁設(shè)備報廢評價指標體系，見表1。評價指標體系分為3個層次：運架梁設(shè)備報廢評價為目標層；鋼結(jié)構(gòu)等5個一級指標為準則層，是目標層的因素集；鋼銹蝕等15個二級指標為方案層，是準則層的因素集。

2.2 評價指標權(quán)重的確定

各級評價指標的權(quán)重分值通過德爾菲法進行確定，其過程如下：選擇12名專家，結(jié)構(gòu)工程師、電氣工程師、液壓工程師、動力工程師各3名；將待定權(quán)重的15個指標及其相關(guān)資料匯總成調(diào)查表，分別發(fā)送給各位專家，獨立且匿名完成對指標權(quán)重的確定；匯總整理專家的調(diào)查表，計算權(quán)重的平均值與標準差并取整；將取整的結(jié)果及新補充的資料反饋給專家，在此基礎(chǔ)上再次確定指標權(quán)重；重復(fù)第三到第四步，直至結(jié)果趨于穩(wěn)定，指標權(quán)重確定，見表1。

3 評價指標取值及評價結(jié)果分級標準

3.1 評價指標取值標準

評價指標取值標準的制定包括兩個步驟：一是制定指標評價標準；二是確定各級評價標準的分值。評價標準的制定主要依據(jù)設(shè)備實際使用情況，同時參考車輛、水利設(shè)施、電梯和起重機械等的相關(guān)評價標準，對于運架梁設(shè)備的主要部件等指標，評價標準難以分級，故只給出滿分和零分時的評價標準。參照各級評價標準，根據(jù)設(shè)備的實際情況，可取中間整數(shù)值。

3.1.1 鋼結(jié)構(gòu)報廢評價指標

鋼結(jié)構(gòu)是保證運架梁設(shè)備施工安全進行的重要組成部分，是設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)，包括主梁、支腿等。其報廢將會導(dǎo)致運架梁整機失效，喪失使用功能，嚴重時甚至?xí)绊懙饺藛T的生命財產(chǎn)安全。因此，在運架梁設(shè)備報廢體系中，鋼結(jié)構(gòu)是最重要的評價指標。

鋼結(jié)構(gòu)報廢評價主要包括鋼銹蝕、焊縫、板材疲勞破壞3個二級指標。鋼銹蝕主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)銹蝕等級對指標賦值。焊縫是通過外觀檢測和無傷探損檢驗其質(zhì)量后進行賦值。鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下裂紋生成、擴展以至斷裂的現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞，因此根據(jù)板材裂紋的長度對板材疲勞破壞指標進行賦值。指標評價標準及分值見表2。

3.1.2 電氣系統(tǒng)報廢評價指標

電氣系統(tǒng)的主要作用包括電源輸送、電氣控制及電氣保護等，對運架梁設(shè)備的使用性能、安全性及操作性有重要的影響。

電氣系統(tǒng)報廢評價主要考慮了電纜線、繼電器、變頻器3個二級指標。電纜線的主要作用為傳輸電能、信號和實現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)換。繼電器的使用能夠在一定程度上提高電路運行的安全性，有效降低風(fēng)險的發(fā)生[8]。變頻器的主要作用是通過控制電源的電壓和頻率，達到調(diào)速和節(jié)能的目的[9]。指標評價標準及分值見表3。

3.1.3 液壓系統(tǒng)報廢評價指標

液壓系統(tǒng)的主要作用是通過改變壓強增大作用力，主要由各液壓元件和液壓油液組成[10]。

液壓系統(tǒng)報廢評價主要包括液壓泵、液壓馬達、液壓缸、液壓油管、液壓油5個二級指標。液壓泵是液壓動力系統(tǒng)的核心元件，能夠?qū)C械動力轉(zhuǎn)化為液壓動力，為執(zhí)行部件提供液壓流體[11]，液壓馬達、液壓缸是執(zhí)行元件，液壓油管是輔助元件。指標評價標準及分值見表4。

3.1.4 動力系統(tǒng)報廢評價指標

動力系統(tǒng)是運架梁設(shè)備的驅(qū)動主力，作用是提供足夠的動力和扭矩來保證設(shè)備的運轉(zhuǎn)。

動力系統(tǒng)報廢評價包括發(fā)動機、減速機、車輪3個二級指標。發(fā)動機由五大系統(tǒng)構(gòu)成，即：啟動系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)，其工作效率和性能在很大程度上決定了設(shè)備的運行效率[12]。減速機是一種獨立的閉式傳動裝置，其主要作用是降低轉(zhuǎn)速、增加轉(zhuǎn)矩[13]。車輪是機械設(shè)備的走行部件，其主要作用是傳送牽引和制動扭力，保證設(shè)備的行駛性能。不同的運架梁設(shè)備其車輪種類不同，主要為軌道車輪和胎式車輪。如TLC900運梁車的車輪為胎式車輪，架橋機的車輪為軌道車輪。指標評價標準及分值見表5。

3.1.5 設(shè)備年齡

設(shè)備年齡包含設(shè)備已用年限1個二級指標，該指標反映設(shè)備的老化程度。目前，經(jīng)統(tǒng)計的運架梁設(shè)備已用年限多數(shù)在10年到15年之間，以15年為設(shè)備已用年限最大值并對設(shè)備做出評價。指標評價標準及分值見表6。

3.2 評價結(jié)果分級標準的制定

按照各指標的評價標準對參評運架梁設(shè)備進行打分，計算其評價總分（evaluate score，ES），根據(jù)評價總分確定評價結(jié)果。ESlt;55分，準許報廢；55分≤ESlt;65分，預(yù)備報廢；65分≤ESlt;80分，正常使用；ES≥80分，良好使用。

若運架梁設(shè)備出現(xiàn)以下情形之一，則無需遵循上述評價標準，直接做報廢處理：設(shè)備發(fā)生嚴重事故，影響使用安全；主體結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重不可逆變形、破壞、斷裂或頻繁產(chǎn)生疲勞裂紋；主體結(jié)構(gòu)銹蝕厚度達設(shè)計厚度的10%，且無法修復(fù)；設(shè)備技改后其技術(shù)性能和安全性仍落后于現(xiàn)行規(guī)定；一次維修費用超過原值的70%。

4 工程應(yīng)用

綜合考慮設(shè)備類型全覆蓋、數(shù)據(jù)資料完整等因素，選取中鐵十一局漢江重工有限公司13臺高鐵運架梁設(shè)備，其中：提梁機4臺，平均已用年限10.75年；運梁車3臺，平均已用年限13年；架橋機3臺，平均已用年限13年；運架一體機3臺，平均已用年限7年。且13臺運架梁設(shè)備均出現(xiàn)過不同的問題，如主要部件損壞、故障率高、效率下降和維修成本高等。運用該評價體系，對13臺運架梁設(shè)備進行報廢評價，評價結(jié)果見表7。

評價結(jié)果顯示，13臺運架梁設(shè)備中，準許報廢設(shè)備1臺，預(yù)備報廢設(shè)備2臺，正常使用設(shè)備5臺，良好使用設(shè)備5臺，與實際情況相符。其中，HZQ700架橋機評價總分為48分，其主體鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重疲勞破壞且銹蝕嚴重，已達到報廢標準，準許報廢，但其液壓泵與減速機功能完好，可將其拆除后用于同類設(shè)備維修；MG450輪軌式提梁機2、MG450輪軌式提梁機3評價總分分別為56分、57分，兩臺設(shè)備已用年限過長、各元器件老化程度嚴重，導(dǎo)致故障頻發(fā)、安全風(fēng)險增加，無法滿足現(xiàn)行技術(shù)要求，達到預(yù)備報廢標準，已不能再用于現(xiàn)場施工，但其主體鋼結(jié)構(gòu)破壞不嚴重，可將其維修后降級應(yīng)用于施工教學(xué)與拆裝實踐；對于正常使用的設(shè)備應(yīng)加強預(yù)防性維護工作，保證其使用時的安全穩(wěn)定；對于良好使用的設(shè)備只需進行日常維護即可。

5 結(jié) 語

本文運用層次分析法與德爾菲法構(gòu)建了高鐵運架梁設(shè)備報廢評價體系，并進行實踐應(yīng)用驗證。該體系建立了多維度指標的評價標準，可操作性較強，為運架梁設(shè)備報廢工作提供了理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)，使得報廢評價工作更加客觀化、系統(tǒng)化，同時對企業(yè)的設(shè)備質(zhì)量管理工作具有積極的促進作用。

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作者簡介

焦漫，研究生，研究方向為大型機械設(shè)備升級改造及報廢。

王章瓊，通信作者，博士，副教授，研究方向為土木工程智能化、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查。

（責(zé)任編輯：劉憲銀）

基金項目：本文受中鐵十一局集團有限公司科技創(chuàng)新項目“運架梁設(shè)備升級改造及報廢評價體系研究”（項目編號：22-AII-07）、武漢工程大學(xué)第十五屆研究生教育創(chuàng)新基金項目（項目編號：CX2023354）資助。