地鐵車輛檢修模式探討

郭 新 李春廣 黃 挺 王伯銘

（1.南京南車浦鎮(zhèn)城軌車輛有限責(zé)任公司，210031，南京；2.西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，610031，成都∥第一作者，高級(jí)工程師）

1 地鐵車輛檢修現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)地鐵列車檢修大多沿用了鐵路機(jī)車車輛檢修的傳統(tǒng)模式，即采用按運(yùn)營(yíng)里程和運(yùn)營(yíng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)防的計(jì)劃維修，以及列車發(fā)生事故后進(jìn)行的故障事后維修。由于地鐵運(yùn)營(yíng)的特殊性和局限性，車輛的日常維護(hù)及檢修必須在列車完成運(yùn)營(yíng)之后進(jìn)行。按照GB 50157—2003《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，我國(guó)地鐵車輛段按照功能劃分為檢修車輛段及運(yùn)用車輛段。由于我國(guó)現(xiàn)行的地鐵制度大多源自于《鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》，所以有很多的概念和理念仍未脫離鐵路的框架和束縛。目前，世界上已有先進(jìn)地鐵運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，其地鐵檢修已實(shí)現(xiàn)了從以“計(jì)劃維修”和“故障事后維修”為主的檢修模式向以“均衡修”為主的檢修模式的過(guò)渡。香港地鐵就是一個(gè)成功的案例。

2 均衡修的優(yōu)勢(shì)

所謂均衡修，是指將原來(lái)集中在某幾個(gè)檢修時(shí)間段內(nèi)的檢修作業(yè)任務(wù)分散到運(yùn)用窗口期或者較低級(jí)別的修程中進(jìn)行，使得整個(gè)檢修工作分散而均衡，以平衡各個(gè)級(jí)別修程的修車庫(kù)停時(shí)間。特別是在大修中，為了減少大修的修車時(shí)間，通常經(jīng)過(guò)換件的方式將部分部件的檢修安排在運(yùn)用過(guò)程中或者其他較低級(jí)的修程中進(jìn)行。因此，均衡修的優(yōu)勢(shì)非常明顯：①避免了必須等待列車退出每日運(yùn)營(yíng)才能進(jìn)行檢修的特點(diǎn)，可將運(yùn)能發(fā)揮到最大；② 使得檢修人員和檢修設(shè)備的工作量更為平均，使檢修效率最大化。

隨著地鐵車輛零部件工藝的改進(jìn)和管理能力的提升，檢修周期也發(fā)生著變化。香港地鐵公司綜合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)思想，對(duì)香港地鐵的檢修制度進(jìn)行了大刀闊斧的改革，提出了一套適用于香港地鐵的檢修模式。其經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn)。

3 香港地鐵車輛檢修模式

香港地鐵公司將地鐵檢修分為A、B、C三個(gè)等級(jí)的檢修修程，并通過(guò)排序?qū)、B、C修成功運(yùn)用于二動(dòng)二拖的地鐵車輛上，如表1所示。

香港地鐵通過(guò)大量的換件修和均衡修。將很多原來(lái)集中在某幾個(gè)檢修時(shí)間段內(nèi)的檢修作業(yè)任務(wù)分散到運(yùn)用窗口期或者較低級(jí)別的修程中進(jìn)行，使得整個(gè)檢修工作分散而均衡。這樣一來(lái)，繁重的檢修任務(wù)量變得簡(jiǎn)潔而有序。

表1 香港地鐵檢修制度

從表1看出，香港地鐵二動(dòng)二拖車輛檢修制度以45d為一個(gè)周期，編組中無(wú)論是動(dòng)車還是拖車，在一個(gè)檢修周期內(nèi)都進(jìn)行了2次日檢和1次月檢，在第1年和第1年零15d對(duì)車輛進(jìn)行了大修。而按照現(xiàn)行上海地鐵檢修制度，如以45d為一個(gè)檢修周期，則上海地鐵公司需在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)地鐵車輛進(jìn)行多達(dá)45個(gè)日檢和至少1～2個(gè)月檢。兩者對(duì)比，檢修工作量和效率是顯而易見(jiàn)的。由表1還可看出，二動(dòng)二拖每節(jié)車的B修程安排都盡可能與另外3輛車的B修程工作區(qū)分開，將月檢的工作分解到每次的A修中去。在工作量一定和工作周期一定的情況下，進(jìn)行此項(xiàng)工作的人員將比月檢減少四分之三。根據(jù)實(shí)際情況，此二動(dòng)二拖的檢修制度也可應(yīng)用于更為常見(jiàn)的三動(dòng)三拖的情況。

如果檢修車輛為三動(dòng)三拖，為在一個(gè)檢修周期內(nèi)達(dá)到二動(dòng)二拖的檢修量，同樣制定了一個(gè)檢修方案，如表2所示。

表2 三動(dòng)三拖均衡修檢修方案

由表2可以看出，以45d為一個(gè)周期的車輛檢修方案完全可應(yīng)用在三動(dòng)三拖編組的列車上。但應(yīng)用必須建立在零部件的高可靠性、優(yōu)秀的管理方案和對(duì)均衡修的透徹理解的基礎(chǔ)上。

4 均衡修衡量指標(biāo)的計(jì)算

世界先進(jìn)的地鐵列車檢修和管理技術(shù)大都建立在以均衡修為基礎(chǔ)的檢修制度之上。香港地鐵以均衡修為前提的修制修程的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)顯而易見(jiàn)了。均衡修配合檢修制度的完善，大大縮短了檢修作業(yè)時(shí)間，明顯提高了檢修效率。但有個(gè)問(wèn)題隨之而來(lái)，如何衡量均衡修的適用度。文獻(xiàn)［1］提出了一個(gè)A值指標(biāo)，即將諸如列車開行組數(shù)、配屬組數(shù)和專項(xiàng)檢修時(shí)間等14個(gè)變量形成一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式。本文將對(duì)此公式在地鐵檢修技術(shù)上的應(yīng)用情況做一個(gè)分析。

根據(jù)文獻(xiàn)［1］，CRH系列動(dòng)車組均衡修指標(biāo)A值計(jì)算公式如下：

式中：

Mp——列車配屬總數(shù)，組；

Ms——每日開行列車數(shù)量，組；

Ni——車輛編組情況，輛／組；

Li——專項(xiàng)檢修項(xiàng)目檢修周期，km；

m——某臺(tái)設(shè)備所需承擔(dān)的以時(shí)間為檢修周期的專項(xiàng)檢修項(xiàng)目數(shù)；

n——某臺(tái)設(shè)備所需承擔(dān)的以走行公里數(shù)為檢修周期的專項(xiàng)檢修項(xiàng)目數(shù)；

R——檢修臺(tái)數(shù)，臺(tái)；

Ti——某個(gè)專項(xiàng)檢修項(xiàng)目檢修周期，d；

L——每組每天平均走行公里數(shù)，km；

twi——單班組單項(xiàng)檢修作業(yè)時(shí)間，h；

Δt——庫(kù)內(nèi)日有效作業(yè)時(shí)間，h；

P——可同時(shí)作業(yè)班組數(shù)，組；

C——集中入庫(kù)車輛組數(shù)，組；

K——設(shè)備使用調(diào)節(jié)系數(shù)，當(dāng)僅計(jì)算夜間作業(yè)時(shí)取K＝0，有備用車可以進(jìn)行白天作業(yè)時(shí)根據(jù)白班同時(shí)作業(yè)班組數(shù)取值。

其中，A1是以走行公里數(shù)為檢修周期的項(xiàng)目計(jì)算公式；A2是以時(shí)間為檢修周期的項(xiàng)目計(jì)算公式。A值即為A1與A2中的較小值。如果該項(xiàng)目可同時(shí)以兩種模式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，則同時(shí)計(jì)算A1和A2，再取值小的為最終結(jié)果。但是，CRH型動(dòng)車組和地鐵系統(tǒng)無(wú)論從結(jié)構(gòu)特征，還是從檢修水平上都有著差別，所以，本文將通過(guò)計(jì)算和比對(duì)，對(duì)此公式是否能用在地鐵上，進(jìn)行校驗(yàn)和修正。其思路為：先根據(jù)文獻(xiàn)［1］的公式進(jìn)行地鐵車輛的均衡修A值計(jì)算，再與實(shí)際情況進(jìn)行比對(duì)，找出差別，進(jìn)行修正。

本文以深圳地鐵4號(hào)線牽引輔助變流器上的熱交換柵格清洗為例進(jìn)行公式的計(jì)算。由于柵格的清洗通常以15d為一個(gè)周期，是以時(shí)間為檢修周期的項(xiàng)目，故采用A2計(jì)算。

首先確定公式中的各參數(shù)。文獻(xiàn)［2］介紹了通用的建議地鐵檢修制度和規(guī)模量，本文根據(jù)其提及的算法，確定計(jì)算參數(shù)。

設(shè)常規(guī)地鐵全年有251個(gè)工作日，由文獻(xiàn)［2］知有關(guān)檢修臺(tái)位R的計(jì)算式為：

式中：

e—— 定修年工作量，組；

α2——檢修臺(tái)不平衡因素，通常取1.2。

深圳地鐵4號(hào)線的列車配屬總數(shù)為27組，由文獻(xiàn)［2］的經(jīng)驗(yàn)公式，得出15d檢的年工作量為e＝20×Mp＝540組。則由式（3）得R＝1.29臺(tái)，取整R＝2臺(tái)。本計(jì)算案例具體參數(shù)值為：Mp＝27組，Ms＝17組，Ni＝4輛／組，m＝1項(xiàng)，R＝2臺(tái)，Ti＝15d，L＝676km，twi＝0.15h，Δt＝4h，P＝2組，C＝2組，K＝2。將各項(xiàng)參數(shù)代入式（2）得A2＝20.28。

式中：

Tj——設(shè)備日運(yùn)行時(shí)間，h。

在本例中，由于每一個(gè)一動(dòng)一拖的單元才有1個(gè)牽引輔助變流器，即一組4輛編組的車輛一共有2套熱交換機(jī)柵格需要清潔，故Q＝2個(gè)／組；而Tj為車輛運(yùn)行時(shí)間，Tj＝16.5h。將Tj和Q 代入式（5）計(jì)算得A2＝0.2475。

由于A2＜0.6，按照文獻(xiàn)［1］所述，反映檢修能力還有較大提升空間。這與深圳地鐵4號(hào)線檢修庫(kù)的實(shí)際情況相吻合。

另外，為了驗(yàn)證公式的適用性，本文以一個(gè)輪對(duì)的外觀15d檢的實(shí)例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。詳細(xì)參數(shù)如下：Mp＝27組，Ms＝17組，Q＝16個(gè)／組，Tj＝16.5h，m＝1項(xiàng)，R＝2臺(tái)，Ti＝15d，L＝676km，twi＝0.1h，Δt＝4h，P＝2組，C＝2組，K＝2。將參數(shù)代入式（5）得A2＝1.32＞0.6。

A2＞0.6，說(shuō)明檢修作業(yè)受到制約，設(shè)備不能滿足需求，需要增加設(shè)備數(shù)量或增加作業(yè)班組。筆者在現(xiàn)場(chǎng)了解到，輪對(duì)檢修組工作壓力確實(shí)較其他設(shè)備檢修組壓力大，有時(shí)甚至出現(xiàn)別的檢修組幫助其檢查輪對(duì)的情況。故此公式還是有一定的適用性。

5 優(yōu)化均衡修建議

有效實(shí)現(xiàn)均衡檢修是提高城市軌道交通車輛運(yùn)營(yíng)效率、使用率和檢修質(zhì)量的有效手段。應(yīng)結(jié)合不同車型的特點(diǎn)，針對(duì)不同車型易故障零部件進(jìn)行科學(xué)分析和預(yù)測(cè)，從而在進(jìn)行均衡修時(shí)做出合理的人員分配和設(shè)備分配。

結(jié)合深圳地鐵4號(hào)線的實(shí)際情況，筆者認(rèn)為可通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)提升地鐵列車的檢修能力：

（1）在保證車輛高可靠性的前提下，香港地鐵檢修模式完全適用于深圳地鐵4號(hào)線的實(shí)際情況，可加以采用。

（2）適當(dāng)增加備用車輛，以提高應(yīng)對(duì)故障的能力。備用車輛數(shù)量的提高可以有效延長(zhǎng)所有配屬車輛的平均檢修周期。

（3）掌握零部件的可靠度和檢修周期，進(jìn)行有針對(duì)性的均衡修。實(shí)施均衡修應(yīng)該以零部件為維修單元，通過(guò)對(duì)車輛的化整為零，提升技術(shù)工人對(duì)重點(diǎn)零部件的檢修能力，使其能在短時(shí)間內(nèi)對(duì)重點(diǎn)零部件的更換和檢修做出快速反應(yīng)。

（4）建立適合于自身檢修能力的應(yīng)急機(jī)制，并完善基于換檢修方法的車輛備用零件的“檢修現(xiàn)場(chǎng)－零部件倉(cāng)庫(kù)”體系，使得地鐵車輛檢修成為有機(jī)的整體。

6 結(jié)語(yǔ)

為使車輛檢修滿足地鐵高效運(yùn)營(yíng)的要求，車輛的檢修需結(jié)合先進(jìn)的檢修技術(shù)，并配以現(xiàn)代科學(xué)的管理方法。相比傳統(tǒng)的計(jì)劃維修和故障事后維修，均衡修有著巨大的優(yōu)勢(shì)。以港鐵A、B、C修制修程為基礎(chǔ)的檢修模式對(duì)檢修人員的工作效率有著積極促進(jìn)作用，并大大減少了地鐵車輛因檢修而造成的庫(kù)停時(shí)間；這種先進(jìn)的檢修模式能很好地應(yīng)用在二動(dòng)二拖或者三動(dòng)三拖編組的車輛上。

本文通過(guò)對(duì)A2公式的修正，提出一套適用于地鐵車輛檢修的均衡修衡量計(jì)算公式。該公式綜合考慮了設(shè)備配備、人員配屬、車輛檢修周期等因素，能為地鐵車輛檢修和運(yùn)營(yíng)管理提供一定的參考。

先進(jìn)的地鐵檢修方式、高素質(zhì)的地鐵檢修維護(hù)人員，以及各類檢修資源的良好配合，才能在地鐵車輛檢修和管理運(yùn)營(yíng)中起到相互促進(jìn)的作用。

［1］李波，劉建國(guó).關(guān)于 CRH 系列動(dòng)車組運(yùn)用均衡檢修的探討［J］.鐵道車輛，2008，46（12）：35.

［2］朱弘.上海軌道交通車輛的檢修制度和車輛段檢修規(guī)模的計(jì)算［J］.地下工程與隧道，2002（2）：40.

［3］伍敏，余海斌.上海地鐵1號(hào)線運(yùn)能現(xiàn)狀分析及應(yīng)對(duì)措施［J］.城市軌道交通研究，2002（2）：76.