地鐵車輛全壽命周期維修時機制定策略探討

劉杰

摘 要 對地鐵車輛全壽命周期各過程的特點研究，對維修時機制定現狀的分析，提出車輛最佳維修時機決策的途徑，并對維修時機制定策略對維修活動的影響進行了深入的思考。

關鍵詞 地鐵車輛;全壽命周期;維修時機

1 概況

隨著地鐵車輛各系統復雜化和自動化程度的不斷提高，以及故障所造成的安全性損失、經濟損失、社會影響的日趨增大，地鐵車輛維修策略逐步由傳統的事后維修和定期維修向以狀態修、機會維修、改進維修等組合性預防式維修方式轉變。地鐵車輛全壽命周期維修時機制定策略的研究主要是解決車輛各系統部件需不需要維修、什么時機進行維修的問題[1]。

2 全壽命周期維修時機的決策基礎

全壽命周期內各系統的維修時機制定，一般考慮車輛運行狀態、維修活動和報廢更換這三個過程。了解和掌握各過程的特點是進行維修實際決策的基礎。

2.1 車輛故障特點

地鐵車輛各系統故障遵循著浴盆曲線規律，在其壽命周期內一般會出現三個階段，一是磨合期故障階段，因設備磨合等原因在此階段故障量呈下降趨勢，具有故障突發性強、規律性弱的特點。二是偶發故障階段，該階段故障量處于較低水平且穩定。三是損耗故障階段，各系統部件因壽命原因劣化程度提高，故障率持續上升，規律性較強。

2.2 車輛維修活動特點

地鐵車輛維修可分為日檢、月檢、定修、架修和大修五級修程，其特點是以運行時間或運行里程為周期進行定期維修。采用 “聽”、“看”、“聞”、“摸”等維修活動，對各系統設備養護、對車輛狀態進行隱患排查。采用部件更新、數據測量、油脂更換、性能試驗等維修活動，通過部件壽命或磨耗到限更換、各系統參數性能的調整恢復車輛的整體性能。

2.3 車輛各部件壽命特點

各系統部件的壽命一般由運行時間和運行里程兩個方面進行確定。橡膠、電器、機械部件等用運行時間衡量，其中繼電器、開關類部件嚴格意義上用帶電動作次數去計算壽命。牽引電機與輪對軸承等軸承類壽命用運行里程衡量[2]。

3 現狀及存在問題

3.1 現狀

各系統產品制造商根據地鐵車輛現有的定期檢修制度制定了全壽命周期系統內各零部件的維修時機和維修方式，維修者通過綜合分析并結合實際運營情況，將維修項點分解至各級檢修修程中實施。

3.2 存在問題

（1）片面性。制造商在產品可靠性設計過程中未能充分考慮到地鐵車輛實際運行環境對其壽命的影響，其產品在使用過程中的可靠度低于預期設計。

（2）經驗欠缺。地鐵車輛維修方維修經驗不足，缺少對車輛故障、部件壽命在實際應用過程中的數據支撐，對維修時機建議優化能力有限。同時在維修策略上趨向于車輛安全性的導向，而缺乏經濟性的考慮[3]。

4 實現最佳維修時機決策的途徑

4.1 維修時機要與維修決策思路相適應

采用以可靠性為中心的維修決策，在維修時機制定上以最少的資源消耗來保證車輛各系統固有可靠性和安全性。以利用率為中心的維修決策，考慮維修停時對利用率的影響。以費用有效為中心的維修決策，需要在維修作業的費用和產生的效益進行平衡。對于地鐵車輛使用者而言，決策思路在地鐵發展過程中的每一個階段的需求是不同的。在運營初期安全性是最為關鍵的。當線網形成規模供車緊張時，車輛的利用率就變成了核心問題。當維修資金成為負擔，又需要充分考慮經濟性。因此維修時機的選擇要匹配于現階段企業的維修決策思路，進行適時的調整。

4.2 車輛維修大數據的支持

維修時機的制定必須要有充分的依據，通過建立車輛維修大數據庫，對故障原因、類型、發生時間以系統零部件為單位進行統計分析，對各系統、各型號的產品的技術狀態分別建檔評估，都可以對維修時機的制定提供數據上的支持。

4.3 建立關鍵部件的評估渠道

車輛關鍵部件如牽引、制動系統等的性能狀態與車輛運行的安全性息息相關。充分利用市場的技術力量，建立關鍵部件的評估渠道，如控制系統電子器件壽命的評估、線纜狀態的評估、電機軸承及絕緣性能的評估等，能夠對關鍵部件的維修時機進行優化完善。近年來，上海、廣州等地鐵單位正在研究地鐵車輛車體使用壽命的評估，期望通過科學的手段有依據的判斷車體實際壽命，發揮車輛整體的利用價值。

4.4 應用車輛診斷新技術

車輛故障的最佳維修時機是在車輛各系統部件臨近故障發生時進行維修活動。隨著科技的進步，利用車輛診斷的新技術，如紅外線軸溫檢測裝置對輪對軸承的實時監控能夠發現軸承的異常狀態，等離子發光光譜分析儀對車輛潤滑油脂元素的定量分析能夠發現牽引電機、齒輪箱等故障隱患。診斷新技術的應用，給車輛故障的維修時機決策提供了有利的技術保障，減少了應用傳統維修活動確定故障維修時機的工作量[4]。

5 維修時機制定策略對維修活動的影響

車輛診斷新技術的應用將會大量減少傳統的維修活動，使車輛狀態修的維修模式進入快速發展期。國內外部分地鐵通過數據的積累和維修決策向以利用率和費用有效為中心的轉變，逐漸探索出了新的修程修制以滿足企業的維修戰略需求，如采用隔日檢、均衡修等。

隨著對維修時機制定的愈發重視，部分企業在高級修程中發現各系統部件運行里程與運行時間之間的不匹配和車輛利用率過低的問題。如廣州地鐵提出了僅以運行里程為架大修條件，與運營時間有關的部件維修通過評估分散至各級修程中的架大修新思路。而上海地鐵提出了架大修均衡性整車庫停維修的思路，解決在備車率處于較低水平的線路上車輛利用率的問題。

6 結束語

隨著地鐵車輛技術的日益發展和地鐵企業維修思路的轉變，車輛全壽命周期下維修時機如何確定顯得愈發重要。在新的環境背景下，通過對車輛維修時機的合理制定以滿足企業在安全性、經濟性等方面的實際需求將是未來車輛維修發展的一個趨勢。

參考文獻

[1] 劉忠俊，崔艷雨，梁開義，等. 地鐵車輛全生命周期維修策略研究[J]. 中國鐵路，2016，（4）：81-85.

[2] 余然，李建蘭. 基于可靠性的設備全壽命周期維修時刻決策建模研究[J]. 機械科學與技術，2013，32（4）：573-576.

[3] 錢緣君. 淺談網絡化運營條件下地鐵車輛架、大修的管理[J]. 交通與運輸（學術版），2011，（1）：121-124.

[4] 任翠純，胡瀚文. 廣州地鐵車輛架大修維修模式研究及優化建議[J]. 機車電傳動，2016，249（2）：90-93.