我国铁路机车车辆修程修制改革初探

2019-10-25钱铭

中国铁路 2019年10期

钱铭

（中国国家铁路集团有限公司机辆部，北京 100844）

近年来，我国铁路机车车辆装备现代化取得长足发展，以复兴号动车组为标志的新一代铁路移动装备各项技术指标已处于世界领先水平，迈出了从追赶到领跑的关键一步[1-3]。进入新时代，聚焦“交通强国、铁路先行”目标任务，审视基于传统维修理念的机车车辆修程修制，已不适应铁路高质量发展的需求，新一轮修程修制改革势在必行。

修程修制，狭义上就是维修范围、方式、标准、周期、级别、策略等维修规程和制度方面的安排；广义上讲是“人、机、料、法、环、测”等维修资源系统配置工程，还包含“人、财、物”等分配制度和管理模式。由此可见，修程修制不仅包含技术范畴内容，还是技术、经济和管理工作的综合体现。修程修制改革就是通过优化检修生产要素释放更高效的生产力，在确保安全、尊重规律的前提下，以技术进步、数据积累、科学论证、实践验证为基础[4-6]，建立科学合理、配套完善、符合设备使用规律和部件损耗规律的运维标准体系，确保设备性能安全可靠，同时努力实现集约化生产，提高检修效率和效益。

1 机车车辆修程修制现状及面临问题

新一轮修程修制改革的重点研究对象是动车组及和谐型机车，其中动车组更具代表性，因此，以动车组为例剖析现状及存在问题。

1.1 我国动车组修程修制现状

自2007年以来，在我国机车车辆传统的计划预防修制度基础上，结合技术引进4个技术平台动车组的维修方案，创建了特有的一至五级维修制度，体现了维修的计划性，经过十余年的不断完善，目前已基本建成体系。我国动车组的修程修制共分为五个等级[7]，其中一、二级为运用修，三、四、五级为高级修，高级修周期间隔一般为120万km或3年。按设计寿命25年、年均走行60万km计算，则25年共发生三级修6次、四级修3次和五级修3次。各级修程的检修特征如下：

一级检修：投入运用前的例行安全检查。重点是检查防范走行部、裙底板、受电弓异常损坏，进行制动系统功能试验，处理运用中发生的故障。目前时速350 km动车组检修周期已在新一轮改革中由5 500 km/48 h提升至7 700 km/48 h，时速250 km动车组由4 400 km/48 h提升至6 600 km/72 h[8]。

二级检修：周期性的深度检查、维护保养和功能检测。重点是轮轴探伤、车轮镟修、冷却装置清洁、机械传动装置润滑等，不同项目执行不同的检修周期[8]。

三级检修：转向架等关键部件分解检修，制动、牵引、空调等系统状态和功能检查，目前检修周期为120万km/3年，正在按新一轮改革方案开展延长至145万～165万km/3年的验证工作。

四级检修：钩缓、转向架、制动、空调等重要系统分解检修，电气部件功能检查及性能测试，以及车内设施检修等。目前检修周期为240万km/6年，正在按新一轮改革方案开展延长至290万～330万km/6年的验证工作。

五级检修：整车各系统全面分解、检修、零部件更新，根据需要进行升级和改造，目前检修周期为480万km/12年，目前正在按新一轮改革方案开展延长至580万～660万km/12年的验证工作。

目前，由18个铁路局集团公司的55个动车组运用所承担动车组一、二级修，沈阳、北京、武汉、西安、上海、广州、成都7个动车段具有承担动车组高级修的能力。

1.2 高级修工作量变化趋势

截至2019年7月底，我国动车组保有量约3 400组，预计2020年将达到约3 800组，近几年高级修工作量年均增长达到20%以上，且四、五级修工作量大幅增加。按照普遍规律，新装备投用的前几年是维修工作量的积累期，随着使用年限、走行里程逐年增加和保有量持续增长，动车组高级修工作量也逐步积累增长，高级修费用规模随之快速增加。同时，铁路运输经营也从原来的普通装备、较低收入、较低支出状态转向高端装备、较高收入、较高支出的状态。

Querleu等[9-10]较早采用了腹腔镜下盆腔淋巴结清扫术。而文献报道最早的腹腔镜子宫颈癌根治手术在1992年[11]，LRH技术逐渐被推广。2005年，美国食品药品监督管理局(FDA)批准达芬奇机器人技术应用于妇科领域。Sert等[12]于2006年报道了首例早期宫颈癌患者的机器人辅助下广泛性子宫切除术(robotic-assisted radical hysterectomy, RRA)。机器人手术系统操作臂灵活性强，能够在狭小的盆腔内进行操作，这大大推动了达芬奇机器人在早期宫颈癌手术中的应用。

1.3 面临的主要问题

我国动车组高级修工作自2007年开始从零起步，经过近年来的理论探索和运维实践，积累了一定经验。但对装备质量变化规律、运用维修规律的认知仍处于累积过程中，动车组检修工作面临一些亟待破解的难题。

（1）修程修制仍有较大优化空间。出于对安全性和可靠性的考虑，总体原则上，目前我国的修程修制设置偏于谨慎，计划预防修的理念占据主导。对标世界先进同行，我国动车组检修里程间隔偏短，高级修停时偏长，在检修项目和标准的设置上还存在过度检修、过剩检修的问题。如德国ICE3动车组高级修里程间隔经过延长已达到165万km，我国与之同技术平台的CRH3C平台动车组间隔120万km延长的验证工作刚刚起步；ICE3动车组三级修检修停时为2～3周，我国动车组需要4周以上时间；同时许多检修项目标准偏严，如CRH2A/380A平台动车组车轴探伤，最初为每3万km探伤，后续延长至6万km，十余年来，经过数百万次的探伤未发现真正的车轴疲劳裂纹。上述问题的原因主要是还没有系统掌握动车组服役性能演变规律，受传统深检细修、全面预防的检修理念影响，过度检修、过剩预防的现象普遍存在。

（2）自主修能力有待提升。目前约有60%的整车委托制造企业高级修，由动车段承担高级修的动车组中约有40%的关键系统和部件委托制造企业检修，由于制造企业对运用质量需求研究和掌握不够，检修中常常直接采用新造标准和技术参数，不恰当地提升了检修标准，造成过度修，成本提高。检修不同于新造，合理的检修限度和技术参数，既要保证检修间隔期内产品可靠性和安全性，又要综合权衡经济性；很多检修限度和技术参数是要经过检修部门多年探索、实践和研究，不断优化。为此，应大力实施自主修，以便运用检修部门在实践中结合检修运用数据和经验，根据设计制造的基础试验验证数据，针对不同产品特点及运用实际，主导制定合理的检修标准，逐步形成符合规律的检修标准体系，全面增强自主检修能力。

（3）未建成良性可持续的运维体系。目前我国动车组高级修中约80%的工作量按照原造原修的原则由原造厂完成，这种模式不可避免地带来了检修市场垄断，由此而产生的检修技术垄断、材料配件封锁、检修成本偏高、回送修时延长等弊端已严重影响了高级修效率和效益，制约了动车组使用管理的良性发展。为此，需要在中国国家铁路集团有限公司（简称国铁集团）主导下，发挥体制机制优势，整合路内外资源，按照优势互补、互利互惠原则，合理分工，适度竞争，构建良性可持续的动车组运维管理体系，并向整车制造和关键系统设计验证延伸。

（4）未形成合理高效的专业化集中检修格局。我国动车组车型多、配属种类多、部件检修复杂，目前，相关动车段、机车检修段、主机厂都在通过推进自主修、合作修、部件供应商属地修等方式筹建检修点，有的动车段要承担6种技术平台动车组的检修，有的车型和部件分散在7个以上维修点检修，缺少总体布局规划。为避免投资建设的重复性、盲目性、片面性，需国铁集团主导路内外检修资源，统筹布局、全面规划，建立辐射区域合理、检修能力充足、任务分工明确、机辆兼容的专业化集中检修基地。

2 机车车辆修程修制改革的思考

为解决上述问题，确保机车车辆安全，提升效率效益，推动技术进步，需全面开展新一轮的修程修制改革。国铁集团牵头，依托规模优势，运用市场化手段，协同各方力量，利用已有资源，重点在以下关键领域开展研究。

2.1 创建以可靠性为中心的维修（RCM）思想

动车组作为复杂的机电一体化大型装备，故障规律不再简单遵从磨损理论，单一的计划预防修已不能很好满足现代装备维修需求。要研究建立符合动车组技术特点、发展趋势和管理要求，以设计确定的维修周期和系统部件的寿命周期为依据，通过连续监测装备性能变化，用足装备性能稳定的周期，发挥装备最大效能的维修思想，实施以可靠性为中心的维修（Reliability Centered Maintenance，RCM）。按照以最少维修资源消耗保持装备固有可靠性和安全性的原则，通过对装备的故障规律及其影响进行深入分析，应用逻辑决断方法分析其维修范围、维修方式、维修周期和维修级别，确定出预防性维修大纲，从而达到优化维修的目的。机车车辆修程修制优化应以RCM理论为指导，按照后果严重程度对故障进行分类定义，在综合分析安全性、可靠性和经济性影响的基础上制定适度的故障率指标要求，以预防严重后果为目标，合理确定检修范围和项目，采用适用而有效的维修方式和策略实施精准检修，在确保装备安全性的前提下获得最佳的寿命周期效率和效益。

2.2 构建完善的中国特色机车车辆运维体系

2.3 修程修制的正向设计

检修实践表明，科学的修程修制体系应从设计源头进行规划。在机车车辆研发阶段，自觉运用现代维修理论、RAMS技术和全生命周期成本（LCC）方法开展维修顶层规划和正向设计，实施主要系统和部件同检修周期策略和可更换可兼容策略，推行模块化、单元化设计，实现修程修制的“优生优育”，以便在其全生命周期成本优化方面获得事半功倍的效果。国铁集团拥有全球最复杂多样的运用场景和最丰富的运用检修数据，应在装备研发阶段同步组织开展新产品的修程修制正向设计工作，作为研发的设计输入，实现产品全生命周期的综合性能最优。

2.4 基于大数据和PHM研究的修程修制优化

借鉴航空业利用PHM研究对修程修制开展优化的经验，我国机车车辆行业充分运用造修、监测检测大数据开展PHM研究。在运用环节，通过车辆及地面安全监测检测设备实时监控运行状态，实现超前防范；在检修环节，充分利用大数据分析、人工智能和PHM等技术手段，从故障模式、原因、影响、规律等方面对运用维修数据进行全面深入分析，科学确定检修项目和范围，合理选择维修方式和策略，逐步实现计划预防修向精准修的转变。

2.5 修程修制的简统化研究

目前，我国机车车辆的修程修制各有不同，但也存在明显共性特征，按照检修难度和复杂程度不同，可大致划分为高、中、低3类；按照检修方式和检修深度不同，可划分为日常维护、关键部件及重要系统检修、整车全面检修3种。以动车组修程修制为例进行简统化分析，可简统为大修、中修和运用维修。其中运用维修属于例行检查性修理，包括一、二级修，由铁路局集团公司运用部门承担；中修属于中层级平衡性修理，包括三、四级修，由铁路局集团公司检修部门承担；大修属于深层级全面恢复性修理，指五级修，可由制造工厂承担。按照这种思路研究机车车辆修程修制简统化方案。

3 机车车辆修程修制改革的发力点

3.1 系统策划，分步实施

按照分层、分级、分类管理的原则，实施国铁集团和铁路局集团公司修程修制改革两级专业管理，国铁集团重点对影响行车安全和秩序的重要系统和部件开展研究，其他部分由铁路局集团公司根据实际状态和需求制定个性化要求。总结动车组、和谐型机车十余年来运用检修经验，综合利用各种研究手段，开展检修周期、范围、内容的优化研究，持续开展修程修制改革，并不断循环优化。

3.2 明确检修分工和定位，聚焦核心任务和目标

按照我国机车车辆修程修制分类方案，国铁集团将重点聚焦动车组一至四级修、和谐型机车C1至C5修工作，制造企业侧重动车组五级修及和谐型机车C6修。在此基础上，进一步明确各铁路局集团公司机车车辆部门的检修工作分工和定位，与中国中车集团相关企业分工合作，各方资源优势互补、互利共赢，实现我国机车车辆检修效率、效益的最佳化目标。

3.3 发展数字化精准检修

以5T、6A等地面和车载安全监测检测手段为支撑，深入开展PHM应用研究，推进零部件精准检修；加强数据管理力度，牢牢把握数据使用的主导权和数据利用的主动性，推进数字化精准维修。

3.4 高级检修专业化

针对全路动车组及机车检修能力分布状况，以及动车段和机车检修基地技术能力特点优势，建立覆盖不同区域的重要部件专业化检修基地，实现制动产品、牵引变压器、变流器、牵引电机、空调等部件的专业化集中检修。

3.5 提升基础研究水平

开展动车组、和谐型机车检修基础理论研究，逐步掌握零部件失效规律，提高维修针对性；在研发阶段开展机车车辆维修规划、RAMS设计和全生命周期成本研究，提高机车车辆运用检修综合效能。

3.6 加强检修技术研究队伍建设

国铁集团指导中国铁道科学研究院集团有限公司加强检修技术研究团队建设，配强专业研究队伍，配备检验技术设备，作为国铁集团机车车辆检修技术研究的骨干力量。同时根据铁路局集团公司高级修动车段和机车检修基地主修车型，明确检修技术主导铁路局集团公司，赋予一定的责任和技术权限，组建技术骨干队伍，牵头负责主导车型检修规程优化和技术工艺研究，在此基础上形成国铁集团技术队伍的一体化、紧密联动运行。