地铁车辆全寿命周期维修时机制定策略探讨

刘杰

摘 要 对地铁车辆全寿命周期各过程的特点研究，对维修时机制定现状的分析，提出车辆最佳维修时机决策的途径，并对维修时机制定策略对维修活动的影响进行了深入的思考。

关键词 地铁车辆;全寿命周期;维修时机

1 概况

随着地铁车辆各系统复杂化和自动化程度的不断提高，以及故障所造成的安全性损失、经济损失、社会影响的日趋增大，地铁车辆维修策略逐步由传统的事后维修和定期维修向以状态修、机会维修、改进维修等组合性预防式维修方式转变。地铁车辆全寿命周期维修时机制定策略的研究主要是解决车辆各系统部件需不需要维修、什么时机进行维修的问题[1]。

2 全寿命周期维修时机的决策基础

全寿命周期内各系统的维修时机制定，一般考虑车辆运行状态、维修活动和报废更换这三个过程。了解和掌握各过程的特点是进行维修实际决策的基础。

2.1 车辆故障特点

地铁车辆各系统故障遵循着浴盆曲线规律，在其寿命周期内一般会出现三个阶段，一是磨合期故障阶段，因设备磨合等原因在此阶段故障量呈下降趋势，具有故障突发性强、规律性弱的特点。二是偶发故障阶段，该阶段故障量处于较低水平且稳定。三是损耗故障阶段，各系统部件因寿命原因劣化程度提高，故障率持续上升，规律性较强。

2.2 车辆维修活动特点

地铁车辆维修可分为日检、月检、定修、架修和大修五级修程，其特点是以运行时间或运行里程为周期进行定期维修。采用 “听”、“看”、“闻”、“摸”等维修活动，对各系统设备养护、对车辆状态进行隐患排查。采用部件更新、数据测量、油脂更换、性能试验等维修活动，通过部件寿命或磨耗到限更换、各系统参数性能的调整恢复车辆的整体性能。

2.3 车辆各部件寿命特点

各系统部件的寿命一般由运行时间和运行里程两个方面进行确定。橡胶、电器、机械部件等用运行时间衡量，其中继电器、开关类部件严格意义上用带电动作次数去计算寿命。牵引电机与轮对轴承等轴承类寿命用运行里程衡量[2]。

3 现状及存在问题

3.1 现状

各系统产品制造商根据地铁车辆现有的定期检修制度制定了全寿命周期系统内各零部件的维修时机和维修方式，维修者通过综合分析并结合实际运营情况，将维修项点分解至各级检修修程中实施。

3.2 存在问题

（1）片面性。制造商在产品可靠性设计过程中未能充分考虑到地铁车辆实际运行环境对其寿命的影响，其产品在使用过程中的可靠度低于预期设计。

（2）经验欠缺。地铁车辆维修方维修经验不足，缺少对车辆故障、部件寿命在实际应用过程中的数据支撑，对维修时机建议优化能力有限。同时在维修策略上趋向于车辆安全性的导向，而缺乏经济性的考虑[3]。

4 实现最佳维修时机决策的途径

4.1 维修时机要与维修决策思路相适应

采用以可靠性为中心的维修决策，在维修时机制定上以最少的资源消耗来保证车辆各系统固有可靠性和安全性。以利用率为中心的维修决策，考虑维修停时对利用率的影响。以费用有效为中心的维修决策，需要在维修作业的费用和产生的效益进行平衡。对于地铁车辆使用者而言，决策思路在地铁发展过程中的每一个阶段的需求是不同的。在运营初期安全性是最为关键的。当线网形成规模供车紧张时，车辆的利用率就变成了核心问题。当维修资金成为负担，又需要充分考虑经济性。因此维修时机的选择要匹配于现阶段企业的维修决策思路，进行适时的调整。

4.2 车辆维修大数据的支持

维修时机的制定必须要有充分的依据，通过建立车辆维修大数据库，对故障原因、类型、发生时间以系统零部件为单位进行统计分析，对各系统、各型号的产品的技术状态分别建档评估，都可以对维修时机的制定提供数据上的支持。

4.3 建立关键部件的评估渠道

车辆关键部件如牵引、制动系统等的性能状态与车辆运行的安全性息息相关。充分利用市场的技术力量，建立关键部件的评估渠道，如控制系统电子器件寿命的评估、线缆状态的评估、电机轴承及绝缘性能的评估等，能够对关键部件的维修时机进行优化完善。近年来，上海、广州等地铁单位正在研究地铁车辆车体使用寿命的评估，期望通过科学的手段有依据的判断车体实际寿命，发挥车辆整体的利用价值。

4.4 应用车辆诊断新技术

车辆故障的最佳維修时机是在车辆各系统部件临近故障发生时进行维修活动。随着科技的进步，利用车辆诊断的新技术，如红外线轴温检测装置对轮对轴承的实时监控能够发现轴承的异常状态，等离子发光光谱分析仪对车辆润滑油脂元素的定量分析能够发现牵引电机、齿轮箱等故障隐患。诊断新技术的应用，给车辆故障的维修时机决策提供了有利的技术保障，减少了应用传统维修活动确定故障维修时机的工作量[4]。

5 维修时机制定策略对维修活动的影响

车辆诊断新技术的应用将会大量减少传统的维修活动，使车辆状态修的维修模式进入快速发展期。国内外部分地铁通过数据的积累和维修决策向以利用率和费用有效为中心的转变，逐渐探索出了新的修程修制以满足企业的维修战略需求，如采用隔日检、均衡修等。

随着对维修时机制定的愈发重视，部分企业在高级修程中发现各系统部件运行里程与运行时间之间的不匹配和车辆利用率过低的问题。如广州地铁提出了仅以运行里程为架大修条件，与运营时间有关的部件维修通过评估分散至各级修程中的架大修新思路。而上海地铁提出了架大修均衡性整车库停维修的思路，解决在备车率处于较低水平的线路上车辆利用率的问题。

6 结束语

随着地铁车辆技术的日益发展和地铁企业维修思路的转变，车辆全寿命周期下维修时机如何确定显得愈发重要。在新的环境背景下，通过对车辆维修时机的合理制定以满足企业在安全性、经济性等方面的实际需求将是未来车辆维修发展的一个趋势。

参考文献

[1] 刘忠俊，崔艳雨，梁开义，等. 地铁车辆全生命周期维修策略研究[J]. 中国铁路，2016，（4）：81-85.

[2] 余然，李建兰. 基于可靠性的设备全寿命周期维修时刻决策建模研究[J]. 机械科学与技术，2013，32（4）：573-576.

[3] 钱缘君. 浅谈网络化运营条件下地铁车辆架、大修的管理[J]. 交通与运输（学术版），2011，（1）：121-124.

[4] 任翠纯，胡瀚文. 广州地铁车辆架大修维修模式研究及优化建议[J]. 机车电传动，2016，249（2）：90-93.