动力集中动车组修程修制优化探讨*

王华胜，朱庆龙，李 雷，宋英杰，郑福印

（1 中国铁道科学研究院集团有限公司 机车车辆研究所，北京 100081；2 北京纵横机电科技有限公司，北京 100094）

动力集中动车组不仅运行安全、快捷、舒适，而且运营效率高、检修维护简便、寿命周期综合效益好，已成为中、低速轨道交通工具的首选，如：德国的ICE1、ICE2 型动车组以及法国的TGV 动车组均为动力集中形式。我国速度160 km/h 复兴号动力集中动车组一经投入运用，便取得很好的社会和经济效益。鉴于修程修制是影响动车组寿命周期效率效益的关键因素，为了更好地挖掘动力集中动车组的潜在效益，有必要探讨动力集中动车组修程修制优化问题。

1 我国动力集中动车组主要技术特点

动力集中动车组指两端为动力车或一端为动力车、另一端为控制车，中间为拖车的电力动车组。按照拖车数量不同，可采用灵活编组方式。我国速度160 km/h 动力集中电动车组典型编组型式分为：短编组，1Mc+7T+1Tc；长编组，1Mc+18T+1Mc；灵活编组：1Mc+9～18T+1Mc。其中：Mc 为带司机室的动力车，T 为拖车，Tc 为带司机室的拖车，即控制车［1-2］。速度160 km/h 动力集中动车组的动力车基于和谐型电力机车技术，拖车基于25T 型铁路客车技术，主要功能系统技术特征为：

1.1 车体及车端连接

（1）动力车车体由车体骨架、车体附件、顶盖、车门、排障器等组成；拖车及控制车车体由底架、侧墙、车顶、端墙、车门等组成，塞拉门开闭采用集中控制。

（2）车端连接主要包括：车钩缓冲装置、开闭机构、内外风挡、总风管、列车管、DC 600 V 电力连接、通信连接等。

与和谐型电力机车和25T 型客车相比，开闭机构和外风挡为动车组新增设备。

1.2 转向架系统

（1）动力车转向架沿用和谐型电力机车，采用B0轴式，带端面齿挠性联轴器电机齿轮箱一体式弹性架悬驱动装置，单侧斜齿轮+六连杆空心轴驱动方式，承载式齿轮箱；一系悬挂系统采用转臂定位、螺旋弹簧方式、垂向减振器，二系悬挂系统采用高圆螺旋弹簧、橡胶垫结构、各向（横向、垂向、抗蛇行）减振器；牵引装置采用中央低位推挽牵引杆牵引。

（2）拖车和控制车转向架沿用25T 型客车转向架，采用B0轴式，无摇动台、无摇枕、单转臂无磨耗弹性轴箱定位；一系悬挂系统采用钢弹簧和垂向减振器，二系悬挂系统采用空气弹簧、各向（横向、抗蛇行）减振器，并装有高度阀、差压阀；牵引装置采用中央低位推挽牵引杆牵引。

1.3 电气及网络系统

（1）高压电器主要有受电弓、电压互感器、电流互感器、接地电流互感器、避雷器、主断路器、接地开关、高压电缆等。

（2）牵引系统包括牵引变压器、牵引变流器和牵引电机。

（3）辅助系统由辅助变流器和辅助设备，如通风机组、空调、油泵、水泵等组成，采用三相电源供电。

（4）动车组DC 600 V 供电系统采用动力车集中整流、拖车分散变流方式。系统主要由DC 600 V列供电源（安装于动力车）、车端连接器、DC 600 V/AC 380 V 逆 变 电 源、DC 600 V/DC 110 V 电 源 装置、配电箱/柜、蓄电池组、DC 600 V 输配电电线电缆及用电负载等设备组成。

（5）网络控制系统应具有完善的故障自诊断功能，可实现故障诊断信息集中显示和储存。动力车网络控制系统可完成对包括牵引系统、高压系统、辅助供电系统、列车供电装置、制动等系统的逻辑控制、状态监视、故障诊断等功能。

（6）旅客信息系统按照功能应划分成4 个子系统，分别是广播子系统、车内外信息显示子系统、视频监控子系统、Wi-Fi 旅客信息服务子系统。

在上述电气和网络系统中，受电弓等高压电器、牵引变压器等牵引系统部件以及辅助系统部件主要配置在动力车，沿用了和谐电力机车技术；DC 600 V 供电系统沿用了25T 型客车技术；网络控制系统和旅客信息系统主要基于动力分散动车组技术。

1.4 制动系统

（1）制动系统主要包括风源及干燥系统、制动控制系统（含司机室主要设备）、基础制动系统和撒沙系统。每辆动力车装有2 台主空气压缩机、1台辅助空气压缩机，动车组采用双管供风，设有列车管和总风管贯通全列车。

（2）动车组制动系统具有常用制动、紧急制动、停放制动、惩罚制动和无动力回送等功能。

（3）常用制动通过操作制动控制器实施，各车根据列车管减压量实施空气制动作用；动力车也可根据列车管减压量施加相应的动力制动，并隔离空气制动。

（4）紧急制动可以有多种方式产生，制动控制器的紧急制动位、紧急按钮、各车上设置的紧急制动阀、列车分离均可触发紧急制动作用。

（5）动车组基础制动采用盘型制动方式，其中动力车为轮盘制动；拖车和控制车为轴盘制动。

空气制动系统为我国自主研发设计产品，采用模块化设计，与和谐型机车制动技术基本一致，拖车和控制车基础制动装置在25T 型客车基础上，启用了电空制动功能，并将制动盘由铸铁盘升级为铸钢盘，制动闸片也由合成闸片升级为粉末冶金闸片，增强了制动的同步性，提高了制动盘和闸片使用寿命。

1.5 客服系统

（1）动车组车型分动力车、控制车、一等座车、普通座车、普通座车（带餐吧）、餐座合造车、普通卧车和包间卧车，以满足旅客的不同需要。其中，控制车、一等座车座椅采用2+2 布置；普通座车、普通座车（带餐吧）座椅采用2+3 布置。

（2）典型的短编动车组总定员为720 人，编组为：1 辆动力车+3 辆普通座车+1 辆普通座车（带餐吧）+3 辆普通座车+1 辆控制车。典型的长编动车组总定员1 102 人，编组为：1 辆动力车+4 辆普通卧车+5 辆包间卧车+1 辆餐座合造车+2 辆普通座车+6 辆普通卧车+1 辆动力车。

（3）采用真空保持式集便装置；每节车厢和司机室须配置独立的空调系统，客室空调机组有2 个独立的制冷循环系统，可根据车内负荷大小控制运转台数，实现能量调节。

客服系统主要基于25T 型客车技术，同时借鉴了动力分散动车组客服系统技术特点。

2 动力集中动车组修程修制现状

在全面兼顾和谐型电力机车和25T 型客车修程修制要求基础上，制定了适合速度为160 km/h动力集中动车组运用及检修需求的D1～D6 级修程。动力集中动车组修程级别和周期见表1［3］。

修程实施时具有如下特点：

（1）实施D1、D2 修时，在本属客整所按列成组实施不解编作业，参照动车所模式实行一体化作业管理。车辆、机务、电务、通信、客运、车站管理人员合署办公，由车辆专业牵头统一编制检修运用计划，客整所统一下达作业计划，一体化作业人员须服从客整所的统一指挥［4］。

（2）实施D3、D4、D5、D6 修时，需要解编作业。动力车在具备相关资质的机车检修单位实施，拖车、控制车在具备相关资质的客车检修单位实施，其中控制车机务设备由具备相关资质的机车检修单位人员赴客车检修单位实施。

（3）动车组原则上采用固定编组方式，按原编组成组使用、成组检备，保证动力车、控制车、拖车走行公里基本一致，确保成组实施D1～D6 修。

3 动力集中动车组修程修制优化分析

由表1 修程设置可知，D1、D2 修在客整所实施不解编运用检修，检修级别和方式相当于动力分散动车组的一、二级修，由于能够利用运营空闲时间实施针对不同项目的快速分散检修，减少了扣修停时，提高了动车组运用效率。但D3～D6 修级别需要动车组解编，动力车回送机务段检修车间检修，拖车回送客车车辆段检修车间检修，修竣后再回本属客整所实施原编组联挂调试方可投入运用。相对而言，解编检修环节多、协调配合部门多、检修停时也较长，如何能够最大限度减少解编检修作业，发挥一体化检修优势，缩短检修停时、提高检修效率值得深入研究。

3.1 动力车检修方式优化分析

通过对和谐型电力机车修程修制初步分析可发现，C5、C6 修需要在承修单位对车体、转向架、制动、牵引等主要系统和部件进行较大范围的分解检修，因此，相应的动力车D4、D5、D6 修只能解编回送机务检修单位检修［5］。而与D3 修相对应的机车C4 修重点以功能确认、状态检查和性能检测为主，转向架等主要系统和部件均为现车原位状态检修。为此，若从可靠性、维修性、测试性等方面对动力车进行针对性技术提升，可有望实现动力车D3 修不解编检修。

鉴于动力集中动车组与动力分散动车组在很多检修项目上具有共性技术特征和要求，动力集中动车组动力车D3 主要检修项目与CRH 动车组相关检修项目要求进行对比分析，见表2，论证了维修方案优化提升的可行性。

通过表2 分析可知，制约动力车D3 修实现不解编检修的主要项目是车钩分解检修。动力车D3修时要求对车钩进行尺寸检测和探伤检查，导致D3 修时解编动力车对车钩进行分解检修。而CRH动车组车钩大多在240 万km 四级修时进行分解检修，动力车可借鉴CRH 动车组相关技术，实现120万km D4 修时车钩分解检修目标。

表2 动力车D3 修对比优化分析

其他部件和项目通过维修性、测试性改进和产品可靠性提升或寿命延长，基本可实现项目不解编现车检修或项目检修周期延至D4 修，进而实现动力车D3 修不解编检修的目标［6］。

3.2 拖车检修方式优化分析

通过对25T 型客车修程修制初步分析可发现，A3、A4、A5 修需要在客车车辆段或修理工厂对车体、转向架、电气等主要系统和部件进行较大范围的分解检修，因此，相应的拖车D4、D5、D6 修只能解编回送客车车辆检修单位检修。而与D3 修相对应的客车A2 修重点以功能确认、状态检查和性能检测为主，除转向架外其他主要系统和部件均为现车原位状态检修［7］。为此，通过对拖车转向架等部件进行技术提升，可有望实现拖车D3 修不解编检修。

拖车D3 修相当于25T 型客车的A2 修，也称小段修，主要对零部件实施分单元、分部件的换件修和状态修，恢复车辆基本性能。具体包括：车钩及缓冲装置、转向架部分配件分解检修；空气弹簧、高度阀、差压阀、油压减振器状态检修；油漆局部补漆；电气的现车检查、试验等。由此可见，需要解编分解检修的项目主要有2 项：

（1）车钩缓冲装置分解检修：拖车D3 修时需要解编，钩缓装置整体不下车，在车上实施车钩解钩、清洗、润滑后，进行检查及检修。而CRH 动车组车钩大多在240 万km 四级修时进行分解检修，拖车可借鉴CRH 动车组相关技术，实现60 万km D3 修时不解编状态下的车钩检修目标。

（2）转向架部分配件分解检修：拖车D3 修时需要对转向架进行局部分解检修，具体包括轴箱轴承分解检修；空气弹簧、高度阀、差压阀、油压减振器进行状态检查或性能测试；夹钳分解检修；导致D3 修时解编拖车对转向架进行分解检修。而CRH 动车组拖车转向架主要在120 万km 三级修时进行分解检修，动力集中动车组拖车可直接借用CRH 动车组拖车转向架产品或进行技术提升，实现120 万km D4 修时转向架分解检修目标。

其他部件和项目通过维修性、测试性改进和产品可靠性提升或寿命延长，基本可实现项目不解编现车检修或项目检修周期延至D4 修，进而实现拖车D3 修不解编的目标。

4 修程修制优化效益分析

按照前面分析论述的动力集中动车组修程修制优化方案，D3 修可实现在配属客整所不解编检修，避免了动力车与拖车的解编、回送、检修、编组、调试等环节，减少了检修停时和费用，提高了检修效率和可用率。具体分析如下：

（1）检修项目优减、成本降低。由于优化后的D3 修采用不解编检修方式，主要是在现车状态下进行维护保养、功能确认、状态检查、性能测试和必要的易损易耗件更换，减少了很多原D3 修需要下车分解检修的项目，每次的检修项目和成本会显著减少。按照实际统计情况，动力集中动车组平均年运行约40 万km，则约1.5 年发生1 次D3修，在30 年寿命周期内发生D3～D4 修次数约16次，其中D3 修约发生11 次，优化后D3 修累计节省检修成本显著。

（2）检修停时减少显著。D3 修解编检修时，1辆拖车入库检修停时约5 天，1 辆动力车入库检修停时约8 天，另外再加上大约2 天的解编、回送、编组调试等时间，1 次D3 修至少需要动力集中动车组停运10 天。若D3 修优化为在客整所不解编检修，通过合理组织、充分利用运营间歇时间，最多扣修2 天时间。综合计算D3 修优化后1 次检修可减少停时8 天，在30 年寿命周期内增加了88 列日的运营时间，短编组日运输收入按20 万元计算，则寿命周期内可累计增加1 760 万元的运营收入。按全路运用动车组折合短编组约200 组计算，则每年累计增加运营收入11 733 万元。

5 结论与建议

结合CRH 动车组、和谐型机车、25T 型客车等修程修制状况，针对动力集中动车组当前修程修制进行对比分析，提出优化方案。得出以下结论及建议：

（1）动力集中动车组通过强化维修性、测试性设计和相关产品可靠性改进或寿命延长等技术提升措施，可以实现D3 修在配属客整所不解编检修，避免了目前D3 修动力车与拖车的解编、回送、检修、编组、调试等环节，减少了检修停时和费用，提高了检修效率和可用率。

（2）动力车实现D3 修不解编检修需要重点优化的检修项目主要是车钩分解检修周期由D3 修延长至D4 修。

（3）拖车实现D3 修不解编检修需要重点优化的检修项目包括，转向架分解检修周期由D3 修延长至D4 修；车钩分解检修周期由D3 修延长至D4 修。

（4）CRH 动车组转向架分解检修周期间隔为120 万km，车钩分解检修周期间隔为240 万km，为动力集中动车组相关检修项目优化提供了参考和借鉴。

随着我国铁路移动装备机辆融合工作的不断推进，动力分散动车组、机车、客车与动力集中动车组在设计、制造、运用、维修等寿命周期各环节和领域，应按照“取长补短、求同存异”的原则充分沟通、交流，在确保装备产品质量安全的前提下，实现装备寿命周期综合效率、效益的最佳化。