修程修制改革对动车段(所)设施配备影响的探讨

欧阳鹏，李 豫，张正舟，闻方宇

(1.中国国家铁路集团有限公司工程设计鉴定中心,北京 100844; 2.中国铁路设计集团有限公司,天津 300308)

1 概述

自2017年以来,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[1-2]。进入新时代,聚焦“交通强国、铁路先行”目标任务,现行的动车组修程修制,难以适应新时代铁路高质量发展的新需求,新一轮动车组修程修制改革势在必行[1]。

为充分释放先进装备红利,确保运输安全、提高运输效率,国铁集团近年来大力推进动车组修程修制改革工作。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、科学论证和实践验证为基础,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[3]。

修程修制改革必然带来检修效率的提升、检修成本的降低、检修模式的改变和检修设施设备的变化等方面的影响,对于动车段(所)设施的设计和建设产生重大影响。

系统梳理近年来动车组修程修制改革内容及方向,深入分析了改革后全路动车段(所)规模和能力适应性,提出检修能力发展规划,剖析对动车段(所)设备配置的影响。

2 修程修制改革发展

2.1 动车组维修管理体制

基于我国动力分散型动车组技术特点和维修需求,以现代维修理论为指导,按照计划预防修为主的原则,实行动车组一至五级修程。

动车组的一、二级检修属于运用维修,以维护保养为主,主要在动车所完成。维修利用动车组运用间隔时间,主要通过人工目视检查、地面及车载安全诊断系统对动车组技术状态进行检查与检测,及时消除各类设备故障[4]。

三、四、五级属于高级维修,对关键系统、部件实施分解检修和整车全面检查、试验。维修以恢复动车组基本性能为主,须在具备相应车型检修资质(五级修为维修许可)的单位(动车段或主机厂)完成。在三级检修时,动车组可不解编,在四、五级检修时,动车组需要解编。

2.2 动车组修程修制改革成效

原中国铁路总公司发布《关于推进动车组及和谐型机车修程修制改革的指导意见》,以及中国国家铁路集团有限公司发布《关于深化动车组修程修制改革推进自主检修工作的通知》《关于2021年动车组修程修制改革及自主检修工作安排的通知》等意见通知提出修程修制改革的具体举措,要求逐步推行动车组“人机交替”一级修作业模式,人工技检一级修周期相应延长;优化二级修及部件专项修,压缩二级修停时;开展高级修周期延长验证,逐步实现动车组牵引电机、蓄电池以及油压减振器三级修等主要零部件的自主检修;改革CRH2型平台动车组高级修修程,三、四、五级修检修里程分别由6×105km、1.2×106km、2.4×106km调整到1.2×106km、2.4×106km和4.8×106km;明确动车组检修技术主导局,开展主导车型的检修技术研究,为全面提升动车组检修运用水平,提供可靠的装备服务保障支撑。

2.2.1 运用检修部分

修程修制改革前后,动车组一级修情况如表1所示。

表1 修程修制改革前后动车组一级修修程对比

结合动车组实际运用情况,时速300～350 km运营动车组受运行交路(部分跨线动车组3 d无法回本所)、走行公里(≯(7 000+700) km)、机检作业条件以及异地动车组未实现互检等限制,现阶段40%～50%比例动车组可实现3 d一检;时速200～250 km运营动车组受走行公里(≯(6 000+600) km)、机检作业条件、运行交路等限制,仅部分动车组可实现4 d一检;时速200 km及以下运营动车组基本可实现4 d一检(据调查:2021年上海局集团公司每3 d进行一次人工一级修作业的动车组占比约为40%,广州局集团公司每3 d进行一次人工一级修作业的动车组占比约为45%,沈阳局集团公司每3 d进行一次人工一级修作业的动车组占比约为50%)。

考虑动车组运行交路优化、机检作业条件的改善以及异地动车组互检的推进,综合研判修程修制改革成效落地后,动车组入动车所一级修作业周期由2 d一次调整为平均约3 d一次。

2.2.2 高级修部分

高级修是对动车组关键系统、部件实施的分解检修和整车的全面检查、试验,主要是恢复动车组基本性能,主要改革优化项目如下。

复兴号动车组。将高级修周期上限最高延长25%,由1.32×106km分阶段逐步延长到1.65×106km。

时速300～350 km和谐号动车组。CRH2C/380A平台动车组高级修周期间隔由6×105km/1.5年延长至1.2×106km/3年,CRH3C/380B/380C/380D平台动车组高级修周期里程间隔上限延长10%,由1.32×106km提高到1.45×106km。

时速200～250 km和谐号动车组。CRH2A平台动车组高级修周期间隔由6×105km/1.5年延长至1.2×106km/3年,CRH1A/3A/5A平台动车组高级修周期里程间隔上限延长10%,由1.32×106km提高到1.45×106km。

2.3 动车组修程修制改革趋势及目标

为建立中国特色铁路机辆运维标准体系,避免过度修、防止失修,实现保证质量安全、减少检修频次、降低检修成本以及提高运用效率的目标[4],全面提升动车组检修运用水平,需要进一步优化动车组检修周期、检修范围和检修标准,为交通强国、铁路先行提供可靠的装备服务保障支撑。具体趋势及目标如下。

(1)一、二级修

结合人机分工,进一步推进动车组一、二级修修程修制延长,同时开展动车组二级修重点优化项目攻关。

(2)高级修

根据高级修延长验证结论,进一步延长整车高级修周期。同时,对影响动车组检修周期或方式的关键系统和部件开展专项研究,探索剩余寿命和质量变化规律,按照检修周期与寿命特征、故障规律相吻合的原则优化部件检修周期。

3 对动车段(所)检修工作量测算的影响

3.1 运用检修部分

3.1.1 修程修制改革前

修程修制改革前,根据原中国铁路总公司下发的《关于明确动车组运用检修设施及设备配置标准的通知》,基于动车组一级修周期为2 d一次,常规考虑为每配属动车组10个标准组,配套建设1线检查库,考虑动车组融冰除雪作业占用检查库线、延长库停时间,高寒地区动车所可适当增加检查库线数量;新建动车所规模原则上按不小于6线检查库进行设计。动车所存车能力应与检查库线能力相匹配,每条检查库线相应配套4～6条存车线。

3.1.2 修程修制改革后

修程修制改革后,动车组入检查库一级修作业周期调整为约3 d一次,结合严寒地区融冰除雪及库内客运整备特殊需求,以及各地域季节性的库内绝缘子等车顶电器擦拭、空调滤网清洗更换作业,考虑改革后检查库线规模确定方案如下。

(1)非严寒地区

建议每配属动车组12.5个标准组(实际可按12～13个标准组),配套建设1线检查库。由于动车组入库一级修频次减少,大量动车组需利用车站或动车所室外设施进行上水、吸污作业,故有条件场所可增加室外上水卸污(或人工清洗)线的设置数量。

(2)严寒地区

考虑冬季融冰除雪及客运整备需求,可采用检查库兼顾客运整备、或专用的客运整备库方案。采用检查库兼顾客运整备方案时,建议每配属动车组10个标准组,配套建设1线检查库;采用专用的客运整备库方案时,建议每配属动车组12～13个标准组,配套建设1线检查库,单独设置的整备库规模应根据作业量和作业时间确定。此外,此严寒地区检查库线配比标准亦可适应季节性的车顶电器擦拭及空调滤网清洗更换作业。

3.2 高级修部分

3.2.1 检修能力测算方法

根据动车组配属数量、年均走行公里及高级修周期里程间隔,测算动车组年度高级修工作量,计算方法为:年高级修工作量(组/年)=配属动车组数量×年均走行公里/高级修周期(里程)-更高级别修程年高级修工作量。

3.2.2 修程修制改革后对高级修工作量的影响

修程修制改革后,随着动车组高级修周期延长,动车组的年高级修频率下降,各级修程的年高级修工作量降低。

根据动车组修程修制改革精神,复兴号动车组高级修周期上限最高延长25%,由1.32×106km分阶段逐步延长到1.65×106km;CRH2A/2C/380A平台动车组高级修周期间隔由6×105km/1.5年延长至1.2×106km/3年;其余平台动车组高级修周期里程间隔上限延长10%,由1.32×106km提高到1.45×106km。

按2020年底动车组配属情况,全路配属动车组3835标准组(以下简称“组”),其中复兴号动车组855组(占比22.3%),CRH2A/2C/380A平台动车组1355组(占比35.3%),其余平台动车组1625组(占比42.4%)。动车组修程修制改革政策全部落地后,按现有动车组配属结构,预计理论上年产生高级修工作量较改革前减少约33%。

图1为2015至2020年全路动车组高级修完成情况趋势。自2018年开始,逐步施行动车组修程修制改革,总体上虽配属动车组数量不断增加,总走行公里增加(2020年受疫情影响,走行公里较上年较少),但高级修任务量逐年下降。

图1 2015—2020年全路动车组高级修情况(标准组)

4 对全路动车组总体检修能力的影响

4.1 全路动车组配属数量预测

2015年至2020年间,全路动车组保有量年均增长超250组,由2015年的2211组增长至2020年的3835组,见图2。根据原中国铁路总公司《全路动车段(所)布局中长期规划》中“2030年动车组保有量达到5 541组”的规划目标及当前高速铁路发展趋势,结合新冠疫情对短期客运市场的影响,预计至2025年全路动车组保有量约为4 300组(年均增长约100组);考虑到客流、高速线网发展的不确定性,结合新冠疫情影响长期弱化后对客运的影响等因素,按与2015至2020年同等发展速度(年均增加保有量250组),预计至2035年全路动车组保有量约6 800组左右。

图2 2015—2020年全路动车组配属情况

4.2 全路动车所运用检修能力分析

截至2020年年底,全路共设置68个动车所(含惠州、佛山西、长沙、广珠、中堂以及海口城际动车所),设有检查库线423条、整备库线2条、存车线1 829条,此外还有61个存车场设有整备库线23条、动车存车线306条;相关铁路工程已批复(预计2025年前建成)新建动车所18个、改扩建动车所9个,新扩建检查库线135条、整备库线4条、动车存车线582条;相关铁路工程规划研究(2035年前建成)新建动车所19个、改扩建动车所10个,新扩建检查库线131条、整备库线3条、动车存车线700条。既有、批复及规划动车运用设施规模统计见表2。

表2 既有、批复及规划动车运用设施规模统计

据测算,预计至2025年,修程修制改革成果基本落地,按修程修制改革对检修工作量测算的影响,配属4 300组动车组预计需检查库线390条(考虑地域性不均衡系数1.1,严寒地区配属占比10%,下同)、存车线2150条(存车线需求按配属车数/2考虑,下同);预计至2035年,配属6 800组动车组预计需检查库线614条、存车线3 400条。

2025年全路86处动车所、125处存车场,合计设检查库线558条、整备库线33条、存车线3 042条;2035年全路105处动车所、143处存车场,合计设检查库线689条、整备库线44条、存车线3 817条。总体上,2025、2035年规划动车组检查整备能力与需求相比是满足需求的。其中检查库线能力存在一定的富余,主要是由于未到设计年度、能力合理富余以及地域性因素导致。

由于动车所规模按投产后十余年的预计工作量确定,即动车所投产后工作量逐年上升、平均十余年后能力饱和,2035年之前不断有新建、扩建的动车所投产,因而存在部分能力未饱和的动车所,导致全路动车所能力富余。此外,修程修制改革之前确定规模的动车所,检查库能力可能会因为一二级修周期延长而富余。对此,建议在新建动车所确定检查库规模时,尽量考虑利用相邻动车所的既有能力,在不限于当站的较大范围内考虑检查库能力均衡。

此外,可探索利用动车所检查库线实施动车组换架修的条件及作业方式,分担各动车段三级修压力。

虽然全路检查库线能力总体较为充裕,但部分客流较大枢纽、客站亦可能存在能力局部紧张的情况,具体项目中需区别对待。后续结合高速铁路网的建设,完善场站配套能力和运输保障能力,根据相关工程规划新建或扩建一批动车所,包括西安东、上海东、杭州西、南京北、成都天府、长沙西、昆明以及烟台南等动车所。新建一批存车场,地级以上城市按需具备异地存车、整备能力。

4.3 全路动车段高级修检修能力分析

全路现有北京、上海、武汉、广州、沈阳、成都以及西安等7个动车段[5-6]。其中除沈阳、成都仅具备动车组三级修能力外,其余5个动车段均具备动车段三、四及五级修能力。截至2020年年底,既有三级修43列位、四五级修41列位(折合),静调56列位。截至2020年年底,相继批复了北京、上海、成都和西安等动车段三级修设施补强[7-8],另外,武汉动车段三级修补强拟纳入相关工程,合计新增三级修12列位、静调4列位,以及配套转向架、部件等检修能力。各动车段扩建后全路高级修能力统计见表3。同时,为提升技术主导局四级修检修能力,立足集中技术力量补充主修车平台技术水平,沈阳动车段四级修补强正在筹备中,北京、成都动车段场地具备扩建四级修条件[9-10]。

表3 各动车段扩建后全路高级修能力统计

各动车段按三级修全部自主检修,四级修以自主检修为主、能力不足部分由制造企业承担,五级修以制造企业工厂修为主,动车段承担少量检修。

随着修程修制改革以及动车组高级修周期延长验证完成,预计至2025年,全路配属4 300组动车组预计产生三级修约850组、四级修约420组(动车组年走行按5.6×105km测算,修程按优化后上限)。随着检修效率的提高(三、四级修时由现有规定30,45 d分别压缩至25,40 d),各动车段三级修能力补强相继完成后,基本可承担全路动车组三级修在段检修,以及约340组动车组的四级修自主检修。

预计至2035年,全路配属动车组约6 800组,产生动车组三级修约1 500组,四级修约750组(动车组年走行按6.5×105km测算,修程按优化后上限)。随着检修技术的发展和检修效率进一步提高,三、四级修时进一步压缩(预期压缩至15,25 d),北京、沈阳、成都动车段进一步扩建四级修能力后,可基本满足全路配属动车组三级修全部在段检修,以及大部分四级修自主检修的需求。

后续三级修应立足补短板、破瓶颈,着力解决架车能力不足等瓶颈问题;四级修应立足集中技术力量补空白,强化技术主导局检修能力建设;考虑到检修效率的提升存在较大不确定性,可适时启动规划新建动车段的实施计划。

5 对动车段(所)设施设备配置的影响

5.1 强化机检作业的关键工装设备配置,加快高铁安全监测检测设备建设

修程修制改革的目的是避免过度修,防止失修,实现保证质量、减少检修频次、降低检修成本、提高运用效率,但修程修制改革以保证动车组状态良好为前提,需加大状态修、机检力度。机检是指利用车载和地面检测监测设备进行动车组状态检查,有利于动车组修程修制改革。

5.1.1 加强动车组TADS、完善动车组TPDS探测设备建设,推进动车组TEDS探测设备升级

TADS、TPDS已在普速铁路成熟应用,经前期在高铁线路试用,对发现动车组轴箱轴承早期故障、车轮多边形方面效果明显,亟待在高铁线路推广应用。另外,目前的TEDS仍然停留在人工看图检车识别故障的方式,无法全面实现自动识别功能,需要加强图像自动识别及自动报警功能。修程修制改革后,为落实动车组修程修制改革配套安全保障措施,应进一步完善TEDS系统设备功能及布点,加快TADS、TPDS系统设备在高铁线路上的推广应用。

5.1.2 探索智能化、数字化一级修工装设备的应用,提高检修质量和效率

动车组一级修作业中,目前依然主要采用传统的人工目视或简易工具对动车组实施快速例行检查和故障处理作业,智能化检修程度较低,存在检修范围广、作业难度大、作业过程繁琐、检修效率低下、遗留作业盲区以及检测数据无法与既有自动化检测设备检测数据之间互联互通等问题。故需探索一级修综合检测平台、一级修车底检测机器人等智能化工装设备的应用,实现动车组传统手工作业方式向自动化、智能化检修作业方式变革。

5.2 加强高铁客站及动车所室外上水、卸污设施配套建设

修程修制改革前,动车组的给水及卸污作业一般都在段(所)内完成;此外,为满足部分立折车及跨线车补水及卸污作业要求,特大型旅客车站和大型旅客车站均设置有旅客列车上水和地面卸污设施。

修程修制改革后,动车组需要进行人工一级修作业(入检查库)的频次由改革前的2 d一次调整为3 d一次,动车组需要入检查库作业的频次大幅减少。为提高动车组使用效率,建议加强高铁客站、动车所室外上水、卸污设施配套建设,利用车站或动车所室外设施进行动车组上水、吸污作业,满足无需进行人工一级修作业的动车组的上水卸污需求,以减少入库作业的动车组数量、充分发挥检查库综合效能。

5.3 部分配属CRH2系平台动车组较多动车所需关注临修设施能力及作业条件

按修程修制改革意见,CRH2A、CRH2C、CRH380A平台动车组高级修周期间隔由6×105km/1.5年延长至1.2×106km/3年,检修周期延长1倍,动车组轮对更换等临修作业量预计会随之增加。需重点关注转向架临时故障的处理,加强轮对、齿轮箱和制动盘等重点二级修项目的核查。动车组轮对更换等临修作业量预计会增加,因此应重点关注临修设施能力及现场作业条件。

5.4 加强动车组高级修配套设备设施建设

部分动车段架车线与静调线能力不匹配问题,加强短板能力建设。需针对性地补强三级修架车线及静调线;现有部分地坑式架车机无法适应整列复兴号(含17辆编组)及CRH3A/380B/380D型动车组架车需求,需进行相应适应性改造;CRH2系平台动车组三级修周期调整为1.2×106km后,增加构架打磨探伤等工序,现有转向架检修工艺无法满足作业需要,需进行相应改造;同时,为适应修程修制改革后动车组牵引电机、油压减振器、制动夹钳以及空气弹簧等关键部件自主检修需要,动车段需增设相应的部件检修设备设施。

6 结语

近年来,国铁集团大力推进动车组修程修制改革,不断延长动车组的检修周期间隔,年检修工作量不断下降,动车组运维成本持续下降。一级修作业逐步推行“人机交替”作业模式,周期由2 d一次调整为平均约3 d一次;复兴号动车组高级修周期上限最高延长25%,CRH2系平台动车组高级修周期翻倍,其余动车组高级修周期(里程)上限延长10%。

截至2020年年底,全路动车组保有量为3 835组,预测2025年、2035年分别达到4 300组、6 800组。总体上规划期动车组检查整备能力与需求是相适应的。其中,部分检查库线能力存在一定的冗余,主要是由于未到设计年度、能力合理富余,以及地域性因素导致。随着修程修制改革成果落地及检修效率提升,结合各动车段三级修能力补强及进一步扩建四级修后,规划期各动车段可满足全路动车组三级修全部在段检修,以及大部分四级修自主检修的需求。考虑到检修效率的提升存在较大不确定性,可适时启动规划新建动车段的实施计划。

针对修程修制改革后对动车组检修生产方式的影响,建议后续重点强化机检作业的关键设备配置,加强高铁客站及动车所室外上水、卸污设施建设,加快高铁安全监测检测设备建设,视需要加强部分动车所临修设施建设,提升动车组高级修配套设备设施能力。

创新提出基于修程修制改革后的动车运用所规模确定方案,分析了改革对动车段(所)能力测算的影响;结合全路动车段(所)设施规模现状,总体研究了全路检修能力发展方向;创新研究了修程修制改革对机辆段(所)设施及设备配置的影响。相关研究成果对动车段(所)建设具有较强的参考借鉴意义。