鐵路機車全壽命周期費用管理研究及應(yīng)用

王淵

摘 要：隨著中鐵三局運輸工程分公司鐵路運營管理領(lǐng)域的擴大，運用機車的數(shù)量、類型和走行公里數(shù)在不斷增加，而機車檢修費用、停時也在不斷增加。這些都會影響企業(yè)的經(jīng)濟效益和機車的運用管理。因此，有效控制機車的運用維修費用已經(jīng)成為了推動企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。鑒于此，公司將機車全壽命周期費用管理方法引入了相關(guān)管理工作中。通過確定全壽命周期費用（LCC）指標(biāo)，辨識影響LCC的要因，從可靠性、可用性、維修性和安全性4個方面入手建立數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)分析，以辨識全壽命周期費用的驅(qū)動因素，并采取有針對性的措施盡可能減少機車運用維護費用。

關(guān)鍵詞：鐵路機車；機車全壽命周期；全壽命周期費用（LCC）管理；RAMS

中圖分類號：U268.2 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.016

1 研究背景

隨著新技術(shù)、新設(shè)備的推廣和使用，機車長交路的普遍化和運輸任務(wù)加重，使用單位對機車的可靠性、維修性提出了更高的要求。由機車運用統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，機車的使用維修費用占整個機車全壽命周期費用的66%～88%，它是購置費的3～8倍，而有效控制機車的運用維修費是推動運輸企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

機車全壽命周期是指機車研發(fā)→制造→出售→使用→報廢的整個過程。作為運輸企業(yè)，降低機車的使用成本是成本控制的關(guān)鍵，是企業(yè)參與市場競爭的基礎(chǔ)。針對機車使用中的大修周期，要綜合費用（維護、檢修直接費用和檢修停時間接費）、可靠性（機破和臨修）、可用性（運用率和出庫整點率）和安全性（因質(zhì)量問題造成的行車事故）等因素建立數(shù)據(jù)庫進行相關(guān)分析，有效辨識影響LCC（費用）的要因，并針對其中存在的問題提出優(yōu)化方案，最大限度地減少機車的運用維護費用。

隨著鐵路技術(shù)裝備性能的不斷完善，機車的使用和維修費用也在不斷提高。因此，需要工作人員積極探索機車全壽命周期內(nèi)零部件的修程，有效克服計劃預(yù)防修引起的“過剩維修”或修程不合理導(dǎo)致的“維修不足”等問題，使機車的計劃預(yù)防修體制逐步向“以可靠為中心”的維修方向發(fā)展，使全壽命周期費用實現(xiàn)最優(yōu)化，從而提高機車的利用率，達到保質(zhì)、增效、創(chuàng)收的目的。

2 研究路線

本課題是在RAMS基礎(chǔ)上對機車進行全壽命周期管理的，它以完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從可靠性、可用性、維修性和安全性4個方面入手建立數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)分析，有效辨識機車全壽命周期費用的驅(qū)動因素，并采取有針對性的措施減少機車全壽命周期費用。

2.1 確定LCC

根據(jù)機車的構(gòu)成情況，可從電機、電器、制動、二三項料4個方面入手確定LCC，同時，建立機車全壽命周期費用管理臺賬，綜合分析LCC。在分析的過程中，要將總的費用結(jié)構(gòu)分解為購置費用模塊、研發(fā)費用模塊和運用維修費用模塊，對各費用模塊進行必要的計算和估算，指出主要費用因素。經(jīng)過統(tǒng)計、分析發(fā)現(xiàn)，機車全壽命周期費用與其可靠性、維修性的內(nèi)在關(guān)系如圖1所示。

在機車的運用和維修過程中，可靠性和維修性的設(shè)計目標(biāo)是一致的——提高機車的完好率和可用性，保障運營安全，減少維修費用，優(yōu)化機車周期費用。但不同的是，可靠性設(shè)計是要保證機車正常工作的時間，而維修性則是指當(dāng)機車發(fā)生故障時要盡快修復(fù)，提高其利用率。

在機車使用性能一定的條件下，提高其可靠性、維修性能在一定程度上減少維修費用，但是，會增加設(shè)計研制費用，即增加購置費，LCC可能會上升；反之，降低其可靠性、維修性能降低購置費，但是，會增加運用維修費用，同樣會使LCC上升。因此，只有保證機車的可靠性和維修性，才能使LCC處于較低水平。

圖1 機車全壽命周期費用與其可靠性、維修性的內(nèi)在關(guān)系

2.2 建立數(shù)據(jù)庫

建立機車全壽命周期費用臺賬，收集機車壽命周期內(nèi)各項費用，系統(tǒng)地分析相關(guān)數(shù)據(jù)，辨識影響LCC（費用）的要因，并提出有針對性的優(yōu)化方案，從而最大限度地減少一個大修周期所需的費用。

建立機車全壽命維修、保養(yǎng)臺賬，記錄、收集機車全壽命周期內(nèi)零部件的維修和更換情況，并以可靠性為中心（RCM）探索機車零部件的修程。

建立RAMS臺賬，從可靠性、可用性、維修性和安全性4個方面入手建立數(shù)據(jù)庫進行相關(guān)分析。在機車進行技術(shù)改造時，可運用全壽命周期費用分析法進行分析，對比、評估舊裝置壽命周期費用和新裝置的壽命周期費用預(yù)算，綜合考慮RAMS各項指標(biāo)，按照可靠性設(shè)計流程選取LCC最優(yōu)的改造方案，從而提高機車的運用率，降低機車全壽命周期費用。

2.3 全壽命周期管理流程

要想讓人們真正認(rèn)識全壽命周期管理這種方法，將其熟練地應(yīng)用在日常工作中，更好地為技術(shù)工作提供決策依據(jù)，為技術(shù)改造提供可靠的支撐，就要從技術(shù)改造、技術(shù)創(chuàng)新的可靠性設(shè)計方面入手，規(guī)范全壽命周期費用分析流程，具體如圖2所示。技術(shù)改造可靠性流程如圖3所示。

3 LCC管理的應(yīng)用

3.1 探索機車檢修制度修程

目前，應(yīng)用較多的2種機車檢修制度是計劃預(yù)防修理制度和按機車技術(shù)狀態(tài)修理制度。以可靠性為中心的狀態(tài)檢修讓修程的確定有了科學(xué)依據(jù)，有效克服了計劃預(yù)防修引起的“過剩維修”或修程不合理引起的“維修不足”等情況，逐漸實現(xiàn)了壽命周期費用的最優(yōu)化。

自機車全壽命周期管理活動開展以來，通過強化對日常機車操縱保養(yǎng)的卡控和對機車質(zhì)量的動態(tài)監(jiān)測，根據(jù)機車質(zhì)量狀態(tài)，以可靠性為中心對機車零部件進行狀態(tài)修，大大降低了計劃預(yù)防修時不必要檢修停時發(fā)生的概率，提高了機車的運用率，保證了機車維修工作的經(jīng)濟性和可靠性。運用RAMS評價機車的狀態(tài)時，將SS4G型機車輔修檢修周期（5.0×104 km）延長了50%，從而降低了機車全壽命周期的檢修成本。

圖2 全壽命周期費用分析流程

圖3 技術(shù)改造可靠性設(shè)計流程

3.2 研究內(nèi)燃機車的節(jié)能降耗

對DF8B型內(nèi)燃機車進行全壽命周期費用分析，通過分析LCC的相關(guān)內(nèi)容明確了費用分解結(jié)構(gòu)及其各費用單元在LCC中所占的比例。由此可知，燃油消耗費用是影響LCC的主要因素之一。因此，可在機車上安裝內(nèi)燃機車燃油消耗統(tǒng)計監(jiān)測分析系統(tǒng)，以此分析、卡控內(nèi)燃機車燃油消耗的情況，降低機車的油耗，從而減少其運營費用和全壽命周期費用。根據(jù)運輸生產(chǎn)的實際情況，工作人員可從以下幾方面入手研究燃油消耗情況：①研究影響機車單位油耗的因素；②科學(xué)、精確地管理機車燃油消耗；③降低機車柴油機的燃油消耗率；④優(yōu)化運輸組織，降低機車的單位燃油消耗；⑤探索節(jié)油獎懲激勵機制，優(yōu)化列車操縱；⑥降低冬季燃油單價。

在實際工作中，在公司郭白鐵路、赤大白鐵路、錦赤鐵路和黃萬鐵路開展了內(nèi)燃機車節(jié)能降耗專題研究，取得了較大的成效。該研究項目在研發(fā)期內(nèi)共產(chǎn)生經(jīng)濟效益992.52萬元。其中，郭白運輸段燃油單耗由30.84 kg/萬噸公里降低到了27.9 kg/萬噸公里。2014-01—2015-12，共節(jié)約柴油166.79 t，約合116.75萬元，使項目扭虧為盈。

3.3 技術(shù)改造的應(yīng)用

通過研究、總結(jié)機車全壽命周期管理工作的相關(guān)內(nèi)容，針對機車質(zhì)量開展了科技研發(fā)工作，以期提高機車的檢修效率，降低機車故障率。

對SS4G型電力機車的無線重連同步操縱系統(tǒng)進行改造，實現(xiàn)了對分散式動力的同步操縱，充分發(fā)揮了機車的有效功率，降低了機車的能耗，提高了機車的運用率。

針對SS4改型電力機車進行LCU邏輯控制改造，降低了機車運用的故障率，提高了機車的運用率。

對SS4G型電力機車進行功補開關(guān)柜隔板改造。相關(guān)工作人員簡要分析了SS4改型電力機車主電路中的過電壓吸收電阻投入運行后存在的問題，并指出其危害性，提出了相應(yīng)的技術(shù)改造措施，降低了因功補開關(guān)柜內(nèi)部溫度過高造成的電氣線路相互短路、主接地等現(xiàn)象發(fā)生的概率，減少了因設(shè)備燒損而導(dǎo)致的破機事故的發(fā)生，進一步保證了鐵路的運輸安全。

結(jié)合實際運用情況對電力機車進行耐環(huán)境改造。針對接觸器老式連鎖容易進灰塵、接觸不良、影響機車正常運行的問題，對電力機車的接觸器進行連鎖改造，全部更換了全封閉式連鎖。全封閉式連鎖不僅防塵效果好，而且使用時間長，能夠有效保證機車的質(zhì)量。針對繼電器容易積塵導(dǎo)致虛接，電器性能不穩(wěn)定，繼電器容易出現(xiàn)故障等問題，對老式繼電器車進行LCU改造，大大降低了機車電器的故障率，提高了電器工作的可靠性和機車的運用率。

4 存在的問題和改進措施

4.1 數(shù)據(jù)歸集，相關(guān)性分析

全壽命周期管理是精細(xì)化管理提出的要求之一，因此，在具體工作中，工作人員要統(tǒng)計全部機車的全壽命周期費用，建立完整的數(shù)據(jù)庫，不斷完善數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的決策提供數(shù)據(jù)支持。另外，全壽命周期管理是信息化管理的要求之一，所以，工作人員要有效地利用既有信息進行可靠性分析，利用既有信息進行零部件的相關(guān)性分析，從而為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供全面、可靠的依據(jù)；全壽命周期管理是對標(biāo)管理的要求之一，在具體工作中，要對機車全壽命周期進行對標(biāo)管理，與先進技術(shù)對標(biāo)，與最優(yōu)化的LCC對標(biāo)，與先進管理對標(biāo)，不斷完善機車的全壽命周期管理，進一步降低機車全壽命周期成本，提高機車的運用率。

4.2 機車狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測

在工作過程中，要科學(xué)優(yōu)化機車修制、修程，對機車的狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)測，加強技術(shù)人員與檢修人員之間的溝通，檢修人員與運轉(zhuǎn)人員之間的溝通，運轉(zhuǎn)人員與乘務(wù)員之間的溝通，及時掌握機車的運行狀態(tài)，在動態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上實現(xiàn)預(yù)防修與狀態(tài)修的有機結(jié)合，減少不必要的修程，避免維修不足的情況發(fā)生，減少機車維修費用和機車維修停時，提高機車的運用率。

5 結(jié)束語

機車全壽命周期管理是一個值得長期研究的課題。在機車訂制、運用檢修和技術(shù)改造的過程中，要針對具體情況合理運用全壽命周期費用管理方法，綜合權(quán)衡各方面因素，全面分析、比較全壽命周期費用的構(gòu)成，合理開展可靠性、維修性設(shè)計，從維修的全費用觀點出發(fā)考慮維修的經(jīng)濟性、可靠性和可能性，進一步分析維修成本與購置成本、運營成本的關(guān)系，從而減少機車的全壽命周期費用。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕