轉(zhuǎn)向架重大部件臨近使用壽命的統(tǒng)計(jì)與“再制造”技術(shù)研究

呂松江 黃選平 戴建新 劉佳賀 李東博 高凡

摘要： 針對轉(zhuǎn)向架修理中存在的重大部件壽命管理難以執(zhí)行的困難，通過對存在的問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出對轉(zhuǎn)向架重大部件采取適宜的壽命預(yù)測策略，基于有限“再制造”技術(shù)運(yùn)用，保證部件裝用安全前提下，實(shí)現(xiàn)整車壽命管理的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，降低修車成本。

Abstract： At present， life management of many major parts in bogie maintenance has not been implemented properly. Through the statistical analysis of the existing problems， this paper has put forward the appropriate life prediction strategy for major parts of bogie. Based on the finite remanufacturing technology and under the premise of safe assembly of components， the ultimate aim is to achieve harmonization of life management of major parts on the vehicle and reduce the maintenance cost.

關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)向架；壽命管理；成本；壽命預(yù)測；有限“再制造”

Key words： bogie；life management；cost；life prediction；finite remanufacturing technology

中圖分類號：U260.331 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）03-0107-03

1 概述

車輛運(yùn)行安全與轉(zhuǎn)向架技術(shù)狀態(tài)息息相關(guān)，當(dāng)前管理模式是結(jié)合車輛的修程修制，對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、搖枕等重大部件施行壽命管理，以達(dá)到確保客車運(yùn)輸能力與運(yùn)行安全的目的。對于客車重大部件施行壽命管理的要求，鐵路總公司下發(fā)了多個(gè)文件進(jìn)行了明確，其中最為重要的三個(gè)文件是：①鐵運(yùn)[2010]210號（以下簡稱“210號文”），構(gòu)架、搖枕要求使用壽命期30年，同時(shí)新造及廠修后質(zhì)量保證期7.5年或240萬公里。②鐵總運(yùn)[2014]349號，第1.2.16條款要求“……壽命期限以裝用時(shí)間為準(zhǔn)，裝用時(shí)間不明時(shí)以制造時(shí)間為準(zhǔn)；……”。③鐵總運(yùn)[2015]22號，第31條規(guī)定“達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命的客車可申請報(bào)廢”。

上述文件的頒發(fā)與執(zhí)行，給客車重大部件管控提供了依據(jù)，但是上述標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行過程中也遇到了困難，如：①車輛運(yùn)用時(shí)間接近30年，或剩余時(shí)間不足一個(gè)廠修期；②由于構(gòu)架、搖枕等部件存在調(diào)配裝用的情況，因此針對某一輛車部件裝用年月無法確定，而部件標(biāo)記的制造時(shí)間與整車制造時(shí)間相差較大，按“210號文”追溯，該部件剩余時(shí)間不足一個(gè)廠修期，但按車輛制造日期追溯，剩余時(shí)間能夠滿足一個(gè)廠修期要求。存在上述問題的車輛或部件，廠修時(shí)是繼續(xù)檢修，還是報(bào)廢，缺少可供執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

隨著我國“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”理念的提出與推進(jìn)，逐步要求具備條件的高經(jīng)濟(jì)價(jià)值部件按照“全壽命周期”進(jìn)行管理，基于此興起對“再制造”技術(shù)的研究與開發(fā)熱潮，當(dāng)前“再制造”技術(shù)在車床、汽車等行業(yè)取得了一定的運(yùn)用業(yè)績。鐵路客車屬于大型機(jī)械裝備，對于近年來高鐵、動(dòng)車、城市軌道車輛等裝用的高價(jià)值、批量大部件，如：車體、車鉤、構(gòu)架 等等均具備較高的修復(fù)價(jià)值，因此近年來鐵路行業(yè)逐步意識到需要開展對車輛“再制造”技術(shù)的研究與推廣工作[4]?；凇霸僦圃臁奔夹g(shù)的理念，提出對臨近30年使用壽命部件，針對不同狀態(tài)制定恰當(dāng)?shù)膲勖A(yù)測策略與檢修方案，對節(jié)能、節(jié)材、安全有重要實(shí)施價(jià)值，完善轉(zhuǎn)向架重大部件壽命管理要求有重要意義。

2 統(tǒng)計(jì)分析

經(jīng)過對2016年度某公司已修的近500輛廠修客車進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，有11輛車構(gòu)架或搖枕裝用時(shí)間接近30年，但剩余壽命不足一個(gè)廠修期，統(tǒng)計(jì)見表1。其中需要說明的是，表1中存在的整車制造年月與構(gòu)架、搖枕制造年月存在時(shí)間差的問題，主要由兩方面原因造成：首先，為了提高客車生產(chǎn)的效率，避免生產(chǎn)制造周期較長的物料供應(yīng)短缺，通常情況下，對于新造車構(gòu)架、搖枕等重大部件采取預(yù)投產(chǎn)的方式組織生產(chǎn)，并在部件上標(biāo)識永久性制造標(biāo)識（包括部件制造年月）；另外，預(yù)投產(chǎn)與實(shí)際需求數(shù)量又存在差別，預(yù)投產(chǎn)多余的構(gòu)架、搖枕在后續(xù)中標(biāo)車中裝用，進(jìn)一步拉長整車制造年月與部件制造年月間時(shí)間差。同時(shí)，由于鐵路客車信息管理系統(tǒng)僅對整車裝用信息進(jìn)行記錄，車輛檢修時(shí)無法確定部件準(zhǔn)確的裝用時(shí)間，因此工廠在檢修部件時(shí)通常按照部件的制造時(shí)間開始計(jì)算壽命。

從表1可以看出：

①構(gòu)架或搖枕裝用時(shí)間接近30年的車輛多為25G型車，車型覆蓋硬座車（YZ）、硬臥車（YW）、空調(diào)發(fā)電車（KD），車輛配屬多個(gè)路局。結(jié)合車輛的研制發(fā)展歷程分析[5]，當(dāng)前各廠修工廠承修該階段制造的車輛普遍存在距車輛制造接近30年，檢修后不能保證一個(gè)廠修期的問題。隨著我國客車制造規(guī)模逐年擴(kuò)大，客車保有量的增長隨之而來的是存在接近30年的車輛，在后續(xù)檢修中將會越來越多的出現(xiàn)。

②轉(zhuǎn)向架型號均為209T與206G，構(gòu)架制造廠覆蓋了了國內(nèi)四家客車制造主機(jī)廠。當(dāng)前客車廠修采用招投標(biāo)的方式，因此承修車輛種類多而雜，而不同廠家設(shè)計(jì)制造的構(gòu)架在結(jié)構(gòu)上也存在一定的差異，如209T轉(zhuǎn)向架就存在焊接構(gòu)架與鑄造構(gòu)架兩種形式，正常檢修生產(chǎn)中不允許混裝。由于修理車檢修生產(chǎn)計(jì)劃性不強(qiáng)，車輛排產(chǎn)后經(jīng)分解檢查外觀確認(rèn)后才能夠?qū)Σ考问竭M(jìn)行確定，并編制出準(zhǔn)確的采購目錄用于采購，而構(gòu)架或搖枕制造周期長，從制造成本考慮，通常生產(chǎn)工廠在具備生產(chǎn)批量后才生產(chǎn)，因此維修車輛構(gòu)架或搖枕結(jié)構(gòu)形式的差異將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向架廠修備品備件困難，對車輛檢修周期、生產(chǎn)管理與組織產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

③構(gòu)架、搖枕為高價(jià)值部件，對于廠修工廠而言，批量更換構(gòu)架或搖枕將大幅度增加修車成本，而檢修標(biāo)準(zhǔn)與特定車型車種的承修價(jià)格確定后，修車成本增加將進(jìn)一步壓縮修車?yán)麧?，甚至?dǎo)致工廠虧本修車，影響企業(yè)正常運(yùn)營與發(fā)展。經(jīng)過對表1所列構(gòu)架、搖枕現(xiàn)場查看，部件腐蝕、磨耗未達(dá)到報(bào)廢限度，經(jīng)劃線檢查各部尺寸未超限，整體上看部件外觀狀態(tài)較好，具備實(shí)施檢修作業(yè)條件。

3 解決方案

3.1 方案分類

針對整車壽命臨近30年，廠修后不能保證7.5年的情況，應(yīng)視車輛狀態(tài)合理制定檢修方案。從標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行與修車成本相協(xié)調(diào)的角度考慮，車輛最后一個(gè)廠修質(zhì)保期應(yīng)縮短為一個(gè)段修期（4年），廠修后能夠保證質(zhì)保期為4年的車輛按照檢修規(guī)程正常檢修，如表1中所列1991年及以后制造的構(gòu)架、搖枕。而廠修后不能夠保證質(zhì)保期為4年的車輛，基于有限“再制造”技術(shù)的方法與理念，根據(jù)部件狀態(tài)按照不同的壽命預(yù)測方法制定修復(fù)方案。本文提出有限“再制造”的理念，是基于當(dāng)前軌道交通發(fā)展迅速，車輛更新?lián)Q代速度快，同時(shí)軌道車輛“再制造”技術(shù)仍處于摸索探索階段，因此嘗試對臨近30年壽命的車輛有限“再制造”，實(shí)現(xiàn)以車體鋼結(jié)構(gòu)壽命管理為主線，整車重大部件壽命管理協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3.2 構(gòu)架壽命預(yù)測策略與有限“再制造”

對于轉(zhuǎn)向架主要部件的壽命預(yù)測，劉剛、李強(qiáng)[6]提出四種方法：專家評估方法、試驗(yàn)研究方法、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，實(shí)際生產(chǎn)中需要根據(jù)實(shí)際情況靈活選用，必要時(shí)采用多種方法綜合進(jìn)行壽命預(yù)測。對于臨近30年壽命轉(zhuǎn)向架重大部件的壽命預(yù)測開展，深入推廣運(yùn)用信息化管理技術(shù)是關(guān)鍵。當(dāng)前需要借助已經(jīng)建立的鐵路客車信息化管理平臺，從統(tǒng)計(jì)記錄下來的故障，找出部件可能存在的故障發(fā)展規(guī)律，進(jìn)行可靠性分析和改進(jìn)。同時(shí)，對部件運(yùn)用數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并根據(jù)車輛運(yùn)用工況數(shù)據(jù)結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)與試驗(yàn)，對部件進(jìn)行剩余壽命估算。由于本文所講的有限“再制造”，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)車輛整車的壽命統(tǒng)一，因此當(dāng)部件剩余壽命的估算結(jié)果與整車的壽命一致時(shí)，就可以制定最終的部件處理方案。對于剩余壽命的估算結(jié)果可以保證和整車壽命一致，且部件外觀狀態(tài)較好，可以按照檢修規(guī)程制定維修方案，車輛按照正常維修流程進(jìn)行檢修。對于剩余壽命的估算結(jié)果無法保證和整車壽命一致，但是部件經(jīng)分解檢查仍不超過報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，需要結(jié)合近年來表面工程技術(shù)等的研究成果，對構(gòu)架、搖枕等重大部件進(jìn)行修復(fù)，形成有限“再制造”產(chǎn)品，并通過組織專業(yè)知識與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的專家進(jìn)行評審，形成安全可靠可供執(zhí)行的方案。

3.3 209T構(gòu)架有限“再制造”案例

以209T轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架實(shí)行有限“再制造”為例進(jìn)行分析。

通常情況下，對廠修后不能質(zhì)保一個(gè)段修期（4年）的構(gòu)架進(jìn)行有限“再制造”，采用圖1所示的工藝方案。

①拆解轉(zhuǎn)向架。拆解中對于襯套、橡膠件、緊固件直接淘汰，通常這些零件因磨損、老化等原因不可再制造或者沒有再制造價(jià)值，裝配時(shí)直接用新品替換。同時(shí)，要剔除明顯損壞且不可修復(fù)的零件。

②構(gòu)架清洗、打砂。對構(gòu)架表面附著的雜物、油脂等清洗去除，油漆面、表面銹蝕打砂去除，獲得表面清潔構(gòu)架，以便于下工序分解檢查確檢、檢修。

③對構(gòu)架進(jìn)行嚴(yán)格的分解檢查判斷。檢測后的構(gòu)架可分為3類：檢修后可用于轉(zhuǎn)向架裝配的構(gòu)架，主要包括：1）構(gòu)架表面狀態(tài)較好，存在的腐蝕、磨耗、損傷、變形未超過廠修標(biāo)準(zhǔn)，查看構(gòu)架的設(shè)計(jì)、使用信息，壽命預(yù)測剩余使用壽命至少為一個(gè)廠修期，使用中基本無故障，構(gòu)架按照廠修標(biāo)準(zhǔn)檢修后可直接裝用；2）可有限“再制造”修復(fù)的構(gòu)架，主要包括：壽命預(yù)測剩余使用壽命至少為一個(gè)廠修期，使用中基本無重大故障，存在現(xiàn)有技術(shù)手段可檢修恢復(fù)的腐蝕、磨耗、損傷、變形等缺陷，檢修后的構(gòu)架符合廠修標(biāo)準(zhǔn)中對成品構(gòu)架的要求；3）需用合格構(gòu)架替代的淘汰構(gòu)架，這類構(gòu)架主要是，以現(xiàn)有技術(shù)手段不可檢修恢復(fù)到符合廠修標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)架。

④構(gòu)架的有限“再制造”加工。對構(gòu)架的有限“再制造”加工可以采用多種方法和技術(shù)，如利用先進(jìn)焊接、表面技術(shù)進(jìn)行表面尺寸恢復(fù)，使表面性能優(yōu)于原來零件，或者采用機(jī)加工技術(shù)重新加工，使其達(dá)到裝配要求的尺寸，以使有限“再制造”的構(gòu)架達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)配合公差。

⑤將全部檢驗(yàn)合格的構(gòu)架，嚴(yán)格按照生產(chǎn)要求裝配成有限“再制造”轉(zhuǎn)向架。

⑥對有限“再制造”轉(zhuǎn)向架按照廠修轉(zhuǎn)向架的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測與試驗(yàn)，應(yīng)滿足廠修標(biāo)準(zhǔn)要求。

⑦對首個(gè)通過上述程序檢修的轉(zhuǎn)向架進(jìn)行專家評估，形成成熟可靠的技術(shù)方案，類似情況的構(gòu)架按照評估后的方案進(jìn)行有限“再制造”。

上述7條是一般情況下的構(gòu)架有限“再制造”過程，若對構(gòu)架有改裝或者升級要求的，還可以在有限“再制造”步驟中采用改造、部件更換、加裝或者其他方法，以實(shí)現(xiàn)構(gòu)架的功能或性能的升級，滿足性能、裝用安全提升的要求。

3.4 軌道車輛“再制造”

隨著客車保有量的增長，尤其是高鐵、動(dòng)車、城軌車輛的推廣運(yùn)用，優(yōu)質(zhì)、高效、安全、可靠、節(jié)能、節(jié)材成為軌道交通行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，而發(fā)展“再制造”技術(shù)是是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的有效途徑。結(jié)合國內(nèi)外“再制造”技術(shù)的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，軌道交通裝備的制造工程與維修工程應(yīng)趨于統(tǒng)一，形成車輛的全壽命管理?；谀壳皣鴥?nèi)車輛“再制造”技術(shù)的研究現(xiàn)狀及巨大的發(fā)展前景，以及軌道客車運(yùn)行安全的高要求，筆者認(rèn)為我國需要推進(jìn)建立國家軌道車輛再制造研究評估試驗(yàn)中心，以加強(qiáng)對報(bào)廢車輛再利用方面的研究開發(fā)與推廣工作。

4 結(jié)語

本文提出有限“再制造”的概念，適用于解決當(dāng)前軌道客車部件與整車間壽命管理協(xié)調(diào)統(tǒng)一的問題，而現(xiàn)有的壽命管理要求有必要隨之修訂完善?；谕七M(jìn)我國軌道交通領(lǐng)域“再制造”技術(shù)的研究、推廣及提高車輛運(yùn)行安全的角度，提出建立國家軌道車輛再制造研究評估試驗(yàn)中心的設(shè)想。隨著我國軌道交通的發(fā)展，車輛保有規(guī)模的擴(kuò)大，發(fā)展“再制造”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛的全壽命管理，將對我國“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”構(gòu)建做出突出貢獻(xiàn)。毫不夸張地講，通過“再制造”技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛全壽命管理，將是利國、利民，功在當(dāng)代、利在千秋的項(xiàng)目工程。

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