基于某線路列車轉向架出現(xiàn)裂紋的地鐵列車日常維護方法思考

張興寶， 賀 浩， 趙京博

(西安地鐵運營分公司， 西安 710016)

針對某線路在運營期間轉向架出現(xiàn)裂紋事件，結合本部門工作進行分析探討。

1 某線路列車轉向架出現(xiàn)裂紋事件概述

2017年12月某線路列車在正線運營時，乘務人員聞到異味及異響，隨后相關人員下車檢查發(fā)現(xiàn)列車轉向架框架底面和兩側分別有16 cm和約14 cm的開裂，具體如圖1所示。

圖1 某線路列車轉向架故障圖片

看到此新聞后，對于我們地鐵運營人員而言，尤其是地鐵車輛的維護人員在問自己如下問題：

(1)我們的車輛會不會出現(xiàn)或是不是存在類似問題？

(2)如果出現(xiàn)了類似問題，我們的檢修人員能否第一時間發(fā)現(xiàn)？

(3)我們?nèi)粘６疾扇×四切┦侄危杉皶r準確掌握列車轉向架狀態(tài)？

(4)我們是否真正了解自己車輛轉向架的結構和性能？

2 某線路列車轉向架出現(xiàn)裂紋事件初步調(diào)查情況

通過相關報道的具體事故原因，給我們敲響了警鐘，讓我們從事軌道行業(yè)的人員不得不反思如下幾個問題，即：

①列車在投入運營的過程中如何準確判斷走行部異響及異常情況？

②我們列車的檢修周期是否合適？

③僅使用傳統(tǒng)的檢修方法，隱蔽的故障能否及時準確發(fā)現(xiàn)？

3 西安地鐵車輛維護人員對比分析與研究

借鑒某線路列車故障問題，部門領導對此高度重視，要求各線路組織對本線路列車轉向架進行認真研究，確認關鍵點，并組織對轉向架進行系統(tǒng)排查，具體工作如下：

(1) 領導帶隊，現(xiàn)場比對，分析確認轉向架“關鍵”部位

關于地鐵車輛的關鍵部位及日常維護重點，車輛維修部門已多次組織相關人員現(xiàn)場進行研究和探討，并確認了車輛的維護關鍵點，即“上防掀起下防脫，中間要防電氣火”。日本新干線列車轉向架發(fā)生裂紋后，部門領導親自組織人員現(xiàn)場再次對轉向架有針對性的進行分析研究，確認日本新干線列車轉向架出現(xiàn)故障的具體位置，分析可能出現(xiàn)此情況的原因。并通過分析，確定了西安地鐵車輛轉向架受力較大的部位及關鍵點，項目具體如表1。

表1 西安地鐵車輛轉向架關鍵部位分析梳理表

(2) 技術人員系統(tǒng)分析，確認轉向架薄弱點

西安地鐵2號線車輛構架為H形，主要由側梁組成、橫梁組成和縱向輔助梁等組成，如圖2所示。側梁由Q345R鋼板焊接成箱型結構，其中，上、下蓋板厚度為12 mm，外立板厚度為10 mm，內(nèi)立板厚度為14 mm，在應力較小的地方板厚減至10 mm，并且在側梁內(nèi)部布置了數(shù)量不等、厚度為10 mm的筋板。

圖2 西安地鐵2號線轉向架結構

為確認轉向架在不同工況下不同部位的受力情況，利用有限元分析對轉向架超載工況和特殊載荷工況進行分析，具體如下：

①列車轉向架受超載的情況

圖3為列車受到綜合超常載荷工況下構架的應力分布圖，從圖中確認其工況構架受力部位為構架彈簧座與側梁下蓋板連接焊縫部，其值為184.1 MPa。

圖3 西安地鐵2號線列車超常載荷工況下構架應力分布云圖

②列車轉向架受特殊超載的情況

圖4為模擬列車受特殊載荷工況下構架的受力情況。

圖4 西安地鐵2號線轉向架超載工況受力情況

從圖4可看到，在不同的工況，構架受力最大部位不同，具體位置及數(shù)值見表2所示。

表2 超常特殊載荷工況下最大應力位置及其應力值

(3) 對全員進行有針對性的培訓，并組織對所有列車轉向架進行普查

某線路列車發(fā)生轉向架裂紋事故后，組織各班組員工對列車轉向架的檢修重點以及轉向架受力較大部位通過理論講解和圖示說明相結合的方式對其進行培訓，組織員工對所有列車轉向架進行了系統(tǒng)排查。

4 地鐵車輛日常維護方法探究

西安地鐵車輛人員通過近7年對地鐵列車的檢修維護，先后遇見了種種問題，并通過不斷的探索、研究和優(yōu)化，最終就地鐵列車的日常維護總結出了一套切實可行的，兼顧動態(tài)與靜態(tài)，普遍性與特殊性等系統(tǒng)的維護體系，現(xiàn)結合文章開頭就日本新干線列車轉向架出現(xiàn)裂紋后的質疑項目，挑選部分進行說明：

(1) 定期組織相關人員正線添乘，掌握列車狀態(tài)，相互交流經(jīng)驗

傳統(tǒng)的地鐵車輛日常維護主要集中在靜態(tài)下的機械狀態(tài)和電氣功能確認上，對于列車動態(tài)下的狀態(tài)關注較少，尤其在低級修程中對其關注就更少。但事實地鐵列車的動態(tài)狀態(tài)恰恰是關鍵。所以需要制定相關規(guī)定及措施，將列車動態(tài)狀態(tài)的確認作為常態(tài)化工作，具體措施有：

①對駐站人員每日巡車提出明確要求

很多地鐵公司在正線都設有車輛駐站人員，其職責除處理正線列車出現(xiàn)的突發(fā)故障外，另外一個重要職責是對當天上線列車的狀態(tài)進行巡視。這樣，對駐站人員如何巡視列車需要提出明確要求，例如巡車時機(何時)、地點(在什么地方)、任務(巡視重點)等。

②專業(yè)技術人員篩選問題，縮小故障范圍

每月技術專職將駐站正線巡視發(fā)現(xiàn)列車走行部及貫通道異常響聲及振動的故障從故障錄入系統(tǒng)中導出，利用大數(shù)據(jù)的思想，選取其重復報故障較高的前20%的部位，然后進行添乘，逐項核實其狀態(tài)，將范圍進一步縮小。最后對這些篩選出的疑似故障進行精細排查，主要包括安排經(jīng)驗豐富的員工進行確認、相關數(shù)據(jù)測量、部件狀態(tài)確認等排查異常點。

③定期組織老員工帶新員工正線巡車，相互交流經(jīng)驗

由于列車動態(tài)下的異常(異響、異振)情況，需要遇事的沉淀和經(jīng)驗的積累，同時，要能夠準確判斷列車在動態(tài)下的異常(異響、異振)情況，前提是要精準掌握列車在正常情況下相關部位響聲和振動。所以，定期組織經(jīng)驗豐富的員工帶經(jīng)驗欠缺的新員工正線巡車，提高員工辨識列車運行期間出現(xiàn)異常的能力。并且，根據(jù)對列車相關設備的掌握及前期出現(xiàn)的問題，編制出列車正線運營出現(xiàn)異響、異振后的應急處置方案。

(2) 利用先進檢測設備，對正線列車運行狀態(tài)進行定期檢測

對于列車的一些運行指標變化，通過人直觀感覺誤差較大，例如不同的人對列車的相關運行指標感知不同，即使是同一個人在不同的時間段內(nèi)，其對列車的相關運行指標感知也不同。這時就需要借助第3方設備對列車的運行相關指標進行科學度量，并通過對檢測的數(shù)據(jù)進行對比分析，挖掘列車潛在的異常情況。例如圖5為西安地鐵車輛維護部門通過每月定期對正線列車運行平穩(wěn)性進行測量及對其進行對比分析，最后確認了列車的運行平穩(wěn)性明顯下降，通過繼續(xù)對其他相關數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)列車諸多狀態(tài)發(fā)生了變化(例如耗電量、閘瓦磨耗率、輪對溫度、再生率等)，最后通過調(diào)查確認出現(xiàn)這些變化的原因是信號系統(tǒng)在升級時對其運行控制數(shù)學模型進行調(diào)整所致，并向相關部門提出，及時發(fā)現(xiàn)了隱蔽問題。

圖5 西安地鐵2號線轉向架超載工況受力情況

(3) 接送車核實項目須突出重點

列車出入庫接送車時，確認項目不是越多越好，需要有針對性，確認的項目太多容易出現(xiàn)顧此失彼，效果反而不好。例如，①接車時，重點判斷走行部狀態(tài)，確認列車在低速勻速運行時走行部有無異常響聲。尤其有些設備在靜態(tài)下無法通過外觀看出異常，須在列車運行方可確認，此時聽響聲就是關鍵。由于車下懸掛件、箱蓋鎖閉、車體以及受電弓狀態(tài)均為日檢內(nèi)容，靜態(tài)下也均能確認，所以這些項目沒必要安排在接車時確認。②送車時，重點核實線路的出清情況及檢查車下懸掛箱體的鎖閉狀態(tài)。夜間日檢作業(yè)完成后，可能需要處理車下箱體內(nèi)故障，但由于夜間作業(yè)員工精神狀態(tài)相對欠佳、互控人員互控不到位或早晨出庫時處理突發(fā)故障等原因，可能會出現(xiàn)車下箱體漏鎖或鎖閉不到位的情況(若將此類故障帶上正線，存在嚴重的安全隱患)，故安排送車作為確認車下各箱體是否鎖閉良好的最后一道關。

(4) 不同修程檢修項目須突出重點

①從維修的廣度考慮，修程廣度須根據(jù)維修時間突出關鍵檢修部位

很多地鐵公司編制的檢修規(guī)程或作業(yè)指導書，內(nèi)容很充實，考慮很全面，例如就日檢作業(yè)指導書中關于車底的檢查，要求檢查的安裝螺栓數(shù)量很多，并且最后一句話為“確認其他螺栓緊固良好，防松線無錯位”。大家細想，在僅有的40分鐘的日檢作業(yè)中，怎么可能將車下上萬顆螺絲狀態(tài)均能確認呢？或許撰寫者的本意是盡可能讓檢修人員多確認，但這樣員工反而掌握不了重點。所以根據(jù)修程的時間，合理確認檢查項目，突出重點，將有限的時間用在確認關鍵的部位上。

②從維修的深度考慮，不同修程，同一部位的維修須體現(xiàn)維修深度差別

有些單位編寫的日檢作業(yè)指導書和雙周檢作業(yè)指導書，從廣度和深度上看，雙周檢就是加了車頂受電弓及空調(diào)的日檢作業(yè)。兩個修程對于車下、客室及司機室的檢查要求未體現(xiàn)出檢修深度的差別。這樣就出現(xiàn)了日檢時間不夠，雙周檢不知道干什么的“怪象”。

(5) 重點檢查項目須有科學的檢查思路

地鐵列車的每項維修項目背后都有血的教訓，每個標準的制定都有嚴格的科學性。所以這些檢修項目及標準需要員工在理解的基礎上記憶，只有理解了，員工才能在實際作業(yè)中知道哪是重點，知道為何這樣規(guī)定，知道不按照這個規(guī)定做可能會出現(xiàn)什么后果等。員工對規(guī)程/作業(yè)指導書中相關的檢修標準或檢修項目的用意及含義不理解，死記硬背，實際作業(yè)中就會出現(xiàn)“眼到心不到”情況。但員工完全理解規(guī)程/作業(yè)指導書中相關的檢修標準或檢修項目的用意及含義，如果作業(yè)的過程中沒有科學合理的方式方法，就極易出現(xiàn)“心到眼不到”的情況。

西安地鐵組織現(xiàn)場有經(jīng)驗的員工，對各檢修規(guī)程中關鍵部位的檢查都摸索出了一套方法，例如司機室無電功能采取從上到下、從左到右，有電功能采取模塊測試等，下面就以日檢對轉向架的檢查為例說明此問題：

如圖6、圖7，根據(jù)領導明確的檢修關鍵點及技術人員分析確認的重點，現(xiàn)場員工研究出一套標準的日檢轉向架檢修路線，即轉向架檢修“7步法”。

圖6 轉向架側7步檢查法示意圖步驟檢查項目檢查標準(重點)第1步輪對踏面、一系彈簧輪對踏面無擦傷、剝離,一系彈簧無坍塌,安裝螺栓無松動。第2步軸箱軸箱表面無裂紋,緊固螺栓無松動。第3步一系彈簧、輪對踏面、閘瓦一系彈簧無坍塌,安裝螺栓無松動。輪對踏面無擦傷、剝離。閘瓦安裝良好,磨耗未過限。第4步安全鋼索、踏面制動單元、空氣彈簧、高調(diào)閥/桿安全鋼索活動靈活,無異常。踏面制動單元安裝螺栓無松動?？諝鈴椈杀砻鏌o異常,無漏氣。高調(diào)桿活動靈活,高調(diào)閥/桿無漏氣。第5步同第3步同第3步第6步同第2步同第2步第7步同第1步同第1步

(6) 通過對列車相關部件性能的動態(tài)掌握，不斷優(yōu)化調(diào)整各部件維修周期

地鐵列車日常維護的關鍵是掌握各部件的故障周期，然后盡可能讓其維護周期接近其故障周期，盡可能做到“不超修，不欠修”。但這個僅僅是理想狀態(tài)，實際中會遇見很多實際問題，具體為：

圖7 轉向架底7步檢查法示意圖步驟檢查項目檢查標準(重點)第1步輪軸、齒輪箱(動車)輪軸安裝良好,齒輪箱無漏油,油位正常。第2步牽引電機、聯(lián)軸節(jié)、齒輪箱吊桿牽引電機軸與聯(lián)軸節(jié)連接良好,牽引電機安裝螺栓無松動,齒輪箱吊桿狀態(tài)良好。第3步踏面制動單元、油壓減振器、風管踏面制動單元狀態(tài)良好,其上各風管安裝良好、無漏風,減振器安裝良好,無漏油。第4步牽引拉桿、牽引中心銷、附加氣室牽引拉桿狀態(tài)良好,牽引中心銷安裝無異常,附加氣室與牽引梁無干涉。第5步同第3步同第3步第6步同第2步同第2步第7步同第1步同第1步

①部分部件可靠性差，個體存在差異，偶然發(fā)生的一次故障不能代表此部件性能，此個例部件“故障周期”不能代表此批部件的故障周期。

②列車上的部件，其故障周期也不是恒定不變的。隨著時間的延續(xù)，其故障周期也會發(fā)生變化，這時我們就需要通過各種手段盡可能及時準確的掌握其最新故障周期，并定期調(diào)整其維護周期。

所以，列車部分部件發(fā)生故障后，需要對其進行判斷，對于個例問題，則組織對其進行系統(tǒng)排查，對于設計缺陷問題，組織對其進行整改，不能盲目的將其增加至修程中。同時，通過對設備的不斷掌握，定期組織對相關部件維修周期進行調(diào)整，盡可能讓設備的維護周期接近其故障周期，修程內(nèi)容不能只增不減。

(7) 引入先進的檢測設備及先進的設備管理理念

如上幾點均是通過傳統(tǒng)的方法和思路來維護列車，這些方式方法在實際中具有一定的作用，但其具有很大的局限性，對于一些隱蔽的故障及隱患不容易被發(fā)現(xiàn)。這時我們就需要采用先進的檢測設備對列車上相關部件的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行采集，然后利用大數(shù)據(jù)的思想和人工智能的手段，挖掘這些數(shù)據(jù)中的潛在信息，提前發(fā)現(xiàn)列車故障及隱患，具體可參考“基于“大數(shù)據(jù)”的城市軌道交通設備維護管理新理念”，此處不再重復。

5 結束語

如履薄冰、如臨深淵、如坐針氈是對地鐵運營人工作狀態(tài)最真實、最形象的描述。越是工作的時間長、越是有責任心的人，則越是深有體會。地鐵運營人要時刻緊繃安全的這根弦，在設備的日常維護中不能有一絲的疏忽大意和報有絲毫僥幸心理。在日常的工作中要多觀察、勤思考、好總結、善反思，并引進先進的檢測設備及科學的設備管理理念，想辦法讓設備會“說話”，讓所管理的設備能和設備的管理者進行“交流”，這樣設備的管理者(設備醫(yī)生)才能夠有針對性的對設備進行“體檢”，并根據(jù)“體檢”結果“對癥下藥”，最終使設備運行在最佳的狀態(tài)。