我國鐵路機(jī)車車輛修程修制改革初探

錢銘

（中國國家鐵路集團(tuán)有限公司 機(jī)輛部，北京 100844）

近年來，我國鐵路機(jī)車車輛裝備現(xiàn)代化取得長足發(fā)展，以復(fù)興號(hào)動(dòng)車組為標(biāo)志的新一代鐵路移動(dòng)裝備各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已處于世界領(lǐng)先水平，邁出了從追趕到領(lǐng)跑的關(guān)鍵一步[1-3]。進(jìn)入新時(shí)代，聚焦“交通強(qiáng)國、鐵路先行”目標(biāo)任務(wù)，審視基于傳統(tǒng)維修理念的機(jī)車車輛修程修制，已不適應(yīng)鐵路高質(zhì)量發(fā)展的需求，新一輪修程修制改革勢(shì)在必行。

修程修制，狹義上就是維修范圍、方式、標(biāo)準(zhǔn)、周期、級(jí)別、策略等維修規(guī)程和制度方面的安排；廣義上講是“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”等維修資源系統(tǒng)配置工程，還包含“人、財(cái)、物”等分配制度和管理模式。由此可見，修程修制不僅包含技術(shù)范疇內(nèi)容，還是技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理工作的綜合體現(xiàn)。修程修制改革就是通過優(yōu)化檢修生產(chǎn)要素釋放更高效的生產(chǎn)力，在確保安全、尊重規(guī)律的前提下，以技術(shù)進(jìn)步、數(shù)據(jù)積累、科學(xué)論證、實(shí)踐驗(yàn)證為基礎(chǔ)[4-6]，建立科學(xué)合理、配套完善、符合設(shè)備使用規(guī)律和部件損耗規(guī)律的運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)體系，確保設(shè)備性能安全可靠，同時(shí)努力實(shí)現(xiàn)集約化生產(chǎn)，提高檢修效率和效益。

1 機(jī)車車輛修程修制現(xiàn)狀及面臨問題

新一輪修程修制改革的重點(diǎn)研究對(duì)象是動(dòng)車組及和諧型機(jī)車，其中動(dòng)車組更具代表性，因此，以動(dòng)車組為例剖析現(xiàn)狀及存在問題。

1.1 我國動(dòng)車組修程修制現(xiàn)狀

自2007年以來，在我國機(jī)車車輛傳統(tǒng)的計(jì)劃預(yù)防修制度基礎(chǔ)上，結(jié)合技術(shù)引進(jìn)4個(gè)技術(shù)平臺(tái)動(dòng)車組的維修方案，創(chuàng)建了特有的一至五級(jí)維修制度，體現(xiàn)了維修的計(jì)劃性，經(jīng)過十余年的不斷完善，目前已基本建成體系。我國動(dòng)車組的修程修制共分為五個(gè)等級(jí)[7]，其中一、二級(jí)為運(yùn)用修，三、四、五級(jí)為高級(jí)修，高級(jí)修周期間隔一般為120萬km或3年。按設(shè)計(jì)壽命25年、年均走行60萬km計(jì)算，則25年共發(fā)生三級(jí)修6次、四級(jí)修3次和五級(jí)修3次。各級(jí)修程的檢修特征如下：

一級(jí)檢修：投入運(yùn)用前的例行安全檢查。重點(diǎn)是檢查防范走行部、裙底板、受電弓異常損壞，進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)功能試驗(yàn)，處理運(yùn)用中發(fā)生的故障。目前時(shí)速350 km動(dòng)車組檢修周期已在新一輪改革中由5 500 km/48 h提升至7 700 km/48 h，時(shí)速250 km動(dòng)車組由4 400 km/48 h提升至6 600 km/72 h[8]。

二級(jí)檢修：周期性的深度檢查、維護(hù)保養(yǎng)和功能檢測(cè)。重點(diǎn)是輪軸探傷、車輪鏇修、冷卻裝置清潔、機(jī)械傳動(dòng)裝置潤滑等，不同項(xiàng)目執(zhí)行不同的檢修周期[8]。

三級(jí)檢修：轉(zhuǎn)向架等關(guān)鍵部件分解檢修，制動(dòng)、牽引、空調(diào)等系統(tǒng)狀態(tài)和功能檢查，目前檢修周期為120萬km/3年，正在按新一輪改革方案開展延長至145萬～165萬km/3年的驗(yàn)證工作。

四級(jí)檢修：鉤緩、轉(zhuǎn)向架、制動(dòng)、空調(diào)等重要系統(tǒng)分解檢修，電氣部件功能檢查及性能測(cè)試，以及車內(nèi)設(shè)施檢修等。目前檢修周期為240萬km/6年，正在按新一輪改革方案開展延長至290萬～330萬km/6年的驗(yàn)證工作。

五級(jí)檢修：整車各系統(tǒng)全面分解、檢修、零部件更新，根據(jù)需要進(jìn)行升級(jí)和改造，目前檢修周期為480萬km/12年，目前正在按新一輪改革方案開展延長至580萬～660萬km/12年的驗(yàn)證工作。

目前，由18個(gè)鐵路局集團(tuán)公司的55個(gè)動(dòng)車組運(yùn)用所承擔(dān)動(dòng)車組一、二級(jí)修，沈陽、北京、武漢、西安、上海、廣州、成都7個(gè)動(dòng)車段具有承擔(dān)動(dòng)車組高級(jí)修的能力。

1.2 高級(jí)修工作量變化趨勢(shì)

截至2019年7月底，我國動(dòng)車組保有量約3 400組，預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到約3 800組，近幾年高級(jí)修工作量年均增長達(dá)到20%以上，且四、五級(jí)修工作量大幅增加。按照普遍規(guī)律，新裝備投用的前幾年是維修工作量的積累期，隨著使用年限、走行里程逐年增加和保有量持續(xù)增長，動(dòng)車組高級(jí)修工作量也逐步積累增長，高級(jí)修費(fèi)用規(guī)模隨之快速增加。同時(shí)，鐵路運(yùn)輸經(jīng)營也從原來的普通裝備、較低收入、較低支出狀態(tài)轉(zhuǎn)向高端裝備、較高收入、較高支出的狀態(tài)。

Querleu等[9-10]較早采用了腹腔鏡下盆腔淋巴結(jié)清掃術(shù)。而文獻(xiàn)報(bào)道最早的腹腔鏡子宮頸癌根治手術(shù)在1992年[11]，LRH技術(shù)逐漸被推廣。2005年，美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)達(dá)芬奇機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于婦科領(lǐng)域。Sert等[12]于2006年報(bào)道了首例早期宮頸癌患者的機(jī)器人輔助下廣泛性子宮切除術(shù)(robotic-assisted radical hysterectomy, RRA)。機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)操作臂靈活性強(qiáng)，能夠在狹小的盆腔內(nèi)進(jìn)行操作，這大大推動(dòng)了達(dá)芬奇機(jī)器人在早期宮頸癌手術(shù)中的應(yīng)用。

1.3 面臨的主要問題

我國動(dòng)車組高級(jí)修工作自2007年開始從零起步，經(jīng)過近年來的理論探索和運(yùn)維實(shí)踐，積累了一定經(jīng)驗(yàn)。但對(duì)裝備質(zhì)量變化規(guī)律、運(yùn)用維修規(guī)律的認(rèn)知仍處于累積過程中，動(dòng)車組檢修工作面臨一些亟待破解的難題。

（1）修程修制仍有較大優(yōu)化空間。出于對(duì)安全性和可靠性的考慮，總體原則上，目前我國的修程修制設(shè)置偏于謹(jǐn)慎，計(jì)劃預(yù)防修的理念占據(jù)主導(dǎo)。對(duì)標(biāo)世界先進(jìn)同行，我國動(dòng)車組檢修里程間隔偏短，高級(jí)修停時(shí)偏長，在檢修項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置上還存在過度檢修、過剩檢修的問題。如德國ICE3動(dòng)車組高級(jí)修里程間隔經(jīng)過延長已達(dá)到165萬km，我國與之同技術(shù)平臺(tái)的CRH3C平臺(tái)動(dòng)車組間隔120萬km延長的驗(yàn)證工作剛剛起步；ICE3動(dòng)車組三級(jí)修檢修停時(shí)為2～3周，我國動(dòng)車組需要4周以上時(shí)間；同時(shí)許多檢修項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)偏嚴(yán)，如CRH2A/380A平臺(tái)動(dòng)車組車軸探傷，最初為每3萬km探傷，后續(xù)延長至6萬km，十余年來，經(jīng)過數(shù)百萬次的探傷未發(fā)現(xiàn)真正的車軸疲勞裂紋。上述問題的原因主要是還沒有系統(tǒng)掌握動(dòng)車組服役性能演變規(guī)律，受傳統(tǒng)深檢細(xì)修、全面預(yù)防的檢修理念影響，過度檢修、過剩預(yù)防的現(xiàn)象普遍存在。

（2）自主修能力有待提升。目前約有60%的整車委托制造企業(yè)高級(jí)修，由動(dòng)車段承擔(dān)高級(jí)修的動(dòng)車組中約有40%的關(guān)鍵系統(tǒng)和部件委托制造企業(yè)檢修，由于制造企業(yè)對(duì)運(yùn)用質(zhì)量需求研究和掌握不夠，檢修中常常直接采用新造標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)參數(shù)，不恰當(dāng)?shù)靥嵘藱z修標(biāo)準(zhǔn)，造成過度修，成本提高。檢修不同于新造，合理的檢修限度和技術(shù)參數(shù)，既要保證檢修間隔期內(nèi)產(chǎn)品可靠性和安全性，又要綜合權(quán)衡經(jīng)濟(jì)性；很多檢修限度和技術(shù)參數(shù)是要經(jīng)過檢修部門多年探索、實(shí)踐和研究，不斷優(yōu)化。為此，應(yīng)大力實(shí)施自主修，以便運(yùn)用檢修部門在實(shí)踐中結(jié)合檢修運(yùn)用數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)，針對(duì)不同產(chǎn)品特點(diǎn)及運(yùn)用實(shí)際，主導(dǎo)制定合理的檢修標(biāo)準(zhǔn)，逐步形成符合規(guī)律的檢修標(biāo)準(zhǔn)體系，全面增強(qiáng)自主檢修能力。

（3）未建成良性可持續(xù)的運(yùn)維體系。目前我國動(dòng)車組高級(jí)修中約80%的工作量按照原造原修的原則由原造廠完成，這種模式不可避免地帶來了檢修市場壟斷，由此而產(chǎn)生的檢修技術(shù)壟斷、材料配件封鎖、檢修成本偏高、回送修時(shí)延長等弊端已嚴(yán)重影響了高級(jí)修效率和效益，制約了動(dòng)車組使用管理的良性發(fā)展。為此，需要在中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（簡稱國鐵集團(tuán)）主導(dǎo)下，發(fā)揮體制機(jī)制優(yōu)勢(shì)，整合路內(nèi)外資源，按照優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、互利互惠原則，合理分工，適度競爭，構(gòu)建良性可持續(xù)的動(dòng)車組運(yùn)維管理體系，并向整車制造和關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證延伸。

（4）未形成合理高效的專業(yè)化集中檢修格局。我國動(dòng)車組車型多、配屬種類多、部件檢修復(fù)雜，目前，相關(guān)動(dòng)車段、機(jī)車檢修段、主機(jī)廠都在通過推進(jìn)自主修、合作修、部件供應(yīng)商屬地修等方式籌建檢修點(diǎn)，有的動(dòng)車段要承擔(dān)6種技術(shù)平臺(tái)動(dòng)車組的檢修，有的車型和部件分散在7個(gè)以上維修點(diǎn)檢修，缺少總體布局規(guī)劃。為避免投資建設(shè)的重復(fù)性、盲目性、片面性，需國鐵集團(tuán)主導(dǎo)路內(nèi)外檢修資源，統(tǒng)籌布局、全面規(guī)劃，建立輻射區(qū)域合理、檢修能力充足、任務(wù)分工明確、機(jī)輛兼容的專業(yè)化集中檢修基地。

2 機(jī)車車輛修程修制改革的思考

為解決上述問題，確保機(jī)車車輛安全，提升效率效益，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，需全面開展新一輪的修程修制改革。國鐵集團(tuán)牽頭，依托規(guī)模優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用市場化手段，協(xié)同各方力量，利用已有資源，重點(diǎn)在以下關(guān)鍵領(lǐng)域開展研究。

2.1 創(chuàng)建以可靠性為中心的維修（RCM）思想

動(dòng)車組作為復(fù)雜的機(jī)電一體化大型裝備，故障規(guī)律不再簡單遵從磨損理論，單一的計(jì)劃預(yù)防修已不能很好滿足現(xiàn)代裝備維修需求。要研究建立符合動(dòng)車組技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)和管理要求，以設(shè)計(jì)確定的維修周期和系統(tǒng)部件的壽命周期為依據(jù)，通過連續(xù)監(jiān)測(cè)裝備性能變化，用足裝備性能穩(wěn)定的周期，發(fā)揮裝備最大效能的維修思想，實(shí)施以可靠性為中心的維修（Reliability Centered Maintenance，RCM）。按照以最少維修資源消耗保持裝備固有可靠性和安全性的原則，通過對(duì)裝備的故障規(guī)律及其影響進(jìn)行深入分析，應(yīng)用邏輯決斷方法分析其維修范圍、維修方式、維修周期和維修級(jí)別，確定出預(yù)防性維修大綱，從而達(dá)到優(yōu)化維修的目的。機(jī)車車輛修程修制優(yōu)化應(yīng)以RCM理論為指導(dǎo)，按照后果嚴(yán)重程度對(duì)故障進(jìn)行分類定義，在綜合分析安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性影響的基礎(chǔ)上制定適度的故障率指標(biāo)要求，以預(yù)防嚴(yán)重后果為目標(biāo)，合理確定檢修范圍和項(xiàng)目，采用適用而有效的維修方式和策略實(shí)施精準(zhǔn)檢修，在確保裝備安全性的前提下獲得最佳的壽命周期效率和效益。

2.2 構(gòu)建完善的中國特色機(jī)車車輛運(yùn)維體系

2.3 修程修制的正向設(shè)計(jì)

檢修實(shí)踐表明，科學(xué)的修程修制體系應(yīng)從設(shè)計(jì)源頭進(jìn)行規(guī)劃。在機(jī)車車輛研發(fā)階段，自覺運(yùn)用現(xiàn)代維修理論、RAMS技術(shù)和全生命周期成本（LCC）方法開展維修頂層規(guī)劃和正向設(shè)計(jì)，實(shí)施主要系統(tǒng)和部件同檢修周期策略和可更換可兼容策略，推行模塊化、單元化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)修程修制的“優(yōu)生優(yōu)育”，以便在其全生命周期成本優(yōu)化方面獲得事半功倍的效果。國鐵集團(tuán)擁有全球最復(fù)雜多樣的運(yùn)用場景和最豐富的運(yùn)用檢修數(shù)據(jù)，應(yīng)在裝備研發(fā)階段同步組織開展新產(chǎn)品的修程修制正向設(shè)計(jì)工作，作為研發(fā)的設(shè)計(jì)輸入，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的綜合性能最優(yōu)。

2.4 基于大數(shù)據(jù)和PHM研究的修程修制優(yōu)化

借鑒航空業(yè)利用PHM研究對(duì)修程修制開展優(yōu)化的經(jīng)驗(yàn)，我國機(jī)車車輛行業(yè)充分運(yùn)用造修、監(jiān)測(cè)檢測(cè)大數(shù)據(jù)開展PHM研究。在運(yùn)用環(huán)節(jié)，通過車輛及地面安全監(jiān)測(cè)檢測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)超前防范；在檢修環(huán)節(jié)，充分利用大數(shù)據(jù)分析、人工智能和PHM等技術(shù)手段，從故障模式、原因、影響、規(guī)律等方面對(duì)運(yùn)用維修數(shù)據(jù)進(jìn)行全面深入分析，科學(xué)確定檢修項(xiàng)目和范圍，合理選擇維修方式和策略，逐步實(shí)現(xiàn)計(jì)劃預(yù)防修向精準(zhǔn)修的轉(zhuǎn)變。

2.5 修程修制的簡統(tǒng)化研究

目前，我國機(jī)車車輛的修程修制各有不同，但也存在明顯共性特征，按照檢修難度和復(fù)雜程度不同，可大致劃分為高、中、低3類；按照檢修方式和檢修深度不同，可劃分為日常維護(hù)、關(guān)鍵部件及重要系統(tǒng)檢修、整車全面檢修3種。以動(dòng)車組修程修制為例進(jìn)行簡統(tǒng)化分析，可簡統(tǒng)為大修、中修和運(yùn)用維修。其中運(yùn)用維修屬于例行檢查性修理，包括一、二級(jí)修，由鐵路局集團(tuán)公司運(yùn)用部門承擔(dān)；中修屬于中層級(jí)平衡性修理，包括三、四級(jí)修，由鐵路局集團(tuán)公司檢修部門承擔(dān)；大修屬于深層級(jí)全面恢復(fù)性修理，指五級(jí)修，可由制造工廠承擔(dān)。按照這種思路研究機(jī)車車輛修程修制簡統(tǒng)化方案。

3 機(jī)車車輛修程修制改革的發(fā)力點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)策劃，分步實(shí)施

按照分層、分級(jí)、分類管理的原則，實(shí)施國鐵集團(tuán)和鐵路局集團(tuán)公司修程修制改革兩級(jí)專業(yè)管理，國鐵集團(tuán)重點(diǎn)對(duì)影響行車安全和秩序的重要系統(tǒng)和部件開展研究，其他部分由鐵路局集團(tuán)公司根據(jù)實(shí)際狀態(tài)和需求制定個(gè)性化要求?？偨Y(jié)動(dòng)車組、和諧型機(jī)車十余年來運(yùn)用檢修經(jīng)驗(yàn)，綜合利用各種研究手段，開展檢修周期、范圍、內(nèi)容的優(yōu)化研究，持續(xù)開展修程修制改革，并不斷循環(huán)優(yōu)化。

3.2 明確檢修分工和定位，聚焦核心任務(wù)和目標(biāo)

按照我國機(jī)車車輛修程修制分類方案，國鐵集團(tuán)將重點(diǎn)聚焦動(dòng)車組一至四級(jí)修、和諧型機(jī)車C1至C5修工作，制造企業(yè)側(cè)重動(dòng)車組五級(jí)修及和諧型機(jī)車C6修。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確各鐵路局集團(tuán)公司機(jī)車車輛部門的檢修工作分工和定位，與中國中車集團(tuán)相關(guān)企業(yè)分工合作，各方資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、互利共贏，實(shí)現(xiàn)我國機(jī)車車輛檢修效率、效益的最佳化目標(biāo)。

3.3 發(fā)展數(shù)字化精準(zhǔn)檢修

以5T、6A等地面和車載安全監(jiān)測(cè)檢測(cè)手段為支撐，深入開展PHM應(yīng)用研究，推進(jìn)零部件精準(zhǔn)檢修；加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理力度，牢牢把握數(shù)據(jù)使用的主導(dǎo)權(quán)和數(shù)據(jù)利用的主動(dòng)性，推進(jìn)數(shù)字化精準(zhǔn)維修。

3.4 高級(jí)檢修專業(yè)化

針對(duì)全路動(dòng)車組及機(jī)車檢修能力分布狀況，以及動(dòng)車段和機(jī)車檢修基地技術(shù)能力特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，建立覆蓋不同區(qū)域的重要部件專業(yè)化檢修基地，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)產(chǎn)品、牽引變壓器、變流器、牽引電機(jī)、空調(diào)等部件的專業(yè)化集中檢修。

3.5 提升基礎(chǔ)研究水平

開展動(dòng)車組、和諧型機(jī)車檢修基礎(chǔ)理論研究，逐步掌握零部件失效規(guī)律，提高維修針對(duì)性；在研發(fā)階段開展機(jī)車車輛維修規(guī)劃、RAMS設(shè)計(jì)和全生命周期成本研究，提高機(jī)車車輛運(yùn)用檢修綜合效能。

3.6 加強(qiáng)檢修技術(shù)研究隊(duì)伍建設(shè)

國鐵集團(tuán)指導(dǎo)中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司加強(qiáng)檢修技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)建設(shè)，配強(qiáng)專業(yè)研究隊(duì)伍，配備檢驗(yàn)技術(shù)設(shè)備，作為國鐵集團(tuán)機(jī)車車輛檢修技術(shù)研究的骨干力量。同時(shí)根據(jù)鐵路局集團(tuán)公司高級(jí)修動(dòng)車段和機(jī)車檢修基地主修車型，明確檢修技術(shù)主導(dǎo)鐵路局集團(tuán)公司，賦予一定的責(zé)任和技術(shù)權(quán)限，組建技術(shù)骨干隊(duì)伍，牽頭負(fù)責(zé)主導(dǎo)車型檢修規(guī)程優(yōu)化和技術(shù)工藝研究，在此基礎(chǔ)上形成國鐵集團(tuán)技術(shù)隊(duì)伍的一體化、緊密聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。

4 結(jié)束語

鐵路機(jī)車車輛修程修制改革是一項(xiàng)長期而艱巨的系統(tǒng)工程，需要緊密圍繞“三個(gè)世界領(lǐng)先，三個(gè)進(jìn)一步提升”的鐵路先行目標(biāo)，集合各方資源和力量，持之以恒、長期不懈的奮斗，才能滿足新時(shí)代鐵路高質(zhì)量發(fā)展對(duì)機(jī)車車輛運(yùn)維管理的要求。