內(nèi)燃機(jī)車性能實驗過程中的節(jié)能降耗研究

時振澤

摘要：通過分析內(nèi)燃機(jī)車檢修作業(yè)流程，并結(jié)合內(nèi)燃機(jī)車控制原理，確定內(nèi)燃機(jī)車實驗過程中的關(guān)鍵成本浪費點，優(yōu)化實驗流程，減少檢修過程中的成本浪費。

Abstract： By analyzing the maintenance work flow of internal combustion locomotive and combining with the control principle of internal combustion locomotive， the key cost waste points in the experimental process of internal combustion locomotive can be determined， and the experimental process can be optimized to reduce the cost waste in the maintenance process.

關(guān)鍵詞：作業(yè)流程;控制原理;實驗流程;成本

Key words： work flow;control principle;experimental process;cost

中圖分類號：U211.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0127-02

0? 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)車制造技術(shù)不斷進(jìn)步，機(jī)車車型不斷更新?lián)Q代，從較為落后的東風(fēng)系列內(nèi)燃機(jī)車到最先進(jìn)的復(fù)興號，中間各型號機(jī)車都有在使用，由于技術(shù)的快速革新和生產(chǎn)運營重點向新技術(shù)車型的轉(zhuǎn)移，加之東風(fēng)型內(nèi)燃牽引機(jī)車的型號繁復(fù)，生產(chǎn)管理及流程設(shè)置滯后于主流技術(shù)，各檢修環(huán)節(jié)存在較大的可優(yōu)化空間。通過改變流程規(guī)劃，特別是實驗方式和手段可大幅度減少生產(chǎn)檢修成本。

1? 內(nèi)燃機(jī)車檢修調(diào)試過程的現(xiàn)狀

1.1 確定檢修成本消耗模型

內(nèi)燃機(jī)車實驗過程中的主要成本構(gòu)成為人力和機(jī)車動態(tài)實驗中的柴油損耗，其中由于內(nèi)燃機(jī)車功率和運行狀態(tài)的不同，機(jī)車油耗有較大差異，這里設(shè)定內(nèi)燃機(jī)車性能試驗每小時油耗記為l1L，柴油每L單價記為Y1元，每小時每人人力成本記為Yr元。機(jī)車組裝后初始實驗階段需各專業(yè)配合實驗并進(jìn)行過程中的故障處理，所需人員數(shù)量記為R。忽略檢修生產(chǎn)過程中隨時間產(chǎn)生的其他費用。則機(jī)車實驗過程中每小時的直接成本S1=l1*Y1+Yr*R，過程中因配件更換等原因產(chǎn)生的額外成本記為Sq。

1.2 生產(chǎn)組織過程中的成本消耗計算

原檢修生產(chǎn)過程中全部性能調(diào)試和故障處理需要機(jī)車啟動后進(jìn)行測試檢查，同時機(jī)車啟動后各專業(yè)常規(guī)檢修必須停止，但機(jī)車實驗檢修過程中的人力成本不因作業(yè)人員的狀態(tài)而變化，即機(jī)車實驗過程中會造成人力成本的浪費。常規(guī)機(jī)車實驗用時為1h，機(jī)車出現(xiàn)故障或其他原因進(jìn)行非常規(guī)機(jī)車動態(tài)實驗的情況下耗時不定，但最基本的故障處理也需機(jī)車啟動半小時，復(fù)雜的故障則需要四五個小時甚至更長，結(jié)合非常規(guī)機(jī)車啟動的概率，設(shè)每次機(jī)車非常規(guī)啟動時間為X個小時，則造成的成本浪費L=S1*X+Sq。

2? 內(nèi)燃機(jī)車檢修調(diào)試過程的優(yōu)化

2.1 內(nèi)燃機(jī)車檢修調(diào)試過程優(yōu)化的基礎(chǔ)

內(nèi)燃機(jī)車作業(yè)網(wǎng)絡(luò)圖分并行和前后進(jìn)行，并行作業(yè)中，各環(huán)節(jié)的作業(yè)對總的作業(yè)進(jìn)度影響較小，但需單獨進(jìn)行的作業(yè)程序中浪費的時間就會造成整個系統(tǒng)檢修的停滯，除造成本身成本損耗外，還會造成連鎖待工損耗。而機(jī)車實驗就屬于限制最強的一個環(huán)節(jié)。從以上成本的計算過程中發(fā)現(xiàn)，如果實驗過程中的故障處理能減少機(jī)車啟動時間，將大大節(jié)約檢修成本。對內(nèi)燃機(jī)車的結(jié)構(gòu)構(gòu)成進(jìn)行分析得，內(nèi)燃機(jī)車的控制系統(tǒng)主要采用原始繼電器搭建的控制電路，電路中采用的也主要是模擬信號，高壓到低壓信號的傳遞如圖1。

對系統(tǒng)進(jìn)行簡單的分析可得，由于內(nèi)燃機(jī)車主要依賴的是外部電路的控制，結(jié)構(gòu)簡單，邏輯思路也十分清晰，因此整個系統(tǒng)的拆分也較為簡單。對系統(tǒng)拆分后會發(fā)現(xiàn)，各環(huán)節(jié)間傳遞的無非是電壓信號，雖然高壓無法進(jìn)行模擬，但變壓電阻后的低壓信號卻是可輕易模擬的，即在變壓電阻后加入一個低壓模擬信號，用來模擬機(jī)車啟動后的狀態(tài)以此來進(jìn)行機(jī)車的調(diào)試和故障的查找。最后實驗完畢后，再進(jìn)行一次性的實驗確認(rèn)。

2.2 典型案例分析

如圖2和圖3，為DF8B型內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)位主電路接地保護(hù)功能的電器原理圖。當(dāng)圖中DK開關(guān)置微機(jī)位時，機(jī)車主電路中的零電位點通過715-209-DK觸點-208-672-676-R19-678-R20-677-666支路連通接地點。當(dāng)主回路中產(chǎn)生高電位接地點或低電位點接地時，都會與零電位點產(chǎn)生電勢差，并通過接地點構(gòu)成回路，形成漏電電流。漏電電流通過限流電阻R19和R20形成漏電電壓信號，經(jīng)電流傳感器SCM4輸送給微機(jī)漏電電流信號。機(jī)車在牽引、電阻制動或自負(fù)荷工況下，如果接地電流大于950mA或在30min內(nèi)3次大于500mA，則主發(fā)電機(jī)功率限制為0，微機(jī)屏顯示“主回路接地”并記錄，同時微機(jī)報警燈亮。

如果該保護(hù)功能異常是不允許進(jìn)行下一步實驗的，同時該系統(tǒng)是對機(jī)車主電路進(jìn)行保護(hù)，即機(jī)車啟機(jī)后主發(fā)電機(jī)產(chǎn)生200V以上的高壓電后，且必須保持系統(tǒng)持續(xù)運作，才能進(jìn)行必要的檢查和實驗。由于在該過程中機(jī)車始終處于加載中，機(jī)車各電路帶電且運動部件持續(xù)轉(zhuǎn)動，所以車上其他專業(yè)人員嚴(yán)禁作業(yè)，整個檢測過程中由于系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)影響的，因此故障判斷的準(zhǔn)確較低，最快的故障處理時間約3h。并且整個過程中還要通過更換配件對比數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行故障點的定位，因此還要造成配件檢修成本的增加。

筆者在班組實習(xí)的過程中遇到過一個典型的微機(jī)接地故障處理案例，故障處理耗時超過5個小時，并且更換相關(guān)微機(jī)插件和電流傳感器后故障依然存在，所以故障處理陷入僵局。

筆者通過分析電路圖和微機(jī)接地保護(hù)的原理，首次提出利用模擬實驗和排除法確認(rèn)故障點的思路。即，通過電路圖分析可知，雖然微機(jī)接地位時給微機(jī)系統(tǒng)輸送信號的傳感器（SCM板）叫電流傳感器，但實際其輸入端接收的是電壓信號，輸出的也是電壓信號。具體的是將主電路的漏電流通過限流電阻R19、R20轉(zhuǎn)化成電壓并通過1比1的變比輸送給微機(jī)1-10V的電壓信號，同時起到隔離高壓，保護(hù)微機(jī)系統(tǒng)的作用。既然已知道微機(jī)接收的是電壓信號，并且10V以內(nèi)是安全的，那么就可以用干電池直接模擬信號，判斷具體的故障點。通過模擬后我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)微機(jī)接收到6V模擬信號后，微機(jī)屏顯示機(jī)車漏電流600mA。當(dāng)在SCM板輸入端加6V模擬信號后，在輸出端也能測到6V輸出信號。

按照以上的模擬實驗結(jié)果，各環(huán)節(jié)都能正常工作，問題應(yīng)該出在細(xì)節(jié)處。于是進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)節(jié)區(qū)分時發(fā)現(xiàn)，SCM板輸入端加正電壓輸出為正電壓，當(dāng)輸入端為負(fù)電壓，輸出即為負(fù)電壓，但給微機(jī)輸入正電壓時，微機(jī)能有效識別，輸入負(fù)電壓時微機(jī)卻無反應(yīng)。再次對比不同機(jī)車發(fā)現(xiàn)DF11型機(jī)車的微機(jī)系統(tǒng)可識別正負(fù)電壓，對SCM板無特別要求。但是DF8B型內(nèi)燃機(jī)車的微機(jī)只能識別正電壓信號，所以需要SCM板自身具備整流的功能。原先機(jī)車使用的SCM板均具備整流功能，所以未出現(xiàn)類似難以解決的問題，原車SCM板故障，新更換SCM板不具備整流功能，更換正確SCM板后故障消除。并且區(qū)別于傳統(tǒng)故障查找方式，本次故障查找不僅快速定位了故障點，并且整個過程的機(jī)車動態(tài)試驗時間不超0.5小時，對平行作業(yè)的影響較小。

由于前期故障處理是采用模擬信號的方法，機(jī)車未啟動，車上其他專業(yè)人員正常作業(yè)，未造成人力的浪費，同時，實際操作過程中發(fā)現(xiàn)，分部模擬的方法有利于快速定位故障點。由于單次的故障處理具有特殊性，進(jìn)行保守估計，原故障處理需要啟機(jī)2h，優(yōu)化流程后需要啟機(jī)時間為0.5h。

2.3 成本節(jié)約計算

我們不妨根據(jù)實際情況簡單估算各參數(shù)值，帶入公式測算測算一下節(jié)約的成本。柴油每L價格Y1取0號柴油市場價5元，內(nèi)燃機(jī)車性能試驗每小時油耗l1取50L，每小時每人人力成本記為50元，Tj取3小時，R取6人，則L2=（50*5+50*6）*3=1650元。

如果該類機(jī)車調(diào)試一天只發(fā)生一次，一年的作業(yè)時間按240天計算，則該程序優(yōu)化只在減少啟機(jī)時間一項上所節(jié)約的成本就有396000元。實際檢修系統(tǒng)中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)的時間優(yōu)化，就等于整個系統(tǒng)的時間優(yōu)化，如配件供應(yīng)環(huán)節(jié)、配件檢修成本、各環(huán)節(jié)管理成本等的節(jié)約。因此實際節(jié)約的成本要是該數(shù)值的數(shù)倍甚至十?dāng)?shù)倍。

2.4 系統(tǒng)優(yōu)化分析

該系統(tǒng)的優(yōu)化帶來的不僅僅是機(jī)車調(diào)試過程中成本的節(jié)約，還有相關(guān)部門的成本節(jié)約，故障的快速定位，減少了配件的更換，而更換后的配件是需要重新檢測入中心配件庫，這個過程中的成本損耗節(jié)約也相當(dāng)可觀。關(guān)鍵是該環(huán)節(jié)的優(yōu)化并不需要購入高價值設(shè)備，利用現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施優(yōu)化實驗方法即可實現(xiàn)。因此，內(nèi)燃機(jī)車正是因為其技術(shù)相對簡單可規(guī)劃性強，合理的規(guī)劃可帶來整體的效益提升。

3? 結(jié)束語

內(nèi)燃機(jī)車的各檢修過程具有共通性，各檢修過程的流程可根據(jù)內(nèi)燃機(jī)車的檢修特點進(jìn)行重新分類整合。特別是在技術(shù)逐漸革新，而內(nèi)燃機(jī)車逐步退出主流市場的情況下，部分配件本身的狀況和供應(yīng)環(huán)境不斷惡化，待料待工的情況不斷突出，因此造成的成本壓力不斷加劇。除了不斷優(yōu)化外部檢修環(huán)境的方法外，優(yōu)化內(nèi)部流程勢在必行。采用更適合現(xiàn)狀的新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行現(xiàn)有資源的分類，整合和再分類，以達(dá)到減少檢修瓶頸，降低檢修成本的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]創(chuàng)新內(nèi)燃機(jī)車檢修模式探索與實踐[J].工程技術(shù)研究，2020，01：255-256.

[2]鐵路內(nèi)燃機(jī)車常見故障與維修[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2020，04：153-154.

[3]內(nèi)燃機(jī)車主電路接地故障診斷方法探討[J].中國設(shè)備工程 2020，03：73-74.