動力集中動車組修程修制優(yōu)化探討*

王華勝，朱慶龍，李 雷，宋英杰，鄭福印

（1 中國鐵道科學研究院集團有限公司 機車車輛研究所，北京 100081；2 北京縱橫機電科技有限公司，北京 100094）

動力集中動車組不僅運行安全、快捷、舒適，而且運營效率高、檢修維護簡便、壽命周期綜合效益好，已成為中、低速軌道交通工具的首選，如：德國的ICE1、ICE2 型動車組以及法國的TGV 動車組均為動力集中形式。我國速度160 km/h 復興號動力集中動車組一經投入運用，便取得很好的社會和經濟效益。鑒于修程修制是影響動車組壽命周期效率效益的關鍵因素，為了更好地挖掘動力集中動車組的潛在效益，有必要探討動力集中動車組修程修制優(yōu)化問題。

1 我國動力集中動車組主要技術特點

動力集中動車組指兩端為動力車或一端為動力車、另一端為控制車，中間為拖車的電力動車組。按照拖車數(shù)量不同，可采用靈活編組方式。我國速度160 km/h 動力集中電動車組典型編組型式分為：短編組，1Mc+7T+1Tc；長編組，1Mc+18T+1Mc；靈活編組：1Mc+9～18T+1Mc。其中：Mc 為帶司機室的動力車，T 為拖車，Tc 為帶司機室的拖車，即控制車［1-2］。速度160 km/h 動力集中動車組的動力車基于和諧型電力機車技術，拖車基于25T 型鐵路客車技術，主要功能系統(tǒng)技術特征為：

1.1 車體及車端連接

（1）動力車車體由車體骨架、車體附件、頂蓋、車門、排障器等組成；拖車及控制車車體由底架、側墻、車頂、端墻、車門等組成，塞拉門開閉采用集中控制。

（2）車端連接主要包括：車鉤緩沖裝置、開閉機構、內外風擋、總風管、列車管、DC 600 V 電力連接、通信連接等。

與和諧型電力機車和25T 型客車相比，開閉機構和外風擋為動車組新增設備。

1.2 轉向架系統(tǒng)

（1）動力車轉向架沿用和諧型電力機車，采用B0軸式，帶端面齒撓性聯(lián)軸器電機齒輪箱一體式彈性架懸驅動裝置，單側斜齒輪+六連桿空心軸驅動方式，承載式齒輪箱；一系懸掛系統(tǒng)采用轉臂定位、螺旋彈簧方式、垂向減振器，二系懸掛系統(tǒng)采用高圓螺旋彈簧、橡膠墊結構、各向（橫向、垂向、抗蛇行）減振器；牽引裝置采用中央低位推挽牽引桿牽引。

（2）拖車和控制車轉向架沿用25T 型客車轉向架，采用B0軸式，無搖動臺、無搖枕、單轉臂無磨耗彈性軸箱定位；一系懸掛系統(tǒng)采用鋼彈簧和垂向減振器，二系懸掛系統(tǒng)采用空氣彈簧、各向（橫向、抗蛇行）減振器，并裝有高度閥、差壓閥；牽引裝置采用中央低位推挽牽引桿牽引。

1.3 電氣及網絡系統(tǒng)

（1）高壓電器主要有受電弓、電壓互感器、電流互感器、接地電流互感器、避雷器、主斷路器、接地開關、高壓電纜等。

（2）牽引系統(tǒng)包括牽引變壓器、牽引變流器和牽引電機。

（3）輔助系統(tǒng)由輔助變流器和輔助設備，如通風機組、空調、油泵、水泵等組成，采用三相電源供電。

（4）動車組DC 600 V 供電系統(tǒng)采用動力車集中整流、拖車分散變流方式。系統(tǒng)主要由DC 600 V列供電源（安裝于動力車）、車端連接器、DC 600 V/AC 380 V 逆 變 電 源、DC 600 V/DC 110 V 電 源 裝置、配電箱/柜、蓄電池組、DC 600 V 輸配電電線電纜及用電負載等設備組成。

（5）網絡控制系統(tǒng)應具有完善的故障自診斷功能，可實現(xiàn)故障診斷信息集中顯示和儲存。動力車網絡控制系統(tǒng)可完成對包括牽引系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)、列車供電裝置、制動等系統(tǒng)的邏輯控制、狀態(tài)監(jiān)視、故障診斷等功能。

（6）旅客信息系統(tǒng)按照功能應劃分成4 個子系統(tǒng)，分別是廣播子系統(tǒng)、車內外信息顯示子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、Wi-Fi 旅客信息服務子系統(tǒng)。

在上述電氣和網絡系統(tǒng)中，受電弓等高壓電器、牽引變壓器等牽引系統(tǒng)部件以及輔助系統(tǒng)部件主要配置在動力車，沿用了和諧電力機車技術；DC 600 V 供電系統(tǒng)沿用了25T 型客車技術；網絡控制系統(tǒng)和旅客信息系統(tǒng)主要基于動力分散動車組技術。

1.4 制動系統(tǒng)

（1）制動系統(tǒng)主要包括風源及干燥系統(tǒng)、制動控制系統(tǒng)（含司機室主要設備）、基礎制動系統(tǒng)和撒沙系統(tǒng)。每輛動力車裝有2 臺主空氣壓縮機、1臺輔助空氣壓縮機，動車組采用雙管供風，設有列車管和總風管貫通全列車。

（2）動車組制動系統(tǒng)具有常用制動、緊急制動、停放制動、懲罰制動和無動力回送等功能。

（3）常用制動通過操作制動控制器實施，各車根據列車管減壓量實施空氣制動作用；動力車也可根據列車管減壓量施加相應的動力制動，并隔離空氣制動。

（4）緊急制動可以有多種方式產生，制動控制器的緊急制動位、緊急按鈕、各車上設置的緊急制動閥、列車分離均可觸發(fā)緊急制動作用。

（5）動車組基礎制動采用盤型制動方式，其中動力車為輪盤制動；拖車和控制車為軸盤制動。

空氣制動系統(tǒng)為我國自主研發(fā)設計產品，采用模塊化設計，與和諧型機車制動技術基本一致，拖車和控制車基礎制動裝置在25T 型客車基礎上，啟用了電空制動功能，并將制動盤由鑄鐵盤升級為鑄鋼盤，制動閘片也由合成閘片升級為粉末冶金閘片，增強了制動的同步性，提高了制動盤和閘片使用壽命。

1.5 客服系統(tǒng)

（1）動車組車型分動力車、控制車、一等座車、普通座車、普通座車（帶餐吧）、餐座合造車、普通臥車和包間臥車，以滿足旅客的不同需要。其中，控制車、一等座車座椅采用2+2 布置；普通座車、普通座車（帶餐吧）座椅采用2+3 布置。

（2）典型的短編動車組總定員為720 人，編組為：1 輛動力車+3 輛普通座車+1 輛普通座車（帶餐吧）+3 輛普通座車+1 輛控制車。典型的長編動車組總定員1 102 人，編組為：1 輛動力車+4 輛普通臥車+5 輛包間臥車+1 輛餐座合造車+2 輛普通座車+6 輛普通臥車+1 輛動力車。

（3）采用真空保持式集便裝置；每節(jié)車廂和司機室須配置獨立的空調系統(tǒng)，客室空調機組有2 個獨立的制冷循環(huán)系統(tǒng)，可根據車內負荷大小控制運轉臺數(shù)，實現(xiàn)能量調節(jié)。

客服系統(tǒng)主要基于25T 型客車技術，同時借鑒了動力分散動車組客服系統(tǒng)技術特點。

2 動力集中動車組修程修制現(xiàn)狀

在全面兼顧和諧型電力機車和25T 型客車修程修制要求基礎上，制定了適合速度為160 km/h動力集中動車組運用及檢修需求的D1～D6 級修程。動力集中動車組修程級別和周期見表1［3］。

修程實施時具有如下特點：

（1）實施D1、D2 修時，在本屬客整所按列成組實施不解編作業(yè)，參照動車所模式實行一體化作業(yè)管理。車輛、機務、電務、通信、客運、車站管理人員合署辦公，由車輛專業(yè)牽頭統(tǒng)一編制檢修運用計劃，客整所統(tǒng)一下達作業(yè)計劃，一體化作業(yè)人員須服從客整所的統(tǒng)一指揮［4］。

（2）實施D3、D4、D5、D6 修時，需要解編作業(yè)。動力車在具備相關資質的機車檢修單位實施，拖車、控制車在具備相關資質的客車檢修單位實施，其中控制車機務設備由具備相關資質的機車檢修單位人員赴客車檢修單位實施。

（3）動車組原則上采用固定編組方式，按原編組成組使用、成組檢備，保證動力車、控制車、拖車走行公里基本一致，確保成組實施D1～D6 修。

3 動力集中動車組修程修制優(yōu)化分析

由表1 修程設置可知，D1、D2 修在客整所實施不解編運用檢修，檢修級別和方式相當于動力分散動車組的一、二級修，由于能夠利用運營空閑時間實施針對不同項目的快速分散檢修，減少了扣修停時，提高了動車組運用效率。但D3～D6 修級別需要動車組解編，動力車回送機務段檢修車間檢修，拖車回送客車車輛段檢修車間檢修，修竣后再回本屬客整所實施原編組聯(lián)掛調試方可投入運用。相對而言，解編檢修環(huán)節(jié)多、協(xié)調配合部門多、檢修停時也較長，如何能夠最大限度減少解編檢修作業(yè)，發(fā)揮一體化檢修優(yōu)勢，縮短檢修停時、提高檢修效率值得深入研究。

3.1 動力車檢修方式優(yōu)化分析

通過對和諧型電力機車修程修制初步分析可發(fā)現(xiàn)，C5、C6 修需要在承修單位對車體、轉向架、制動、牽引等主要系統(tǒng)和部件進行較大范圍的分解檢修，因此，相應的動力車D4、D5、D6 修只能解編回送機務檢修單位檢修［5］。而與D3 修相對應的機車C4 修重點以功能確認、狀態(tài)檢查和性能檢測為主，轉向架等主要系統(tǒng)和部件均為現(xiàn)車原位狀態(tài)檢修。為此，若從可靠性、維修性、測試性等方面對動力車進行針對性技術提升，可有望實現(xiàn)動力車D3 修不解編檢修。

鑒于動力集中動車組與動力分散動車組在很多檢修項目上具有共性技術特征和要求，動力集中動車組動力車D3 主要檢修項目與CRH 動車組相關檢修項目要求進行對比分析，見表2，論證了維修方案優(yōu)化提升的可行性。

通過表2 分析可知，制約動力車D3 修實現(xiàn)不解編檢修的主要項目是車鉤分解檢修。動力車D3修時要求對車鉤進行尺寸檢測和探傷檢查，導致D3 修時解編動力車對車鉤進行分解檢修。而CRH動車組車鉤大多在240 萬km 四級修時進行分解檢修，動力車可借鑒CRH 動車組相關技術，實現(xiàn)120萬km D4 修時車鉤分解檢修目標。

表2 動力車D3 修對比優(yōu)化分析

其他部件和項目通過維修性、測試性改進和產品可靠性提升或壽命延長，基本可實現(xiàn)項目不解編現(xiàn)車檢修或項目檢修周期延至D4 修，進而實現(xiàn)動力車D3 修不解編檢修的目標［6］。

3.2 拖車檢修方式優(yōu)化分析

通過對25T 型客車修程修制初步分析可發(fā)現(xiàn)，A3、A4、A5 修需要在客車車輛段或修理工廠對車體、轉向架、電氣等主要系統(tǒng)和部件進行較大范圍的分解檢修，因此，相應的拖車D4、D5、D6 修只能解編回送客車車輛檢修單位檢修。而與D3 修相對應的客車A2 修重點以功能確認、狀態(tài)檢查和性能檢測為主，除轉向架外其他主要系統(tǒng)和部件均為現(xiàn)車原位狀態(tài)檢修［7］。為此，通過對拖車轉向架等部件進行技術提升，可有望實現(xiàn)拖車D3 修不解編檢修。

拖車D3 修相當于25T 型客車的A2 修，也稱小段修，主要對零部件實施分單元、分部件的換件修和狀態(tài)修，恢復車輛基本性能。具體包括：車鉤及緩沖裝置、轉向架部分配件分解檢修；空氣彈簧、高度閥、差壓閥、油壓減振器狀態(tài)檢修；油漆局部補漆；電氣的現(xiàn)車檢查、試驗等。由此可見，需要解編分解檢修的項目主要有2 項：

（1）車鉤緩沖裝置分解檢修：拖車D3 修時需要解編，鉤緩裝置整體不下車，在車上實施車鉤解鉤、清洗、潤滑后，進行檢查及檢修。而CRH 動車組車鉤大多在240 萬km 四級修時進行分解檢修，拖車可借鑒CRH 動車組相關技術，實現(xiàn)60 萬km D3 修時不解編狀態(tài)下的車鉤檢修目標。

（2）轉向架部分配件分解檢修：拖車D3 修時需要對轉向架進行局部分解檢修，具體包括軸箱軸承分解檢修；空氣彈簧、高度閥、差壓閥、油壓減振器進行狀態(tài)檢查或性能測試；夾鉗分解檢修；導致D3 修時解編拖車對轉向架進行分解檢修。而CRH 動車組拖車轉向架主要在120 萬km 三級修時進行分解檢修，動力集中動車組拖車可直接借用CRH 動車組拖車轉向架產品或進行技術提升，實現(xiàn)120 萬km D4 修時轉向架分解檢修目標。

其他部件和項目通過維修性、測試性改進和產品可靠性提升或壽命延長，基本可實現(xiàn)項目不解編現(xiàn)車檢修或項目檢修周期延至D4 修，進而實現(xiàn)拖車D3 修不解編的目標。

4 修程修制優(yōu)化效益分析

按照前面分析論述的動力集中動車組修程修制優(yōu)化方案，D3 修可實現(xiàn)在配屬客整所不解編檢修，避免了動力車與拖車的解編、回送、檢修、編組、調試等環(huán)節(jié)，減少了檢修停時和費用，提高了檢修效率和可用率。具體分析如下：

（1）檢修項目優(yōu)減、成本降低。由于優(yōu)化后的D3 修采用不解編檢修方式，主要是在現(xiàn)車狀態(tài)下進行維護保養(yǎng)、功能確認、狀態(tài)檢查、性能測試和必要的易損易耗件更換，減少了很多原D3 修需要下車分解檢修的項目，每次的檢修項目和成本會顯著減少。按照實際統(tǒng)計情況，動力集中動車組平均年運行約40 萬km，則約1.5 年發(fā)生1 次D3修，在30 年壽命周期內發(fā)生D3～D4 修次數(shù)約16次，其中D3 修約發(fā)生11 次，優(yōu)化后D3 修累計節(jié)省檢修成本顯著。

（2）檢修停時減少顯著。D3 修解編檢修時，1輛拖車入庫檢修停時約5 天，1 輛動力車入庫檢修停時約8 天，另外再加上大約2 天的解編、回送、編組調試等時間，1 次D3 修至少需要動力集中動車組停運10 天。若D3 修優(yōu)化為在客整所不解編檢修，通過合理組織、充分利用運營間歇時間，最多扣修2 天時間。綜合計算D3 修優(yōu)化后1 次檢修可減少停時8 天，在30 年壽命周期內增加了88 列日的運營時間，短編組日運輸收入按20 萬元計算，則壽命周期內可累計增加1 760 萬元的運營收入。按全路運用動車組折合短編組約200 組計算，則每年累計增加運營收入11 733 萬元。

5 結論與建議

結合CRH 動車組、和諧型機車、25T 型客車等修程修制狀況，針對動力集中動車組當前修程修制進行對比分析，提出優(yōu)化方案。得出以下結論及建議：

（1）動力集中動車組通過強化維修性、測試性設計和相關產品可靠性改進或壽命延長等技術提升措施，可以實現(xiàn)D3 修在配屬客整所不解編檢修，避免了目前D3 修動力車與拖車的解編、回送、檢修、編組、調試等環(huán)節(jié)，減少了檢修停時和費用，提高了檢修效率和可用率。

（2）動力車實現(xiàn)D3 修不解編檢修需要重點優(yōu)化的檢修項目主要是車鉤分解檢修周期由D3 修延長至D4 修。

（3）拖車實現(xiàn)D3 修不解編檢修需要重點優(yōu)化的檢修項目包括，轉向架分解檢修周期由D3 修延長至D4 修；車鉤分解檢修周期由D3 修延長至D4 修。

（4）CRH 動車組轉向架分解檢修周期間隔為120 萬km，車鉤分解檢修周期間隔為240 萬km，為動力集中動車組相關檢修項目優(yōu)化提供了參考和借鑒。

隨著我國鐵路移動裝備機輛融合工作的不斷推進，動力分散動車組、機車、客車與動力集中動車組在設計、制造、運用、維修等壽命周期各環(huán)節(jié)和領域，應按照“取長補短、求同存異”的原則充分溝通、交流，在確保裝備產品質量安全的前提下，實現(xiàn)裝備壽命周期綜合效率、效益的最佳化。