城軌工程車中大修維修策略及模式研究

卞榮俊，劉向宇，王成峰，王繼強(qiáng)

（青島地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，山東青島 266041）

城市軌道交通工程車輛（以下簡稱“城軌工程車”），主要用于地鐵車輛段內(nèi)的調(diào)車作業(yè)、事故車輛的救援牽引、供電設(shè)備和線路的檢測與維修、鋼軌的探傷與打磨修復(fù)、隧道的清洗等，是保證地鐵安全運(yùn)營不可或缺的車輛設(shè)備。我國城軌工程車與國鐵工程車在使用功能上類似，但是在維護(hù)保養(yǎng)、維修周期以及相關(guān)責(zé)任的劃分上存在較大不同，國內(nèi)大多數(shù)城軌工程車的檢修制度基本上是在沿用鐵路機(jī)車車輛檢修制度的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際運(yùn)用情況和設(shè)備供應(yīng)商提供的維保手冊，設(shè)置各自的維修策略［1］。

1 研究背景

目前，青島地鐵已開通3、2、11、13 號線包括重型軌道車、電力蓄電池工程車（簡稱“蓄電池工程車”）、鋼軌打磨車等近50 臺工程車，最早投用的3號線工程車投入運(yùn)用已近5 a，見表1，根據(jù)鐵路總公司TG/GW 117-2013《重型軌道車年修規(guī)則》［2］和《鐵路機(jī)車車輛運(yùn)用、檢修、維護(hù)、保養(yǎng)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全書》［3］，機(jī)車車輛即將進(jìn)入中大修維修時間（其中，中修：機(jī)車全面檢查，主要部件解體檢修，恢復(fù)機(jī)車主要性能；大修：機(jī)車全面檢查，各部件、管系等解體檢修，恢復(fù)機(jī)車基本性能［4］），以保證機(jī)車狀態(tài)良好，其維修周期詳見表2。為更好地保障青島地鐵安全平穩(wěn)的運(yùn)營，消除設(shè)備疲勞、壽命等影響因素，城軌工程車的中大修籌備工作迫在眉睫。

表1 工程車基本情況

表2 國家鐵路局標(biāo)準(zhǔn)維修周期

2 青島城軌工程車中大修維修策略研究

2.1 前期研究

為更好地制定青島城軌工程車維修策略，青島地鐵組織人員對工程車國家鐵路局標(biāo)準(zhǔn)、其他城軌工程車維修規(guī)程、零部件壽命以及故障情況等技術(shù)資料進(jìn)行梳理分析，明確各動力車型的維修策略基本相同，如軌道車中修時間為5 a［5］，蓄電池工程車中修時間為5～6 a［6］，見表3。同時明確不同車型、不同部件的維修依據(jù)各不相同，如轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)等機(jī)械類部件的維修計劃主要考慮車輛的運(yùn)行里程，發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)與橡膠件等部件的維修計劃主要考慮車輛的運(yùn)行時間［7］。因此，在制定工程車中大修維修策略及工藝時需要統(tǒng)籌規(guī)劃，基于此目標(biāo)，通過思維導(dǎo)圖梳理工程車結(jié)構(gòu)樹（以軌道車為例），如圖1 所示，組織開展工程車全壽命周期維修策略分析［8］研究。

圖1 結(jié)構(gòu)樹

表3 電力蓄電池工程車維修周期

通過對工程車最小可拆分單元的設(shè)計、使用壽命、故障率等方面進(jìn)行全壽命周期維修策略分析，基本上能夠很直觀地看出工程車零部件的使用壽命、維保工藝及要求等，確保制定工程車維修策略、檢修標(biāo)準(zhǔn)有理有據(jù)。

2.2 維修策略調(diào)研

為保證工程車中大修修程設(shè)置合理，對已開展或計劃開展工程車中大修維修工作的部分地鐵進(jìn)行了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)絕大部分城軌工程車采用日常維護(hù)和定期維護(hù)相結(jié)合的檢修制度，即預(yù)防性計劃維修制度，但在維修策略設(shè)置上存在一定的差異性（見表4，均以常用動力工程車為例）。

表4 修程及檢修周期

2.2.1 南京地鐵

南京城軌工程車年檢及以上修程主要分為輔修（1 a）、定修（2 a）、大修（軌道平板車無中大修）。

（1）定修（2 a）。類似國家鐵路局標(biāo)準(zhǔn)中修，但是經(jīng)過簡化改良，使之更符合地鐵情況，轉(zhuǎn)向架落車，維修范圍在輔修的基礎(chǔ)上增加車鉤、傳動軸、芯盤等探傷工作，轉(zhuǎn)向架清洗、檢查及故障件更換，發(fā)動機(jī)ET 檢測，發(fā)動機(jī)、變速箱油水化驗(yàn)等，其中制動閥件采取互換維修。

（2）大修（內(nèi)燃機(jī)車10～12 a，接觸網(wǎng)車12 a，2～3 萬km）。工藝標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國家鐵路局重型軌道車大修規(guī)程，維修內(nèi)容主要依據(jù)自主編制的大修文本，包括發(fā)動機(jī)、變速箱、轉(zhuǎn)向架、齒輪箱等車輛部件須全部進(jìn)行解體維護(hù)保養(yǎng)，軸承、電氣線路、電氣元件應(yīng)全部更換等。

2.2.2 深圳地鐵

深圳城軌工程車年檢及以上修程分為年檢、中修、大修（動力車）。

（1）年檢。在實(shí)施年檢作業(yè)時，除常規(guī)的維修項(xiàng)目外，根據(jù)不同的年份，還輔助實(shí)施一些特定的項(xiàng)修，如年檢1 實(shí)施制動閥件維修、列車軟管檢驗(yàn)、單元制動器維修等；年檢2 增加儀表、單元制動器檢驗(yàn)，液壓油更換等；年檢3 增加車鉤、傳動軸、車軸探傷等，其中鋼軌打磨車打磨系統(tǒng)油管也在年檢3 時全部更換。

（2）中修（6 a）。以故障修的形式對需要維修的工程車進(jìn)行項(xiàng)修，維保內(nèi)容主要有發(fā)動機(jī)、變速箱等部件的打掃、拆檢、橡膠件更換、軸瓦狀態(tài)確認(rèn)等，其中鋼軌打磨車還有車下油管的更換。

（3）大修（12～15 a，2～3 萬km）。深圳城軌工程車大修內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)按鐵路大修標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，包括發(fā)動機(jī)、變速箱、轉(zhuǎn)向架、齒輪箱等車輛部件須全部進(jìn)行解體維護(hù)保養(yǎng)，各部件在重新組裝時還需要進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，如軸承退裝、齒輪箱分解組裝后，需要跑合試驗(yàn)；油壓減振器拆檢后的試驗(yàn)等。

2.2.3 上海地鐵

上海城軌工程車年檢及以上修程分為二級保養(yǎng)（年檢）、中修、大修。

（1）中修（6 a）。維保內(nèi)容包括軟管全部更換，電氣元件、制動閥件全部拆解，車鉤、車軸等全部探傷及齒輪箱解體等，但是轉(zhuǎn)向架不落車，輪軸不退軸，發(fā)動機(jī)、變速箱按卡特標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施等。

（2）大修（12～15 a，2～3 萬km）。大修內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)按鐵路大修標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，維修范圍包括發(fā)動機(jī)、變速箱、轉(zhuǎn)向架、齒輪箱等車輛部件須全部進(jìn)行解體維護(hù)保養(yǎng)，電氣線路、電氣元件等全部更換，要求發(fā)動機(jī)、變速箱必須由卡特售后服務(wù)處按照大修標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。

2.3 小結(jié)

根據(jù)青島城軌工程車全壽命周期分析情況，結(jié)合工程車中大修調(diào)研內(nèi)容及青島城軌工程車的實(shí)際情況，青島城軌工程車應(yīng)采用項(xiàng)修（類似于中修，但是把工程車中修的內(nèi)容，按照6～8 a 的中修周期進(jìn)行拆分，每年進(jìn)行專項(xiàng)維修，項(xiàng)修設(shè)置來源于TG/GW 109-2016 鐵總運(yùn)（2016）38 號《軌道車管理規(guī)則》［9］）與大修（12～16 a）的模式，在工程車的整個壽命周期內(nèi)只做1 次大修。

3 青島城軌工程車中大修維修能力研究

3.1 維修能力調(diào)研

深圳地鐵在工程車自主維修方面具備明確的發(fā)展規(guī)劃和實(shí)施計劃，通過15 年的積累，其中大修場地已逐步完善，且規(guī)劃的工程車中大修基地已在松崗車輛段開工建設(shè)；工裝及試驗(yàn)臺已通過各條線路設(shè)備采購逐步配置齊全，見表5（但不限于表5 所列設(shè)備）；人員通過前期工程車合作維修進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督的方式開展培訓(xùn)，逐步提升自主檢修能力；同時，設(shè)置備件維修工班，專門負(fù)責(zé)備件維修；因此，深圳地鐵已具備一定規(guī)模的自主維修能力。目前，深圳地鐵已具備工程車制動系統(tǒng)各閥件、單元制動器的自主維修和試驗(yàn)，列車管、散熱單節(jié)的自主試驗(yàn)，部分電器部件的維修和試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

表5 修程及檢修周期

上海地鐵目前主要開展工程車年檢及以下修程的定期維修和故障維修的自主維修，未開展閥件、電氣部件維修、儀表校驗(yàn)等零部件的自主維修。故障件維修和儀表校驗(yàn)均采取委外維修的方式。

南京地鐵前期主要開展工程車的年檢以下維修，年檢及以上修程全部委外維修，在委外維修過程中，由委外單位負(fù)責(zé)培訓(xùn)，積累一定經(jīng)驗(yàn)后，逐步開展工程車定輔修的自主維修工作。目前，南京地鐵已增設(shè)工程車定輔修工班，負(fù)責(zé)線網(wǎng)工程車的定輔修工作，因此，南京地鐵已具備一定規(guī)模的自主維修能力。同時，南京地鐵已開展JZ-7 制動閥件等工程車部件維修。

3.2 青島城軌工程車維修能力分析

3.2.1 各層級人員技能分析

城軌工程車如自主開展中大修維修工作，需要培養(yǎng)一支技術(shù)過硬的人才隊伍，其中，管理人員、技術(shù)人員須具備扎實(shí)的車輛專業(yè)理論知識及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，熟悉車輛檢修作業(yè)流程，并熟悉技術(shù)、工藝設(shè)備、物資、質(zhì)量、人員管理等各模塊的管理要求［10］；生產(chǎn)人員須熟悉檢修作業(yè)流程，具備扎實(shí)的檢修技能，尤其是車輛調(diào)試及部件自主維修，對人員維修技能的要求比較高；各層級人員須合理配置，如果采取自主修的模式，則人員培養(yǎng)應(yīng)該放在第一位。目前，青島地鐵現(xiàn)有人員中僅有部分人員具備中大修經(jīng)驗(yàn)，而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所知，工程車中大修各層級人員須15 人及以上，且工程車中大修維修工作中，很多項(xiàng)目專業(yè)性要求很高（如發(fā)動機(jī)、傳動箱等部件檢修），甚至是要求具備一定的專業(yè)資質(zhì)，如車鉤、車軸等部件探傷、油液檢測等（部分技能明細(xì)見表6）。

表6 人員須具備的專業(yè)技能

3.2.2 輔助設(shè)備工裝分析

在城軌工程車中大修維修過程中，需要使用很多輔助設(shè)備及工裝，如移動式架車機(jī)、馬墩、JZ-7（DK-1）試驗(yàn)臺等（部分明細(xì)見表7）。截止至2020 年2 月，除部分設(shè)備及工裝已經(jīng)配備或者可以與電客車架大修進(jìn)行共享外，大部分暫未配備。

表7 輔助設(shè)備及工裝

3.2.3 檢修備品備件分析

在城軌工程車中大修維修過程中，需要儲備大量的備品備件，即除儲備齊全常規(guī)備品備件（如濾芯、各制動閥件及其維修套裝、電磁閥、繼電器等）外，還應(yīng)儲備一些非常規(guī)零部件，如車鉤、芯盤、油壓減振器、牽引銷等。但是截至2020 年2月，青島城軌工程車自購件和新線采購件的儲備量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，而且很多備品備件屬于非標(biāo)件，難以采購及儲備。

3.2.4 檢修環(huán)境分析

在城軌工程車開展中大修維修過程中，需要有特殊的檢修環(huán)境，如：噴漆作業(yè)需要無塵環(huán)境；工程車轉(zhuǎn)向架、齒輪探傷等需要進(jìn)行架車作業(yè)，現(xiàn)場須具備架車條件，且須有全地溝，保證架車轉(zhuǎn)向架拆檢后，有足夠的檢修場地。

3.3 小結(jié)

根據(jù)調(diào)研結(jié)果以及青島城軌工程車中大修維修能力分析得出，青島地鐵暫不具備工程車中大修維修的能力。

4 青島城軌工程車中大修維修模式研究

4.1 維修模式調(diào)研

目前，國內(nèi)多家地鐵公司已開展或計劃開展工程車中大修維修工作，主要有自主維修、合作維修和委外維修3 種模式。國內(nèi)大部分地鐵中大修維修采用委外維修的模式［11］見表8。

表8 國內(nèi)地鐵公司維修模式

4.1.1 深圳地鐵

深圳地鐵年檢中的探傷作業(yè)、發(fā)動機(jī)ET 檢測等維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容以委外維修的形式開展，城軌工程車中修以故障修的形式，將工程車整體全部采用委外維修。作為遠(yuǎn)期規(guī)劃，深圳地鐵計劃將城軌工程車全部采用自主維修或者以合作維修的模式開展工程車中大修工作，甚至是建立合資廠開展相關(guān)工作。

4.1.2 上海地鐵

上海地鐵二級保養(yǎng)（年檢）中專項(xiàng)維修以委外維修為主，中大修工作是以委外維修的形式全部委外，工程車大修采用全部返廠。

4.1.3 南京地鐵

南京地鐵的定輔修工作采取自主維修，其中發(fā)動機(jī)進(jìn)行ET 檢測，發(fā)動機(jī)、變速箱油水化驗(yàn)，探傷等專項(xiàng)維修進(jìn)行委外維保，工程車大修全部委外。作為遠(yuǎn)期規(guī)劃，南京地鐵計劃工程車大修工作全部進(jìn)行自主維修。

在城軌工程車中大修維修模式調(diào)研過程中，同時對國內(nèi)城軌工程車大修費(fèi)用進(jìn)行了調(diào)研，工程車大修費(fèi)用基本上為原價的1/3～1/2。依此對青島地鐵軌道車的大修成本（原價為275 萬元）進(jìn)行 測 算，為90 萬 元～135 萬 元。

4.2 小結(jié)

根據(jù)調(diào)研情況，得知國內(nèi)多數(shù)地鐵公司城軌工程車中大修工作均采用初期委外維修，當(dāng)人員技能累計到一定程度后，逐步過渡到合作維修，甚至是完全獨(dú)立開展自主維修的模式。因此，結(jié)合青島地鐵實(shí)際情況，青島地鐵應(yīng)采取初期委外維修、中期合作維修、后期自主維修的維修模式。

5 總結(jié)及建議

青島地鐵3 號線工程車作為青島地鐵首條進(jìn)行工程車中大修維修的線路，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)資料，結(jié)合國內(nèi)地鐵公司調(diào)研及青島地鐵實(shí)際情況，深入研究青島城軌工程車維修策略及模式后，對其維修策略及模式建議如下。

5.1 優(yōu)化工程車維修策略

青島城軌工程車采用年修、項(xiàng)修與大修的模式［12］，在工程車的整個壽命周期內(nèi)只做1 次大修，期間每6～8 a 開展1 次項(xiàng)修，并在項(xiàng)修及大修周期之間，根據(jù)項(xiàng)修周期開展不同維修范圍的年修A、年修B、年修C 3 個專項(xiàng)維修項(xiàng)，當(dāng)工程車達(dá)到使用年限時，進(jìn)行狀態(tài)評估及報廢處理。

5.2 逐步提升并建立自主維修能力

工程車項(xiàng)修、大修自主維修能力的建立，需要通過維修工裝、試驗(yàn)設(shè)備、人員維修技能等多方面綜合作用，需要長時間的培養(yǎng)與積累。因此，青島地鐵應(yīng)結(jié)合工程車維修規(guī)劃，在初期和中期委外維修合同中，明確人員培訓(xùn)和工藝文件交底要求，并通過派人現(xiàn)場監(jiān)督項(xiàng)修、大修質(zhì)量的方式實(shí)現(xiàn)人員中大修能力的提升。

同時，青島地鐵逐步梳理工程車項(xiàng)修、大修所需的工裝和試驗(yàn)設(shè)備，并將這些工裝和試驗(yàn)設(shè)備合理分配到新線工程車項(xiàng)目合同中。結(jié)合青島地鐵新線的開通，逐步實(shí)現(xiàn)維修工裝、試驗(yàn)設(shè)備的配置到位。

5.3 持續(xù)開展工程車全壽命維修策略研究

目前，青島地鐵已逐步開展工程車設(shè)備結(jié)構(gòu)樹、設(shè)備最小可更換單元、設(shè)備故障信息的梳理，隨著各項(xiàng)基礎(chǔ)工作的逐步開展，青島地鐵將逐步形成檢修項(xiàng)目的增加、人員維修技能提升、維修范圍增大的良性工作循環(huán)。通過對工程車全壽命周期維修策略的研究分析，將工程車部分項(xiàng)修、大修項(xiàng)目，分解到不同的年修修程中開展，在保障合理維修周期的基礎(chǔ)上，壓縮項(xiàng)修、大修的維修項(xiàng)目，降低委外維修費(fèi)用。

5.4 青島地鐵啟動第一次工程車項(xiàng)修籌備工作

結(jié)合青島城軌工程車實(shí)際情況，考慮正式啟動工程車第一次項(xiàng)修籌備工作，編制項(xiàng)修文本，不同的年檢探索實(shí)施部分系統(tǒng)項(xiàng)修內(nèi)容，如制動系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)等深度維修，逐步改善設(shè)備質(zhì)量，消除設(shè)備的疲勞部件。