動車組修程修制特征分析與規(guī)劃設(shè)計(jì)

王華勝， 朱慶龍， 錢小磊， 艾厚溥， 李雷， 蔡兩

（1.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 機(jī)車車輛研究所，北京 100081；2.北京縱橫機(jī)電科技有限公司，北京 100094）

0 引言

我國動車組檢修及運(yùn)用工作已開展10 余年，積累了大量經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，對動車組產(chǎn)品的故障規(guī)律及機(jī)理、可靠性特點(diǎn)及需求、維修適用性及有效性等都有了較為深入的認(rèn)識。隨著鐵路高質(zhì)量發(fā)展和修程修制改革工作的全面啟動，動車組維修工作面臨更高要求和挑戰(zhàn)，如何使維修對象更加明確、方式更加合理、周期更加科學(xué)、效益更加顯著，需從全生命周期角度剖析動車組修程修制特征和目標(biāo)，進(jìn)而調(diào)整優(yōu)化既有修程修制和規(guī)劃設(shè)計(jì)未來修程修制［1-3］。

1 動車組運(yùn)用及技術(shù)特點(diǎn)

維修是為了使產(chǎn)品持續(xù)保持應(yīng)有的可靠性水平，以保障產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)獲得較高的運(yùn)用效率和效益。動車組維修工作應(yīng)以運(yùn)用需求為驅(qū)動，并結(jié)合產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)，依據(jù)現(xiàn)代維修理論和技術(shù)，合理確定維修范圍、方式、周期和級別，達(dá)到維修優(yōu)化的目的。我國動車組具有以下顯著運(yùn)用及技術(shù)特點(diǎn)：

（1）運(yùn)行速度快。動車組運(yùn)行速度快、年走行里程長。以CR400AF-B 型復(fù)興號動車組為例，最高運(yùn)行速度350 km/h，年走行里程可達(dá)90 萬km，與運(yùn)行速度和里程相關(guān)的運(yùn)動部件磨損、磨耗狀況加劇，對維修保障提出更高要求。

（2）運(yùn)行條件嚴(yán)酷。我國動車組運(yùn)行交路長、各地環(huán)境差異大、各類載荷交變頻繁且幅度大。例如：南北溫差交變幅度超過50 ℃，高低溫疲勞作用顯著；沿海地區(qū)空氣濕度、鹽霧度均較高，電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象明顯；高原日照輻射強(qiáng)，橡膠件老化加劇。嚴(yán)酷的運(yùn)行環(huán)境條件對維修工作提出更大挑戰(zhàn)。

（3）冗余性強(qiáng)。動力分散、冗余性強(qiáng)、安全性高是動車組的顯著技術(shù)特征，牽引、輔助、網(wǎng)絡(luò)等采用多冗余設(shè)計(jì)，制動、安全監(jiān)控等產(chǎn)品均采用故障導(dǎo)向安全模式，相關(guān)故障后果及影響得到有效控制，可大幅減少過度預(yù)防性維修工作。

（4）維修方便。動車組研發(fā)時(shí)更加注重標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)要求，日常維護(hù)更加簡單、檢修拆裝更換更加方便，維修停時(shí)及成本明顯降低。

（5）監(jiān)控全面。車載網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控項(xiàng)目不斷完善，結(jié)合車載數(shù)據(jù)無線傳輸裝置（WTDS）、故障預(yù)測及健康管理（PHM）等手段，可實(shí)現(xiàn)動車組重要產(chǎn)品的動態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測及分析決策，為故障預(yù)測及維修處置提供強(qiáng)大技術(shù)支撐。

綜上所述，一方面，動車組嚴(yán)苛的運(yùn)用需求和特點(diǎn)對維修保障工作提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)；另一方面，動車組良好的技術(shù)特征又為構(gòu)建先進(jìn)修程修制提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

2 動車組可靠性主要影響因素

產(chǎn)品可靠性是設(shè)計(jì)、制造、管理工作共同努力的結(jié)果，其中設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)賦予了產(chǎn)品固有可靠性，而以運(yùn)用和維修為主要內(nèi)容的管理環(huán)節(jié)其主要目的是維持產(chǎn)品可靠性。動車組結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜、產(chǎn)品種類數(shù)量繁多，運(yùn)用及維修中不確定影響因素多，動車組只有在規(guī)定條件下運(yùn)用并輔以科學(xué)的維修保障工作，才能持續(xù)維持其應(yīng)有的可靠性。動車組運(yùn)用中影響產(chǎn)品可靠性的因素可主要?dú)w結(jié)為以下幾類：

（1）速度及里程因素?？煽啃耘c運(yùn)行速度和里程強(qiáng)相關(guān)的動車組產(chǎn)品主要包括轉(zhuǎn)向架、受電弓等動車組走行及運(yùn)動部件，特別是車輪、車軸、軸箱軸承、齒輪箱軸承、牽引電機(jī)軸承、碳滑板等部件，壽命及可靠性與速度、里程密切相關(guān)。例如：運(yùn)行速度提高后車輪踏面磨耗會明顯加??；隨著運(yùn)行里程的累積，齒輪箱齒隙、軸承游隙都會因磨損、磨耗而變化。因此，在確定上述部件壽命及檢修間隔周期時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮運(yùn)行速度和累積里程的影響和作用。

（2）時(shí)間及環(huán)境因素。受時(shí)間和環(huán)境影響顯著的產(chǎn)品主要包括車體結(jié)構(gòu)、電氣產(chǎn)品、橡膠件、油脂產(chǎn)品等。例如：不同環(huán)境條件下車體結(jié)構(gòu)腐蝕程度會有較大差別；不同溫濕度下電氣產(chǎn)品故障率會有較大差異；長期存放不用的橡膠件、油脂也會出現(xiàn)老化、失效。因此，在確定上述產(chǎn)品檢修間隔周期或使用期限時(shí)，應(yīng)全面考慮溫度、濕度、鹽霧、輻射、氣壓等環(huán)境因素的累積時(shí)效作用。

（3）工作循環(huán)及頻次因素。很多動車組產(chǎn)品是間歇性工作或需要時(shí)才啟動，在不同運(yùn)行交路和運(yùn)營條件下其工作時(shí)間、循環(huán)次數(shù)和動作頻次會有很大差別。例如：各類冷卻風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)只在需要時(shí)啟動，實(shí)際工作時(shí)間長短不一；同一線路不同車次動車組會因?？空緮?shù)量不同導(dǎo)致車體側(cè)門開關(guān)次數(shù)不同；各繼電器、接觸器、開關(guān)、閥類等產(chǎn)品也會因運(yùn)用條件不同導(dǎo)致動作次數(shù)存在很大差異。如果通過測試性設(shè)計(jì)能夠準(zhǔn)確記錄相關(guān)產(chǎn)品的累積工作循環(huán)或頻次，則可按照累積工作循環(huán)次數(shù)或動作頻次確定壽命或檢修間隔周期，針對不同工況產(chǎn)品實(shí)施精準(zhǔn)檢修。

（4）綜合因素。很多車載產(chǎn)品的壽命及可靠性與多種因素綜合作用影響有關(guān)。例如：車鉤、轉(zhuǎn)向架橡膠節(jié)點(diǎn)、簧下承載部件等不僅受老化、腐蝕的時(shí)效影響，還遭受高速運(yùn)行產(chǎn)生的振動、沖擊、疲勞等應(yīng)力作用。因此，在確定上述產(chǎn)品壽命及檢修間隔周期時(shí)，應(yīng)全面考慮各相關(guān)因素的影響作用，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合權(quán)衡評估。

綜上所述，受不同運(yùn)用因素影響，動車組各產(chǎn)品損耗機(jī)理和規(guī)律存在很大差別，需在全面評價(jià)各類因素影響基礎(chǔ)上，有針對性地確定產(chǎn)品使用壽命和檢修間隔周期，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精準(zhǔn)檢修。

3 既有修程修制特征分析

我國動車組既有修程修制分為5 個(gè)級別，其中一、二級為運(yùn)用修，在動車所實(shí)施；三、四、五級為高級修，在動車段或主機(jī)廠實(shí)施［4］。各級修程要求如下：

（1）一級修：運(yùn)用前的例行安全檢查。重點(diǎn)檢查防范走行部、裙板、底板、受電弓異常損壞，進(jìn)行制動系統(tǒng)功能試驗(yàn)，處理運(yùn)用中發(fā)生的故障。

（2）二級修：周期性的深度檢查、維護(hù)保養(yǎng)和功能檢測。重點(diǎn)是輪軸探傷、車輪旋修、冷卻裝置清潔、機(jī)械傳動裝置潤滑等，不同項(xiàng)目執(zhí)行不同檢修周期。為提高動車組可用性，可在運(yùn)營空閑時(shí)段分散均衡完成。

（3）三級修：轉(zhuǎn)向架等關(guān)鍵部件分解檢修，制動、牽引、空調(diào)等系統(tǒng)狀態(tài)和功能檢查。具體包括軸箱軸承分解檢修、牽引電機(jī)軸承更新、油壓減振器分解檢修、蓄電池測試等檢修項(xiàng)目。

（4）四級修：鉤緩、轉(zhuǎn)向架、制動、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試，以及車內(nèi)設(shè)施檢修等。較三級修增加的項(xiàng)目主要包括：車鉤分解檢修；轉(zhuǎn)向架徹底分解檢修，軸箱軸承更新，齒輪箱分解檢修，油壓減振器分解檢修或更新，大部分車輪磨耗到限更新，大部分橡膠節(jié)點(diǎn)更新；制動夾鉗分解檢修，中繼閥、緊急制動閥、差壓閥等少數(shù)關(guān)鍵制動閥分解檢修；各類冷卻風(fēng)機(jī)裝置分解檢修，更換軸承并進(jìn)行性能檢測；空調(diào)、給水衛(wèi)生裝置視不同車型特點(diǎn)和需求分解檢修。

（5）五級修：整車各系統(tǒng)全面分解、檢修、零部件更新，根據(jù)需要進(jìn)行升級和改造。較四級修增加的項(xiàng)目主要包括：裙板、底板、側(cè)門、風(fēng)擋等車體部件分解檢修，更換密封件、橡膠件；主壓縮機(jī)、輔助壓縮機(jī)、制動控制裝置等分解檢修，更換密封件、橡膠件及其他耗損部件；變壓器、變流器分解檢修、測試；各類電氣柜分解檢修，更換橡膠件、密封件；空調(diào)、給水衛(wèi)生及客室設(shè)施分解檢修，更換橡膠件、密封件及耗損部件。

（1）一、二級修實(shí)施趨于精準(zhǔn)靈活。一級修是日常的例行檢查，作業(yè)范圍、方式相對簡單；二級修是針對不同部件和項(xiàng)目維修需求、在不同時(shí)機(jī)進(jìn)行的專項(xiàng)檢修。由于運(yùn)行交路、環(huán)境條件不同，部件損耗程度和維修需求也不同，按照動車組修程修制改革相關(guān)要求，一、二級修的范圍、周期可根據(jù)運(yùn)用實(shí)際靈活掌握、精準(zhǔn)施策。由于一、二級修涉及的作業(yè)項(xiàng)目主要是現(xiàn)車功能檢查測試、易損易耗件更換及少量拆裝簡單的換件修，因此通常作業(yè)時(shí)間不長，可在動車組運(yùn)營空閑期間分散、均衡開展實(shí)施，最大限度降低維修對可用性的影響。未來動車組維修性設(shè)計(jì)會更好，部件拆裝、更換、調(diào)試會更加快捷方便，則高級修中的很多項(xiàng)目可下放至一、二級修，不僅可提高相關(guān)項(xiàng)目檢修的精準(zhǔn)性，而且可通過高級修“瘦身”縮短檢修停時(shí)、提升高級修效率。

（2）三、四級修更側(cè)重磨損磨耗部件檢修。三、四級修主要針對轉(zhuǎn)向架等與速度、里程強(qiáng)相關(guān)的磨損磨耗部件進(jìn)行分解檢修。其中車輪磨耗到限更換項(xiàng)目值得特別關(guān)注，由于動車組運(yùn)行中車輪磨耗不可避免，磨耗到限更換是剛性需求，運(yùn)用中在動車所大批量換輪不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且會嚴(yán)重制約動車組檢修運(yùn)用的整體效率效益。例如：某動車組車輪四級修前批量磨耗到限更換，若結(jié)合換輪提前開展齒輪箱分解檢修則縮短了其檢修周期，否則若再運(yùn)行一段里程隨整車四級修開展齒輪箱分解檢修，又會造成車輪再次退卸，均不可避免地影響檢修效率效益?；谏鲜鰻顩r，一方面，應(yīng)加強(qiáng)轉(zhuǎn)向架的維修性設(shè)計(jì)，使輪對拆裝更換更加快捷、方便；更重要的是，應(yīng)通過動車組優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)大部分車輪的磨耗到限壽命與四級修周期間隔銜接匹配，結(jié)合四級修對即將磨耗到限的大部分車輪進(jìn)行更換并借機(jī)實(shí)施齒輪箱分解檢修和軸箱軸承到壽命期更新將最為經(jīng)濟(jì)、有效。因此，建議將大部分車輪磨耗到限更換作為四級修標(biāo)志性特征和設(shè)計(jì)、運(yùn)用優(yōu)化的追求目標(biāo)。

（3）五級修更側(cè)重時(shí)效老化部件檢修。五級修周期間隔長、檢修范圍大，在三、四級修基礎(chǔ)上增加了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件、主要電氣件、內(nèi)裝設(shè)備設(shè)施等系統(tǒng)的分解檢修，重點(diǎn)對橡膠件、密封件等隨時(shí)間呈現(xiàn)耗損、老化特征的部件進(jìn)行更新。上述部件在運(yùn)用中經(jīng)過10年左右的時(shí)效作用，性能普遍下降或劣化，結(jié)合動車組五級修大范圍分解檢修時(shí)機(jī)進(jìn)行更新很有必要。因此，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件、主要電氣件、內(nèi)裝設(shè)備設(shè)施等系統(tǒng)的分解檢修，以及相關(guān)橡膠件、密封件更新應(yīng)是五級修的標(biāo)志性特征。

4 修程修制規(guī)劃原則

科學(xué)完善的修程修制是在產(chǎn)品研發(fā)階段通過頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃出來的［5-6］，基于我國動車組10 余年運(yùn)用檢修經(jīng)驗(yàn)，建議動車組修程修制規(guī)劃應(yīng)遵循以下主要原則：

（1）維持計(jì)劃預(yù)防修基本框架。盡管計(jì)劃預(yù)防修有過度維修的可能，但從提高批量裝備綜合效率效益和降低管理風(fēng)險(xiǎn)的角度看，計(jì)劃預(yù)防修制度仍然是國內(nèi)外批量大型技術(shù)裝備修程修制的首選。例如：德鐵（DB）、西門子、法鐵、日本新干線等國外動車組雖然在維修級別、周期、范圍、方式有所不同，但總體仍沿用計(jì)劃預(yù)防修大框架，在此框架下靈活運(yùn)用狀態(tài)修、定期修、改進(jìn)修、均衡修、事后修等方式和策略。其中DB 充分利用動車組良好的維修性和測試性設(shè)計(jì)，并借助信息系統(tǒng)管理手段，大量開展日常專項(xiàng)修和均衡修，使IS600、IS700 等高級修程內(nèi)容和項(xiàng)目大幅減少，效率明顯提升；同時(shí)在運(yùn)用15 年左右結(jié)合新技術(shù)、新經(jīng)驗(yàn)對動車組進(jìn)行翻新改造，使動車組在技術(shù)性能、RAMS效能等方面均獲得顯著提升。目前我國動車組各級修程銜接緊密、層級簡單、范圍明確，既發(fā)揮了計(jì)劃管理優(yōu)勢，又滿足了精準(zhǔn)靈活需求，總體上科學(xué)合理。

（2）以里程周期為主、時(shí)間周期為輔，確保安全性、兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性。車輪、軸箱軸承等安全部件主要與里程周期強(qiáng)相關(guān)，橡膠件、密封件等主要與時(shí)間周期強(qiáng)相關(guān)。根據(jù)修程修制特征分析，里程因素相關(guān)部件檢修項(xiàng)目主要集中在三、四級修，時(shí)間因素相關(guān)部件檢修項(xiàng)目主要集中在五級修。修程中時(shí)間周期與里程周期的匹配關(guān)系不僅取決于相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)壽命，還取決于動車組運(yùn)用情況，二者進(jìn)行匹配時(shí)應(yīng)以里程周期為主，以確保關(guān)鍵部件的運(yùn)行安全，以時(shí)間周期為輔，兼顧維修整體效益和可靠性。

（3）依據(jù)磨損磨耗件維修需求規(guī)劃三、四級修里程間隔周期。由修程修制特征分析可以看出，車輪、齒輪箱、軸承等是典型的里程壽命件，特別是車輪磨耗與動車組運(yùn)行速度、線路條件及車輪材質(zhì)等因素關(guān)系密切。動車組設(shè)計(jì)時(shí)可依據(jù)運(yùn)行速度、線路狀況合理選取車輪材料、形位尺寸，并仿真計(jì)算預(yù)測其正常磨耗里程壽命作為四級修里程周期，據(jù)此規(guī)劃齒輪箱軸承、軸箱軸承、油壓減振器等部件壽命和檢修間隔周期。在此基礎(chǔ)上可取四級修里程周期的一半作為三級修里程周期，據(jù)此規(guī)劃軸箱軸承檢修間隔周期和牽引電機(jī)軸承壽命，實(shí)現(xiàn)三、四級修周期匹配銜接。

（4）依據(jù)主要時(shí)效老化部件壽命規(guī)劃五級修時(shí)間間隔周期。各類橡膠件隨時(shí)間老化趨勢是不可逆轉(zhuǎn)的，但其老化速率會因材質(zhì)、運(yùn)用環(huán)境差異而不同，同時(shí)考慮各部件重要程度和故障影響不同，最終確定的使用壽命也不同。例如：空氣彈簧膠囊、橡膠節(jié)點(diǎn)為6～8年；各門體、窗體、箱體、柜體、蓋板等上部密封膠條為8～10 年；布置在密閉箱體內(nèi)、具有編織結(jié)構(gòu)的冷媒膠管使用壽命甚至可超過12 年。轉(zhuǎn)向架橡膠節(jié)點(diǎn)等部件涉及運(yùn)行安全，可偏保守考慮，結(jié)合四級修更換；其他部位橡膠件應(yīng)實(shí)現(xiàn)在五級修更換，為此，應(yīng)在考慮四、五級修周期間隔匹配的前提下，盡量按照長壽命（如10～12年）選材規(guī)劃設(shè)計(jì)，達(dá)到延長五級修間隔周期、降低檢修成本的目的。

（5）提升維修性、測試性設(shè)計(jì)水平，增加精準(zhǔn)檢修項(xiàng)目。側(cè)門、空調(diào)、冷卻風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)以及動作類開關(guān)、繼電器、制動閥類等與運(yùn)用環(huán)境條件密切相關(guān)，不同運(yùn)行交路和環(huán)境條件下，側(cè)門開關(guān)次數(shù)、繼電器動作次數(shù)、空調(diào)工作時(shí)間、風(fēng)機(jī)和空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間可能會有較大差別，具備條件的應(yīng)納入二級專項(xiàng)修并執(zhí)行專門的檢修周期，不僅可提高檢修的精準(zhǔn)性和針對性，而且可有效改變目前高級修項(xiàng)目過多、范圍過大的問題。實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的前提，一是測試性好，能準(zhǔn)確記錄相關(guān)產(chǎn)品累計(jì)工作時(shí)間或動作次數(shù)，據(jù)此精準(zhǔn)檢修；二是維修性好，拆裝更換方便、快捷，能作為專項(xiàng)作業(yè)納入運(yùn)用檢修范圍，實(shí)現(xiàn)在短暫運(yùn)營空閑時(shí)段完成檢修項(xiàng)目。為此，需在動車組研發(fā)階段結(jié)合檢修運(yùn)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和需求，深入開展相關(guān)產(chǎn)品的維修性和測試性設(shè)計(jì)。

一是具有保護(hù)功能。與其他設(shè)備不同，由于電流或電壓優(yōu)勢并不是呈現(xiàn)完全穩(wěn)定的狀態(tài)，電氣設(shè)備的運(yùn)營有時(shí)會超負(fù)荷、有時(shí)又會低于最低限度[3]。因此，電氣設(shè)備在運(yùn)行的過程中經(jīng)常會發(fā)生無法預(yù)知的狀況和故障，而由于人員安排與工作量等多方因素的存在，在客觀上要求電氣自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須能夠檢測出所出現(xiàn)的故障，并且系統(tǒng)能夠在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)做出應(yīng)對，最大程度的保護(hù)設(shè)備和線路安全，確保整個(gè)系統(tǒng)能夠安全運(yùn)轉(zhuǎn)、繼續(xù)工作。

5 修程修制方案探討

按照中國國家鐵路集團(tuán)有限公司修程修制改革工作總體部署和要求［7-8］，時(shí)速300～350 km 復(fù)興號、和諧號動車組正同步開展檢修間隔周期延長試驗(yàn)驗(yàn)證工作，目前已取得階段性驗(yàn)證成果，隨著試驗(yàn)驗(yàn)證工作的不斷推進(jìn)，將為修程修制優(yōu)化提供更深入、全面的技術(shù)支撐。動車組修程修制優(yōu)化應(yīng)以運(yùn)用需求為驅(qū)動、實(shí)際問題為導(dǎo)向、總體效率效益最佳為目標(biāo)，鑒于我國動車組車型多、運(yùn)用環(huán)境條件差別大，相關(guān)產(chǎn)品的故障規(guī)律和維修需求也會有很大差別。在動車組車型及運(yùn)用差異性分析基礎(chǔ)上，對基于不同需求的修程修制方案進(jìn)行探討。

5.1 動車組車型及運(yùn)用差異性分析

不同車型動車組在結(jié)構(gòu)功能、技術(shù)特點(diǎn)方面存在很大差異，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品間可靠性和壽命存在較大差異。以輪徑尺寸限度為例，目前主要車型車輪輪徑原型尺寸、禁用限度和可用磨耗量見表1［9］。

表1 主要車型車輪輪徑原型尺寸、禁用限度和可用磨耗量 mm

由表1可以看出，不同車型車輪輪徑原型尺寸、禁用限度均不相同，造成踏面可用磨耗量不同，再加上車輪材質(zhì)的差異性，即使在同樣運(yùn)行條件下車輪可用壽命也會有很大差別，相應(yīng)維修需求會有很大差異。此外，不同運(yùn)用條件對產(chǎn)品可靠性影響更為顯著。仍以車輪使用壽命為例，配屬不同動車所某型動車組車輪使用壽命情況見圖1。

圖1 配屬不同動車所某型動車組車輪使用壽命情況

由圖1 可以看出，配屬不同動車所的某型動車組，由于運(yùn)行線路不同，車輪最短使用壽命不到100萬km，最長使用壽命接近300 萬km，車輪使用壽命相差近200 萬km。

可見，不同動車組產(chǎn)品在不同條件下運(yùn)用產(chǎn)生的維修需求存在很大差異，這種維修需求差異性是修程修制構(gòu)建和優(yōu)化的重要依據(jù)。

5.2 不同修程方案探討

基于以上分析并結(jié)合修程修制改革要求，對可能預(yù)見的幾種修程方案進(jìn)行探討。

5.2.1 既有修程方案

既有修程方案是指修程周期結(jié)構(gòu)為三—四—三—五級修、每個(gè)高級修間隔周期上限均按125 萬km 控制的現(xiàn)行修程。以CRH380A平臺動車組為例分析如下：

（1）該動車組輪徑原型尺寸為860 mm，禁用限度為790 mm，踏面直徑可用磨耗量僅為70 mm。從運(yùn)用統(tǒng)計(jì)情況看，50%以上車輪磨耗壽命超過200 萬km。隨著修程修制改革工作的不斷推進(jìn)，預(yù)計(jì)車輪旋修策略優(yōu)化后50%以上車輪磨耗壽命可運(yùn)行至250 萬km，可實(shí)現(xiàn)大部分磨耗到限車輪在四級修更換。參考相關(guān)車型修程修制改革階段驗(yàn)證成果，軸箱軸承檢修間隔周期、牽引電機(jī)軸承壽命均可達(dá)到145 萬km；軸箱軸承、齒輪箱軸承壽命有望達(dá)到290 萬km；其他部件檢修間隔周期延長驗(yàn)證期間故障率平穩(wěn)，為CRH380A平臺動車組的三（125萬km）—四（250萬km）級修里程周期結(jié)構(gòu)方案提供了間接支撐［10］。

（2）該動車組最高運(yùn)營速度為300 km/h，年均運(yùn)行里程按65萬km計(jì)算，則正常運(yùn)行1個(gè)五級修（500萬km）約需7.7 年，比8～10 年的五級修間隔周期略短，充分保證了相關(guān)電氣件、橡膠件、密封件、客服設(shè)備設(shè)施不會失修。

綜上所述，CRH380A 平臺動車組基本維持了既有修程修制方案：三（125 萬km）—四（250 萬km）—三（375 萬km）—五（500 萬km）級修，具體實(shí)施時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況在一定范圍對周期進(jìn)行靈活調(diào)整，如實(shí)際運(yùn)用環(huán)境條件惡劣、部件耗損加速的情況，可適當(dāng)縮短高級修間隔周期，以獲得最佳整體檢修效率效益。

5.2.2 周期延長的既有修程方案

周期延長的既有修程結(jié)構(gòu)方案的周期結(jié)構(gòu)仍為三—四—三—五級修，但高級修間隔周期上限按小幅延長的145萬km控制。以CRH380B平臺動車組為例分析如下：

（1）該動車組輪徑原型尺寸為920 mm，動輪禁用限度為830 mm，踏面直徑可用磨耗量達(dá)到90 mm，車輪旋修策略優(yōu)化后預(yù)計(jì)50%以上車輪可運(yùn)行至290萬km，從而實(shí)現(xiàn)大部分磨耗到限車輪在四級修更換。根據(jù)CRH380B 平臺動車組修程修制改革階段驗(yàn)證成果，軸箱軸承檢修間隔周期、牽引電機(jī)軸承壽命等關(guān)鍵指標(biāo)均可達(dá)到145 萬km；軸箱軸承、齒輪箱軸承壽命有望達(dá)到290萬km；其他部件檢修間隔周期延長驗(yàn)證期間故障率平穩(wěn)，可以支撐三（145 萬km）—四（290 萬km）級修的里程周期結(jié)構(gòu)方案。

（2）該動車組最高運(yùn)營速度為300 km/h，年均運(yùn)行里程按65萬km計(jì)算，則正常運(yùn)行1個(gè)五級修（580萬km）約需8.9 年，與8～10 年的五級修間隔周期基本貼合，相關(guān)電氣件、橡膠件、密封件、客服設(shè)備設(shè)施不會超期失修。

綜上所述，CRH380B 平臺動車組未來修程修制方案有望實(shí)現(xiàn)三（145 萬km）—四（290 萬km）—三（435 萬km）—五（580 萬km）級修，建議具體實(shí)施時(shí)根據(jù)實(shí)際情況在一定范圍對周期值進(jìn)行靈活調(diào)整，以獲得最佳整體檢修效率效益。

5.2.3 項(xiàng)目和周期調(diào)整的既有修程方案

項(xiàng)目和周期調(diào)整的既有修程結(jié)構(gòu)方案的修程結(jié)構(gòu)仍為三—四—三—五級修，但鑒于特殊運(yùn)用條件產(chǎn)生的維修需求，各級修程的項(xiàng)目和周期需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。以在城際線路上運(yùn)營的某型動車組為例分析如下：

（1）某城際線路由于存在小半徑曲線，導(dǎo)致該線路上運(yùn)營的動車組輪緣異常磨耗，車輪修形時(shí)旋修量增大，大部分車輪使用壽命僅為150 萬km。為此，可將三級修里程周期調(diào)整為150 萬km，同時(shí)在三級修增加到限車輪更換作業(yè)。按照三—四—三—五級修修程結(jié)構(gòu)，四級修里程周期需調(diào)整為300萬km，軸箱軸承、牽引電機(jī)軸承、齒輪箱、油壓減振器等部件的壽命和檢修間隔周期需按照新的里程周期要求進(jìn)行驗(yàn)證。

（2）由于城際線路交路短，該型動車組年均運(yùn)行里程約50 萬km，則運(yùn)行至周期調(diào)整后的五級修（600 萬km）約需12年，超過了8～10年的五級修間隔周期，五級修涉及的相關(guān)電氣件、橡膠件、密封件、客服設(shè)備設(shè)施等項(xiàng)目實(shí)施的可行性需進(jìn)一步驗(yàn)證。

5.2.4 修程結(jié)構(gòu)擴(kuò)大方案

對于部分運(yùn)行速度高、年運(yùn)行里程長的動車組，里程周期與時(shí)間周期匹配關(guān)系會出現(xiàn)明顯變化，需重新構(gòu)建修程結(jié)構(gòu)。以正在研制的CR450 動車組為例分析如下：

（1）該動車組運(yùn)行速度高，年運(yùn)行里程預(yù)計(jì)可達(dá)100 萬km。一方面，速度高會加劇車輪等部件的磨耗，根據(jù)動車組服役跟蹤對比試驗(yàn)結(jié)果，時(shí)速350 km動車組較時(shí)速300 km動車組車輪磨耗壽命減少30萬～40萬km，CR450 動車組車輪磨耗問題會更加突出；另一方面，考慮到未來CR450 動車組的線路運(yùn)行條件會更好，可有效避免小半徑曲線的輪緣異常磨耗問題以及所引起的車輪異常旋修。綜合考慮，CR450 動車組大部分車輪期望使用壽命有望達(dá)到300 萬km，具體還應(yīng)通過線路測試和仿真計(jì)算確定。

（2）若CR450 動車組大部分車輪磨耗壽命能夠達(dá)到300 萬km，則高級修里程間隔可初步按150 萬km設(shè)定，高級修周期結(jié)構(gòu)按三—四—三—四—三—五級修執(zhí)行，對應(yīng)的里程周期為150 萬、300 萬、450 萬、600 萬、750 萬、900 萬km，對應(yīng)的時(shí)間周期約為1.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0年。

（3）該修程方案實(shí)現(xiàn)了里程周期與磨耗件壽命基本匹配，特別是在四級修對大部分輪徑磨耗到限車輪實(shí)施集中更換可獲得顯著的檢修效率和效益；此外，時(shí)間周期與時(shí)效老化部件壽命也基本匹配，如電氣件、橡膠件、制動閥類密封圈、客服設(shè)施等大部分設(shè)備設(shè)施，需在8～10年進(jìn)行分解檢修更換。

5.2.5 修程結(jié)構(gòu)縮減方案

對于部分年運(yùn)行里程明顯偏短的特殊用途動車組，也需通過重新匹配里程周期與時(shí)間周期構(gòu)建新的修程結(jié)構(gòu)。以試驗(yàn)檢測動車組為例分析如下：

（1）該類動車組年運(yùn)行里程通常不超過25 萬km，與常規(guī)運(yùn)營動車組相比，同樣時(shí)間周期內(nèi)由于走行里程短，轉(zhuǎn)向架等相關(guān)部件的磨損、磨耗程度較輕。鑒于車輪、軸承等運(yùn)動部件壽命和檢修間隔周期主要與里程相關(guān)，三、四級修里程周期可基本沿用既有周期，故三、四級修里程和時(shí)間周期可分別確定為125萬km、5年和250萬km、10年。

（2）由于該類動車組年運(yùn)行里程短，里程達(dá)到250 萬km 四級修周期時(shí)，時(shí)間已達(dá)到既有五級修時(shí)間周期上限10 年，故四、五級修合并為“新五”級修，即高級修周期循環(huán)結(jié)構(gòu)縮減為：三（125 萬km、5 年）—新五（250萬km、10年）級修。

（3）縮減的修程結(jié)構(gòu)將四、五級修整合為“新五”級修，在1個(gè)修程周期循環(huán)中，較既有修程結(jié)構(gòu)“三—四—三—五級修”減少了三、四級修各1次，全生命周期檢修效率效益改善明顯。

6 結(jié)論

在全面分析我國動車組運(yùn)用與技術(shù)特點(diǎn)、可靠性與壽命影響因素、既有修程修制顯著特征基礎(chǔ)上，提出動車組修程修制規(guī)劃基本原則，探討幾種典型修程修制方案。得到以下主要結(jié)論：

（1）我國動車組運(yùn)行速度高、運(yùn)用條件嚴(yán)酷，同時(shí)在可靠性、維修性、測試性等方面又具有良好設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對修程修制優(yōu)化既提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)也提供了良好技術(shù)基礎(chǔ)。

（2）速度與里程、時(shí)間與環(huán)境、工作循環(huán)與頻次等是動車組壽命及可靠性的主要影響因素，應(yīng)在全面評估各因素影響基礎(chǔ)上，有針對性地確定產(chǎn)品使用壽命和檢修間隔周期，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精準(zhǔn)檢修。

（3）我國動車組既有修程修制突出特征可總結(jié)為：一、二級修更趨精準(zhǔn)靈活，三、四級修更側(cè)重磨損磨耗部件，五級修更側(cè)重時(shí)效老化部件。該修程修制經(jīng)過10 余年的不斷實(shí)踐和完善，總體上科學(xué)有效、值得借鑒。

（4）科學(xué)的修程修制需要頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃，建議我國動車組修程修制規(guī)劃應(yīng)以確保安全性、兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)；繼續(xù)維持兼顧里程和時(shí)間周期的計(jì)劃預(yù)防修基本框架；按照磨損磨耗件維修需求規(guī)劃三、四級修里程間隔周期；按照橡膠件等主要時(shí)效老化部件規(guī)劃五級修時(shí)間間隔周期；提升維修性、測試性設(shè)計(jì)水平，增加精準(zhǔn)檢修項(xiàng)目。

（5）基于不同車型技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)行差異性，對既有修程、周期延長的既有修程、項(xiàng)目和周期調(diào)整的既有修程、修程結(jié)構(gòu)擴(kuò)大、修程結(jié)構(gòu)縮減等典型方案，從檢修適用性、有效性及效率效益等方面進(jìn)行分析，給出滿足實(shí)際運(yùn)用維修需求且更具針對性的修程方案。

動車組修程修制優(yōu)化工作應(yīng)以運(yùn)用需求為驅(qū)動、實(shí)際問題為導(dǎo)向，通過實(shí)踐不斷探索、檢驗(yàn)和完善，在確保安全的前提下，實(shí)現(xiàn)動車組全生命周期效率效益最佳化。