動車所開展動車組三級修可行性方案探討

王華勝，張慶華，蔡振東，錢小磊，朱慶龍，張云溢

（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.中國國家鐵路集團有限公司 機輛部，北京 100844；3.中國鐵路廣州局集團有限公司 車輛部，廣東 廣州 510088；4.北京縱橫機電科技有限公司，北京 100094）

0 引言

隨著我國高鐵運輸?shù)某掷m(xù)快速發(fā)展，高鐵網越“織”越密，動車組開行數(shù)量越來越多，城市間人員往來更加便捷，催生了“同城效應”“1 h經濟圈”等高鐵經濟，產生了很好的社會效益和經濟效益。受節(jié)假日客流高峰低谷現(xiàn)象影響，動車組上線率呈現(xiàn)較大波動，忙閑不均現(xiàn)象比較突出。如何優(yōu)化動車組運用和維修管理，充分利用客流低谷動車組閑置時間開展維修工作，是我國鐵路未來高質量發(fā)展面臨的迫切要求。

1 我國動車組修程修制概況

我國動車組修程修制分為5個級別，其中一、二級為運用修，三、四、五級為高級修［1-2］。各級修程的檢修特征如下：

（1）一級修：運用前的例行安全檢查。重點是檢查防范走行部、裙底板、受電弓異常損壞，進行制動系統(tǒng)功能試驗，處理運用中發(fā)生的故障。主要由動車所每隔1～2 d在夜間停運期間實施，1次作業(yè)時間為2～3 h。

（2）二級修：周期性深度檢查、維護保養(yǎng)和功能檢測。重點是輪軸探傷、車輪旋修、冷卻裝置清潔、機械傳動裝置潤滑等，不同項目執(zhí)行不同檢修周期。主要由動車所在運營空閑期間分散均衡完成，年平均檢修停時為10～15 d。

（3）三級修：轉向架等關鍵部件分解檢修，制動、牽引、空調等系統(tǒng)狀態(tài)和功能檢查。目前三級修周期為120萬km/3年，主要在相關動車段實施，平均檢修停時為25～30 d。

（4）四級修：鉤緩、轉向架、制動、空調等重要系統(tǒng)分解檢修，電氣部件功能檢查及性能測試，以及車內設施檢修等。目前四級修周期為240萬km/6年，主要在相關動車段和主機廠實施，平均檢修停時為35～40 d。

（5）五級修：整車各系統(tǒng)全面分解、檢修、零部件更新，根據(jù)需要進行升級和改造，目前五級修周期為480萬km/12年，主要在相關主機廠實施，平均檢修停時為55～60 d。

目前動車所主要承擔動車組一、二級修，沈陽、北京、武漢、西安、上海、廣州、成都7個動車段具有承擔動車組高級修的能力，動車段高級修目前主要以三級修為主，部分動車段在逐步批量開展四級修。

2 運用現(xiàn)狀及需求分析

（1）客流高峰低谷導致動車組忙閑不均現(xiàn)象突出。受節(jié)假日出行影響，春節(jié)、小長假客流常常出現(xiàn)破紀錄的明顯峰值，動車組上線率明顯高于平時，即便平時的周五、六、日與周二、三、四也存在明顯的客流波動現(xiàn)象。為滿足高峰客流運輸需求要投入較多動車組，而客流回落時又不可避免造成一定數(shù)量動車組閑置。如何優(yōu)化檢修管理，把客流低谷時閑置動車組納入檢修計劃，提高動車組在客流高峰時上線率，需深入研究。

（2）高級修集中檢修方式停時長需優(yōu)化。若某動車組年均運行里程60萬km，則生命周期30年內累計運行1 800萬km，基于目前修程修制，計算得出該動車組生命周期內各高級修周期、停時、發(fā)生頻次、檢修列日及檢修率指標值［3-4］（見表1）。

表1 某型動車組生命周期內高級修指標

按照目前方式，大部分動車組三級修需回送至相關動車段，部分偏遠地區(qū)動車組高級修則面臨回送修時間長、組織難度大等問題。由表1可以看出，在動車組整個生命周期內，三級修發(fā)生頻次最高、檢修列日最多，若能夠未來在動車所利用動車組閑置時間采用分散均衡修方式開展三級修，會產生顯著的效率和效益。

（3）動車段高級修資源緊張、能力需要釋放。截至2021年底各型動車組保有量4 153標準組［5］，按照目前高級修里程間隔，約每2年就要發(fā)生1次高級修，其中三級修占到工作量的50%。未來動車段在承擔動車組三級修的情況下，還將逐步開展四級修，隨著動車組配屬數(shù)量的不斷增加，動車段必將面臨同時開展三、四級修帶來的資源、能力更加緊張的局面。

鑒于動車組三級修主要對轉向架進行局部分解檢修，技術難度和資源要求相對不高，如果未來能夠實現(xiàn)在部分有實際需求的動車所利用客流低谷動車組閑置時間，采用分散均衡方式完成三級修作業(yè)，取代集中遠途回送檢修，不僅會產生顯著效率和效益，而且會減輕動車段三級修壓力。

3 未來動車所檢修能力分析

（1）一、二級修作業(yè)不斷優(yōu)化，動車所資源逐步釋放。隨著修程修制改革持續(xù)推進及運用檢修手段的不斷提升，一、二級修周期、內容和方式也將不斷優(yōu)化［6-7］，包括：部分車型動車組一級修周期上限明顯延長，車軸探傷周期、車輪旋修周期延長工作穩(wěn)步推進，一、二級修頻次會有所減少；一級修部分項目逐步由機檢替代人檢，作業(yè)效率會進一步提升；車內設備設施等可探索采用隨車機械師、乘務員、保潔員等故障報修方式；洗車作業(yè)周期間隔可根據(jù)實際運用狀態(tài)靈活延長調整。上述優(yōu)化措施可進一步壓縮一級修作業(yè)內容和修時，使動車所檢修設備設施、場地及人力資源得到有效釋放。

（2）運用及臨修經驗不斷積累，動車所檢修技術和水平穩(wěn)步提升。我國動車組開行10多年，動車所在運用檢修和臨修方面積累了豐富經驗，特別是在故障處置及輪對更換、牽引電機更換、轉向架更換等臨修換件方面表現(xiàn)出較強的技術能力，佛山西等部分動車所探索按照換架修模式開展三級修業(yè)務，為動車所開展三級修積累了寶貴經驗。

（3）維修規(guī)劃設計推動產品維修性不斷改善，維修日趨簡便。隨著動車組維修規(guī)劃理念的逐步深入和應用，維修及運用需求將作為設計輸入寫入新車設計技術條件，維修將由傳統(tǒng)運用階段被動優(yōu)化轉變?yōu)樵O計階段主動規(guī)劃，維修范圍、方式、周期等將從設計源頭得到進一步優(yōu)化［8］，特別是轉向架與車體連接更簡單可靠，更易于拆卸、安裝。例如：三級修時，只需對轉向架進行局部分解，就可完成軸箱軸承、牽引電機軸承、油壓減振器、軸箱彈簧等關鍵部件的檢修、檢測和更換。

（4）修程修制改革促使高級修作業(yè)內容有望進一步優(yōu)簡。隨著動車組修程修制改革及其相關優(yōu)化項目試驗驗證的持續(xù)推進，高級修維修范圍、方式、標準和要求有望進一步優(yōu)化、精簡［6-7］。例如：動車組整車調試優(yōu)化項目試驗驗證工作正在全面推進；鑒于三級修轉向架僅局部分解檢修，其組裝調試項目也有望進一步優(yōu)簡；三級修時二系油壓減振器探索實施狀態(tài)修；取消軸箱彈簧脫漆探傷要求，僅進行必要的檢查和測試。

綜上所述，未來動車所檢修資源和能力有望進一步釋放，檢修技術和水平持續(xù)提升，動車組借助維修優(yōu)化設計和修程修制改革可使三級修變得更加精簡，都為未來在部分動車所開展三級修創(chuàng)造了有利條件。

4 動車所三級修方案

目前我國動車所可分為2類：一類是具備高級修能力的動車段下轄動車所，這類動車所可充分借助動車段的既有高級修資源優(yōu)勢，采用換架修方式開展三級修；另一類是純運用職能的動車所，部分該類動車所距離高級修動車段較遠，換架修所需材料部件周轉困難、成本高，可考慮采用轉向架換件修方式在動車所完成三級修。

4.1 基于換架修的動車所三級修方案

動車所采用換架修方式開展動車組三級修的基本工序流程為：動車組整列架車—落下待修轉向架—落裝修竣的周轉轉向架—整列調試。為在動車所實現(xiàn)上述工序作業(yè)，需對“人、機、料、法、環(huán)”等維修要素進行優(yōu)化提升，重點從設備設施和人員技術角度進行分析。

4.1.1 設備設施配置

動車所臨修庫一般配備的轉向架維修、更換設施能力有限，主要用于轉向架日常臨修作業(yè)［9］，初期可用于開展三級修換架修試修。若批量開展三級修，建議在動車所適當改造或增設架車線，實現(xiàn)三級修整列轉向架更換作業(yè)并具備三級修調試功能。主要設備設施要求如下：

（1）架車線：充分利用既有動車所一級修設備設施，可在檢查庫改造1條三級修架車線，三級修任務有空閑時仍可兼容一、二級修或臨修任務。

（2）移動式架車機：配置可兼容多種車型的移動式架車機。

（3）調試設備工裝：車輛尺寸測量、調整設備，靜態(tài)調試設備等。

（4）稱重線：充分利用既有動車所一級修設備設施，可在檢查庫改造1條稱重線，三級修任務有空閑時仍可兼容一、二級修或臨修任務。

（5）動調試驗線：充分利用既有動車所動車組走行線路。

（6）供電設施：庫內可移動式接觸網、地面電源。

4.1.2 人員配置

在動車所設立專門從事三級修的作業(yè)班組，分設檢修班組和調試班組，檢修班組負責架落車和轉向架換裝，調試班組負責三級修調試。

（1）檢修班組：負責架車、轉向架拆卸、整車檢修、轉向架安裝等。

（2）調試班組：負責車輛尺寸測量、調整，靜態(tài)調試等。

根據(jù)工作量靈活組織作業(yè)，任務量不大時可采用白班一班制，任務量大時可在瓶頸工序設兩班制。

隨著動車組修程修制改革試驗驗證工作的不斷推進，整車三級修組裝調試等項目有望進一步優(yōu)簡，將為動車所開展三級修換架修創(chuàng)造更有利條件。

4.2 具備轉向架換件修能力的動車所三級修方案

對于部分地處偏遠的動車所，由于物流周轉成本高、時間長，實施三級修換架修需要大量轉向架流轉，會耗費大量備件和物流資金。為此，可考慮在區(qū)域內某個動車所按照換件修模式建立轉向架三級修車間，車間僅承擔轉向架三級修范圍內的分解、檢查、組裝、測試，不開展相關部件的進一步分解檢修工作，如牽引電機、油壓減振器、軸箱軸承及偶發(fā)故障部件等均送至專業(yè)地點進行分解檢修。動車所僅需具備車輪旋修、輪對等部件探傷、軸箱彈簧檢測及轉向架組裝后的靜載測試等基本能力，使動車所具備基于轉向架換件修的三級修能力。

動車所開展基于轉向架換件修的三級修時，除要具備三級修換架修設備設施、人員技術等資源外，還需具備轉向架換件修能力。

4.2.1 換件修工序項目

轉向架三級修換件修主要工序項目包括：

（1）轉向架分解：三級修僅局部分解檢修，拆卸的大部件包括輪對、軸承、軸箱裝置、油壓減振器、牽引電機、聯(lián)軸節(jié)、傳感器等。

（2）轉向架檢修：主要包括轉向架分解、狀態(tài)檢查、形位尺寸檢測、軸箱彈簧檢測、油壓減振器測試、輪對探傷、車輪旋修、轉向架落成及試驗。

（3）轉向架組裝：將輪對、軸承、軸箱裝置、油壓減振器、空氣彈簧、牽引電機、聯(lián)軸節(jié)、傳感器等原車部件或周轉件重新組裝。

（4）轉向架測試：主要包括靜載狀態(tài)下的尺寸測量、轉向架靜壓試驗、轉向架氣密性試驗、基礎制動裝置動作試驗等。

4.2.2 設備設施配置

為完成轉向架三級修換件修需要配備必要的設備設施，主要包括：

（1）構架檢修線：實現(xiàn)對構架的檢查、測量等檢修作業(yè)。

（2）軸箱軸承退卸壓裝設備：實現(xiàn)軸箱軸承檢修所需的退卸和壓裝。

（3）車輪旋修設備：實現(xiàn)車輪的旋修和尺寸測量。

（4）探傷設備：實現(xiàn)輪對及其相關部件的超聲波探傷、磁粉探傷等。

（5）軸箱彈簧測試工裝：實現(xiàn)軸箱彈簧的自由高、載荷高、剛度測量。

（6）油壓減振器測試設備：實現(xiàn)油壓減振器的剛度測試、示功圖測試。

（7）轉向架靜載試驗臺：實現(xiàn)轉向架靜載測試、氣密性測試、動作試驗。

4.2.3 人員配置

設立專門的轉向架三級修換件修班組，包括分解班組、檢修班組、組裝班組和調試班組。分解班組負責將轉向架局部分解為大部件；檢修班組負責構架、輪對、軸箱、油壓減振器等部件檢修；組裝班組負責將各部件重新組裝恢復；調試班組負責轉向架組裝完成后的各種測試和試驗。

隨著修程修制改革的持續(xù)推進，轉向架三級修仍有優(yōu)化空間，如轉向架靜載測試項目優(yōu)化，屆時轉向架三級修作業(yè)將進一步簡化。

5 結論

針對我國部分區(qū)域動車組運用特點及維修需求，結合修程修制發(fā)展要求，對未來在部分動車所開展動車組三級修的必要性、可行性進行分析，提出2種動車所三級修初步方案。得到以下結論：

（1）節(jié)假日與日?？土鞯母叻宓凸纫?guī)律導致動車組運營忙閑不均，部分動車組出現(xiàn)碎片化閑置時間，為在相關動車所均衡開展三級修提供了條件。

（2）隨著運用檢修經驗不斷積累和人員技術水平的持續(xù)提升，從人員、技術角度為動車所開展三級修提供可能。

（3）隨著動車組修程修制改革的不斷推進，一、二級修作業(yè)不斷優(yōu)化，未來動車所維修潛力會進一步釋放，為動車所開展三級修提供資源可能。

（4）針對我國動車所不同狀況和實際需求，提出基于換架修的動車所三級修方案和具備轉向架換件修能力的動車所三級修方案，并重點從設備設施和人員技術等角度進行了分析。

動車所開展動車組三級修不僅要考慮技術問題，還涉及維修資源投入、效率效益權衡、激勵機制建立等因素，特別是未來在哪些區(qū)域動車所探索開展三級修等問題，都應作為一項系統(tǒng)工程全方位規(guī)劃、分析和論證。