狀態(tài)修檢修模式驗(yàn)證試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)*

王鵬，苗曉雨，熊芯，丁勇

（1 神華鐵路裝備有限責(zé)任公司，北京 100120；2 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）

2019年4月起，進(jìn)行狀態(tài)修模擬試驗(yàn)整備并開行了22列試驗(yàn)列（按照狀態(tài)修檢修模式）和對比列（按照定期檢修模式），通過對試驗(yàn)列試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，初步驗(yàn)證了理論研究類課題研究成果。隨著貨車狀態(tài)修工藝規(guī)程的編制完成，建立起列車健康狀態(tài)診斷模型和狀態(tài)監(jiān)測維修系統(tǒng)（HCCBM系統(tǒng)），為了對狀態(tài)檢修成套技術(shù)研究及裝備研制中狀態(tài)修工藝規(guī)程研究等主要研究成果及結(jié)論進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，組織進(jìn)行了狀態(tài)修驗(yàn)證試驗(yàn)。

1 狀態(tài)修成套技術(shù)前期成果

狀態(tài)修驗(yàn)證試驗(yàn)的關(guān)鍵在于試驗(yàn)時(shí)機(jī)的選擇、試驗(yàn)對象的選擇、試驗(yàn)結(jié)果的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，旨在當(dāng)基礎(chǔ)理論研究工作基本完成，且狀態(tài)修相關(guān)檢修工藝規(guī)程、檢測檢修設(shè)備基本齊備后，通過狀態(tài)修驗(yàn)證試驗(yàn)，對前期的研究成果開展進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證與反饋修正，并與計(jì)劃預(yù)防修模式下的檢修、運(yùn)用工作進(jìn)行全面對比研究，驗(yàn)證狀態(tài)修研究成果的可行性、合理性等。

“模擬運(yùn)行試驗(yàn)”從2019年4月15日5號列始至7月31日18號列止，完成22列的試驗(yàn)列和對比列 整備 及開 行。C80型 車16列，每 列54輛；C70A型 車6列，每列58輛。按計(jì)劃完成每運(yùn)行2.5萬km、5萬km、7.5萬km和10萬km回送 檢 測，預(yù) 計(jì)2020年9月完成全部1#～8#、17#、18#列的20萬km回送檢測及復(fù)型。原有9#～14#和19#～24#延續(xù)至驗(yàn)證試驗(yàn)繼續(xù)試驗(yàn)。

截稿為止（2020年9月）模擬試驗(yàn)中工藝規(guī)程的試驗(yàn)列投入運(yùn)行近1年時(shí)間，車輛狀態(tài)良好，運(yùn)行正常。HCCBM系統(tǒng)已上線使用，試驗(yàn)中會(huì)逐步根據(jù)反饋問題進(jìn)行優(yōu)化升級。

2 驗(yàn)證試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

驗(yàn)證試驗(yàn)是對前期研究成果的準(zhǔn)確性、適用性及合理性進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)計(jì)按照狀態(tài)修檢修模式下列車的試驗(yàn)驗(yàn)證方案，對檢修范圍、檢修工藝制定的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，并針對狀態(tài)修與計(jì)劃修檢修模式設(shè)計(jì)對比試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對2種檢修模式的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等內(nèi)容進(jìn)行綜合評估。驗(yàn)證試驗(yàn)主要考慮的范圍包括“工藝規(guī)程”、“診斷判別模型”、“數(shù)據(jù)中心”、“指揮系統(tǒng)”，同時(shí)“經(jīng)濟(jì)效益”利用驗(yàn)證試驗(yàn)列和對比列的人員工時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)修綜合經(jīng)濟(jì)效益的相關(guān)分析，其邏輯關(guān)系如圖1所示。

圖1 狀態(tài)修成套技術(shù)邏輯關(guān)系圖

驗(yàn)證試驗(yàn)選取C80、C70A型車作為驗(yàn)證試驗(yàn)車型，試驗(yàn)車型選取與模擬試驗(yàn)相同。選取共計(jì)14列試驗(yàn)單元小列，即776輛試驗(yàn)車。按計(jì)劃修模式運(yùn)行的對比列車為9小列，即498輛車。每單元小列由同期制造車輛、制造日期差異原則不超過5個(gè)月車輛組成。

依據(jù)HCCBM系統(tǒng)對列車狀態(tài)綜合評判結(jié)果，對整列車規(guī)律性故障的針對性修理，兼顧離散性故障的針對性修理，對不同批量失效的零部件進(jìn)行合理匹配，建立不同級別的修程，減少過度分解、檢測和修理。具體細(xì)分為狀態(tài)一修、狀態(tài)二修、狀態(tài)三修和狀態(tài)四修，分別簡稱為“Z1修”、“Z2修”、“Z3修”和“Z4修”。

Z1修是針對整列車閘瓦集中磨耗到限的狀態(tài)，須整列車入線進(jìn)行批量檢修；結(jié)合數(shù)據(jù)信息，對技術(shù)狀態(tài)不良的車輛檢查確認(rèn)并處理。

Z2修是對整列車輪對踏面集中磨耗到限的狀態(tài)，須整列車入檢修基地進(jìn)行批量檢修；結(jié)合數(shù)據(jù)信息，對技術(shù)狀態(tài)不良的車輛進(jìn)行全面檢查確認(rèn)并修復(fù)。

Z3修是對整列車轉(zhuǎn)向架和鉤緩裝置中關(guān)鍵零部件壽命、磨耗集中到限狀態(tài)，須整列車入檢修基地進(jìn)行批量更換和檢修；結(jié)合數(shù)據(jù)信息，對技術(shù)狀態(tài)不良的車輛進(jìn)行全面檢查確認(rèn)并修復(fù)。

Z4修是對整列車主要大部件探傷集中到限狀態(tài)，須整列車入檢修基地進(jìn)行批量更換和檢修；對各部位裝置分解檢查和恢復(fù)功能。

試驗(yàn)列（包含模擬試驗(yàn)）可涵蓋Z1～Z4修全部修程，以及對比計(jì)劃修的各級修程，見表1、表2。

表1 狀態(tài)修試驗(yàn)列驗(yàn)證試驗(yàn)檢修安排

表2 計(jì)劃修對比試驗(yàn)列驗(yàn)證試驗(yàn)檢修安排

根據(jù)試驗(yàn)列車運(yùn)行軌跡跟蹤數(shù)據(jù)、試驗(yàn)運(yùn)行日常運(yùn)行監(jiān)測、試驗(yàn)初始整備數(shù)據(jù)，試驗(yàn)中期和末期檢修和檢測數(shù)據(jù)，可以了解狀態(tài)修車輛整體技術(shù)狀態(tài)，得到運(yùn)輸周轉(zhuǎn)、安全報(bào)警、車輛故障率等指標(biāo)，加上后期的動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)，可以對2種檢修模式下運(yùn)行試驗(yàn)列車進(jìn)行綜合對比分析，并且驗(yàn)證試驗(yàn)可以對運(yùn)用檢修全流程進(jìn)行整體驗(yàn)證，能夠逐步完善狀態(tài)修檢修模式在實(shí)際運(yùn)用中的適用性和可操作性。

2.1 對狀態(tài)修檢修工藝規(guī)程進(jìn)行驗(yàn)證

驗(yàn)證試驗(yàn)對狀態(tài)修檢修工藝規(guī)程進(jìn)行驗(yàn)證的內(nèi)容，主要針對狀態(tài)修修程中的零部件分解檢修時(shí)機(jī)、零部件檢測內(nèi)容、探傷檢查時(shí)機(jī)、檢查限度和修理限度、取消制動(dòng)軟管風(fēng)水壓試驗(yàn)、閘調(diào)器大修時(shí)機(jī)突破、檢修工藝等7個(gè)方面。

狀態(tài)修工藝規(guī)程包括狀態(tài)一修（Z1修）、狀態(tài)二修（Z2修）、狀態(tài)三修（Z3修）、狀態(tài)四修（Z4修）和在線修。主要驗(yàn)證內(nèi)容如下：驗(yàn)證各級修修程開啟時(shí)機(jī)的合理性、可行性；驗(yàn)證Z2修分解時(shí)機(jī)、探傷時(shí)機(jī)調(diào)整的合理性；驗(yàn)證Z3修零部件檢測內(nèi)容、探傷時(shí)機(jī)調(diào)整、閘調(diào)器大修時(shí)機(jī)調(diào)整的合理性；對比Z4修修程后的故障數(shù)據(jù)驗(yàn)證Z4修修程。

針對Z2、Z3、Z4修，驗(yàn)證檢修工藝的可操作性，重點(diǎn)從無法執(zhí)行、不合理、可優(yōu)化等3個(gè)方面對檢修工藝進(jìn)行評價(jià)或優(yōu)化。針對Z1～Z4修時(shí)使用HCCBM系統(tǒng)錄入數(shù)據(jù)和查詢數(shù)據(jù)，驗(yàn)證檢修工藝的適應(yīng)性，識別在檢修過程中無法實(shí)現(xiàn)的流程或數(shù)據(jù)，操作困難和不合理的流程，及對檢修工藝無用的數(shù)據(jù)等；同時(shí)驗(yàn)證現(xiàn)場各工序?qū)κ殖謾C(jī)的適應(yīng)性，信息化錄入及網(wǎng)絡(luò)對檢修過程的干擾情況。

2.2 對HCCBM系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證

HCCBM系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)中心、診斷決策綜合判別系統(tǒng)和生產(chǎn)指揮系統(tǒng)構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)車輛檢修固定編組管理、檢修故障精準(zhǔn)施修、全程跟蹤優(yōu)化等功能，最終實(shí)現(xiàn)“狀態(tài)診斷—維修—分析反饋”的貨車狀態(tài)修模式。

驗(yàn)證試驗(yàn)的目的一是為了驗(yàn)證通過數(shù)據(jù)中心對狀態(tài)修試驗(yàn)列車輛的數(shù)字信息，診斷決策綜合判別系統(tǒng)對車、列進(jìn)行評分，分值較低車輛，自動(dòng)預(yù)警推送，生產(chǎn)指揮系統(tǒng)評分較低預(yù)警提示，各分公司申請扣車調(diào)令，鐵路裝備公司審核調(diào)令并執(zhí)行下達(dá)，扣車、調(diào)車、待修、回送、修竣車、移交車數(shù)據(jù)全過程跟蹤的過程，驗(yàn)證整體流轉(zhuǎn)程序中的關(guān)鍵點(diǎn)和流程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)中心的準(zhǔn)確性。二是對比檢修公司對車輛的實(shí)際檢修情況報(bào)告與診斷決策綜合判別系統(tǒng)為車輛、車列列出的診斷報(bào)告的符合性，驗(yàn)證檢修故障精準(zhǔn)施修、全程跟蹤優(yōu)化等功能的正確性、完整性和指導(dǎo)性。

驗(yàn)證試驗(yàn)對數(shù)據(jù)中心的驗(yàn)證內(nèi)容涵蓋數(shù)據(jù)中心所有子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心提供了貨車狀態(tài)修數(shù)據(jù)及硬件平臺(tái)支撐，是狀態(tài)修的核心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分為貨車運(yùn)用、可視化調(diào)車、車輛檢修、零部件檢修、知識庫、BI分析、接口服務(wù)、統(tǒng)一管控平臺(tái)8個(gè)子系統(tǒng)。驗(yàn)證試驗(yàn)主要驗(yàn)證內(nèi)容有：

（1）驗(yàn)證試驗(yàn)列、車輛、零部件里程的計(jì)算準(zhǔn)確性，對比計(jì)算列里程和寫實(shí)里程；

（2）驗(yàn)證試驗(yàn)列的狀態(tài)監(jiān)測情況，可查看車列的基礎(chǔ)信息、5T報(bào)警信息、里程信息，可實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)列位置定位、軌跡跟蹤、車列固定編組、輛序的查詢；

（3）驗(yàn)證試驗(yàn)列按列、按輛預(yù)測轉(zhuǎn)換為狀態(tài)修各修理等級的最佳時(shí)間和最佳修理等級；

（4）驗(yàn)證車列跟蹤扣車，可自動(dòng)攜帶編組、輛序、前次定檢標(biāo)記相關(guān)信息；

（5）驗(yàn)證數(shù)字化調(diào)車，可形成修車作業(yè)計(jì)劃過程；

（6）驗(yàn)證車輛檢修全流程的數(shù)據(jù)采集，整車及各修理等級配件的初始化；

（7）驗(yàn)證零部件檢修數(shù)據(jù)采集、檢修跟蹤及初始化工作；

（8）驗(yàn)證車列的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)分析功能；

（9）驗(yàn)證數(shù)據(jù)接口等。

診斷決策綜合判別系統(tǒng)是基于失效規(guī)律分析的車輛零部件剩余壽命預(yù)測、關(guān)鍵零部件監(jiān)測狀態(tài)，并根據(jù)關(guān)鍵零部件健康狀態(tài)、探傷周期以及在線監(jiān)測設(shè)備報(bào)警情況相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)的鐵路貨車修程判別模型，核心是車輛健康狀態(tài)評分方法。驗(yàn)證試驗(yàn)對診斷決策綜合判別系統(tǒng)的驗(yàn)證內(nèi)容有：

（1）驗(yàn)證修程開啟時(shí)間是否合理；

（2）驗(yàn)證車輛、車列診斷報(bào)告正確性、完整性和指導(dǎo)性；

（3）驗(yàn)證5T綜合評判模型正確性以及模型輸入數(shù)據(jù)獲取的可行性；

（4）驗(yàn)證車列、車輛評分模型合理性；

（5）驗(yàn)證維修隊(duì)列模型合理性；

（6）驗(yàn)證診斷模型系統(tǒng)程序正確性和界面友好性；

（7）驗(yàn)證診斷模型的可操作性，或者操作便利性，易操作性。

生產(chǎn)指揮系統(tǒng)是在既有扣修生產(chǎn)體系基礎(chǔ)上，引入狀態(tài)修檢修格局、檢修體制及技術(shù)路線，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)布局的可視化展現(xiàn)，可跟蹤監(jiān)控列車狀態(tài)變化及檢修運(yùn)用作業(yè)過程。驗(yàn)證試驗(yàn)對數(shù)據(jù)中心的驗(yàn)證內(nèi)容有：

（1）驗(yàn)證試驗(yàn)列固定編組維護(hù)與檔案查詢功能；

（2）驗(yàn)證對Z1～Z4各修程按小列的預(yù)報(bào)，到修程、超過修程車列的分等級預(yù)警及展示每輛車重點(diǎn)檢修配件和內(nèi)容；

（3）驗(yàn)證欠編列車主動(dòng)預(yù)警功能；

（4）驗(yàn)證欠編列車可自動(dòng)匹配符合的補(bǔ)軸車源分布功能；

（5）驗(yàn)證調(diào)向車列的預(yù)報(bào)，動(dòng)態(tài)監(jiān)控車列的調(diào)向動(dòng)態(tài)。

2.3 對動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行對比

試驗(yàn)?zāi)┢冢瑥?種檢修模式的試驗(yàn)列中抽取6輛貨車進(jìn)行動(dòng)力學(xué)性能測試（狀態(tài)修貨車C80車3輛、C70A貨車1輛，計(jì)劃修貨車C80、C70A車各1輛，具體見表3），評估車輛的運(yùn)行安全性，并對在計(jì)劃修條件下和狀態(tài)修條件下的車輛動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行對比分析。試驗(yàn)列車輛選擇根據(jù)診斷模型對車輛評分進(jìn)行選擇，將該試驗(yàn)列按評分由高到低排序，評分適中表示排名在50%左右，評分較低表示排名在75%左右；對比列車輛選擇根據(jù)試驗(yàn)期間故障次數(shù)和報(bào)警次數(shù)選擇，選擇全列中故障次數(shù)和報(bào)警次數(shù)適中的車輛。為了盡可能測試實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的運(yùn)行性能，動(dòng)力學(xué)性能測試車輛編入列車中進(jìn)行，同車種狀態(tài)修和計(jì)劃修車輛編入同一列車中進(jìn)行測試，按列車正常操作運(yùn)行，不對試驗(yàn)速度提特殊要求。

表3 動(dòng)力學(xué)測試車輛

3 結(jié)論

狀態(tài)修驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)合狀態(tài)修前期的可行性成果，針對狀態(tài)修工藝規(guī)程的重點(diǎn)內(nèi)容和HCCBM系統(tǒng)的關(guān)鍵需求，通過對驗(yàn)證試驗(yàn)的精密規(guī)劃，制定詳細(xì)的、具有可操作性的試驗(yàn)方案，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)全過程的數(shù)據(jù)跟蹤和監(jiān)測，試驗(yàn)成果將成為狀態(tài)修技術(shù)的重要數(shù)據(jù)支撐。