關于鐵路機車檢修機制改進方案的分析

陳雪菲

（中國鐵路濟南局集團有限公司濟南機務段，山東 濟南 250023）

機車檢修直接決定鐵路機車安全運行與使用效率，影響到鐵路運輸?shù)馁|量與效益。目前機車檢修普遍采用固定周期的計劃預防修模式，與實際機車狀態(tài)存在一定偏差，容易出現(xiàn)檢修不足或過度檢修的問題。

1 鐵路機車檢修制度概述

機車檢修制度是指為使機車在良好技術狀態(tài)下可以穩(wěn)定安全的運行，并通過合理的檢修延長機車使用壽命而做出的進行檢査和檢修的計劃方案。中國鐵路機車采用的是預防性的定期檢修制度，逐步實行狀態(tài)修、換件修和主要零部件的專業(yè)化集中檢修。這種鐵路機車檢修制度本質上是從宏觀角度出發(fā)的計劃預防維修機制，以機械部件的磨損理論為基礎，以預防思想為主，根據(jù)退化規(guī)律和機械設計理論預測出機車各種類部件的退化速度和使用壽命，從而在部件失效前進行干預、保養(yǎng)和修復，可以在一定程度延長使用壽命，延緩部件的磨損速度。一般通過定時檢查、按期保養(yǎng)、計劃維修3步進行實施。但是在長期的機車發(fā)展過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)一些設備或零件出現(xiàn)偶發(fā)性故障，而且在鐵路運輸任務繁重的背景下，檢修工作角度不合理，檢修耗時延長的情況也時有發(fā)生，這都降低了機車的使用效率。因此，分析鐵路機車檢修機制，優(yōu)化檢修工藝和調(diào)度，使機車檢修更為合理，進一步提升檢修質量與效率，具有重要的價值意義。

2 鐵路機車檢修機制

2.1 維修方式

鐵路機車設備繁多，結構復雜，作為多種部件構成的大型系統(tǒng)，在經(jīng)過長時間使用后，難免會發(fā)生損耗和老化，為了減少對機車運行的影響，避免發(fā)生故障，必然需要通過整備和檢修來使機車保持在正常狀態(tài)。鐵路機車維修方式有3種，分別是定期維修、視情維修和事后維修，中國鐵路機車現(xiàn)行維修方式是三者并存。

定期維修也被稱為時間預防修，維修期限是根據(jù)機車運營里程或時間所確定的，一旦到達規(guī)定的里程或時間便會安排檢修，具有強制性維修特點。定期維修方式的關鍵在于確定維修周期。根據(jù)鐵路部門的相關工作條例，對檢修周期、檢修級別和具體工作范圍作出相應規(guī)定。以電力機車為例，中國鐵路網(wǎng)中運行的電力機車大致分為3類：動車組、和諧型電力機車、韶山型電力機車。根據(jù)發(fā)展時期內(nèi)的技術水平來確定修程，基本的電力機車修程、周期和檢修范圍如表1所示，需要綜合參考機車具體構造特點、常運行線路條件和實際技術狀態(tài)[1]。

表1 電力機車修程、周期與檢修范圍

視情維修是以機車設備和部件的實際技術狀態(tài)作為維修的判斷標準，按照具體需求進行預防修。此種維修方式在診斷、檢測、具體參數(shù)信息獲取上有著較高要求，通過定量或定性分析，來確定部件的實際狀況并確定最佳的維修時間，對部件的維修周期沒有硬性規(guī)定。雖然此方法可以最大化部件使用能力和維修效率，但是客觀條件需要有先進的技術設備進行配合，成本和要求較高。雖然中國視情維修起步較晚，但在鐵路、電路、航空等部門已經(jīng)展開了視情維修的研究和應用。

事后維修主要是面對一些重要性安全性要求不高的設備部件，即便發(fā)生故障也不會造成安全事故或是嚴重的經(jīng)濟損失，而且這類設備部件發(fā)生故障的概率較低，采用預防維修會浪費維修資源。事后維修作為常見的一種維修方式，無需過多闡述，運用好事后維修可以最大化檢測效率，減少資源浪費，節(jié)約維修成本。

2.2 故障問題

故障問題是決定檢修機制的關鍵，如果一個設備或零件長期不會出現(xiàn)故障，卻采用預防維修，自然會造成資源浪費?，F(xiàn)行鐵路機車檢修制度是參考過往的先進檢修思想，并總結中國鐵路運營維護經(jīng)驗而成的，在過去很長一段時間內(nèi)有效保障了中國鐵路運輸?shù)姆€(wěn)定發(fā)展。但隨著發(fā)展變化以及視情維修理念的傳播，考慮到現(xiàn)行制度下已經(jīng)發(fā)生了部分缺陷問題，對于決定檢修機制的故障問題需要重新進行研究。

首先是可靠度，在科學技術的發(fā)展中，很多設備部件的可靠性不斷增強，運營周期內(nèi)完成預期工作的達標率不斷提升，可以簡單理解為部件使用壽命普遍大于實際時間，那么在檢修機制改進中是否可以適當延長檢修，需要經(jīng)過可靠度函數(shù)計算來確定。

其次是失效概率，指設備部件在規(guī)定維修周期內(nèi)的固定條件下失去工作能力，也可理解為不可靠度。在鐵路機車實際運行中難免會發(fā)生偶發(fā)故障，需要測定設備部件的失效概率。

最后是故障率，故障率是指部件在規(guī)定維修周期和設計檢修時間內(nèi)發(fā)生故障的概率。一些部件屬于恒定型故障，故障率基本保持不變，在超過某個時間段后才會發(fā)生故障，且故障個數(shù)不會呈現(xiàn)遞增或遞減。相對的也有一些部件屬于遞增或遞減故障，隨著時間發(fā)生故障個數(shù)增加或減少。此外，還有U形故障情況，主要是早期故障和老化期，故障率在開始較高，運作一段時間后穩(wěn)定，在長時間后再次上升[2]。

2.3 車間調(diào)度

車間調(diào)度是鐵路機車檢修機制約束的特殊原因，涉及設備、部件、工序、維修耗時等多種因素。車間調(diào)度的最優(yōu)化一直是鐵路機車檢修機制確定的關鍵，需要研究車間調(diào)度的復雜性，研究所需消耗的資源、時間耗費、先后順序等問題。對于車間調(diào)度一般采用3種方法進行計算。第一種是枚舉法，作為最基本的數(shù)學方法，可以得到最優(yōu)解，但相對的其所具有的計算量在面對復雜問題時成倍增長，導致枚舉法的可行性很差。第二種是移動瓶頸法，可以有效解決簡單的車間調(diào)度問題，但在新機車進入后仍需重新計算，而且面對復雜的車間調(diào)度也會顯得造成求解過程復雜的問題。第三種是模擬退火算法，通過加入隨機因素來完成車間調(diào)度的仿真分析，特點在于算法參數(shù)的設置和選取與車間調(diào)度以及機車檢修越相近，便能得到越準確的結果。車間調(diào)度的計算是決定檢修機制關鍵，隨著不斷的深入研究和新的算法出現(xiàn)，來不斷優(yōu)化車間調(diào)度問題。

3 鐵路機車檢修機制改進策略

3.1 檢修機制改進原則

鐵路機車檢修機制的優(yōu)化改進需要遵循一些基本原則，來保障鐵路機車檢修機制的改進符合中國當前鐵路運輸實際情況，能夠有效提升鐵路機車檢修工作質量和效率。第一個原則是安全性原則，質量安全是維修工作的核心目標，不能為了提升工作效率而忽視鐵路機車的質量安全。因此在維修機制的優(yōu)化和改進上應充分考慮到檢修工作的有效性與可靠性，以質量安全為核心，全面開展檢修工作。第二個原則是資源優(yōu)化原則，當前中國鐵路機車維修制度存在問題就是檢修內(nèi)容與機車實際技術狀態(tài)存在一定差異，導致檢修不足或是過度檢修情況的發(fā)生，造成這一問題的主要原因不只是預防修制度本身存在局限性，還包括檢修資源配置不合理、不完善的問題，在鐵路機車檢修上未能最大限度地發(fā)揮其效用。因此，要注重對現(xiàn)有檢修資源的合理配置、科學結合，實現(xiàn)檢修工作質量的最優(yōu)化分配。第三個原則是協(xié)作性原則，由于鐵路機車檢修涉及運營、機務、調(diào)度、工務等多個部門，而機車調(diào)度與檢修的順利開展需要不同部門之間的有效配合，雖然負責鐵路機車檢修的是機務部門，但多個部門的相互配合才能達到不僅是檢修資源的最優(yōu)化配置，包括機車資源、人力資源的最優(yōu)配置也能夠實現(xiàn)。第四個原則是可持續(xù)發(fā)展原則，檢修工作人員應當重視檢修機制的發(fā)展，充分考慮現(xiàn)有機車運行的長遠要求，機車檢修工作本身就是鐵路運輸?shù)闹匾M成部分，在開展檢修工作時要多考慮檢修資源配置、檢修機制合理性等內(nèi)容，為今后鐵路機車檢修機制優(yōu)化提供決策依據(jù)，促進鐵路機車檢修的長遠發(fā)展[3]。

3.2 優(yōu)化機車檢修計劃

檢修計劃可以分為預防性檢修和修復性檢修。其中修復性檢修就是對已發(fā)生的故障進行檢測，根據(jù)檢修情況對設備部件進行維修或更換，這種較為常見的檢修方案不過多贅述。主要是預防性檢修計劃，由于出現(xiàn)的情況較為復雜需要將檢查分為理想檢查和非理想檢查，將維修分為預防性維修和預防性更換進行分析。

預防檢修中的檢查部分的理想檢查是指對部件的檢查及維修后其技術狀態(tài)恢復到最佳狀態(tài)，檢修時間處在最理想的時間段內(nèi)。而非理想檢查是指部件在檢查或維修后其技術狀態(tài)未能達到最佳狀態(tài)，且在保持正常運行的基礎上，也就是檢修時間未能在最理想的時間段內(nèi)。需要注意的是，上述提到的最佳狀態(tài)是指檢查的有效性達到最大化，因老化問題導致設備部件技術狀態(tài)下滑，且檢查維修無法實現(xiàn)完好如初并不屬于非理想檢查，主要是針對檢修計劃中檢查時間而言。檢查部分的優(yōu)化集中在檢修時間上，提出兩階段延遲檢查方案，第一階段為正常設備部件的退化階段，部件狀態(tài)正常消耗，直至發(fā)生缺陷的時間點，從此時間點到缺陷引起故障的時間點，為第二階段，即延遲時間段。其中最優(yōu)檢修時間點就處在第二階段內(nèi)，確定檢修時間點后便可進行預防性維修和預防性更換。在正常時間段內(nèi)安排檢修工作就是過度檢修，而超過延遲時間段進行檢修就是檢修不足，而最優(yōu)檢修時間點的確定需要從可靠度與故障率兩方面來計算，并且需要考慮到機車部件的檢修周期并不相同，在整個檢修周期中需要計劃性地將一些部件的檢修時刻提前或延后，實現(xiàn)一次性進行多個部件的檢修，從而減少機車停機次數(shù)。

3.3 優(yōu)化機車檢修調(diào)度

機車檢修調(diào)度的優(yōu)化是指檢修作業(yè)班組工作的檢修流程，從流水檢修、并行檢修和層次檢修3個方面進行優(yōu)化。流水檢修是指幾部分檢修流程為流水工序關系。比如電機檢修，需要按照解體電機、電樞檢修、定子檢修、刷架裝置檢修、電機組裝等部分具體流程開展，在檢修調(diào)度上確保不同檢修作業(yè)班組工作連續(xù)性，確保流水工序的連貫性。并行檢修是指部分檢修作業(yè)為并行關系，可以同時進行調(diào)度，需要在調(diào)度上考慮各個檢修工序的處理時間，既要避免相同設備部件出現(xiàn)檢修時間差距過大的情況，也要避免有檢修班組出現(xiàn)較多空余時間。層次檢修是根據(jù)機車拆解、檢修和組裝不同需求而定，關注子部件和父級部件與檢修班組的關系，減少不合理的耗時與等待。

3.4 優(yōu)化機車檢修方案

推行三級機車檢修方案，具體如下。第一，一級檢修，即對鐵路機車落實日常檢查。要求在內(nèi)燃機車運行不少于2 000 km或是完成4個往返后落實一次一級檢修，要求在電力機車運行不少于3 000 km時落實一次一級檢修。相應檢修工作的主要內(nèi)容為日常外觀檢查以及問題的及時處理，保證機車長時間穩(wěn)定運行。第二，二級檢修，即對鐵路機車落實輔修檢查。要求在內(nèi)燃機車運行1.5萬km時落實一次二級檢修，要求在電力機車運行3萬km時落實一次二級檢修。相應檢修工作的主要內(nèi)容為重點部件的清理與整修，具體包含對柴油機壓縮壓力進行檢測、對增壓器惰轉時間進行檢查、對柴油機曲軸箱實施開蓋檢查、對主發(fā)電機或牽引電機等多個重要位置落實全面檢查等等。第三，三級檢修，即基本檢修。要求在內(nèi)燃機車運行3萬km時落實一次三級檢修，要求在電力機車運行6萬km時落實一次三級檢修。主要工作內(nèi)容為全面保養(yǎng)、檢修機車以及重點部件的檢測更換，實踐中，一般需要實施狀態(tài)檢修。在各級檢修工作中，均要安排專業(yè)人員參與鐵路機車的檢修檢查工作，并結合實際檢查結果編制鐵路機車檢修結果報告，如果進行了零部件更換還要提前展開機車性能測試，以此確保鐵路機車可以高質量、高安全性運行。

4 結論

鐵路機車的不斷運作必然會出現(xiàn)老化問題，檢修任務量也在不斷增加，通過研究現(xiàn)有鐵路機車檢修機制，了解到檢修制度存在的不足之處，充分配置檢修作業(yè)和車間調(diào)度，提高檢修工作的檢修效率及質量，使鐵路機車檢修機制與機車實際技術狀態(tài)更加契合，從而保障鐵路機車的安全運行。