高鐵運(yùn)架梁設(shè)備報(bào)廢評(píng)價(jià)體系研究與應(yīng)用

摘 要：我國(guó)高鐵運(yùn)架梁設(shè)備經(jīng)過(guò)二十幾年的發(fā)展，已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，但國(guó)內(nèi)未見(jiàn)針對(duì)高鐵運(yùn)架梁設(shè)備的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重制約該設(shè)備的質(zhì)量管理工作。本文基于高鐵運(yùn)架梁設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征、常見(jiàn)工況等，并結(jié)合長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)內(nèi)相關(guān)設(shè)備報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，選取鋼結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和設(shè)備年齡等5個(gè)一級(jí)指標(biāo)和細(xì)化的15個(gè)二級(jí)指標(biāo)，利用層次分析法建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用德?tīng)柗品ù_定指標(biāo)權(quán)重分值，制定評(píng)價(jià)指標(biāo)取值及評(píng)價(jià)結(jié)果分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)用該評(píng)價(jià)體系對(duì)漢江重工有限公司13臺(tái)運(yùn)架梁設(shè)備進(jìn)行報(bào)廢評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示：準(zhǔn)許報(bào)廢設(shè)備1臺(tái)，預(yù)備報(bào)廢設(shè)備2臺(tái)，與實(shí)際情況相符。該體系的構(gòu)建，使得高鐵運(yùn)架梁設(shè)備報(bào)廢工作客觀化、具體化、系統(tǒng)化，既保證了設(shè)備的安全運(yùn)行又能避免資源的浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路，報(bào)廢評(píng)價(jià)體系，運(yùn)架梁設(shè)備，層次分析法，德?tīng)柗品?/p>

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.14.011

0 引 言

運(yùn)架梁設(shè)備是高速鐵路建設(shè)時(shí)必不可少的預(yù)制梁架設(shè)工程機(jī)械，按功能可分為兩類[1-2]：一類是集運(yùn)梁、提梁、架梁功能于一體的運(yùn)架一體機(jī)；一類是運(yùn)梁、提梁、架梁功能分別由運(yùn)梁車、提梁機(jī)和架橋機(jī)單獨(dú)完成的分體機(jī)。我國(guó)運(yùn)架梁設(shè)備經(jīng)歷了從引進(jìn)到自主研發(fā)兩個(gè)階段，40 m/1000 t級(jí)運(yùn)架一體機(jī)的成功研發(fā)，覆蓋了我國(guó)目前高鐵所設(shè)預(yù)制箱梁所有跨度，滿足了不同地區(qū)鐵路、橋梁建設(shè)需求，使得我國(guó)在高鐵建設(shè)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平[3]。

機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間投入使用后易出現(xiàn)元器件老化、局部損壞、運(yùn)行效率低、故障率高等問(wèn)題，須進(jìn)行維修或報(bào)廢。然而，在日常管理中，對(duì)該類設(shè)備究竟是采取維修還是報(bào)廢處理，需要相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)，若決策錯(cuò)誤，則可能造成資源浪費(fèi)或工程事故。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于大型機(jī)械設(shè)備報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)的研究，主要集中在車輛、軍工、水利設(shè)施及起重機(jī)械等方面[4]，并沒(méi)有針對(duì)運(yùn)架梁設(shè)備的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)架梁設(shè)備在我國(guó)高速鐵路建設(shè)中占據(jù)重要地位，且價(jià)值高。因此，本文綜合考慮影響運(yùn)架梁設(shè)備正常運(yùn)行的主要因素，構(gòu)建基于層次分析法與德?tīng)柗品ǖ脑O(shè)備報(bào)廢評(píng)價(jià)體系，使報(bào)廢評(píng)價(jià)客觀化、系統(tǒng)化，為高鐵運(yùn)架梁設(shè)備的報(bào)廢工作提供理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

運(yùn)架梁設(shè)備的報(bào)廢評(píng)價(jià)受諸多因素的影響，主要因素包括兩大方面：一是主體結(jié)構(gòu)；二是主要部件。在選取指標(biāo)時(shí)，一方面要能全面、準(zhǔn)確地反映運(yùn)架梁設(shè)備的整體狀況；另一方面，指標(biāo)的數(shù)據(jù)要易收集，遵循代表性、科學(xué)性原則。

基于運(yùn)架梁設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、常見(jiàn)工況、故障特征及維修情況等，結(jié)合長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)參考《鑄造起重機(jī)報(bào)廢條件》[5]與《電梯主要部件報(bào)廢技術(shù)條件》[6 ]等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，選取鋼結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、設(shè)備年齡等5個(gè)一級(jí)指標(biāo)，鋼銹蝕、焊縫、板材疲勞破環(huán)、電纜線、繼電器、變頻器、液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸、液壓油管、液壓油、發(fā)動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、車輪、設(shè)備已用年限等15個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

1.2 評(píng)價(jià)方法的選取

評(píng)價(jià)方法的選取包括評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建方法的選取和評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重賦值方法的選取。

常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建方法有層次分析法、交叉法、屬性分組法等。層次分析法可以把復(fù)雜的決策問(wèn)題拆分成目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層等多個(gè)不同的層次[7]。具有結(jié)構(gòu)清晰、實(shí)用性強(qiáng)、便于計(jì)算以及能夠避免指標(biāo)間交叉重疊等優(yōu)點(diǎn)。因此，本文選取層次分析法構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重賦值方法有德?tīng)柗品?、回歸分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)等。德?tīng)柗品ㄊ怯山M織者擬定調(diào)查表，將其發(fā)放給事先選定的相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，匿名征求專家意?jiàn)，對(duì)回收的專家意見(jiàn)進(jìn)行總結(jié)歸納后再次進(jìn)行匿名反饋，直至結(jié)果趨于統(tǒng)一。具有匿名性、反饋性、代表性等特點(diǎn)，同時(shí)操作簡(jiǎn)單。因此，本文選取德?tīng)柗品ù_定指標(biāo)權(quán)重分值。

2 設(shè)備報(bào)廢評(píng)價(jià)體系

運(yùn)架梁設(shè)備報(bào)廢評(píng)價(jià)體系整體框架如下：

（1）運(yùn)用層次分析法建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，共兩級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，5個(gè)一級(jí)指標(biāo)，15個(gè)二級(jí)指標(biāo)。

（2）通過(guò)德?tīng)柗品楦骷?jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予權(quán)重分值，總分為100分。

（3）制定評(píng)價(jià)指標(biāo)取值標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)結(jié)果分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）計(jì)算設(shè)備的評(píng)價(jià)總分，根據(jù)評(píng)價(jià)總分確定評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

本文采用層次分析法構(gòu)建運(yùn)架梁設(shè)備報(bào)廢評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見(jiàn)表1。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為3個(gè)層次：運(yùn)架梁設(shè)備報(bào)廢評(píng)價(jià)為目標(biāo)層；鋼結(jié)構(gòu)等5個(gè)一級(jí)指標(biāo)為準(zhǔn)則層，是目標(biāo)層的因素集；鋼銹蝕等15個(gè)二級(jí)指標(biāo)為方案層，是準(zhǔn)則層的因素集。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重分值通過(guò)德?tīng)柗品ㄟM(jìn)行確定，其過(guò)程如下：選擇12名專家，結(jié)構(gòu)工程師、電氣工程師、液壓工程師、動(dòng)力工程師各3名；將待定權(quán)重的15個(gè)指標(biāo)及其相關(guān)資料匯總成調(diào)查表，分別發(fā)送給各位專家，獨(dú)立且匿名完成對(duì)指標(biāo)權(quán)重的確定；匯總整理專家的調(diào)查表，計(jì)算權(quán)重的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差并取整；將取整的結(jié)果及新補(bǔ)充的資料反饋給專家，在此基礎(chǔ)上再次確定指標(biāo)權(quán)重；重復(fù)第三到第四步，直至結(jié)果趨于穩(wěn)定，指標(biāo)權(quán)重確定，見(jiàn)表1。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)取值及評(píng)價(jià)結(jié)果分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)取值標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)指標(biāo)取值標(biāo)準(zhǔn)的制定包括兩個(gè)步驟：一是制定指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；二是確定各級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的分值。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制定主要依據(jù)設(shè)備實(shí)際使用情況，同時(shí)參考車輛、水利設(shè)施、電梯和起重機(jī)械等的相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于運(yùn)架梁設(shè)備的主要部件等指標(biāo)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)難以分級(jí)，故只給出滿分和零分時(shí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。參照各級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況，可取中間整數(shù)值。

3.1.1 鋼結(jié)構(gòu)報(bào)廢評(píng)價(jià)指標(biāo)

鋼結(jié)構(gòu)是保證運(yùn)架梁設(shè)備施工安全進(jìn)行的重要組成部分，是設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)，包括主梁、支腿等。其報(bào)廢將會(huì)導(dǎo)致運(yùn)架梁整機(jī)失效，喪失使用功能，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懙饺藛T的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，在運(yùn)架梁設(shè)備報(bào)廢體系中，鋼結(jié)構(gòu)是最重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

鋼結(jié)構(gòu)報(bào)廢評(píng)價(jià)主要包括鋼銹蝕、焊縫、板材疲勞破壞3個(gè)二級(jí)指標(biāo)。鋼銹蝕主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)銹蝕等級(jí)對(duì)指標(biāo)賦值。焊縫是通過(guò)外觀檢測(cè)和無(wú)傷探損檢驗(yàn)其質(zhì)量后進(jìn)行賦值。鋼材在連續(xù)反復(fù)荷載作用下裂紋生成、擴(kuò)展以至斷裂的現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞，因此根據(jù)板材裂紋的長(zhǎng)度對(duì)板材疲勞破壞指標(biāo)進(jìn)行賦值。指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分值見(jiàn)表2。

3.1.2 電氣系統(tǒng)報(bào)廢評(píng)價(jià)指標(biāo)

電氣系統(tǒng)的主要作用包括電源輸送、電氣控制及電氣保護(hù)等，對(duì)運(yùn)架梁設(shè)備的使用性能、安全性及操作性有重要的影響。

電氣系統(tǒng)報(bào)廢評(píng)價(jià)主要考慮了電纜線、繼電器、變頻器3個(gè)二級(jí)指標(biāo)。電纜線的主要作用為傳輸電能、信號(hào)和實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)換。繼電器的使用能夠在一定程度上提高電路運(yùn)行的安全性，有效降低風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生[8]。變頻器的主要作用是通過(guò)控制電源的電壓和頻率，達(dá)到調(diào)速和節(jié)能的目的[9]。指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分值見(jiàn)表3。

3.1.3 液壓系統(tǒng)報(bào)廢評(píng)價(jià)指標(biāo)

液壓系統(tǒng)的主要作用是通過(guò)改變壓強(qiáng)增大作用力，主要由各液壓元件和液壓油液組成[10]。

液壓系統(tǒng)報(bào)廢評(píng)價(jià)主要包括液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸、液壓油管、液壓油5個(gè)二級(jí)指標(biāo)。液壓泵是液壓動(dòng)力系統(tǒng)的核心元件，能夠?qū)C(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)化為液壓動(dòng)力，為執(zhí)行部件提供液壓流體[11]，液壓馬達(dá)、液壓缸是執(zhí)行元件，液壓油管是輔助元件。指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分值見(jiàn)表4。

3.1.4 動(dòng)力系統(tǒng)報(bào)廢評(píng)價(jià)指標(biāo)

動(dòng)力系統(tǒng)是運(yùn)架梁設(shè)備的驅(qū)動(dòng)主力，作用是提供足夠的動(dòng)力和扭矩來(lái)保證設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。

動(dòng)力系統(tǒng)報(bào)廢評(píng)價(jià)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、車輪3個(gè)二級(jí)指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)由五大系統(tǒng)構(gòu)成，即：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)，其工作效率和性能在很大程度上決定了設(shè)備的運(yùn)行效率[12]。減速機(jī)是一種獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，其主要作用是降低轉(zhuǎn)速、增加轉(zhuǎn)矩[13]。車輪是機(jī)械設(shè)備的走行部件，其主要作用是傳送牽引和制動(dòng)扭力，保證設(shè)備的行駛性能。不同的運(yùn)架梁設(shè)備其車輪種類不同，主要為軌道車輪和胎式車輪。如TLC900運(yùn)梁車的車輪為胎式車輪，架橋機(jī)的車輪為軌道車輪。指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分值見(jiàn)表5。

3.1.5 設(shè)備年齡

設(shè)備年齡包含設(shè)備已用年限1個(gè)二級(jí)指標(biāo)，該指標(biāo)反映設(shè)備的老化程度。目前，經(jīng)統(tǒng)計(jì)的運(yùn)架梁設(shè)備已用年限多數(shù)在10年到15年之間，以15年為設(shè)備已用年限最大值并對(duì)設(shè)備做出評(píng)價(jià)。指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分值見(jiàn)表6。

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的制定

按照各指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)參評(píng)運(yùn)架梁設(shè)備進(jìn)行打分，計(jì)算其評(píng)價(jià)總分（evaluate score，ES），根據(jù)評(píng)價(jià)總分確定評(píng)價(jià)結(jié)果。ESlt;55分，準(zhǔn)許報(bào)廢；55分≤ESlt;65分，預(yù)備報(bào)廢；65分≤ESlt;80分，正常使用；ES≥80分，良好使用。

若運(yùn)架梁設(shè)備出現(xiàn)以下情形之一，則無(wú)需遵循上述評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，直接做報(bào)廢處理：設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重事故，影響使用安全；主體結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重不可逆變形、破壞、斷裂或頻繁產(chǎn)生疲勞裂紋；主體結(jié)構(gòu)銹蝕厚度達(dá)設(shè)計(jì)厚度的10%，且無(wú)法修復(fù)；設(shè)備技改后其技術(shù)性能和安全性仍落后于現(xiàn)行規(guī)定；一次維修費(fèi)用超過(guò)原值的70%。

4 工程應(yīng)用

綜合考慮設(shè)備類型全覆蓋、數(shù)據(jù)資料完整等因素，選取中鐵十一局漢江重工有限公司13臺(tái)高鐵運(yùn)架梁設(shè)備，其中：提梁機(jī)4臺(tái)，平均已用年限10.75年；運(yùn)梁車3臺(tái)，平均已用年限13年；架橋機(jī)3臺(tái)，平均已用年限13年；運(yùn)架一體機(jī)3臺(tái)，平均已用年限7年。且13臺(tái)運(yùn)架梁設(shè)備均出現(xiàn)過(guò)不同的問(wèn)題，如主要部件損壞、故障率高、效率下降和維修成本高等。運(yùn)用該評(píng)價(jià)體系，對(duì)13臺(tái)運(yùn)架梁設(shè)備進(jìn)行報(bào)廢評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表7。

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，13臺(tái)運(yùn)架梁設(shè)備中，準(zhǔn)許報(bào)廢設(shè)備1臺(tái)，預(yù)備報(bào)廢設(shè)備2臺(tái)，正常使用設(shè)備5臺(tái)，良好使用設(shè)備5臺(tái)，與實(shí)際情況相符。其中，HZQ700架橋機(jī)評(píng)價(jià)總分為48分，其主體鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重疲勞破壞且銹蝕嚴(yán)重，已達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)許報(bào)廢，但其液壓泵與減速機(jī)功能完好，可將其拆除后用于同類設(shè)備維修；MG450輪軌式提梁機(jī)2、MG450輪軌式提梁機(jī)3評(píng)價(jià)總分分別為56分、57分，兩臺(tái)設(shè)備已用年限過(guò)長(zhǎng)、各元器件老化程度嚴(yán)重，導(dǎo)致故障頻發(fā)、安全風(fēng)險(xiǎn)增加，無(wú)法滿足現(xiàn)行技術(shù)要求，達(dá)到預(yù)備報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，已不能再用于現(xiàn)場(chǎng)施工，但其主體鋼結(jié)構(gòu)破壞不嚴(yán)重，可將其維修后降級(jí)應(yīng)用于施工教學(xué)與拆裝實(shí)踐；對(duì)于正常使用的設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)預(yù)防性維護(hù)工作，保證其使用時(shí)的安全穩(wěn)定；對(duì)于良好使用的設(shè)備只需進(jìn)行日常維護(hù)即可。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文運(yùn)用層次分析法與德?tīng)柗品?gòu)建了高鐵運(yùn)架梁設(shè)備報(bào)廢評(píng)價(jià)體系，并進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用驗(yàn)證。該體系建立了多維度指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可操作性較強(qiáng)，為運(yùn)架梁設(shè)備報(bào)廢工作提供了理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)，使得報(bào)廢評(píng)價(jià)工作更加客觀化、系統(tǒng)化，同時(shí)對(duì)企業(yè)的設(shè)備質(zhì)量管理工作具有積極的促進(jìn)作用。

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作者簡(jiǎn)介

焦漫，研究生，研究方向?yàn)榇笮蜋C(jī)械設(shè)備升級(jí)改造及報(bào)廢。

王章瓊，通信作者，博士，副教授，研究方向?yàn)橥聊竟こ讨悄芑?、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查。

（責(zé)任編輯：劉憲銀）

基金項(xiàng)目：本文受中鐵十一局集團(tuán)有限公司科技創(chuàng)新項(xiàng)目“運(yùn)架梁設(shè)備升級(jí)改造及報(bào)廢評(píng)價(jià)體系研究”（項(xiàng)目編號(hào)：22-AII-07）、武漢工程大學(xué)第十五屆研究生教育創(chuàng)新基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：CX2023354）資助。