基于RCM的高速公路機(jī)電設(shè)備維修方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘要 為探索RCM（以可靠性為中心的維修）理念在高速公路機(jī)電設(shè)備維修中應(yīng)用的要點(diǎn)及效果，文章在概述高速公路機(jī)電設(shè)備RCM原理和內(nèi)容的基礎(chǔ)上，以某橋隧比較高的高速公路為例，展開(kāi)了維修方案的設(shè)計(jì)，并對(duì)基于RCM的高速公路機(jī)電設(shè)備維修方案的實(shí)施要點(diǎn)及效果進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備故障模式及影響的分析是RCM的決策基礎(chǔ)；基于RCM的高速公路機(jī)電設(shè)備維修方案設(shè)計(jì)包括機(jī)電設(shè)備分級(jí)、設(shè)備巡檢及故障管理、維修管理框架制定等層面；通過(guò)該方案的設(shè)計(jì)應(yīng)用，能夠顯著提高現(xiàn)狀高速公路機(jī)電設(shè)備的可靠性，降低維修成本，提升維修效率。

關(guān)鍵詞 RCM；高速公路；機(jī)電設(shè)備；維修方案設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào) U418 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）05-0091-03

0 引言

高速公路建設(shè)及運(yùn)營(yíng)線路較長(zhǎng)，包括的機(jī)電設(shè)備類(lèi)型、數(shù)目眾多，若機(jī)電設(shè)備維修不及時(shí)，將延誤最佳的維修時(shí)機(jī)，必將提高維護(hù)成本，影響公路服役功能的順利發(fā)揮。如何提高公路機(jī)電設(shè)備維修管理的針對(duì)性和效率，是高速公路管理部門(mén)普遍面臨的問(wèn)題。RCM（Reliability Centered Maintenance，以可靠性為中心的維修）通過(guò)深入分析設(shè)備功能、故障模式及危害，協(xié)助決策者識(shí)別出核心設(shè)備及重要部件，預(yù)測(cè)故障的可能影響，并提供科學(xué)合理的維修決策?；诖?，該文對(duì)基于RCM的高速公路機(jī)電設(shè)備維修方案設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用展開(kāi)深入研究，以期提高高速公路機(jī)電設(shè)備的運(yùn)維效率。

1 高速公路機(jī)電設(shè)備RCM分析

1.1 高速公路機(jī)電設(shè)備RCM原理

RCM是當(dāng)前國(guó)際上較為流行的設(shè)備維修管理模式，其以設(shè)備預(yù)防性維修為主旨，通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)功能和故障的事先分析，合理預(yù)測(cè)設(shè)備的維修需求，明確設(shè)備維修時(shí)機(jī)，優(yōu)化維修管理全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)最小的維修資源耗費(fèi)和設(shè)備運(yùn)行暫停損失[1]。

1.2 高速公路機(jī)電設(shè)備RCM方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容

高速公路機(jī)電設(shè)備RCM包括機(jī)電設(shè)備分級(jí)管理和維修管理兩個(gè)層面[2]。分級(jí)管理即進(jìn)行設(shè)備的統(tǒng)一編碼。在維修管理層面，對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備展開(kāi)RCM，必須對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備的故障模式及影響進(jìn)行分析，據(jù)此劃分危害等級(jí)，提出故障的量化標(biāo)準(zhǔn)[3]。根據(jù)《機(jī)械安全" "風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警" "第3部分：分級(jí)》（GB/T 41344.3—2022）相關(guān)要求，得出相應(yīng)的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1所示。為使高速公路機(jī)電設(shè)備始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，降低維修成本，應(yīng)在故障處于Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)時(shí)展開(kāi)維修。

2 基于RCM的公路機(jī)電設(shè)備維修方案設(shè)計(jì)

2.1 工程概況

某高速公路全線長(zhǎng)145.5 km，包括31座橋梁和14座隧道，橋隧比超60%。因橋梁隧道數(shù)量多，故公路機(jī)電設(shè)備數(shù)量眾多、類(lèi)型復(fù)雜，且機(jī)電設(shè)備性能及運(yùn)行狀況對(duì)公路安全穩(wěn)定運(yùn)行影響較大?？紤]地理位置、施工便利程度等因素，該公路在設(shè)計(jì)建造時(shí)共分為16個(gè)標(biāo)段。公路全線自2015年建成運(yùn)營(yíng)以來(lái)，公路全線機(jī)電設(shè)備采取常規(guī)的兩級(jí)管理維護(hù)體制，即對(duì)監(jiān)控智慧中心進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)、設(shè)備年檢、定期維護(hù)、緊急故障排除等；運(yùn)營(yíng)單位進(jìn)行日常保養(yǎng)及檢查、檢修及維護(hù)、一般故障排除等。該管理體制不利于責(zé)任的明確劃分，以及信息的及時(shí)傳遞，機(jī)電設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)效率普遍不高。公路全線于2023年引入基于RCM的高速公路機(jī)電設(shè)備維修管理理念，并展開(kāi)了對(duì)應(yīng)的維修方案設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究。

2.2 機(jī)電設(shè)備分級(jí)管理

高速公路機(jī)電設(shè)備專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，設(shè)備類(lèi)型及名稱(chēng)紛繁蕪雜。為確保設(shè)備名稱(chēng)的指向性和獨(dú)一性，便于開(kāi)展設(shè)備追蹤管理及故障排查，提高溝通效率，必須規(guī)范設(shè)備編碼，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的清單。

（1）機(jī)電設(shè)備編碼。在RCM模式下，將該高速公路機(jī)電設(shè)備編碼分為六級(jí)，依次為所屬省級(jí)分公司（按A—Z編號(hào)）、機(jī)電系統(tǒng)大類(lèi)（按1—9編號(hào)）、機(jī)電系統(tǒng)子類(lèi)（按1—9編號(hào)）、設(shè)備類(lèi)型（按01—99編號(hào)）、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)清單類(lèi)（按01—99編號(hào)）、流水號(hào)編碼（按00001—99999編號(hào)）。如“A21010200001”中，“A”表示A分公司，“2”表示監(jiān)控系統(tǒng)，“1”表示通信管道與光電線路，“01”表示通信管道，“02”表示檢測(cè)器主機(jī)，“00001”表示通訊機(jī)房橋架。

（2）機(jī)電設(shè)備分級(jí)。根據(jù)所對(duì)應(yīng)的故障危害等級(jí)，將該公路現(xiàn)有的114種通信系統(tǒng)、308種收費(fèi)系統(tǒng)、450種監(jiān)控系統(tǒng)、327種供配電系統(tǒng)、925種隧道機(jī)電系統(tǒng)所包含的機(jī)電設(shè)備分為核心設(shè)備（故障危害等級(jí)為Ⅳ、Ⅴ級(jí)）、重要設(shè)備（故障危害等級(jí)為Ⅲ級(jí)）、一般設(shè)備（故障危害等級(jí)為Ⅰ、Ⅱ級(jí)）三類(lèi)。故障危害等級(jí)越高，重要程度越高。分級(jí)結(jié)果見(jiàn)表2所示。

2.3 設(shè)備巡檢及故障管理

（1）設(shè)備巡檢。針對(duì)不同重要程度的機(jī)電設(shè)備制定不同的巡檢方案。一般設(shè)備按1次/d的頻次巡檢，由操作人員檢查設(shè)備外觀、運(yùn)行及連接情況，并測(cè)量基本性能；重要設(shè)備按2次/d的頻次巡檢，除進(jìn)行一般設(shè)備巡檢內(nèi)容外，還應(yīng)詳查傳感器、控制器等部件，并按1次/年的頻次檢測(cè)精度；核心設(shè)備按1次/2 h的頻次巡檢，除涵蓋一般設(shè)備和重要設(shè)備巡檢內(nèi)容外，還需全面檢查運(yùn)行環(huán)境、安全防護(hù)到位情況，并按2次/年的頻次檢測(cè)精度。

（2）故障管理（處理）。為整合各級(jí)資源，提升管理和處理效率，應(yīng)實(shí)行“站—中心—代維單位”分層級(jí)的故障管理模式[4]。即由站點(diǎn)工作人員初檢并明確簡(jiǎn)單故障，將無(wú)法解決的故障信息及時(shí)上報(bào)管理中心。管理中心則通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供技術(shù)支持。對(duì)于重大且復(fù)雜的故障，則由管理中心聯(lián)系代維單位進(jìn)行處理。

2.4 高速公路機(jī)電設(shè)備維修管理框架

依托以上分析，所構(gòu)建的基于RCM的高速公路機(jī)電設(shè)備維修管理框架如圖1所示。其中，F(xiàn)MEA即指高速公路機(jī)電設(shè)備故障模式及影響分析。由此可知，維修管理框架中的各模塊構(gòu)成了閉環(huán)系統(tǒng)，能夠保證維修管理過(guò)程的連續(xù)性、邏輯性，拓展優(yōu)化空間，提升高速公路機(jī)電設(shè)備的維修效率。

狀態(tài)維修是根據(jù)設(shè)備狀態(tài)展開(kāi)的實(shí)時(shí)性維修，適用于故障發(fā)生概率大的核心設(shè)備；計(jì)劃維修即定期維修，具有預(yù)防性，適用于故障穩(wěn)定發(fā)生且可預(yù)測(cè)的設(shè)備；事后維修即在故障出現(xiàn)后進(jìn)行維修，適用于可承受短暫停機(jī)的一般設(shè)備[5]。

3 機(jī)電設(shè)備維修方案實(shí)施及應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

3.1 機(jī)電設(shè)備維修方案實(shí)施

該公路管理單位于2023年年初引進(jìn)基于RCM的公路機(jī)電設(shè)備維修理念，快速構(gòu)建起組織架構(gòu)并擬訂出具體的實(shí)施計(jì)劃。根據(jù)該公路的運(yùn)行實(shí)際，基于RCM的公路機(jī)電設(shè)備維修方案細(xì)化為四個(gè)階段，各階段實(shí)施時(shí)間及內(nèi)容見(jiàn)表3所示[6]。

3.2 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

3.2.1 設(shè)備可靠性

當(dāng)前，該維修方案實(shí)施計(jì)劃的前三個(gè)階段已經(jīng)執(zhí)行完畢?；仡?024年全年的執(zhí)行情況可知，體現(xiàn)設(shè)備可靠程度的重要設(shè)備和核心設(shè)備故障率僅為0.2%～1.0%，設(shè)備修復(fù)率達(dá)到98%以上，以上指標(biāo)均明顯高出以往年度。該維修方案的應(yīng)用為公路全線機(jī)電設(shè)備的性能穩(wěn)定及良好運(yùn)行提供了可靠保障[7]。

3.2.2 維修成本

該高速公路機(jī)電設(shè)備維修費(fèi)用由日常維護(hù)、外包服務(wù)費(fèi)、專(zhuān)項(xiàng)工程費(fèi)等部分構(gòu)成。通過(guò)對(duì)收集資料的分析，得到了2023年和2024年該公路機(jī)電設(shè)備的總維修費(fèi)用，具體見(jiàn)表4所示。由此可知，基于RCM的高速公路機(jī)電設(shè)備維修方案實(shí)施后，2024年全年機(jī)電設(shè)備總維修費(fèi)用比上年整體降低12.05%，其中外包服務(wù)費(fèi)降幅達(dá)到25.9%。進(jìn)一步分析可看出，設(shè)備維修費(fèi)用與設(shè)備可靠性指標(biāo)之間存在密切關(guān)聯(lián)。2024年設(shè)備的故障率較上年降低，因故障引發(fā)的維修需求自然減少；管理部門(mén)內(nèi)部維修能力得以提升，對(duì)外部維修單位的依賴(lài)減少，設(shè)備修復(fù)率提高，外包服務(wù)費(fèi)相應(yīng)降低[8]。

3.2.3 維修效率

該高速公路機(jī)電設(shè)備維修效率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表5所示。由此可知，2024年該高速公路全線機(jī)電設(shè)備故障發(fā)生次數(shù)和及時(shí)維修次數(shù)均為1 132次，維修及時(shí)率（即規(guī)定時(shí)間內(nèi)維修任務(wù)完成數(shù)在總維修任務(wù)數(shù)中的占比）達(dá)到100%以上；故障修復(fù)時(shí)間均值為16 min。此外，預(yù)防性維護(hù)占比超70%；各類(lèi)設(shè)備日巡檢率達(dá)到100%，以上指標(biāo)均低于2023年，體現(xiàn)出該公路機(jī)電設(shè)備的維修策略更具針對(duì)性，核心及重要設(shè)備均得到及時(shí)有效維修，維修人員的專(zhuān)業(yè)性及業(yè)務(wù)水平得以提高。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)修、派工及驗(yàn)收等均在線完成，基本消除了等待、延誤環(huán)節(jié)，使機(jī)電設(shè)備維修效率得到提高[9]。

4 結(jié)論

綜上所述，機(jī)電設(shè)備維修管理是高速公路正常運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵階段，也是保障高速公路安全穩(wěn)定、高效運(yùn)行的必要環(huán)節(jié)?；赗CM的高速公路機(jī)電設(shè)備維修管理方案，根據(jù)機(jī)電設(shè)備故障模式及影響將其分為核心、重要和一般設(shè)備，分別制定適用的維修管理措施，使公路維護(hù)資源得到優(yōu)化配置，機(jī)電設(shè)備維修管理效率得以顯著提高。該高速公路段基于RCM的機(jī)電設(shè)備維修方案對(duì)其他公路具有普遍適用性，可推廣應(yīng)用。

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