铁路机车全寿命周期费用管理研究及应用

王渊

摘 要：随着中铁三局运输工程分公司铁路运营管理领域的扩大，运用机车的数量、类型和走行公里数在不断增加，而机车检修费用、停时也在不断增加。这些都会影响企业的经济效益和机车的运用管理。因此，有效控制机车的运用维修费用已经成为了推动企业发展的关键因素之一。鉴于此，公司将机车全寿命周期费用管理方法引入了相关管理工作中。通过确定全寿命周期费用（LCC）指标，辨识影响LCC的要因，从可靠性、可用性、维修性和安全性4个方面入手建立数据库进行数据分析，以辨识全寿命周期费用的驱动因素，并采取有针对性的措施尽可能减少机车运用维护费用。

关键词：铁路机车；机车全寿命周期；全寿命周期费用（LCC）管理；RAMS

中图分类号：U268.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.016

1 研究背景

随着新技术、新设备的推广和使用，机车长交路的普遍化和运输任务加重，使用单位对机车的可靠性、维修性提出了更高的要求。由机车运用统计数据可知，机车的使用维修费用占整个机车全寿命周期费用的66%～88%，它是购置费的3～8倍，而有效控制机车的运用维修费是推动运输企业发展的关键因素之一。

机车全寿命周期是指机车研发→制造→出售→使用→报废的整个过程。作为运输企业，降低机车的使用成本是成本控制的关键，是企业参与市场竞争的基础。针对机车使用中的大修周期，要综合费用（维护、检修直接费用和检修停时间接费）、可靠性（机破和临修）、可用性（运用率和出库整点率）和安全性（因质量问题造成的行车事故）等因素建立数据库进行相关分析，有效辨识影响LCC（费用）的要因，并针对其中存在的问题提出优化方案，最大限度地减少机车的运用维护费用。

随着铁路技术装备性能的不断完善，机车的使用和维修费用也在不断提高。因此，需要工作人员积极探索机车全寿命周期内零部件的修程，有效克服计划预防修引起的“过剩维修”或修程不合理导致的“维修不足”等问题，使机车的计划预防修体制逐步向“以可靠为中心”的维修方向发展，使全寿命周期费用实现最优化，从而提高机车的利用率，达到保质、增效、创收的目的。

2 研究路线

本课题是在RAMS基础上对机车进行全寿命周期管理的，它以完善基础数据为基础，从可靠性、可用性、维修性和安全性4个方面入手建立数据库进行数据分析，有效辨识机车全寿命周期费用的驱动因素，并采取有针对性的措施减少机车全寿命周期费用。

2.1 确定LCC

根据机车的构成情况，可从电机、电器、制动、二三项料4个方面入手确定LCC，同时，建立机车全寿命周期费用管理台账，综合分析LCC。在分析的过程中，要将总的费用结构分解为购置费用模块、研发费用模块和运用维修费用模块，对各费用模块进行必要的计算和估算，指出主要费用因素。经过统计、分析发现，机车全寿命周期费用与其可靠性、维修性的内在关系如图1所示。

在机车的运用和维修过程中，可靠性和维修性的设计目标是一致的——提高机车的完好率和可用性，保障运营安全，减少维修费用，优化机车周期费用。但不同的是，可靠性设计是要保证机车正常工作的时间，而维修性则是指当机车发生故障时要尽快修复，提高其利用率。

在机车使用性能一定的条件下，提高其可靠性、维修性能在一定程度上减少维修费用，但是，会增加设计研制费用，即增加购置费，LCC可能会上升；反之，降低其可靠性、维修性能降低购置费，但是，会增加运用维修费用，同样会使LCC上升。因此，只有保证机车的可靠性和维修性，才能使LCC处于较低水平。

图1 机车全寿命周期费用与其可靠性、维修性的内在关系

2.2 建立数据库

建立机车全寿命周期费用台账，收集机车寿命周期内各项费用，系统地分析相关数据，辨识影响LCC（费用）的要因，并提出有针对性的优化方案，从而最大限度地减少一个大修周期所需的费用。

建立机车全寿命维修、保养台账，记录、收集机车全寿命周期内零部件的维修和更换情况，并以可靠性为中心（RCM）探索机车零部件的修程。

建立RAMS台账，从可靠性、可用性、维修性和安全性4个方面入手建立数据库进行相关分析。在机车进行技术改造时，可运用全寿命周期费用分析法进行分析，对比、评估旧装置寿命周期费用和新装置的寿命周期费用预算，综合考虑RAMS各项指标，按照可靠性设计流程选取LCC最优的改造方案，从而提高机车的运用率，降低机车全寿命周期费用。

2.3 全寿命周期管理流程

要想让人们真正认识全寿命周期管理这种方法，将其熟练地应用在日常工作中，更好地为技术工作提供决策依据，为技术改造提供可靠的支撑，就要从技术改造、技术创新的可靠性设计方面入手，规范全寿命周期费用分析流程，具体如图2所示。技术改造可靠性流程如图3所示。

3 LCC管理的应用

3.1 探索机车检修制度修程

目前，应用较多的2种机车检修制度是计划预防修理制度和按机车技术状态修理制度。以可靠性为中心的状态检修让修程的确定有了科学依据，有效克服了计划预防修引起的“过剩维修”或修程不合理引起的“维修不足”等情况，逐渐实现了寿命周期费用的最优化。

自机车全寿命周期管理活动开展以来，通过强化对日常机车操纵保养的卡控和对机车质量的动态监测，根据机车质量状态，以可靠性为中心对机车零部件进行状态修，大大降低了计划预防修时不必要检修停时发生的概率，提高了机车的运用率，保证了机车维修工作的经济性和可靠性。运用RAMS评价机车的状态时，将SS4G型机车辅修检修周期（5.0×104 km）延长了50%，从而降低了机车全寿命周期的检修成本。

图2 全寿命周期费用分析流程

图3 技术改造可靠性设计流程

3.2 研究内燃机车的节能降耗

对DF8B型内燃机车进行全寿命周期费用分析，通过分析LCC的相关内容明确了费用分解结构及其各费用单元在LCC中所占的比例。由此可知，燃油消耗费用是影响LCC的主要因素之一。因此，可在机车上安装内燃机车燃油消耗统计监测分析系统，以此分析、卡控内燃机车燃油消耗的情况，降低机车的油耗，从而减少其运营费用和全寿命周期费用。根据运输生产的实际情况，工作人员可从以下几方面入手研究燃油消耗情况：①研究影响机车单位油耗的因素；②科学、精确地管理机车燃油消耗；③降低机车柴油机的燃油消耗率；④优化运输组织，降低机车的单位燃油消耗；⑤探索节油奖惩激励机制，优化列车操纵；⑥降低冬季燃油单价。

在实际工作中，在公司郭白铁路、赤大白铁路、锦赤铁路和黄万铁路开展了内燃机车节能降耗专题研究，取得了较大的成效。该研究项目在研发期内共产生经济效益992.52万元。其中，郭白运输段燃油单耗由30.84 kg/万吨公里降低到了27.9 kg/万吨公里。2014-01—2015-12，共节约柴油166.79 t，约合116.75万元，使项目扭亏为盈。

3.3 技术改造的应用

通过研究、总结机车全寿命周期管理工作的相关内容，针对机车质量开展了科技研发工作，以期提高机车的检修效率，降低机车故障率。

对SS4G型电力机车的无线重连同步操纵系统进行改造，实现了对分散式动力的同步操纵，充分发挥了机车的有效功率，降低了机车的能耗，提高了机车的运用率。

针对SS4改型电力机车进行LCU逻辑控制改造，降低了机车运用的故障率，提高了机车的运用率。

对SS4G型电力机车进行功补开关柜隔板改造。相关工作人员简要分析了SS4改型电力机车主电路中的过电压吸收电阻投入运行后存在的问题，并指出其危害性，提出了相应的技术改造措施，降低了因功补开关柜内部温度过高造成的电气线路相互短路、主接地等现象发生的概率，减少了因设备烧损而导致的破机事故的发生，进一步保证了铁路的运输安全。

结合实际运用情况对电力机车进行耐环境改造。针对接触器老式连锁容易进灰尘、接触不良、影响机车正常运行的问题，对电力机车的接触器进行连锁改造，全部更换了全封闭式连锁。全封闭式连锁不仅防尘效果好，而且使用时间长，能够有效保证机车的质量。针对继电器容易积尘导致虚接，电器性能不稳定，继电器容易出现故障等问题，对老式继电器车进行LCU改造，大大降低了机车电器的故障率，提高了电器工作的可靠性和机车的运用率。

4 存在的问题和改进措施

4.1 数据归集，相关性分析

全寿命周期管理是精细化管理提出的要求之一，因此，在具体工作中，工作人员要统计全部机车的全寿命周期费用，建立完整的数据库，不断完善数据结构，为相关领导的决策提供数据支持。另外，全寿命周期管理是信息化管理的要求之一，所以，工作人员要有效地利用既有信息进行可靠性分析，利用既有信息进行零部件的相关性分析，从而为领导的决策提供全面、可靠的依据；全寿命周期管理是对标管理的要求之一，在具体工作中，要对机车全寿命周期进行对标管理，与先进技术对标，与最优化的LCC对标，与先进管理对标，不断完善机车的全寿命周期管理，进一步降低机车全寿命周期成本，提高机车的运用率。

4.2 机车状态的动态监测

在工作过程中，要科学优化机车修制、修程，对机车的状态进行动态监测，加强技术人员与检修人员之间的沟通，检修人员与运转人员之间的沟通，运转人员与乘务员之间的沟通，及时掌握机车的运行状态，在动态监测的基础上实现预防修与状态修的有机结合，减少不必要的修程，避免维修不足的情况发生，减少机车维修费用和机车维修停时，提高机车的运用率。

5 结束语

机车全寿命周期管理是一个值得长期研究的课题。在机车订制、运用检修和技术改造的过程中，要针对具体情况合理运用全寿命周期费用管理方法，综合权衡各方面因素，全面分析、比较全寿命周期费用的构成，合理开展可靠性、维修性设计，从维修的全费用观点出发考虑维修的经济性、可靠性和可能性，进一步分析维修成本与购置成本、运营成本的关系，从而减少机车的全寿命周期费用。

参考文献

[1]崔殿国.机车车辆可靠性设计及应用[M].北京：中国铁道出版社，2008.

[2]曹东果.论铁路施工企业的成本控制管理[J].财会之窗，2014（8）.

[3]叶岚.机车全寿命周期费用（LCC）分析探讨[J].铁道机车车辆，2005（12）.

〔编辑：白洁〕