城市轨道交通车辆维修集约范式探析*

罗 敏 程祖国 申佳鑫 赵润生 姜卫星

(同济大学铁道与城市轨道交通研究院,201804,上海//第一作者,讲师)

0 引言

在经历“十一五”、“十二五”连续数年的大规模投资与建设后，城市轨道交通行业已经成为影响我国国民经济和社会发展的重要支柱性行业。据有关数据表明，城市轨道交通系统的核心装备——车辆的保有量已上升到数千标列的庞大规模，轨道交通行业的发展重点正逐渐从前期建设和开通进入到运营与维护的“后轨交时代”[1]。

高品质的维护工作是保障城市轨道交通系统安全、可靠、高效运营的坚实基础。而车辆维修、维护更是城市轨道交通系统维护工作的重中之重。由此导致的大量维修、保障资源的投入，使得轨道交通设备维修、维护成本已成为城市轨道交通系统全生命周期成本的主要组成部分之一。据相关统计，每年城市轨道交通设备维修、维护成本约占运营总支出的 35%[2]。如何能够在保障车辆运营安全、可靠、可用等各样属性的前提下，实现车辆维修、维护成本甚至是维修、保障资源配置的最小化，是“后轨交时代”首当其冲的重要话题。

与此同时，城市轨道交通维修、维护领域面临着新的变化和冲击。一方面，我国的城市轨道交通融资模式正普遍向着市场化与多元化方向发展,这为轨道交通运营、维护成本控制途径提供了更多的可能性[3-4]；另一方面，精细化分工是当前技术的发展趋势。复杂的车辆设备和快速发展的现代科技导致车辆运用与维护部门很难精通车辆中所有设备的维修方法和技术，也很难始终追随科技的更新，持续且迅速地培养出足够数量的维修人员。社会经济环境的起伏变化、实际需求的动态发展和技术的快速进步促使城市轨道交通车辆维修、维护领域不仅从原有的单一自主维修发展出合资、合作、委外等多种维保模式[5]，还促使着维修方式、维修技术、维修策略等各方面都在走向多元化。在这一领域中，旧的理论体系正在被打破，新的理论体系正在涌现。我国城市轨道交通车辆维修领域正在发生“范式转移”的创新和革命。

库恩范式理论是当代科学哲学一个重要方向，在国内外各个领域都产生了深远的影响。针对城市轨道交通车辆维修领域的发展所提出的资源配置优化和可持续发展问题，本文基于范式理论，首先界定了城市轨道车辆维修集约范式的内涵和要素，进一步分析比较了当前我国城市轨道交通行业代表性车辆维修集约范式模型的特征，最后指出了城市轨道交通车辆维修集约范式转移趋势，为后续维修集约范式的深入研究奠定了理论基础。

1 维修集约范式的定义和内涵

1.1 库恩范式理论和集约范式

范式概念的出现对现代科学哲学的研究是个巨大的冲击。文献[6]率先提出“范式”这一术语，并阐述了范式是一种有关价值、信念和方法论的共识,即可将一种科学范式的实质看成是一种世界观或方法论；并且提出了科学革命源自于范式变化和概念转换的观点，突破了传统科学和哲学的认知，为其它科学的研究提供了一种全新的研究方法与研究视角，引发了各个领域广泛而深远的讨论。文献[7]最先提出了“技术范式”的概念，认为“技术范式就是解决那些主要技术问题的模型和模式”。

集约化的概念源自经济领域。1958年苏联经济学家第一次引用该词，指出相对粗放而言，集约是以社会效益和经济效益为根本对经营诸要素进行重组，实现以最小的成本获得最大的投资回报。集约化的本质特征就是要以科学技术为杠杆,以较少的资源投入,集中而不是分散地使用资源,以取得杠杆效应[8]。

基于上述理论和定义，在此给出集约范式的定义：集约范式是在某一特定工程技术领域中公认的一种模型。该模型能在最充分利用一切资源的基础上，集中合理地组织、运用人力与技术等资源要素，提高产品或系统的工作效益和效率，实现全生命周期费效比最佳化。

1.2 维修集约范式的内涵和要素

维修是指正确使用人力、物料、技术、检维修制度和资金等资源,对设备或者设备的某些部分进行维护、调整、更换或改装,以确保其能够在规定的性能下运行。

在此，通过以上对范式理论和集约相关理论的研究探讨，可将维修集约范式初步界定为：在资源优化配置和有效使用的原则下,通过综合组织、设计维修主体和维修程式，而形成的紧凑、高效、有序的维修活动组织及可持续发展模式。维修集约范式的内涵组成如图1所示。其中，维修主体是实施、管理和评价维修活动的作业单位；将维修主体开展的维修业务流程定义为维修程式，即将基于一定的维修资源,运用一定的维修策略,在一定的维修作业地点,对一定的维修对象开展的一系列维修活动。

图1 维修集约范式的内涵组成

采用以下6个要素对维修集约范式进行具体描述，如表1所示。

表1 维修集约范式基本要素

2 我国城市轨道交通车辆维修集约范式分析

根据上述维修集约范式构成要素的定义，通过对国内各主要城市地铁公司的调研和相关报道的分析，可以发现，我国城市轨道交通车辆维修集约范式存在多种形式。

2.1 由主体区分的城市轨道交通车辆维修集约范式分析[5,9-14]

2.1.1 主体为业主的城市轨道交通车辆维修集约范式

该类维修集约范式的维修主体为城市轨道交通车辆运营单位，突出特征为“自主”。即，城市轨道交通运营单位成立相应的机构或独立实体，自身承担车辆质保期后的维修活动。该维修集约范式最大的优点在于责任界定清晰，维修保障响应比较及时。缺点在于城市轨道交通运营公司要负责投入人力、物料等维修资源。

2.1.2 主体为服务商的城市轨道交通车辆维修集约范式

该类维修集约范式的维修主体为服务商。通常城市轨道交通运营单位将车辆维修业务委托给市场服务商，服务商可为设备供应商或专业设备维修服务商。服务商提供人员、技术、仪器仪表等维修资源，负责质保期后的维修保障工作。根据业主参与程度的不同，还可将该维修集约范式分为两种不同的情形:一种是由服务商承担车辆维修保障的具体工作，业主进行调度、监控、检查和配件材料的管理；另一种是由服务商总包，原则上运营单位不介入维修保障项目过程管理，仅对项目的工期、质量进行要求和管理。该维修集约范式的优点在于，可以减少运营公司的维修资源，特别是人力资源的投入；缺点在于，运营公司需要采取恰当的方案对服务商实施监督管理，一旦把控能力不够，就可能面临维护质量不达标，或应急响应不及时等风险，从而影响到车辆的运营服务质量。

2.1.3 主体为业主和服务商联合的维修集约范式

该类维修集约范式的维修主体为业主和服务商联合体。

根据联合体双方融资的不同情形，该类维修集约范式可分为合资和合作两种。合资维修是城市轨道交通运营单位与服务商成立公私合营的长期机构，由该机构来完成车辆维修工作；合作维修是城市轨道交通运营单位与其他企业签订合约，共同完成车辆维修工作，维修主体为参与合作的企业或单位。

根据联合体人员存在形式的不同，该维修集约范式又可分为劳务委外和委托人力资源公司两种。劳务委外是城市轨道交通运营公司将维修业务中必要专业技术支持人员全部委托给服务商管理，服务商监督管理维修质量；委托人力资源公司则是城市轨道交通运营公司将维修业务中的非专业技术支持人员调配与管理工作集中委托给人力资源公司进行招聘与管理，这些人员的培训工作由城市轨道交通运营公司或服务商负责，服务商监督管理维修质量。

该类维修集约范式中，业主通常负责日常维护，服务商负责集中维护和维修。业主通常全面介入设备维保的过程管理，包括计划的制定、工作的安排和维修配件费用的管理等。因此，业主也需要配备一定数量的维保人员、设备和材料等，同时需支付维保商的维修费、备品备件和材料费。

该类维修集约范式有助于实现资源的优势互补，但由于日常维护与集中维护、应急维修分别由不同的维修主体负责，不利于维护责任的界定。

2.2 由程式区分的城市轨道交通车辆维修集约范式分析[15-26]

2.2.1 “六级修”维修集约范式

我国城市轨道交通行业发展初期，为了在无经验可借鉴的前提下能实现城市轨道交通车辆的维修和维护，北京、上海、广州等城市轨道交通系统的运营单位沿袭了我国干线铁路的做法,从而形成了该类维修集约范式。

该类维修集约范式维修程式的核心理念为“分级+定期”，采用日常维修和定期检修相结合的方式，主要开展大修、架修、年检、半年检、月检、日检等6个层级的维修活动，如表2所示。同时，根据不同城市轨道交通运营的线路、车型差异，6个层级的划分存在一定的差别。该种维修集约范式存在维修工作时间确定及维修工作时间集中性明显等特点。

表2 典型城市轨道交通车辆“六级修”程式维修集约范式表

2.2.2 “均衡修”维修集约范式

上海申通地铁集团有限公司于2006年正式提出了“均衡修”的维修集约范式表述，其应用可追溯到香港地铁的工程实际经验。

为了突破由“六级修”维修工作量时间集中性明显而导致的维修作业年度时间段内工作量分布不均、车辆上线率不高的维修集约瓶颈，“均衡修”维修集约范式将“工作量均衡化”作为维修程式变化的核心理念，制定出分散到12个月度的、工作量相对平均的12项维修活动，如表3所示。同时，该维修集约范式充分利用车辆运营高峰回库的窗口时间，完成维修作业内容。

“均衡修”维修集约范式可避免原有维修资源忙闲不均的现象，从而提升维修集约化水平，进而增强维修效益、降低城市轨道交通车辆的维修成本。鉴于这些显而易见的优点，该维修集约范式在国内城市轨道交通维修领域得到了广泛的认可和应用。上海、广州、成都、重庆、昆明、郑州等多个城市的轨道交通运营单位均有该维修集约范式的开展经验，并且它们还根据自身特点和需求进行了一定的调整。

表3 典型城市轨道交通车辆“均衡修”程式维修集约范式表

2.2.3 “全效修”维修集约范式

南京地铁于2010年前后提出了“全效修”维修集约范式表述。该范式可视为“均衡修”维修集约范式的一类演变形式。

在“均衡修”维修程式的基础上，“全效修”树立了“模块化设计”的理念，以“维修作业标准化、维修内容规整化、维修活动模块化”等方式来力图进一步优化提升城市轨道交通车辆维修集约化水平和维修效益。

南京地铁与南京理工大学等研究机构联合对该维修集约范式开展了理论研究和工程应用，取得了可借鉴的成果和参考经验，并在进一步发展之中。

2.2.4 “系统修”维修集约范式

广州地铁于2015年前后提出了“系统修”维修集约范式表述。与“全效修”维修集约范式相似，该范式力图立足 “均衡修”维修集约范式,但有所更新及突破。

经过近几年的发展，该维修集约范式提出构建“列车群全系统、运营服役全时间”的全盘性城市轨道交通车辆维修集约化方向，突破“均衡修”以年度为考量基础的限制，以实现“更全维修深度、更长时间维度、更高维修品质、更优维修效益”的城市轨道交通车辆维修发展之路。

广州地铁依托“城市轨道交通系统安全与运维保障国家工程实验室”，联合同济大学等研究机构正在对“系统修”维修集约范式开展理论探索和工程应用研究，为该集约范式进一步发展提供了支撑。

3 城市轨道交通车辆维修集约范式转移趋势分析

3.1 以市场化为导向的维修主体变更趋势日益明显

城市轨道交通属于准公益项目，项目具有投资大、回收周期长、经济效益低等特点。从建设到运营，城市轨道交通都需要投入大量资金，属于资金密集型系统。我国城市轨道交通行业的亏损问题由来已久，成本控制是该行业发展面临的重要挑战。从政府直接投入资金转向政府主导,并走向市场化、多元化融资，是当前城市轨道交通行业发展转型的趋势。

在这一行业发展环境动态变化的背景下，由于降低成本、减轻责任、适应技术更新迅速等因素，城市轨道交通维修市场化导向日益明显，维修集约范式也从早期主体自主范式向委外、联合等市场化维修集约范式转移，并出现某些城市多种维修集约范式并存的现象。如香港、广州、上海等城市的新建轨道交通线路与老线路的维修主体有所不同，部分新建线路仅在几种关键系统上采用了主体自主的维修集约范式。

然而，如何根据线路、车辆、运营单位状况乃至资金的融资形式等实际情况，对城市轨道交通车辆维修集约范式主体进行选择、设计和评估，从而实现城市轨道交通车辆全生命周期维修成本的集约化，达到成本控制、风险管理的目标,成为驱动维修集约范式转移的根本动力，也是开展维修集约范式主体相关研究的未来方向。

3.2 维修程式走向信息化、精准化、智能化的多目标综合优化

维修程式一直是维修相关研究中最为活跃的领域。得益于信息化技术的发展，收集、运用车辆的故障、性能以及维修信息来开展维修策略优化的研究和应用已成为行业共识。

以信息化为基础，在物联网、工业大数据等新兴技术的支撑下，区别于传统“一刀切”模式，做到不同线路、不同车型、不同维修深度的维修对象精准化是城市轨道交通车辆维修集约范式转移的一个方向。

与此同时，正在引发世界性科技变革的人工智能技术已加入到与城市轨道交通运营、维护领域的融合中，智能化和智能运维是当前城市轨道交通运营维护不可抗拒的发展趋势。

3.3 基于保险精算学的城市轨道交通车辆运营维护新型集约范式

城市轨道交通的运营模式正在发生变化，新兴模式在不断诞生之中。未来一种可预见的模式是：运营业主无车辆所有权、仅有使用权，业主制定车辆RAMS(可靠性、可用性、可维护性和安全性)指标体系给予系统保证，城市轨道交通车辆制造商则提供长达数十年的车辆租赁服务。这一新兴范式使得种种维修集约范式不复存在，而被旅客乘用综合服务成本所替代。

这一范式在挪开业主运维负担、提升城市轨道交通服务品质的同时，对业主也提出了新的要求。一份长达数十年、数额巨大的租赁合同意味着业主必须对车辆的状况、运营维护的成本做到精细化的计算、评价和控制。作为现代企业一种重要风险管理方法的商业保险，势必将在这一范式中发挥关键性的作用。目前,我国城市轨道交通保险主要集中在工程建设领域，运营期的保险主要以财产险和公众责任险为主，保险险种设置较为单一，保险保障尚未覆盖城市轨道交通运营的全领域，新兴保险险种有待开发。

4 结语

资源配置优化、全生命周期成本控制、可持续发展等是我国城市轨道交通领域所面临的一系列重要议题。本文基于范式理论和集约化理念，定义了城市轨道交通车辆维修集约范式这一术语，并对其内涵和要素进行了界定。在此基础上，分析了当前我国城市轨道交通行业典型车辆维修集约范式，并进一步给出了车辆维修集约范式转移趋势。作为后续研究的理论基础，本文可预见的研究方向有：

(1) 维修集约范式要素定量化指标体系的建立。为了将城市轨道交通车辆维修集约范式转移与资源配置、成本控制等目标相结合，建立一套定量化指标体系来合理评价维修集约范式,将成为后续深入研究的关键点。

(2) 维修主体变更引发的全生命周期成本风险控制研究。不同维修主体带来不同的风险,如何对这些风险进行分析、评价和控制，从而为工程实际中的维修主体选择、设计和优化提供指导和参考，是维修集约范式值得深入研究的问题。

(3) 维修程式多目标综合优化研究。维修程式涉及到维修资源管理、维修策略优化、维修作业地点设计、维修品质评价等多方面内容。维修集约范式的核心就在于“集约化”，而集约化目标实现的一个重要途径来自于维修程式的全局性、综合性等多目标优化。这将是维修集约范式研究的核心和关键。