全寿命管理在城市轨道交通车辆检修中的应用

马辉 王明超 张晓杰

摘 要：城市轨道交通已经成为现代城市交通体系的重要组成部分，并且正在逐步融入我国的各个大中城市。根据行业相关数据统计，截止2020年底，国内共有45个城市开通城市轨道交通线路244条，运营线路总长度7969.7公里。为了保证城轨车辆稳定、安全运行，需要对车辆进行定期维护保养，同时车辆维修的成本随着运行时间的推移，也持续攀升。本文结合对城市轨道交通维修经验，对城市轨道交通车辆全寿命周期的阶段进行陈述，并对城市轨道交通车辆部件使用过程中全寿命周期进行了分析，优化部件使用周期，降低车辆维修成本。

关键词：全寿命管理;轨道交通;车辆检修;应用

1部件全寿命研究的意义

据统计，车辆购置成本约占车辆全寿命周期成本的50%，因此在城市轨道交通车辆选型时应充分考虑車辆全寿命周期。目前地铁车辆的设计寿命一般为30年，车辆在使用过程中需要定期维护。年检以下维修件更换率低，成本低，主要为检修工人的人工成本。在卸车检修（厂修）的维修周期中，需要更换大量的必要的、有故障的零部件，导致维修成本高。按列车30年的使用寿命计算，寿命期内需进行3次架修和2次大修，总费用基本等于车辆采购费用。因此，研究城轨整车零部件的全寿命管理对于控制运营成本和安全性具有十分重要的意义。

城轨车辆的寿命管理主要是对在用设备的运行维护管理。其出发点是从设备可靠性的角度出发。它具有维护管理的相关内涵，以保证设备的稳定可靠运行，包括设备资产的物质运动形式，即设备的安装、使用、维护和更换，反映设备的物质运动状态。

2部件寿命分析基础

2.1车辆制造厂提供的维修手册

对于大多数有地铁的城市来说，城市轨道交通正处于发展的初级阶段，在车辆维修方面经验很少。在车辆维修过程中，维修程序主要以车辆制造厂提供的维修手册为依据。车辆部件供应商往往考虑极端的运行环境，给出相对保守的部件使用寿命值，车辆在正线上运行的环境是不同的。按照维修手册中的更换时间，零部件达不到使用寿命，会导致过度维修和资源浪费。另一方面，车辆维修手册中给出的部件使用寿命有时与维修部门的维修计划不一致，这往往导致早修或失修的问题。例如，按照维修手册提供的维修时间，西安地铁2号线空调机组离心风机、冷凝风机需要4年更换，整台风机需要8年更换。车辆整体保养计划为5年架修、10年大修，与风机建议保养时间不同。如果完全按照维修手册中推荐的维修时间制定维修计划，会给维修带来不便，大大增加车辆的留库检修时间，降低车辆的正线运营利用率。

2.2在用部件故障率

维修手册对大部分部件没有明确的寿命要求。因此，根据车辆的日常使用情况，对部件故障进行统计，对于故障率高的部件可以在相应的维修过程中进行更换。如西安地铁2号线客室变幅风机维修手册中，要求每4年更换一次风机轴承，每1.5万小时更换一次摆动电机。对风机的整体更换周期没有明确要求。但从日常使用中发现，变幅风机的故障率随着使用寿命的增加而逐渐增加，在架修过程中，90%以上的风机故障被发现。架修过程中，故障率高的叶轮端部需要修复，大修时需要更换或改造。

2.3同行业内该部件的维修情况

国内一些城市的轨道交通发展较早（如广州、北京、上海等），目前具有较为丰富的维修经验。车辆的维修方法可供参考。对于同一系统的部件，特别是同一厂家的部件，必须充分参考同行业的维修程序，结合自身情况制定。例如，根据维修手册，在5年架修过程中，未要求进行车钩部件的探伤作业，但是前期在车钩架修调研的过程中，发现广州地铁、深圳地铁等国内架修成熟地铁公司，部分线路使用的电客车车钩与西安地铁相同。两公司在车钩维修过程中，都对车钩的关键部位进行了探伤，在维修过程中也发现了关键部位的裂纹。最后，经过国内地铁专家的评审讨论，确定在西安地铁电动客车车架维修过程中，车钩关键部位发现钩舌裂纹、压溃管裂纹、连接卡环裂纹等不同程度的探伤裂纹。

3影响部件寿命的原因分析

3.1使用环境对部件寿命的影响

部件规定的使用寿命仅为在特定环境下设定的使用寿命。日常使用环境不同，也会对零部件的使用寿命产生很大影响。中国地域辽阔，南北环境差异大。同一部件在深圳和广州的使用寿命可能与西安不同。主要因素包括线路、温度、湿度、灰尘、海拔、人为因素等。

线路条件：运营线路的情况，对车辆运行磨损情况会造成直接影响。如运营线路的弯道情况，对轮缘磨耗影响较大;线路的钢轨波磨情况，对车下部件的机械疲劳影响较大;段厂线路最小曲线半径的大小，对贯通道等车间连接部件造成影响。

温度效应：如果元件在运行中温度过高或过低，超过允许极限时可能导致失效。

湿度影响：一般情况，运行环境湿度增加，会提高多种部件故障率。

粉尘影响：粉尘影响列车部件的机械配合、电气设备控制系统等电子部件的可靠性，缩短设备使用寿命，降低部件质量。

海拔效应：海拔1000米为常规条件。

人为因素：人为因素是指由于各种原因，使人对部件没有概念而引起的设备故障。

3.2日常维护对部件寿命的影响

在日常维护中，对部件寿命的主要影响如下：（1）拆卸或维修零件时，会导致零件磨损。（2）由于不同维修人员的维修技能和习惯不同，必然会对零件造成不同程度的损坏。

4部件运行状态系统的建立

4.1常态下跟踪统计部件使用情况

建立车辆部件履历，对车辆主要部件的进行跟踪。定期检查其使用状态，结合部件运行的数据统计，对部件的状态进行分析，掌握部件的质量情况。

4.2部件故障率的统计（故障数据库）

建立部件故障数据库，对部件的故障的数据进行统计，在相应规程制定前，对故障数据进行分析，根据车辆的故障点、数量等制定合理的检修规程。

5 各系统部件维修规程的确定

5.1专项检查和普查工作

车辆大修时，需要维修的零部件很多，因此有必要根据实际专项检查和普查情况酌情考察大修的必换件。例如，某些组件的使用与季节有关。空调仅用于夏季制冷，客室电采暖用于冬季。因此，有必要根据季节制定相应的检查计划。例如，车辆的传动装置主要承受整车的重量。估计可能出现大客流时，要重点检查车辆的走行机构。

5.2修程的确定

目前，修程主要包括列检、月修、定（年）修、架修、大修等，还有用半月检、月检代替列检、月修的检修模式，在制定相应的维修程序时，除维修手册外，还应根据同行业的维修情况、部件状态评估、部件的使用寿命，确定相应的维修方案，最终确定修程，及各修程内状态检查部件、必换件、偶换件清单。

6结论

6.1维修模式初步制定：以维修手册为主要依据，结合行业内其他城市轨道交通车辆的维修经验。同时，考虑运行工况对部件使用寿命的影响。

6.2根据实际检修情况进行修程修订。在保证零部件安全运行的前提下，充分发挥其内在特性，利用其自身的可靠性，最大限度地发挥其使用价值，做到不失修、不欠修、不提前修，减少维修工作量，达到节约维修成本的目的。

参考文献：

[1]吕子雷，赵勇.城市轨道交通车辆齿轮箱油的检测与诊断[J].城市轨道交通研究，2021，24（01）：191-193.

[2]蔺高，蒋欣，王大奎.城市轨道交通车辆检修模式探讨[J].设备管理与维修，2020（15）：55-58.

[3]周俊，邓成尧，杨波，连修本.城市轨道交通车辆制动系统故障检修分析[J].南方农机，2020，51（11）：122-123.