高速列车高级别维修研究

曾令金

(铁道部运输局,北京100844)

作为环保型的中国高速铁路交通运输,其建设和运用规模之大、交路之长、速度之高、载客量之大在全世界是前所未有的。高速列车高级别维修对高速列车高效、可靠、安全运用影响巨大,因此,进行高速列车高级别维修的研究是非常重要的。

1 高速列车高级别维修体系

为了满足高速列车高效、可靠、安全运行,在现代维修理论的指导下,建立了适应高速铁路运营需要的现代化高级别修程的维修体系。通过整体规划、分步建设,在北京、武汉、上海、广州、成都、西安6大城市规划建设了动车客车段和动车基地,其布局和分工、规模和能力以及主要功能和设施都具创新性,形成了自主检修模式。

1.1 动车客车段和动车基地布局

动车客车段和动车基地布局主要依据路网布局与发展规划,结合动车组的配属和使用方案,先期在北京、武汉、上海、广州规划建设4个高速列车高级别修程检修基地,随着高速铁路建设的推进和高速网络的完善,补充设计建设成都、西安2个高速列车高级别修程检修基地。基地布局的主要目标为立足主要干线、辐射周边地区,覆盖速度200 km/h以上的高速列车3、4、5级检修,也称高级别维修。

北京动车客车段重点辐射东北、华北及京津环渤海地区,负责京广、京哈(大)、石太、京沪、胶济客运专线及相关城际铁路;武汉动车基地辐射华中地区,负责郑西、郑武、郑徐、武广、沪汉蓉等客运专线及相关城际铁路;上海动车客车段重点辐射华东及长三角地区,负责京沪、沪汉蓉、浙赣客运专线和杭州—宁波—深圳间的沿海客运专线及相关城际铁路;广州动车基地重点辐射华南及珠江三角地区,负责京广、广深、广珠客运专线和杭州—宁波—深圳间的沿海客运专线及相关城际铁路;成都动车基地辐射西南地区,负责沪汉蓉、成贵、成绵乐、渝黔、渝利线、云桂、南昆、长昆等客运专线及城际铁路;西安动车基地辐射西北地区,负责郑西、西宝、西大宝兰、兰西、兰乌、呼包等客运专线及城际铁路。

1.2 动车客车段和动车基地检修车型分工

北京动车客车段主修车型为CRH3和CRH5型,兼修CRH2型;武汉动车基地主修车型为CRH2型,兼修CRH3型;上海动车客车段主修车型为CRH2和CRH3型,兼修CRH1型;广州动车基地主修车型为CRH1型,兼修CRH3型;成都动车基地主修车型为CRH2型,兼修CRH1和CRH3型;西安动车基地主修车型为CRH3型,兼修CRH2和CRH5型。

1.3 动车客车段和动车基地建设规模和能力

北京动车客车段位于北京世界公园南侧,京山线东侧,距北京南站9.2 km,占地1.20 km2,年设计检修能力300组;武汉动车基地位于武汉站与武昌东编组站之间,距离武汉站2.5 km,占地1.42 km2,年设计检修能力400组;上海动车客车段位于上海南翔编组站以南,距上海站、虹桥站均约13 km,占地1.17 km2,年设计检修能力250组。广州动车基地位于新广州站西南侧,距新广州站约6 km,占地1.024 km2,年设计检修能力250组。成都动车基地位于成都站与在建的成都东客站之间,距新建成都东客站约7.1 km,占地1.31 km2,年设计检修能力300组。西安动车基地位于新建西安北站西端客专正线南侧,距西安北站约5 km,占地1.1 km2,年设计检修能力250组。

1.4 动车客车段和动车基地的主要功能

动车客车段和动车基地管理功能、高速列车检查整备功能、高速列车高级别检修功能、零配件储备及配送功能、信息化管理功能、排污处理功能。

1.5 动车客车段和动车基地主要设施

动车客车段和动车基地主要设施包括转向架检修库,3级修程检修库,4级修程检修库,5级修程检修库,1、2级修程检修、临修库,主要零、配件辅助检修设施,走行部故障诊断设施,轮对探伤和不落轮旋加工设施,车体外部自动清洗设施,集便器排污设施,主要零部件配送中心,动车组管理信息中心,动车组存车设施以及地坑隐蔽式整列架车设施。

1.6 动车客车段和动车基地自主检修

动车客车段和动车基地主要完成高速列车3、4、5级高级别修程的自主检修,恢复高速列车的基本性能和功能。自主检修的形成依据各个动车客车段和动车基地建设进度、能力形成、试修安排、推进计划、评估申请、组织评审、资质认证等阶段进行推进,逐步形成一个涵盖全路高速铁路运营、区域辐射的规模检修。使从事动车组检修的技术、管理和操作人员熟悉工艺流程、检修标准、检修规程的内容,全面系统地掌握3、4、5级检修的技术和工艺,建立改进和完善自主检修模式。

2 高速列车修程修制

高速列车高级别维修体系的建立为高速列车维修搭建了一个高级别维修硬件平台,而高速列车修程修制的研究、制度的建立和完善,为高速列车维修搭建了一个高级别软件平台。

高速列车的设计是以可靠性、可用性、维修性、安全性(RAMS)为标准设计的,其设计寿命又以寿命周期费用(LCC)的合理性为依据,既不降低标准,又经济合理。基于RAMS标准和LCC的考虑,我国的高速列车维修须以可靠性为中心的维修(RCM)理论为指导,以动车客车段和动车基地为平台,以先进的检修和检测装备为基础,以高度信息化的管理系统为支撑,以全面有效的检修人员培训为前提,结合我国铁路路情实际,用先进的检修理念、检修标准和检修方式,实现动车组可靠维修、安全运行,高效使用的目标。

2.1 以可靠性为中心的维修(RCM)

以可靠性为中心的维修是指按照以最少的维修资源消耗保持装备固有可靠性和安全性的原则,应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程和方法。即对系统进行功能与故障分析,明确系统内各故障的后果;用规范化的逻辑决断方法,确定出各故障后果的预防性对策;通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保证安全性和完好性的前提下,以维修停机损失最小为目标优化系统的维修策略。

随着京津、武广、郑西、沪宁350 km/h高速铁路的相继开通,我国高速铁路高速列车应用可靠性维修理论,在可靠性维修方面积累了宝贵的知识和经验,为可靠性维修研究打下了良好的基础。如应用可靠性理论分析及实践,对CRH2型动车组检修周期进行了可行性评估和专家评审,将CRH2型动车组3级修检修周期由45万km延长至60万km,增加了更换牵引电机润滑油脂、油压减振器性能测试等项目;将CRH2型动车组车4级修检修周期由90万km延长至120万km,增加了制动夹钳分解检修项目。根据国内环境变化的复杂性,对换气装置、滤网装置加强清洁、吹扫次数,改善部件应用环境等,有效地提高了部件和系统的可靠性。

2.2 修程修制基本框架

高速列车修程修制基本框架分为预防性维修、事后维修(或修复性维修)和主动维修(见图1)。

图1 高速列车修程修制基本框架图

高速列车修程修制包括检修规程、检修标准和检修细则(工艺)3项基本内容。

2.3 检修的基本方式

(1)部件换件修

在高级别修程中需要检修或更换部件,都采用换件修的方式,拆下的部件分3种情况安排送修。①对于技术结构比较简单的部件由检修基地检修。②对于技术结构比较复杂,修程范围较大的部件,由检修基地提供相应的检修场地和配套设施,委托制造工厂在检修基地内设置的检修场所检修。③对于大部件,如牵引变流器,牵引变压器、控制系统单元、制动系统单元等返回制造工厂检修。

(2)专业化集中修

按照动车客车段和动车基地检修车型分工要求,相对车型整车集中在一个基地或几个基地进行检修;而部件的检修主要集中在检修基地进行检修;对于专业化较强,需要检测、试验的部件集中在制造工厂检修。

(3)检测状态修

高速列车服务性设施一般采取状态修,即随检随修,始终保持技术状态良好;部分设备或部件按照使用寿命的界定,在不能适应使用要求,即将发生故障前进行更换,采用监视、检测型的状态修。

(4)均衡修

为减少高级别修程修车时间,通过换件的方式将已经达到寿命周期的部分部件,在运用过程中或其他较低级修程中化整为零、安排检修,减少高级别修程中的工作量,尽可能压缩高级别修程的在修时间。

高速列车在同时投入运用时,为避免走行公里集中到达而产生高级修程同时发生的情况,有选择的超前安排计划,实现均衡维修。

2.4 检修作业流程

依据动车组检修规程以及动车客车段和动车基地的生产条件、工艺布局、设备配置状况及其特点,动车客车段和动车基地高速列车高级别修程基本作业流程如图2。

图2 动车客车段和动车基地高速列车高级别修程基本作业流程图

2.5 信息化管理

高速列车维修理论是支撑,测试与诊断是基础,信息化管理是依据。在中国高速铁路建设运用规模、交路、车型、速度、载客量、信息量均需要有现代化管理手段为高速列车维修服务。建立高速列车维修信息系统,是有效发挥自主维修体系作用的可靠保障。

动车客车段和动车基地信息系统主要是对动车组运用和维修作业进行管理。包括动车组使用、技术整备、检查维修、安全运行、配件寿命、设备管理等。而高级别的维修管理主要在技术管理、生产管理、物流管理、调度指挥、安全监控等内容,过程之外的准备工作集中在数据采集、远程诊断、网络传输、集中处理、汇总分析,从而使各级管理人员及时掌握高速列车生产、安全、运行情况,进行有效管理,科学决策。各岗位工作人员通过信息共享,及时了解岗位工作内容和标准,进行作业质量控制。

3 高速列车高级别维修实践成果

随着动车客车段和动车基地逐步建成和投入使用,高速列车高级别修程将逐步由原来以主机厂维修为主过渡到动车客车段和动车基地为主的维修。并按照高级别修程的试修安排、推进计划、评估申请、组织评审、资质认证等阶段程序建成一个,投入一个,运行一个,资质认证一个。目前已经有2个动车客车段进行了3级修程的试修、评审和资质认证工作。有 1个动车基地正在进行3级修程的试修、评审和资质认证工作。北京动车客车段正在积极准备安排4级修的试修、评审和资质认证工作。

3.1 高速列车高级别维修实践

北京动车客车段是全路最先建成的高级别维修基地,2009年年底完成了首列CRH2A型高速列车的3级修生产,为高速列车高级别维修开启了一个良好开端,奠定了一个扎实的基础。

CRH2A动车组3级检修主要是转向架检修。转向架检修主要包括动车组的轮对轴箱组成、牵引电机组成、空气弹簧组成、轴箱弹簧组成、减振器、速度传感器、制动夹钳等关键部件。北京动车客车段由于安装了先进的地坑隐蔽式整列架车设施,因此不需要对3级修CRH2A动车组进行解编,从而大大减少了解编和重新编组的时间和费用,符合现代化高效、安全、可靠的维修要求。动车组3级检修作业流程如图3。

图3 动车组3级检修作业流程图

北京动车客车段进行的动车组3级维修,虽然人员素质、设备使用、工作熟悉程度还处在一个不太完善的过程中,但由于采用了先进的地坑隐蔽式整列架车设施,其作业流程显示其成本的降低和效率的提高具有很大的潜力。

3.2 高速列车高级别维修成果

继北京动车客车段去年成功进行了高速列车高级别维修之后,今年又有上海动车客车段成功进行了高速列车高级别的维修,武汉、广州动车基地也正准备进行高速列车高级别维修的准备工作。目前,北京动车客车段已经完成了11列高速列车的高级别修程维修,上海动车客车段即将完成1列高速列车高级别修程维修。极大的满足了高速铁路高速列车的运用需求。

4 结论

高速列车高级别维修体系的建立为我国大规模高速列车的运用提供了一个有力的高级别维修保障体系,其设计布局合理,检修车型分工明确,设备、设施先进、功能齐全,具有完全自主检修能力,建设规模和能力能够满足全路运行1.6万km客运专线高速铁路高速列车高级别修程的维修要求。

在现代维修理论的指导下,逐步形成了适合我国国情和路情的修程修制,并将预防维修、预测维修和主动维修有机的结合在一起,制定了各种车型的检修规程、检修标准和检修细则,实施了基本的检修方式和作业流程,并在高级别维修的信息化管理上进行了尝试和应用。

通过北京、上海动车客车段高速列车高级别维修实践,建立起来的维修体系和修程修制是符合中国国情的、科学合理的;其维修过程可以有效节约维修成本、降低维修费用,保证维修质量和效率。

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