国内外机车车辆整车试验标准的发展历史研究及借鉴*

2021-01-15 05:50葳,陈波,黄
铁道机车车辆 2020年6期
关键词:机车车辆整车指令

孟 葳,陈 波,黄 金

(中国铁道科学研究院集团有限公司 机车车辆研究所,北京100081)

根据GB/T 21562(等同采用IEC 62278),轨道交通领域相应的系统生命周期包括概念、系统定义和应用条件、风险分析、系统需求、系统需求分配、设计和实现、制造、安装、系统确认、系统验收、运营和维修、停用及处置等一系列阶段序列[1]。铁路机车车辆也遵循该生命周期过程,除整车之外还涉及诸多部件和子系统的设计、制造、集成、调试、验证和确认的全过程。机车车辆制造商应对影响产品质量的所有活动进行控制,以确保其满足所涉及标准或其他规范性文件的要求,而在机车车辆制成后、投入运营前,通过试验对其进行验证和确认是机车车辆生命周期的重要环节之一,国内外为规范这个过程均制定了相应标准,例如IEC 61133、EN 50215、JIS E 4041、GB/T 3318 等。

对国内外机车车辆整车试验标准发展历史进行研究,并结合国内实际提出相关标准化工作建议。

1 标准演进概述

IEC 61133 由国际电工委员会IEC/TC 9“铁路应用”负责制定和维护,1.0 版发布于1992 年,由IEC 60165:1973 和 IEC 60490:1974 两个标准修订合并而成,2.0 版发布于 2006 年,3.0 版发布于 2016 年,现行为 3.0版。此外,国际铁路联盟UIC 曾等同采用IEC 50165:1973 发布 UIC 610:1974,现已废止。IEC 61133 及相关标准见表1。

表1 IEC 61133 及相关标准

EN 50215 由欧洲电工标准化委员会CENELEC/TC 9X/SC 9XB“铁路电气电子应用/机车车辆车载机电材料”负责制定和维护,第1 版发布于1999 年,第2 版发布于2009 年,为现行版本。目前EN 50215 正在IEC 61133:2016 基础上进行更新,且未来将与IEC 采用同一标准号。EN 50215 标准如表2 所示。

表2 EN 50215 标准

日本铁路车辆工业会和日本标准协会基于IEC 61133,整合本国既有标准 JIS E 4022、4041~4046 等制定了 JIS E 4041,第 1 版整合 JIS E 4041 发布于 2009 年,现行最新版发布于2019 年。JIS E 4041 及相关标准如表3 所示。

中国国内则在原铁道部组织下由铁科院、株洲所、大连所和相关机车车辆制造企业分别制定了机车、客车、货车和动车组整车试验标准,如表4 所示。其中,GB/T 3315−2006 和 GB/T 3318−2006 参 考 了 IEC 61133:1992 部 分 内 容 ;GB/T 28806−2012 等 同 采 用IEC 61133:2006,但因部分内容不适用国内实际情况而被废止;铁运〔2008〕28 号为当前国内唯一现行的动车组整车试验规范。目前,国家铁路局正组织基于IEC61133:2016 制定国家标准《轨道交通 机车车辆 机车车辆制成后投入使用前的试验》。

表3 JIS E 4041 及相关标准

表4 国内整车试验标准

可见,IEC 61133 在国际国内受到了广泛的认同和应用,其相关标准的演进关系如图1 所示。

2 IEC 与 EN 标 准

2.1 法规背景

1991 年欧共体发布了关于欧共体铁路发展的91/440/EEC 指令,开启了欧盟以立法推动铁路改革的进程。91/440/EEC 指令立足促进欧洲运输市场的统一,并使铁路系统融入竞争的市场环境,提高铁路系统的效率,要求欧共体成员国确保铁路企业管理上的独立性、实行基础设施管理和运输运营分离、建立适当的机制改善铁路财务和开放基础设施通路。

为了配合91/440/EEC 指令提出的路网对外开放的需要,欧盟理事会随后配套出台了关于向铁路企业发放许可证的95/18/EC 指令和关于铁路基础设施运能分配及基础设施收费的95/19/EC 指令,为推进路网开放提供了明确的具体操作要求。

在安全管理方面,欧盟立法最初关注的焦点是安全的市场准入管理。2001/14/EC 指令取代95/19/EC 指令,最早对向铁路企业发放安全证书提出了要求,以确保铁路企业满足开展运输服务的技术、运营要求,以及针对职工、机车车辆和企业内部组织的要求。

图1 IEC 61133 相关标准演进

从2004 年开始,欧盟铁路安全管理进入了统筹安排阶段。一方面,通过2004/49/EC 指令构建欧盟共同的安全管理体系;另一方面,通过881/2004/EC 规定,设立了欧洲铁路管理局(ERA),从欧盟层面加强各国在铁路安全及铁路系统互联互通方面的管理和协调,确保欧盟铁路达到较高的安全水平[2]。

在构建各国铁路互联互通的技术基础方面,欧盟先后出台了一系列关于泛欧铁路系统互操作的指令。96/48/EC 指令首先对泛欧高速铁路系统互操作提出了要求,2001/16/EC 随后对泛欧传统铁路系统互操作也提出了要求,2004/50/EC 指令进一步对两方面的要求进行了细化和补充。2008/57/EC 指令在整合上述指令核心要求的基础上,对欧盟范围内铁路系统实现互联互通需要满足的条件进行了统一规定[2]。随后,欧盟颁布2009/131/EC 指令对2008/57/EC 进行了略微修订。

2008/57/EC 属于“新方法”指令,其特点是只在安全、健康、环保等方面制定基本的、强制性的要求,欧盟根据这个指令以“框架委托书”的方式,要求ERA 制定相应的互操作性技术规范(TSI),并授权ERA 通过引用欧洲标准、国际标准及国家标准,或与标准化组织联合制定标准、规范,完成互联互通技术规范体系的构建。这种通过“在法律体系中采用协调标准的原则”,充分保证了技术规范体系的公正、透明,给社会和企业留下了很大的研究发展空问,达到了“技术协调最优水平”的目的[3]。

因此在机车车辆方面,ERA 依据96/48/EC 指令的要求制定了第1 版高速铁路机车车辆TSI,以2002/735/EC 决议形式发布,后以2008/232/EC 决议发布第2 版高速铁路机车车辆TSI;而根据2001/16/EC 指令,ERA 于 2006 年发布了 2006/861/EC 决议即第 1 版传统铁路货车TSI。

随 着 2008/57/EC 指 令 的 发 布 ,2011 年 ERA 发 布了第1 版传统铁路机车与客车TSI,即2011/291/EU 决议。进而,ERA 发布(EU) 1302/2014 条例,即第 1 版融合的机车和客车TSI,以分别取代高速铁路机车车辆TSI 和传统铁路机车与客车TSI。此外,取代2006/861/EC 的第 2 版货车 TSI 也于 2013 年以(EU) 321/2013 条例发布。

从2001 年开始,欧盟相继推出并实施了3 个一揽子铁路法令文件,并于2016 年发布了第4 个一揽子铁路法令文件,旨在完善铁路服务的单一市场(单一欧洲铁路区)。第4 个一揽子铁路法令文件分为两大支柱——“技术支柱”和“市场支柱”,各有3 个法令文件组成。欧洲议会和理事会于2016 年4 月通过了“技术支柱”法令文件,包括[4]:

(1)关于欧盟铁路局的(EU) 2016/796 条例,取代了(EC)881/2004 条例。

(2)关于欧盟内部铁路系统互操作性的(EU) 2016/797 指令,重组拟取代 2008/57/EC 指令。

(3)关于铁路安全的(EU) 2016/798 指令,重组拟取代2004/49/EC 指令。

欧盟铁路互操作性及安全性机车车辆子系统相关文件的演进关系如图2 所示。新法令发布后,ERA 对TSI 也进行了一系列修订,如针对(EU) 1302/2014、(EU) 321/2013 条例发布了(EU) 2016/919、(EU) 2018/868、(EU)2019/776、(EU)2020/387 等修订条例。

可见,欧盟铁路局对于欧盟铁路系统的技术要求主要包括“互操作性”和“安全性”两方面。而且,“TSI 并非一部设计手册,不涵盖该系统的所有方面,仅包括有关基本要求的方面”。这决定了在欧洲铁路机车车辆验收准入过程中,对TSI 及EN 50215 标准的依据关系会比较复杂。

在认证过程中,一般由铁路制造商向国家安全管理机构(NSA)提交服务审批申请,同时选择持有NoBo、DeBo 和 AsBo 认证的评估机构。NoBo 依据 TSI 体系对铁路产品互联互通一致性与可用性进行评价和认证,DeBo 由某个NSA 指定并根据该国相关技术规定进行符合性验证,AsBo 主要依据铁路安全规程、欧盟铁路共同安全管理办法等规定对铁路产品的安全性进行评估。

图2 欧盟铁路互操作性及安全性机车车辆子系统相关文件

2.2 标准演进历程

第 1 版 IEC 61133 标准发布于 1992 年,由 IEC 60165:1973 和 IEC 60490:1974 两个标准修订合并而成,与IEC 61133:1992 最初的名称“电力和电传动内燃机车车辆制成后投入使用前的试验方法”对应,其定义的整车试验方法适用于:

(1)由外部电源(直流、交流或交直流两用)供电的机车车辆;

(2)由内燃机驱动发电机供电给牵引电机的机车车辆;

(3)由独立电源(蓄电池或其他储存能源)供电给牵引电机的机车车辆。

但标准中提到试验方法也可适用于下列装备:

(1)驾驶拖车或中间车辆,这种车辆没有安装动力设备或牵引电机,但其设计与同一列车组中的机车动车相类似.并且装有一些与安装在机车动车上的电气和/或气动设备相连接的同类设备;

(2)作为车上辅助用途(采暖、空调、电炊具、主电源起动)的发电机组;

(3)无轨电车或类似的车辆上的电传动装置;

(4)不带电驱动系统的机车车辆上装有的控制和辅助电气设备;

(5)由不同于上述规定的系统来导向、支持或电驱动的机车车辆。

这扩大了标准的适用范围,构成了后续IEC 61133和EN 50215 发展的基础。

基于欧洲电工标准化委员会(CENELEC)和国际电工委员会(IEC)的协调机制,由CENELEC/TC 9X/SC 9XB 于 1999 年 采 标 IEC 61133:1992 制 定 了 EN 50215 第1 版标准,后续双方在标准更新中采用了相互采标方式,如图1 所示。

EN 50215:1999 第 1 次将标准名称改为“机车车辆制成后投入使用前的试验”并沿用至今,其应用范围也变为“本欧洲标准规定了通过测试证明铁路车辆完全符合标准或其他规范性文件的一般准则。本欧洲标准,作为一个整体或部分,适用于所有的铁路车辆(特殊用途的车辆除外,如铺轨机、清砟器和人员运送车)。该标准对特殊车辆的适用情况将在合同中做特别说明。”因此,标准的适用部分将取决于车辆的类型(例如客车、货车、动力拖车等)。

虽然 EN 50215:1999 以 IEC 61133:1992 为基础,但对后者的形式和结构进行了大幅修改,以便于生成证明符合性的确认文档,从而有助于整车合同的确定。具体表现为将IEC 61133:1992 的第4 节“试验分类和实施方法”扩充为 EN 50215:1999 中的第 4~7 节,具体如表 5所示。后续版本基本延续了该框架结构,但对试验分类则调整回了IEC 61133:1992 中的方式,同时增加了“审批机构要求的试验”这一类型,如表6 所示。

表5 EN 50215:1999 主要结构变化

表6 EN 50215/IEC 61133 试验分类变化

IEC 61133:1992 中以规范性附录形式列出了试验项点汇总表,而EN 50215:1999 则以资料性附录形式给出,同时将“研究性试验”名称改为了“附加(supplementary)试验”,并在术语定义中对其进行了澄清,后续版本中则统一为“自愿(voluntary)试验”以便于在表格中区分。此外,自IEC 61133:2006 起附录A 中对试验类型及属性进行了细化定义,以分别针对机车、货车、客车、货运动车组和动车组等不同车型要求,如表7 所示。

虽然 IEC 61133:2006 旨在替代 IEC 61133:1992,但是其参考EN 50215:1999 进行了改进和完善,并且优先使用了EN 50215:1999 文本内容,因此也适用于除特殊用途车辆外的所有铁路机车车辆类型。

IEC 61133:2006 沿 用 了 EN 50215:1999 中合 同 相关条款,并进行了一些细微修改,以纠正不一致之处。作为一个国际标准,IEC 61133:2006 反映了当今世界各地铁路组织的多样性。

根据IEC 行政通告AC/135/2002,由于法律和法规规定的不同要求应包括在相关IEC 标准的资料性附录中,该附录应明确引用的法律/法规,以及要求的技术原理和负责该要求的国家部/部门/机构。因此,IEC 61133:2006 增加了一个新的附录B,以提供对欧洲标准和互操作性指令的引用。

表7 IEC 61133:2006 中试验类型及属性定义

相应的,IEC 61133:2006 中首次定义了“审批机构(Approval Authority)”,即“除买方外,具有合法权利要求在本标准范围内对车辆进行测试,并对其进行符合性验证的任何组织。这些机构在每个国家可能有所不同,可能包括国家或国际监管机构、国家安全当局、基础设施管理者,以及在欧洲的公告机构(请参阅附录B)”。

随着 ISO/IEC 17025 于 1999 年 首 版 发布 ,2005 年第 2 版更新,IEC 61133:2006 中建议第 3 方检测机构通过ISO/IEC 17025 认证。

EN 50215:2009 基本等同采用了 IEC 61133:2006,但将引用标准改为对应的EN 标准,并根据EN 标准制定近况进行了更新和补充。例如,EN 50125:2009 在9.2“牵引特性”中增加了证明与EN 50388 符合性的测试要求,而EN 50388“轨道交通供电系统和机车车辆运行匹配”是TSI 中的重要引用标准之一;在9.15.2“车辆产生的外部干扰”中增加了CLC/TR 50507“轨道交通欧洲铁路现有轨道电路的干扰限值”作为参考,而CLC TR 50507 是欧洲机车车辆与列车检测系统兼容性标准体系的组成部分;在9.16.5“短路试验”中增加了适用时应符合EN 50388 的要求;在9.20“列车控制系统”中增加了对装有远程控制系统的货运牵引车辆引用EN 50239 的要求。此外 ,EN 50215:2009 作为欧洲标准,对 IEC 61133:2006 附录 B 不再保留。

IEC 61133:2016 以 EN 50215:2009 为基础,与之前版本的主要技术变化包括:

(1)删除了正文中非国际性的引用标准,仅以“注”的形式对附录B 中的欧洲标准进行引用;

(2)根据欧洲近况更新附录B,并且给出了TSI、EN 和IEC 61133 条款间的相互引用关系。

此外,还强调了“质量”与“法规”的要求。例如,4.1中将对机车车辆制造商符合ISO 9001 质量管理体系的建议移至正文,增加如下要求:

(1)合同应规定在车辆制成投入使用前应进行的各种试验,以向买方保证车辆符合适当的国家或区域法规,并且车辆与基础设施管理部门书面定义的铁路系统兼容;

(2)整车试验前除进行部件型式和例行试验外,还应进行车辆检查(Inspection),包括设备的安装、布管和布线。

4.3 中增加了若合同或审批机构要求保存证据,应将要求包括在测试计划中,买方应同意测试规范。

关于试验分类,5.1 中验收试验列表中增加一项,即“审批机构要求的试验”,以与5.3 中分类保持一致。同时增加了“经合同规定的有关审批机构同意,试验可简化或省略”的一类情景。

关于试验条件,6.1 中补充了“试验计划宜涵盖用户或买方提供并安装在车辆上的任何设备的试验要求”;6.3 动态试验的条件改动较大,在表述上弱化了标准本身对试验条件安排、责任方要求的语气,突出“合同”对约定试验条件的作用。

对静态试验和动态试验要求的细节,IEC 61133:2016 亦有部分调整,仅举几例:

(1)8.14 蓄电池充电试验中,8.14.2 第 d)条表述更准确,即“对车辆的蓄电池和充电机进行测试以验证在24 小时正常工作负载周期内的充电策略是否允许电池完全充满”;

(2)8.15 辅助与控制系统试验中,增加了“当合同要求时,应对过载保护装置的功能运行进行检查(必要时可使用模拟信号)”;

(3)8.16.2 内燃机运行转速试验中,细化了带载转速试验的要求;

(4)8.18.3 乘客区域试验中,将“残疾人(disabled people)”的表述改为“行动不便人士(persons of reduced mobility)”,与 TSI 中术语一致;

(5)8.20 安全相关系统试验中,示例被试清单增加“前照灯、标志灯和尾灯”,同时增加了“上述系统和设备的测试应包括功能接口和性能(不可测),除非其安装在车辆上”的要求;

(6)9.4.1.5 中修订了制动距离的测量计算方法,增加了空走时间的考虑;

(7)9.13 中增加了供电接触系统兼容性试验要求,其中兼容性测试内容和方法在IEC 62313 中定义,受电弓和架空线路之间的动态相互作用的测试要求在后续IEC 62846 中给出;

(8)9.15.2 车辆产生的外部干扰试验中明确了车辆与轨旁系统兼容性的要求,包括车辆正常运行工况和合理降级工况。增加对IEC 62427 的引用,其“定义了一个过程,以确保在特定路线上运行的特定车辆不会干扰安装在该路线上的列车检测系统”,相关国家的基础设施管理者和/或审批机构给出该专门兼容性要求和测试条件。

IEC 61133:2016 附录 B 中除了对欧洲法规、TSI、标准进行更新外,还明确了EN 标准与具体试验条款的关联,例如EN 13272:2012“公共交通系统机车车辆电气照 明 ”与 IEC 61133:2016 的 8.15.6.1 条 款 相 关 ,这 为IEC 61133 在欧洲的使用提供了更好的指导。

因此,EN 50215 与IEC 61133 具有很好的协调性,部分欧洲国家直接采标IEC 61133 形成国家标准,如丹麦于 2016 年 3 月发布了 DS/IEC 61133;德国于 2020 年2 月发布了 E DIN EN IEC 61133 VDE 0115−101。

3 JIS 标准

3.1 法规背景

日本铁路机车车辆由铁路运输企业和主管政府部门(国土交通省)共同批准,批准费用通常由机车车辆供应商和铁路运输企业共同承担。即获得国土交通省认可的铁路运输企业及其下属的事务所(统称“认定铁道事业者”),负责按照国土交通省有关的技术标准进行设计和竣工验收,但认定铁道事业者完成审核后还需要获得国土交通省的批准才可以投入运营。

日本的“认定铁道事业者”制度于2000 年3 月起开始正式实施,其依据2000 年3 月生效的修订版《铁道事业法》而建立,这些认定铁道事业者大部分是铁路运营公司[5−6]。

此外,日本铁路产品如果涉及到出口,则需要经过2012 年9 月成立的第三方认证机构——交通安全环境研究所设立铁道认证室(NRCC)的认证[7]。

根据产生标准的标准机构及其适用的地理范围,日本也将标准分为:国际标准、区域标准、国家标准、团体(行业)标准和企业标准。图3 所示为铁路车辆相关标准的分类示意[8],日本从事铁路标准化活动的机构主要包括:日本工业标准调查会(JISC)和日本铁道车辆工业会(JARI)。1949 年日本开始实施《日本工业标准化法》,根据该法成立了JISC。1952 年JISC 代表日本加入国际标准化组织ISO,1953 年加入国际电工委员会IEC。JISC 的主要职责是组织制定和审议日本工业标准(JIS),JIS 标准是日本国家级标准中最重要、最权威的标准;JARI 设立标准化委员会、铁路标准审查会、铁路技术标准化调查会等部门进行铁车工协会标准(JRIS)的制定以及与铁道车辆相关的JIS 标准的制定,并密切跟踪ISO、IEC 等有关铁道车辆的标准化活动,开展相关国际标准的研究[9]。

图3 日本铁路车辆相关标准分类

目前,与铁路车辆相关的日本国内标准有82 个JIS(JIS E 4001~E 7701)和 166 个 JRIS。图 4 所示为铁路相关的日本国内标准与国际标准以及欧洲标准的关联图,包括各标准的定位[10]。

3.2 标准演进历程

日本对于整车试验标准的制定最早可追溯至1967年,最初是按照不同车型分类制定了一系列JIS 标准,如表3 中JIS E 4041~JIS E 4046,分别对应于电车组、电力机车、内燃动车组、内燃机车、货车和客车的整车试验,再加上JIS E 4022《铁路车辆的防水试验方法》。

随着第1 版IEC 61133 于1992 年的发布,日本于1999 年 等 同 采 用 IEC 61133:1992 分 别 对 JIS E 4022、JIS E 4041~JIS E 4044 进行了更新,即将 IEC 61133 相关内容引用放入JIS E 4022、JIS E 4041~JIS E 4044中,但仍维持原有标准体系结构。

IEC 61133:2006 发布后,日本修改采用该标准并对原有整车试验的JIS 标准进行了整合,即修订JIS E 4041:1999,废除、整合 JIS E 4022 及 JIS E 4042~JIS E 4046,置换成JIS E 4041:2009。

IEC 61133:2016 发布后,日本又迅速修改采用,修订 JIS E 4041:2009,置换成 JIS E 4041:2019。

可见,日本整车试验标准的发展历经按车型分别制定,到与国际标准接轨整合成一个标准而适用不同车型的过程,但又始终立足本国行业实际,在JIS E 4041 修改采用IEC 61133 时对应日本国情追加国际标准没有规定的项目。

基于 IEC 61133:2006 制定的 JIS E 4041:2009 是日本国内第1 版整合后的整车试验标准,其对于资料性附录A 的试验项目列表有较大调整,并增加了规范性附录JA“车辆的防水试验方法”和资料性附录JB“JIS 与其对应国际标准对比表”。JIS E 4041:2009 中对试验类型的分类大致与IEC 61133 相同,但附录A 没有像IEC 61133 一样针对不同车型分列,同时考虑日本国内对于试验类型或属性的理解差异,没有完全沿用IEC 61133相关内容,例如术语定义中就去掉了“安全性相关(Safety−related)”条目。附录 JA 来源于原 JIS E 4022:1999,因为IEC 标准的IP 防护等级及防水试验方法难以理解,所以没有特别规定时依据附录JA 的方法。附录JB中详细列出了JIS E 4041 与IEC 61133 的条款差异项,并且明确指出“下次IEC 修订时探讨追加的提案”,例如9.1A 中增加了进行线路运行试验前的安全确认事项。

JIS E 4041:2019 虽然基于 IEC 61133:2016 制定,但同样基于日本国情做了许多技术修改。增加资料性附录JB,其中记录了以完工车辆的正式运行及性能试验为名义实施的试验项目的示例。9.10 乘坐舒适性试验中增加车辆通过弯道时的外倾角特性要求,其通常用“车身倾斜系数测试”予以评估,相应的增加资料性附录JD“车体倾斜系数”。

图4 日本铁路标准与国际、欧洲标准关系

4 国内标准

4.1 法规背景

为规范铁路专用产品准入管理,原铁道部与国家认监委共同推进第3 方铁路产品认证工作。2003 年,原铁道部发布了《铁路产品认证管理办法》(铁科技〔2003〕104 号),确定了铁路产品认证管理委员会领导下认证机构具体实施的认证管理体制,机车车辆产品采取的是铁道部行政许可的管理方式。

2005 年4 月1 日为加强对铁路机车车辆的管理,原铁道部发布施行了《铁路机车车辆设计生产维修进口许可管理办法》(铁道部令第14 号)。2006 年,为贯彻铁道部令第14 号文件,原铁道部科技司制定发布了《铁路机车车辆产品设计许可实施细则》(铁科技〔2006〕170 号)和《轨道车和大型养路机械产品设计》(铁科技〔2006〕171 号)。铁科技〔2006〕170 号规定了凡设计用于中国铁路适用的新型机车车辆(简称新车,进口新型的机车车辆除外),必须按照该细则规定的程序,经铁道部许可,取得型号合格证;并对取证的条件、申报材料、申请和审查、型式试验、样车运用考核试验与解体检查、技术鉴定、型号合格证的批准、管理与监督等进行规定。

2009 年3 月为适应铁路装备快速发展的要求,原铁道部对铁科技〔2006〕170 号和铁科技〔2006〕171 号进行了修订,统一整合发布《铁路机车车辆设计许可实施细则》(铁科技〔2009〕45 号),其适用包括蒸汽机车、内燃机车、电力机车、电力动车组、内燃动车组等50 种铁路机车车辆类型。

2011 年12 月为进一步推进机车车辆产品行政许可、定型鉴定及产品认证等相关工作的开展,原铁道部发布了《关于明确新型机车车辆产品分类原则及运行考核作业考核里程和时间要求的通知》(铁科技〔2011〕206号),其明确了全新型新产品、重大改进型新产品、一般改进型新产品的分类,并按不同新产品分类确定运用考核里程和时间标准。

2012 年5 月11 日原铁道部和国家认证认可监督管理委员会发布《铁路产品认证管理办法》(铁科技〔2012〕95 号),取代铁科技〔2003〕104 号文件。

2013 年3 月根据第十二届全国人民代表大会第一次会议审议的《国务院关于提请审议国务院机构改革和职能转变方案》的议案,铁道部实行铁路政企分开。

依据2013 年8 月发布的《铁路安全管理条例》(国务院令第639 号),由国家铁路局对机车车辆实施型号合格证、制造许可证、维修许可证及进口许可证管理[11]。2013 年12 月24 日,发布了《铁路机车车辆设计制造维修进口许可办法》(交通运输部令2013 年第13 号),原铁道部令第14 号废止。

为贯彻落实“放管服”改革要求,进一步规范铁路机车车辆设计制造维修进口许可工作,国家铁路局于2014 年4 月4 日修订发布了《铁路机车车辆设计制造维修进口许可实施细则》(国铁设备监〔2014〕19 号),原铁科技[2009]45 号等文件废止。其第十条规定:设计、制造、进口样车的型式试验报告、运用考核报告、解体检查报告由专业技术机构出具,维修样车的例行试验报告由申请企业出具。专业技术机构应当通过国家计量认证,取得相关资质。专业技术机构应当对型式试验报告、运用考核报告和解体检查报告的真实性负责并承担法律责任。

国铁设备监〔2014〕19 号第三十八条对“型式试验”定义为按照标准和技术条件对整车及关键零部件所做的基本参数、结构和性能等检验。

4.2 标准演进历程

长期以来,中国国内对于铁路机车车辆按“机、客、货、动”专业分类管理,如国家铁路局发布的《铁路产品认证目录》和原中国铁路总公司发布的《铁路专用产品认证采信目录》中,机车车辆相关产品也是按此分类。因此,中国国内整车试验标准设置也是依据了“机、客、货、动”专业分类,如用于内燃机车的GB/T 3315、电力机车的GB/T 3318、客车的GB/T 12818、货车的GB/T 5601,还有原铁道部发布的《高速动车组整车试验规范》(铁运〔2008〕28 号)。这些标准或原铁道部发文的演变情况如图1 所示,其中GB/T 3318−2006 和GB/T 3315−2006 的 制 定 曾 参 考 了 IEC 61133:1992 标 准 。2012 年,国内相关单位等同采用 IEC 61133:2006 制定发布了GB/T 28806−2012,但因没有充分考虑中国国情做适应性调整,该标准于2016 年被废止。

机车车辆整车试验标准与车型平台技术发展密切相关,后者的发展往往推动前者的更新。近些年,在原铁道部、铁路总公司的统筹规划下,动车组整车产品平台得到了快速的发展,期间也伴随着铁运〔2008〕28 号文件的发布和应用。相比较而言,“机、客、货”整车产品平台更新需求变缓,因此相关整车试验标准也较长时间未进行修订。

5 分析与建议

如图5 所示,欧盟铁路符合性认证可以分为4 层:由上而下,第1 层为欧盟指令,如2004/49/EC、2008/57/EC、(EU)2016/797、(EU)2016/798 等,从顶层法律层面规定了互操作性和安全性的基本要求;第2 层为欧盟条例与决议,如各种TSIs 和CSM(Common Safety Method);第3 层为实施规程和标准,如欧洲标准;第4 层为各成员国国家层面的条例与授权机构规则,如NNTR(National Notified Technical Rules)。

图5 欧盟铁路符合性认证的体系层次结构

以机车车辆为例,其欧盟符合性认证过程是多维度的,但一般包括互操作性和安全性要求。一方面,在EC认证体系层次中,EN 标准位于第3 层,而且遵循自愿使用原则,仅在TSI 对其引用时EN 标准才会成为强制标准;另一方面,试验验证只是欧盟符合性认证的方式之一,根据 2010/713/EU 中的规定,TSI 子系统有 5 种认证模块,如表8 所示[12]。因此,EN 50215 作为一个试验标准,虽然在欧洲应用广泛,但只是欧盟机车车辆符合性认证体系中的一部分。

表8 TSI 子系统认证模块种类

早期高速TSI 的应用指南中,部分条款引用了EN 50215,例如供电电压与频率、制动距离和静轴重等[13−14]。 后 续 机 车 车 辆 TSI 对 EN 50215 未 再 直 接 引用,一方面因为TSI 主要关注互操作性,与EN 50215 定位有所不同;另一方面因为EN 50215 对于部分试验项目是通过引用相关标准进行规定,TSI 直接引用了这些相关标准。

IEC 61133:2016 的附录 B.2.2 中,列出了当前与机车车辆相关的主要TSI,并给出了每个TSI 可能会用到的IEC 61133 条款,这为标准在EC 符合性认证中的应用提供了参考。

欧盟铁路管理局的任务是在多个欧洲国家颁发单一安全证书和车辆(类型)授权,并确保在单一欧洲铁路地区的开发和实施过程中实现一个可互操作的欧洲铁路交通管理系统[15]。(EU)2016/797 指令(49)条指出“为了便利车辆投放市场并减轻行政负担,应引入在整个欧盟内有效投放车辆授权的概念”。

从整车验收试验角度,EN 50215/IEC 61133 为欧盟提供了一个整车试验的规范。但是欧盟机车车辆符合性认证是以EC 指令、条例和决议为纲,而非以某个标准为纲,标准只是为符合性认证所用,这从图5 亦可以看出。

2008/57/EC 指令(45)条指出“为符合非 TSI 标准的车辆提供服务时要检查的参数清单是实现铁路系统互操作性的关键因素,特别是对现有车辆而言”,随后2009/131/EC 指令修订了该清单,不难发现IEC 61133中试验项点与该清单的相关性。

根据WTO 技术性贸易壁垒(Technical Barriers to Trade,TBT)协议附件3 第F 条“如果存在国际标准或即将完成这些标准,标准化机构应将其或其相关部分用作其制定标准的基础,除非此类国际标准或相关部分无效或不适当,例如,由于保护水平不足或基本气候或地理因素或基本技术问题”[16],文献[10]据此建议:为了维持反映日本运输实际情况的铁路技术、业务的持续、连续性,可以采用MOD(修改)方式进行JIS 与国际标准的整合。因此,几乎所有与铁路车辆相关的JIS 都是通过MOD 而不是IDT(等同)方式进行整合,如JIS E 4041 便充分考虑了日本实际,通过附件等形式追加了一些日本特有的规定。

综合上面介绍与分析,对我国整车试验标准的发展提出如下思考和建议供参考:

(1)标准的法规环境

一般来说,法规是强制性的,而标准多是自愿性的,但是铁路机车车辆装备作为公共交通工具,又受到政府相关部门的监管,需要符合相应的法规要求。因此,不管是欧洲、日本还是中国,整车试验标准的制定和使用均离不开一定的法规环境。

(2)标准与未来技术创新

整车试验标准中关于试验项目和方法的设定,主要是基于多年来机车车辆设计制造、试验验收和运用维护的经验。在整个生命周期中,系统确认验收处于系统设计实现之后,与设计标准乃至部件试验标准相比,整车试验标准相对是滞后的。因此,试验标准与技术发展要相应,不能对未来技术创新造成阻碍。

(3)国际与国内标准关系

全球经济一体化趋势下,我国国内标准制定一方面需与国际接轨,但另一方面也要符合国内实际。日本JIS E 4041 标准的采标方式值得借鉴,在主体采用IEC 61133 的基础上,针对具体条款做了大量细致的国内外差异分析,不适用日本国情的条款予以删除,日本特有的条款予以追加,并积极筹划本国条款纳入IEC 标准中。国内整车试验标准制定还需充分考虑目前“机、客、货、动”专业分类管理现状,保证标准的国内可用性和国际兼容性。

6 结束语

文中对IEC 61133 及相关欧洲、日本和中国标准的发展历史进行了探析,系统梳理了标准的法规背景和演进过程中的主要技术变化。我国“机、客、货、动”都得到了充分运用,既有整车试验标准也是按此专业分类设置,而且我国移动装备的设计研制一开始就在统一规划下进行,不存在欧洲那种“互操作性”问题,这是我们的优势。虽然由于国情不同,我国整车试验标准与欧洲和日本存在一定差异,但是“他山之石,可以攻玉”,随着未来技术创新与发展,尚需立足国内实际,借鉴欧洲和日本相关经验,充分考虑法规背景和运用环境,使我国铁路机车车辆整车试验标准与技术发展相适应,同时积极参与国际标准制定,国内、国际标准协调发展。

猜你喜欢
机车车辆整车指令
基于六自由度解耦分析的整车悬置设计
基于 Verilog HDL 的多周期 CPU 设计与实现
《单一形状固定循环指令G90车外圆仿真》教案设计
整车、动力电池产业结构将调整
“齿轮”转动中国高铁——记中车戚墅堰机车车辆工艺研究所王文虎及其团队
试论铁路机车车辆运用可靠性
高速铁路机车车辆关键技术解析
中断与跳转操作对指令串的影响
HFF6127G03EV纯电动客车整车开发
关于提高铁路运输能力的几点思考