天津地下铁道运营有限公司
摘要：新时期，地铁运营体系中，工艺设备是重要的辅助设备，是电动客车日常检修、保养的重要工具。因此，在地铁车辆场段工艺设备的实际使用中，检修人员需通过检修工作来发现问题并解决存在的故障，并对设备的故障趋势进行分析，必要时可对部件等做预防性的更换。因此本文对地铁车辆设备预防性维护决策手段以及模型的建立做出分析与研究，希望可为后期设备检修维护提供有利参考。
关键词：地铁车辆；设备预防性；维护决策
引言
目前有关预防性维护方式的多样性研究是设备维护领域的一个研究热点。基于预防性维护方式进行了设备的维护策略研究。结合列车运用计划，对车辆整车的维修方案进行了建模分析。这些研究尽管对预防性维护方式的多样性有所涉及，但是涉及的预防性维护方式较少，未能充分考虑预防性维护方式多样化对预防性维护策略的影响，致使维护模型的适用性不强，无法满足具有多种维护方式背景下车辆设备的维护需求。虽然考虑了设备维护方式的多样化，但是忽略了不同维护方式实施间隔的协调问题，导致出现维护不足或维护过度而使维护成本增加，同时还降低了维护操作的可执行性。以此本文做出以下参考。
1.地铁车辆设备预防检修管理影响因素探析
工艺设备检修模式可分计划性检修和故障修两类，计划性检修是依据维修手册、设备故障情况，并参考行业内的成熟作法和结合公司的规章制度，编制的修程修制如日常保养、周检、月检、半年检和年检等，是定期进行的维修保养模式，而故障修是在故障发生时才进行的维修。具体的检修周期和内容可因运营单位的不同而略有差异，但都是为提升场段工艺设备RAMS性能而做的必要工作。工艺设备是一种高集成度、高精密度、技术垄断严重、现场使用条件受限的机电液气一体化产品，其检修存在着诸多的影响因素。
1.1设备数量单一、集成度高、核心技术被封锁
工艺设备是一种高集成度、高精密度的专业设备，且大多为国外进口产品，存在着核心技术被封锁、垄断的现象，造成了从事设备检修人员的要求相对较高，加之城市轨道交通行业快速发展的客观因素，使检修人员成长难以为继，行业整体人才相对匮乏。因此城市轨道交通运营单位须利用好设备在质保期内的契机，结合师徒带教的方式，大力培养人才，做好人才储备工作。
1.2检修模式的选择
由于工艺设备的特殊性，提升了城市轨道交通运营单位的自主维修难度，加之从人力、物料、场地、设备配属等因素考虑，部分运营单位可能会考虑将工艺设备的检修方式选择委外维修，且又因其委外维修的程度不同，可分为项目整体委外维修或是部分任务委外维修，如可将设备中大修和零星故障修等委外维修，而将日常检修、保养保留为自主维修。
1.3修程修制设置与人员配备
纵使再精密的工艺设备，最后都需要修程修制与检修人员来最终落实保障。修程修制设置的精细程度与产品的质量属性、公司规章制度、当地气候条件、人员职责和配备以及与相关专业的接口关系和划分等相关。修程修制制订太细势必会加大检修人员的工作量，造成产品的过度修，导致成本的巨大浪费。如可以引进更为先进的检修模式，考虑是否可参考电动客车开展如均衡修、状态修的情况，以达到降本增效的目的。因此修程设置与人员配备也是影响工艺设备检修的重要因素，如何制订修程，优化人员配备也是将来工艺设备管理和检修人员需要重点关注的方向。
1.4其他因素工艺设备的检修
涉及诸多方面，除了设备的自身属性、检修方式、修程设置与人员配备外，还与设备初期设计要求、设备安装情况、相关接口维护关系、公司所处地理周围产业群构成、维修成本考虑、物质采购与存储、检修人员的技术水平、RAMS性能指标、同行主流检修方式等相关。
2预防性维护的方式及建模假设
车辆设备的预防性维护方式包括保养、简单维修和更换３种。保养是指对设备进行清洗和除尘等简单维护，维护成本低；简单维修是对设备内的易磨耗件和易坏件进行修理或更换，可及早排除故障隐患；更换可使设备恢复至全新状态，彻底消除故障隐患，但费用较高。在车辆的正常运用过程中，由于保养简单且频繁，往往采用等周期策略以提高其可执行性，但是随着车辆运行里程的增加，设备的性能会逐渐衰退，当设备状态达到简单维修的条件时，需及时通过简单维修改善设备的性能和保证设备的运用可靠性。当通过简单维修已无法有效改善设备状态时可更换设备，以避免设备因性能过度衰退而影响行车安全。为了简化计算，对模型的建模背景作如下假设。
（１）设备从全新状态开始工作，初始役龄为零；（２）设备的预防性维护工作都在正常的停机状态下进行，不会造成附加的停机损失；（３）设备的预防性维护方式包括保养、简单维修和更换，其中保养对设备故障率变化无影响；（４）不同维护方式会产生不同的维护效果，保养后设备状态“修复如旧”，简单维修后设备状态“修复非新”，更换后设备状态“修复如新”；（５）设备的非预期故障是可修复的，且采用最小修复，修复后设备仅能恢复至故障前的状态；（６）由于威布尔分布适应能力强，而且使用广泛，故设备的故障率函数采用二参数的威布尔分布。
3目标函数的建立
地铁车辆采用列检、月检、定修、架修和厂修的多级维修机制，其中列检和月检属于低级别维护，定修、架修和厂修属于高级别维护。由于运营条件和运营环境的不同，不同的地铁公司在车辆低级别维护的设置上会存在差异，
由于低级别维护基本属于保养性质的维护，故取列检周期１ｄ和３月检周期９０ｄ作为保养周期ｔ０的上下限，即
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图1维修示例图
ｔ０［ｍｉｎ］＝１ｄ，ｔ０［ｍａｘ］＝９０ｄ
同时为了保证设备的维护计划和整车的维修机制一致，保养周期ｔ０必须是列检周期的整数倍。结合实际情况，车辆设备不可能无限期工作而不进行更换，随着设备性能的衰退，为保证设备维护的可靠性和经济性要求，对简单维修次数Ｎ给定１个适当的搜索范围，寻求其最佳的简单维修次数。以地铁车辆设备１个更换周期内的维护成本率ＣＲ最小为目标函数，以简单维修次数Ｎ和保养周期ｔ０为决策变量，建立的维护模型（维护计划）为
ＣＲ｛Ｎ，ｔ０｝＝ｍｉｎＭｃ＋ΔＭｃ＋ＣＥＴＬ
（1）ｎｅｗ（１７）ｓ．ｔ．１≤Ｎ≤Ｎｍａｘｔ０［ｍｉｎ］≤ｔ０≤ｔ０［ｍａｘ］
4结论
城市社会经济快速发展的过程中，城市轨道交通所起的推动作用已越来越明显。地铁车辆场段工艺设备是保障地铁运营体系正常运转的重要设备，直接为电动客车等基础设施设备的检修作业服务，如若发生故障，对整个城市轨道交通的影响不可估量，因此保证场段工艺设备的高可靠性显得尤为重要，而优化和落实工艺设备的检修模式、明确主要检修周期和内容是保障设备高可靠性的重要手段。
本文提出了１种适用于地铁车辆设备的维护模型，通过设备的运用可靠度将保养、简单维修和更换结合起来，使简单维修周期由可靠度阈值和保养周期共同决定，实现了不同维护方式实施间隔的协调性，结合等周期和变周期的维护策略，既保证了设备的运用可靠性，又增强了维护操作的可执行性。与简单维修在不同操作时机下的维护模型对比，结果表明，本文提出的维护模型能够有效地降低维护成本，得到合理的维护计划，可为车辆设备的维护决策提供重要的理论支持。
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