赵军
中车四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 261000
摘要：目前，社会进步迅速，我国的铁路工程建设的发展也有了提高。为了保障运行安全，减少铁路机车车辆维修成本，提高机车车辆的可用性，健康管理与状态修已经引起铁路机车车辆应用部门高度重视。对铁路机车车辆的修程修制发展进行了汇总，并对机车状态评估与分类的标准做出了合理的确定方式，将机车状态分为基本状态、性能状态、安全状态三种。针对机车状态，根据已有研究经验，结合技术发展，提出未来机车车辆检测状态建议和注意事项。目前寿命预测存在诸多困难，基于机车状态和检测方法，指出了剩余寿命预测方案及修程修制改革方向，以期推动铁路机车车辆健康管理与状态修的发展。
关键词：铁路机车；车辆健康管理；状态修；思考
引言
随着城市轨道交通的快速发展和智能化要求的不断提高，为推动城轨车辆牵引传动系统的维修模式从“计划修”“故障修”到“状态修”的变革转型，提出了城轨车辆状态修车地一体系统解决方案，构建了FORESEE智能运维平台。重点围绕牵引电机、变流器、高压部、走行部等关键部件，提出一系列最大化利用已有控制信号的多信息融合在线故障检测与状态评估方法，以及结合退化原理模型和大数据挖掘的关键部件寿命预测技术，相关技术已得到应用验证，可实现车载设备的主动式精准维修，保障城轨车辆的运行安全和提高检修维护的经济性。
1状态的分类与选择问题
铁路机车车辆状态有很多，需要维修的零部件也很多，因此，机车车辆健康管理和状态修首先要确定管理与修的对象，也就是关注谁的状态。应该从装备的完整性与性能保持角度来关注状态。根据重要程度与功能性，机车状态可以大致划分为以下三种。（１）基本状态———体现零部件状态的完好性。机车车辆是由成千上万的零部件组成的，每一个零部件都有它的功能与作用，在机车车辆长期服役过程中，零部件的完好性是机车车辆完整性与性能保持的保证。为此，需要通过定期的维修与检修，来保证零部件状态的完好性。（２）性能状态———体现整体服役性能的保持性。成千上万的零部件组成机车车辆后，机车车辆就有了自己的服役性能，如机车的牵引能力、货车的承载能力、客车的乘坐舒适性等。机车车辆性能状态的保持性决定了机车车辆的可用性，性能状态的保持能力体现了机车车辆性能的稳定性与结构的可靠性。一旦性能状态退化，说明机车车辆的重要零部件状态已经变化，所表现出来的性能已无法达到设计要求，需要修理或者更换。例如，机车车辆走行部悬挂件的性能参数退化、车轮踏面磨耗，这些变化虽然缓慢，但最终会影响到整车的动力学性能。由于机车车辆零部件状态决定了整车的性能，因此可根据性能状态逆向找出引起整机性能状态退化的零部件状态的变化。（３）安全状态———体现运行的安全性。作为运输系统的移动装备，其运行的安全性是最重要的，一旦出现安全状态问题，机车车辆就需要立刻停止运行。例如，走行部上轴箱轴承、齿轮箱、电机等旋转件出现故障失效，车体、构架、轮对等承载结构件出现疲劳断裂等，这些状态的出现都将直接影响到行车安全，这些零部件状态就是安全状态。
2智能运维系统架构
为实现城轨车辆的状态修，本文构建了涵盖车载子系统级故障预测与健康管理（PorgnosticsHealthManagement,PHM）、列车级PHM和地面平台的一体化开放式智能运维平台。其中，车载子系统PHM在充分考虑硬件资源、网络带宽限制和数据实时性要求的基础上，围绕在线参数辨识与故障特征提取，通过牵引子系统PHM与牵引控制单元（DriveControlUnit,DCU）的深度融合，最大化利用牵引系统已有的传感与控制信号，实现对牵引电机、变流器、高压部和走行部等关键部件的状态监测与特征提取。列车PHM主要负责牵引、制动、辅助电源、弓网、车门与空调等各关键子系统的状态数据和多元故障特征数据的整合与应用，以及关键部件和列车整体状态的多信息融合和实时评估决策、车载大容量数据的存储和高速车地信息的传输等功能，是集实时状态评估、存储和传输于一体的车载数据中枢。
地面平台主要负责“路-网-车”大规模数据的接收和整合，结合退化原理模型和大数据挖掘的关键部件健康评估和寿命预测，实现以维修资源为约束的最优维修维护。
3质量改进的发展方向
3.1?精益检修
精益检修是机车检修质量发展提升的基础，也是检修“精益化组织、智能化制造、数字化管理”的核心内容。结合各项影响质量稳定的因素分析结果，持续有针对性地完善细化检修工艺，逐步形成检修工艺的动态化管理。积极地吸收引进新技术，采用新设备、新工装，提升检测、加工能力，调整优化工艺流程，完善提高工艺过程中的各项标准，使得检修过程更精、更细、更可控。根据各工序的作业内容和工艺流程，规划合理的现场区域定置，包括台位、物料架、工具柜、文件柜等的现场区域定置。通过现场定置精益化，提升现场管理、物料管理水平，推进节拍化流水线生产管理，提高效率的同时，更好地保障质量。
3.2?全面状态修
通过数字化的存储分析，运用云存储、云计算等综合信息收集分析手段，进行检修规程系统论证，建立全寿命周期模型，做到质量故障的事前预判，使量值化检修成为常态，并将结合研究成果逐步修订完善修程修制，逐步将计划预防修的检修阶段过渡到以机车部件技术状态实时监控的状态修阶段。
3.3?数字化检修
数字化是未来提升检修质量的基础方法。在检修过程中，要求全面开展机车及其重要零部件质量信息数字化采集，并进行存储分析；检修质量要依据数字化验证；检修流程要实现数字化记录。解决新造机车与机车运用、大修机车与机车运用、检修数据与日常运用质量信息的互联互通，并进行对比分析，实现整车和部件全寿命周期的质量管控。
3.4?管理体系全面检验的系统定位
机车检修要严格落实有关法律法规及规程标准，涉及技术标准制定、资质管理、物资采购、质量监督等环节，工作要求高，管理环节多，检修流程复杂。机车检修质量管理工作必须做好顶层设计、科学规划、系统推进、持续改进。
3.5检测评估状态的延伸
在状态监测时，大多数是针对性检测，有点“头痛医头、脚痛医脚”的意思，事实上有些状态检测的数据可以评估其他相关的状态。如通过轴箱体对轴承振动的检测，实现轴承早期故障的预测预警。然而，轴箱体的振动信息，还反映出车轮失圆（包括多边形）、车轮踏面剥离、擦伤等损伤，以及钢轨表面波磨、剥离、擦伤等缺陷状态信息。因此，围绕机械系统，应用机车车辆系统动力学理论，就可以通过有限的状态监测，实现更多状态的评估。
结语
在未来工作中可基于城轨整个大系统将车辆智能运维全方位拓展，联合机电、供电、信号、站台屏蔽门、工务等实现多专业融合的智能运维，将目前成熟的部件状态修技术进一步拓展应用（如牵引电机状态修可拓展到站台环控风机与电扶梯电机等；高压部件状态修可拓展到变电所高压电器与变压器等），逐步构建覆盖整个城市轨道交通的综合智能运维系统，全力支撑“智慧城轨”最终目标的实现。
参考文献
[1]中国城市轨道交通协会.城轨交通智慧先行——《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》正式发布实施[EB/OL].(2020-03-12)[2020-06-12].http://www.camet.org.cn/xhfb/4683.
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