（交通运输工程专业论文）铁路机车状态修修制研究.pdf

j b 瘟銮道厶堂童些亟堂僮论塞虫塞揩墨 中文摘要 摘要：在铁路面临高速发展的今天，客、货运量迅速增长，要求其运载牵引工具一一 铁路机车，必须保持正常的技术质量状态。因此，对机车进行及时、可靠的维修 工作是非常必要的。“安全第一，预防为主，以质量保安全”的机车检修工作在 铁路运输中占有非常重要的地位，它对于铁路运输工作的连续正常进行具有重大 的意义。我国现行的铁路机车检修制度是计划预防修为主的检修制度，它对于保 证机车安全运行起到了一定的积极作用，但也日益暴露出许多弊端，维修不足和 过剩维修的现象大量存在，严重地影响了铁路的运营效率和效益，因此，机车 检修制度的改革势在必行。 论文在进行广泛调研、搜集大量资料，运用技术经济分析方法，回顾国产铁 路机车检修制度的形成，分析了机车修制的现状，论述了现行铁路机车检修制度存 在的问题，分析比较了国内外铁路机车检修制度的发展及现状，指出其存在修程固 定、周期固定、范围固定等四大问题：通过研究检修制度的相关构成因素：检修原 则、依据、修理方式等，从可靠性理论出发，对机车现行修制作了简要分析，对新 形势下修制改革的重要性和必要性作了较为全面的论述，进一步确定了机车实行 状态修可行性依据，从而逐步延长机车检修周期，实现由计划预防修向状态修转 变：并从经济性的角度研究了机车检修制度中的有关问题，重点研究了机车的经济 使用寿命问题，最后，提出了完善铁路机车检修制度的设想。铁路机车逐步实施 状态修是修制改革的主攻方向，提出了铁路机车实施“定期检测预防修”的具体 方案，对实施过程和效果进行了总结。提出了在目前情况下进一步搞好机车检修 的几点意见，包括实行预防修与状态修并存，加强检测仪应用，配件跨段专业化集 中修等。 本文建议：我国铁路机车检修制度的改革应从实际情况出发，借鉴国外先进经 验，以可靠性、计划性、经济性为基本原则，逐渐向状态修转变，要“统筹规划、 分步实施、积极试点”。 关键词：铁路机车；检修制度；可靠性；经济性：状态修 分类号：u 2 6 9 1 a e 塞銮道厶堂童些亟堂僮论塞旦s ! 丛! a b s t r a c t a b s t i 认c t ：n o w a d a y s l em i l w a yh ah i 曲s p e e dd e v e l o p m e m ，t h em u s h r o o m i n gp a s s e n g e rc 印a c i t ya 1 1 dc a r g oc a r 】研n gc a p a c i t yr e q u i r em em e a n so fd e l i v e r y ，r a i l w a yl o c o m o t i v e ，t ok e 印t h e s t a t eo fn a t i l r a l t e c l l i l i q u eq u a l i t y t h e r e f o r e ，i t s v e r yn e c e s s a r y t om a i n t a i nt l l el o c o m o t i v er c l i a b l ya n di n 虹m e t h e1 0 c o m o t i v em a i n t a i nt h a tf o l l o w ss e c u r i t yf b t ，百v i n gp r i o r i t yt op r e v e n t i o na 1 1 de n s 谢n gs a f 文yw i t h h i 曲q u a l i t y h 0 1 d st h ev e r yi m p o r t a n ts t a n 坞i n 廿l er a i l w a yt r a i l s p o n a t i o n nh a s 黟e a t s i g n m c a n c et ot h ec o n t i n u o u s 锄dn a t u r a lc i r c u l a t i o no f r a i l w a y 仃a n s p o r t a t i o n t h er a i l 一w a yl o c o m o t i v cm a i n t a i ns y s t e ma c t i l a li st h es y s t e m 百v i l l gp r i o r i t yt op l a na n dp r e v e mm a i l l t a i l l w h i c hh a v ed e f i n i t ea c t i v ee f e c tt og u 盯a n t e et h es a f ec i r c u l a t i o no f l o c o m o t i v e b u to nt h eo m e rh a n d ，m u c hd e f e c th a sb e e nr e v e a l e di n c r e a s i n g l y ，t l l e r ei s al a 唱en u m b e r so f p h e i l o m e n o no fl a c ko f m a i n t a i na n d 曲吼d a l l tm a i n t a i n n ep r o b l 锄h 站b 删ya 舰t e dt h en l i l l l i n ge 丘c i 即c y 锄d b e n e f i t s ，s oi t t si m p e r a t i v eu n d e rm e s i t l l a t i o nt or e f b mt h e1 0 c o m o t i v em a i n t a i ns y s t e m t h ep a p e rc a 耐e st h m u 曲c o m p r e h e n s i v e s u r v e ya n dc o l l e c t su b s t 趾t i v em a t e r i a l s n a p p l i e sm et e c h n o l o 百c a le c o n o m ya n a l ”i c a lm e t h o dt oa i l a i y z ea n dc o m p a r et h ed e v e l o p m e n t a n d a c t l l a l i t ) ro f m i l w a y1 0 c o m o t i v em a i m a i ns y s t 锄b o t hh e r ea i l da b r o a d ns e a r c h e st h er e l a t i v ec o m p o n e mf k t o r so f m a i n t a i ns y s t e m ，s u c h 硒m a i n t a i n p r i n c i p l e ，b 船i s ，m a i l l t a i nm e t l l o da i l ds oo n b 船e do nt h er e l i a b i l i t yt l l e o r y ，“c o n f i m l s m e b 勰i s t o 铝t a b l i s h m es h o pa i l ds e c t i o nr 印a i r p e r i o d 丘d m t h e p o i n t o f f i xq u a i l t i 匆b y s e t i n gu pt h ev e t l i c l er c l i a b i l i t ym o d e l ，c o n s c q u e i l t l yt op r 0 1 0 n gm ev e h i c l eo v e r h a u l p 硎o ds t e pb ys t 印a n dr e a l i z et h e 仃a n s f - o 册a t i o n 丘d mp l a na i l dp r e v e n t i o nm a 抽t a i nt o t h ec o n d i t i o n b a s c dm a i n t e n a i l c e w h a t sm o r c ，“r e s e a r c h e sm e p r o b l e mo f m e l o c o m o t i v eo v e r h 孤ls y s t e m 舶mm ep o i n to f e c o n o m i c s ，t a l ( i n gt h ep r o b l e mo f e c o n o m i c a lu s el i f e 嬲e l i l p h 髂e s f i n a l l y ，nb r i n g so u tt h ea s s u m p t i o nt oc o 璐u m m a t e t h er a i l w a yl o c o m o t i v em a i n t a i ns y s t 锄 p a p e ，sp r o p o s a l ：t l l er c f b f l l lo f l o 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佳木斯、哈尔滨机务段、三棵树机车段等单位给予了热情的帮助和支持，在此向 他们给予的关心和指导致以诚挚的感谢。 在研讨工作及撰写论文期间，张海涛、柳万强等同学对我论文中的铁路修制 改革研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 感谢给予我关心、帮助和支持的所有老师和同学，感谢我的朋友、同事、家 人给予的理解、支持和帮助使我能够专心完成我的学业。 j e 瘟窑迪友堂童些亟主堂焦迨塞!绪论 1 绪论 铁路机车是铁路运输中的主要牵引动力设备，是构成铁路综合运输能力的重 要组成部分。自1 9 5 8 年第一台国产内燃机车试制成功至6 0 年代初期投入铁路运用 至今有近5 0 年历史，经过制造、运用、维修部门的共同努力，机车的技术状态有了 改善，性能得到提高，为完成铁路运输任务发挥了重要作用。 机车维修是机务部门组织运输生产活动的基础，是机车正常运行的有力保障， 对提高机车运用率有着非常重要的意义，为贯彻铁路运输企业的经营方针提供质 量优良的牵引动力和经济效益的保证。我国现行的机车检修制度是沿用5 0 年代蒸 汽机车修理模式和原苏联老的维修制度而形成的。它是按照我国内燃机车的结 构特点和性能要求，根据机车的质量和制造、修理的工艺水平制定的。其特点是以 各型机车的主要部件的质量寿命来确定各种修程的周期，有计划地进行定期维修。 这种以预防为主有计划的周期性修理制度，随着交通运输竞争的日趋激烈，科学技 术的快速发展，管理水平的进步，经过几十年来的实践，机车质量逐步提高，它对确 保铁路机车的技术状态发挥了应有的作用，基本上满足了当前铁路运输生产的需 要，而且仍然是今后一段时间内机车检修制度的基础。但这种传统的维修制度存在 明显的不足，尤其是随着列车运量快速增加、运行速度及密度的迅速提高对机车 的维修提出越来越高的要求。这种计划预防定期检修制度越来越难以适应列车提 速、重载、高密度的发展，逐步显露出它的落后和不足，主要表现在检修周期短、 在修时间长、维修成本高、机车运用效率低、总的经济效益差，零部件有效寿命 浪费严重，有些部件在拆装过程中造成无谓损坏，这也就不可避免地存在“失修” 和“过剩修”，使设备“用与修”矛盾更趋尖锐。维修手段的落后从某种意义上 说已成为行车安全的大隐患。 在这种背景下，为了提高我国机车修理的水平，对目前的铁路机车检修制度进 行系统的改革势在必行。1 9 9 1 年我国派出了第一个考察铁道机车车辆维修制度的 代表团，对美国和印度铁路机车车辆维修度、规程、计划、设施、方法和程序进行 了考察。1 9 9 4 年度铁道部在公布的铁路主要技术政策通知中明确指出“机车、 车辆的修理应在计划预防修前提下，逐步实施状态修、换件修和主要零部件的集中 修，改革配件的生产和供应体制，建立运用和维修的现代化管理体系”，贯彻“质 量第一”和“修养并重，预防为主”的维修思想、维修方针和维修制度。自2 0 0 4 年起，铁道部对机务布局进行逐步调整，调整的重点放在适应机车配置动车组和 电力机车、高等级客车车底和大载重的机车逐步占据主导地位变化的运用和检修 制度上，以技术进步为前提，合理确定机车检修办法、机车检修体制及人员安排 办法，逐步实现集中检修、全面调整维修关系和管理办法。机车维修方式由目前 的按时间计划为主的维修向以按零件状态为主的维修方式发展。2 0 0 7 年铁道部公 布的技术规程中明确提出铁路机车应实行计划预防修，实施主要零部件的专 业化集中修和定期检测状态修。 状态修与其他维修方式相比，其待机时间短，维修成本低，设备利用率高， 维修方式与企业目标和生产目标相一致，在企业追求经济效益的总体决策中，状 态修被选择是势在必行的，并将成为主要的维修方式。而且，状态修符合维修改 革的目标，即能用最少的人力、财力、物力消耗，保持设备在全寿命期内完成规 定的功能。机车维修制度实现状态修，不仅有利于提高机车设备的可靠性，满足 高速度、高密度旅客运输安全的需要，而且可以减少过剩修和失修，使维修的效 率大大增加，有效节省维修管理费用，增加设备使用寿命，为实现铁路运输扭亏 增盈目标提供了有利保证。因此，积极推进机车车辆修制改革，在预防修的基础 上，开展状态修，换件修和主要零部件的专业化集中修，推广先进检修手段和维 修装备，形成运用、维修的现代化管理体系，建立和完善机车按走行公里进行检 修的模式是机车维修的发展趋势。 状态修的概念，经过铁道部机务系统多年的试验、研讨，国内基本统一了认 识：即通过对机车主要部件的检测和诊断，以及根据实践经验的积累，基本掌握机 车的技术状态，有计划适时地安排机车检修。它是相对事后维修和以时间间隔为 基础的计划维修制度而提出的，是以设备实际技术状态为基础的一种维修制度。 状态修也称视情维修，它与计划定期维修同属于预防维修的范畴。状态修能有效 地克服设备失修和过剩修两大弊病，做到适度维修。状态修的原则是预防为主， 其要领是按状态、有计划，其基本思想是不失修也不过剩修，使设备处于受控状 态，实施动态管理，避免不必要的维修，防止故障的发生，提高维修的经济效益 和设备利用率。 本论文正是在着重研究我国现行铁路机车检修制度的基础上，提出一些完善 我国机车检修制度的设想。从机车检修制度的历史演变出发，分析其存在管理体 制不完善和缺乏技术经济论证不足之处；阐述了当今国际上处于主流地位的两大 维修模式，分析了其各自的特点和适用条件；把国际上最先进的设备维修管理理 念引入到我国铁路机车检修制度制订的理论体系中，并据此提出了完善我国铁路 机车检修管理体制的一些设想。通过研究机车的可靠性理论、故障理论，采用状 态检测与诊断技术，扩大状态修理成分，在对我国铁路机车检修周期的制定上， 逐步推进以可靠性为中心的维修思想。认真做好技术资料的积累和寿命分析，对 其进行技术经济分析，为检修周期的完善提供定量分析依据，为更合理地制定检 修周期和逐步实行以可靠性为中心的维修制度奠定基础。 2 2 机车检修制度的基本问题 机车质量是行车安全的重要基础，安全和质量是机务工作的两大支柱。作为 牵引动力的机车质量好坏，直接影响运输安全好坏及运行秩序，直接关系成本控 制的盈亏。机车质量的可靠性是由设计及制造所确定的，有效段修质量和运用保 养质量只能保持其固有的可靠性，因此机车质量是检修源头质量和运用保养质量 的综合体现。“修养并重”是指机车检修和机车保养对机车质量采说是同等重要的 两个方面。检修保源头质量，立足于恢复机力，体现以“修”为主，“养”在其中； 运用抓保养质量，立足于爱护机力，体现以“养”为主，“修”在其中。源头质量 是保养质量的依托，保养质量是源头质量的延续，修与养共同作用才能保持机车 质量的固有可靠性。 机车检修的根本任务是通过定期检修或诊断状态修来消除各零部件、机组在 运行中的损伤，经常保持和不断恢复机车的基本技术性能，保证机车正常运用。 因此检修工作的重点是从分析、研究机车零部件的损伤现象及其规律出发，制定 质量控制措施，解决工艺、标准、范围与生产组织的问题，确定免维修的检修周 期，确保运用机车质量可靠性。 2 1 维修思想的发展 维修理论是随着维修实践的发展和需要而发展起来的。维修理论的发展进程 大致可以分为3 个阶段，即事后维修阶段、以磨损理论为基础的维修阶段和以可靠 性为中心的维修阶段。这3 个阶段不是截然分开的，它们是相互重叠、彼此联 系的。 事后维修阶段 这个阶段大致从出现技术装备开始到2 0 世纪4 0 年代中期。当时装备比较简 单，机械化程度不高，可以通过眼看、耳听、手摸等直观判断来发现和排除故障。 由于生产率低，装备停时的影响也不是很大。技术装备维修理论的发展且当时装备 大多数的设计余量很大，使用比较可靠，不易发生故障。因此一般在维修中采用事 后维修的方式，装备“不坏不修，坏了再修。”日常除了简单的清扫、润滑等维护工 作以外，很少进行系统的维修，只是凭经验来排除故障，因此维修不被认为是什么 学问，只是一门技艺。所以此阶段的维修领域中没有系统的维修理论，只有一些相 关的维修概念。 传统维修理论维修阶段 这个阶段是以磨损理论为基础的，时间大概从2 0 世纪4 0 年代中期到6 0 年代 中期。在此阶段中的技术装备基本上属于机械装备，因此装备出现的故障大多数是 磨损类型的机械故障，也就是说装备的可靠性是随工作时间的增加而下降的。随着 生产力的发展，事后维修的思想发生了明显的变化。特别是第二次世界大战期间， 由于对物资的需求急剧增长，而劳动力却锐减，这就导致了装备机械化程度的提 高。到了5 0 年代，这种机械化程度高的装备数量更多、更复杂，生产力大为提高。 随着生产对这些装备依赖性的增长，停机就变成了至关重要的问题。为了预防故障 的发生，逐渐形成了计划预防性维修的概念。也就是在装备机件磨损到限以前按照 时间计划进行维修。尽管美国、前苏联早在2 0 世纪2 0 年代就实行了预防性的定 时维修，但直到2 0 世纪5 0 年代计划预防修制度才逐渐成熟。计划预防维修体制是 按照计划对装备进行分解检查、更换翻修。这种维修与事后维修相比，显然在防止 故障、减少停时、提高效益等方面有较大的优越性，因此相继被各国采用，成为技 术装备维修中占统治地位的手段。我国工业从第一个五年计划开始也从前苏联引 进了这种维修体系，机车车辆也不例外，从蒸汽机车开始直至今天的内、电机车一 直采用这种计划预防修的维修体制。在这种“以预防为主”的维修思想指导下，预 防维修实践的促进下，产生和形成了一套以磨损理论为基础的维修理论体系。 这种传统的计划预防修的维修理论具有如下的特点： ( 1 ) 认为装备的每个机件工作时都会产生磨损，从而引起故障。由于磨损是随 工作时间而加剧，因此每个机件的可靠性与时间有关。 ( 2 ) 装备的故障率变化按照浴盆曲线的规律，即机件故障率作为时间的函数分 为3 个阶段：产品刚刚投入使用故障率较高的早期故障期：故障率低平的偶然故障 期：磨损到限故障率激增的耗损故障期。 ( 3 ) 由于把机件磨损或故障作为时间的函数，因此定时维修、拆卸分解就成为 这种维修的主要方法，具体实施可以概括为：“定期检查、按时保养、计划修理”。 ( 4 ) 计划预防修的关键是确定装备及其主要零部件的检修周期，合理划分维修 等级及维修周期结构，制订维修规程与规范。装备维修时间是以故障率曲线( 浴盆 曲线) 中耗损故障期始点( 即偶然故障期终点) 来确定的。 近代维修理论阶段 这个阶段是近代维修理论产生、发展的时代，时间大致从2 0 世纪6 0 年代开始， 至今仍在充实发展之中。近代科学技术的飞速进步，高新技术迅猛的发展，使技术 装备越来越复杂，它们不再是单一的机械化产品，而是集机械化、电子化、控制与 信息化于一身的高科技产品。机车车辆在铁路高速、重载的要求下，也从原来的机 械产品( 例如蒸汽机车) 逐渐转变成高科技产品( 例如高速列车) 。此外，近代科学理 论的发展，新兴学科的出现，特别是可靠性工程、维修性工程、计算机技术、概率 4 与数理统计、故障诊断技术、断裂力学、技术经济学、工业管理学等现代科学理 论为维修理论的形成与发展奠定了基础，如今维修理论在这些近代科学理论的基 础上已经形成了一门崭新的综合性学科，用来指导装备的维修实践，以获得最佳的 维修效益，保证装备运用的可靠性与安全性。维修思想的确立取决于质量意识。质 量意识是指人们在社会经济活动中，对质量的地位与作用及其规律的认识过程。 机车维修实践需要一种维修思想作指导，确定一种相适应的维修理论作为维修制 度的基础。根据机车运用和维修的实际确立维修思想和制度。 维修制度的确定取决于质量意识。机车维修实践需要一种维修思想作指导， 确定一种相适应的维修理论作为维修制度的基础。根据机车运用和维修的实际确 定具体的维修思想和制度。 2 1 1 计划预防维修制度 在“预防为主”维修思想指导下，以磨损理论为基础的计划预防维修制，也 就是我国现行采用的修制。这种维修制度是根据机车的走行公里或运用天数( 根据 调车机车换算公里) 来确定修程。由于把机件磨损或故障作为时间的函数，因此定 时维修、拆卸分解就成了这种修制的主要方法。计划预防修的具体实施可概括为 “定期检查，按时保养，计划修理”，计划预防修的关键是如何确定机件耗损故障 期的开始点，并据此确定主要零部件的修理周期，合理划分修程及修理周期结构， 制定维修范围。 2 1 2 预防维修制度 在“以可靠性为中心”维修思想指导下，以故障统计理论为基础的预防维修 制，是在计划预防维修制的基础发展起来的。在实践中人们发现并不是维修越勤， 修理范围越大，就能减少故障，相反会因频繁拆卸而出现更多的故障。对于设计 制造缺陷而影响可靠性的机件，只能通过技术改造去解决，而不能通过维修去解 决。因此“以可靠性为中心”的维修制度提出按照机车各机件的功能、功能故障、 故障原因和故障后果采确定需要做的维修工作。 2 1 3 状态预防维修制度 考虑到机车设计、制造水平的提高，段修工艺的不断完善，新技术、新工艺、 新材料的应用，有必要对机车修理制度进行必要的改革，提出状态预防维修制度。 j 夏銮垣左堂主些亟生僮盈塞2 丑至拴篮劁廑的基奎间壁 状态预防维修制度是针对两种维修思想的利弊，根据机车质量的现状，在保留计 划预防修制度中“预防为主”的合理内涵，又能体现以可靠性为中心，根据机车 实际损伤状态实行按需修理而提出的。根据这样的维修思想，明确段修质量管理 的关键是在充分利用机车质量固有可靠性的同时，根据机车实际质量状态，正确 选择维修方式，实现机车检修质量可靠性管理，达到运用机车质量免维修的目的。 修制改革的目的是实现机车质量可靠性管理，达到运用机车质量免维修，使 修理工作量与实际工作量相符合，减少或杜绝“修理过剩”和“维修不足”，“修 理过剩”是成本浪费，“维修不足”是质量失控。状态预防维修制度的内涵概括为 六句话，“复合指标，确定修程周期；寿命状态，制定检修范围；中修招标，实行 风险抵押：区域分工，建立责任中心；三中一大，延长大修公里；局做大修，降 低检修成本”。这六句话是一个互相联系，不可分割的整体。研究修制改革就是围 绕为什么修( 状态、计量、强制内容) ，修什么( 检修范围) ，什么时间修( 维修方式) ， 怎么修( 检修工艺) ，达到什么维修标准( 检修修程) ，确定免维修周期长短( 检修周 期) 。具体表述为，在机车辅、小、中修程中，对于进入同一修程的机车，检修周 期可长可短，检修范围可大可小，检修方式可分可合，质量成本按范围可增可减， 达到通过机车检修恢复固有可靠性的目的。 修制改革的重点是围绕建立科学合理的修理周期结构和定项同期化修理范围 而展开的。主要是在检修周期、检修范围和检修方式上的突破。按照机车的种类、 用途、构造特点、工作条件和工作制度来决定，在一个修理周期内采取多种不同 类别的修理且其次数按规定的顺序排列而成修理周期结构。 1 、检修周期可长可短是由检修周期结构决定的。制定检修周期结构要根据机 车的种类、用途、构造、工作条件和工作制度，要按照与负荷量、公里量、时间 量分别挂钩的质量状态，确定各型机车、不同用途的机车检修周期，使修理周期 结构更加符合机车实际运用规律。 2 、检修范围可大可小是由定项同期化修理范围决定的。制定定项同期化修理 范围要根据机车零部件的物质寿命、技术寿命和经济寿命的长短及季节特点，在 每个修程中把强制维修的零部件作为固定检修范围，根据状态诊断范围诊断出的 缺陷另部件作为动态检修范围，形成定项同期化修理范围，使检修范围更加符合 零部件损伤规律。诊断范围包括人检和机检两部分，人检是对显性故障的确认， 机检是对隐性故障的确认。 3 、检修方式有分有合是由内燃机车检修一次作业过程中的“修前诊断、修中 控制、修后反馈”三个不同阶段所采用维修方式不同来决定的，修前诊断是以视 情维修( 状态修) 为主，修中控制是以定期维修( 计划修) 为主，修后反馈是以事后 维修( 故障修) 为主。由于以前忽视了机车检修过程中的“修前诊断”，掩盖了动态 6 j 夏窑适盍堂童些亟堂焦熊塞2 扭至捡丝剑廛丝基奎回壁 下才能反映出来的机车故障，由此造成了机车检修过程中的“修中控制”缺乏针 对性，是造成维修不足或维修过剩的主要原因。 4 、质量成本按范围可增可减是由动态检修范围的变化所决定的，因此质量成 本由两部分组成，强制维修范围成本是固定的，动态维修范围成本是可变的，依 据动态范围可增可减的。但都要求把质量成本用到提高机车检修质量上去，而又 不超支。 长期执行以公里量或时间量为主的计划预防修，偏重磨耗损伤的统计，因此 忽视负荷量对零部件功能损伤的研究。功能故障是指零部件在规定的条件和时间 内，不能达到规定功能作用，可以说各段所发生的机破、临修、碎修大多是功能 故障。由于运用区段不同，牵引定数的不同，运行速度的不同，运用机车使用别 不同，机车类型不同，机车实际的负荷量是不同的，判定机车负荷量大小通常用 负荷率来确定。确定机车运用负荷率的办法有以下几种： 1 、机车的毛负荷率数值。就是机车牵引运用时累计消耗功率的平均值和机车 标称功率的比值。根据有关资料，原苏联i ( 1 l l 为2 7 一4 0 ，美国k m 为6 2 3 3 6 ，东风4 b 货k m 为3 0 一6 5 。显然我国内燃机车的负荷率要大的多。 可根据水阻试验或台架试验时，柴油机的不同转数对应的功率值与监控装置所记 录的曲线对应计算，也可随车实测得出。 2 、机车吨功率数值。直观判断负荷率的办法是每吨货物重量的牵引功率平均 值。据有关资料显示：美国1 4 7 k w ，n d 5 型内燃机车为0 8 8 k w ，东风4 b 型货运 内燃机车牵引3 5 5 0 t 按机车标称功率为o 5 6 k w ；东风4 c 型内燃机车牵引3 5 5 0 t 为 o 6 1 k w ，东风8 型内燃机车，牵引3 5 5 0 t 为0 7 6 k w 。国产三种机型中，东风4 b 型 内燃机车的负荷率最大，东风4 c 型内燃机车次之，东风8 型内燃机车稍好。可根 据实际使用机型及图定牵引定数算出。 3 、运用机车燃油单耗。燃油消耗率是判定机车热负荷的重要指标，可根据同 种机型在同一牵引区段所发生的单耗变化去判定柴油机热负荷。 4 、根据机车配件磨耗量。机车在整个运用过程中，仅从零部件正常磨耗的角 度来分析，大致可分为三个阶段，即：初期磨合阶段、运用阶段以及使用报废阶 段。机车运动零部件产生磨耗的情况可分为：正常磨损和非正常磨损、终期磨损。 正常磨损包括初期磨损、正常运动磨损。非正常磨损包括研料磨损、熔着磨损、 疲劳磨损、腐蚀磨损等。可通过拆检或参数测量来判定磨损大小。 2 2 维修方式的选择 维修方式是指对机车维修时机的控制。也就是重点维修时机是通过采取不同 7 e 丞窑堡太堂童些亟主堂僮迨塞2 扭王捡丝剑廛鲢基奎回壁 的维修方式来实现的。根据需要维修的项目，逐项分析其可靠性及发生功能故障 的影响，采确定应采取哪种维修方式。 2 2 1 维修方式分类 1 、定期维修( 计划修) 以使用时间( 公里) 作为维修期限，只要机车到预先规定 的时间( 公里) ，不管其技术状态如何，都要进行规定的维修工作，这是一种强制 性的预防修理。定期维修( 计划修) 方式是通过维护保养、检查及按计划的维修 保持要求达到的状态，即通过防止、减少磨损或及时消除磨耗现象避免有预兆的 故障，也就是在发生故障前发现隐藏的故障，使其不构成危害。这种方式只有在 设备或构件的状态由于磨损而不断地、较慢地恶化时才有效。定期维修的关键是 如何确定维修周期，正确的维修时机应当是浴盆曲线中偶然故障阶段结束点，故 障率曲线急剧上升之前。定期维修方式的优点是容易掌握维修时机，维修计划、 组织管理工作也比较简单。缺点是对磨损以外的故障模式，诸如疲劳、锈蚀以及 因材质或使用维修等条件造成的故障没有考虑，经实践统计研究机车绝大多数的 故障都是由于磨损型以外的故障，即为早期故障和偶然故障，因此维修时机难以 确定，另外，定期检修中的大拆大卸方法也不利于发挥机件固有的可靠性。 2 、视情维修( 状态修) 是按实际技术情况来确定维修时机( 周期) ，它不对机件 规定维修期限，不固定拆卸分解范围，而是在检查、测试其技术状况的基础上确 定各机件的最佳维修时机。这种维修方式是靠定量分析和监测机件的某些参数和 状态数据来决定维修时间和项目。显然这种维修方式是一种按需维修方式，可以 充分发挥机件的工作能力，提高维修有效性，减少维修的工作量和人为差错，采 用该方式的基础和先决条件是范围广泛的计算机维修信息系统，先进的通讯手段 和精密可靠的检测诊断手段，以及较高的人员素质。 3 、事后维修( 故障修) 是在机件发生故障后才进行修理，一般不属于计划维修， 只有对维修对象在维修管理中采取特殊的措施时，才使用这种方法。它不控制维 修的时机一般不是可以自由选择的方式，而需根据结构的故障状态进行选择。实 践证明，有些机件既便是发生故障也不会危及安全造成后果，采用事后维修则更 经济。对于一些采取冗余技术的机件，虽一台出现故障，另一台会自动接替工作， 也是采取事后维修方式。 由上述三种维修方式的特别可以看出，它们各有其适用范围，本身并没有先 进落后之分，在机车检修中往往根据机车故障的分类，选择使用维修方式，以充 分利用各个机件的固有可靠性。 b 立銮垣盘堂童些亟堂焦诠塞2 扭王拴篮劁毽趋蕉奎回壁 2 2 2 机车故障分类 机车故障的发生、发展过程都有其客观规律，研究故障规律对制定维修对策， 以及建立更加科学的维修体制都是十分有利的。机车的故障是多种多样的，归纳 起来分为渐发性故障和突发性故障两大类。我们所界定的状态预防修主要是针对 渐发性故障而言。 1 渐发性故障是指通过事先的测试和监控，可以预测到的故障，是由于机车 初始参数逐渐劣化而产生的。这类故障与零部件的磨损、腐蚀、疲劳以及蠕变等 过程有密切关系。按故障发生原因归纳为三种：磨损性故障，由于零部件正常磨 耗造成的故障。错用性故障，由于操作错误，维修不当造成的。固有的薄弱性故 障，由于设计或制造质量以及安装调试等问题，使机车或零部件出现薄弱环节， 在正常使用时产生的故障。 运用机车及零部件的损伤现象多为渐发性故障，表现在与运用公里有关的零 部件损伤状态，如：轮轴、齿缘、齿轮、电机轴承等，这类损伤形式主要是磨损； 与工作负荷量( 工作时间或工作频次) 有关的零部件损伤状态，如：活塞连杆组、 基础制动装置、钩缓装置、接触器、继电器、空。气制动装置等，这类损伤形式 主要是磨损和疲劳；与时间有关的零部件损伤状态，如：车体、油水管路、化学 材料、橡胶制品等，这类损伤形式是腐蚀、老化。 2 突发性故障是指各种不利因素以及偶然的外界影口向共同作用产生的，这 种作用已经超出了机车或零部件所能承受的限制。这类故障有：因润滑中断而使 零部件产生热变形裂纹，如无油压起机。因机车使用不当出现超负荷而引起的零 部件折断，如飞车。因各种参数都达到极端值而引起的零部件变形和断裂，如大 连厂对1 6 v 2 4 0 z j d 型柴油机在冬季使用中的测试研究表明，在冬季大气温度低于 一1 0 时，温度对气缸内的爆发压力有明显的影响，最高爆发压力可达1 5 一1 6 m p a ， 超过技术标准( 1 4 h m p a ) ，温度更低时，爆发压力可能会更高。突发性故障往往 是突然发生，一般无明显症兆。 3 机车故障机理是指引起故障的物理的、化学的、机械的、电器的、人为的 原因及其因果关系、原理等。无论随机故障或是规则故障或是偶发故障，最后导 致功能故障，即机车或零部件丧失了规定的性能标准。根据机车故障发生的机理， 找出其内在的规律，成为质量状态认定和预测的依据，通过有关质量信息进行传 送、加工、反馈，建立机车零部件损伤状态综合履历管理系统。机车或零部件使 用过程中，其性能或状态随着负荷量、时间量、公里量的推移而逐渐下降。很多 故障发生前会有一些预兆，这就是潜在的故障，其可识别的物理参数、化学指标 表明一种功能故障即将发生。因此，各种故障状态，如：异常振动、磨损、疲劳、 9 i e 塞銮适左堂主些硒堂焦途塞2 扭芏捡丝剑廑的基奎回壁 裂纹、破损、过度变形、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、松弛、发热、烧损、绝缘老 化、异音、油脂劣化、粘合、污染及其他，都可以根据状态诊断技术的监测，结 合已有的知识，按照机车故障机理对异常现象进行分析、判断，确定故障的性质、 类别、程度、原因、部位，并提出控制故障、消除故障的措施。 铁路机车是一个非常复杂的动力系统，数万个零部件工作中相互耦合，呈现出 复杂的对外输出信号，机车工作过程是一个复杂的动态过程、随机过程，在不同时 刻的任何观测数据是不可重复的，从系统理论特性看，机车故障具有以下一些特 点。 ( 1 ) 层次性：机车数万个零件共同工作，元件之间相互耦合，决定着机车故障的 层次性，一种故障由多层次原因构成。 ( 2 ) 突发性及缓变性：突发性故障发生在瞬间，无明显症状，难以预测，而缓变 性故障具有渐进性和局部功能失效的特点，可以预测。 ( 3 ) 模糊性：机车故障和征兆信息并不是一一对应的，具有随机性，征兆之间界 限是模糊的，并且某些信息具有不确知性。 ( 4 ) 趋势性：机车大部分故障有随时间变化的一种趋势，即从微小征兆向显著 征兆发展的趋势。 以上是从一个侧面对铁路机车故障分析而作出的判断，实际应用应该以随机 过程为出发点，运用各种现代的科学分析工具，综合判断机车故障现象的属性、构 成与发展 1 0 i 塞銮适盘堂童些亟堂焦迨塞3 国处迭堕丑至捡堡剑廑鳆蕉屋丛埋丛 3 国外铁路机车检修制度的发展及现状 随着铁路运输业的不断发展，科学技术水平的不断提高，铁路机车维修的综 合效益己成了人们所关注的问题，即用最小的费用，得到最高的运行可靠度和使 用效率。因此，各国铁路都在潜心研究更科学、更合理的维修制度和维修方法。 我国现行的铁路机车检修制度不尽完善。随着铁路运输业的发展和经济体制 改革的深入，修订机车检修制度的工作已提到议程上来。制定新的机车检修制度 是一项复杂的课题，不进行专门的调查和试验、研究，就难以达到最佳经济效果。 因此，结合我国的实际情况，借鉴国外客机车检修方面的经验，更是其中至关重 要的环节。 对铁路机车车辆实行按其实际技术状态修理起源于欧洲，目前在北欧一些国 家发展较快。瑞典铁路维修部门施行的是以计划修为主，状态修为辅的机车车辆 检修制度，并在逐步扩大状态修的推广运用范围。德国i c e 高速列车在回检修基 地前l o o 公里处，就根据列车监视、故障诊断的结果，通过信息系统传递给检修 基地，在列车还没有到达之前已经做好了一切检修准备。它可以最大限度地节省 保养费。先进的故障诊断及地面信息管理系统是实现车辆状态修的前提。目前各 国高速列车都做到了3 0 0 0 公里以内不需任何维修，一般预防性维修大多以模块化 换修为主，以节省列车维修停车时间，提高列车使用效率。 3 1 美国现行机车维修制度 美国是较早推行状态修的国家。美国现行的机车修理制度是以安全为前提， 以效益为中心的维修制度。各铁路公司在从r 标准、f r a 法规和制造厂家建议所决 定的计划预防修的大框架下，根据本公司特点决定维修周期和修程，在具体修理 中按照实际情况实行状态修和换件修。在管理体制方面，美国铁路实行高度集中 化管理，机车车辆的各级维修都归运营系统；严格专业化分工，运用和检修分开； 广泛实行状态修、换件修和主要零部件的集中修。在技术基础方面，除机车技术 水平和质量普遍高于我国外，还有完善的机车车辆维修信息系统和实用的检测手 段。在检修厂、段的规模和配置方面，美国机车车辆大修厂不超过1 0 0 0 人，机务 段不超过3 0 0 人，车辆段不超过1 0 0 人。厂、段不再拥有加工能力。例如美国的切 西滨海铁路公司( c s x ) 和联合太平洋铁路公司( u p ) 都是用3 0 0 0 人左右完成3 0 0 0 多 台机车的各级维修装备任务。这样的维修制度，充分体现了以安全为前提，以效 益为中心的维修思路，以安全为前提决定了计划预防修的大框架，以效益为中心 e 丞窑通太生童些亟堂位迨塞! 亘丛丛蹬狃至丝丝剑廑的蕉展盈强丛 的思想决定了具体维修中包含有状态修和换件修机车入厂( 段) 后不再像过去一律 大拆大卸，而是根据状态来决定有关部门的修理范围，决定状态修好坏的主要依 据是： 1 ) 计算机信息系统提供的机车及部件履历； 2 ) 以机油光谱分析为主的检测诊断系统； 3 ) 机车微机诊断系统提供的信息； 4 ) 必要的人工检查。 状态修的前提是对各主要零部件的使用寿命有比较深入的了解，必须通过计 算分析和长期的试验，统计，掌握各主要零部件的使用寿命，以便根据这些零部 件的使用寿命制定出切实可行的检修范围和检修周期，将过剩维修减至最少。 美国机车维修工作，除利用计算机信息系统和必要的常规检查外，还采取了 适情、实用的检测手段，检测的另一措施是机车自身微机控制系统，该系统除对 机车进行优化控制外，还能对机车故障进行诊断，并给出故障排除指南和操作程 序等，给操作人员拆除故障带来方便。 1 、以安全为前提、以效益为中心的维修制度 ( 1 ) 从r 标准和f r a 法规 为了确保机车的安全，美国铁路机车维修必须遵守北美铁路协会( 从r ) 标准和 美国联邦政府铁路管理局法规( f r a 法规) 。从r 标准是铁路安全标准，而f r a 法规是 铁路公司必须严格遵守的美国联邦政府公布的铁路安全法律。f r a 法规第2 2 9 节规 定：“所有运用机车都要求做两种基本检查，即每日一次的日常检查和每季度一次 的较大范围的检查。”这是以法律形式规定的机车必须定期进行的检查维修。 ( 2 ) 各铁路公司维修制度大同小异 各铁路公司在从r 标准、f r a 法规和制造厂家建议所决定的计划预防修的大框 架下，根据本公司特点决定维修周期和修程。在具体修理中按照实际情况实行状态 修和换件修。这种维修制度，充分体现了以安全为前提，以效益为中心的维修思路。 以安全为前提决定了计划预防修的大框架，以效益为中心的思想决定了具体维修 中包含有状态修和换件修。 ( 3 ) 美国铁路机车维修体系的特点主要是：高度集中化管理；严格专业化分 工；广泛实行状态修、换件修和主要零部件的集中修。 集中化管理：维修中的一切重大问题由公司总部统一决策，权力高度集中。主 要表现在： 生产计划集中管理。所属段要将每年生产计划、经营预算、劳动工时等上 报总部审核批准。厂段设备改造、基建、大修等也需将原因、投资预算上报核准。 批准后要按计划执行，不得超支。 1 2 j e 丞g 迪厶堂童些亟堂僮途塞国处毯蹬扭生捡篮剑廑塑蕉屋星理丛 维修政策统一制定。维修规范、规程都由总部统一制订，厂段派人参加， 公布后须认真执行，发现问题要上报总部，由总部研究修订。 机车集中调度。机车的运用由总公司调度中心统一安排，机车