牵引系统设备全生命周期管理研究_张芳.pdf

内燃机与配件 牵引系统设备全生命周期管理研究张芳，陈倩茹，张馨雨（湖南铁路科技职业技术学院 湖南 株洲 ）摘要：动车组牵引系统作为高速动车组的动力来源，是保证动车组高速安全运行的重要设备，为了有效提升牵引系统设备的使用效率和预防故障发生影响动车组正常运行以及造成不必要的资源浪费。因此将全生命周期管理的理念应用到动车组牵引系统设备管理，对于提升动车组牵引系统设备管理质量和保障动车组运营安全具有重要意义。本文首先分析和总结动车组牵引系统设备管理的现状，接着简要分析全生命周期管理理论，最后探讨动车组牵引系统设备全生命周期管理的方法。关键词：牵引系统；全生命周期管理；运营安全中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，（），：；基金项目：年湖南省教育厅科学研究项目“基于全生命周期管理的高速列车牵引电机剩余寿命预测研究”（项目编号：）；年湖南铁路科技职业技术学院课题项目：基于 技术的高速列车滚动轴承故障预警方法研究（课题编号：）。作者简介：张芳（），女，汉族，湖北黄冈人，硕士，讲师，主要研究方向：动车组检修、智能控制。引言随着轨道交通技术的不断发展和社会节奏的不断加快，快捷方便的交通方式越来越成为大众的偏爱，拥有快速、安全、环保等优势的高速列车成为旅客出行的首要选择。年，京津城际作为中国第一条具有完全自主产权的高铁线路开通。随后，中国高速铁路进入了全面建设和高速发展时期，相继开通了武广、沪宁、郑西、京沪、京广等多条高铁线路。截至 年底，中国铁路营业里程超过 万公里，其中高铁达到 万公里以上，达到全球高铁总里程的以上，让中国成为运输密度最高、运营里程最长、运营网最复杂的高铁国家。然而到 年，中国铁路网营业里程是 万公里，而高速铁路就达到了 万公里。随着高速铁路规模不断壮大，对其运营维护管理水平和安全稳定运行都提出了更严格更高的要求。目前中国轨道交通行业存在建设管理现代化水平不高，设备管理缺乏信息化、智能化，因此，动车组运行管理手段已经难以适应现代化铁路快速生产建设和发展的需求。动车组牵引系统作为动车组的动力系统，它的安全性和稳定性将直接影响动车组的高效运行以及乘客和设备的安全。因此准确合理地预估动车组牵引系统设备的可靠性，并为其所有设备提供全生命周期的数据管理，在运营维护过程中提供针对性的检修依据和报废方案，从而减少设备故障率和减少资源浪费，成为当前专家研究的重点方向。产品全生命周期管理（，）作为先进产品质量管理有效手段，它围绕产品从设计制造、运营使用维护到报废回收的设备全过程数据进行管理，从而实现设备全生命周期成本最经济、设备综合产能最高的最高目标。为了进一步满足高速铁路“安全、可靠、优质、高效、经济运行”的现代化要求，需要对动车组牵引系统设备的运行管理、监督管理和资产管理采用精细化和信息化管理模式，从而实现高速铁路资产回报率最大化的目标。因此，如何将全生命周期管理的理念应用于动车组牵引系统设备管理中，对提高动车组牵引系统设备管理质量和管理水平，确保动车组的安全安全、可靠和高效运营具有重要的现实意义。动车组牵引系统设备管理的现状分析动车组牵引系统设备种类多、规格复杂、技术含量高、生产制造要求高，主要包括受电弓、车顶高压设备、变压器、变流器、牵引电机、联轴节、曲轴箱以及冷却装置等，如图所示，动车组牵引系统的作用原理是动车组受电弓从接触网上获得 、的单相交流电，再通过真空断路器传输给牵引变压器，牵引变压器将 、的单DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.13.018 年第 期相交流电进行降压，降成 单相交流电输送给牵引变流器，脉冲整流器将单相交流电整流成直流电，经过直流回路滤波稳压后，输送给逆变器，逆变器将直流电逆变成为电压频率都可调的三相交流电供给三相异步电机使用，从而带动车轮在钢轨上滚动，动车组正常运行。由于动车组牵引系统设备的制造厂家多，采购渠道多样，目前动车组牵引系统设备管理的数字化和信息化的都有待加强。图动车组牵引系统主电路图 牵引设备管理系统设计简单，存储数据不全面目前动车组使用的设备管理系统只存储了运营维护阶段的数据，前期阶段的设计制造数据、施工安装数据，后期的报废回收数据在此系统中都未进行登记和储存，同时设备出厂技术参数以及检验报告数据没有与设备一同交付使用单位 动车所或动车段，导致设备设计数据、设备施工调试记录和数据不能共享到设备管理系统数据库，造成设备管理系统存储数据不全面。牵引设备管理系统数据无法实现共享、存储时长有限铁路系统数据保存安全关乎到动车组正常安全运营，因此需要专用的系统来储存数据。目前由于收到网络物理隔离或厂家壁垒等影响，使设备运行数据、检测数据、以及履历簿数据无法实现实时共享和关联分析；部分设备的更换和报废等重要数据并没有形成电子记录无法保证存储时长；设备亚健康数据以及故障数据并没有实现自动识别和永久存储，从而无法预测设备运行状态。动车组设备流转透明度不高，成本难以精准控制动车组设备的采购部门、资产管理部门以及财务部门信息等系统都各自独立，互不衔接，设备数据信息无法共享；设备和器材需求仍由各站段、车间和工区进行人工线下填报，无法精确掌控设备的留存量和需求量；设备器材出入库流转人工操作效率低、纸质台账数据透明度不高；维修、大修和技改投入产出绩效几乎无法精确计算和评估，导致设备配置不科学和设备成本控制难以精确。牵引设备没有唯一的身份识别方法牵引设备都没有进行唯一编码管理，影响设备基础信息采集；实施设备管理的工区、车间以及基层站段对设备数据信息化管理重视不够，无法实现数据的共享；牵引设备没有唯一的身份，导致其资产管理无法智能化，依旧依靠人工进行资产盘点，不仅降低工作效率，还无法保证资产盘点的全面性，从而影响资源管理和使用。全生命周期管理理论的研究现状 国外关于全生命周期管理理论的研究现状设备全生命周期管理包括设备管理和资产管理。全生命周期成本管理（，管理）模式的概念最早是在瑞典铁路系统得到应用，并进行总结提出，为设备全生命周期管理奠定了理论基础。美国国防部首次实践运用这一管理思想，并对全生命周期管理理论的内涵进行了系统论述，并颁布一些标准。年，随着 全生命周期成本评价 标准草稿的颁布，使全生命周期成本管理方法被更多研究学者所关注。国内关于全生命周期管理理论的研究现状全生命周期管理涉及领域广泛，目前国内学术界对全生命周期管理理论尚未有统一的内涵解释。周康渠等人在阐述了 的定义和内涵，以及分析了制造业产品全生命周期各阶段的主要影响因素和研究内容的基础上，从市场和协同的角度建立了基于制造业的 主要理论体系的初步框架，从而提高企业及产品的竞争力。李公田以降本增效为控制目标，分别从基础层、业务层和分析层三个层面，开发了设备全生命周期管理系统，并在河钢乐亭进行实践验证，验证结果显示设备的管控能力和企业核心竞争力都得到了提升。王建利从设备管理过程角度进行研究，收集并处理国防设备从设计制造到淘汰报废的整个生命周期管理过程中所有相关数据，分别从系统总体架构、系统接口模型、数据库技术和系统安全等方面开放设备全生命周期管理系统。因此，动车所或者动车段有必要借助和大数据技术和互联网信息技术对牵引设备科管理实行全生命周期管理，从而建立能够满足多层次多单位需要的信息和数据共享平台，覆盖设备设计、制造、预算、采购、使用、维护、检修、更换、回收和报废等各阶段，实现“让数据多走路，让员工少跑腿”的全新局面，促进牵引设备高效率维护和高质量管理，实现对动车组设备“设计制造 采购分配 使用维护 检修更换 回收报废”的闭环管理。动车组牵引系统设备全生命周期管理的研究由于智能技术的快速发展和大数据的广泛应用，为铁路行业的设备全生命周期管理提供更全面的技术支撑，也进一步提升铁路设备管理的智能程度，对机械设备的使用寿命进行定量研究，从而提出牵引设备全生命周期管理的方案。全生命周期这一概念，从其来源来看属于生物学，内燃机与配件 但是所涉及的管理领域十分广泛。设备全生命周期管理是借鉴产品全生命周期管理（）的思想，在产品全生命周期管理的基础上对其加以延伸和扩充。设备全生命周期管理具体指的是从设备的初期设备设计以及生产，再到后期的营销以及运行和保养维护再利用等一系列过程在内的过程和信息，重点涵盖了设备从前期设计生产再到后期回收利用等全过程，实现对设备的全方位管理。动车组牵引系统设备全生命周期管理主要包含三个阶段，分别是设备的初期管理、中期管理以及后期管理，通过对这个三个阶段的信息化管理，从而实现设备全生命周期成本最经济、设备综合产能最高的最高目标。设备生命周期从设备设计制造、安装调试阶段开始，历经运营维护管理、备件管理等阶段，再经过技术升级改造，最终达到报废回收的阶段，具体如图所示。图动车组牵引系统设备全生命周期管理系统框架图全生命周期管理应用到铁路设备管理中，打破信息壁垒，实现各系统数据共享，为智慧铁路提供结构化数据，实现了动车组设备全面的数字化升级。赋予牵引设备唯一身份 设备编号在动车组牵引设备设计和制造时，我们需要给不同的设备进行编码命名，为了能更好的收集和管理所有牵引设备全生命周期的动态数据。为了使用互联网技术和大数据技术，我们需要给动车组不同牵引设备赋予唯一的电子设备编号，这样就可以扫描这个唯一的设备编号存储数据和调用数据，实现数据的全面性和共享性，为牵引系统设备全生命周期管理提供数据基础。建立设备履历薄为了实现和保证设备赋码的唯一性，动车组牵引系统设备全生命周期管理系统需要建立设备全生命周期履历簿，履历簿是来收集和储存设备从规划设计到维修报废全生命周期过程中所产生的数据，为数字化、智能化管理提供基础，从而提高资产利用率，降低生产成本。牵引设备数字化全流程管理动车组牵引系统设备全生命周期管理系统通过对设备新购、入所、检修、入库、出库、盘点、出所、上车、下车、送修等全过程进行数字管理，并对设备在送修过程中生成的数据进行分析，提供电子设备质量分析报告，为电子设备智能运维提供决策辅助。牵引设备仓储管理智能化动车组牵引系统设备全生命周期管理系统为牵引设备车间仓库提供数字化解决方案，提供入库盘点出库等库内移动作业，从实现了仓库空间最优化利用和库内设备的精准定位，确保动车所实时准确地掌握设备库存和仓库空余空间的真实数据。结论随着高速铁路的快速发展，动车组的检修任务越来越重，设备的种类越来越复杂，建立动车组设备全面的的管理系统是很有必要的，基于产品全生命周期管理理论的广泛应用。本论文通过对设备全生命周期管理理论的国内外研究现状进行深入分析，并结合动车组牵引系统的管理现状和存在的问题，提出基于设备全生命周期管理理念来建立系统的动车组牵引系统管理系统，为动车组牵引设备提供唯一的电子识别码，从而打破信息壁垒，实现各系统数据共享，为智慧铁路提供结构化数据，实现了动车组设备全面的数字化升级，为提高动车组检修效率和设备管理提供依据。参考文献：陆东福奋勇担当交通强国铁路先行历史使命 努力开创新时代中国铁路改革发展新局面 在中国铁路总公司工作会议上的报告（摘要）铁路计算机应用，（）：刘冰扬，赵爽 设备全生命周期管理理论的应用 河北冶金，（）：费逸超复杂机电产品装配过程生产任务全生命周期管理系统重庆大学，李公田设备全生命周期管理系统设计河北冶金，（）：王建利 面向国防企业设备全生命周期管理的研究 西北工业大学，吴龙 设备全生命周期管理措施探讨 中国设备工程