浅谈地铁车辆段大架修设计能力计算方法研究.docx

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浅谈地铁车辆段大架修设计能力计算方法研究

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　　1概述

　　随着线网规模的扩大和资源共享理念的发展，目前国内地铁车辆的大、架修普遍考虑多条线集中在一个车辆段检修，以提高修车效率和质量，降低修车成本。

随着地铁车辆段大架修规模的扩大，采用移位作业工艺的车辆段越来越多。

对于定位检修工艺，大架修设计能力或规模的计算是简单明确的，只需要计算定位作业台位数量即可。

而对于移位作业工艺下大架修设计能力的计算，目前各设计院的计算方法不一致，争议较大。

本文通过对移位作业工艺各工序的分析，以及与定位作业工艺的对比，提出地铁车辆段大架修设计能力的计算办法，供业内同行探讨，以期形成共识。

　　2地铁车辆大、架修工作量及能力需求计算

　　地铁车辆大、架修工作量

　　目前世界各国地铁车辆的大、架修基本上都采用计划预防性检修制度，其检修工作量可根据检修周期进行计算，其中又分为按时间和走行公里两种指标。

　　按时间周期计算

　　Lo=Na/Co

（1）

　　Lh=Na/Ch-Lo

（2）

　　式中Lo———车辆大修工作量（列/年）;

　　Lh———车辆架修工作量（列/年）;

　　Na———配属列车数（列）;

　　Co———大修周期（年）;

　　Ch———架修周期（年）。

　　按走行公里周期计算

　　Lo=Ma/Co（3）

　　Lh=Ma/Ch-Lo（4）

　　式中Ma———承担范围内列车年走行公里（104km）;

　　Co———大修周期（104km）;

　　Ch———架修周期（104km）。

　　铁路车辆大、架修能力需求计算

　　铁路机车和车辆检修传统上都采用定位修工艺，即车辆从入库检修到出库都固定在架落车台位上作业，因此铁路机务、车辆检修台位计算时均按定位修的概念进行计算。

　　《铁路货车车辆设备设计规范》（TB10031—2009）中货车检修台位数计算公式为:

　　T=G/t（5）

　　式中T———修车台位数（台位）;

　　G———段修工作量（辆/日）;

　　t———台位利用系数，采用一班制时取～，采用两班制时取及以上。

　　《铁路客车车辆设备设计规范》（TB10029—2009）》中客车段修台位数计算公式为:

　　Tk=∑G×t250η×J（6）

　　式中Tk———客车段修车台位数（台位）;

　　G———不同种类及修程客车年段修工作量（辆/年）;

　　t———客车段修车库内停修天数（d）;

　　250———年工作时间（d）;

　　η———台位利用系数，取;

　　J———客车段生产班制，采用一班制时，J=1;采用两班制时，J=～。

　　随着环保要求的提高和改善劳动条件的需要，目前油漆已不在修车台位作业，一般单独设置油漆库，《铁路客车车辆设备设计规范》（TB10029—2009）的条文说明中明确油漆台位应计入段修总台位数中。

　　地铁车辆大、架修能力需求计算

　　《地铁设计规范》（GB50157—2003）中未给出检修台位计算公式，但各设计院基本上都采用以定位修工艺为基础的计算办法，计算公式的原理与客车段修计算公式相同。

　　Bo=Lo×To/250×（7）

　　式中Bo———大修台位数（列位）;

　　To———大修库停时间（d）;

　　250———年工作时间（d）;

　　———检修不平衡系数。

　　Bh=Lh×Th/250×（8）

　　式中Bh———架修台位数（列位）;

　　To———架修库停时间（d）。

　　3地铁车辆大架修移位作业检修能力及检修台位计算分析

　　移位作业工艺检修能力计算原理

　　移位作业工艺实质上是流水线生产，考虑其流水工位较少，每个工位的作业时间较长，故在概念上予以区分。

　　流水线的生产能力计算是非常简明的，即按流水节奏进行计算，计算公式为:

　　L=m×F/r（9）

　　式中L———单位时间内流水线生产能力（件/t）;

　　m———流水线数量;

　　F———单位时间内流水线的有效工作时间（d/年）;

　　r———流水线的流水节奏（d/件）。

　　因此移位作业的生产能力可按公式（9）计算，但首先必须确定移位作业的生产节奏和作业线的数量。

　　地铁车辆大、架修移位作业检修能力计算及分析

　　地铁车辆大、架修移位作业工序

　　各地铁公司实际作业和各家设计院设计的工艺流程总体上相差不大，只是各工序具体的作业内容有所不同。

　　从地铁车辆大修工艺流程图我们可以看到，在修车库内关键路径上的工位只有4个，即架落车台位、车体台位、预处理及喷漆台位和称重台位。

车辆架修作业与大修相比，主要是车体及内装的检修内容较大修简化，大部分地铁车辆架修不做车体油漆，关键工位简化为3个。

　　但由于地铁车辆检修与铁路机车、车辆相比，存在“整列（或单元）入库，解编检修”的特点，使其工位的配置和能力计算相对复杂化。

　　地铁车辆大、架修移位作业检修能力计算

　　设车辆大修在修车库内的停修时间为To;架车工位作业时间为tj1（d），工位数量为mj1（辆）;车体分解工位作业时间为tb1（d），工位数量为mb1（辆）;预处理及喷漆工位作业时间为tp（d），工位数量为mp（辆）;车体组装工位作业时间为tb2（d），工位数量为mb2（辆）;落车工位作业时间为tj2（d），工位数量为mj2（辆）;车辆称重工位作业时间为ts（d），工位数量为ms（辆）;设列车编组辆数为C，移位作业的流水节奏为Po。

　　作业工艺按照整列入库，单车移位作业的条件考虑，按单车计算检修能力。

移位作业的节奏受关键工序控制，在理想条件下各工序能力完全匹配，即均为关键工序。

　　下面按作业量最大和台位数量最多的车体检修作业工序进行分析，移位作业的节奏为:

　　Po=tb1（10）

　　修车能力为Lo（辆），根据式（9），则:

　　Lo=mb1×250/tb1（11）

　　理想的移位作业的条件为:

　　C·tj1/mj1=C·tb1/mb1=C·tp/mp=C·tb2/mb2=C·tj2/mj2=C·ts/ms（12）

　　To=tj1+tb1+tp+tb2+tj2+ts（13）

　　To=tb1/mb1（mj1+mb1+mp+mb2+mj2+ms）（14）

　　Lo=250/T0（mj1+mb1+mp+mb2+mj2+ms）（15）

　　考虑检修不平衡系数，并将单位转换为列，则采用移位作业工艺时，修车库的大修能力应为:

　　Lo=250（mj1+mb1+mp+mb2+mj2+ms）/（T0××C）（16）

　　移位作业工艺检修台位的核定

　　按检修能力核算换算台位

　　地铁车辆段在设计时对检修台位的计算一般都按照定位修的概念进行计算的，为了确定移位作业的设计台位数量是否满足计算需求数量，可按照相同检修能力条件计算移位作业的换算检修台位。

　　在检修能力和库停时间相同的条件下，即Lo和T0不变，比较式（7）和式（16），则移位作业的检修规模相当于定位作业的换算台位为:

　　Bo=（mj1+mb1+mp+mb2+mj2+ms）/C（17）

　　架修移位作业的检修规模与大修类似，仅作业时间和作业内容不同。

　　从以上分析可以得出，移位作业工艺的换算台位应为总库停时间中所包含的所有作业工序的工位数量总和（辆），再除以列车编组数量后换算为列位（列）。

　　换算台位计算方法的使用条件

　　以上移位作业换算定位作业台位的方法在理论分析上是成立的，但其中一个重要前提就是各工序能力完全匹配，以保证流水节奏得以正常实现。

　　铁路车辆段承担检修的车辆种类较为复杂，单个车辆的检修工作量也差异较大，因此铁路客、货车车辆段一般都采用定位作业工艺，只有客车油漆需要移位作业。

铁路个别货车段曾采用过车体流水检修工艺，但始终存在不同车辆在各工序的作业量相差较大，流水节奏难以保证等问题，随着检修量的上升最终改造为定位作业。

　　地铁车辆大架修一般有两种方案。

方案一为大、架修分修制，即车辆段仅承担列车的架修，列车的大修（厂修）由车辆工厂承担，如北京地铁;方案二为大、架修合修制，即车辆段承担列车的架修和大修。

下面对两种方案对移位作业换算台位计算方法的适用性进行简单分析。

　　方案一:

方案一早期作业工艺一般都采用定位作业，甚至没有独立的油漆库，检修台位就是架落车台位。

当采用移位作业时，如果车型单一，编组固定，由于修程一致，其工序能力匹配设计和实施比较容易做到，采用式（17）的原理核定检修换算台位是可行的。

　　如果承担架修列车的编组不一致，则存在共用台位的利用率问题。

当检修规模较大，且不同编组列车的检修工作量相差不大时，可将移位作业线相对独立设计，分别核算不同编组的检修列位，即式（17）中的C分别按不同编组计算。

　　当一种编组的检修工作量较小，不宜独立设计检修线时，按照共用作业线考虑，此时作业中必然会出现小编组占用大编组作业线的能力浪费问题，只能按大编组C核算检修台位。

　　方案二:

目前各地铁车辆段设计和实际检修基本上都采用1架1大的检修周期，因此架修和大修的工作量是一致的。

但由于检修作业内容不同，检修的库停时间不一致。

　　当大、架修台位按完全独立设计时，检修台位的核定符合式（17）的原理，可分别核算大修和架修台位。

　　但一般情况下，大架修基本上都按共用检修台位设计，混合作业。

当架修作业不做车体喷漆时，两个修程最大的检修内容差异就在车体预处理及喷漆，车体内装、风道、电缆等的检修上。

因此，架修时预处理和油漆台位闲置，车体工位的检修工作量和时间差异较大。

　　假定其它工序大修和架修作业时间一致，混合作业时，车体工序架修作业的时间为t’b1和t’b2，需要的工位数量为m’b1和m’b2。

架修时的换算台位应为:

　　Bj=（mj1+m’b1+m’b2+mj2+ms）/C（18）

　　混合作业时的移位作业条件为:

　　tb1/t’b1=mb1/m’b1（19）

　　tb2/t’b2=mb2/m’b2（20）

　　由于tb1>t’b1，tb2>t’b2，因此，

　　mb1>m’b1，mb2>m’b2（21）

　　即，混合作业条件下，架修作业时，车体台位必然出现富余，不能得到充分利用。

　　按大架修混合作业线设计时，架修能力应适当折减。

其折减幅度受车型和检修工作量决定的各工序检修时间的影响。

当设计大修库停时间取30d，架修取18d时，考虑车体分解、组装时间，大修为12d，架修为6d，预处理及喷漆时间为6d，则根据式（18）、（19）:

　　m’b1=1/2mb1，m’b2=1/2mb2（22）

　　如前所述，当车辆修程采用1架1大周期时，大架修列车数量相同，大架修混合检修台位可按平均数计算，即:

　　B=（Bo+Bj）/2=（mj1+3/4*（mb1+mb2）+mp/2+mj2+ms）/C（23）

　　换言之，也就是说在大架修混合作业的条件下，有50%的预处理及油漆台位和25%的车体台位不能计入大架修检修能力。

　　当同一作业线承担不同编组列车的大架修时，还应按方案一分析中不同编组列车的检修台位利用率进行分析计算。

　　为简化分析，在线网性大、架修段设计时，考虑只宜有一条线作为大架、修混合作业，建议富余列位作为利用率折减。

　　4结论

（1）车体移位作业的性质属于流水线生产，与定位修的检修台位概念有区别。

因此移位作业宜按照其检修能力核算设计规模，即设计规模应为年检修列车的数量（列/年），并按设计的移位作业生产节奏进行计算分析。

（2）由于地铁设计规范及习惯上一般采用检修台位来定义检修量需求和设计规模，可采用相同检修能力下的换算台位作为移位作业的设计规模。

　　（3）在移位作业库停时间和定位作业库停时间相同的条件下，移位作业换算台位原则上应包括库停时间内所包含的各工序的检修台位，即应包括架落车、车体检修、喷漆、称重等台位。

这也是与《铁路客车车辆设备设计规范》中关于检修能力的计算原则一致的。

但在厂房组合设计时应注意各工序的检修时间和检修台位的匹配，保证移位作业的节奏。

　　（4）当车辆段同时承担地铁车辆的大修和架修，或承担不同编组列车的检修时，工艺设计和能力计算较为复杂。

检修规模较大时，宜考虑大修、架修设计独立的移位作业线，不同编组列车也宜考虑独立的移位作业线，分别核算检修规模。

　　若按大修、架修共线作业，或不同编组列车共线作业时，应根据设计的工艺流程和作业时间进行折减，如对预处理和喷漆台位、车体台位等进行折减，以补偿不同修程或不同编组共线作业时出现的台位利用率下降的情况。

建议扣减列位作为利用率折减。

　　（5）现行《地铁设计规范》（GB50157—2003）中只规定了各修程的检修时间，未提出库停时间的概念。

由于地铁车辆的大架修还包括吹扫、静调、动调试车等作业内容，其作业线一般都是单独设置，各修程共享，在核算设计规模时并未纳入计算台位。

因此，按总检修时间计算检修台位的需求将会造成设计规模偏大，建议在规范中明确各修程的库停时间，并定义其作业范围。

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