高速鐵路牽引供電設(shè)備設(shè)施運(yùn)行及壽命周期管理探究

中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司杭州供電段 施自強(qiáng)

近年來我國高鐵迅速發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)擁有資產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，利用牽引供電系統(tǒng)資產(chǎn)關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行安全，高鐵牽引供電系統(tǒng)傳統(tǒng)運(yùn)維方式存在一些問題，如部分易老化設(shè)備壽命周期短，牽引供電系統(tǒng)規(guī)模與運(yùn)維人員短缺矛盾等，急需長效的運(yùn)維管理模式提高設(shè)備管理水平。高鐵牽引供電系統(tǒng)設(shè)備壽命周期管理是實(shí)現(xiàn)成本最低的管理理念，高鐵牽引供電單位管轄范圍不斷擴(kuò)大，經(jīng)過維護(hù)管理工作經(jīng)驗(yàn)積累，設(shè)備信息傳遞等方面取得一定成果，但日常工作檢測仍靠手工檢查方式，未突破既有設(shè)備設(shè)施維護(hù)管理模式。依托大數(shù)據(jù)分析建立故障數(shù)據(jù)模型，通過對設(shè)備運(yùn)行情況診斷可判斷牽引設(shè)備健康狀態(tài)，提出針對性的維修管理方案，有效提高檢修效率質(zhì)量。

1 高鐵牽引供電設(shè)備壽命周期管理概述

1.1 設(shè)備全壽命周期管理理論

日本模式設(shè)備綜合管理模式以生命周期為管理對象，設(shè)備全生命周期從制造申請開始，按時間段分為前中后期管理部分，前期管理包括設(shè)備論證采購等階段，中期管理包括使用維護(hù)；后期包括回收階段。設(shè)備壽命周期經(jīng)濟(jì)性采用LCC 法計(jì)量方法，設(shè)備維護(hù)管理單位為使用單位，費(fèi)用管理不包含設(shè)計(jì)制造費(fèi)用，僅考慮采購使用成本等費(fèi)用統(tǒng)計(jì)。設(shè)備管理單位需綜合考慮生命周期費(fèi)用，考慮后續(xù)使用中產(chǎn)生的成本。壽命周期費(fèi)用是在概念設(shè)計(jì)、服役期后處理等過程支付費(fèi)用總和，包括設(shè)計(jì)建造、施工安裝等成本及故障引起環(huán)境破壞產(chǎn)生成本。

1.2 牽引供電設(shè)備維修管理模式

牽引供電設(shè)備分為接觸網(wǎng)與變電所設(shè)備，變電所設(shè)備包括斷路器、主變、二次綜合自動化保護(hù)系統(tǒng)等；接觸網(wǎng)設(shè)備由接觸線、正饋線等設(shè)備組成；分區(qū)所設(shè)備包括電動手動隔離開關(guān)、電壓及電流互感器、交直流電源系統(tǒng)等。日常維修任務(wù)是設(shè)備檢修實(shí)驗(yàn)。過去普通鐵路設(shè)備維修管理中，采用事后維修方式。隨著高鐵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提高，狀態(tài)維修理念的推廣應(yīng)用，相關(guān)設(shè)備檢測技術(shù)引入牽引設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中。

設(shè)備維修相關(guān)理論技術(shù)不斷變革，從事后維修階段到預(yù)防維修及狀態(tài)維修階段，人們?yōu)樵O(shè)備故障維護(hù)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)楣收锨熬S護(hù)。設(shè)備高科技含量不斷提升，人們對設(shè)備日常運(yùn)行安全性要求提升，應(yīng)圍繞故障轉(zhuǎn)移到圍繞壽命周期健康狀態(tài)轉(zhuǎn)型，主動維護(hù)任務(wù)是針對設(shè)備故障原因分析，避免設(shè)備失效發(fā)生[1]。主動維護(hù)可充分保持設(shè)備健康屬性，被動維修只能延緩故障發(fā)展過程，主動維護(hù)實(shí)施可通過更改設(shè)計(jì)架構(gòu)、升級施工過程工藝等手段實(shí)現(xiàn)。主動維護(hù)希望將設(shè)備實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)充分收集利用，結(jié)合牽引供電系統(tǒng)特單形成標(biāo)準(zhǔn)，更好地優(yōu)化既牽引供電設(shè)備維修體系。

1.3 高鐵牽引供電設(shè)備壽命周期費(fèi)用模型構(gòu)建

科學(xué)精確預(yù)估高鐵牽引供電設(shè)備管理壽命周期是關(guān)鍵，根據(jù)費(fèi)用分解結(jié)構(gòu)搭建HSRT-LCC 估算模型，可稱為靜態(tài)成本模型。將成本轉(zhuǎn)換為動態(tài)成本，經(jīng)濟(jì)分析應(yīng)使得不同設(shè)備具有類比性。高鐵牽引供電系統(tǒng)設(shè)備建造是長周期過程，包括前期設(shè)計(jì)階段、實(shí)施運(yùn)維階段等。設(shè)計(jì)階段包含初步設(shè)計(jì)施工圖，是工程造價管理重要環(huán)節(jié)，需確定施工方案提交有關(guān)部門審核。前期階段包含可行性研究，論證項(xiàng)目建設(shè)必要性，技術(shù)方案制定選擇技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案。

實(shí)施階段分為施工與招標(biāo)環(huán)節(jié)[2]。施工招標(biāo)工程造價管理以業(yè)主批復(fù)預(yù)算為基礎(chǔ)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)評價考慮施工組織方案，選擇具有較高綜合效益的技術(shù)方案，采取合理的全壽命周期成本最低評價標(biāo)準(zhǔn)。施工階段編制資金計(jì)劃，為工程投資控制提供依據(jù)，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。以施工文件為控制要求，控制工程付款進(jìn)度。工程實(shí)施階段考慮壽命周期費(fèi)用。項(xiàng)目施工計(jì)劃考慮后期運(yùn)維影響，減少運(yùn)維費(fèi)用?？⒐を?yàn)收階段是確定最終工程投資重要階段，全面審視決策設(shè)計(jì)階段成本控制效果，關(guān)鍵加強(qiáng)工程竣工審計(jì)工作，避免發(fā)生定額高等亂象，項(xiàng)目施工階段后進(jìn)入運(yùn)維階段，重點(diǎn)關(guān)注生產(chǎn)者培訓(xùn)等工作。運(yùn)維階段以最低壽命周期成本進(jìn)行管理，保證工程質(zhì)量下，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備全方位統(tǒng)一管理。

2 高鐵牽引供電設(shè)備設(shè)施運(yùn)行管理現(xiàn)狀分析

2.1 高鐵牽引供電設(shè)備運(yùn)維管理中的問題

鐵路供電段是鐵路生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)部門，負(fù)責(zé)鐵路運(yùn)輸信號供電、電力設(shè)備檢修等工作，滿足日?？拓涍\(yùn)供電需求。按專業(yè)分為變電與接觸網(wǎng)組含有，變電專業(yè)負(fù)責(zé)維護(hù)變電所設(shè)備滿足電力機(jī)車取流需求[3]；接觸網(wǎng)專業(yè)負(fù)責(zé)將牽引供電送至電力機(jī)車受電弓；電力專業(yè)負(fù)責(zé)為鐵路運(yùn)輸信號裝置提供穩(wěn)定電源。供電段牽引設(shè)備維護(hù)管理受技術(shù)發(fā)展等因素制約發(fā)展緩慢，隨著高鐵建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)提高，牽引供電設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性得到提升。

牽引供電設(shè)備維護(hù)管理在維修組織結(jié)構(gòu)、維修模式流程等方面存在一些問題。維修組織結(jié)構(gòu)中專業(yè)技術(shù)人才比例低，原因包括組織結(jié)構(gòu)縱向增加、專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)周期長、職能科室人數(shù)不斷增多。設(shè)備維修模式問題包括決策缺乏針對性、周期維修模式固化、維修績效機(jī)制不健全；原因是新設(shè)備技術(shù)認(rèn)識不足、基層員工技術(shù)水平參差不齊、傳統(tǒng)加量試驗(yàn)維修模式測不出關(guān)鍵問題。維修流程問題表現(xiàn)為特殊巡視工作流程難以達(dá)標(biāo)，故障應(yīng)急搶修流程存在局限性、計(jì)劃性周期維修流程缺乏標(biāo)準(zhǔn)化；關(guān)鍵因素為巡視流程復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平低，監(jiān)測預(yù)警能力不足，基層職工不具備專業(yè)驗(yàn)收能力。

2.2 HRST-LCC 影響因素分析

高鐵牽引供電設(shè)備運(yùn)維管理問題影響因素包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，招投標(biāo)模式，牽引供電設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立等。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案僅考慮單一工程項(xiàng)目投資，設(shè)備選型未考慮未來發(fā)展需要，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用壽命周期理論意識不強(qiáng)，未充分考慮全壽命周期[4]。研發(fā)階段決定產(chǎn)品壽命周期階段主要成本，設(shè)計(jì)開發(fā)階段決定產(chǎn)品成本的70%，制造成本在設(shè)備成本構(gòu)成中占30%，設(shè)備設(shè)計(jì)機(jī)制影響壽命周期成本。

目前招投標(biāo)方式通常重點(diǎn)關(guān)注價格指標(biāo)，忽視后期運(yùn)營成本，后期維護(hù)成本因質(zhì)量缺陷增加。提高高鐵牽引供電設(shè)備服役性能水平非常重要，采用不同維修手段導(dǎo)致成本出現(xiàn)差異，鐵路設(shè)備數(shù)量多，為取得最優(yōu)維修效果，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效目標(biāo)，需要結(jié)合智能巡檢等技術(shù)，比較不同維修成本。設(shè)備壽命周期費(fèi)用預(yù)估應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有資料，以設(shè)備選型為出發(fā)點(diǎn)，依據(jù)詳細(xì)的記錄對設(shè)備服役性評估，建立高鐵牽引供電設(shè)備設(shè)施各階段銜接，形成統(tǒng)一設(shè)備臺賬數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

3 高鐵牽引供電設(shè)備壽命周期管理對策

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，高鐵牽引供電系統(tǒng)信息化建設(shè)得到長足發(fā)展。順應(yīng)大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展，鐵路行業(yè)積極開展大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用研究。高鐵牽引供電領(lǐng)域研制大數(shù)據(jù)多源信息整合分析系統(tǒng)，打造高效環(huán)保智能化系統(tǒng)。高鐵牽引供電設(shè)備管理是從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、后期接管、維護(hù)試驗(yàn)各個環(huán)節(jié)全壽命管理，并建立在大數(shù)據(jù)平臺上，跟蹤各環(huán)節(jié)的狀態(tài)，以達(dá)到全壽命管理、健康運(yùn)行、提早診斷故障、做好預(yù)防的目的。

3.1 牽引供電設(shè)備維修管理優(yōu)化

針對高鐵牽引供電設(shè)備管理存在的問題，制定維修組織結(jié)構(gòu)可行目標(biāo)，提升牽引供電設(shè)備整體管理水平。維修模式優(yōu)化要確立設(shè)備最佳預(yù)防維修周期，建立故障預(yù)警機(jī)制。維修流程優(yōu)化目標(biāo)是完善故障預(yù)警機(jī)制，充分發(fā)揮調(diào)度指揮中心集中監(jiān)控功能，利用PDCA 循環(huán)對相關(guān)流程標(biāo)準(zhǔn)化，檢查過程確保精確性，提出適合設(shè)備維修管理方法。維修組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)是定期與專業(yè)技術(shù)人員輪崗，注重大學(xué)生五年基層培養(yǎng)效果，采取提前鍛煉培養(yǎng)式，提升優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人員福利待遇。

維修管理組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化是通過裁員建立扁平化組織結(jié)構(gòu)，抓好全段安全生產(chǎn)工作，各技術(shù)科由主管副段長負(fù)責(zé)，完成上級下達(dá)各項(xiàng)生產(chǎn)工作。車間主任負(fù)責(zé)日常生產(chǎn)任務(wù)管理，生產(chǎn)信息反饋，不斷提高車間生產(chǎn)效率。積極配合協(xié)調(diào)人員需求，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略落地方面具有突出效能。維修模式優(yōu)化要建立故障輔助決策機(jī)制，建立故障預(yù)警機(jī)制。利用現(xiàn)有設(shè)備調(diào)度系統(tǒng)集中監(jiān)控功能，采集主要設(shè)備狀態(tài)信息。保障供電設(shè)施外部安全，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行提供可視化管理。利用設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測，將故障數(shù)據(jù)相關(guān)性分析出故障失效模型，完善日常運(yùn)行數(shù)據(jù)維護(hù)管理。

3.2 牽引供電設(shè)備壽命周期管理措施

HSRT-LCC 管理需要利用信息管理手段，建立各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)分析模型，形成持續(xù)優(yōu)化閉環(huán)管理機(jī)制。建議轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)價值觀念，以壽命周期理論核算成本價值為出發(fā)點(diǎn)，創(chuàng)新管理方法，需要對供應(yīng)商及企業(yè)進(jìn)行宣傳，使LCC 管理滲透到各部門。建立專門的HSRT-LCC 管理機(jī)構(gòu)，建立高效的牽引供電管理體系，指導(dǎo)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與維護(hù)管理。不斷開創(chuàng)運(yùn)維新模式，設(shè)備后期運(yùn)維管理費(fèi)用占比較大，需要創(chuàng)新研究告系統(tǒng)運(yùn)維新模式，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過第一手資料提供科學(xué)計(jì)算依據(jù)。

牽引供電設(shè)備壽命周期管理優(yōu)化需要有組織人力與技術(shù)保障。組織保障是為新的設(shè)備維修管理體系應(yīng)用采取的措施，設(shè)備維修管理體系運(yùn)行需要全員參與統(tǒng)籌管理，為設(shè)備維修管理體系提供組織保障。要求強(qiáng)化生產(chǎn)組織管理，提升生產(chǎn)過程質(zhì)量控制水平，注重引導(dǎo)員工主動維護(hù)意識。人力保障措施要加強(qiáng)基層團(tuán)隊(duì)建設(shè)、職工專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)，落實(shí)獎懲績效考核機(jī)制。信息化系統(tǒng)是牽引系統(tǒng)設(shè)備維修體系高速運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對信息共享，逐步形成自動化信息管理平臺，要充分發(fā)揮高科技優(yōu)勢，信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平臺整合，完善現(xiàn)有牽引供電遠(yuǎn)動系統(tǒng)，在鐵路線推廣使用綜合檢修列車。