关键词:地铁车辆;检修体制;改革创新
1概述
上海的地铁建设已越过了初始发展期,目前正处于集中和快速发展期。根据上海市城市综合交通规划研究所和上海市城市规划设计研究院2002年8月编制的《上海市轨道交通基本网络规划》,到“十五”期末本市将建成9条总长达250km的城市轨道交通线路,到2023年总体规划要求上海市域范围内建成17条总长达780km的轨道交通线路。
2上海地铁车辆段检修体制现状与分析
按照国内现行的地铁车辆检修机制,一般为一线一段一场制,即为一条轨道交通线路一般配有一个车辆段和一个停车场。由于车辆段和停车场的建造涉及到征地、动迁、基建和设备投入,建设资金巨大,目前业内人士提出地铁车辆段的建设应考虑资源共享这一概念,即考虑可以二线一段多场的方式,尽可能地减少地铁车辆段的建造数量,以期减少地铁建设投资规模。如能做到,则到2005年9条轨道交通线路将要建造4.5个地铁车辆段,到2023年地铁车辆段将要达到8个,如以每个地铁车辆段静态投资3.4亿人民币计算,则投资分别要达15.3亿和27.2亿,投资仍十分巨大。同时,目前地铁车辆段的设计、建设,普遍都考虑了大(厂)架修场地和设施。由于轨道交通在建设上的非同步性与建设周期较长,在地铁建设完成和开始运营之前,必须建成车辆段,而地铁车辆的第一个大(厂)修要在10年以后实施,架修也要在5年以后进行。在此期间,大(厂)架修能力全部放空。
地铁车辆段目前普遍采用的体制为定期计划修和故障修相结合的模式。这是一项有计划的预防性维修制度。它包括车辆检修级别和车辆检修周期。
上海自20世纪90年代初建成地铁1号线以来,车辆的运用检修还处于积累经验和逐步完善与总结的过程,基本上是依照车辆供货商建议的维修保养计划(注意,不是按供货商的质量承诺期限,这点本文后面会述及)以及参照国有大铁路的检修模式,按照定点(在车辆段)、定时(按运用时限或公里数)、定量(不论车组技术状况如何,一律按检修规程进行分解、检查、修理、组装、试车、竣工交验)的方式进行。这种检修体制基本上是沿袭了从50年代初向前苏联学习、引进的一种检修模式。除了不断地充实、完善、细化等局部变化外至今没有本质上的变化。它是从当时的科研、生产技术水平上慢慢发展形成的。实践证明,这种形成于20世纪50年代初的检修体制,虽然在很大程度上保证了车组的安全技术状态处于良好之中,但随着我国科学技术和生产技术不断发展,新材料、新工艺的广泛使用和国内观念不断更新以及国外先进检修理念的介绍引进,计划预防性检修的那种定点、定时、定量方式,无论从经济成本、技术成本还是管理成本上说都有些“过时”。车辆段的场地、设备以及人力等资源使用效率很低,检修体制不尽合理导致浪费的现象普遍存在。此外,目前上海地铁车辆段的设计与建设都考虑了大(厂)、架修设施,即使采用了资源共享这一较为先进的理念,在建设地铁车辆段时考虑用二线一段多场的检修机制,则每一个车辆段的大(厂)、架修年检修量分别均在8列～10列左右,远没有形成检修规模效益。
3检修体制改革与创新的几点构想
道交通整个路网的车辆段、停车场的规划、布局、建设带来新的设计理念,可以缩减建设规模、提高经济效益、降低运营成本。要实现这一体制与机制的转变和创新,必须对地铁车辆的检修原则、地铁车辆的生产制造方式予以变革。
(1)建立状态修和均衡修相结合的检修体制,实现故障部件换件修和大型部件集中修
状态修可以最大程度地压缩和减少预防性定期分解检修,而地铁车辆及其零部件的检修级别和检修周期的确定,应依照设备或零部件的供应商和制造商所承诺的质量保证期来安排维修(或更准确地说应该是换件修)。更进一步,这些零部件的维修,也都可由产品和零部件的供应商或制造商来提供维修保障服务,具体条款均可在技术招标及商务合同中逐一细化和明确。这是更为合理和可行的检修体制。
决定地铁车辆段和停车场建设规模的因素为车辆检修级别、车辆检修周期、车辆检修数量,这些决定了车辆检修台位,而车辆检修台位决定了车辆段建设规模,在配属车辆数量既定的情况下,采用上述较为合理的检修体制可以缩减车辆段建设规模和投资,提高运营效益。
均衡修有两大特点,其一,是在车辆设计研制和生产阶段便明确影响运行的关键性部件和关键,从而对运行维护提出合理建议,加强车辆维护保养中的争对性,避免不必要的预防性检修作业,降低维护成本;其二,均匀分配维修工作量,实行分散式修理和均衡维护,将车辆检修停留时间控制在自然天窗或停运时段,从而缩短车辆停修时间,提高出车率,减小检修设施规模,充分发挥设备能力,降低运营成本。当然状态修和均衡修体制的建立依赖于地铁车辆自身装备的完善和状态临控系统以及全线车辆状态监测网的配套和形成。
(2)建立专业化的生产和维修工厂,实行地铁车辆大(厂)架修集中修
专业化维修工厂由于其设备、人员、管理专业化程度高,设备、场地、人力等资源利用效率大为提高且检修质量容易统一和保证。它不仅能提供高于一般地铁车辆段的维修服务质量,更在于它的规模效益提高,生产成本、技术成本、管理成本均可比由分散的车辆段承担大架修体制大为降低。同时,可以减小车辆段建设规模,降低运营成本。
加快地铁车辆的国产化和产业化进程,建立一个专门生产地铁车辆及其零部件的专业化工厂,同时建立一个专门进行地铁车辆大架修集中的工厂;如有可能,维修厂可与生产厂合建,在设计地铁车辆专业化生产工厂的同时兼顾考虑大架修条件与能力,使之更具规模效益。大架修设施集中设置也符合资源共享这一理念。地铁车辆的国产化可以走引进关键消化吸收自主开发的道路,利用上海工业配套能力较强、各种人才集中的优势,加速培育、发展这一朝阳产业。工厂的生产方式可参照西欧工业化国家的生产运作模式进行“组装生产”,即关键的生产核心技术和部件以及向市场配套的核心技术(商业运作)自己掌握或生产,大部分零配部件以严格和规范的技术条件向全国或其他国家进行招标采购,再不要搞前苏联在我建国初期援建的那种大而全的模式。
(3)地铁车辆除大(厂)、架修外的其他修程以换件修为主,零部件集中修
地铁1号线的运行实践表明,可以使某些常规的预防性检修项目逐步过渡到状态修并实行换件修。因此,可以摸索和积累经验,在逐年运行的基础上形成一个经验公式,计算出车辆段要保有的备用零部件的数量,这样又可以大大压缩检修时分,从而减少检修台位,进而缩减地铁车辆段的建设规模。由于每建一个地铁车辆段,必须具有而且培训大量的专业检修人员。随着上海及周边地区的经济快速发展和上海城市国际化水平的不断提升,劳动力成本正在不断地提高。现行的检修模式不仅设备使用率很低,且人员使用效率也极低,造成人力、物力的很大浪费。而只有通过对地铁车辆段检修体制与机制的改革和创新,才能有效地改变这一现象。
必须指出,如果把轨道交通设备的生产作为一种产业的话(事实上上海市政府早在1998年就确定了关于轨道交通的两个战略任务,其中之一就是要发展轨道交通的相关产业,并已把轨道交通设备的生产作为一种新型产业已经政策化了),那么在此过程中,必须谨防地铁车辆的“万国化”,即必须要考虑轨道交通的模式特别是车辆形式和制式的统一或兼容。这样,就有可能做到轨道交通网络规划对网络中的车辆段、停车场的布局作出合理规划,满足运营需要,方便车辆调配,实现资源共享,为集中进行大架修创造条件,对此,政府有关决策部门必须要有前瞻性的思考。
参考文献:
[1]上海市城市综合交通规划研究所,上海市城市规划设计研究院.上海市轨道交通基本网络规划[r],1998.
【关键词】电网运行；安全性；发输电设备；检修计划；安全校核；优化；分析
在电网运行过程中，发输电设备检修计划及其安全校核对于电力系统的安全稳定运行有着直接的影响，并且对于电网的安全校核是进行发输电设备检修计划实施的重要基础，尤其是在电力市场的环境下，进行发输电设备检修计划制定过程中，如果没有进行电网安全校核，不仅容易对所制定的发输电设备检修计划准确性与合理性造成一定的影响，并且因此产生的发输电设备检修问题，也容易对于电网系统的安全稳定运行造成一定的不利影响。尤其是随着电网规划建设的不断扩大，电力市场发展变化的同时，对于发输电设备检修计划及其安全校核的要求也更高的，进行发输电设备检修计划及其安全校核的优化，已经逐渐成为当前电力运行与发展中的一个关键问题。
1发输电设备检修计划及其安全校核分析
在电力运行管理中，安全校核主要是指通过结合已有的发输电设备信息以及网络信息等，在对于系统进行潮流计算的情况下，进行电网运行安全性与可靠性的分析判断。在进行电网发输电设备的检修计划及其安全校核中，进行发输电设备检修计划的制定，只能够对于电网运行过程中机组设备的开机状态进行确定，而对于对应负荷状态下机组设备的出力状态，却不能够进行直接确定。因此，对于发输电设备的检修计划以及安全校核来讲，发输电设备检修计划的制定与安全校核的实施，不能够直接通过潮流计算来进行电网运行安全性与可靠性的判断分析。实际电网运行中，进行发输电设备检修计划及其安全校核的计算分析，来实现对于电网运行安全性与可靠性的分析判断，需要在对于机组设备出力情况以及发输电设备支路输送容量等约束条件考虑的基础上，通过建立相关的发输电设备检修计划及其安全校核优化模型，并在对于模型计算分析的基础上，进行电网运行安全性与发输电设备检修计划合理性的分析判断。通常情况下，在进行发输电设备检修计划及其安全校核优化模型建立时，结合相关研究情况，多将电网运行的安全约束作为检修计划优化实现的约束条件之一，而对于发输电设备检修计划所涉及的潮流状态比较多的情况，多采用直流潮流方程进行每个状态的安全约束表示，对于电站之间的负荷转移，则是直接通过负荷切换实现的。
2发输电设备检修计划及其安全校核优化
结合上述论述内容，在实际电网运行以及发输电设备检修计划安全校核中，负荷转移的实现是进行发输电设备检修过程中，对于电网运行安全进行保障的一项重要措施，如果不对于负荷转移的问题情况进行考虑，就可能会导致发输电设备的检修计划无法正常实施，因此，进行发输电设备检修计划制定时一定要进行负荷转移的考虑，同时对于具体的转移对象以及转移量进行确定，以为电网运行调整进行支持提供。
根据上述要求，进行发输电设备检修计划及其安全校核优化模型的建立实现，首先要进行节点之间的负荷转移模型建立。在电网结构中，为了提高电网运行的可靠性，对于不同电站之间或者是同一电站之间不同母线引出的多条馈线，多使用联络线组成环网结构形式，实现不同电站之间以及馈线之间的联络线连接实现，如果电网运行过程中，其中任意一段线路进行检修或者是出现故障等，都可以通过相应的开关操作，进行非故障线路段以及待检修线路段的负荷转移到相邻的馈线供电段。如下图1所示，即为实际变电站中联络线关系与负荷转移能力示意图。
在上图1中，数字1到14分别表示不同的变电站或者馈线节点，其中Ο表示负荷点，─表示负荷转移路径。根据上图所示的负荷转移方式，可以将节点之间的负荷转移关系表示如下图2所示。
根据上图2，在只进行左端母线节点的转出负荷情况下，能够实现对于相关结节点的转出负荷量进行计算。最终可得出节点i的综合转入负荷量计算公式如下（1）所示。
在此基础上可建立以负荷转移量以及机组出力情况、切负荷量等的加权平方和为最小目标函数的发输电设备检修计划及其安全校核优化模型。如下公式（2）所示。
在上述不等式中，不等式两端分别为支路i-j潮流有功功率的最大与最小值，此外，xij表示支路i-j的电抗值，δ则表示节点的相角大小。
在此基础上，即可实现对于发输电设备检修计划的安全校核计算，并通过计算结果进行电网运行安全性判断。
在上述发输电设备检修计划及其安全校核的优化模型中，最重要的是对其优化模型的可行性进行验证，经实际计算验证，该优化模型对于发输电设备检修计划及其安全校核实现具有较大的可行性。
3结束语
总之，发输电设备的检修计划及其安全校核，对于电网系统的安全可靠运行具有较大的影响和作用，进行发输电设备检修计划及其安全校核的优化分析，有利于保证电网运行安全性，具有积极作用和价值意义。
参考文献：
[1]丁明，冯永青.发输电设备联合检修安排模型及算法研究[J].中国电机工程学报.2012（5）.
[2]颜伟，温元喜，张蓓.水火混合电力系统发输电设备联合检修计划优化模型及其算法实用研究[J].电力系统保护与控制.2009（24）.