轨道交通信号系统深度维修与检修基地建设

引言

信号系统为轨道交通的核心系统,随着轨道交通线网的发展,信号检修工作日益频繁,设备稳定性要求越来越高,日常性维修或临时性故障维修已无法保证信号系统的持续稳定运行。对于高速增长的轨道交通运营线路,为了保证线路平稳运行,不论是轨道交通运营单位,还是PPP项目公司,开展持续性的深度维修维护工作显得尤为必要。

1线网运营

轨道交通安全可靠、准点高效,已日渐成为市民出行的首选方式,但随之给轨道交通的正常运营带来极大的压力。我国轨道交通正处于高速发展阶段,目前已有多个城市形成线网,在网络化运营下,各系统的专业关联性加强,尤其对于信号系统,某一条线路的突发故障都可能影响到整个线网的运营。

2信号系统维修模式与故障周期

2.1信号系统的构成

轨道交通信号系统是指挥列车运行,提高运输效率,确保行车安全,优化行车组织的核心系统。信号系统主要包括正线信号系统、ATs信号系统、骨干网DCs系统、车载信号系统、车辆段信号系统,主要由联锁CI、转辙机、信号机、轨道电路、计轴、核心交换机等设备组成。信号设备具有集成度高、模块化、专业化等特点,元器件种类多,对信号维护员的技能水平要求高。

2.2信号设备的维修模式

信号设备检修计划一般可分为年度检修计划、月周检修计划、日检修计划及临时性检修计划。维修模式有自主维修、委外维修、自主与委外联合维修。信号专业人员通常按照检修规程对设备进行维护保养,在建设阶段对安装、联合调试的遗留问题进行重点整改,达到试运营水平。在运营阶段,采用以设备预防性为主,不断优化检修方案、改进试验方法的措施提高维修质量。

2.3信号系统故障周期

信号系统故障有明显的阶段性,通常经历设备投产故障期、突发故障期、自然损耗期这3个阶段。

2.3.1投产故障期(大约1年时间)

信号设备投产初期,建设期间的设计、安装、调试等遗留问题将在试运行中显现,此期间故障率较高,随运行时间的增加,遗留问题的解决和各部件的磨合进入最佳状态,故障逐渐减少。此阶段设备处于质保期且备品备件充足,主要依靠厂家和施工单位技术力量进行问题整改。

2.3.2突发故障期(1年以后)

信号设备经过磨合和日常检修逐渐进入稳定运行阶段,此阶段的故障具有随机性,没有可寻迹的故障发生规律,通常为概率性事件。

2.3.3自然损耗期(5~10年以后)

设备经过长期运行,部分元器件老化、磨损,其强度和配合质量迅速下降,其损坏属于老化性质。此阶段很多型号的设备或器件已停产,厂家提供的技术支持积极性不高,加上设备之前一直处于稳定运行周期,维护人员对故障的处置经验也不够丰富。若长期采用委外维修模式,将因委外人员更迭很难熟练掌握设备特性,维修效率也将大打折扣。

3信号系统的深度维修

信号系统的深度维修是指通过对信号设备运行状况的不断跟踪,掌握设备的原始数据并建立溯源系统,利用信号设备的故障周期,采取故障修、送厂修、自主修、迭代更换等方式对信号设备进行阶段性维修,从而达到信号系统的可用性、可靠性及可维修性目的。为保证轨道交通线网的可靠运行,从长远来看,各城市在轨道交通运营早期开展设备深度维修研究十分必要。对于深度维修的实施,应持续开展设备故障统计分析,坚持一般设备预防修,重点设备深度修,维修和试验并行的原则,不断改进修试方法,不断培养专业维修队伍,采用日常维修和设备大修相结合的实施方案。

3.1日常维修策略

日常维修可考虑采用更换式维修、离线式修复、在线式修复3种方式。

3.1.1更换式维修

对故障部件直接进行更换,针对一些核心设备,模块化程度高、不易修复达到原功能要求的故障件。质保期内可由厂家或自主更换故障件,修复故障后对备件进行补足。质保期过后,通过信号故障统计分析对故障进行分类和筛选,通过分析掌握采购备件的规格型号、数量,满足及时更换的要求。特殊情况下(原厂备件停产或费用较高),可采用质量可靠的通用配件替代,但在使用前应进行试点,运行稳定后方可推广。

3.1.2离线式修复

运营成线网后,每条运营线路故障件较多,同时有些原厂备件可能已经停产,对于这类可经过处理并能恢复使用功能的故障件,为节约运营维修成本,实行离线式维修,并形成规模效应。一方面考虑成立专门维修部门,采购专业工器具,实现自主维修。另一方面,若自身能力有限(人员技能水平、所需工器具要求较高等),可对故障件进行返厂维修。

3.1.3在线式修复

设备发生故障后,可由维护人员先行判断,若故障原因明确,可经过简单或临时处理恢复到原状态,不影响设备运行时,可实行在线式修复,例如设备接线松动、电源丢失、软件参数设置错误等。

3.2设备大修策略

信号设备在运行5~10年后,由于机械磨耗超限、系统版本过低、电气特性不达标,导致设备质量下降,当设备不合格率达到一定比例时,需进行大修。对信号设备的大修,一是依据设计和技术规格书要求(如断路器分断次数、s700K转辙机转换次数、试验数据要求等)进行技术改造或设备更新:二是依据长期数据统计,综合考虑长期对设备运行检修状况的观测、故障统计分析等因素。对于信号核心设备,建议以厂家维修为主、自主修为辅的维修方式。如对于部分设备修复技术要求高、问题处置难度大、核心技术垄断且总体数量较少的设备,采用送厂修方式,运营单位对大修质量、试验结果进行最终验收。对于数量较多且对人员技能水平、修复仪器要求不高的设备,如继电器、遮断开关、电路板等,可采取自主维修模式。

4信号系统检修基地

4.1信号系统检修基地设置的必要性

随着信号系统各部件磨损、老化、受污染等问题的产生,故障率会明显升高,甚至带来安全隐患。这些问题日常维修已难以解决,因此,需要按照深度维修的策略定期检修。经过深度维修的信号设备经检修、测试合格后,仍可继续上道使用。根据国家相关认证检验规范,任何需要上道的信号设备,必须通过具有信号器材检测资质的机构检测。信号检修基地的设立,可以满足这一要求,并产生诸多效益。设立信号检修基地,既能通过自主维修提高维护人员的专业水平,又能降低运营维护成本,对整个运营维护工作拥有更多的主动权。4.2信号系统检修基地设置的必要条件

各城市在考虑实施信号检修基地的可行性时,应考虑信号人员必须要有自主集中检修的能力,这可能需要通过多年运营经验的积累。在运营公司层面,职能组织需要磨合,各类运行机制完善并有相关规章的支撑。信号系统检修基地对土建、供电等没有特别要求,基地设施可考虑在新建线路的车辆段、停车场等地设置。

4.3信号系统检修基地的实施项目分析

4.3.1转辙机的检修、测试

转辙机作为信号联锁的关键设备,其故障将直接影响行车安全,甚至会导致列车挤岔脱轨等重大事故。转辙机工作频率高,所处环境潮湿,进一步加速了接点氧化、锈蚀,需定期下道检测维修。转辙机国产化程度高,检修和测试方面技术较成熟,因此,转辙机可采用自主维护和保养的方式。4.3.2继电器的检修、测试

信号系统中继电器使用数量较多且长期处于工作状态,因内部零件老化、绝缘性能降低等原因,其机械与电气特性会逐渐变化,易造成设备故障,需定期进行预防性检修。国内新开通的轨道交通城市,以往信号继电器是有计划地送至相应的检修基地进行检修,而建立信号检修基地后,继电器可实现自主检修。

4.3.3信号机、发车表示器的检修、测试

信号机在线设备数量较多,长期工作在恶劣的环境中,遮檐、螺丝等部件很容易锈蚀,内部电子元件也可能因密封不良而受潮损坏,需定期全面检修。发车表示器的外壳、显示屏等部件易受潮湿环境影响,宜定期全面检修,以免造成设备损坏。信号机设备成熟,维修方便,大部分部件可自主拆卸和安装。发车表示器维修所需部件易采购,自主检修可节省一定成本。

4.3.4各类钢轨接续线的压接生产

钢轨接续线主要用在车辆段/停车场,数量较多,采购时效性差,成本不易控制。如在检修基地内自主生产,则灵活性强,成本相对较低。

4.3.5各类按钮箱的检修

按钮箱主要有自动折返按钮和紧急停车按钮,两者对行车安全及效率影响较大,常采用故障修模式。箱盒结构简单,通用性强,便于部件测试、更换、维修,信号人员经过一定培训即可实现。

4.3.2电子板卡的检修、测试

信号系统因专业性较强,设备集成度高,采用的电子板卡属于精密型设备,又因缺乏核心技术资料,采用常规方式几乎难以对电子板卡进行维修,且检测平台针对性强,采购费用非常高,此类设备考虑采用自主修与厂家修联合的方式维修。4.4信号系统检修基地的实施

检修基地的实施,需要完善设备管理和检修体系,按照信号深度维修策略执行检修计划。检修基地宜配置设备检修数据库管理系统。系统的建立便于技术人员进行统计、分析、查询,以实现安全质量管理的信息化。在生产经营活动中,应以高质量为标准,有步骤地完成信号设备的检修工作,提供安全可靠的信号器材。检修基地应建立各类信号设备检修平台,配置检修和管理用房。基地的建设不仅要满足短期内检修需求,还要长远规划,为整个线网预留足够的设备和办公空间。

5结语

本文通过对信号系统维修模式的分析,可知信号系统深度维修既可保证系统运行的可靠性,又能保证设备的可用性和平稳迭代更新。同时,阐明对于已成线网的轨道交通实施信号检修基地项目是很有必要的。目前可参考的成熟的信号检修基地项目尚不多,且检修基地各实施项目资质需要通过专业机构鉴定,建议各城市在开展信号检修基地项目时,应做好充分的调查和研究工作。