第三节 制订机车维修制度的基本原理
一、维修思想、维修方式与维修制度
维修实践需要有一种思想观念或理论作为指导，这种指导维修实践的思想或理论我们称之为维修思想，在国外称之为维修理论、维修观念、维修原理或维修哲学。
机车的维修方式也叫维修方针，指对设备维修时机的控制，也就是对维修时机的掌握是通过采用不同的维修方式来实现的。
机车的维修制度是在一定的维修思想或维修理论指导下，制订出的一整套规定，它包括：维修计划、维修类别或等级、维修方式、维修组织、维修考核指标体系等。它直接关系到机车的技术状态、可靠性、有效度、使用寿命和运用维修费用等。
维修思想是人们对机械设备群维修的客观规律的正确反映，它的正确与否，直接影响着维修活动的全局。维修思想的确立是建立在当时所处的生产水平、维修对象、维修人员的素质、维修手段和维修条件等客观实际的基础上。有了正确的维修思想作指导，才有可能制订出正确的维修方针和技术政策，从而制订出适合客观条件的、高效率的维修体制和合理的维修制度。
（一）维修思想
1.“事后维修为主”的维修思想
它是以机械设备出现功能性故障为基础的。即机械设备无法继续运转，有明显的经济损失或出现了严重威胁设备或人身安全等功能性故障才去设法修理。在产业革命时期是以此作为维修的指导思想，并且采用与其对应的是事后维修方式。当时，在机器生产的基础上产生了工厂。但是，企业规模小、设备简陋。设备操作工兼管设备维修，谁用谁修，设备坏了再修。随着产业革命的深入，科学技术的发展，机械维修才逐渐形成一个独立的工种，而事后维修的思想已不能促进生产的发展。
2.“以预防为主”的维修思想
以预防为主的维修思想是以机件的磨损规律为基础，以故障率“浴盆曲线”中耗损故障期的始点来确定修理时间界限。
由于把机件的磨损或故障作为时间的函数。因此，其对应的维修方式就是定期维修方式。机件的磨损程度主要靠人的直观检查和尺寸计量。所以，拆卸解体检查维修就成为预防维修的主要方法。同时，必须经常检查、定期维修，并且认为预防工作做得越多，设备也就越可靠。而检查和修理的周期长短则是控制其可靠性的重要因素，从这一观点出发，“以预防为主”的维修思想的实质是根据量变到质变的发展规律，把故障消灭在萌芽状态，防患于未然。通过对故障的预防，使设备经常处于良好的技术状态。在近几十年来，它基本处于主导地位，实践证明，“以预防为主”的维修思想及其相应的维修体制和维修制度，在保证各种机械设备包括机车车辆发挥其效能以及在设备维修学科的建设中起到了积极的作用。但是随着科学技术和维修实践本身的发展，对“以预防为主”的维修思想产生了巨大的冲击，也迫使维修行业不得不去寻求更加符合新的客观实际，科学而经济的维修思想和途径。
3.“以可靠性为中心”的维修思想
“以可靠性为中心”的维修思想的形成是建立在可靠性理论的基础上，是以视情维修方式的扩大使用，以逻辑分析决断法的诞生为标志的。
“以可靠性为中心”的维修就是以最低的费用实现机械设备固有的可靠性水平。换言之，即充分利用设备固有可靠性的维修，其基本要点是：
（1）机车的固有可靠性是由设计制造决定的，因此，要提高其可靠性必须从机车研制开始做起，维修的责任是控制影响机车可靠性下降的各种因素，以保持和恢复其固有的可靠性。已定型但可靠性低的设备必须通过改造才能改善其可靠性。
（2）“以可靠性为中心”的维修思想强调设备寿命的全过程管理简称寿命管理。产品设备的整个寿命全过程是指产品设备从市场调研、开发设计、研制、制造、选购、安装调试、使用、维修、改造更新与报废的整个过程，任何机械设备的问题既有先天性的又有后天性的问题。机械设备的可靠性与维修性是其固有的设计制造特性，是先天性的，设计制造与运用维修之间应建立一套完整的信息反馈管理系统。
频繁的维修或维修不当反而会导致可靠性下降。所以要尽量少做那些不必要的过剩维修，要科学地分析、有针对性地预防故障，使维修工作做得更有效、更经济。
根据对机件本身的可靠性分析，并加以区别对待。对那些故障发生与工作时间的增长有密切关联且无法视情或监测的机件，采用定时维修方式；故障的发生能以参数标准进行状态检测并有视情条件的机件，采用视情维修或状态维修；故障的发生不危及安全，且通过连续监控可以在故障发生后再进行维修的机件，或有可靠性设计冗余度的设备及机件，则采用事后维修。
综上所述，“以可靠性为中心”的维修思想不仅用于指导预防故障的技术范畴，同时也用于指导维修管理范畴。如确定维修方针、制定维修规程、选择维修方式、建立维修制度、改进维修体制、实施质量控制、组织备件供应、建立反馈系统等等，这样就把有关机械设备维修的各个环节，联成一个维修系统，围绕着“以可靠性为中心”来开展各自的工作，进而互相制约、互相促进。
“以可靠性为中心”的维修思想目前在我国维修界还处于探索、消化和开始应用阶段。但是，确立以“可靠性为中心”的维修思想来指导维修实践，是人们对机车维修在认识上的一个发展，是掌握机车维修规律的科学途径，是维修思想演变的一种发展趋势。
4.用系统工程的观点研究维修工作与设备综合经营管理的思想
由于科学技术的迅速发展，科学新成果应用于设备、形成了现代化设备的很多特点，如当代的高速动车组的大型化、高速化、电子化和自动化。由于上述特点，给企业带来高效率、高经济效益的优越性，也导致了一系列的后果，如设备故障损失大、环境污染严重、能源资源消耗大、设备磨损、蚀损加快，设备的维修管理因此十分复杂。
现代化的设备是资金与技术密集型装备，无论是设备的购置费还是使用费（包括运用和维修费）都十分昂贵，这就迫切要求通过提高设备的维修度来提高设备的有效度从而提高设备的经济效益。
现代化设备的社会化程度很高，设备中体现的科学技术的知识门类越来越复杂，这都要求对现代化设备进行系统的管理。
因此，近年来出现了一门边缘科学，在英国称之为“设备综合工程学”；日本叫做“全员生产维修（TPM）”；德国命名为“圆形模式维修系统”；美国则称为“后勤学”，形成了设备综合经营管理的思想，其特点可归纳如下：
（1）实行设备全过程的寿命管理；
（2）追求寿命周期费用最低，综合效率提高；
（3）开展机车车辆设备的经营工作；
（4）对设备从工程技术、财务经济与组织措施三个方面进行综合管理；
（5）实行设备的全员管理和进一步搞好维修。
（二）基本维修方式
机车的维修方式（又称为维修方针）是指对机车维修时机的控制，也就是对维修时机的掌握是通过采用不同的维修方式来实现的，目前公认的维修方式有三种：定期维修、视情维修和事后维修。
1.定期维修
定期维修又称时间预防维修方式，它是以使用时间或运行里程作为维修期限。只要设备使用达到预先规定的时间，不管其技术状态如何都要进行规定的维修工作，这是一种带强制性的预防维修方式。
定期维修的依据是机件的磨损规律，长期以来的实践使我们认识到机件要工作就必然磨损，磨损严重就会形成故障，出了故障就会影响使用和安全这一规律。定期维修的关键问题是如何确定维修周期或维修的时机。定期维修方式适用于以下情况：
（1）故障机制带有明显的时间相关性；
（2）在设备使用期限内，机件出现预期的耗损故障期，这样可以依据其磨损规律，预测即将发生故障的时间，这一时期故障率将迅速增高。
对于一些重要的很难检查和判断其技术状况的机件，定期维修方式是一种有效的办法。
定期维修方式的优点是容易掌握维修时间，维修计划、组织管理工作也较简单、明确，同时这种方式有较好的预防故障作用。我国以往和目前主要还是采用这种方式，在保证机车正常、安全运行方面起到了积极作用。
其缺点是对磨损以外的其他故障模式，如疲劳、锈蚀以及机件材质，或因使用维修条件等方面影响而造成的故障未能考虑在内。不能针对设备的实际技术状况进行维修，预防维修采用“一刀切”的大拆大卸方针，使拆卸次数增多，不利于充分发挥机件的固有可靠性甚至导致故障的增加。因此，对于难以更换的部件，这种维修方式并不理想，因为结构愈复杂，故障模式愈不能具有明显的时间相关性；其次，复杂机件不管是更换还是修理都很费时、费钱。
2.视情维修
视情维修又称为按需预防维修方式，这种维修方式是根据设备实际情况来确定维修时机。它不对机件规定固定的拆卸分解范围和维修期限，而是在检查、测试其技术状况的基础上确定各机件的最佳维修时机。
这种维修方式是靠不断定量分析监测机件的某些参数或性能的视情资料，决定维修时间和项目。视情资料指的是通过诊断或监测表征机件技术状态参数的资料。它适用于下面这些情况：
（1）属于耗损故障的机件，且有缓慢发展的特点（如磨损），能估计出其量变到质变的时间。
（2）能定出评价机件技术状态的标准，如极限状态的参数标准等。
（3）视情维修对于那些机件故障会直接危及安全，而且有极限参数可以监测的机件才是有效的。
（4）除了眼睛观察及设备本身的测试装置外，还要有适当的监控或诊断手段。
显然，视情维修方式可以充分发挥机件的潜力，提高机件预防维修的有效性，减少维修工作量和人为差错。不过这种维修方式费用高，要求具备一定的诊断条件，哪些机件采用，哪些项目采用，都要根据实际需要和可能来决定。
3.事后维修
事后维修方式也称故障维修，它是不控制维修时期，当机件发生故障之后，才进行修理。实践证明，有些机件即便产生了故障，也不会造成严重后果或影响安全，对这类机件和一些偶然故障，没有必要进行预防维修，可以在故障发生之后再加以修理或更换。这样，这些机件就可以得到充分利用，可以减少预防维修的范围和项目，避免这类机件由于不必要的拆卸、检查和过度保养而不能继续使用造成损失和浪费。它适合以下情况：
（1）机件发生故障，但不影响总成和系统的安全性；
（2）故障属于偶然性的，故障规律不清楚，或者虽属耗损型故障但用事后维修方式更经济。另一方面，随着新技术在机械设备上的广泛应用，使维修对象的固有可靠性达到相当高的程度，可靠性技术冗余度很大，故障密度很疏，出现故障的可能性很小，即使出现了故障也不致影响任务和安全。
4.维修方式的选择
选择维修方式应该从故障后机械设备的安全性、经济性和有关技术政策法令来考虑。由上述三种维修方式的特点可以看出，定期维修和视情维修均属于预防性的，可以预防渐进性故障的发生。事后维修则是非预防性的维修，多用在偶然故障或用预防维修不经济，且不影响安全运用或具有可靠性冗余度的机件。定期维修的判据是以时间为标准；而视情维修的判据是以实际状况为标准；而事后维修则不控制维修时间。从这个意义上分析，上述三种维修方式本身并没有先进与落后之分，各有一定的运用范围。然而应用是否恰当，则有优劣之分。不过维修方式的发展趋势，则是事后维修逐步走向定期的预防维修，再从定期的预防维修走向有计划定期检查，并按检查的结果，安排近期的计划预防维修与修理。对机车等重要的铁路技术装备，则随着状态监测技术和故障诊断技术的发展，逐步走向视情维修，在同一系统或设备上这三种维修方式可以根据具体情况配合选用。
（三）维修制度
目前世界上维修理论和制度可分为两大体系，一是在“预防为主”的维修思想指导下，以磨损理论为基础的计划预防维修制。另一个则是在“以可靠性为中心”的维修思想指导下，以故障统计理论为基础的预防维修制，这两种制度在一定时期内将同时并存，计划预防维修制较适合于机械设备维修的宏观管理，而以可靠性为中心的维修较适合于机械设备维修的微观管理。
1.计划预防维修制度
计划预防维修制度，是在掌握机器磨损和损伤规律的基础上，根据各种零件的磨损速度和使用极限，贯彻防重于治的原则，相应地组织保养和修理，以避免零件的过早磨损，防止或减少故障，延长使用寿命，从而较好地发挥设备的使用效能和降低使用成本。
计划预防维修制的具体实施可概括为“定期检查、按时保养、计划修理”。实现计划预防维修制需要具备以下条件：
（1）通过统计、测定、试验研究确定总成和主要零、部件的维修周期；
（2）根据总成、主要零、部件的维修周期，又考虑到基础零件的维修，合理地划分维修类别等级或修程；
（3）制定一套相应的维修技术定额标准；
（4）具备按职能分工、合理布局的维修基地。
前面三项是必不可少的条件，也只有具备了这些条件，计划预防维修制的贯彻才能取得实际的效果。所以说计划预防维修制的基础是一套定额标准，其核心是维修周期结构。
2.“以可靠性为中心”的维修制度
“以可靠性为中心”的维修制度是以可靠性理论为基础的，鉴于一些复杂设备如机车车辆、飞机，一般只有早期和偶然故障期，而不考虑耗损期。因为，定期维修对许多故障是无效的。现代机械设备的设计，只使少数项目的故障对安全有危害，因而应按各部分机件的功能、功能故障、故障原因和故障后果来确定需要做的维修工作。20世纪60年代美国联合航空公司提出“逻辑分析决断法”，对重要维修项目逐项分析其可靠性特点及发生功能性故障的影响来确定采用相应的维修方式。实行“以可靠性为中心”的维修制度应具备的条件：
（1）要有充分的可靠性试验数据、资料作为判别机件状态的依据；
（2）要求产品设计制造部门和维修部门密切配合制订产品的维修大纲、维修指导书等；
（3）要具备必要的检测手段、仪器设备和标准。其核心是以状态监测和故障诊断为基础。
3.维修制度改革
通过对我国现行机车维修制度的分析，修制改革就显得非常迫切。现行修制具有以下特点：
（1）铁路是我国国民经济的大动脉，是我国的主要交通工具。铁路运输企业的基本任务是合理地运用铁路运输的技术装备包括机车车辆完成运输任务。机车的管理与维修工作则是为贯彻铁路运输企业的经营方针提供质量优良的牵引动力和经济效益的保证。维修制度体现企业综合经营管理的内容。
（2）现行机车段修规程要求贯彻“质量第一”和“保养并重，预防为主”的维修思想和维修制度。
（3）现行段修规程要求按照“长交路，轮乘制”的要求和“专业化，集中修”的原则组织生产。然而现行段修规程在机车各级修程的定义中，电力机车体现换件修的优越性，而内燃机车则是解体检修。部件总成换件修是提高效率、提高机车的有效度（完好率）和保证维修质量，体现专业化集中修原则的主要措施，要扩大换件修就必须进行机车的维修性设计，合理组织部件总成的专业化生产和专业化修理。
（4）在内燃机车段修规程中提出采用诊断技术，扩大按状态修理成分；坚持“四按”“三化”，做好技术资料的积累和分析，依靠科学技术进步，使机车段修的工作质量和产品质量，不断登上新台阶，这不但是机车运用维修部门也是机车设计制造部门科技人员所应肩负的责任和努力工作的方向。这里除了坚持“四按”和“三化”外，还提出两个带方向性的问题。
①采用状态监测与诊断技术，扩大状态修理成分，逐步推行以可靠性为中心的维修思想。要达到这个目的，就必须有计划、有目的地组织开展对机车关键和主要部件、总成和机件的故障诊断技术以及诊断装置的研制，在机车产品上设立相应的传感器接口，逐步实现在新造的机车上统一配置测试点和诊断装置。
②研究机车的可靠性、维修性和故障理论，认真做好技术资料的积累和寿命分析，为更合理地制定检修周期和逐步实行以可靠性为中心的维修制度奠定基础。
二、使用期限及极限技术状态与检修限度标准
使用期限和使用寿命是两个不同的概念，使用期限是指从开始使用到必须对它进行修理时为止的全部使用时间，而机车、总成或零件的使用寿命是指从投入运用开始，中间经过若干次修理，直到完全丧失工作能力而必须报废为止的全部使用时间。此外，关于机车、柴油机、电机等部件的极限技术状态，一般是指其使用极限状态，当到达极限技术状态时则应停止使用并进行修理。对极限技术状态与使用期限的研究在机车检修中具有重要意义。
检修限度是指厂修、段修时，区分各零部件在各级修程中是否需要修理的标准，在机车厂修、段修中均有检修限度标准——“限度表”。
使用期限、极限技术状态与检修限度是制订机车检修周期的三个重要依据。不过，首先要明确研究的对象，对象可以是机车、柴油机、电机、部件，也可以是零件及其配合，对象不同，研究方法不同，测量的指标参数也不同，确定的标准与原则也就不同。
（一）确定机车极限技术状态的原则
判别机车是否进入极限技术状态，主要是按三原则，即不能继续工作的技术原则、不应继续运行的安全原则和不宜继续运营的经济原则来确定。常用的方法有：
（1）以无故障工作概率为标志判别极限技术状态。
（2）用技术经济分析法确定极限技术状态。
（3）从机车设备的主要质量指标劣化程度来判断极限技术状态。
（二）确定零件及其配合副磨损极限的原则
一般来说，零件及其配合副极限磨损值的确定应当从机车、发动机、总成的极限技术状态总原则出发，考虑以下因素：
（1）机车的合理使用程度；
（2）继续使用的安全可靠性和危险性；
（3）对线路和周围环境的危害性及旅客的舒适性的影响；
（4）修复的劳动量、停机修理时间、修理费用和停机损失。
概括起来确定零件及其配合副磨损极限值有六项原则：
（1）极限磨损量由机构动作的可靠性条件来决定。如制动装置对安全运行的影响很大，则应从安全的要求来决定极限磨损值。
（2）磨损使机构、部件总成的输出参数出现急剧变化或超出允许的范围。如轮对的磨损到达磨损极限时，将使机车冲击载荷急剧上升。
（3）根据对机构的工作能力的影响程度作为极限磨损值的标准。如内燃机车柴油机高压油泵的柱塞副磨损后，使燃油的泄漏量增大，各缸供油不均匀，发动机性能变坏。因此，燃油的泄漏量是决定柱塞副磨损极限值的标准。
（4）根据经济因素，从经济极限值来确定零件的磨损极限值。同一配合副的两个零件的磨损速度一般是不相同的，不应将配合副的极限磨损量平均分配给两个零件作为它们的磨损极限值。对主要的、贵重的零件，极限磨损值的确定要从充分发挥其工作能力出发；对次要的、便宜的零件的磨损极限值主要考虑它对前一零件工作能力的影响。例如，发动机的第一道镀铬气环与气缸套配合副，当气环的镀层磨损后，该配合副并未进入丧失工作能力的极限值。但若继续使用，将使气缸套的磨损速度急剧增大。按此规定的磨损极限值也可称为经济极限值。
（5）磨损后，配合间隙增大、油压下降到允许限度，或者不圆度增大致使油膜无法建立，如柴油机的主轴承和连杆轴承等。
（6）工作能力过分消减或丧失。如轴颈变细、缸套变薄、凸轮变形等。
（三）确定中间检修限度的基本原则
检修限度将直接影响机车修理后的技术质量，以及各修程的作业范围、检修工作量的大小与修理成本的大小。制订检修限度应考虑以下几个主要问题：
（1）零件能安全地运用到下一次定期检修修程。
（2）各修程间的相互配合，在进行高一级的修程时，要为低一级的修程创造方便条件，即把修理工作量大、修理工艺比较复杂、需要特殊专用设备和技术要求高的修理工作，尽可能放在高一级的修程中来完成。
（3）在保证修理质量的基础上贯彻节约的原则。