內(nèi)燃機(jī)車(chē)性能實(shí)驗(yàn)過(guò)程節(jié)能降耗分析

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摘要：通過(guò)分析內(nèi)燃機(jī)車(chē)檢修作業(yè)流程，并結(jié)合內(nèi)燃機(jī)車(chē)控制原理，確定內(nèi)燃機(jī)車(chē)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的關(guān)鍵成本浪費(fèi)點(diǎn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)流程，減少檢修過(guò)程中的成本浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：作業(yè)流程；控制原理；實(shí)驗(yàn)流程；成本

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)車(chē)制造技術(shù)不斷進(jìn)步，機(jī)車(chē)車(chē)型不斷更新?lián)Q代，從較為落后的東風(fēng)系列內(nèi)燃機(jī)車(chē)到最先進(jìn)的復(fù)興號(hào)，中間各型號(hào)機(jī)車(chē)都有在使用，由于技術(shù)的快速革新和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)重點(diǎn)向新技術(shù)車(chē)型的轉(zhuǎn)移，加之東風(fēng)型內(nèi)燃牽引機(jī)車(chē)的型號(hào)繁復(fù)，生產(chǎn)管理及流程設(shè)置滯后于主流技術(shù)，各檢修環(huán)節(jié)存在較大的可優(yōu)化空間。通過(guò)改變流程規(guī)劃，特別是實(shí)驗(yàn)方式和手段可大幅度減少生產(chǎn)檢修成本。

1內(nèi)燃機(jī)車(chē)檢修調(diào)試過(guò)程的現(xiàn)狀

1.1確定檢修成本消耗模型

內(nèi)燃機(jī)車(chē)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的主要成本構(gòu)成為人力和機(jī)車(chē)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)中的柴油損耗，其中由于內(nèi)燃機(jī)車(chē)功率和運(yùn)行狀態(tài)的不同，機(jī)車(chē)油耗有較大差異，這里設(shè)定內(nèi)燃機(jī)車(chē)性能試驗(yàn)每小時(shí)油耗記為l1L，柴油每L單價(jià)記為Y1元，每小時(shí)每人人力成本記為Yr元。機(jī)車(chē)組裝后初始實(shí)驗(yàn)階段需各專(zhuān)業(yè)配合實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行過(guò)程中的故障處理，所需人員數(shù)量記為R。忽略檢修生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)間產(chǎn)生的其他費(fèi)用。則機(jī)車(chē)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每小時(shí)的直接成本S1=l1*Y1+Yr*R，過(guò)程中因配件更換等原因產(chǎn)生的額外成本記為Sq。

1.2生產(chǎn)組織過(guò)程中的成本消耗計(jì)算

原檢修生產(chǎn)過(guò)程中全部性能調(diào)試和故障處理需要機(jī)車(chē)啟動(dòng)后進(jìn)行測(cè)試檢查，同時(shí)機(jī)車(chē)啟動(dòng)后各專(zhuān)業(yè)常規(guī)檢修必須停止，但機(jī)車(chē)實(shí)驗(yàn)檢修過(guò)程中的人力成本不因作業(yè)人員的狀態(tài)而變化，即機(jī)車(chē)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)造成人力成本的浪費(fèi)。常規(guī)機(jī)車(chē)實(shí)驗(yàn)用時(shí)為1h，機(jī)車(chē)出現(xiàn)故障或其他原因進(jìn)行非常規(guī)機(jī)車(chē)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的情況下耗時(shí)不定，但最基本的故障處理也需機(jī)車(chē)啟動(dòng)半小時(shí)，復(fù)雜的故障則需要四五個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)，結(jié)合非常規(guī)機(jī)車(chē)啟動(dòng)的概率，設(shè)每次機(jī)車(chē)非常規(guī)啟動(dòng)時(shí)間為X個(gè)小時(shí)，則造成的成本浪費(fèi)L=S1*X+Sq。

2內(nèi)燃機(jī)車(chē)檢修調(diào)試過(guò)程的優(yōu)化

2.1內(nèi)燃機(jī)車(chē)檢修調(diào)試過(guò)程優(yōu)化的基礎(chǔ)

內(nèi)燃機(jī)車(chē)作業(yè)網(wǎng)絡(luò)圖分并行和前后進(jìn)行，并行作業(yè)中，各環(huán)節(jié)的作業(yè)對(duì)總的作業(yè)進(jìn)度影響較小，但需單獨(dú)進(jìn)行的作業(yè)程序中浪費(fèi)的時(shí)間就會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)檢修的停滯，除造成本身成本損耗外，還會(huì)造成連鎖待工損耗。而機(jī)車(chē)實(shí)驗(yàn)就屬于限制最強(qiáng)的一個(gè)環(huán)節(jié)。從以上成本的計(jì)算過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的故障處理能減少機(jī)車(chē)啟動(dòng)時(shí)間，將大大節(jié)約檢修成本。對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成進(jìn)行分析得，內(nèi)燃機(jī)車(chē)的控制系統(tǒng)主要采用原始繼電器搭建的控制電路，電路中采用的也主要是模擬信號(hào)，高壓到低壓信號(hào)的傳遞如圖1。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析可得，由于內(nèi)燃機(jī)車(chē)主要依賴(lài)的是外部電路的控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，邏輯思路也十分清晰，因此整個(gè)系統(tǒng)的拆分也較為簡(jiǎn)單。對(duì)系統(tǒng)拆分后會(huì)發(fā)現(xiàn)，各環(huán)節(jié)間傳遞的無(wú)非是電壓信號(hào)，雖然高壓無(wú)法進(jìn)行模擬，但變壓電阻后的低壓信號(hào)卻是可輕易模擬的，即在變壓電阻后加入一個(gè)低壓模擬信號(hào)，用來(lái)模擬機(jī)車(chē)啟動(dòng)后的狀態(tài)以此來(lái)進(jìn)行機(jī)車(chē)的調(diào)試和故障的查找。最后實(shí)驗(yàn)完畢后，再進(jìn)行一次性的實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。

2.2典型案例分析

如圖2和圖3，為DF8B型內(nèi)燃機(jī)車(chē)微機(jī)位主電路接地保護(hù)功能的電器原理圖。當(dāng)圖中DK開(kāi)關(guān)置微機(jī)位時(shí)，機(jī)車(chē)主電路中的零電位點(diǎn)通過(guò)715-209-DK觸點(diǎn)-208-672-676-R19-678-R20-677-666支路連通接地點(diǎn)。當(dāng)主回路中產(chǎn)生高電位接地點(diǎn)或低電位點(diǎn)接地時(shí)，都會(huì)與零電位點(diǎn)產(chǎn)生電勢(shì)差，并通過(guò)接地點(diǎn)構(gòu)成回路，形成漏電電流。漏電電流通過(guò)限流電阻R19和R20形成漏電電壓信號(hào)，經(jīng)電流傳感器SCM4輸送給微機(jī)漏電電流信號(hào)。機(jī)車(chē)在牽引、電阻制動(dòng)或自負(fù)荷工況下，如果接地電流大于950mA或在30min內(nèi)3次大于500mA，則主發(fā)電機(jī)功率限制為0，微機(jī)屏顯示“主回路接地”并記錄，同時(shí)微機(jī)報(bào)警燈亮。如果該保護(hù)功能異常是不允許進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)的，同時(shí)該系統(tǒng)是對(duì)機(jī)車(chē)主電路進(jìn)行保護(hù)，即機(jī)車(chē)啟機(jī)后主發(fā)電機(jī)產(chǎn)生200V以上的高壓電后，且必須保持系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)作，才能進(jìn)行必要的檢查和實(shí)驗(yàn)。由于在該過(guò)程中機(jī)車(chē)始終處于加載中，機(jī)車(chē)各電路帶電且運(yùn)動(dòng)部件持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以車(chē)上其他專(zhuān)業(yè)人員嚴(yán)禁作業(yè)，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中由于系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)影響的，因此故障判斷的準(zhǔn)確較低，最快的故障處理時(shí)間約3h。并且整個(gè)過(guò)程中還要通過(guò)更換配件對(duì)比數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行故障點(diǎn)的定位，因此還要造成配件檢修成本的增加。筆者在班組實(shí)習(xí)的過(guò)程中遇到過(guò)一個(gè)典型的微機(jī)接地故障處理案例，故障處理耗時(shí)超過(guò)5個(gè)小時(shí)，并且更換相關(guān)微機(jī)插件和電流傳感器后故障依然存在，所以故障處理陷入僵局。筆者通過(guò)分析電路圖和微機(jī)接地保護(hù)的原理，首次提出利用模擬實(shí)驗(yàn)和排除法確認(rèn)故障點(diǎn)的思路。即，通過(guò)電路圖分析可知，雖然微機(jī)接地位時(shí)給微機(jī)系統(tǒng)輸送信號(hào)的傳感器（SCM板）叫電流傳感器，但實(shí)際其輸入端接收的是電壓信號(hào)，輸出的也是電壓信號(hào)。具體的是將主電路的漏電流通過(guò)限流電阻R19、R20轉(zhuǎn)化成電壓并通過(guò)1比1的變比輸送給微機(jī)1-10V的電壓信號(hào)，同時(shí)起到隔離高壓，保護(hù)微機(jī)系統(tǒng)的作用。既然已知道微機(jī)接收的是電壓信號(hào)，并且10V以?xún)?nèi)是安全的，那么就可以用干電池直接模擬信號(hào)，判斷具體的故障點(diǎn)。通過(guò)模擬后我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)微機(jī)接收到6V模擬信號(hào)后，微機(jī)屏顯示機(jī)車(chē)漏電流600mA。當(dāng)在SCM板輸入端加6V模擬信號(hào)后，在輸出端也能測(cè)到6V輸出信號(hào)。按照以上的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，各環(huán)節(jié)都能正常工作，問(wèn)題應(yīng)該出在細(xì)節(jié)處。于是進(jìn)一步進(jìn)行細(xì)節(jié)區(qū)分時(shí)發(fā)現(xiàn)，SCM板輸入端加正電壓輸出為正電壓，當(dāng)輸入端為負(fù)電壓，輸出即為負(fù)電壓，但給微機(jī)輸入正電壓時(shí)，微機(jī)能有效識(shí)別，輸入負(fù)電壓時(shí)微機(jī)卻無(wú)反應(yīng)。再次對(duì)比不同機(jī)車(chē)發(fā)現(xiàn)DF11型機(jī)車(chē)的微機(jī)系統(tǒng)可識(shí)別正負(fù)電壓，對(duì)SCM板無(wú)特別要求。但是DF8B型內(nèi)燃機(jī)車(chē)的微機(jī)只能識(shí)別正電壓信號(hào)，所以需要SCM板自身具備整流的功能。原先機(jī)車(chē)使用的SCM板均具備整流功能，所以未出現(xiàn)類(lèi)似難以解決的問(wèn)題，原車(chē)SCM板故障，新更換SCM板不具備整流功能，更換正確SCM板后故障消除。并且區(qū)別于傳統(tǒng)故障查找方式，本次故障查找不僅快速定位了故障點(diǎn)，并且整個(gè)過(guò)程的機(jī)車(chē)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí)間不超0.5小時(shí)，對(duì)平行作業(yè)的影響較小。由于前期故障處理是采用模擬信號(hào)的方法，機(jī)車(chē)未啟動(dòng)，車(chē)上其他專(zhuān)業(yè)人員正常作業(yè)，未造成人力的浪費(fèi)，同時(shí)，實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，分部模擬的方法有利于快速定位故障點(diǎn)。由于單次的故障處理具有特殊性，進(jìn)行保守估計(jì)，原故障處理需要啟機(jī)2h，優(yōu)化流程后需要啟機(jī)時(shí)間為0.5h。

2.3成本節(jié)約計(jì)算

程序優(yōu)化后，設(shè)啟機(jī)減少的時(shí)間記為T(mén)j，則因啟機(jī)時(shí)間減少節(jié)約的成本L2=S1*Tj=（l1*Y1+Yr*R）*Tj我們不妨根據(jù)實(shí)際情況簡(jiǎn)單估算各參數(shù)值，帶入公式測(cè)算測(cè)算一下節(jié)約的成本。柴油每L價(jià)格Y1取0號(hào)柴油市場(chǎng)價(jià)5元，內(nèi)燃機(jī)車(chē)性能試驗(yàn)每小時(shí)油耗l1取50L，每小時(shí)每人人力成本記為50元，Tj取3小時(shí)，R取6人，則L2=（50*5+50*6）*3=1650元。如果該類(lèi)機(jī)車(chē)調(diào)試一天只發(fā)生一次，一年的作業(yè)時(shí)間按240天計(jì)算，則該程序優(yōu)化只在減少啟機(jī)時(shí)間一項(xiàng)上所節(jié)約的成本就有396000元。實(shí)際檢修系統(tǒng)中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)的時(shí)間優(yōu)化，就等于整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間優(yōu)化，如配件供應(yīng)環(huán)節(jié)、配件檢修成本、各環(huán)節(jié)管理成本等的節(jié)約。因此實(shí)際節(jié)約的成本要是該數(shù)值的數(shù)倍甚至十?dāng)?shù)倍。

2.4系統(tǒng)優(yōu)化分析

該系統(tǒng)的優(yōu)化帶來(lái)的不僅僅是機(jī)車(chē)調(diào)試過(guò)程中成本的節(jié)約，還有相關(guān)部門(mén)的成本節(jié)約，故障的快速定位，減少了配件的更換，而更換后的配件是需要重新檢測(cè)入中心配件庫(kù)，這個(gè)過(guò)程中的成本損耗節(jié)約也相當(dāng)可觀。關(guān)鍵是該環(huán)節(jié)的優(yōu)化并不需要購(gòu)入高價(jià)值設(shè)備，利用現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法即可實(shí)現(xiàn)。因此，內(nèi)燃機(jī)車(chē)正是因?yàn)槠浼夹g(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單可規(guī)劃性強(qiáng)，合理的規(guī)劃可帶來(lái)整體的效益提升。

3結(jié)束語(yǔ)

內(nèi)燃機(jī)車(chē)的各檢修過(guò)程具有共通性，各檢修過(guò)程的流程可根據(jù)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的檢修特點(diǎn)進(jìn)行重新分類(lèi)整合。特別是在技術(shù)逐漸革新，而內(nèi)燃機(jī)車(chē)逐步退出主流市場(chǎng)的情況下，部分配件本身的狀況和供應(yīng)環(huán)境不斷惡化，待料待工的情況不斷突出，因此造成的成本壓力不斷加劇。除了不斷優(yōu)化外部檢修環(huán)境的方法外，優(yōu)化內(nèi)部流程勢(shì)在必行。采用更適合現(xiàn)狀的新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行現(xiàn)有資源的分類(lèi)，整合和再分類(lèi)，以達(dá)到減少檢修瓶頸，降低檢修成本的效果。

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作者：時(shí)振澤 單位：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院