內燃機車性能實驗過程節(jié)能降耗分析

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摘要：通過分析內燃機車檢修作業(yè)流程，并結合內燃機車控制原理，確定內燃機車實驗過程中的關鍵成本浪費點，優(yōu)化實驗流程，減少檢修過程中的成本浪費。

關鍵詞：作業(yè)流程；控制原理；實驗流程；成本

引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，機車制造技術不斷進步，機車車型不斷更新?lián)Q代，從較為落后的東風系列內燃機車到最先進的復興號，中間各型號機車都有在使用，由于技術的快速革新和生產(chǎn)運營重點向新技術車型的轉移，加之東風型內燃牽引機車的型號繁復，生產(chǎn)管理及流程設置滯后于主流技術，各檢修環(huán)節(jié)存在較大的可優(yōu)化空間。通過改變流程規(guī)劃，特別是實驗方式和手段可大幅度減少生產(chǎn)檢修成本。

1內燃機車檢修調試過程的現(xiàn)狀

1.1確定檢修成本消耗模型

內燃機車實驗過程中的主要成本構成為人力和機車動態(tài)實驗中的柴油損耗，其中由于內燃機車功率和運行狀態(tài)的不同，機車油耗有較大差異，這里設定內燃機車性能試驗每小時油耗記為l1L，柴油每L單價記為Y1元，每小時每人人力成本記為Yr元。機車組裝后初始實驗階段需各專業(yè)配合實驗并進行過程中的故障處理，所需人員數(shù)量記為R。忽略檢修生產(chǎn)過程中隨時間產(chǎn)生的其他費用。則機車實驗過程中每小時的直接成本S1=l1*Y1+Yr*R，過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)組織過程中的成本消耗計算

原檢修生產(chǎn)過程中全部性能調試和故障處理需要機車啟動后進行測試檢查，同時機車啟動后各專業(yè)常規(guī)檢修必須停止，但機車實驗檢修過程中的人力成本不因作業(yè)人員的狀態(tài)而變化，即機車實驗過程中會造成人力成本的浪費。常規(guī)機車實驗用時為1h，機車出現(xiàn)故障或其他原因進行非常規(guī)機車動態(tài)實驗的情況下耗時不定，但最基本的故障處理也需機車啟動半小時，復雜的故障則需要四五個小時甚至更長，結合非常規(guī)機車啟動的概率，設每次機車非常規(guī)啟動時間為X個小時，則造成的成本浪費L=S1*X+Sq。

2內燃機車檢修調試過程的優(yōu)化

2.1內燃機車檢修調試過程優(yōu)化的基礎

內燃機車作業(yè)網(wǎng)絡圖分并行和前后進行，并行作業(yè)中，各環(huán)節(jié)的作業(yè)對總的作業(yè)進度影響較小，但需單獨進行的作業(yè)程序中浪費的時間就會造成整個系統(tǒng)檢修的停滯，除造成本身成本損耗外，還會造成連鎖待工損耗。而機車實驗就屬于限制最強的一個環(huán)節(jié)。從以上成本的計算過程中發(fā)現(xiàn)，如果實驗過程中的故障處理能減少機車啟動時間，將大大節(jié)約檢修成本。對內燃機車的結構構成進行分析得，內燃機車的控制系統(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，高壓到低壓信號的傳遞如圖1。對系統(tǒng)進行簡單的分析可得，由于內燃機車主要依賴的是外部電路的控制，結構簡單，邏輯思路也十分清晰，因此整個系統(tǒng)的拆分也較為簡單。對系統(tǒng)拆分后會發(fā)現(xiàn)，各環(huán)節(jié)間傳遞的無非是電壓信號，雖然高壓無法進行模擬，但變壓電阻后的低壓信號卻是可輕易模擬的，即在變壓電阻后加入一個低壓模擬信號，用來模擬機車啟動后的狀態(tài)以此來進行機車的調試和故障的查找。最后實驗完畢后，再進行一次性的實驗確認。

2.2典型案例分析

如圖2和圖3，為DF8B型內燃機車微機位主電路接地保護功能的電器原理圖。當圖中DK開關置微機位時，機車主電路中的零電位點通過715-209-DK觸點-208-672-676-R19-678-R20-677-666支路連通接地點。當主回路中產(chǎn)生高電位接地點或低電位點接地時，都會與零電位點產(chǎn)生電勢差，并通過接地點構成回路，形成漏電電流。漏電電流通過限流電阻R19和R20形成漏電電壓信號，經(jīng)電流傳感器SCM4輸送給微機漏電電流信號。機車在牽引、電阻制動或自負荷工況下，如果接地電流大于950mA或在30min內3次大于500mA，則主發(fā)電機功率限制為0，微機屏顯示“主回路接地”并記錄，同時微機報警燈亮。如果該保護功能異常是不允許進行下一步實驗的，同時該系統(tǒng)是對機車主電路進行保護，即機車啟機后主發(fā)電機產(chǎn)生200V以上的高壓電后，且必須保持系統(tǒng)持續(xù)運作，才能進行必要的檢查和實驗。由于在該過程中機車始終處于加載中，機車各電路帶電且運動部件持續(xù)轉動，所以車上其他專業(yè)人員嚴禁作業(yè)，整個檢測過程中由于系統(tǒng)是相互關聯(lián)影響的，因此故障判斷的準確較低，最快的故障處理時間約3h。并且整個過程中還要通過更換配件對比數(shù)據(jù)的方法進行故障點的定位，因此還要造成配件檢修成本的增加。筆者在班組實習的過程中遇到過一個典型的微機接地故障處理案例，故障處理耗時超過5個小時，并且更換相關微機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。筆者通過分析電路圖和微機接地保護的原理，首次提出利用模擬實驗和排除法確認故障點的思路。即，通過電路圖分析可知，雖然微機接地位時給微機系統(tǒng)輸送信號的傳感器（SCM板）叫電流傳感器，但實際其輸入端接收的是電壓信號，輸出的也是電壓信號。具體的是將主電路的漏電流通過限流電阻R19、R20轉化成電壓并通過1比1的變比輸送給微機1-10V的電壓信號，同時起到隔離高壓，保護微機系統(tǒng)的作用。既然已知道微機接收的是電壓信號，并且10V以內是安全的，那么就可以用干電池直接模擬信號，判斷具體的故障點。通過模擬后我們發(fā)現(xiàn)，當微機接收到6V模擬信號后，微機屏顯示機車漏電流600mA。當在SCM板輸入端加6V模擬信號后，在輸出端也能測到6V輸出信號。按照以上的模擬實驗結果，各環(huán)節(jié)都能正常工作，問題應該出在細節(jié)處。于是進一步進行細節(jié)區(qū)分時發(fā)現(xiàn)，SCM板輸入端加正電壓輸出為正電壓，當輸入端為負電壓，輸出即為負電壓，但給微機輸入正電壓時，微機能有效識別，輸入負電壓時微機卻無反應。再次對比不同機車發(fā)現(xiàn)DF11型機車的微機系統(tǒng)可識別正負電壓，對SCM板無特別要求。但是DF8B型內燃機車的微機只能識別正電壓信號，所以需要SCM板自身具備整流的功能。原先機車使用的SCM板均具備整流功能，所以未出現(xiàn)類似難以解決的問題，原車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，并且整個過程的機車動態(tài)試驗時間不超0.5小時，對平行作業(yè)的影響較小。由于前期故障處理是采用模擬信號的方法，機車未啟動，車上其他專業(yè)人員正常作業(yè)，未造成人力的浪費，同時，實際操作過程中發(fā)現(xiàn)，分部模擬的方法有利于快速定位故障點。由于單次的故障處理具有特殊性，進行保守估計，原故障處理需要啟機2h，優(yōu)化流程后需要啟機時間為0.5h。

2.3成本節(jié)約計算

程序優(yōu)化后，設啟機減少的時間記為Tj，則因啟機時間減少節(jié)約的成本L2=S1*Tj=（l1*Y1+Yr*R）*Tj我們不妨根據(jù)實際情況簡單估算各參數(shù)值，帶入公式測算測算一下節(jié)約的成本。柴油每L價格Y1取0號柴油市場價5元，內燃機車性能試驗每小時油耗l1取50L，每小時每人人力成本記為50元，Tj取3小時，R取6人，則L2=（50*5+50*6）*3=1650元。如果該類機車調試一天只發(fā)生一次，一年的作業(yè)時間按240天計算，則該程序優(yōu)化只在減少啟機時間一項上所節(jié)約的成本就有396000元。實際檢修系統(tǒng)中，關鍵環(huán)節(jié)的時間優(yōu)化，就等于整個系統(tǒng)的時間優(yōu)化，如配件供應環(huán)節(jié)、配件檢修成本、各環(huán)節(jié)管理成本等的節(jié)約。因此實際節(jié)約的成本要是該數(shù)值的數(shù)倍甚至十數(shù)倍。

2.4系統(tǒng)優(yōu)化分析

該系統(tǒng)的優(yōu)化帶來的不僅僅是機車調試過程中成本的節(jié)約，還有相關部門的成本節(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入中心配件庫，這個過程中的成本損耗節(jié)約也相當可觀。關鍵是該環(huán)節(jié)的優(yōu)化并不需要購入高價值設備，利用現(xiàn)有的設備設施優(yōu)化實驗方法即可實現(xiàn)。因此，內燃機車正是因為其技術相對簡單可規(guī)劃性強，合理的規(guī)劃可帶來整體的效益提升。

3結束語

內燃機車的各檢修過程具有共通性，各檢修過程的流程可根據(jù)內燃機車的檢修特點進行重新分類整合。特別是在技術逐漸革新，而內燃機車逐步退出主流市場的情況下，部分配件本身的狀況和供應環(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)化內部流程勢在必行。采用更適合現(xiàn)狀的新標準進行現(xiàn)有資源的分類，整合和再分類，以達到減少檢修瓶頸，降低檢修成本的效果。

參考文獻：

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作者：時振澤 單位：中國鐵道科學研究院