地铁电子部件维修与利旧循环使用研究

一、背景

早期开通地铁的城市，如北京、广州、上海，其部分线路已运营超过20 年，逐步进入系统性改造阶段。与此同时，全国多数地铁线路也陆续进入车辆大修及设备更新阶段。随着全国轨道交通从“建设期”大规模过渡到“运维期”，设备与部件的资源循环利用对降低运营成本、支持可持续发展显得尤为重要。

在地铁各类设备部件中，电子部件因其高价值、高难度和高技术壁垒等特点，已成为地铁既有线网运维管理的重点和难点。随着运营时间延长，电子部件老化加剧，故障率逐年上升，更换成本高昂，加之国外技术封锁与供应链不稳定等因素影响，电子部件的维修与利旧循环使用已成为地铁运营企业降低运营成本的重要策略。当前，地铁电子部件维修已不再局限于故障后的临时性维修，许多地铁运营公司，如北京地铁、广州地铁、上海地铁等，已积极开展电子部件维修与利旧循环使用的相关研究，通过分析电子元器件的老化与失效特性，规范维修标准，深入研究失效机理，逐步建立完整的轨道交通电子部件维修与利旧循环体系[1]。

二、地铁电子板卡特点

地铁运营涵盖车辆、信号、通信、供电、FAS、BAS、站台门等多个专业领域，相应的电子设备种类繁多、功能复杂，包括高压供电、牵引传动控制、显示控制、通信传输等系统。地铁电子设备通常具有大功率、冗余设计和高可靠性要求，多采用特殊设计，相关技术资料较少公开，导致核心系统板卡存在较高技术壁垒 [2]。部分早期地铁线路引进国外系统，如信号控制、牵引控制等，原厂商为维持技术垄断，常通过定制专用芯片、核心程序加密等方式实施技术封锁，限制第三方维修 [3]。此外，地铁运营事关公共安全，关键性电子部件一旦故障可能导致运营中断甚至安全事故，因此维修工作需在充分论证安全性的基础上，制定完善的保障措施，兼顾技术可行性与经济性。

三、安全保障措施

3.1 电子部件安全性评估

在维修技术水平和测试验证能力有限条件下，开展地铁电子部件维修前，需进行必要的安全性评估，分析电子部件维修不当对运营安全可能带来的影响，避免引入不可控风险。初期评估应涵盖部件的功能重要性、历史故障案例及使用环境等因素。在电子部件维修探索初期，可优先对非核心安全电子部件进行维修，如辅助系统控制板、车载显示模块、空调系统等；而对涉及列车运行安全的关键电子部件则应严格控制维修范围，经充分论证后再开展维修，如制动控制单元、信号处理板等。

3.2 电子部件可靠性验证

维修后的电子部件需经过严谨的可靠性验证，以确保其质量符合装车标准。验证流程应包括外观检查、功能测试及老化试验。功能测试分为线下模拟测试与线上实际运行测试两部分：线下测试通过模拟运行环境检测性能与功能；线上测试则在实际运营中观察其运行状态，确保部件在真实工况下的可靠性与其他系统兼容性。通过双层验证机制，可显著提高维修部件的可靠性，降低运营风险。

3.3 电子部件失效防范措施

电子部件维修无法避免维修不彻底情况，对可能涉及运营安全的电子部件，需充分考虑电子部件维修不充分或失效的潜在后果。应针对不同部件所在的系统，制定相应的防范与应急措施，如建立冗余备份机制、增加故障隔离控制、制定应急切换流程等，以避免关键性的单点故障导致运营中断。此外，可考虑增加故障监测系统实现电子部件实时状态反馈，及时发现异常并启动应急响应。

四、维修组织模式

4.1 成立独立电子部件维修部门

设立独立的电子部件维修部门，有助于集中专业人才与设备资源，实现规模化、流程化、专业化维修。该模式具备较强的跨专业整合能力，可满足多种类电子部件的维修需求，同时能有效促进维修人员技能提升。然而，该模式也可能面临跨部门协同作业效率低、故障部件配送交接复杂、线上测试验收流程繁琐等问题，需在公司内部建立标准化对接流程或利用信息化管理系统进行效率提升。

4.2 依托架大修开展电子部件维修

可结合架大修对特定电子部件制定完整的维修流程，使特定的电子部件维修成为架大修的纵向拓展，更有利于维修质量控制和功能验证。架大修作为地铁车辆周期性全面检修过程，可为电子部件维修提供了多专业协同、线下线上联合调试的条件，通过静调与动调进行功能验证更为充分，维修质量与可靠性得到更好保障。在此模式下，可针对特定系统建立标准维修测试流程，提高作业标准化与测试效率。但其局限性在于仅适用于与架修周期匹配的电子部件，且维修人员维修能力单一，缺乏多系统电子部件维修能力的融合，可通过跨部门培训和技术支持弥补不足。

五、部件维修方式

5.1 故障后维修

故障后维修属于被动响应式维修，适用于非关键部件或突发故障处理。该方式维修对象和故障类型不确定，维修流程通常包括联系设备系统分析故障现象、绘制和分析板卡相关电路、参数测量与故障定位、元件更换与焊接、质量检查与功能验证等步骤。虽灵活性高，但维修效率因板卡种类不同难以保证，属于最基础的维修方式 [4]。

5.2 可靠性维修

可靠性维修在故障后维修的基础上，通过对高故障率部件的统计分析，制定预防性维修计划。通过对板卡关键或完整电路图进行分析，筛选易损的功率转换元件、接口传输元件及易老化衰减元件，在列车达到一定运营里程或时间节点后，对关键电子部件进行系统检测与老化元件更换，以延长部件寿命、提高运行稳定性。该方式主动性和计划性强，能有效降低突发故障率 [5]。

5.3 升级与改良

升级与改良属高级维修方式，在故障修复的基础上，对电子部件进行技术优化。通过逆向分析原有电子部件的设计缺陷，重新计算元件功率、改良程序逻辑、优化局部电路，对部分元件重新选型甚至重绘电路板，从而提升整体性能与可靠性。该方式技术门槛高、投入大，但能显著提升部件性能，尤其适用于老旧部件技术更新及停产部件的替代研究。

六、结论

地铁电子部件的维修与利旧循环使用是一项涉及技术、管理与安全等多层面的系统工程。本文从安全保障措施、维修组织模式与部件维修方式三个维度，系统阐述了相关管理方法与实践路径。通过科学的安全性评估与验证、合理的维修组织架构以及多样化维修方式的综合应用，可在保障运营安全的前提下，实现电子部件的高效维修与循环使用，提升地铁运营的经济与社会效益。未来，还应进一步探索智能化维修技术与标准化管理流程，推动地铁电子部件维修向更高水平发展。

参考文献：

[1] 沈云霄 . 地铁车辆重要部件状态修研究与运用 [J]. 设备管理与维修 ,2021,(19):31-33.DOI:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2021.10.14.

[2] 郭君霞 . 地铁电子设备自主深度维修的可行性分析 [J]. 都市快轨交通 ,2014,27(02):57-60.

[3] 陈 钦 安 . 对 广 州 地 铁 电 子 部 件 自 主 维 修 的 探 讨 [J]. 科 技风 ,2014,(14):18.DOI:10.19392/j.cnki.1671-7341.2014.14.011.

[4] 黄 昌 兵 . 关 于 城 轨 车 辆 电 子 板 件 维 修 研 究 [J]. 电 子 制作 ,2014,(16):78.DOI:10.16589/j.cnki.cn11-3571/tn.2014.16.014.

[5] 胡绍炀 . 探讨航空电子设备故障分析及维修 [J]. 中国设备工程 ,2022,(16):159-161.