城市軌道交通車輛壽命評估通用要求2025-11-01實施2025-11-01實施上海市市場監(jiān)督管理局發(fā)布DB31/T1598—2025 12規(guī)范性引用文件 1 4評估條件 25評估任務和流程 26車輛狀態(tài)分析 37關鍵系統(tǒng)及部件壽命評估 37.1評估程序 37.2評估對象 37.3車體壽命評估 37.4轉向架構架壽命評估 67.5電纜壽命評估 98車輛綜合技術經濟分析 9車輛處置方案制定 9.1原則 9.2延壽 10壽命評估報告編制 附錄A(規(guī)范性)車輛壽命評估流程 附錄B(資料性)車體載荷工況 附錄C(資料性)轉向架構架載荷工況 附錄D(資料性)基于剩余熱壽命理論的電纜壽命評估示意圖 本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由上海市交通委員會提出并組織實施。本文件由上海市軌道交通標準化技術委員會歸口。本文件起草單位：上海申通地鐵集團有限公司、上海地鐵維護保障有限公司、上海申通軌道交通檢測認證有限公司。本文件主要起草人：皇甫小燕、王生華、丁亞琦、張喻、鄧奇、周炯、顧明、王宗明、張軼、張枝森、周峰、肖惠杰、萬勇兵、顧正隆、余佑民、高偉民、湯耀駿、周媛、宗志祥。上海軌道交通運營已超過30年，網絡內部分車輛壽命已超過或接近設計使用壽命，面臨著后續(xù)使用處置的決策問題。根據交通運輸部行業(yè)標準《城市軌道交通運營設備維修與更新技術規(guī)范第1部分：總則》(JT/T1218.1—2018)中要求，運營單位應對提前報廢或設計壽命即將到期的運營設備，按規(guī)定進行技術評估和報備，根據論證結果確定是否提前報廢或繼續(xù)使用。而目前國內城市軌道交通運營單位對車輛的評估要求，主要體現(xiàn)在車輛交付前設計、驗收階段的安全評估中，尚未將基于上述實際需求，本文件結合上海軌道交通的實際情況以及國內外已實施的壽命評估案例開展編制，建立適用于城市軌道交通車輛的壽命評估體系，明確車輛壽命評估的任務、流程、技術方法和資產分析等內容，為運營單位更好地掌握車輛1本文件規(guī)定了上海城市軌道交通車輛壽命評估的條件、任務和流程、車輛狀態(tài)分析、關鍵系統(tǒng)及部件壽命評估、車輛綜合技術經濟分析、車輛處置方案制定和壽命評估報告編制的要求。本文件適用于上海城市軌道交通鋼輪鋼軌A型車和小型車的整車評估，以及關鍵系統(tǒng)及部件的專項壽命評估。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T11026.1電氣絕緣材料耐熱性第1部分：老化程序和試驗結果的評定TB/T3548機車車輛強度設計及試驗鑒定規(guī)范總則TB/T3549.1機車車輛強度設計及試驗鑒定規(guī)范轉向架第1部分：轉向架構架TB/T3550.1機車車輛強度設計及試驗鑒定規(guī)范車體第1部分：客車車體3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。關鍵系統(tǒng)及部件keysystemandcomponent對運營安全影響程度大、價值占比高、更換工作量大的車輛子系統(tǒng)及部件，是進行車輛壽命評估的主要對象。服役車輛、關鍵系統(tǒng)及部件在設計時所確定的安全運行的壽命。經充分評估論證，服役車輛、關鍵系統(tǒng)及部件未經改造能夠安全運行的壽命。目標使用壽命targetser服役車輛、關鍵系統(tǒng)及部件等經過技術改造后預期能夠安全運行的壽命。對于超出設計使用壽命的車輛，經評估后實施技術改造以達到延長設計使用壽命的活動。2殘值scrapvalue未超出設計使用壽命的車輛、系統(tǒng)或部件的使用價值，以及可以作為備品備件的部件或元器件a)車輛使用壽命或使用里程達到或超過2/3設計使用壽命或里程時，可開展首次壽命評估；c)當車輛延壽使用時，根據車輛實際狀c)關鍵系統(tǒng)進行重大升級改造或需批量替代技術經濟分析、車輛處置方案制定和壽命評估報告編制。車輛壽命評估流程按照圖A.15.2任務一為車輛狀態(tài)分析，應完成對車輛整車、系統(tǒng)及部件的全面技術狀態(tài)評估，包括可靠性、a)首先完成車體安全使用壽命評估，結合車輛設計使用壽命和維修修程等采用適當的技術改b)當經過技術改造后的車體目標使用壽命小于等于車輛設計使用壽命要求時，車輛不具有延壽可行性，則不再進行其余關鍵系統(tǒng)及部件的壽命評估，直接進入車輛處置方案制定；當車體目標使用壽命大于車輛設計使用壽命要求時，車輛具有延壽可能性，車體目標使用壽e)對轉向架構架、電纜安全使用壽命評估時，若不滿足車輛目標使用壽命，則需提出消除壽命限制因素的方法并制定技術改造方案，使轉向架構架、電纜的目標使用壽命最終不低于5.5任務四為車輛處置方案制定，基于綜合技術經濟分析，根據相關法規(guī)、運營目標、技術發(fā)展、3命評估、車輛綜合技術經濟分析和車輛處置方6.2車輛狀態(tài)分析可與日常相關狀態(tài)評估相結合，以車型、部件、子系統(tǒng)三個層次進行分層評估。6.4車輛狀態(tài)分析主要包括可靠性、可用性、b)可用性包括可投運的列車配屬數、車c)可維護性包括備品備件庫存量關鍵系統(tǒng)及部件的壽命評估程序通常包括制定評估流程、資料收集、狀態(tài)分析、仿真計算、測態(tài)分析中車況較差、運營里程數較高的列車作為抽樣評估對象，也可根據實際情況選取其他特定列7.3.1車體壽命評估流程見圖1。4b)車體制造資料，包括部件材料質量證明文件、制造工藝文件、焊接或鉚接工藝文件、過程c)車體測試及試驗資料，包括出廠結構尺寸檢查記錄、靜強度計算和試驗報告、疲勞強度計d)車體維修資料，包括服役期內車體維修、零部件更換、歷次結構外觀尺寸檢查、材料或性能檢測、無損檢測的記錄或報告。若車體在服役過程中發(fā)現(xiàn)缺陷，應收集缺陷數量和位置e)車輛運營資料，包括車輛投入運營時間、已運營里程、f)與車體相關的車輛狀態(tài)分析結果資料。b)在有限元模型前處理時，應重點對車體關鍵受力區(qū)域和關鍵焊縫區(qū)域的網格進行細化，包括側門門角和窗角、端墻門洞上下門角、牽引梁、枕梁、車鉤安裝座、抗側滾扭桿座、大2)對于貫通道、車門、車窗、內裝、線纜和管路等小型設備，可采用均布質量的方式進d)對于預置撓度、抗側滾扭桿檢修預應力、事故引起的撞擊外力等，應考慮設計、檢修、極5e)對于載荷工況，依據車輛技術規(guī)格書、TB/T3慮實際運用情況，具體載荷工況見附錄B。對車體結構進行有限元計算分析，校核其結構f)對于強度分析中的各種工況，應取靜強度計算應力超過80%許用應力和疲勞利用系數超過a)對車體外觀進行目視檢查。對車體形位尺寸進行檢測，包括撓度、車體橫斷面、側門門洞有限元計算識別的高應力區(qū)和既往缺陷等關鍵部位焊縫接頭進行無損檢測，優(yōu)先選擇滲透1)對車體材料、關鍵焊縫及鉚接位置的損傷進行分析，探明材料和焊接或鉚接質量對車2)獲取損傷部位母材、焊縫和鉚釘樣件進行材料性能測試，包括低倍分析、金相分析、3)對損傷部位焊接接頭進行斷裂力學性能測試，包括斷裂韌性試驗、疲勞裂紋擴展速率4)若直接在部件上取樣有困難，可選用與部件材料牌號相同、工藝相同的原材料進行試5)結合損傷部位的材料性能試驗、焊接接頭性能試驗，對車體關鍵位置的裂紋成因進行a)車體關鍵受力區(qū)域見表1;123456門立柱、門角處、貫通道安裝處7司機室司機室與底架、車頂、側墻連接處a)在被評估批次列車中抽樣選取的列車上進行測試，測試至少在一節(jié)拖車和一節(jié)動車的車體b)測試應采用正常運用狀態(tài)車輛，車輪和6c)針對影響車體安全使用壽命的關鍵位置進行測點布置，測試通道數量應全面，測試數據包d)根據運營線路的客流和線路條件準確定位高峰客流出現(xiàn)區(qū)段并制定線路試驗方案。測試工e)試驗前，應采用分路標定的方式對應變片狀態(tài)進行驗證，應變片橋路應能平衡且能夠反映f)采取運營時無人值守的試驗方案，試驗設備可吊掛于車下避免干擾乘客上下車，保證試驗車輛正常運營，并可捕捉上下客動態(tài)變化。必要時可考慮沙袋模擬額定、超載的方式進行g)若條件允許，測試車鉤力、抗側滾扭桿力及牽引拉桿力，為后續(xù)應力較大測點部位的受力h)線路試驗后，對試驗數據進行處理和分析，對數據的準確性、重復性和有效性進行驗證。1)根據線路實測的數據，通過雨流計數法編譜并獲得每一測點的應力譜作為計算的輸入2)根據測試點所在焊接接頭特征類型及主應力方向，按所用標準選取所對應的焊接接頭4)根據載荷譜和應力譜所對應的里程數，結合線路運營組織所對應里程，折算出車體關5)依據失效標準與裂紋尺寸隨應力循環(huán)命計算結果。根據車體所有關鍵位置疲勞壽命計算結果，確定制約車體壽命的最薄弱區(qū)域，明確車目標使用壽命，以此確定車輛目標使用壽命，為后續(xù)綜合技術經濟分析提供可選方案。實施技術改7.4.1轉向架的壽命評估應以轉向架構架為限制性部件，轉向架構架壽命評估流程見圖2。7圖2轉向架構架壽命評估流程7.4.2轉向架構架壽命評估前應至少收集以下資料：a)轉向架構架設計資料，包括設計圖紙、材料、重量、載荷、設備布置和轉向架構架三維模型等資料信息。在設計圖紙有缺失的情況下，應對實際轉向架構架進行測繪以獲得結構尺寸參數；b)轉向架構架制造資料，包括部件材料質量證明文件、制造工藝文件、焊接工藝文件、過程質量檢查文件、主要缺陷的處理記錄；c)轉向架構架測試及試驗資料，包括出廠結構尺寸檢查記錄、靜強度計算和試驗報告、疲勞強度計算和試驗報告、動力學計算和試驗報告；d)轉向架構架維修資料，包括服役期內轉向架構架維修、歷次結構外觀尺寸檢查、材料或性能檢測、無損檢測的記錄或報告。若轉向架構架在服役過程中發(fā)現(xiàn)缺陷，應收集缺陷數量和位置信息、檢查記錄、缺陷處理記錄；e)車輛運營資料，包括車輛投入運營時間、已運營里程、線路圖和載客量等資料；f)與轉向架構架相關的車輛狀態(tài)分析結果資料。7.4.3轉向架構架受力狀態(tài)分析可采用有限元計算方法，滿足以下要求：a)根據轉向架構架設計資料建立結構三維模型，并結合現(xiàn)場測繪進行復核和完善；化，包括電機安裝座、齒輪箱吊座、基礎制動單元安裝座、牽引拉桿安裝座、一系和二系懸掛裝置安裝座、垂向和橫向液壓減振器安裝座，以及在運營檢修中發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷的其他部位；c)對于抗側滾扭桿、高度調整閥、起吊螺栓、垂向和橫向止檔、事故引起的撞擊外力等，應考慮設計、檢修、極端事故等因素產生的額外應力，分析中根據實際情況予以補償；d)對于載荷工況，依據車輛技術規(guī)格書、TB/T3549.1或其他同等標準，同時考慮實際運用8情況，具體載荷工況見附錄C。對轉向架構架結構進行有限元計算分析，校核其結構強度、剛度并識別高應力區(qū)，若存在特殊載荷工況應予以兼顧；e)對于強度分析中的各種工況，應取靜強度計算應力超過80%許用應力和疲勞利用系數超過80%的點位，并綜合考慮各種工況敏感點的出現(xiàn)頻率，輸出有限元計算識別的結構薄弱區(qū)域。7.4.4轉向架構架結構狀態(tài)檢查至少包括以下內容。a)對轉向架構架外觀進行目視檢查，對下表2所示的轉向架構架結構形位尺寸進行檢測。表2轉向架構架結構尺寸檢查要求1構架234四角高度差5電機安裝座形位尺寸678一系彈簧座形位尺寸9一系垂向減振器座形位尺寸空氣彈簧座中心距二系垂向橫向減振器座形位尺寸中央牽引裝置b)對轉向架構架關鍵焊接接頭進行普查。對結構分析、有限元計算識別的高應力區(qū)和既往缺陷等關鍵部位焊縫接頭進行無損檢測，優(yōu)先選擇磁粉或超聲波探傷，確定其焊接質量和缺陷情況。c)對于服役過程中產生裂紋、應力腐蝕和環(huán)境腐蝕的轉向架構架，視條件完成以下工作：1)對轉向架構架材料和關鍵焊縫位置的損傷進行分析，探明材料和焊接質量對轉向架構架壽命的影響；2)獲取損傷部位母材及焊縫樣件進行材料性能測試，包括低倍分析、金相分析、化學成分分析、拉伸試驗、沖擊試驗和疲勞試驗等理化性能分析；3)對損傷部位焊接接頭進行斷裂力學性能測試，包括斷裂韌性試驗、疲勞裂紋擴展速率試驗等，定量分析焊接接頭內部損傷的尺寸，確定焊接接頭疲勞壽命計算的依據；4)若直接在部件上取樣有困難，可選用與部件材料牌號相同、工藝相同的原材料進行試驗；如在短時間內不能取得實際試驗數據，可參考相同牌號材料已積累的數據；5)結合損傷部位材料性能試驗、焊接接頭性能試驗對轉向架構架關鍵位置的裂紋成因進行綜合分析，判別損傷形式，分析裂紋成因和機理。7.4.5影響轉向架構架安全使用壽命的關鍵位置主要包括：a)轉向架構架關鍵受力區(qū)域，包括電機安裝座、齒輪箱吊座、一系懸掛安裝座和牽引拉桿座；b)有限元計算識別的結構薄弱區(qū)域；c)目測、探傷檢查出的裂紋及缺陷區(qū)域；d)材料檢測試驗識別的缺陷區(qū)域。9可與車體動應力同步測試；當動車轉向架構架已經出現(xiàn)裂紋時，應同時在同一列車的一個b)測試應采用正常運用狀態(tài)車輛，車輪和鋼軌條件應處于磨合一段時間后的正常狀態(tài)；c)針對影響轉向架構架安全使用壽命的關鍵位置進行測點布置，測試通道數量應全面，測試d)根據運營線路的客流和線路條件準確定位高峰客流出現(xiàn)區(qū)段并制定線路試驗方案。測試工e)試驗前，應采用分路標定的方式對應變片狀態(tài)進行驗證，應變片橋路應能平衡且能夠反映f)采取運營時無人值守的試驗方案，試驗設備吊掛于車下避免干擾乘客上下車，能較好保證試驗車輛正常運營，并可捕捉上下客動態(tài)變化。必要時可考慮沙袋模擬額定、超載的方式g)線路試驗后，對試驗數據進行處理和分析，對數據的準確性、重復性和有效性進行驗證。7.4.7轉向架構架疲勞壽命計算可采用以下兩種方法和流程。1)根據線路實測的數據，通過雨流計數法編譜并獲得每一測點的應力譜作為計算的輸入2)根據測試點所在焊接接頭特征類型及主應力方向，按所用標準選取所對應的焊接接頭4)根據載荷譜和應力譜所對應的里程數，結合線路運營組織所對應里程，折算出轉向架5)依據失效標準與裂紋尺寸隨應力循環(huán)疲勞壽命計算結果。根據轉向架構架所有關鍵位置疲勞壽命計算結果，確定制約轉向架構架壽命的構補強、修復等措施消除薄弱區(qū)域。實施技術改造后的轉向架構架需制定壽命期內的跟蹤和維護方7.5.1電纜壽命評估僅在車體和轉向架構架具備延壽可能且延壽10年以內的前提下進行，判斷其安全使用壽命是否可與車輛目標使用壽命相匹配。在此基礎上，車輛上不同類型的電纜按照以下要b)輔助設備供電、空調及其跨接電纜宜進行壽命評估，并結合車輛目標使用壽命判斷其是否d)壽命期內已批量更換過的電纜應根據更換時間、狀態(tài)評估情況確c)電纜測試及試驗資料，包括結構性能、電性能、絕緣層與護套機械物理性能、成品低溫沖d)電纜維修資料，包括電纜日常維護、歷史故障數據、架大修及批量更e)電纜運營資料，包括使用年限、長期使用負荷工況和故障對運營影響的程度分析等。7.5.5各類不同使用部位的電纜應根據老化因子按表3所列項進行狀態(tài)評估，評估時需根據電纜位電老化√√√√電機√√一√√√一一√√一一電制動回饋母線√√一一√√一一輔助母線√√一一√一一一空調系統(tǒng)√√一√一一√√√一√一的相關檢查和測試。若存在不符合項則停止后續(xù)檢查或測試，并判定為不予延壽，具體測試項點如a)外觀檢查：絕緣層和護套層不應出現(xiàn)變色、變粘、變形、龜裂、脆化等，電纜接頭不應出b)電老化：按照電纜設計所使用標準進行電壓測試、絕緣電阻測試、直流電阻評估，對電性能低于80%標準值的電纜不應延壽；11c)機械老化：按照電纜設計所使用標準開展斷裂伸長率、卷繞試驗、耐磨試驗、柔軟度試驗d)環(huán)境老化：按照電纜設計所使用標準開展吸水試驗、草酸試驗、耐燃料油試驗、耐臭氧試e)熱壽命測算：結合絕緣層和護套層材料出廠熱老化試驗報告及表面工作最高溫度估算其剩余熱壽命，并按列車每天實際運行時間20h進行熱壽命等比例計算；f)熱老化測試：若熱壽命測算結果具備延壽條件，對電纜開展熱老化試驗，確定其基于剩余7.5.7熱老化測試按照GB/T11026.1的方法執(zhí)行，壽命終止點取斷裂伸長率50%,具體按以下要a)評估用的電纜表面最高工作溫度應通過在最惡劣條件下貼片測量獲得。如未在最惡劣條件c)若評估壽命高于延壽后的車輛目7.5.8可延壽使用的電纜應制定延壽8.1車輛綜合技術經濟分析應在車輛設計使用壽命相當的其他系統(tǒng)及部件的壽命評估，任一其他系統(tǒng)及部件壽命評估包b)收集狀態(tài)分析和壽命評估所需要的資料。c)根據壽命限制因素的分析，進行系統(tǒng)及部件運用環(huán)境條件的排摸調查，并開展系統(tǒng)及部件8.3綜合技術經濟分析需對車輛延壽和退運后采購新車兩種方案所產生的后續(xù)成本進行對比分析，并結合車輛或系統(tǒng)或部件的殘值估算做出綜合判定，計算和對比分析的結果作為車輛處置決策的依8.4車輛延壽和退運后采購新車兩種方案的成本對比分析應覆蓋項目全壽命周期內發(fā)生的所有成本。當兩種方案的壽命期不相等時，可采用壽命期凈現(xiàn)值法(最小公倍數法、研究期法)、凈年值8.5車輛延壽和退運后采購新車成本對比分析可參照表4所列舉的成本項點進行量化計算。1)關鍵系統(tǒng)及部件補強修復成本：車體、轉向架構架補強修復及電纜局部更新所產生的2)延壽期內追加維護成本：延壽期內針對延壽的系統(tǒng)及部件，制定的超出常規(guī)維修之外3)配套改造成本：由延壽觸發(fā)的為提升車輛可靠性和運營服務品質，其他系統(tǒng)及部件產1)購置新車投入成本：包括新車購置成本以及2)退運列車的殘值：已提前予以更新的系統(tǒng)或部件應考慮其與車輛目標使用壽命的匹配延壽成本項點退運后采購新車成本項點一一一一8.6當配套改造存在多種可選方案時，綜合技術經濟分析與比選應針對所有可選方案開展。車輛處置包括車輛延壽使用、退運后采購新車或綜合過渡的方案。根據車輛綜合技術經濟分析9.2.1延壽方案應針對制約壽命的薄弱區(qū)域，制定滿足目標使用壽命所需的補強或局部更新方案。b)狀態(tài)分析：車輛可靠性、可用性、可維護性和安全性方面的評估結果；c)壽命評估：關鍵系統(tǒng)及部件的材料性能數據、運用工況數據、壽命評估所依據的標準、程e)車輛處置方案：車輛進行延壽使用、退運后采購新車或綜合過渡的處置建議，延壽使用過程中重點跟蹤的部件及部位等。(規(guī)范性)車輛壽命評估流程車輛壽命評估流程如圖A.1所示。任務一任務一關鍵系統(tǒng)及部件壽命評估車體目標使用壽命大于任務二關鍵系統(tǒng)及部件壽命評估任務三車輛綜合技術經濟分析任務四是任務五是構架安全使用壽命大于電纜安全使用壽命大于否否否是圖A.1車輛壽命評估流程 (資料性)車體受力狀態(tài)分析采用的主要技術參數見表B.1。符號說明L車體長度mW車體寬度m設備質量(僅針對車下設備)gB.2載荷工況(可選)依據實際運用情況，共設置了運營、救援及檢修工況，表B.2為載荷工況說明。工況編號一1垂向空載剛度2垂向：(M?+M2s)×g34縱向拉伸空載縱向：960kN(A型車)640kN(小型車)5縱向：960kN(A型車)640kN(小型車)垂向：(M?+Mzs)×g6空載縱向：1200kN(A型車)800kN(小型車)7縱向：1200kN(A型車)800kN(小型車)垂向：(M?+M?)×g工況編號8過彎正常過彎9彎道制動垂向：(M?+M)×g吊掛設備沖擊縱向垂向：-1g×M。橫向垂向：-1g×M。橫向：±1g×M。垂向垂向：-(1±C)×g×M;車輛端部C=2;車輛中部，線性下降至C=0.5。縱向縱向：M?×(±3g)橫向橫向：M?×(±1g)垂向：M?2×g中間站換乘垂向：0.5×M?×g模擬牽引時縱向縱向：(M+M22)×(±0.15g)向加速度沖擊縱向：(M+M?2)×(±0.15g)縱向：(M?+M?2)×(±0.15g)垂向：(M?+M?2)×(±0.15g)橫向：(M+M2)×(±0.15g)二復軌復軌垂向：1.1×(M?×g+M?×g)三車頂200cm2的面積承受1000N的垂向載荷工況編號三車點移位抬車載荷(帶轉向架)垂向：1.1×(M×g+2×M?×g)點移位抬車載荷 (不帶轉向架)(帶轉向架)垂向：1.1×(M×g+2×M?×g)(不帶轉向架)(資料性)轉向架構架載荷工況C.1主要計算參數轉向架構架受力狀態(tài)分析采用的主要技術參數見表C.1。表C.1主要計算參數符號說明L車體長度mW車體寬度m整備狀態(tài)下的車體質量(含設備)MM設備質量(僅針對車下的設備)緊急制動時單元制動機閘瓦制動力N常用制動時單元制動機閘瓦制動力Nμ閘瓦制動摩擦系數一r閘瓦有效摩擦半徑mRm電機組成重量電機啟動扭矩電機短路力矩1齒輪傳動比一L齒輪箱吊座中心線距車軸中心線的正交距離m一系垂向減振器卸荷力N二系垂向減振器卸荷力N二系橫向減振器卸荷