摘要：选择科学有效的机电设备维修养护工作和管理工作可以切实保证隧道机电设备的运行效率及质量，并在根本上降低安全隐患和危险事件的发生几率，减少过多的经济损失。基于此，本文主要分析隧道机电设备长期性能维修策略选择的基本原则，并结合维修策略的相关指标和优化目标列举出影响机电设备维修策略选择的相关因素层参数，供以参考。

关键词：隧道机电设备;长期性能;维修策略动态选择

引言：隧道机电设备的维修策略在选择过程中需要精准定位维修策略的可行性、实用性、具体方式和评价目标等等，机电系统的可靠性是确保隧道可以正常运行、车辆安全通行的基本保障，怎样在成本方面和性能掌控方面选择出有效的维修策略是当代运维领域当中的重要问题，相关工作人员需要结合机电设备的冗余度、维修工艺和设备使用年限等因素合理选择出最佳维修策略。

一隧道机电设备长期性能维修策略选择的基本原则

（一）完好率约束原则

结合国家针对公路隧道的维修与养护推出的技术标准规定，隧道的机电设备管理与维护需要将完好率作为重要核心和参照指标，也就是说，无论采用哪一种类型的维修策略，都要确保设备的完好率满足相应的制度标准。通常情况下，机电设备的完好率标准主要取决于其自身的冗余度和重要度。

在充分考虑设备的成本控制和维修政策等方面，以及设备对隧道正常使用的影响效果，可以将隧道机电设备根据重要程度合理划分为A类、B类和C类三种。第一种类型代表对隧道的正常使用和安全运行产生直接性影响;重要度处在B类代表着对隧道正常使用产生一定范围的影响，而C类则表示对隧道的安全运行产生轻微的影响。根据设备不同的重要度可以精准定位设备的完好率及其相关要求。

冗余度可以作为数据的重复度，这个量也是保障机电设备在非正常情况下可以正常运转的数据证明，在数据集合中重复的、多余的量便被称为数据冗余。对于隧道机电设备而言，其实际配置数量超过原本的标配数量占比，便可以将多余的部分称作设备冗余度。其主要目的是为了在设备产生问题和故障期间，冗余配置的设备可以担任故障部件的运行工作任务，将整体系统发生故障的时间缩短到最小范围内。所以设备的自身完好率不仅体现在具体的运行时间，还体现在设备的具体数量方面。如果实际数量超过标准数量，便会使得设备的可靠度要求有所降低。

（二）自由组合原则

隧道机电设备的维修策略主要划分为三种类型，分别为预防维修、事后维修和预防更换。通常情况下，预防维修可以在根本上整顿设备自身的可靠度，并将设备运作期间存在的问题有效解决;事后维修一般会在设备产生问题和故障后再进行的弥补性操作，可以利用较少的维修资源帮助机电设备恢复正常运行状态;预防更换主要指的是对故障设备的更换和替代。在维修策略的动态化选择期间，这三种维修方式不会受到外界因素的限制和约束，可以进行策略的自由组合。

（三）经济效益最大化原则

隧道机电设备的长期性能和维修策略的动态化选择尤为重要，需要充分考虑隧道各项产品的具体属性和基本特点，重点关注设备直接维修所消耗的资金成本以及社会间接成本，并将其整体成本效益作为隧道机电设备维修策略的优化目标。

二维修策略动态选择指标及优化目标

（一）隧道机电设备维修策略相关指标

1.维修直接成本

在对隧道机电设备实施预防维修和更换两种策略方法过程中，其所产生的成本总和与事后维修产生的成本统一组合为机电设备维修的直接成本[1]。因为维修策略动态化选择更加注重机电设备的长期性能，所以在实际维修过程中，不仅要将各个维修环节中所消耗的资金数量加以精准估算，还要将后续可能发生故障的直接成本纳入计算思路当中。

2.维修间接成本

隧道机电设备的维修间接成本，主要来自于设备维修期间所产生的占道问题。在此期间，维修活动对社会正常交通运行产生一定影响，进而造成的资金消耗。从目前来看，基于完善的设备维修方案与零件更换机制，相关单位及人员可以在故障产生前便准备出充足的设施备件，所以占道操作的出现概率相对较少，所以预防维修和预防更换不会产生额外的社会成本，但是预防维修和更换维修方法在使用后如果出现设备故障后，所采用的事后维修方法需要对其间接成本进行精准计算。设备维修间接成本与整体维修作业工程呈现出线性发展的趋势关系，然而在对隧道设备展开维护作业过程中，原本通过隧道的交通流量会因占道操作而选择其他通行路线，这样便会消耗一定的燃料，造成不可避免的排放，这与交通拥堵情况下造成的成本消耗有一定相似性。所以在针对维修间接成本的计算时可以参考拥堵定价模型进行车辆燃油成本的计算。

（二）隧道机电设备维修策略优化目标

隧道机电设备在正常运作期间，需要保持其消耗一定量的成本，并在确保设备维持在标准完好率的基础上满足国家推出的隧道维修要求。结合上述提到的相关要素，在满足设备完好率约束条件的情况下，需要将机电设备的维修整体成本处在最小范围内作为重要目标，并围绕此目标对维修策略的选择展开系统性评价，进一步筛选出科学合理的维修策略。

三隧道机电设备长期性能维修策略动态选择分析

隧道机电设备在因素层方面的各项参数变化会对整体维修策略的合理筛选产生一定的影响，在此情况下，结合隧道机电设备在设计与规划方面的需求和标准，对相关参数进行动态化更改，并从中分析参数的规律变化对维修策略所产生的影响，以下将从预防维修工艺、设备使用年限及冗余度三个层次的参数变化展开深入探讨。

（一）结合预防维修工艺选择维修策略

设备预防维修工艺的差异性会直接影响预防维修的整体质量和设备的使用期限，并对设备维修的整体成本和维修策略的筛选产生直接性影响。通过相关研究表明，类型、种类不相同的机电设备其事后维修产生的成本与预防维修产生的成本有所不同，可以将前后两者的成本消耗占比重合理划分为以下三种情况，分别为预防维修成本与事后维修成本的比例1：1、1：50及1：100，为了可以明确预防维修工艺对维修策略的合理选择所带来的影响，通过引入使用年限回退因子α代表预防维修工艺的具体品质。在设备寿命中期阶段中，当α≤0.5时，设备的维修综合成本曲线会呈现出重合状态，也就说明了设备使用年限回退因子的动态改变不会对维修整体成本产生过大的影响，而且成本损耗过大。为了控制这种不良状况的产生，可以在设备处于寿命中期阶段中不断加强预防维修的技术质量和效率，确保获取良好的预防维修成效，在根本上降低维修所消耗的资金成本。为了深度探究预防维修工艺对设备维修策略选择的影响，分别针对上述三种成本比例状况展开分析，并获得不同预防维修工艺基础上设备维修策略的合理选择。

其一，在两者成本的比例处在1：1的情况下，因为事后维修成本与预防维修所消耗的成本完全一致，不存在任何差异性，进而在设备的寿命后期将故障的出现几率降低到最小化，可以在设备的寿命前、中、后期采用预防维修的措施。

其二，对于预防和事后维修成本比例处于1：50的情况下，如果设备使用年限的α≥0.6，便可以通过预防维修切实缩减设备寿命后期产生问题和故障的频率，实现维修综合成本最小化目标。在此期间，设备的前中后阶段均可以采用预防维修方式;当α<0.6情况下，事后维修的成本比较高，而且预防维修的措施无法减少设备寿命后期所产生的问题的频率，便造成预防维修成本相对较高，所以设备寿命前期和中后期分别选用预防维修与预防更换维修策略[2]。

其三，当预防和事后维修成本的比例为1：100时，与第二种成本情况相比较可以看出，这种比例下所产生的事后维修成本过高，所以当α≥0.7时，设备寿命额度任意阶段均可以利用预防维修策略;而当α<0.7时，需要将设备寿命前期与中后期有效隔开，前期选择预防维修，而中后期则选择预防更换。

由此看来，结合以上三种不同的成本比例分析可以看出，当事后成本的占比越大，选择预防更换策略的次数也越多，在设备使用寿命α处在最小值情况下，隧道机电设备尽可能选用预防更换方法。

（二）根据冗余度选择维修策略

冗余度的变化会对隧道机电设备原有的完好率产生直接性的影响，在维修策略的选择方面也起到一定的决策作用。在选择某一项隧道机电设备维修策略的过程中，可以将冗余度合理划分为为A、B、C三种类型，当机电设备的冗余度≤0.012时，在这三种维修策略基础上的设备完好率无法满足规范标准，所以无法选择出最理想的维修策略;而当设备冗余度在0.013-0.036范围内时，即使预防维修期间所花费的成本过少，也无法达到完好率的约束标准，所以应该选取预防更换的维修策略;而在冗余度≥0.037的时候，预防维修策略刚好满足设备完好率约束标准，在此前提下，预防维修策略的整体成本消耗也比较小。另外，在设备完好率达标约束的条件影响范围下，不同重要程度的机电设备会呈现出差异性的冗余度。为了切实掌握重要度不同机电设备必需的冗余度，相关人员需要深层次分析设备冗余度与重要程度两者间的衔接关系或相互关系，首先，根据机电设备的可靠度和故障发生频率进行有效对比，并在不利用预防更换和维修策略的前提下计算出设备的故障数值，再结合最终的结果计算出不同重要度设备所需要的冗余度，并结合机电设备冗余度与使用年限的增长变化趋势绘制成科学有效的曲线图[3]。

结合最终的变化曲线图便可以分析出，当设备的使用年限相同的情况下，其自身重要度越高，那么所需要的冗余度便会有所增高，然而在设备的重要度完全一致的基础上，设备实际的使用年限越长，其自身所产生的故障概率就会逐渐升高。针对一些故障率较高的设备而言，可以在后续的使用过程中向其添加适当的备件设施和装置，确保设备的安全稳定运行。

（三）结合设备使用年限选择维修策略

根据上述维修直接成本和间接成本的相关指标可以计算出隧道机电设备的使用年限过程中各个维修策略所消耗的整体成本。设备整体成本也叫作综合性成本，其主要由设备当下维修作业期间花费的成本数额再加上后续事后维修的成本数额。随着设备使用年限的不断增长，其剩余寿命也在随之缩减，因此设备在此情况下所消耗的维修成本总额度也会减少，其设备的维修整体成本曲线也呈现出不断下滑的局面[4]。当隧道机电设备的实际使用年限低于7年左右，其预防维修所消耗的成本处于最小数值，而当设备的使用年限在7-11年范围内，预防更换的整体成本比较低，当其使用年限超过11年的情况下，设备预防维修的整体成本成为三种维修策略中最低的一项。所以根据机电设备的使用期限可以将其划分为寿命初期、中期及后期三种时期，对于处在不同寿命时期的机电设备来说，所选择的维修策略也有所不同。

结论：综上所述，隧道环境和结构比较复杂，机电设备往往会出现或多或少的问题和故障，设备的正常运行会对隧道的行车安全性和稳定性产生一定的影响，因此，需要根据不同的要素选取最佳适宜的机电设备维修策略，进一步确保整体设备运行的安全性以及维修作业的经济性。

参考文献：

[1]胡珉，陈芊茹，林鹏.隧道机电设备长期性能维修策略动态选择[J].隧道建设（中英文），2021，41（09）：1604-1611.

[2]李鹏程.浅谈高速公路隧道机电设施管理维护[J].公路交通科技（应用技术版），2020，16（07）：260-262.

[3]於金哲.隧道机电设备维护养护技术及管理分析[J].居舍，2020（11）：67.

[4]秦秋息.高速公路隧道机电设施的管理与维护初探[J].建材与装饰，2020（07）：277-278.