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摘要：伴随着我国社会经济的不断发展，各项科学技术也在不断的革新，如今以可靠性为中心的维修理论在动车组设备的维修和维护中被广泛应用。动车组结构复杂，在制定维修方案时能减少入库停车维修时间，能够提升动车组运行效益。以可靠性为中心的维修能够有效缩短维修时间，提高经济效益。基于此，本文就对动车组可靠性维修进行研究，希望能给有关人士提供参考性意见。
关键词：动车组；可靠性维修
动车组结构复杂、零部件多，是机械化、电气化、自动化综合应用的体现。动车组的维修维护，若只遵循传统维修方法不能满足运用需求。现代维修技术针对大型一体化设备维修方案制定，多采用以可靠性为中心的维修方法，这种维修方法重在追寻设备本身的可靠性，以此为基础制定可靠性维修案。
1 故障树分析方法
故障树是一种常见的系统分析模型，由底事件、中间事件、顶事件以及表示各事件之间逻辑关系的逻辑门组成，按照树状图结构根据一定规则构建所得，建树人员自上而下，由顶事件开始，逐级分析，找出影响顶事件可靠性的各种故障原因。故障树能够对系统进行定性和定量分析，在可靠性分析方面得到了广泛的应用。
故障树分析能对系统进行有序梳理，把零部件之间的逻辑关系通过图不的形式直接展现出来，使整个系统的零部件关系清晰化，可使后续分析便捷化，分析中不会出现遗漏的情况。FMEA（Failure Mode and Effects Analysis，失效模式和效果分析）是一种简捷而有效的定量分析方法。该方法在美国对卫星故障的研究中被广泛使用，目前也在其他大型设备维修维护中被应用。该方法最大的特点就是简捷，在分析过程中并不需要分析人员有太深理论知识基础，只要细致分析就可把故障相关数据分析出来。
故障树分析法FTA是用于系统可靠性、安全性分析和风险评价的一种重要方法。通过对可能造成系统故障的各种因素进行分析，画出故障树，能够在清晰的故障树图形下，表达系统内在联系，并指出故障与系统、各故障之间的逻辑关系快速分析故障因素。 基于故障树分析法上述特点，针对目前动车组检修中出现的复杂系统故障，可以尝试通过画出其系统的故障树，以直观的图形形式进行表示。通过此方法不但可以使不曾参与系统设计的维修人员形成一个形象概念，而且在复杂系统的故障诊断中可以根据故障现象快速确定故障点，大幅提升处理效率。
2 动车组可靠性维修研究分析
2.1 建立动车组零部件故障树
建立零部件故障树的目的是为了研究引起动车组系统故障的各种原因，对这些故障产生的原因进行分析，要使得他们之间建立起逻辑关系，确定动车组系统故障原因的各种可能组合方式或者发生概率。我们对于每一个引起系统故障的原因都称之为事件。故障树研究是一种可靠性、安全性非常高的一种分析方法，对于动车组可靠性维修分析也是非常适用的。
2.2 采用层次分析法划分动车组零部件
我们知道动车组的零件是非常多的，在对动车组进行可靠性维修的过程中，我们不可能对每一个零件都进行系统的分析，我们可以采用层次分析法来划分动车组零部件，我们可以重点考虑相应功能零部件的性能，注重部件整体可靠性。采用层次分析法划分动车组零部件有以下几个步骤：首先就是要建立四项要求，这四项要求分别是：功能性要求、安全性要求、寿命性要求以及结构性要求，对于动车组的系统划分来说必须在这四项要求下进行；其次是采用层次分析法来验证这四项要求是否具有一致性和准确性，并且要对这四项要求进行权重赋值；然后把动车组零部件在四项要求下打分，建立零部件相关性判断矩阵；此外还要采用族遗传算法通过MATLAB仿真计算进行系统划分。通过研究分析，我们可以知道，一般可把动车组分为牵引系统、制动系统、控制系统、转向架系统以及车体系统五大组成部分。
2.3 具体分析动车组故障模式
对动车组故障模式进行具体的分析，主要采用的FMEA分析方法。FMEA分析方法主要是对动车组各部分进行故障模式、故障产生的原因、影响以及程度等进行统计的分析并建立FMEA表，为维修计划分析提供准确的信息。FMEA表主要内容有以下几点：（1）故障的模式，故障模式可根据其性质分为潜在故障和功能型故障，例如：疲劳损伤、剥离、凹陷等。（2）故障原因。指故障产生的原因，一般从故障模式出发分析其在化学以及物理方面造成故障的原因。（3）故障影响。故障影响指的是发生故障后所带来的后果。（4）故障的程度。指故障造成后果的严重程度，一般可划分为重大、大、中、小等级别。采用的FMEA分析方法，可对动车组产生的故障进行系统的统计和分析，其准确性相对较高。
2.4 动车组可靠性数据分析
对于动车组的可靠性维修来说对可靠性进行数据分析也是非常重要的一点，动车组可靠性数据分析，首先要做的就是采集动车组各组成部分的故障数据，然后分析其系统故障的分布规律，对此进行评估；其次是建立直方图，然后根据数据和直方图计算出故障的频率和频度；最后是对分布模型进行参数估计，分布模型一般有指数分布、威布尔分布等；最后必须运用最小二乘法或极大似然法进行分布模型参数推断，以此来确定分布的模型，确保动车组可靠性数据分析的准确性。此外，动车组可靠性评估，也可以通过MATLAB仿真得到故障密度函数曲线和故障率曲线。
3 案列分析
我们以2016年至2017年8月上海动车段CRH3型动车组客室空调采暖系统故障为例，我们通过对客室空调系统建立故障树，可以直观地看出空调系统中各功能部件之间的关联。可见空调系统故障底层事件较多，绘制故障树，可以帮助业人员快速理清空调系统各层级的故障现象和故障原因，在日常空调系统维护中提高现实中动车组检修人员的故障处置效率，保证动车组日常运行中空调系统功能可靠。从客室空调系统故障树中还可以看出，故障树底层分枝较多，此系统产生故障的原因相对复杂。为了快速判定故障，还应考虑从复杂的故障原因中明确各故障间的主次关系，确定主要多发的故障类型，以便在系统故障发生后作为首要检修对象。柏拉图是根据归集的数据，对不良原因及不良状况发生的现象，有系统地加以分类，计算出分类后各项目所占的比例，再按照大小依次排列并进行累计而形成的图形。障类型与累计百分率的交点依次以直线连接，制成紧急制动回路故障柏拉图，如下图所示：
图1 客室空调采暖故障柏拉图
从柏拉图中可以看出，风门电机故障、门廊加热器故障、卫生间加热器故障、空调板卡故障为目前客室空调采暖故障的主要原因，约占总故障数的70%。结合客室空调采暖故障树，对其中所有37项底事件进行统计后，得到主要故障类型为：风道故障1项，占23.59%；辅助加热故障4项，占36.4%；板卡故障3项，占22.05%；传感器故障1项，占7.18%。根据柏拉图所示，实际故障类型发生率与故障树所示的故障类犁所占比率基本吻合。通过上可靠性分析方法中，检修作业人员可以直观地看出客室空调采暖故障主要发生类型和各类型故障发生频次，理清系统逻辑关系和故障诊断思路。
结束语：
综上所述，可靠性分析法不仅可以为动车组复杂系统故障实施预判，还可以为日常关键系统、部件检修提供优化处理方案，为提高动车组日常检修和上线运行效率提供一定参考。另外，在日常检修作业中，作业人员不但可以使现场故障诊断有所侧重，提高现实中动车组检修人员的故障处置效率。同时，可以优化日常作业中的重点检查项，加强重点部位故障隐患排查，有效防止故障发生。
参考文献：
[1]李永华，智鹏鹏，陈秉智.动车组轴箱轴承模糊可靠性寿命评估[J].大连交通大学学报，2017，38（04）：104-109+115.
[2]王华胜.CRH2型动车组可靠性建模与分配[J].铁道学报，2012，31（05）：108-112.
论文作者:张辰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/9
标签：故障论文; 车组论文; 可靠性论文; 系统论文; 方法论文; 零部件论文; 原因论文; 《防护工程》2018年第17期论文;