侯艷麗

摘 要：隨著鐵路行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于鐵路裝備的可靠性要求越來越高，并逐步形成了一門理論——可靠性、可用性、維修性和安全性（RAMS），國(guó)際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定鐵路裝備制造商必須按照EN50126標(biāo)準(zhǔn)要求開展RAMS工作，以提高鐵路裝備的質(zhì)量，提高整個(gè)鐵路行業(yè)的水平。因此筆者公司開展了RAMS工作，現(xiàn)以電力機(jī)車為例來說明。

關(guān)鍵詞：可靠性 可靠性分配與預(yù)計(jì) 故障模式影響及危害分析（FMECA） 故障樹分析（FTA） 故障樹

中圖分類號(hào)：GB7827-87 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（b）-0100-03

隨著鐵路行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于鐵路裝備的可靠性要求越來越高，并逐步形成了一門理論——可靠性、可用性、維修性和安全性（RAMS），國(guó)際鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定鐵路裝備制造商必須按照EN50126標(biāo)準(zhǔn)要求開展RAMS工作，以提高鐵路裝備的質(zhì)量，提高整個(gè)鐵路行業(yè)的水平。因此筆者公司開展了RAMS工作，現(xiàn)以電力機(jī)車為例來說明。

1 收集可靠性數(shù)據(jù)

1.1 可靠性數(shù)據(jù)的來源和需求

RAMS工作是以大量的產(chǎn)品可靠性、維修性數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，有計(jì)劃、有目的地收集產(chǎn)品壽命周期各階段的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的薄弱環(huán)節(jié)，實(shí)施改進(jìn)設(shè)計(jì)，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此，可靠性、維修性數(shù)據(jù)的收集在RAMS工作中有重要的地位。

可靠性數(shù)據(jù)主要從兩方面得到：一是從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行可靠性試驗(yàn)中得到；二是從產(chǎn)品使用現(xiàn)場(chǎng)得到。對(duì)于機(jī)車而言，涉及的專業(yè)范圍廣，是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，可靠性試驗(yàn)費(fèi)用和花費(fèi)太多，而且機(jī)車使用條件的不確定因素很多，所以筆者選擇現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用方式來采集可靠性數(shù)據(jù)。筆者就從市場(chǎng)部提供的在段電力機(jī)車運(yùn)用情況匯總表里采集所需要的可靠性數(shù)據(jù)。

1.2 可靠性、維修性和可用性指標(biāo)評(píng)價(jià)的需要

機(jī)車及其組件的可靠性通常用MTBF（平均故障間隔時(shí)間）來評(píng)價(jià)，為累積工作時(shí)間除以累積故障次數(shù)，機(jī)車及其組件的維修性通常用MTTR（平均修復(fù)時(shí)間）來評(píng)價(jià)，為同等級(jí)故障的累計(jì)修復(fù)時(shí)間除以同等級(jí)故障修復(fù)次數(shù)。機(jī)車可用性A通常用維修時(shí)間來評(píng)價(jià)，計(jì)算公式為

1.3 可靠性分析的需要

機(jī)車可靠性分析采用故障模式影響及危害性分析（FMECA）、故障樹分析（FTA）等方式。FMECA是分析系統(tǒng)中每一產(chǎn)品所有可能產(chǎn)生的故障模式及其對(duì)系統(tǒng)造成的所有可能影響，并按每一個(gè)故障模式的嚴(yán)重程度、危害程度以及發(fā)生頻度予以分類的一種歸納分析方法。對(duì)于機(jī)車而言，該項(xiàng)工作是通過工作表的形式對(duì)機(jī)車的故障模式、影響及危害性進(jìn)行分析，確定可靠性和安全性薄弱環(huán)節(jié)，做出是否可以接受的技術(shù)判斷，輸出需要開展的可靠性工作項(xiàng)目。（見表2、表3、表4）故障樹分析是對(duì)機(jī)車某個(gè)可能發(fā)生的故障現(xiàn)象自上而下，按照故障產(chǎn)生原因的邏輯關(guān)系（并聯(lián)、串聯(lián)、冗余等）產(chǎn)生像“倒放的樹”狀的輸出，從而得出頂部故障的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)各個(gè)根故障在以往類似產(chǎn)品運(yùn)用情況（如故障發(fā)生概率等），量化頂部故障可能發(fā)生的概率。這是一種量化的可靠性分析技術(shù)。

2 可靠性分配與預(yù)計(jì)

機(jī)車的可靠性預(yù)計(jì)與分配是對(duì)此次產(chǎn)品進(jìn)行功能和結(jié)構(gòu)分解，根據(jù)組件的運(yùn)用和供應(yīng)商提供的可靠性和維修性數(shù)據(jù)，分析整車的可靠性是否滿足合同要求，并分析潛在的薄弱環(huán)節(jié)。

2.1 可靠性分配

可靠性分配就是將用戶提出的，在合同或技術(shù)協(xié)議中規(guī)定的可靠性指標(biāo)，自上而下，由大到小，從整體到局部，逐步分解，分配到各系統(tǒng)、分系統(tǒng)及設(shè)備。即上一級(jí)產(chǎn)品對(duì)其下一級(jí)產(chǎn)品的可靠性定量要求。各級(jí)設(shè)計(jì)人員需明確其可靠性設(shè)計(jì)要求，根據(jù)要求估計(jì)所需的人力、時(shí)間和資源，并研究實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求的可能性及辦法。如同性能指標(biāo)一樣，可靠性指標(biāo)是設(shè)計(jì)人員在可靠性方面的一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。

可靠性分配將整車可靠性要求分配到各組成單元，大致有等分配法、評(píng)分分配法、比例組合法等分配方法。一般來說，在方案論證階段采用等分配法，初步設(shè)計(jì)階段采用評(píng)分分配法、比例組合法，詳細(xì)設(shè)計(jì)階段大多采用評(píng)分分配法、考慮重要度和復(fù)雜度分配法、可靠度再分配法。電力機(jī)車可靠性分配用到了評(píng)分分配法，設(shè)電力機(jī)車整機(jī)可靠性指標(biāo)MTBF，則整機(jī)故障率λs為：

2.2 可靠性預(yù)計(jì)

可靠性預(yù)計(jì)是對(duì)產(chǎn)品或者系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行定量的估計(jì)，推測(cè)其可能達(dá)到的可靠性水平，是其從定性考慮轉(zhuǎn)入定量分析的關(guān)鍵之處，是實(shí)施可靠性工程的基礎(chǔ)?？煽啃灶A(yù)計(jì)是根據(jù)組成系統(tǒng)的元器件、零部件的可靠性來估計(jì)的，是一個(gè)自下而上、由局部到整體、從小到大的一種系統(tǒng)綜合過程。

（1）在方案論證階段，通過可靠性預(yù)計(jì)，比較不同方案的可靠性水平，為方案優(yōu)化提供依據(jù)。

（2）在設(shè)計(jì)階段中，通過可靠性預(yù)計(jì)，找出影響系統(tǒng)可靠性的主要薄弱環(huán)節(jié)，采取設(shè)計(jì)措施，提高系統(tǒng)可靠性。

（3）為可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)、驗(yàn)證及費(fèi)用核算等提供依據(jù)。

（4）為可靠性分配提供數(shù)據(jù)支持。

因此，可靠性分配結(jié)果是可靠性預(yù)計(jì)的依據(jù)和目標(biāo)，可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果是可靠性分配與指標(biāo)調(diào)整的基礎(chǔ)?？煽啃灶A(yù)計(jì)方法有元器件計(jì)數(shù)法、應(yīng)力分析法、相似產(chǎn)品預(yù)計(jì)法、專家評(píng)分法等。

3 故障模式影響及危害分析（FMECA）和故障樹分析（FTA）

3.1 故障模式影響及危害分析（FMECA）

FMECA是分析產(chǎn)品中所有可能產(chǎn)生的故障模式及其對(duì)產(chǎn)品所造成的所有可能影響，并按每一個(gè)故障模式的嚴(yán)酷度及其發(fā)生的概率予以分類的一種自下而上進(jìn)行歸納的分析技術(shù)。

FMECA分析方法分為設(shè)計(jì)FMECA和過程FMECA，設(shè)計(jì)FMECA是分析產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的缺陷與薄弱環(huán)節(jié)，為產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供依據(jù)；過程FMECA是分析產(chǎn)品工藝過程的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，為產(chǎn)品工藝過程的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供依據(jù)。XX型電力機(jī)車筆者做了過程FMECA，舉例說明電氣方面的FMECA分析。（見表4）

3.2 故障樹分析（FTA）

故障樹分析方法是在設(shè)計(jì)過程中對(duì)設(shè)想的可能對(duì)產(chǎn)品造成故障的各種因素進(jìn)行分析，畫出故障分類分析圖，進(jìn)而制定產(chǎn)品故障原因的各種可能的故障組合方式與發(fā)生的概率，并相應(yīng)地采取糾正措施，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的一種方法。

4 結(jié)語(yǔ)

文章對(duì)電力機(jī)車的可靠性進(jìn)行了分析，但是由于水平有限，還需要進(jìn)一步地研究和完善。

參考文獻(xiàn)

[1] TB/T3133-2006.鐵道機(jī)車車輛電子產(chǎn)品的可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性（RAMS）[S].

[2] IEC62278：2000.軌道交通可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性規(guī)范及示例[S].

[3] 賀國(guó)芳，許海寶.可靠性數(shù)據(jù)的收集與分析[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1995.