摘 要：轉(zhuǎn)向架是保證機(jī)車安全運(yùn)行的關(guān)鍵部件之一，它對(duì)機(jī)車的安全性、平穩(wěn)性、可靠性起著極其重要的作用。文章以我公司生產(chǎn)的CKD0A型出口機(jī)車為實(shí)例，介紹RAMS工程在機(jī)車轉(zhuǎn)向架研制中的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)；RAMS要求；可靠性建模與預(yù)計(jì)；故障分析；維修性預(yù)計(jì)；可靠性工程試驗(yàn)；故障信息閉環(huán)管理

Abstract： Bogie is one of the key parts of locomotive running safety， it plays an important role in the safety， stability and reliability of the locomotive. In this paper， we take the CKD0A type export locomotive produced by our company as an example to introduce the implementation of RAMS project in the development of the locomotive bogie.

Keywords： Bogie Design； RAMS requirement； RBD； FMECA； RCMA； RAMS Test； FRACAS

1 概述

RAMS工程的實(shí)施對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)營、維修整個(gè)流程的起到了至關(guān)重要的作用。首先，機(jī)車車輛的工作環(huán)境嚴(yán)酷，對(duì)產(chǎn)品的可靠性水平要求高；機(jī)車的大提速對(duì)機(jī)車的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)營提出了進(jìn)一步的要求?，F(xiàn)在我國大量引進(jìn)國外的軌道裝備產(chǎn)品和技術(shù)，中車集團(tuán)的企業(yè)開始了與國際領(lǐng)先公司的技術(shù)合作與配套供應(yīng)，合作中，作為供應(yīng)鏈上游的國外廠商，分別對(duì)我國企業(yè)提出了相應(yīng)的RAMS要求，強(qiáng)制要求進(jìn)行FMECA、FRACAS和LCC等各項(xiàng)工作。另外，軌道交通產(chǎn)品的使用和維護(hù)費(fèi)用很高，往往超過了采購成本，通過RAMS技術(shù)的推動(dòng)和運(yùn)用，為LCC的分析控制提供了技術(shù)支持，權(quán)衡運(yùn)營、維護(hù)、供應(yīng)等方面要素，分析壽命費(fèi)用的關(guān)鍵因素，降低壽命費(fèi)用水平。

2 RAMS系統(tǒng)保證計(jì)劃

系統(tǒng)保證計(jì)劃（SAP）是為落實(shí)RAMS 要求制定的產(chǎn)品RAMS工作計(jì)劃。包括RAMS工作系統(tǒng)、RAMS 工作責(zé)任和工作計(jì)劃等，在CKD0A型機(jī)車項(xiàng)目投標(biāo)的初期，我們根據(jù)業(yè)主的要求，結(jié)合機(jī)車的初步設(shè)計(jì)，建立了機(jī)車系統(tǒng)保證計(jì)劃。

3 整車產(chǎn)品RAM指標(biāo)分配和初步危險(xiǎn)分析

3.1 整車可靠性分配的目標(biāo)

這是RAMS工程執(zhí)行的第一步。在設(shè)計(jì)評(píng)審會(huì)上，對(duì)標(biāo)書規(guī)定的可靠性指標(biāo)進(jìn)行分配。由于此車屬于新研制車型，新技術(shù)、新產(chǎn)品較多，零部件的可靠性數(shù)據(jù)資料不全，采用了專家評(píng)分法，請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的專家和設(shè)計(jì)師對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行打分，綜合權(quán)衡，得到各系統(tǒng)的可靠性分配指標(biāo)。

3.2 轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)初步危險(xiǎn)分析

根據(jù)系統(tǒng)保證計(jì)劃，進(jìn)行初步危險(xiǎn)分析，主要目的是確定危險(xiǎn)源、危險(xiǎn)事件、進(jìn)行控制措施分析，之后在下一步的整車設(shè)計(jì)中盡可能的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。依據(jù)GB/T-21562：2008的要求，風(fēng)險(xiǎn)分析如圖1所示。

4 轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)可靠性建模與預(yù)計(jì)

可靠性預(yù)計(jì)是對(duì)轉(zhuǎn)向架零部件可靠性進(jìn)行定量的估計(jì)，推測其可能達(dá)到的可靠性水平。預(yù)計(jì)分析主要使用的為WQS10.1工具軟件。

4.1 故障率數(shù)據(jù)來源

（1）對(duì)相似零部件的運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性評(píng)估；

（2）獲取供應(yīng)商提供的外購件的可靠性數(shù)據(jù)。

4.2 任務(wù)可靠性建模預(yù)計(jì)

4.2.1 在計(jì)算單元MTBSF時(shí)，采用以下兩種方法

（1）相似產(chǎn)品法：MTBSF=■ T為統(tǒng)計(jì)車輛數(shù)*總運(yùn)行小時(shí)，n為單輛車元件數(shù)量，r為任務(wù)期間故障次數(shù)。（適用范圍：存在相似產(chǎn)品，并且相似產(chǎn)品有充分的可靠性數(shù)據(jù)）

（2）置信公式法：MTBFL=■ 置信度r取0.6 （適用范圍：存在相似產(chǎn)品，相似元件歷史任務(wù)故障數(shù)為0）

4.2.2 根據(jù)轉(zhuǎn)向架的功能關(guān)系，建立可靠性框圖

模型如圖2所示。

針對(duì)圖2中的單元輸入可靠性數(shù)據(jù)：構(gòu)架裝配MTBSF-7780000（共統(tǒng)計(jì)類似車型300輛，600個(gè)構(gòu)架裝配09年-13年累積平均運(yùn)營時(shí)間3888000小時(shí)共發(fā)生1次任務(wù)故障），輪對(duì)裝配MTBSF-2120000（共統(tǒng)計(jì)類似車型300輛，1800個(gè)輪對(duì)裝配09年-13年累積平均運(yùn)營時(shí)間3888000小時(shí)共發(fā)生11次任務(wù)故障）等等，最后WQS軟件進(jìn)行任務(wù)可靠性計(jì)算，計(jì)算結(jié)果：

MTBSF=134165小時(shí)

5 轉(zhuǎn)向架故障模式、影響及危害性分析

分析轉(zhuǎn)向架零部件中所有潛在的故障模式，以及其對(duì)轉(zhuǎn)向架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)生概率予以分類，自下而上進(jìn)行歸納。首先，采用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹的形式定義轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)層次，然后進(jìn)行各部件的接口分析：邊界圖描述分析轉(zhuǎn)向架零部件之間的邊界范圍和接口，P圖識(shí)別構(gòu)架等主要部件的的輸入（信號(hào)）、輸出（理想功能）、錯(cuò)誤狀態(tài)、干擾因素和控制因素。如圖3、4所示。

以上步驟完成之后，進(jìn)行各部件的FMECA分析，如表1為滾動(dòng)抱軸箱的分析。

6 維修性預(yù)計(jì)

維修性分析（RCMA）包括：維修方式（定時(shí)維修、狀態(tài)監(jiān)控，事后維修）、維修間隔期和維修資源需求分析，經(jīng)濟(jì)有效地確定產(chǎn)品的預(yù)防性維修要求。對(duì)轉(zhuǎn)向架零件的分析如表2、3所示。

分析的目的在于整合資源，讓預(yù)防性維修時(shí)間更加合理。如圖5所示。

7 轉(zhuǎn)向架可靠性工程試驗(yàn)和故障信息閉環(huán)管理

可靠性工程試驗(yàn)主要目的和作用在于發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、工藝方面的各種缺陷和故障，確認(rèn)研發(fā)和生產(chǎn)是否符合可靠性要求，為評(píng)估和改進(jìn)產(chǎn)品可靠性提供信息。利用產(chǎn)品各種的可靠性數(shù)據(jù)，評(píng)估產(chǎn)品可靠性水平，以證明達(dá)到規(guī)定的可靠性技術(shù)要求。

故障信息閉環(huán)管理系統(tǒng)的英文縮寫是FRACAS，利用“信息反饋，閉環(huán)控制”的原理，通過一套規(guī)范化的程序，使發(fā)生的產(chǎn)品故障能得到及時(shí)的報(bào)告和糾正，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的增長，達(dá)到對(duì)產(chǎn)品可靠性和維修性的預(yù)期要求，防止故障再現(xiàn)。

8 結(jié)束語

從CKD0A型機(jī)車的RAMS工程實(shí)例中，可以得到結(jié)論：系統(tǒng)保證計(jì)劃中所要求的各項(xiàng)目與轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)同步進(jìn)行的，設(shè)計(jì)師可以由定性到定量的掌握部件的重要度、風(fēng)險(xiǎn)、安全性等，從宏觀到細(xì)節(jié)的把握決定產(chǎn)品可靠性的因素，更加有利于提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性。產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成，后期通過FRACAS等管理模塊等進(jìn)行追蹤，反饋信息回來，進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，這樣就形成了一個(gè)循環(huán)。產(chǎn)品的可靠性在循環(huán)的過程中不斷提高，同時(shí)可靠性數(shù)據(jù)不斷累積，讓數(shù)據(jù)庫更加完善，并且數(shù)據(jù)（失效率等）可以直觀的說明問題，讓優(yōu)秀設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不斷的積累和沉淀，系統(tǒng)實(shí)施的過程中，更有利于設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)和成長。

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作者簡介：樊慧（1983，6-），女，黑龍江雙城，中國中車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司技術(shù)開發(fā)部，碩士研究生，工程師，研究方向：機(jī)車轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)。