史彬鋒 胡娟 邵剛
摘? 要:動車組已經(jīng)逐漸成為我國鐵路客運(yùn)的主力軍,在國家運(yùn)輸方面發(fā)揮著重要作用。我國不斷提高鐵路運(yùn)輸速度,這也就對動車組的安全性方面提出了更高的要求,同時對動車組維修維護(hù)提出更嚴(yán)格的要求。故障樹分析法是一種圖形演繹方法,能夠清晰地梳理故障間關(guān)系,分析結(jié)果能夠非常直觀和形象地展示出來。通過故障樹分析,在制定動車組維修方案時就可縮短維修時間,提升維修后的質(zhì)量,有效保證動車組的安全運(yùn)行。
關(guān)鍵詞:動車組;車體系統(tǒng);故障樹分析
中圖分類號:U266? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
0 引言
在我國鐵路提速的大背景下,動車組逐漸成為國家客運(yùn)的主力軍。高速要在安全的前提下進(jìn)行,如何提高動車組的安全性,如何縮短動車組維修時間,提高動車組維修質(zhì)量就十分關(guān)鍵。故障樹分析法在可靠性分析研究中有著重要作用,此種分析方法已應(yīng)用于航空航天、武器研究等領(lǐng)域,利用此種方法對系統(tǒng)故障進(jìn)行分析研究可有效展示故障之間的邏輯關(guān)系,能夠較容易地找出系統(tǒng)可靠性存在的薄弱環(huán)節(jié),能有效地提高系統(tǒng)可靠性分析的精確度。將此種方法應(yīng)用于動車組車體系統(tǒng)的分析研究中,可提高動車組車體系統(tǒng)故障分析的準(zhǔn)確度,從而提高動車組車體系統(tǒng)的安全性和維修可靠性。
1 故障樹分析方法
故障樹分析法又被稱為失效樹分析,全稱FauIt Tree Analysis,簡稱FTA?,F(xiàn)代社會的高新技術(shù)發(fā)展,大型設(shè)備、復(fù)雜設(shè)備、大型工程建設(shè)等都對可靠性和安全性有著更高的要求,所以故障樹分析已廣泛地應(yīng)用到航空航天、機(jī)械制造、采礦等各個領(lǐng)域。
故障樹的分析方法主要是對事件進(jìn)行研究,事件是指引起設(shè)備故障的各種原因,然后建立這些事件的邏輯關(guān)系,從而找出設(shè)備故障原因的各種組合方式或其發(fā)生概率。故障樹分析還對設(shè)備的安全性和可靠性進(jìn)行了分析。
在故障樹分析中,各種狀態(tài)都稱為“事件”,事件分為“成功事件”和“故障事件”。成功事件是系統(tǒng)正常狀態(tài)和完好情況,故障事件指故障、失效、不正常情況。故障樹分析的最終目標(biāo)、最終結(jié)果為頂事件,頂事件位于故障樹的頂端;導(dǎo)致其他事件發(fā)生,作為頂事件的根本原因稱為底事件,它位于故障樹的最底端;位于頂事件和底事件之間的稱為中間事件,它是底事件產(chǎn)生導(dǎo)致頂事件的中間過程。故障樹就是底事件、中間事件和頂事件之間的邏輯關(guān)系。
故障樹分析法具有以下典型的特點(diǎn):
故障樹分析是一種圖形演繹方法,分析結(jié)果能夠非常直觀和形象地展示出來,可直接了解事件之間的關(guān)系。故障樹分析將造成最終效果的各種原因都聯(lián)系起來,有利于對系統(tǒng)的故障模式進(jìn)行分析,同時能夠較容易的找出系統(tǒng)可靠性存在的薄弱環(huán)節(jié),能有效地提高系統(tǒng)可靠性分析的精確度。
2 故障樹分析中的圖形符號
故障樹分析最終形成了一個圖示模型,事件有專門的事件符號可直觀區(qū)分事件屬性,邏輯關(guān)系有專用的邏輯關(guān)系符號能夠表達(dá)事件之間的邏輯關(guān)系。
2.1 邏輯門的符號
邏輯門就是將各種事件之間的關(guān)系表現(xiàn)出來的符號,各種邏輯門的符號見表1。無論哪一種邏輯門都可以有一個或多個輸入事件,但只能有一個輸出事件。
2.2 故障樹事件符號
故障樹圖形的主體是事件,各種事件的代表符號見表2。根據(jù)事件的性質(zhì)不同,事件符號可分為3類:初級事件符號、中間事件符號、轉(zhuǎn)移符號。
3 故障樹分析的步驟
故障樹分析首先需要確定所要分析的對象,并明確通過故障樹分析想解決的問題。其次對研究對象進(jìn)行合理地劃分并建立故障樹研究模型。
具體故障樹分析步驟見表2。
3.1 系統(tǒng)的定義
在故障樹分析中,系統(tǒng)必須是相互安裝、相互連接的整體,它指能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能的零部件整體。
根據(jù)故障樹對系統(tǒng)的定義,在構(gòu)造故障樹時就需要明確系統(tǒng)的界限,這個界限的根本就是頂事件,把頂事件確定清楚就可以有效地對故障樹進(jìn)行分析。
3.2 故障樹的建造
故障樹就是系統(tǒng)故障的直觀展示,它通過事件和邏輯門把系統(tǒng)中的故障組合和邏輯關(guān)系以圖示的方式表達(dá)出來。
建立故障樹最主要的是確定頂事件,只有將頂事件建立好才能按照嚴(yán)格的邏輯關(guān)系進(jìn)行分析。從頂事件逐層逐步地尋找造成頂事件的原因,對每個造成頂事件的原因根據(jù)實(shí)際情況看是否需要繼續(xù)向下分析,這樣直到把所有底事件全部找到為止。從頂事件到底事件這樣構(gòu)成了一顆倒立的樹結(jié)構(gòu)。在構(gòu)造故障樹的過程中,必須逐步分析,不可跳過任何一個中間事件,否則構(gòu)造出的故障樹就是一個錯誤的模型,對其進(jìn)行分析必然得到的是錯誤的結(jié)論。
4 車體系統(tǒng)故障樹的建立
動車組車體系統(tǒng)包括:
支撐作用的零部件:底架、側(cè)墻、車頂、外端墻、內(nèi)端墻、走廊墻、普通車窗、應(yīng)急車窗、小車窗。
為乘客上下車提供方便零部件:側(cè)門、活動式腳蹬、內(nèi)端門、外端門。
車體連接裝置:車鉤、車鉤緩沖裝置。
電氣路連接裝置:電氣連接器、風(fēng)管連接器。
密封車體作用:風(fēng)擋。
在故障樹分析中,系統(tǒng)是指能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)功能的零部件構(gòu)成的整體。那么在故障樹分析中,便不是對車體系統(tǒng)每個零部件進(jìn)行分析,因此車體系統(tǒng)根據(jù)模塊化理論進(jìn)行劃分,分為4個組成部分:車體外殼,車端連接系統(tǒng),車門,車窗。
在建立車體系統(tǒng)故障時,頂事件即為車體系統(tǒng)故障。4個組成部分都是造成頂事件的次級事件,它們之間的邏輯關(guān)系為或門。4個基本組成部分中,車體外殼、車門、車窗在事件關(guān)系中為基本事件,因為無論此3個部分中哪一個零部件發(fā)生故障,均是對整體進(jìn)行修理,所以此3個部分不再細(xì)分。車端連接系統(tǒng)組成零部件發(fā)生故障對整體影響不相同,維修亦不相同,所以車端連接系統(tǒng)作為中間事件,其組成零部件作為基本事件。
綜上所述,車體系統(tǒng)故障樹構(gòu)造如圖1所示。
5 結(jié)論
動車組已經(jīng)逐漸成為我國鐵路客運(yùn)的主要力量,提高動車組安全性、維修可靠性能夠使之更好地為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。故障樹分析法應(yīng)用于動車組車體系統(tǒng)的研究可有效分析出車體系統(tǒng)故障之間的邏輯關(guān)系,依此在制定動車組車體系統(tǒng)維修方案時就能夠提高維修質(zhì)量,從而保證動車組運(yùn)行的安全性。
參考文獻(xiàn)
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