張冬梅

摘要：以某城市轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)相同的4條線路列車轉(zhuǎn)向架運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于FMECA分析方法對(duì)轉(zhuǎn)向架主要故障模式進(jìn)行故障原因、故障后果及在不同運(yùn)營里程階段的故障危害度分析，根據(jù)關(guān)鍵部件在不同里程的危害度分析結(jié)果對(duì)現(xiàn)有轉(zhuǎn)向架預(yù)防性維修計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而調(diào)整維修項(xiàng)點(diǎn)及其維修級(jí)別，最終達(dá)到提高預(yù)防性維修方法的合理性。

關(guān)鍵詞：軌道車輛;轉(zhuǎn)向架;FMECA;預(yù)防性維修

0 ?引言

轉(zhuǎn)向架是城市軌道車輛的走行裝置，具有承載、牽引、減振、導(dǎo)向等重要功能，其可靠性決定了車輛走行的穩(wěn)定性和安全性。在實(shí)際運(yùn)行中列車轉(zhuǎn)向架一旦發(fā)生嚴(yán)重故障，將導(dǎo)致列車晚點(diǎn)、線路癱瘓，甚至造成人員傷亡。因此，對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行可靠性分析研究，對(duì)保證運(yùn)營安全、提高維修效率和避免不必要的損失等具有重要意義。

本文以某城市轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)相同的4條線路列車轉(zhuǎn)向架運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按一定原則進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，對(duì)轉(zhuǎn)向架各子系統(tǒng)運(yùn)營過程中的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，基于可靠性分析模型進(jìn)行可靠度分析，為預(yù)防性維修計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化提供依據(jù)。

1 ?可靠性數(shù)據(jù)分析

FMECA（Failure Mode Effects and Criticality Analysis）即故障模式、影響和危害度分析包括FMEA（故障模式、影響分析）和CA（危害度分析）兩部分。FMEA為定性分析，CA為定量分析。FMEA的目的是分析對(duì)象的故障模式、故障原因和可能導(dǎo)致的后果，并采取必要的改進(jìn)措施。CA是分析每一故障的嚴(yán)重程度及該故障模式發(fā)生的概率所產(chǎn)生的綜合影響，以便全面評(píng)價(jià)各故障模式的影響。

某些故障模式雖然發(fā)生的頻次不高，但可能是致命性的，因此，需要在故障模式分析的基礎(chǔ)上結(jié)合故障模式危害度進(jìn)行綜合分析，以評(píng)估產(chǎn)品中所有可能出現(xiàn)的故障模式的影響。嚴(yán)重度等級(jí)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。

Ⅰ：可能導(dǎo)致系統(tǒng)功能喪失，危及行車安全，導(dǎo)致人員傷亡;

Ⅱ：影響行車安全，可能導(dǎo)致主要部件性能下降;

Ⅲ：不影響行車安全，造成行駛或性能下降;

Ⅳ：不會(huì)導(dǎo)致行駛或性能下降，不需要更換部件。

故障模式危害度計(jì)算公式為：

式中：

αj——故障模式相對(duì)頻率;

βj——故障影響概率;

λp——故障率;

t——工作時(shí)間。

本文故障影響概率βj的取值是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷得到的，通常取值為（0，1）[3]，產(chǎn)品肯定發(fā)生故障的取值為1;很可能發(fā)生故障的取值為（0.1，1）;不可能發(fā)生的取值為（0，0.1），對(duì)產(chǎn)品無影響的取值為0。

2 ?轉(zhuǎn)向架FMECA分析

本文進(jìn)行FMECA的主要目的，是分析軌道車輛轉(zhuǎn)向架的主要故障模式及其影響，以及在不同運(yùn)行里程階段的危害度，為優(yōu)化預(yù)防性維修計(jì)劃提供依據(jù)。

以我國某城市轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)相同的4條線路列車（共100列車，平均運(yùn)行5年）的轉(zhuǎn)向架運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)分析轉(zhuǎn)向架正線運(yùn)行和庫內(nèi)維修的故障數(shù)據(jù)按各單位運(yùn)行里程（每50000km）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.1 轉(zhuǎn)向架FMECA分析表

轉(zhuǎn)向架包括輪對(duì)軸箱定位裝置、中央懸掛裝置、構(gòu)架及附件安裝、管路及配線、一系懸掛裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、電機(jī)、齒輪箱傳動(dòng)裝置和聯(lián)軸節(jié)等驅(qū)動(dòng)裝置。轉(zhuǎn)向架主要部件的FMECA分析表如表1所示。

由表可知垂向減震器、聯(lián)軸節(jié)、牽引電機(jī)、輪對(duì)的危害度較大，在維修中應(yīng)給予重視。

2.2 故障模式在不同里程的危害度分析

轉(zhuǎn)向架部件的故障率是隨列車運(yùn)行里程變化而變化的，因此轉(zhuǎn)向架部件故障模式的危害度也隨列車運(yùn)行里程而變化。對(duì)危害度變化規(guī)律的分析是優(yōu)化轉(zhuǎn)向架在各運(yùn)行里程維修計(jì)劃的基礎(chǔ)。

以每50000km為單位統(tǒng)計(jì)故障模式在不同里程的數(shù)值，計(jì)算得出垂向減震器的故障模式主要集中在[10，35]萬公里;聯(lián)軸節(jié)的故障模式[0，20]萬公里;牽引電機(jī)故障模式主要集中在[5，20]萬公里;輪對(duì)的主要故障模式集中在[5，20]萬公里;水平梁和構(gòu)架的故障模式規(guī)律性不強(qiáng);齒輪箱故障模式主要集中在[30，35]萬公里，其他部件危害度不大。

3 ?轉(zhuǎn)向架維修計(jì)劃的分析

優(yōu)化各部件或維修項(xiàng)點(diǎn)的維修周期，各部件的故障率、危害度或其故障模式的危害度是隨著列車運(yùn)行里程變化而變化的，在各里程區(qū)間，可根據(jù)各部件危害度或其故障模式危害度的變化情況，調(diào)整維修部件和維修項(xiàng)點(diǎn)的維修周期。

通過對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行FMECA分析，可確定轉(zhuǎn)向架的維修優(yōu)化方案。減少這些部件某些故障模式的危害度，提高轉(zhuǎn)向架的運(yùn)用可靠性。優(yōu)化方案如下：

垂向減震器：在C類修時(shí)，重點(diǎn)檢查緊固件狀態(tài)檢查，無松動(dòng);是否有漏油征兆。

聯(lián)軸節(jié)：維修時(shí)重點(diǎn)檢查聯(lián)軸節(jié)安裝情況，是否有松動(dòng)漏油。

輪對(duì)：其C類修可延后至10萬公里，檢查車輪踏面狀態(tài)。

牽引電機(jī)：維修中增加牽引電機(jī)功能測(cè)試的維修項(xiàng)點(diǎn)，在[10，15]萬公里運(yùn)行里程內(nèi)，重點(diǎn)檢查電機(jī)功能狀況，并視情進(jìn)行預(yù)防性更換。

其他維持原計(jì)劃不變。

4 ?結(jié)論

本文通過對(duì)我國某城市轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)相同的4條線路列車（共100列車，平均運(yùn)行5年）的轉(zhuǎn)向架運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)轉(zhuǎn)向架正線運(yùn)行和庫內(nèi)維修的故障分析，基于FMECA（故障模式、影響及危害度分析），對(duì)城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架運(yùn)營過程中的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)故障原因、后果及在不同運(yùn)營里程階段的故障危害度等分析結(jié)果對(duì)轉(zhuǎn)向架現(xiàn)有檢修計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而調(diào)整檢修項(xiàng)點(diǎn)及其檢修級(jí)別，最終達(dá)到了提高檢修體制的合理性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張成光，郭振通，黃挺.基于故障模式、影響及危害度分析（FMECA）的地鐵車輛檢修工藝優(yōu)化方法[J].城市軌道交通研究，2017（10）：74-75.

[2]董錫明.機(jī)車車輛運(yùn)用可靠性工程[M].北京：中國鐵道出版社，2002.

[3]董錫明.軌道列車可靠性、可用性、維修性和安全性[M].北京：中國鐵道出版社，2009.