唐 輝，余 飛，楊 榆

（中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司廣州動車段，廣東 廣州511483）

我國高鐵營業(yè)里程已超過2.5萬公里，占世界三分之二，動車組保有量已超過3000標(biāo)準(zhǔn)組，部分動車組服役時(shí)間接近或超過10年。隨著動車組服役時(shí)間的增加，動車組部件在服役期里的可靠性問題已愈發(fā)引人關(guān)注，同時(shí)，結(jié)合中國鐵路總公司“強(qiáng)基達(dá)標(biāo)、提質(zhì)增效”的思路，如何安全、經(jīng)濟(jì)的維修動車組已成為當(dāng)前急需解決的問題。傳統(tǒng)的可靠性分析方法，是基于對故障數(shù)量的統(tǒng)計(jì)分析，此方法對設(shè)備進(jìn)行可靠性分析評估時(shí)，首先需收集足夠的失效數(shù)據(jù)（故障數(shù)據(jù)），以此為基礎(chǔ)進(jìn)行可靠性分析，找到部件失效與服役時(shí)間之間的規(guī)律。然而，我國高速動車組是先進(jìn)技術(shù)裝備的代表，關(guān)鍵部件的可靠性相對高，壽命也越來越長，在有限的時(shí)間內(nèi)很難收集足夠的失效數(shù)據(jù)。本文即從動車組運(yùn)用檢修實(shí)際，分析開展動車組服役期可靠性的方法及存在缺陷，并結(jié)合實(shí)際提出解決方法，為全面開展動車組部件可靠性分析提供支撐。

1 基于動車組運(yùn)用檢修實(shí)際的部件服役期可靠性方法研究

動車組部件種類相當(dāng)多，各類部件本身工作機(jī)理、工作環(huán)境、工作頻次均存在較大差異，因此，對待不同的部件應(yīng)采取不同的服役期可靠性研究方法。

1.1 通過跟蹤，找出磨耗規(guī)律

對于磨耗類部件，通過分別對不同速度等級的動車組碳滑板、閘片、輪對的磨耗情況進(jìn)行跟蹤，采取有效精確的數(shù)據(jù)處理方式，找出磨耗規(guī)律。分析思路如圖1所示。

圖1 分析思路

針對閘片，采用“磨耗量（mm）÷總走行公里（km）”對比的方式，沒有考慮制動施加次數(shù)這一主要因素引起的磨耗差異，得出的結(jié)論參考意義不大?；诖?，考慮到動車組運(yùn)行時(shí)施加的制動絕大部分為正常的停站所需制動（當(dāng)然也有可能意外停車、限速等，但相對正常停站數(shù)量小得多，而且隨著數(shù)據(jù)樣本的不斷增大，意外停車、限速的制動所占影響理論上可以忽略不計(jì)），因此可以采取如下分析方法：跟蹤某一周期內(nèi)動車組閘片磨耗量以及總的停站數(shù)量（可將其當(dāng)成制動次數(shù)），采用“磨耗量÷總停站數(shù)量”，得到動車組正常情況下“單次制動”閘片的磨耗量以及更為準(zhǔn)確的閘片磨耗預(yù)測模型。

1.2 通過性能檢測的方式，研究部件性能的退化規(guī)律

此類部件在工作機(jī)理上屬于性能耗損型，在車組上或地面設(shè)備安裝能檢測其直接性能的檢測裝置，且數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)得到?；蚴峭ㄟ^其他方面的參數(shù)間接反應(yīng)該部件性能參數(shù)的部件?；镜拈_展方式流程如圖2所示。

圖2 開展方式流程

此類部件可以通過收集不同運(yùn)用公里數(shù)或時(shí)間的性能參數(shù)，通過數(shù)學(xué)工具得到性能變化的擬合曲線，由已發(fā)生的數(shù)據(jù)預(yù)測未來的趨勢走向。并可以通過加速老化試驗(yàn)、持續(xù)跟蹤等方式來不斷驗(yàn)證和修正曲線的準(zhǔn)確性，流程如圖3所示。

圖3 具體流程

以CRH380B型動車組為例，選取的關(guān)鍵部件與對應(yīng)的檢測方法列表如表1所示。

表1 關(guān)鍵部件與對應(yīng)的檢測方法

1.3 通過故障發(fā)展規(guī)律來分析部件發(fā)展

此類部件在工作機(jī)理及失效形式上屬于過應(yīng)力型，其在失效前無法從性能的變化預(yù)判出來，如表2所示。如部分機(jī)械結(jié)構(gòu)部件的過應(yīng)力型失效機(jī)理。

表2 部分機(jī)械結(jié)構(gòu)部件的過應(yīng)力型失效機(jī)理

2 開展可靠性研究存在的困難及解決方案

2.1 部分系統(tǒng)及部件的關(guān)鍵工作參數(shù)未能落地

實(shí)際研究過程中，邊門系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)的運(yùn)行過程數(shù)據(jù)因?yàn)榧夹g(shù)封鎖或車組MVB網(wǎng)絡(luò)容量的限制，沒有實(shí)時(shí)的傳輸至MVB網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法落地，而這些數(shù)據(jù)中，有大量能體現(xiàn)部件性能情況的數(shù)據(jù)。

解決方案：一方面在動車組存放地點(diǎn)建設(shè)無線AP系統(tǒng)，改進(jìn)此類系統(tǒng)的控制器，使其具備存儲并無線發(fā)送數(shù)據(jù)至地面AP系統(tǒng)的作用?；诖朔桨福壳皬V州局已經(jīng)開始著手建設(shè)試點(diǎn)。另一方面，增加動車組傳輸數(shù)據(jù)的能力，采取控車數(shù)據(jù)與關(guān)鍵系統(tǒng)運(yùn)行的過程數(shù)據(jù)分開，兩套網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)并存。

2.2 各系統(tǒng)測量的性能數(shù)值沒有規(guī)范管理

動車段日常檢修中，對各系統(tǒng)測量的性能數(shù)值沒有規(guī)范管理，也未綜合利用。這類數(shù)值包括齒輪箱潤滑油化驗(yàn)數(shù)據(jù)、邊門系統(tǒng)尺寸測量、蓄電池電壓測量、減震器測量數(shù)據(jù)等。

解決方案：對動車組檢修過程實(shí)現(xiàn)信息化過程管理，將檢修過程中的相關(guān)測量參數(shù)規(guī)范化錄入系統(tǒng)管理，便于動車組健康管理平臺進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。

2.3 部件性能檢測裝置少

動車組本身針對部件性能檢測的裝置太少，目前僅有各類軸承溫度類、冷卻循環(huán)溫度類等，還沒有振動、絕緣性等性能參數(shù)的檢測裝置。

解決方案：開展拓展智能檢測手段研究。如針對關(guān)鍵部件可靠性影響因素，有目的地增加狀態(tài)過程檢測設(shè)備。比如研究通過增加相應(yīng)振動傳感器，采集振動數(shù)據(jù)對軸箱軸承和齒輪箱早期故障、輪對多邊形進(jìn)行預(yù)警分析；普及軌邊聲學(xué)檢測系統(tǒng)（TADS）等與動車組運(yùn)行相關(guān)的、非動車組自身設(shè)備的狀態(tài)檢測裝置，提高軸箱軸承等部件可靠性模型的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語

動車組服役期可靠性研究是一項(xiàng)巨大的工程，其涉及動車組設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)用檢修、高級檢修等全過程，需要部件供應(yīng)商、主機(jī)廠、使用單位通力配合支持才能完成；同時(shí)針對不同的部件，采取不同的跟蹤研究方法，才能更加準(zhǔn)確地找出部件的服役規(guī)律。