申通龐巴迪（上海）軌道交通車輛維修有限公司 / 王煒俊

一、概述

城市軌道交通車輛作為日常人們生活常用的交通工具，為人們?nèi)粘３鲂刑峁┍憬荨Ｓ捎诮┠陙沓鞘熊壍澜煌ㄟ\營網(wǎng)絡的逐年擴張，軌道交通系統(tǒng)對車輛的可靠性要求越來越高。正是由此出發(fā)，本文基于城市軌道車輛進行可靠性分析，以提高車輛系統(tǒng)的可靠性作為核心研究對象，在確保軌道車輛運行可靠性的要求下，各軌道交通運營企業(yè)還需兼顧降低成本、提高效率的需求等問題，做一些探究。本文將主要通過故障模式、影響和危害性分析(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis，簡稱FMECA)，以及潛在的失效模式與后果分析(Failure Mode and Effects Analysis,簡稱FMEA)，對城市軌道車輛各子系統(tǒng)部件進行研究，進而以此判斷各子系統(tǒng)部件的主要故障模式，分析各個故障造成的危害度及相關(guān)成因，最終從對影響子系統(tǒng)潛在失效的措施優(yōu)先級角度入手，優(yōu)化車輛日檢維修策略，為今后軌道車輛日檢等維修策略的制定及優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

二、基于FMECA和FMEA的車輛評估原理

FMECA將分析各子系統(tǒng)和元件不同故障對車輛系統(tǒng)工作的影響。FMECA能夠全面識別薄弱環(huán)節(jié)以及關(guān)鍵項目，為評價和改進系統(tǒng)設計的可靠性提供初步參考數(shù)據(jù)。但是在使用本方法應用在城市軌道車輛系統(tǒng)實際分析過程中，會對未曾發(fā)生的故障的系統(tǒng)部件分析時發(fā)生應用偏差，如對于未曾發(fā)生故障的系統(tǒng)部件如受電弓羊角和轉(zhuǎn)向架一系簧根據(jù)FMECA分析后確定其危害度為0，顯然與實際情況不符。

鑒于FMECA部件失效分析模型存在一定的片面性，在這一基礎(chǔ)上，需要結(jié)合《2019版失效模式及影響分析手冊》，通過影響部件潛在失效的措施優(yōu)先級角度入手，對城市軌道交通車輛設備風險，運營影響等方面進行再次定義，即車輛潛在失效影響嚴重度(S)、部件發(fā)生故障的頻度(O)和部件隱患在檢修過程中的可探測度(D)，評級進行風險分析將FMEA中的各類評級標準轉(zhuǎn)換成適用于城市軌道車輛的評價內(nèi)容，完善城市軌道車輛部件風險分析的評價標準。即使用城市軌道車輛部件在使用過程中評級進行風險分析，對日檢手冊各項點進行全面的風險分析，確定各檢查項點的風險等級，根據(jù)風險等級確定城市軌道車輛運行狀態(tài)和潛在風險，評估城市軌道車輛整體常規(guī)日檢檢修策略。

重新定義的車輛潛在失效影響嚴重度(S)為在城市軌道車輛日檢規(guī)程項點風險評估過程中使用潛在失效模式及影響分析中失效模式對最終用戶的影響程度大小，將嚴重度（S）劃分為十個等級。

重新定義的車輛部件發(fā)生故障的頻度（O）為在城市軌道車輛日檢規(guī)程項風險評估過程中使用PFMEA中基于實際的失效預測值的標準，其中規(guī)定時間d表示為規(guī)定檢修時間，n表示在規(guī)定時間內(nèi)檢修項目產(chǎn)生的故障次數(shù)，以規(guī)定時間(d)/規(guī)定時間內(nèi)車隊的故障次數(shù)（n）的數(shù)值劃分為十個級別，數(shù)值越小頻度等級越高。

重新定義的部件隱患在檢修過程中的可探測度（D）為車輛在日檢規(guī)程項點風險評估過程中，將PFMEA的探測方法及探測機會進行融合，并結(jié)合地鐵車輛檢修的實際情況，轉(zhuǎn)換成適用于地鐵車輛檢修的評級標準，根據(jù)探測系統(tǒng)成熟度、檢測精確性、檢測成本將探測度（D）分為十個等級。

最后，列出各線路城市軌道車輛部件措施優(yōu)先等級（AP）。措施優(yōu)先級分為H、L和M三個等級。維修部再對個各線路城市軌道車輛部件的措施優(yōu)先等級進行評定，并與城市軌道車輛FMEA模型計算出的城市軌道車輛高危害度部件進行比對，在原來的基礎(chǔ)上進行補充和拓展。并且維修部針對每一條高危害度或是高風險的項點進行了分析和研究，提出了相應的防范措施。由此，即建立了基于故障模式影響危害度分析和FMEA方法的車輛系統(tǒng)評價體系。

三、故障模式影響危害度分析和FMEA方法的應用

根據(jù)城市軌道車輛部件措施優(yōu)先級（AP），對日檢手冊各個系統(tǒng)進行了詳細分析。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可以看出對日檢規(guī)程項點的風險評估，確定各項點的風險等級及相關(guān)防范手段，某線路共有1個高風險項、7個中風險項和147個低風險項。

對于高風險項軸箱溫度檢查，每日通過平輪儀數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，對報警的軸承進行開箱檢查。軸箱溫度溫過高的根本原因為軸箱軸承電腐蝕，已在城市軌道車輛架修中開始進行軸箱批量更換及接地線整改，故障頻度將會下降，風險等級將隨整改的進行，逐漸下降。

對于中風險項MP車內(nèi)升弓氣泵及各氣路無漏氣，不影響城市軌道車輛運營。其他中低風險項也是使用相同原理，基于這些前提，確定了將某線路城市軌道車輛的日檢的客室檢查內(nèi)容、軸溫檢查、齒輪箱檢查由原每日檢拓展為四日檢。并于2019年8月通過了內(nèi)部專家評審可以暫時按此模式試運行6個月。

四、應用成效

（一）城市軌道車輛運營質(zhì)量

某線1號車型電動城市軌道車輛進行單車故障分析后，發(fā)現(xiàn)1號車型電動城市軌道車輛在客室日檢及部分車下日檢試行四日檢后，設備故障數(shù)無明顯增長（其中乘客信息顯示器由于整改的因素，故障數(shù)呈下降趨勢），故障數(shù)總量（考率乘客信息顯示器整改因素）與試行四日檢基本持平主要故障分布無明顯變化。

某線2號車型電動城市軌道車輛在客室日檢實行四日檢的6個月中，發(fā)生1起掉線及1起清客事件，均為照明系統(tǒng)故障。其中掉線故障的原因為城市軌道車輛在運行過程中LED驅(qū)動電源盒出現(xiàn)故障導致，該故障非日檢檢查不到位導致。

根據(jù)某線1號車和2號車維護周期拓展項點前后6個月的故障數(shù)據(jù)分析，日檢四日檢實行后的6個月，1號車/2號車型電動城市軌道車輛的客室日檢故障及車下部分日檢故障未呈上升趨勢，故障分布基本無變化，涉及影響安全的故障，也能夠在維護周期內(nèi)及時發(fā)現(xiàn)，通過普查的形式進行應急處置，并以整改的形式杜絕故障，確保運營城市軌道車輛安全。

（二）維修效率

某線1號車和2號車共計56城市軌道車輛，每個日檢班組現(xiàn)配備12名組員，在四日檢實行前，每日日檢的檢修直接工時為68小時。在實行四日檢后，每日日檢的檢修直接工時為48小時，節(jié)約檢修總工時20余時，試行前后某線路城市軌道車輛拓展維修效率對比如表1所示。

表1 試行前后某線路城市軌道車輛拓展維修效率

實行“四日檢”工作后，每個班組日檢檢修人員每日工時將下降至8.5小時,對應可減少2名檢修人員。每年可節(jié)約部分人工成本約30萬，降低人車比，真正做到精檢細修的目標。

五、結(jié)語

本文以確保城市軌道交通車輛可靠維修質(zhì)量為目標，同時兼顧進一步實現(xiàn)降低成本、提高效率的需求，基于FMECA和FMEA理論，建立了車輛的FMEA分析方法，對上海地鐵某線路日檢手冊各項點進行全面的風險分析，確定各檢查項點的風險等級，根據(jù)風險等級確定城市軌道車輛運行狀態(tài)和潛在風險，評估并優(yōu)化城市軌道車輛日檢維護策略，通過對1/2號車型電動城市軌道車輛維護周期拓展項點前后6個月的各項數(shù)據(jù)進行分析，新的維護策略班組的檢修效率有效提高，城市軌道車輛檢修質(zhì)量無明顯變化，日檢故障未呈下降趨勢，故障分布基本無變化。同時該方法在日檢查拓展取得一定成果情況下，為研究均衡維修拓展了可行性。