王平平，李 超，魏軍強，曾艷梅，佘江平

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

動車組列車作為新時代快速、便捷的交通工具，為人們的工作和生活提供了很大便利，因此保證動車組安全穩(wěn)定運行，維保作業(yè)可靠性研究顯得格外重要。轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)是動車組的走行部分，是動車組的關(guān)鍵部件之一，具有復雜的結(jié)構(gòu)和重要的功能，轉(zhuǎn)向架主要由構(gòu)架、輪對、驅(qū)動裝置、一二系懸掛裝置、牽引裝置(轉(zhuǎn)向架與車體聯(lián)接裝置)、基礎(chǔ)制動裝置和附屬裝置等部件組成。本文結(jié)合東南亞區(qū)域動車組項目故障數(shù)據(jù)，對故障模式分類進行科學分析，結(jié)合東南亞氣候環(huán)境特征、故障頻率以及故障處理現(xiàn)狀，開展轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)可靠性研究，目的是形成一套可靠性更高的轉(zhuǎn)向架維保技術(shù)。

1 原理

以可靠性為中心的維護(RCM)是一種識別和選擇失效管理策略的方法，其目的是經(jīng)濟和有效地達到運營要求的安全性、可用性和經(jīng)濟性。失效管理策略可包括維修活動、運營變化、設(shè)計變更或其他行動，以減輕失效的后果。RCM在運營和維護階段執(zhí)行非常有意義，目的是改進現(xiàn)有維修任務，作出必要的更改或制定其他選擇方案。在標準IEC 60300-3-11-2009-C中介紹了RCM過程概覽，依據(jù)維修手冊、維修作業(yè)指導書，收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，分析故障或失效模式，通過維修任務評估失效后果和失效管理策略，編制維修計劃，最后根據(jù)監(jiān)控維修效果，對其維護方案進行持續(xù)改進，過程概覽如圖1所示。

2 案例分析

基于標準IEC 60300-3-11-2009-C和維保檢修技術(shù)現(xiàn)狀，按照RCM決斷進行可靠性分析(RCM邏輯決斷示意圖如圖2所示)，以東南亞區(qū)域動車組2020年5月車輛運營數(shù)據(jù)為例進行可靠性分析。

2.1 故障分類

為滿足維保要求，故障分為大故障和小故障。大故障：列車在運營期間，列車運營延誤達18 min以上，或不適合繼續(xù)服務，或計劃投入客運服務的列車不能在計劃的出車時間出車，如清客、下線、救援。小故障：列車在運營期間，列車運行延誤達0～18 min的初始延誤。初始延誤，指的是乘客在事故地點發(fā)生故障的列車上經(jīng)歷的行程時間延長。

平均無故障運營間隔里程簡稱MDBF，系統(tǒng)MDBF計算公式如下：

關(guān)鍵部件平均故障間隔里程計算公式如下：

MDBF=MTBF×V

V為SCS動車組車輛運行平均速度。

MTBF=1/λ=T/F

式中：λ為故障率；T為動車組運行過程中的總運行距離(km)；F為出現(xiàn)故障的次數(shù)。

圖1 RCM過程概覽

圖2 RCM邏輯決斷示意圖

2.2 故障數(shù)據(jù)和故障模式分析

轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)故障次數(shù)所占比例如圖3所示，動車組轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)如表1所示。

通過故障數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)故障模式以及大、小故障，故障模式如表2所示，大故障如表3所示，小故障如表4所示。

按照維護手冊要求，動車組轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)故障可預測性、可監(jiān)測性、修復性分析如表5所示。

圖3 故障次數(shù)所占比例

表1 故障數(shù)據(jù)

表2 故障模式

表3 大故障統(tǒng)計情況

表4 小故障統(tǒng)計情況

表5 故障分析

2.3 可靠性分析

針對轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)各部件故障以及RCM決斷示意圖進行可靠性分析如下。

2.3.1 繼續(xù)跟蹤，高度關(guān)注

適用于故障率較低且相對穩(wěn)定，對車輛安全可靠運營影響不大的情況，需要繼續(xù)跟蹤，關(guān)注其可靠性變化趨勢，后續(xù)適時采取措施。根據(jù)RCM決斷結(jié)果，本月需要重點關(guān)注轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)、高度調(diào)整裝置銷軸彎曲和APC支架緊固件松動或丟失等故障情況。

2.3.2 維保策略優(yōu)化

二系懸掛橫向止擋橡膠開裂、接地裝置線纜接線頭有破損、減振器潤滑油脂泄漏等故障，需要重點跟蹤，在下一次維護周期進行復檢。根據(jù)RCM決斷結(jié)果，本月需要進行考慮維保策略優(yōu)化的項點為減振器油脂泄漏和橫向止擋橡膠老化破損。其他如牽引裝置橡膠關(guān)節(jié)，空氣彈簧氣囊等橡膠件開裂較多，加之考慮東南亞氣溫高、濕度大，橡膠老化速度快等因素，后期維保作業(yè)須對橡膠部件進行重點排查，周檢、月檢重點關(guān)注，超出要求馬上更換?？紤]軸箱軸承、齒輪箱等都將直接影響車輛安全以及維保策略優(yōu)化增加安裝車輛監(jiān)測設(shè)備，可以對軸箱軸承、齒輪箱溫度進行實時遠程檢測、數(shù)據(jù)存儲和故障預警，為部件狀態(tài)修提供保障，改善部件故障可預測性。

2.3.3 專項檢修

車輪失圓、走行部軸承異音或異常溫升、接地裝置絕緣支架開裂等需要投入較大人力、物力和時間(超過1 d)的故障，需要進行專項檢修。

根據(jù)RCM決斷結(jié)果，本月無相關(guān)情況，考慮車輛運行工況較差、車輪失圓、擦傷等缺陷因素需要鏇輪，為保證頻繁測量車輪直徑作業(yè)能夠快速、精確和有效，通過采購激光測量設(shè)備保證專項檢修任務。

2.3.4 深度修/OEM修復

高度調(diào)整裝置銷軸彎曲；牽引桿橡膠關(guān)節(jié)開裂；接地裝置線纜老化；一系、二系垂向減振器和二系橫向減振器，以及抗蛇行減振器油脂泄漏及失效，需要進行深度維修和測試。根據(jù)RCM決斷結(jié)果，接地裝置線纜接線頭有破損需要修復或更換，抗蛇行減振器(左)為輕微漏油，經(jīng)測試功能正常，按照維護手冊要求，少量油脂泄漏在后續(xù)月檢繼續(xù)跟蹤，超出技術(shù)要求需要進行更換，更換后的減振器需要進行深度修測試或者盡快返OEM修復。

2.3.5 備件采購預警

由于缺乏備件無法進行處理的故障應及時采購備件。根據(jù)RCM決斷結(jié)果，抗蛇行減振器(左)、二系橫向止擋故障較多；考慮車輛運用多年，MMIS動車組故障信息管理系統(tǒng)記錄，多條輪對直徑已接近磨耗極限，須提醒現(xiàn)場注意輪對更換和備件儲存。其他如軸箱軸承、空氣彈簧以及接地裝置等物料的庫存情況都需要有備件儲備。

2.3.6 提醒業(yè)主

根據(jù)維護手冊要求在架修、大修進行更換或檢修的部件，如軸箱軸承、抗側(cè)滾裝置、減振器、接地裝置等關(guān)鍵部件，若存在未做架修、橡膠件開裂老化等情況，應及時通過合理方式提醒業(yè)主盡快采取措施。根據(jù)RCM決斷結(jié)果，本月需要考慮抗蛇行減振器(左)、二系橫向止擋故障較多，提醒業(yè)主備件儲備和開展架修、大修。其他如空氣彈簧開裂較多，按照維護手冊要求大修更換，但考慮東南亞氣候目前大多數(shù)空氣彈簧都有不同程度的橡膠開裂，開裂長度、深度接近技術(shù)要求范圍的需要在周檢和月檢重點跟蹤。

2.3.7 架修、大修備忘錄

針對維護手冊中未進行相關(guān)規(guī)定，但實際上已出現(xiàn)批量暫時無法進行處理的故障的情況，經(jīng)綜合評估確認后進行記錄，確保車輛架修、大修期間解決相關(guān)問題。轉(zhuǎn)向架未做架修需要持續(xù)關(guān)注。

2.3.8 尋求技術(shù)支持

車輛發(fā)生重大事故、系統(tǒng)性故障、關(guān)聯(lián)性故障，或原因不明造成影響不明的故障，應及時反饋總部尋求技術(shù)支持和解決。根據(jù)RCM決斷結(jié)果，本月無相關(guān)情況。部分制動盤磨耗超過維護要求，如從車輪上拆卸制動盤進行加工，考慮成本高、工序復雜，研究整體式制動盤不拆卸加工方案將是更好的選擇，通過調(diào)研和需求技術(shù)支持可以達到要求。

2.3.9 組織維保培訓

經(jīng)調(diào)查認為由于維保人員操作不當造成的故障，應及時反饋現(xiàn)場車間加強管理，組織現(xiàn)場進行培訓宣貫。根據(jù)RCM決斷結(jié)果，本月無相關(guān)情況。通過故障次數(shù)所占比例數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，抗蛇行減振器(左)、二系橫向止擋故障率較高，占本月33%，為確保維修作業(yè)規(guī)范，須對現(xiàn)場操作人員進行宣貫和技術(shù)培訓。

2.3.10 組織司機培訓

經(jīng)調(diào)查認為由于司機操作不當造成的故障，應及時反饋業(yè)主加強管理，定期評估是否需要聯(lián)系業(yè)主安排司機進行培訓宣貫。根據(jù)RCM決斷結(jié)果，本月無相關(guān)情況。轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)可重點關(guān)注影響車輛穩(wěn)定性部件，如抗側(cè)滾裝置、減振器以及驅(qū)動裝置等。

2.3.11 設(shè)計優(yōu)化建議

經(jīng)分析認為車輛設(shè)計需要根據(jù)東南亞氣候條件和運營環(huán)境等因素進行優(yōu)化的，應組織統(tǒng)計相關(guān)信息并反饋總部，供架修、大修或后續(xù)項目設(shè)計優(yōu)化參考。

2.4 可靠性評估

本月須重點關(guān)注和跟蹤抗蛇形油壓減振器、橫向止擋和接地裝置，通過改變維護周期和改善維護方法優(yōu)化現(xiàn)有維護內(nèi)容和維修策略，提高動車組可靠性，保證運營安全。

3 結(jié)語

動車組轉(zhuǎn)向架維保作業(yè)可靠性分析，依據(jù)RCM 維修決策分析方法，通過對故障數(shù)據(jù)進行功能失效分析，建立對策，確認效果，固化成功的研究思路，研究出一套可靠性更高的維保策略和技術(shù)，能夠達到延長車輛壽命、提高動車組維修效率、降低維護成本、獲得顯著的經(jīng)濟效益等目標，隨著維保作業(yè)可靠性技術(shù)的深入開展，對研究從預防修、糾正修到實踐狀態(tài)修提供科學有效的方法和技術(shù)支持。