動車組檢修規(guī)范和故障評定方法分析

季家宏 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海動車段

1 可靠性理論介紹

可靠性是指“一定條件下，產(chǎn)品完成指定的任務(wù)的能力”?！耙钥煽啃詾橹行牡木S修”是對該產(chǎn)品磨耗曲線以及故障診斷技術(shù)研究之后而形成的維修體系。

對照國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC62278-2002） 和國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T21562-2008），列舉了兩個軌道交通類的可靠性指標(biāo)。

1.1 平均故障率λ

平均故障率λ：機(jī)車車輛故障總的次數(shù)除以運(yùn)行公里數(shù)或者是運(yùn)行時間。

1.2 平均故障間隔時間

2 CRH2 整車可靠性壽命周期計算

可靠性理論指出，動車組系統(tǒng)的故障分布服從指數(shù)分布。動車組的分系統(tǒng)一樣也應(yīng)是指數(shù)分布。按照指數(shù)分布來看，λ為動車組的故障率，那么第i 個系統(tǒng)的故障率則為Ciλ。根據(jù)可靠性的影響因素（見表1），對動車組的每個分系統(tǒng)進(jìn)行評分，rij表示的是動車組內(nèi)第i 個系統(tǒng)的第j 個影響因素的得分。那么，第i 個系統(tǒng)的評價系統(tǒng)分?jǐn)?shù)為第 i 個系統(tǒng)的評價系數(shù)為為動車組包含的系統(tǒng)總數(shù)。

表1 動車組可靠性的影響因素評分

以CRH2 型動車組舉例，搜集數(shù)據(jù)得到2 型車MTBF（平均故障間隔時間）是5 萬km，也就是平均（故障率）是0.2 萬km。

（1）本文把2 型車分為6 個系統(tǒng)，分別為：車體走行、牽引傳動、空氣制動、高壓電器、輔助供電、網(wǎng)絡(luò)控制。根據(jù)表2 對這些系統(tǒng)進(jìn)行評分，如表2

表.2 CRH2 型車各系統(tǒng)影響因素的分?jǐn)?shù)

重要性*復(fù)雜性*維修性*測試性 = 得分

（2） 因?yàn)棣?0.2，可以求得 6 個系統(tǒng)的故障率λn=λ×Ci

車體走行：λ1=0.2×0.046=0.0092

牽引傳動：λ2=0.2×0.138=0.0276

空氣制動：λ3=0.2×0.156=0.0312

高壓電器：λ4=0.2×0.138=0.0276

輔助供電：λ1=0.2×0.314=0.0628

網(wǎng)絡(luò)控制：λ1=0.2×0.208=0.0416

（3）計算 6 個系統(tǒng)的可靠度Rn=e-λn

車體走行：R1=e-λ1=e-0.0092=0.991

牽引傳動：R2=e-λ2=e-0.0276= 0.973

空氣制動：R3=e-λ3=e-0.0312=0.969

高壓電器：R4=e-λ4=e-0.0276=0.973

輔助供電：R5=e-λ5=e-0.0628=0.939

網(wǎng)絡(luò)控制：R6=e-λ6=e-0.0416=0.959

（4）數(shù)學(xué)模型法求出整車可靠度

（5）計算各系統(tǒng)的使用壽命

根據(jù)各個系統(tǒng)的失效率λ，計算出各系統(tǒng)的壽命周期值

3 依據(jù)可靠性理論計算CRH3 型車的拖車閘片維修周期

查數(shù)據(jù)可知，動車組CRH3C 拖車的閘片服從Weibull 分布，其中m 的值（形狀參數(shù)）是3.1，η的值（尺度參數(shù)）是78551，γ的值（位置參數(shù)）是 17057。Weibull 分布是產(chǎn)品可靠性分析與壽命檢驗(yàn)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。在可靠度不低于0.9999、0.999、0.99、0.9 的前提下，求運(yùn)行路程為 7 200 km、4 500 km、1 500 km 時的閘片更換周期T0。

計算結(jié)果如表3。

鐵路滬杭線之間運(yùn)營的動車組有CRH3 型動車組，假設(shè)CRH3 動車組每天跑滬杭線5 個來回，滬杭線近似看作150 km，那么一個來回就是300 km，這樣一天下來CRH3 動車組的運(yùn)行里程就為1 500 km，在可靠度為0.9 的情況下，拖車的閘片更換里程就是119 670 km。上海局城際列車的日常檢修差不多是每三天一次，我們知道動車組CRH3 的修程為運(yùn)行4 400 km 或48 h。本文按檢修間隔天數(shù)3 天，每天最多跑8 個往返來計算。CRH3 三天一共運(yùn)行7 200 km，此時動車組拖車的閘片最少的更換維修路程也為16 999 km，比實(shí)際運(yùn)行的7 200 km 多了2 倍多。明顯發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行的維修修程中存在過剩維修的現(xiàn)象，同時也會造成經(jīng)濟(jì)損失，所以應(yīng)對動車組上的其他部件一一進(jìn)行可靠性與壽命分析，然后適當(dāng)對修程進(jìn)行調(diào)整修程，縮小維修間隔時間。

表3 不同的可靠度與不同的運(yùn)行里程下閘片的維修周期

本論文根據(jù)可靠性維修理論詳細(xì)計算出了CRH2 型動車組的6 個系統(tǒng)的壽命周期并與現(xiàn)行修程規(guī)范進(jìn)行了比對，同時也算出CRH3 型動車組的拖車閘片壽命更換周期的計算值，并與目前的維修規(guī)范進(jìn)行比對。

4 對動車組檢修規(guī)范的建議

（1）雖然目前提倡的維修理論也是基于可靠性理論，可是尚未根據(jù)可靠性與壽命費(fèi)用周期給出維修周期模型，導(dǎo)致檢修周期不合理，不可避免的出現(xiàn)維修過剩的現(xiàn)象。動車組的維修是一項(xiàng)很龐大的復(fù)雜的工程，應(yīng)該把與修程相關(guān)的技術(shù)、資金、人員等眾多方面綜合起來進(jìn)行分析，達(dá)到有效分配，提高檢修環(huán)節(jié)的高效性。

（2）根據(jù)以可靠性為中心的維修理論，結(jié)合動車組實(shí)際的運(yùn)營情況，制定符合我們國家自己的可靠性指標(biāo)，修程規(guī)范并不是一成不變的，根據(jù)具體情況更新修程規(guī)范，使之科學(xué)化、規(guī)范化。

為了保證有一個經(jīng)濟(jì)有效的維修周期，我們有必要對動車上的其他部件一一進(jìn)行壽命分析，從而確定一個最恰當(dāng)?shù)木S修周期。高速動車組是高新技術(shù)的結(jié)合，維修手段也越來越科技化，動車組機(jī)械師等從業(yè)人員更應(yīng)深刻理解以可靠性為中心的維修理論，提高自身理論與實(shí)踐水平，從而才能修好車。