摘要：动车组子系统的可靠性分析以及维修策略的优化研究已成为保障动车组安全、高效运营的关键课题。以可靠性为中心的维修还能够有效缩短维修时间，提高经济效益。基于此本文就对动车组可靠性维修的相关内容进行分析和探讨，希望能为有关人士提供参考性意见。
关键词：动车组；可靠性分析；维修策略
高速铁路是现代社会的一种新的运输方式。目前我国已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网。如今我国高速铁路在大规模的发展，如何提高其可靠性和安全性是我们目前需要重点考虑的问题。动车组作为客运专线，是现代高新技术的综合集成，也是高速铁路安全可靠的核心技术和设备。动车组涉及的系统较多，且系统间的接口关系也是比较复杂的，因此可靠性系数难度就大幅度的提升。所以我们要掌握好动车组各系统及整车故障规律，并合理优化维修策略，是保证高速铁路行车安全的关键。
1 动车组故障的概述
根据GB3187的国家标准，故障（失效）的定义是：“产品失去指定的功能。可以修复的产品我们通常称之为“故障”，因此我们可以看出故障和实效在涵义上是大致相同的，但也有一定的区别，他们都是指“产品丧失规定的功能”。从传统的意义上来看“失效”指的是不可修复的产品，而“故障”通常指的是可以修复的产品。那么我们现在所说的动车组就是可修复的产品，机车车辆专业中的“故障”一词已被相关专业人士广泛使用，因此经常使用“故障”来表示动车组损失的作用。在以前机车车辆的可靠性分析中，各国有不同的故障定义。例如，德国和美国规定，列车在行驶的过程中，因为破损而停止运行的称之为故障；而日本、英国和法国都是以列车破损造成的时间延误而算作故障。各个国家对于延误时间值也有不同的规定，因此，在利用可靠性指标对动车组进行评价时，首先要明确动车组故障的定义。
2 可靠性维修性定量参数选择原则
（1）充分性原则。要覆盖生命周期的全要求，如可靠性应考虑基本可靠性和运用可靠性要求，维修性要考虑预防性维修和故障维修的要求；要覆盖整个系统，包括整车、各系统、各部件等。（2）相关性原则。可靠性、维修性参数之间存在一定的关联性，相互之间可以转换。因此针对某一对象选择参数时，应相互独立。对于系统参数与子系统参数之间的关系不受相关性要求约束，但存在系统参数与子系统参数之间的分解问题，如可用度可分解为平均故障间隔时间（平均故障间隔里程）、平均修复时间、平均预防维修时间等，这时应注意防止参数出现矛盾。（3）可实现性原则。可靠性维修性参数能够在设计与试验中实现，具有可达性。对所选参数应在不同生命阶段，可通过某种方法或技术进行分析，得到量化指标，从而便于控制和检测。
3 动车组可靠性维修研究分析
3.1可靠性维修的适用性分析
以可靠性为中心的维修理论，是美国在对大型客机维修过程中，不断总结提出的维修理论。该理论主要是遵循零部件本身的可靠性对设备进行维护，通过该理论制定维修方案进行维修，可有效缩短维修时间，降低维修费用，在对大型客机的维护中已经得到充分验证。故障树分析能对系统进行有序梳理，把零部件之间的逻辑关系通过图不的形式直接展现出来，使整个系统的零部件关系清晰化，可使后续分析便捷化，分析中不会出现遗漏的情况。FMEA（Failure Mode and Effects Analysis，失效模式和效果分析）是一种简捷而有效的定量分析方法。该方法在美国对卫星故障的研究中被广泛使用，目前也在其他大型设备维修维护中被应用。该方法最大的特点就是简捷，在分析过程中并不需要分析人员有太深理论知识基础，只要细致分析就可把故障相关数据分析出来。可靠性数据分析主要是寻找故障规律，通过故障率曲线分析故障的趋势，为制定维修方案提供理论依据。动车组结构复杂，零部件多，在维修方案制定中若能够最大限度的缩短动车组维修时间便能提高其经济效益。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以可靠性为中心的维修理论完全适用于动车组维修方案的制定和优化。
3.2 采用层次分析法划分动车组零部件
动车组零部件众多，若对每一个零件进行分析研究不但工作量巨大繁杂，更主要是无实际意义，因为可靠性为中心的维修方案制定过程中，考虑的是相应功能零部件的性能，注重部件整体可靠性，所以对动车组零部件进行有效划分十分重要。采用层次分析法对动车组进行划分，步骤：①要建立4项要求，一般采用功能性要求、结构性要求、寿命性要求和安全性要求，动车组系统划分要在这4项要求下进行。②通过层次分析法验证4项要求的一致性，并对4项要求进行权重赋值。③把动车组零部件在4项要求下打分，建立零部件相关性判断矩阵。④采用种族遗传算法通过MATLAB仿真计算进行系统划分。通过分析研究，一般可把动车组分为转向架系统、牵引系统、制动系统、控制系统、车体系统五大组成部分。每一部分继续采用层次分析法划分，最终得到整体动车组的系统划分形式。
3.3 建立动车组零部件故障树
建立零部件故障树是为研究引起动车组系统故障的各种直接和间接原因，在这些原因间建立逻辑关系，从而确定动车组系统故障原因的各种可能组合方式或发生概率。每一个引起系统故障的原因都被称为事件。故障树研究是一种可靠性、安全性分析和风险评价方法，与计算机计算手段相结合，成为分析大型复杂系统可靠性的有力工具，因此，特别适合于动车组的可靠性与安全性分析。
3.4 动车组故障模式及影响分析
建立动车组故障树后，对动车组进行故障模式和影响分析，主要是FMEA分析。该分析是对动车组各部分进行故障模式、故障原因、影响、严重程度、探测难易程度进行统计并建立FMEA表，为维修计划分析提供信息。FMEA表主要内容：①故障模式。是故障的表现方式，如疲劳损伤、剥离、凹陷等。故障模式可根据其性质归纳为功能故障和潜在故障。功能故障时，零部件表现出已经损失作用的故障。潜在故障时，损坏的临界功能故障即将发生的一种状态。②故障原因。指故障产生的原因，一般从故障模式出发分析其物理、化学方面造成故障的原因。故障原因为改进设计，减少故障发生率提供依据。③故障影响。指故障造成的后果。④故障严重程度。指故障造成后果的严重程度，一般可划分为灾难、重大、大、中、小等级别。⑤故障探测难易程度。指故障可被探查出来的难易程度，一般是看零部件是否要拆解，是否要破坏拆解，是否使用专用工具等。FMEA是对故障进行系统的统计过程，在统计中还要记录故障发生的披绿。FMEA的详细统计为可靠性分析提供有利的数据支持。
3.5 动车组可靠性数据分析
动车组可靠性数据分析，先采集动车组各组成部分的故障数据，然后分析动车组系统故障的分布规律，评估系统可靠性。一般分析步骤为数据收集整理，建立直方图，计算故障频率和频度；分布模型参数估计，分布模型一般有指数分布、威布尔分布等；运用最小二乘法或极大似然法进行分布模型参数推断，确定分布模型；动车组可靠性评估，通过MATLAB仿真得到故障密度函数曲线和故障率曲线
结束语：
动车组运用维修工作是铁路运输的重要组成部分，动车组的维修质量直接关系到旅客生命财产安全。本文以可靠性为中心对动车组维修进行方案优化，能有效缩短维修时间，降低维修费用。对动车组的可靠性维修研究十分重要。通过研究，对动车组进行可靠性维修研究可以遵循以下步骤：①通过层次分析法对动车组重新划分；②构造动车组故障树，梳理故障间的逻辑关系；③对动车组进行故障模式和影响分析，记录FMEA数据；④对动车组进行可靠性数据分析，确定故障滚率；⑤依据FMEA数据和故障规律制定维修方案。
参考文献：
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[2]赵泽平. 基于维修的动车组子系统可靠性分析与维修周期决策模型的研究[D].中国铁道科学研究院，2015.
论文作者:翟瑞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/12
标签：车组论文; 故障论文; 可靠性论文; 零部件论文; 系统论文; 参数论文; 数据论文; 《电力设备》2018年第13期论文;