列车车辆的可靠性研究

铁路车辆   2013-02-08 12:10:37  99浏览 作者:

1  车辆可靠性定义

要达到可靠性,首先要了解车辆的可靠性定义。车辆的可靠性定义对于各个项目有所差异,但对于车辆可靠性的定义多以车辆故障后导致的晚点后果为指标,例如在规定的运营里程,运营时间内由于车辆原因导致的技术性初始晚点15min或以上,技术性故障导致降速运行晚点15min或以上等不超过x次。从定义上提高可靠性的办法有,防止故障发生,减少故障发生频率,发生故障后防止停车或晚点时间,发生后防止停车或晚点超过要求时间。

2   可靠性的设计阶段

随着项目的开始,对于车辆可靠性的管理也就开始了。在设计阶段决定了约70%的可靠性特性,因此,设计阶段针对可靠性的考虑显得尤为重要。

可靠性的数据需要大量的数据积累,积累的过程同样是经验总结的过程。为了避免相似故障的发生,对于经验总结的应用应成为设计人员设计的一项基本设计基础。设计前的集中宣讲、平时开放的数据库对于设计人员的技能以及设计质量的提高有很大的帮助。失效的案例应图文并茂,说明简单,对于普通的设计人员能意识到某种情况有风险并知道如何避免,就说明起到了作用。至于用复杂的物理、化学计算公式来说明故障的原理就没有必要了。

冗余的设计方法可以达到极大地提高某种功能的高可靠性,但同时由于零部件数量的增多,系统的可靠性会不可避免地降低;降额设计、热设计、强壮设计、采用更好的零部件等设计手段可以在有限提高功能可靠性的同时提高系统的可靠性。不论哪种设计方法都将不可避免地增加产品的成本,这需要项目部门的评估,在成本与可靠性之间寻找平衡点。

具体的设计中通常有许多个人的经验总结,例如,模块化设计,尽量选用货架产品,适当的位置设置检查门,快速的复位装置,可靠的结构。

产品的图纸设计只是设计工作的一部分,设计工作中使用维护说明书的编写同样对达到车辆可靠性有贡献。实际工作中难免有失误的判断导致进行了错误的操作,虽然不是车辆技术原因导致,但有时会造成严重的后果对后期的应用产生隐患。工程师需要定义维护,优化维护,通常采用DFMECA和RCM决定和优化维护措施。在后期的运用过程中应对维护计划进行持续的更新。

DFMECA(Design Failure Mode Effects Analysis,设计失效模式及后果分析)是一种以预防为主的可靠性设计分析技术,该技术的应用有助于企业提高产品质量,降低成本,缩短研发周期。

RCM(Reliability Centered Maintenance.以可靠性为中心的维修)是指按照以最少的资源消耗保持装备固有可靠性和安全性的原则,应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程和方法。其基本思路是对系统进行功能与故障分析,明确系统内各故障的后果;用规范化的逻辑决断程序,确定各故障后果的预防性对策;通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保证车辆安全性和完好性的前提下,以最小的维修停车损失和最小的维修资源消耗为目标,优化系统的维修策略。

3  可靠性的生产阶段

初期故障率高的原因为设计错误,产品质量不稳定导致随机故障以及系统故障多。在生产阶段避免引入故障,控制产品质量,可以降低运营初期由于质量原因出现的高故障率。在对供货商的审查、首件鉴定等面对面的实地交流中,对于供货商的设计、管理、生产进行全面的审查,对可靠性进行控制。生产过程中各种工装、工具的运用,工序的控制,工艺文件的应用是保证生产过程的可靠性的手段。通过各系统的功能性试验、单车试验、整车联调等试验,用以验证整车的可靠性。对生产过程中可靠性的控制通常采用PFMECA进行分析。

PFMECA(Process Failure Modesand Effects Analy-SIS,过程失效模式及后果分析)是一种综合分析技术,主要用来分析和识别工艺生产或产品制造过程可能出现的失效模式,以及这些失效模式发生后对产品质量的影响,从而有针对性地制定出控制措施,以有效减少工艺生产和产品制造过程中的风险。

4  可靠性的运营维护阶段

车辆投入运行,故障率会随着运营时间里程的增长而增加维护整改的不断进行,而呈现出先高后低,并逐渐平稳的状态。车辆集成了机械、电子等设备设施,属于大型复杂系统,车辆在正常运用期间系统内各个零部件的故障率,综合体现为整车故障率呈现出近似呈现出指数分布,也就是故障率几乎是一个不变的常数:

式中:即F(t)可靠度;λ为故障率;t为考核设备的时间;e为自然对数体系中的底数,其数值约为2.7183。

采用具体的实例按照统计计量公式进行了论证,已证明车辆故障符合指数分布。统计计量公式为:

实际运营经验很好地表明进入稳定期后,车辆整体的故障率几乎不变。如何在运营初期使车辆快速地进入稳定期,在稳定期保持在一个能接受的可靠性水平就是这个阶段的工作。

通常一个可靠性增长计划会和现有的可靠性能力进行比较,如果实际情况差于计划要求,就需要更有力的整改措施,这些措施包括设计的变更,选用产品品牌的重新选择,维护手册、操作说明的更新,加强使用操作人员的培训。这些措施的选用要根据具体的故障分析报告选用。现在公认最有效的方法是美国REL-EX公司推出的FRACAS专业系统软件,目前被各主机厂广泛采用。FRACAS(Failure Report Analysisand Cor-rective Action System,故障报告、分析和纠正措施系统),通常也称为“故障信息闭环管理系统”。通过报告产品的故障,分析故障原因,制定和实施有效的纠正措施,以防止故障的再次发生,同时把故障根本原因和纠正措施信息反馈到设计过程中,改善和促进产品的可靠性增长。

作为一个闭环控制的管理系统,需要多个部门的协作。现场反馈,数据收集整理,分析评估,实施应用需要遵守工作流程,每个反馈需要有唯一的代码,只有这样才能便于管理。

5  结束语

各个阶段需要一套完整的程序文件进行有效控制,在控制过程中编制文件模版、收集分析文件是帮助提高效率有效措施。为了达到车辆可靠性的要求,需要各个部门积极有效的合作,这项工作是一个长期的过程,随着数据以及经验的积累对以后的项目将产生积极有效的帮助。

评论
    loading...