QC案例：降低磁浮上海示范運營線道岔變頻器故障發生率

◆磁浮公司“神機”QC小組 / 文

一、課題選擇

磁浮上海示范運營線（以下簡稱磁浮線）是世界上唯一的磁浮商業運行線，由于無法進行橫向行業水平的比較，而且截至2017年，磁浮線已安全運營了15年，因此從某種意義上說，磁浮線就是行業的標桿。磁浮線道岔變頻器是磁浮道岔的核心部件，道岔變頻器故障不僅使道岔丟失冗余系統，更極大程度影響磁浮線的正常運行。磁浮公司“神機”QC小組成員對2011年至2016年道岔變頻器故障進行系統分析和整理，如圖1所示，磁浮線道岔變頻器故障呈現逐年增加的趨勢，并且環比增長率也逐年上升。

因此，QC小組把降低磁浮線道岔變頻器故障發生率列入2017年QC課題。

二、目標設定及可行性分析

QC小組成員對來自各個磁浮子系統的故障特征進行技術評估，并采用權重分析法，評價各類故障發生的頻率以及對磁浮運行的影響程度，制成表格，繪制散布圖，得到相關結論：道岔變頻器故障位于散布圖的第一象限，故障發生頻率和對運行影響程度數值都較大，整體故障重要度處在高位水平。

圖1 2011～2016年道岔變頻器數量故障調查圖

小組成員對道岔變頻器進行深入了解、參數確認，總結其設備功能，并對2016年7月至2016年12月磁浮線道岔變頻器故障進行統計，發現其發生率最高為17.9%，最低為9.1%。QC小組經過縝密、認真討論，認為通過努力，可以完成降低道岔變頻器故障發生率的任務，小組把磁浮線道岔變頻器故障發生率降低到最低故障率以下，即9%作為小組活動目標。

三、原因分析

小組通過頭腦風暴法對造成變頻器故障的原因展開分析，并篩選出六個末端因素，繪制了道岔變頻器故障末端因素系統圖，如圖2所示。

四、要因確認

根據原因型系統圖，小組成員進行了反復討論，對每一個末端因素原因逐一進行了分析并制作了要因確認表，并根據數據確認的方式，確認了兩大要因，分別是道岔軸磨損和酸雨侵蝕（見表1）。

五、對策制定及實施

針對酸雨侵蝕這一要因，小組成員對道岔機械結構進行再次分析和比對，認為需要改進道岔驅動軸的密封方式，盡量隔絕酸雨滲入道岔軸系內部。為此，小組提出了兩種解決方案。

一是加強對原有的骨架式密封圈的檢查，發現疲勞失效后立即更換。

圖2 道岔變頻器故障末端因素系統圖

表1 要因確認表

圖3 新型防水端蓋安裝位置示意圖

二是設計一種新型的防水端蓋，在原法蘭盤外側安裝一個新的端蓋，端蓋內圓槽、原法蘭盤外表面和驅動軸表面形成圓形封閉槽環。通過注油孔上的加油嘴將該原型封閉環槽內注滿油脂，相當于形成了一個軟體油密封，在原法蘭外又增加了一道隔離措施，見圖3。平時維護時只需檢查油脂是否充足即可。發現油脂不足或缺少時，只需要及時通過加油嘴補充油脂，使其始終保持正常封堵狀態，從而徹底解決道岔軸系進水的問題，防止軸系受到酸雨侵蝕的影響。

針對道岔軸磨損這一要因，小組成員對道岔機械結構進行分析，得到道岔橫移驅動部分機械部件老化是導致驅動電流過大的原因。其中，道岔軸磨損是主要機械磨損部分。通過對磨損的軸系進行檢查修復，降低了道岔軸的磨損，減小了驅動電流，從而減少變頻器過載故障。由此得出優化方案評分表，如表2所示。

六、效果檢查

1.目標完成情況

通過上述措施的實施成功，QC小組對2017年1月至6月實施期、7月至12月鞏固期的上海磁浮線道岔變頻器故障發生率再次進行了統計。由表3可以看出，7至12月份鞏固期磁浮線道岔變頻器故障發生率有明顯下降，實施后平均道岔變頻器故障發生率=（7.7+4.8+4.3+0+0+0）/6=2.8%＜9%（目標值），達到活動預期目標。

2.經濟效益

1）降低磁浮線道岔變頻器故障發生率，保障了磁浮線安全穩定運行。

2）大幅節省了道岔軸系制造加工費用。據測算，一副道岔軸系制造加工費用約42.1萬元（如表4所示）。磁浮線共有八副道岔，因此節省一次性換軸費用約336.8萬元。

表2 優化方案評分表

表3 2017年1月至6月實施期、7月至12月鞏固期故障率統計表

考慮磁浮線長期運營的背景下，節省相應制造加工費用和人工成本將更高。

3）目前該防水端蓋設計正在申報國家發明專利。

3.鞏固措施

本次QC小組活動，通過道岔軸系修復，以及安裝防水端蓋的方式降低了道岔變頻器故障率。為了鞏固本次降低道岔變頻器故障成果，針對道岔變頻器故障的特點，總結維護排故經驗，我們修訂了公司級的《高速磁浮交通上海示范運營線道岔（電氣）維護規程》（公司文件號：SMTDCRE-L-04-02-051020A）。

表4 單一道岔軸系制造加工費用表