CRH5型動車組車體系統FMEA分析

邵剛

·摘? 要：FMEA分析是可靠性分析研究不可缺少的一個環節，通過FMEA分析能夠提高系統的可靠性。該文針對CRH5型動車組進行FMEA分析為動車組車體系統可靠性研究提供必要的支持數據，使動車組車體系統可靠性更加完善。

關鍵詞：可靠性;動車組車體;FMEA分析

中圖分類號：U266? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

FMEA分析技術于20世紀50年代初，在美國的戰斗機操縱系統分析上取得了非常好的效果，使FMEA分析理論得到重視。而且FMEA分析是一種定性分析，它不需要高深的理論知識、數學原理，對分析人員的知識水平要求并不高，易于掌握，而且具有很高的使用價值，所以FMEA分析受到工程技術的普遍重視，現在已經是可靠性分析研究不可缺少的一部分。

動車組可靠性分析研究對動車組設計、維修都有著十分關鍵的作用。在可靠性分析研究中，FMEA分析是不可缺少的一個環節，該環節為動車組可靠性研究提供必要的數據支持。該文主要對CRH5型動車組車體系統進行FMEA分析。

1 FMEA分析方法與步驟

FMEA分析方法很多種，動車組零部件相對較多，但其設備的設計圖紙，設計資料明確而齊全，能很好地把硬件梳理出來，所以對動車組車體系統進行分析時采用硬件法進行研究。

硬件法就是從零件開始分析，從下到上一層一層進行分析，把系統零部件全部聯系分析起來使分析結果更精細。

FMEA分析步驟：

FMEA分析首先要明確系統的各個組成部分、系統所實現的功能、系統要完成的任務、系統的工作過程、工作方法和系統使用環境;然后明確系統的故障模式并對故障進行分類和定量分析。

FMEA可以繪制可靠性結構框圖，框圖是為了明確系統各組成零部件發生故障時對系統產生的影響。這個框圖就是從系統出發到子系統最終到各元件。所以在研究中使用故障樹分析可更為嚴謹的顯示系統事件和事件間的邏輯關系。

通過故障樹分析后，就需要對各事件的故障模式、故障原因、影響等進行統計和定量分析。

收集相關數據后便可填寫RCM-FMEA故障模式影響分析表。表1就是一種非常典型的FMEA信息記錄表，當然根據分析的實際需要也可對項目進行增加以更有利于分析。

表1 RCM-FMEA信息記錄表

系統 編號 制表人 審核人 日期

故障位置 部件功能F 故障模式FM 故障原因FC 故障影響 定量參數

部件 零件 序號 名稱 序號 名稱 序號 名稱 故障頻度 嚴重程度 探測度

第一欄是故障位置，記錄發生故障的零部件名稱。

第二欄是部件功能，記錄發生故障的零部件在系統中應該實現何種功能，同時也記錄該部件與相連部件之間的相互關系。

第三欄是故障模式，記錄零部件發生的故障是何種類型，此欄不只記錄已經發生的故障，還可記錄零部件可能發生的潛在故障。分析人員根據零部件的功能、使用情況、環境等因素假設出零部件可能發生的潛在故障。即此欄記錄實際發生故障和潛在發生故障。

第四欄是故障原因，記錄造成故障或造成潛在故障的各種原因，包括設計缺陷、人為因素、環境因素、使用情況等，故障原因還可引申到物理原因或化學原因等，同時還要考慮相關零部件對故障的影響因素。

第五欄是故障影響，記錄故障對系統造成的影響或者對環境、人員安全、系統安全、維修要求等其他各方面造成的影響。故障影響也包括該零部件故障后對相關相連接零部件造成的影響，所以故障影響是一個有層次的整體，對局部影響、對上層影響和最終影響。

第六欄是定量參數，包括故障頻度、嚴重程度和探測度。

定量參數是通過技術人員、維修人員等所有與系統相關的人員根據評價表對系統進行的打分過程。

故障頻度指零部件發故障的頻率。

嚴重程度是根據故障影響進行判斷的，主要看發生故障后所造成結果的損害程度。

嚴重程度的分類，根據故障造成的損害嚴重性（包括人員傷亡、設備損傷程度、經濟損失、造成環境破壞等各種因素）分成4類：第1類災難性、第2類致命、第3類中度、第4類輕度的。

探測度：故障檢測的難易程度。

2 車體系統FMEA

動車組車輛段15名維修工人、5名技術人員，根據車輛2年運行維修狀況及國家相關標準對動車組車體系統各零部件進行打分，定量參數評估指標由評估人員根據標準制定，評估后取平均分，填寫RCM-FMEA信息記錄表2。

3 FEMA分析結果

對10輛CRH5型動車組在2年運行過程中故障進行統計，共發生故障38次。車體結構發生故障7次，多為結構變形;車門故障23次，其中密封裝置失效18次、車門卡頓5次;車窗故障5次;車端連接系統故障3次，多為風擋故障。

從分析可以看出，車體故障主要發生在車門系統中，而車門密封件失效是直接影響可靠度下降的主要因素，車門密封裝置的失效主要是因為使用過程中的應力變化以及密封裝置本身的老化。對車門進行可靠性設計時，主要要考慮密封元件的材料以及密封件安裝結構的要求。根據故障頻度（O）、嚴重程度（S）、探測度（D）計算優先數（RPN），為后續可靠性分析研究提供數據支持。

4 結論

對動車組車體系統進行FMEA分析可使分析結果更加可視化，有利于后續的可靠性分析研究，其分析出的優先數對可靠性維修方案制定提供數據支持。總之FMEA分析是動車組可靠性分析研究不可缺少的環節，把該環節做好對動車組的設計和維修研究均有重大意義。

參考文獻

[1]史彬鋒，王昌，胡娟.動車組可靠性維修研究分析[J].設備管理與維修，2018（2）：52-53.

[2]王昌，史彬鋒，羅曉紅，等.層次分析法在車體系統零部件劃分中的應用探討[J].鐵道技術監督，2018（1）：20-24.