動車組轉向架維保作業可靠性分析

王平平，李 超，魏軍強，曾艷梅，佘江平

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

動車組列車作為新時代快速、便捷的交通工具，為人們的工作和生活提供了很大便利，因此保證動車組安全穩定運行，維保作業可靠性研究顯得格外重要。轉向架系統是動車組的走行部分，是動車組的關鍵部件之一，具有復雜的結構和重要的功能，轉向架主要由構架、輪對、驅動裝置、一二系懸掛裝置、牽引裝置(轉向架與車體聯接裝置)、基礎制動裝置和附屬裝置等部件組成。本文結合東南亞區域動車組項目故障數據，對故障模式分類進行科學分析，結合東南亞氣候環境特征、故障頻率以及故障處理現狀，開展轉向架系統可靠性研究，目的是形成一套可靠性更高的轉向架維保技術。

1 原理

以可靠性為中心的維護(RCM)是一種識別和選擇失效管理策略的方法，其目的是經濟和有效地達到運營要求的安全性、可用性和經濟性。失效管理策略可包括維修活動、運營變化、設計變更或其他行動，以減輕失效的后果。RCM在運營和維護階段執行非常有意義，目的是改進現有維修任務，作出必要的更改或制定其他選擇方案。在標準IEC 60300-3-11-2009-C中介紹了RCM過程概覽，依據維修手冊、維修作業指導書，收集現場數據，分析故障或失效模式，通過維修任務評估失效后果和失效管理策略，編制維修計劃，最后根據監控維修效果，對其維護方案進行持續改進，過程概覽如圖1所示。

2 案例分析

基于標準IEC 60300-3-11-2009-C和維保檢修技術現狀，按照RCM決斷進行可靠性分析(RCM邏輯決斷示意圖如圖2所示)，以東南亞區域動車組2020年5月車輛運營數據為例進行可靠性分析。

2.1 故障分類

為滿足維保要求，故障分為大故障和小故障。大故障：列車在運營期間，列車運營延誤達18 min以上，或不適合繼續服務，或計劃投入客運服務的列車不能在計劃的出車時間出車，如清客、下線、救援。小故障：列車在運營期間，列車運行延誤達0～18 min的初始延誤。初始延誤，指的是乘客在事故地點發生故障的列車上經歷的行程時間延長。

平均無故障運營間隔里程簡稱MDBF，系統MDBF計算公式如下：

關鍵部件平均故障間隔里程計算公式如下：

MDBF=MTBF×V

V為SCS動車組車輛運行平均速度。

MTBF=1/λ=T/F

式中：λ為故障率；T為動車組運行過程中的總運行距離(km)；F為出現故障的次數。

圖1 RCM過程概覽

圖2 RCM邏輯決斷示意圖

2.2 故障數據和故障模式分析

轉向架系統故障次數所占比例如圖3所示，動車組轉向架系統故障數據如表1所示。

通過故障數據分析轉向架系統故障模式以及大、小故障，故障模式如表2所示，大故障如表3所示，小故障如表4所示。

按照維護手冊要求，動車組轉向架系統故障可預測性、可監測性、修復性分析如表5所示。

圖3 故障次數所占比例

表1 故障數據

表2 故障模式

表3 大故障統計情況

表4 小故障統計情況

表5 故障分析

2.3 可靠性分析

針對轉向架系統各部件故障以及RCM決斷示意圖進行可靠性分析如下。

2.3.1 繼續跟蹤，高度關注

適用于故障率較低且相對穩定，對車輛安全可靠運營影響不大的情況，需要繼續跟蹤，關注其可靠性變化趨勢，后續適時采取措施。根據RCM決斷結果，本月需要重點關注轉向架系統、高度調整裝置銷軸彎曲和APC支架緊固件松動或丟失等故障情況。

2.3.2 維保策略優化

二系懸掛橫向止擋橡膠開裂、接地裝置線纜接線頭有破損、減振器潤滑油脂泄漏等故障，需要重點跟蹤，在下一次維護周期進行復檢。根據RCM決斷結果，本月需要進行考慮維保策略優化的項點為減振器油脂泄漏和橫向止擋橡膠老化破損。其他如牽引裝置橡膠關節，空氣彈簧氣囊等橡膠件開裂較多，加之考慮東南亞氣溫高、濕度大，橡膠老化速度快等因素，后期維保作業須對橡膠部件進行重點排查，周檢、月檢重點關注，超出要求馬上更換。考慮軸箱軸承、齒輪箱等都將直接影響車輛安全以及維保策略優化增加安裝車輛監測設備，可以對軸箱軸承、齒輪箱溫度進行實時遠程檢測、數據存儲和故障預警，為部件狀態修提供保障，改善部件故障可預測性。

2.3.3 專項檢修

車輪失圓、走行部軸承異音或異常溫升、接地裝置絕緣支架開裂等需要投入較大人力、物力和時間(超過1 d)的故障，需要進行專項檢修。

根據RCM決斷結果，本月無相關情況，考慮車輛運行工況較差、車輪失圓、擦傷等缺陷因素需要鏇輪，為保證頻繁測量車輪直徑作業能夠快速、精確和有效，通過采購激光測量設備保證專項檢修任務。

2.3.4 深度修/OEM修復

高度調整裝置銷軸彎曲；牽引桿橡膠關節開裂；接地裝置線纜老化；一系、二系垂向減振器和二系橫向減振器，以及抗蛇行減振器油脂泄漏及失效，需要進行深度維修和測試。根據RCM決斷結果，接地裝置線纜接線頭有破損需要修復或更換，抗蛇行減振器(左)為輕微漏油，經測試功能正常，按照維護手冊要求，少量油脂泄漏在后續月檢繼續跟蹤，超出技術要求需要進行更換，更換后的減振器需要進行深度修測試或者盡快返OEM修復。

2.3.5 備件采購預警

由于缺乏備件無法進行處理的故障應及時采購備件。根據RCM決斷結果，抗蛇行減振器(左)、二系橫向止擋故障較多；考慮車輛運用多年，MMIS動車組故障信息管理系統記錄，多條輪對直徑已接近磨耗極限，須提醒現場注意輪對更換和備件儲存。其他如軸箱軸承、空氣彈簧以及接地裝置等物料的庫存情況都需要有備件儲備。

2.3.6 提醒業主

根據維護手冊要求在架修、大修進行更換或檢修的部件，如軸箱軸承、抗側滾裝置、減振器、接地裝置等關鍵部件，若存在未做架修、橡膠件開裂老化等情況，應及時通過合理方式提醒業主盡快采取措施。根據RCM決斷結果，本月需要考慮抗蛇行減振器(左)、二系橫向止擋故障較多，提醒業主備件儲備和開展架修、大修。其他如空氣彈簧開裂較多，按照維護手冊要求大修更換，但考慮東南亞氣候目前大多數空氣彈簧都有不同程度的橡膠開裂，開裂長度、深度接近技術要求范圍的需要在周檢和月檢重點跟蹤。

2.3.7 架修、大修備忘錄

針對維護手冊中未進行相關規定，但實際上已出現批量暫時無法進行處理的故障的情況，經綜合評估確認后進行記錄，確保車輛架修、大修期間解決相關問題。轉向架未做架修需要持續關注。

2.3.8 尋求技術支持

車輛發生重大事故、系統性故障、關聯性故障，或原因不明造成影響不明的故障，應及時反饋總部尋求技術支持和解決。根據RCM決斷結果，本月無相關情況。部分制動盤磨耗超過維護要求，如從車輪上拆卸制動盤進行加工，考慮成本高、工序復雜，研究整體式制動盤不拆卸加工方案將是更好的選擇，通過調研和需求技術支持可以達到要求。

2.3.9 組織維保培訓

經調查認為由于維保人員操作不當造成的故障，應及時反饋現場車間加強管理，組織現場進行培訓宣貫。根據RCM決斷結果，本月無相關情況。通過故障次數所占比例數據發現，抗蛇行減振器(左)、二系橫向止擋故障率較高，占本月33%，為確保維修作業規范，須對現場操作人員進行宣貫和技術培訓。

2.3.10 組織司機培訓

經調查認為由于司機操作不當造成的故障，應及時反饋業主加強管理，定期評估是否需要聯系業主安排司機進行培訓宣貫。根據RCM決斷結果，本月無相關情況。轉向架系統可重點關注影響車輛穩定性部件，如抗側滾裝置、減振器以及驅動裝置等。

2.3.11 設計優化建議

經分析認為車輛設計需要根據東南亞氣候條件和運營環境等因素進行優化的，應組織統計相關信息并反饋總部，供架修、大修或后續項目設計優化參考。

2.4 可靠性評估

本月須重點關注和跟蹤抗蛇形油壓減振器、橫向止擋和接地裝置，通過改變維護周期和改善維護方法優化現有維護內容和維修策略，提高動車組可靠性，保證運營安全。

3 結語

動車組轉向架維保作業可靠性分析，依據RCM 維修決策分析方法，通過對故障數據進行功能失效分析，建立對策，確認效果，固化成功的研究思路，研究出一套可靠性更高的維保策略和技術，能夠達到延長車輛壽命、提高動車組維修效率、降低維護成本、獲得顯著的經濟效益等目標，隨著維保作業可靠性技術的深入開展，對研究從預防修、糾正修到實踐狀態修提供科學有效的方法和技術支持。