鐵路客車電伴熱裝置可靠性分析

張 平，張 健，范自斌，劉泉龍，劉長(zhǎng)偉

（中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司 濟(jì)南車輛段，1.政工師，2.工程師，3.助理工程師，山東 濟(jì)南 250000）

在中國(guó)鐵路客車發(fā)展的幾十年里，電伴熱裝置已逐步安裝至25G、25K、25T型客車，其主要用于冬季及高寒地區(qū)的水管、排水筒和集便器等管路。鐵路客車伴熱裝置包括伴熱帶和伴熱排水筒兩種，其主要分布在車上管路及溫水箱、車下排水筒和集便器中。

由于相關(guān)書籍對(duì)伴熱裝置并未做介紹，其他資料也鮮有記載，因此導(dǎo)致諸多從事客車檢修的一線職工并不熟悉電伴熱裝置的故障原因及預(yù)防措施，以至于在排除電伴熱故障時(shí)耗時(shí)較大、耗費(fèi)人力物力。因此，鐵路客車電伴熱裝置故障模式及影響分析（FMEA）亟待研究。為分析電伴熱裝置的故障危害性的大小，確定其故障補(bǔ)償措施的先后順序，鐵路客車電伴熱裝置故障危害性分析也是必要的。

1 電伴熱裝置故障模式及影響分析（FMEA）

FMEA包括故障模式分析、故障原因分析、故障影響分析及故障補(bǔ)償措施等內(nèi)容。通過電伴熱裝置的故障模式分析可以找出系統(tǒng)中每一零部件所有可能出現(xiàn)的故障模式；通過電伴熱裝置的故障原因分析可以找出導(dǎo)致故障模式產(chǎn)生的每一個(gè)原因；電伴熱裝置的故障影響分析是找出每一故障模式可能產(chǎn)生的影響；電伴熱裝置的故障補(bǔ)償措施分析是針對(duì)故障模式提出的設(shè)計(jì)改進(jìn)與使用補(bǔ)償措施［1］。在此，以電伴熱裝置過去使用過程中發(fā)生的故障模式為基礎(chǔ)，總結(jié)鐵路客車電伴熱裝置的故障模式及影響分析，給出各故障模式的故障原因、故障影響和相應(yīng)的補(bǔ)償措施的分析。

鐵路客車電伴熱裝置的故障模式主要表現(xiàn)為電伴熱空氣開關(guān)跳閘、伴熱帶打火冒煙、伴熱帶不熱、伴熱排水筒不熱、伴熱裝置絕緣不良、伴熱排水筒腐蝕。表1對(duì)鐵路客車電伴熱裝置各故障進(jìn)行逐一分析。

表1 鐵路客車電伴熱裝置FEMA表

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2 電伴熱裝置的危害性分析（CA）

危害性分析（CA）既是故障模式及影響分析（FMEA）的補(bǔ)充和延續(xù)，也是設(shè)備可靠性分析必不可少的研究手段。危害性分析是把FMEA中的每一種故障模式按其影響的嚴(yán)酷度類別和發(fā)生的概率綜合加以分析，以便全面地評(píng)價(jià)各種故障模式的影響［2-3］。由于關(guān)鍵零件的失效，往往會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)功能的喪失，因此通過危害性分析找出危害度較高的故障模式，為鐵路客車電伴熱裝置的預(yù)防型維修和可靠性研究提供科學(xué)依據(jù)。

2.1 嚴(yán)酷度等級(jí)和概率等級(jí)的劃分

為劃分不同電伴熱裝置故障模式產(chǎn)生最終影響的嚴(yán)重程度，需要對(duì)各故障模式按其嚴(yán)重程度進(jìn)行劃分、定義，最終影響的嚴(yán)重程度的等級(jí)稱為嚴(yán)酷度［1］。在參考大量設(shè)備嚴(yán)酷度定義表劃分原則的基礎(chǔ)上，按照造成重大損失、性能嚴(yán)重降低、性能輕度下降和非計(jì)劃性維修4個(gè)劃分原則，制訂了鐵路客車電伴熱裝置的嚴(yán)酷度定義表，如表2所示。

表2 鐵路客車電伴熱裝置嚴(yán)酷度定義表

鐵路客車電伴熱裝置的故障概率等級(jí)的劃分，則參照國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB1391中給出的故障概率等級(jí)執(zhí)行劃分，劃分詳情見表3［1］所示。

表3 鐵路客車電伴熱裝置故障概率等級(jí)定義表

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，統(tǒng)計(jì)梳理了2020年度中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司濟(jì)南車輛段客車電伴熱裝置的各故障發(fā)生率，如圖1所示。基于嚴(yán)酷度定義表、故障概率等級(jí)定義表和電伴熱裝置的各故障發(fā)生率，歸納、整理了鐵路客車電伴熱裝置故障模式的嚴(yán)酷度等級(jí)和概率等級(jí)情況，如表4所示。

圖1 鐵路客車電伴熱裝置各故障發(fā)生率

表4 鐵路客車電伴熱裝置各故障模式嚴(yán)酷度和概率等級(jí)表

2.2 危害性矩陣圖分析

對(duì)于鐵路客車電伴熱裝置的危害度分析，采用較為常用的危害性矩陣法。危害性矩陣圖是危害性矩陣法的具體表現(xiàn)形式，是在某一個(gè)特定嚴(yán)酷度等級(jí)下，一種比較各故障模式危害性的方法。用來比較各故障模式的危害程度的大小，以此確定各故障模式補(bǔ)償措施的先后順序。危害性矩陣圖中橫坐標(biāo)表示嚴(yán)酷度等級(jí)，縱坐標(biāo)表示故障概率等級(jí)；各故障模式通過其嚴(yán)酷度等級(jí)及概率等級(jí)確定的分布點(diǎn)分別向?qū)蔷€做垂線，垂線的交點(diǎn)到原點(diǎn)的距離作為衡量該故障模式危害性的依據(jù)，距離越大，表示其危害性越大，越應(yīng)該引起單位重視，并采取補(bǔ)償措施或改進(jìn)措施［4-6］。鐵路客車電伴熱裝置的危害性矩陣圖如圖2所示。

圖2 鐵路客車電伴熱裝置故障危害性矩陣圖

由危害性矩陣圖可知，鐵路客車電伴熱裝置各故障模式危害性由大到小依次為：05-伴熱裝置絕緣不良、03-伴熱帶不熱、04-伴熱排水筒不熱、02-伴熱帶打火冒煙、01-空氣開關(guān)跳閘、08-伴熱排水筒銹蝕、06-伴熱帶捆扎不到位、07-伴熱排水筒固定螺絲松動(dòng)。因此電伴熱裝置故障處理的先后順序應(yīng)為：伴熱裝置絕緣不良、伴熱帶不熱、伴熱排水筒不熱、伴熱帶打火冒煙、空氣開關(guān)跳閘、伴熱排水筒銹蝕、伴熱帶捆扎不到位、伴熱排水筒固定螺絲松動(dòng)。

3 結(jié)論

分析鐵路客車電伴熱裝置的相關(guān)研究背景，立足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，歸納、分析、總結(jié)了鐵路客車電伴熱裝置已發(fā)生的各故障模式、影響分析和對(duì)應(yīng)措施。最后，根據(jù)各故障模式對(duì)鐵路客車電伴熱裝置的故障危害性進(jìn)行了分析，確定了電伴熱裝置故障處理的優(yōu)先級(jí)。