动车组转向架维保作业可靠性分析

王平平，李 超，魏军强，曾艳梅，佘江平

(中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

动车组列车作为新时代快速、便捷的交通工具，为人们的工作和生活提供了很大便利，因此保证动车组安全稳定运行，维保作业可靠性研究显得格外重要。转向架系统是动车组的走行部分，是动车组的关键部件之一，具有复杂的结构和重要的功能，转向架主要由构架、轮对、驱动装置、一二系悬挂装置、牵引装置(转向架与车体联接装置)、基础制动装置和附属装置等部件组成。本文结合东南亚区域动车组项目故障数据，对故障模式分类进行科学分析，结合东南亚气候环境特征、故障频率以及故障处理现状，开展转向架系统可靠性研究，目的是形成一套可靠性更高的转向架维保技术。

1 原理

以可靠性为中心的维护(RCM)是一种识别和选择失效管理策略的方法，其目的是经济和有效地达到运营要求的安全性、可用性和经济性。失效管理策略可包括维修活动、运营变化、设计变更或其他行动，以减轻失效的后果。RCM在运营和维护阶段执行非常有意义，目的是改进现有维修任务，作出必要的更改或制定其他选择方案。在标准IEC 60300-3-11-2009-C中介绍了RCM过程概览，依据维修手册、维修作业指导书，收集现场数据，分析故障或失效模式，通过维修任务评估失效后果和失效管理策略，编制维修计划，最后根据监控维修效果，对其维护方案进行持续改进，过程概览如图1所示。

2 案例分析

基于标准IEC 60300-3-11-2009-C和维保检修技术现状，按照RCM决断进行可靠性分析(RCM逻辑决断示意图如图2所示)，以东南亚区域动车组2020年5月车辆运营数据为例进行可靠性分析。

2.1 故障分类

为满足维保要求，故障分为大故障和小故障。大故障：列车在运营期间，列车运营延误达18 min以上，或不适合继续服务，或计划投入客运服务的列车不能在计划的出车时间出车，如清客、下线、救援。小故障：列车在运营期间，列车运行延误达0～18 min的初始延误。初始延误，指的是乘客在事故地点发生故障的列车上经历的行程时间延长。

平均无故障运营间隔里程简称MDBF，系统MDBF计算公式如下：

关键部件平均故障间隔里程计算公式如下：

MDBF=MTBF×V

V为SCS动车组车辆运行平均速度。

MTBF=1/λ=T/F

式中：λ为故障率；T为动车组运行过程中的总运行距离(km)；F为出现故障的次数。

图1 RCM过程概览

图2 RCM逻辑决断示意图

2.2 故障数据和故障模式分析

转向架系统故障次数所占比例如图3所示，动车组转向架系统故障数据如表1所示。

通过故障数据分析转向架系统故障模式以及大、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。

按照维护手册要求，动车组转向架系统故障可预测性、可监测性、修复性分析如表5所示。

图3 故障次数所占比例

表1 故障数据

表2 故障模式

表3 大故障统计情况

表4 小故障统计情况

表5 故障分析

2.3 可靠性分析

针对转向架系统各部件故障以及RCM决断示意图进行可靠性分析如下。

2.3.1 继续跟踪，高度关注

适用于故障率较低且相对稳定，对车辆安全可靠运营影响不大的情况，需要继续跟踪，关注其可靠性变化趋势，后续适时采取措施。根据RCM决断结果，本月需要重点关注转向架系统、高度调整装置销轴弯曲和APC支架紧固件松动或丢失等故障情况。

2.3.2 维保策略优化

二系悬挂横向止挡橡胶开裂、接地装置线缆接线头有破损、减振器润滑油脂泄漏等故障，需要重点跟踪，在下一次维护周期进行复检。根据RCM决断结果，本月需要进行考虑维保策略优化的项点为减振器油脂泄漏和横向止挡橡胶老化破损。其他如牵引装置橡胶关节，空气弹簧气囊等橡胶件开裂较多，加之考虑东南亚气温高、湿度大，橡胶老化速度快等因素，后期维保作业须对橡胶部件进行重点排查，周检、月检重点关注，超出要求马上更换。考虑轴箱轴承、齿轮箱等都将直接影响车辆安全以及维保策略优化增加安装车辆监测设备，可以对轴箱轴承、齿轮箱温度进行实时远程检测、数据存储和故障预警，为部件状态修提供保障，改善部件故障可预测性。

2.3.3 专项检修

车轮失圆、走行部轴承异音或异常温升、接地装置绝缘支架开裂等需要投入较大人力、物力和时间(超过1 d)的故障，需要进行专项检修。

根据RCM决断结果，本月无相关情况，考虑车辆运行工况较差、车轮失圆、擦伤等缺陷因素需要镟轮，为保证频繁测量车轮直径作业能够快速、精确和有效，通过采购激光测量设备保证专项检修任务。

2.3.4 深度修/OEM修复

高度调整装置销轴弯曲；牵引杆橡胶关节开裂；接地装置线缆老化；一系、二系垂向减振器和二系横向减振器，以及抗蛇行减振器油脂泄漏及失效，需要进行深度维修和测试。根据RCM决断结果，接地装置线缆接线头有破损需要修复或更换，抗蛇行减振器(左)为轻微漏油，经测试功能正常，按照维护手册要求，少量油脂泄漏在后续月检继续跟踪，超出技术要求需要进行更换，更换后的减振器需要进行深度修测试或者尽快返OEM修复。

2.3.5 备件采购预警

由于缺乏备件无法进行处理的故障应及时采购备件。根据RCM决断结果，抗蛇行减振器(左)、二系横向止挡故障较多；考虑车辆运用多年，MMIS动车组故障信息管理系统记录，多条轮对直径已接近磨耗极限，须提醒现场注意轮对更换和备件储存。其他如轴箱轴承、空气弹簧以及接地装置等物料的库存情况都需要有备件储备。

2.3.6 提醒业主

根据维护手册要求在架修、大修进行更换或检修的部件，如轴箱轴承、抗侧滚装置、减振器、接地装置等关键部件，若存在未做架修、橡胶件开裂老化等情况，应及时通过合理方式提醒业主尽快采取措施。根据RCM决断结果，本月需要考虑抗蛇行减振器(左)、二系横向止挡故障较多，提醒业主备件储备和开展架修、大修。其他如空气弹簧开裂较多，按照维护手册要求大修更换，但考虑东南亚气候目前大多数空气弹簧都有不同程度的橡胶开裂，开裂长度、深度接近技术要求范围的需要在周检和月检重点跟踪。

2.3.7 架修、大修备忘录

针对维护手册中未进行相关规定，但实际上已出现批量暂时无法进行处理的故障的情况，经综合评估确认后进行记录，确保车辆架修、大修期间解决相关问题。转向架未做架修需要持续关注。

2.3.8 寻求技术支持

车辆发生重大事故、系统性故障、关联性故障，或原因不明造成影响不明的故障，应及时反馈总部寻求技术支持和解决。根据RCM决断结果，本月无相关情况。部分制动盘磨耗超过维护要求，如从车轮上拆卸制动盘进行加工，考虑成本高、工序复杂，研究整体式制动盘不拆卸加工方案将是更好的选择，通过调研和需求技术支持可以达到要求。

2.3.9 组织维保培训

经调查认为由于维保人员操作不当造成的故障，应及时反馈现场车间加强管理，组织现场进行培训宣贯。根据RCM决断结果，本月无相关情况。通过故障次数所占比例数据发现，抗蛇行减振器(左)、二系横向止挡故障率较高，占本月33%，为确保维修作业规范，须对现场操作人员进行宣贯和技术培训。

2.3.10 组织司机培训

经调查认为由于司机操作不当造成的故障，应及时反馈业主加强管理，定期评估是否需要联系业主安排司机进行培训宣贯。根据RCM决断结果，本月无相关情况。转向架系统可重点关注影响车辆稳定性部件，如抗侧滚装置、减振器以及驱动装置等。

2.3.11 设计优化建议

经分析认为车辆设计需要根据东南亚气候条件和运营环境等因素进行优化的，应组织统计相关信息并反馈总部，供架修、大修或后续项目设计优化参考。

2.4 可靠性评估

本月须重点关注和跟踪抗蛇形油压减振器、横向止挡和接地装置，通过改变维护周期和改善维护方法优化现有维护内容和维修策略，提高动车组可靠性，保证运营安全。

3 结语

动车组转向架维保作业可靠性分析，依据RCM 维修决策分析方法，通过对故障数据进行功能失效分析，建立对策，确认效果，固化成功的研究思路，研究出一套可靠性更高的维保策略和技术，能够达到延长车辆寿命、提高动车组维修效率、降低维护成本、获得显著的经济效益等目标，随着维保作业可靠性技术的深入开展，对研究从预防修、纠正修到实践状态修提供科学有效的方法和技术支持。