基于可靠性的維修決策在城軌車輛車門系統的運用

劉亞

摘要：以南京康尼生產的KNT-CGM01電動塞拉門系統為例，研究基于可靠性的RCM理論方法在地鐵維修中的應用，通過對車門子系統的功能、故障模式、故障原因、故障影響分析，提出對應的維修策略，對于提高車門的可靠度、減少維修成本具有重要意義。

關鍵詞：城軌車輛；以可靠性為中心的維修（RCM）；車門系統；維修

【分類號】U279

1 引言

可靠的設備是地鐵安全運行的基礎，定期的檢查和維護是保證設備安全正常的重要途徑。目前，城市軌道交通行業采用以可靠性為重點的維修管理（RCM）理念和方法，其主要是通過對地鐵設備的功能結構劃分，在此基礎上對各子系統、零部件，工作過程逐一進行分析，找出關鍵薄弱元件，根據每個關鍵元件的故障后果進行重要性評估，選擇優化部件維修方式，最終制定出經濟、合理、科學的維修計劃。

地鐵車輛是技術含量較高的機電設備，購置和維修成本非常高，其中購置成本約占整個軌道交通建造成本的10%，維修成本約占總維修成本的40%[1]。因此，在保證車輛設備安全運行的前提下，降低保養維修成本，很具經濟意義。隨著全國地鐵運營里程的增加，配車數量不斷增多，車輛檢修作業日漸繁重，對現行的維修質量和效率提出更高要求。我國地鐵車輛模塊化程度高，產品質量單一，設備故障模式穩定，基于可靠性的維修決策方法在地體車輛檢修中具有較好的實踐意義。

2 RCM基本原理

地鐵車輛的維修包括預防性維修和故障維修。RCM的基本原理是統計地鐵車輛各部件的失效模式，分析各失效模式的影響功能與故障后果嚴重程度，從而判斷部件采用的維修策略。其具體思路是先系統編號，系統功能劃分，建立功能結構圖，統計故障模式，分析故障原因、影響及危害，得出故障模式匯總表并判斷出維修策略。

RCM以可靠性為中心的維修理論是在保證車輛設備安全運營的條件下，綜合故障后果和單元的故障模式進行統計，分析每種故障模式發生的原因、對系統的影響及發生的可能性，并統計計算出各故障模式的發生條件概率，最終確認每種故障模式的嚴重度。嚴重度是設備的故障率及故障后果影響的綜合指標。現結合地鐵車門系統的實際狀況，采用定性分析和定量分析兩個分析表的形式進行可靠性分析。

3 地鐵車輛車門系統的RCM維修決策

3.1車門系統功能結構劃分

以康尼KNT-CGM01 電動塞拉門為例，其主要包括五個子系統，分別為門驅機構、電氣控制系統、門頁及定位裝置、門密封裝置、內外操作裝置。主要的結構如根據近六年康尼地鐵車門系統故障數據，發現車門故障發生率較高的部件主要包括車門控制單元EDCU、止檔、驅動電機、緊急解鎖行程開關S3、車門關到位行程開關S1、門切除行程開關S2、滾輪等。車門系統功能結構如表1。

3.2 故障模式、故障原因及危害性分析

在RCM分析決策中，通常采用FMEA法（故障模式影響分析），分析各種故障模式對整個系統的影響。一般以制約系統功能的重要相關項為基礎，依次分析各相關項的功能、故障、故障模式和故障后果及類型。就地鐵車門系統而言，主要對其關鍵部件的事故模式、事故原因及危害進行邏輯分析，如表2。

在得出康尼KNT-CGM01車門部件的FMEA表后，需對各故障模式進行故障頻率（O）、后果嚴重程度（S），故障原因檢測度（D）進行半定量分析[4] [3]，用1-10的數值衡量，數值越高表示故障發生頻率越高，故障后果越嚴重，故障原因難以檢測。各指標的表徵值的乘積稱為風險乘數，風險乘數越大，則這種失效的后果越嚴重，需要重點維修，杜絕該故障模式發生。根據風險乘數大的故障模式，即為車門系統的維修關鍵點和重要點，需要采取相應維修策略。

3.3 地鐵車門系統維修邏輯決策

依據表1所得到的FMEA分析，確定相應的預防性維修工作并提出維修級別建議。具體分析結果如表3所示。

表中，“F”、“FF”、“FM”分別零部件功能、故障模式、故障原因的編碼； “H”、“S”、“E”、“O”分別代表隱蔽性故障后果、安全性后果、環境性后果、使用性后果；“H1/S1/O1/N1”是從技術和經濟角度評判，是否能找到適當的“保養”工作；“H2/S2/O2/N2”表示是否能找到適當的“視情維修”工作；“H3/S3/O3/N3”表示是否能找到適當的“定期恢復”工作；“Y”表示具有該類故障后果；填“N”表示不具有該類故障后果。“建議工作”填寫有效合適的維修類型或不作預防性維修的決策。

通過對車門系統的常見故障部件進行可靠性為中心的維修決策，可以看出車門系統故障盡管在地鐵運營過程中故障頻率高，但是其故障程度很低，維修簡單，故障頻率高的部件都屬于基層維修級別，都不需要進行非主動維修工作。其中止檔、門位置傳感器、滾輪進行視情維修；各種行程開關和控制單元需要定期恢復，而驅動電機、橡膠密封條和電磁閥則需要保養工作，工作的周期主要依據原有維修經驗得到。

4 結論

通過上面實例，可以看出RCM分析法能夠充分利用現有故障的統計數據，根據研究設備的結構情況進行結構功能框架的劃分，找出薄弱環節進行故障統計和危害性分析，最后總結出故障模式統計表，為地鐵車門系統以后的故障分析提供了標準規范和簡潔快速的維修決策。對于優化維修策略、提升維修管理水平，提高維修效率，降低維修成本等方面具有明顯的優勢[4][5]。可以將RCM分析方法引入到地鐵車輛的維修工作中去，為城市軌道行業優化維修策略提供有益的參考。

參考文獻

[1] 許平洋.基于可靠性的城軌車輛維修模式及應用[J].電力機車與城市車輛，2008，31（6）：44

[2]時旭.地鐵車門系統故障診斷與維修決策的方法研究[D].北京交通大學，2009年

[3]嚴俊，周峰.以可靠性為中心的維修在地鐵車輛制動系統中的應用[J].共用事業科技， 2008.

[4] 溫清. 關于地鐵車輛檢修制度.城市軌道交通研究，2004（4）

[5] 賈希勝，程中華.以可靠性為中心的維修發展動態[J].中國兵工學會維修專業委員會RCM專欄，2005（1）.

[6] Beehler M E. Reliability centered maintenance for transmission systems[ J].IEEE Trans on Delivery，1997， 12（2）： 1023.