基于SPD的動車組故障雙重預防機制管理方法研究

陳 玉 中國鐵路上海局集團有限公司上海動車段

隨著我國高鐵運行速度的不斷提高和新線的不斷開通，動車組安生生產管理壓力與日俱增。傳統的安全管理是基于結果模式，強調對結果的考核與控制，而雙重預防機制管理是基于過程的管理，強調風險排查與隱患治理，實施風險分級防控與隱患排查治理的雙體系運行。因此，實現動車組故障雙重預防機制管理對確保高鐵及旅客列車運行安全具有重要的意義。文中運用SPD統計過程診斷理論，分析動車組運用過程中的故障率變化趨勢，繪制SPD控制圖，運用判異準則進行風險研判，為動車組的雙重預防機制管理提供重要依據。

1 SPD理論介紹

SPD(Statistical Process Diagnosis)即統計過程診斷，是一種借助數理統計技術對過程中的各個階段進行監控與診斷,從而達到縮短診斷異常時間、迅速采取糾正措施、減少損失、降低成本、保證產品質量、提高辦事效率的目的。

1.1 分析方法

圖1 SPD控制圖

SPD分析方法主要依據控制圖和判異準則進行研判?？刂茍D是通過對生產過程質量特性值進行測定、記錄、評估，從而檢測生產過程是否處于受控狀態的一種用統計方法設計的圖?？刂茍D主要包括三條線：上控制線UCL、中心線CL、下控制線LCL，如圖1所示。

控制圖的類型以及適用范圍主要有八類，見表1。結合動車組運用實際，本文選用P(不合格品率）控制圖對動車組故障率趨勢進行分析。

表1 控制圖類型及適用范圍

1.2 判異準則

SPD控制圖形主要有8種判異準則。具體判異方式見圖1和表2。針對動車組故障，在繪制SPD控制圖時，由于故障數據均是經過審核把關后統計，且按照15個大系統和若干個子系統進行統計的，因此SPD控制圖判異準則主要運用準則1-6進行判異。

表2 SPD控制圖判異準則

1.3 SPD優勢分析

（1）對故障進行分類、匯總、統計、計算，繪制形成控制圖，迅速發現異常。

（2）SPD有域值約束（上、下限），能夠更好的對故障走勢進行管理卡控。

（3）SPD有八大判異準則對分析用控制圖進行判穩，對故障起到安全風險卡控作用。

2 SPD控制圖在動車組安全管理中的運用

動車組安全管理中，運用SPD控制圖對各系統安全風險進行識別，能及時發現動車組存在的安全隱患。動車組在全壽命周期使用過程中產生大量的故障數據，動車組每個系統的故障率（故障件數/動車組標準組數）變化趨勢反映了動車組當前的風險狀態。通過動車組各系統每周故障率計算SPD的上控制線UCL、中心線CL和下控制線LCL，繪制段級和動車所級SPD控制圖，并運用判異準則進行風險研判，文中以動車組外門系統故障為例進行SPD分析。

2.1 段級外門故障數據統計計算及SPD控制圖繪制

以動車組外門系統為例，統計2019年某動車段故障情況，公式計算，以周為周期分別計算出CL、UCL、LCL的結果，并繪制出SPD控制圖，如圖2所示。

圖2 2019年某動車段外門系統SPD控制圖

通過圖2可知，2019年以來該動車段外門系統故障率整體可控，未發生超過上控制線UCL的情況，僅2019年第一周故障率位于A區域，故障率相對偏高，后續故障率整體呈現下降趨勢。

2.2 動車所外門故障數據計算及SPD控制圖繪制

以動車段整體故障率控制線（UCL、LCL）為統一基準，對各動車所外門故障控制情況進行分析，以某動車所為例計算SPD的值并繪制出SPD控制圖，如圖3所示。

可以看出某動車所在2019年第1、9、10、12周外門故障率超過段故障率UCL上控制線（準則1），系統判異。根據動車組實際運用情況分析，1月第1周外門系統故障率超過UCL上控制線，主要由于元旦小長假旅客運輸量大導致，第9、10、12周故障率超UCL上控制線由于春運旅客運輸量激增導致，該時間段正處于動車組每年春季整修前期，通過整修之后外門故障率得到有效控制。采用相同的方法可對動車段其他動車所的外門系統故障進行SPD判異，并根據動車組實際運用情況進行原因分析。

圖3 2019年某動車所外門系統SPD控制圖

3 基于SPD計算結果的動車組雙重預防機制管理方法

3.1 依據SPD控制圖實現動車組風險分級管理

將不同判異準則對應的風險等級從高到低劃分為重大風險、較大風險、一般風險和低風險四個等級，分別用紅、橙、黃、藍四種顏色代表，并將對應的風險進行分級管控，管理對象分別為“分管段長、分管科長、分管所長、工程師”。

風險分級管控遵循：風險越大，管控級別越高；上級負責管控的風險，下級必須負責管控，并逐級落實具體措施。如：重大風險由分管段長監管，該風險點同時由分管科長、分管所長、工程師共同管控。

風險報警可自動生成并進行分級，見表3。

表3 SPD控制圖分級管控

3.2 依據SPD控制圖進行動車組隱患排查治理

為了把風險控制在隱患形成之前，把隱患消除在事故發生之前，實現源頭治理，隱患超前防范，利用SPD控制圖結合判異準則識別的安全風險提示進行全面排查處理，制定處理措施，消除安全隱患。

通過分析圖2控制圖可知，2019年該動車段段級外門故障率在全年均未存在符合SPD判異準則情況，因此不存在段級管控的重大風險和較大風險。通過分析圖3可知，2019年該動車所外門故障率SPD控制圖存在滿足判異準則1情況，發出了風險告警，屬動車所分管所長管控風險范疇。按照"20字方針"：查出異因、采取措施、保證消除、不再出現、納入標準，動車所主要采取以下隱患排查治理措施：

（1）執行“一事一分析”制度。組織對每起外門故障，從源頭、檢修、管理、應急、培訓等方面進行隱患分析排查。

（2）完善《動車組外門整治作業指導書》。針對外門故障中頻發或典型故障，完善作業指導書的作業項點，增加檢查、測量、清潔或測試步驟。

（3）開展培訓。組織檢修人員對《動車組外門整治作業指導書》進行培訓，明確整治標準和要求，確保人人掌握。

（4）開展專項整治。組織成立外門專項整治小組，對外門開展專項整治活動。

通過開展一系列的外門故障隱患排查治理，得到了良好的整治效果，使外門故障風險有效得到控制，故障率明顯降低。

3.3 基于SPD的動車組故障雙重預防機制管理方法效果分析

運用基于SPD的動車組故障雙重預防機制管理方法，2019年該動車段共識別重大風險18件，一般風險134件，通過制定有效的排查治理措施，風險得到了有效的控制。

該動車段通過實行雙重預防機制安全管理方法以來，動車組各項指標得到了較大的改善。2016年-2019年百萬公里故障率由0.61逐年下降至0.36，大大降低了動車組的故障率。動車組有效供給率由80.10%逐年上升至92.40%，大大提高了動車組的使用率。

4 結論

在擁有動車組大量故障數據的基礎上，SPD統計過程診斷理論能有效地對動車組故障趨勢進行分析，并使用判異準則判定故障趨勢和制定風險等級。根據風險大小劃分風險管控級別，由分管段長、分管科長、分管所長至工程師分級管理，將安全風險職責落到實處，提高了安全風險識別能力，為隱患的排查打下堅實的基礎。

通過各級風險管控部門對安全隱患制定具體詳細的排查措施，使崗位責任、治理措施、治理資金、所需的治理時間以及安全預案得到有效的落實，促使安全事故的預防向標準化、科學化和信息化轉變，把安全隱患消除在安全事故發生之前，實現了動車組故障的有效管控，使動車組質量管理相關指標均得到了有效控制，最終為確保動車組運行安全提供了有力的保障。