动车组运用维修间隔优化方法的研究

杨强

摘要：近些年来，轨道交通装备维修理论一直在不断更新发展，这也促进了其维修体制的完善，这使得现代轨道交通装备运维管理水平获得了大幅度的提高。进入新世纪以来，我国轨道交通事业获得了迅猛的发展，相关领域的研究也变得更多，为动车组修程修制的规划和完善提供了科学的参考。因此探究动车组维修体制现状具有十分重要的实践意义。

关键词：动车组；维修间隔；优化方法

1动车组运用维修周期优化背景

1.1动车组运用维修现状

我国动车组目前实行的是“计划预防修为主、事后维修补充”的维修体制，维修周期采用以走行公里周期为主、时间周期为辅的模式。我国动车组修程共分为五级，其中一、二级检修为运用检修，三、四、五级检修为高级检修。

1.2动车组现行维修体制存在的不足

（1）维修不足。简单地按照固定周期进行维修已无法防止功能故障的发生。同时，由于设备的个体性差异实际存在，制定维修周期间隔时考虑的风险失效概率不可能覆盖所有个体，所以计划预防修体制必然存在维修不足的问题。

（2）过度维修。由于安全性在动车组运用维修中占据着十分重要的位置，故动车组设备维修间隔制定得偏于保守，以保证足够低的失效概率。所以，对于大部分的动车组部件来说，在计划预防修体制下，均存在一定程度的过度维修。过度维修会带来一系列的问题，主要包括引发次生灾害、造成资源浪费和运用效率低等问题，对安全性而言，增加了安全隐患，对经济性而言，降低了企业的经济效益。

2现阶段维修间隔研究主要方法简介

2.1应用数学模型确定维修间隔

应用数学模型确定预防维修的维修间隔存在诸多的应用场景，如目视检查、维护保养、定期拆修（报废）等均存在不同的数学模型，但在使用数学模型确定维修间隔时，需要在项目的故障规律和设计指标（如可靠性、经济性、安全性、可用度等）已知的前提下进行，不同维修内容在不同设计指标下的数学模型较多，在此不一一列举。

2.2应用CBR方法确定维修间隔

应用CBR方法确定维修间隔时，核心思想是在把相似的案例选择出来之后（常用基于GNN的案例选择方法），认为目标问题和案例之间的相似就是问题间隔值和案例间隔值之间的相似，因此解析属性相似度公式就可以求出目标问题的间隔值，具体步骤如下。

（1）确定定量属性的相似测量值s（αTi，αPi）

s（aTi，aPi）=1?aTi?aPiaTis（aiT，aiP）=1?aiT?aiPaiT（1）

式中，αTi，αPi分别表示目标问题T和案例P关于属性i的属性值。

（2）确定综合相似度S（T，Pj）

S（T，Pj）=∑i=1nωis（aTi，aPi）S（T，Pj）=∑i=1nωis（aiT，aiP）（2）

式中，ω表示相似度阈值，用于调整选择的案例数量。

（3）确定维修间隔I

I=1n∑j=1nIjIj=IPjS（T，Pj）{I=1n∑j=1nIjIj=IjPS（T，Pj）（3）

式中，Ij表示由第j个案例得出的间隔值；IPj表示第j个案例的间隔值。

在动车组运用维修领域，因相似案例的间隔值均是统一规定的且不同车型之间存在着巨大的差异，所以应用CBR方法确定动车组运用维修间隔时不能科学地反映维修任务真实的维修间隔。

2.3基于MIDOT确定维修间隔

目前波音公司在787飞机维修大纲制订中采用MIDOT（maintenanceintervaldeterminationandoptimizationtool）系统，以实时服务的数据为基础，辅助工作组完成维修大纲系统部分的维修间隔确定和优化。

MIDOT使用航空公司运营服务中可靠性数据库（ISDP）收集的数据，在确定组件维修任务的时间间隔时，通过可靠性分析，得到该组件故障率曲线，进而得到有效的任务间隔。

波音公司的MIDOT方法在行业内比较先进，值得我们去学习和借鉴。但是，该方法关键参数是建立在波音原型机大量的运营数据基础之上的，且波音公司未对外公开MIDOT方法的关键技术和具体方法，对于我国动车组的运用维修而言，缺少此类关键的参数数据。

3动车组运用维修间隔优化方法

3.1动车组运用维修的主要维修方式

目前动車组运用维修主要以计划预防修和事后维修为主，随着动车组车载信息感知网络、车地通信技术以及先进的诊断与预测等技术手段的不断发展和运用，未来逐步发展为“计划预防修为主、视情维修辅助、事后维修补充”的维修方式。

3.2不同维修方式下的可靠度曲线

针对上述维修内容，维修活动对设备的可靠度会产生不同程度的影响，按不同的维修方式分，主要有如下4种。

（1）目视检查、功能测试、性能检测-不改变动车组部件状态的维修方式。对于目视检查、功能测试以及性能检测等维修活动而言，部件的状态不因维修活动的进行而改变。

（2）小故障处理-最小维修方式。在设备发生故障时，对其实施维修策略，令其恢复原有的功能，使设备在维修前后的可靠度保持一致即为最小维修，亦称之为恢复如旧。最小维修方式是维修小故障的最佳方式。

（3）故障处理（部件更换）-完全维修方式。在设备发生故障时，通过实施维修来恢复设备的功能，维修后设备如同新出厂一样，这种维修方式也称为修复如新，对应动车组维修中的故障部件更换处理。

（4）维护保养-不完全维修方式。在设备性能下降或发生故障后对设备进行维修，经过维修后，设备性能介于完全维修与最小维修之间。这种维修方式称为不完全维修。实施不完全维修策略，可以有效提高设备的性能和可靠性。不完全维修后设备的可靠性低于完全维修，高于最小维修。

3.3动车组运用维修维修间隔优化的策略

不同维修方式下的维修间隔优化，应采取不同的维修策略。

（1）目视检查、功能测试、性能检测等维修方式，或以最小维修方式进行的小故障处理，因其维修活动不改变动车组部件状态或恢复如旧，部件可靠度曲線可以反映部件的一般失效规律，对于此类部件的维修周期，适合使用基于可靠性理论的数学模型来确定维修间隔。

（2）对于部件更换的完全维修方式，在故障数据处理上可通过采用类似寿命试验的处理方法，同样可以使用基于可靠性理论的数学模型来确定维修间隔。

（3）对于采用维护保养类不完全维修方式的部件，可靠度曲线的漂移存在一定的不确定性，很难评估维修活动对部件可靠度的影响，对于此类部件，确定其科学的维修间隔应当基于全寿命试验（调查试验）来确定。

同样，在处理动车组某些故障模式的故障数据时发现（尤其对于部分关键部件），因部件较高的可靠性水平或由于保守的维修策略，实际运用过程中故障数据很少或者根本未发生过故障，对于此类部件，应当基于全寿命试验（调查试验）来确定。

（4）随着动车组状态信息感知网络的完善、高速车地通信技术以及诊断和预测技术的发展，应当尽可能地对具备条件的部件，通过部件的状态评估检查潜在故障，以此采取措施预防功能故障，或者是避免功能性故障的后果，实现视情维修。

3.4确定动车组运用维修间隔优化流程

经过对现阶段国内外航空、轨道交通领域主要的维修间隔理论的研究，以及对动车组运用维修的特点和维修间隔优化策略的分析，本文总结出了一套确定动车组运用维修间隔优化的流程。

结论

综上所述，分析动车组的常见故障对于进一步提升动车组的安全运行，保证人们生命财产安全，促进我国交通轨道事业的进一步发展具有重要意义。其中侧门故障作为动车组故障的高频故障，应该提高重视，不断总结经验，为今后的故障分析诊断提供有价值的经验数据。

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（作者单位：天津动车客车段）