CRH5型动车组车体系统FMEA分析

邵刚

·摘  要：FMEA分析是可靠性分析研究不可缺少的一个环节，通过FMEA分析能够提高系统的可靠性。该文针对CRH5型动车组进行FMEA分析为动车组车体系统可靠性研究提供必要的支持数据，使动车组车体系统可靠性更加完善。

关键词：可靠性;动车组车体;FMEA分析

中图分类号：U266                文献标志码：A

0 引言

FMEA分析技术于20世纪50年代初，在美国的战斗机操纵系统分析上取得了非常好的效果，使FMEA分析理论得到重视。而且FMEA分析是一种定性分析，它不需要高深的理论知识、数学原理，对分析人员的知识水平要求并不高，易于掌握，而且具有很高的使用价值，所以FMEA分析受到工程技术的普遍重视，现在已经是可靠性分析研究不可缺少的一部分。

动车组可靠性分析研究对动车组设计、维修都有着十分关键的作用。在可靠性分析研究中，FMEA分析是不可缺少的一个环节，该环节为动车组可靠性研究提供必要的数据支持。该文主要对CRH5型动车组车体系统进行FMEA分析。

1 FMEA分析方法与步骤

FMEA分析方法很多种，动车组零部件相对较多，但其设备的设计图纸，设计资料明确而齐全，能很好地把硬件梳理出来，所以对动车组车体系统进行分析时采用硬件法进行研究。

硬件法就是从零件开始分析，从下到上一层一层进行分析，把系统零部件全部联系分析起来使分析结果更精细。

FMEA分析步骤：

FMEA分析首先要明确系统的各个组成部分、系统所实现的功能、系统要完成的任务、系统的工作过程、工作方法和系统使用环境;然后明确系统的故障模式并对故障进行分类和定量分析。

FMEA可以绘制可靠性结构框图，框图是为了明确系统各组成零部件发生故障时对系统产生的影响。这个框图就是从系统出发到子系统最终到各元件。所以在研究中使用故障树分析可更为严谨的显示系统事件和事件间的逻辑关系。

通过故障树分析后，就需要对各事件的故障模式、故障原因、影响等进行统计和定量分析。

收集相关数据后便可填写RCM-FMEA故障模式影响分析表。表1就是一种非常典型的FMEA信息记录表，当然根据分析的实际需要也可对项目进行增加以更有利于分析。

表1 RCM-FMEA信息记录表

系统 编号 制表人 审核人 日期

故障位置 部件功能F 故障模式FM 故障原因FC 故障影响 定量参数

部件 零件 序号 名称 序号 名称 序号 名称 故障频度 严重程度 探测度

第一栏是故障位置，记录发生故障的零部件名称。

第二栏是部件功能，记录发生故障的零部件在系统中应该实现何种功能，同时也记录该部件与相连部件之间的相互关系。

第三栏是故障模式，记录零部件发生的故障是何种类型，此栏不只记录已经发生的故障，还可记录零部件可能发生的潜在故障。分析人员根据零部件的功能、使用情况、环境等因素假设出零部件可能发生的潜在故障。即此栏记录实际发生故障和潜在发生故障。

第四栏是故障原因，记录造成故障或造成潜在故障的各种原因，包括设计缺陷、人为因素、环境因素、使用情况等，故障原因还可引申到物理原因或化学原因等，同时还要考虑相关零部件对故障的影响因素。

第五栏是故障影响，记录故障对系统造成的影响或者对环境、人员安全、系统安全、维修要求等其他各方面造成的影响。故障影响也包括该零部件故障后对相关相连接零部件造成的影响，所以故障影响是一个有层次的整体，对局部影响、对上层影响和最终影响。

第六栏是定量参数，包括故障频度、严重程度和探测度。

定量参数是通过技术人员、维修人员等所有与系统相关的人员根据评价表对系统进行的打分过程。

故障频度指零部件发故障的频率。

严重程度是根据故障影响进行判断的，主要看发生故障后所造成结果的损害程度。

严重程度的分类，根据故障造成的损害严重性（包括人员伤亡、设备损伤程度、经济损失、造成环境破坏等各种因素）分成4類：第1类灾难性、第2类致命、第3类中度、第4类轻度的。

探测度：故障检测的难易程度。

2 车体系统FMEA

动车组车辆段15名维修工人、5名技术人员，根据车辆2年运行维修状况及国家相关标准对动车组车体系统各零部件进行打分，定量参数评估指标由评估人员根据标准制定，评估后取平均分，填写RCM-FMEA信息记录表2。

3 FEMA分析结果

对10辆CRH5型动车组在2年运行过程中故障进行统计，共发生故障38次。车体结构发生故障7次，多为结构变形;车门故障23次，其中密封装置失效18次、车门卡顿5次;车窗故障5次;车端连接系统故障3次，多为风挡故障。

从分析可以看出，车体故障主要发生在车门系统中，而车门密封件失效是直接影响可靠度下降的主要因素，车门密封装置的失效主要是因为使用过程中的应力变化以及密封装置本身的老化。对车门进行可靠性设计时，主要要考虑密封元件的材料以及密封件安装结构的要求。根据故障频度（O）、严重程度（S）、探测度（D）计算优先数（RPN），为后续可靠性分析研究提供数据支持。

4 结论

对动车组车体系统进行FMEA分析可使分析结果更加可视化，有利于后续的可靠性分析研究，其分析出的优先数对可靠性维修方案制定提供数据支持。总之FMEA分析是动车组可靠性分析研究不可缺少的环节，把该环节做好对动车组的设计和维修研究均有重大意义。

参考文献

[1]史彬锋，王昌，胡娟.动车组可靠性维修研究分析[J].设备管理与维修，2018（2）：52-53.

[2]王昌，史彬锋，罗晓红，等.层次分析法在车体系统零部件划分中的应用探讨[J].铁道技术监督，2018（1）：20-24.