动车组检修规范和故障评定方法分析

季家宏 中国铁路上海局集团有限公司上海动车段

1 可靠性理论介绍

可靠性是指“一定条件下，产品完成指定的任务的能力”。“以可靠性为中心的维修”是对该产品磨耗曲线以及故障诊断技术研究之后而形成的维修体系。

对照国际标准（IEC62278-2002） 和国家标准（GB/T21562-2008），列举了两个轨道交通类的可靠性指标。

1.1 平均故障率λ

平均故障率λ：机车车辆故障总的次数除以运行公里数或者是运行时间。

1.2 平均故障间隔时间

2 CRH2 整车可靠性寿命周期计算

可靠性理论指出，动车组系统的故障分布服从指数分布。动车组的分系统一样也应是指数分布。按照指数分布来看，λ为动车组的故障率，那么第i 个系统的故障率则为Ciλ。根据可靠性的影响因素（见表1），对动车组的每个分系统进行评分，rij表示的是动车组内第i 个系统的第j 个影响因素的得分。那么，第i 个系统的评价系统分数为第 i 个系统的评价系数为为动车组包含的系统总数。

表1 动车组可靠性的影响因素评分

以CRH2 型动车组举例，搜集数据得到2 型车MTBF（平均故障间隔时间）是5 万km，也就是平均（故障率）是0.2 万km。

（1）本文把2 型车分为6 个系统，分别为：车体走行、牵引传动、空气制动、高压电器、辅助供电、网络控制。根据表2 对这些系统进行评分，如表2

表.2 CRH2 型车各系统影响因素的分数

重要性*复杂性*维修性*测试性 = 得分

（2） 因为λ=0.2，可以求得 6 个系统的故障率λn=λ×Ci

车体走行：λ1=0.2×0.046=0.0092

牵引传动：λ2=0.2×0.138=0.0276

空气制动：λ3=0.2×0.156=0.0312

高压电器：λ4=0.2×0.138=0.0276

辅助供电：λ1=0.2×0.314=0.0628

网络控制：λ1=0.2×0.208=0.0416

（3）计算 6 个系统的可靠度Rn=e-λn

车体走行：R1=e-λ1=e-0.0092=0.991

牵引传动：R2=e-λ2=e-0.0276= 0.973

空气制动：R3=e-λ3=e-0.0312=0.969

高压电器：R4=e-λ4=e-0.0276=0.973

辅助供电：R5=e-λ5=e-0.0628=0.939

网络控制：R6=e-λ6=e-0.0416=0.959

（4）数学模型法求出整车可靠度

（5）计算各系统的使用寿命

根据各个系统的失效率λ，计算出各系统的寿命周期值

3 依据可靠性理论计算CRH3 型车的拖车闸片维修周期

查数据可知，动车组CRH3C 拖车的闸片服从Weibull 分布，其中m 的值（形状参数）是3.1，η的值（尺度参数）是78551，γ的值（位置参数）是 17057。Weibull 分布是产品可靠性分析与寿命检验的数学基础。在可靠度不低于0.9999、0.999、0.99、0.9 的前提下，求运行路程为 7 200 km、4 500 km、1 500 km 时的闸片更换周期T0。

计算结果如表3。

铁路沪杭线之间运营的动车组有CRH3 型动车组，假设CRH3 动车组每天跑沪杭线5 个来回，沪杭线近似看作150 km，那么一个来回就是300 km，这样一天下来CRH3 动车组的运行里程就为1 500 km，在可靠度为0.9 的情况下，拖车的闸片更换里程就是119 670 km。上海局城际列车的日常检修差不多是每三天一次，我们知道动车组CRH3 的修程为运行4 400 km 或48 h。本文按检修间隔天数3 天，每天最多跑8 个往返来计算。CRH3 三天一共运行7 200 km，此时动车组拖车的闸片最少的更换维修路程也为16 999 km，比实际运行的7 200 km 多了2 倍多。明显发现现行的维修修程中存在过剩维修的现象，同时也会造成经济损失，所以应对动车组上的其他部件一一进行可靠性与寿命分析，然后适当对修程进行调整修程，缩小维修间隔时间。

表3 不同的可靠度与不同的运行里程下闸片的维修周期

本论文根据可靠性维修理论详细计算出了CRH2 型动车组的6 个系统的寿命周期并与现行修程规范进行了比对，同时也算出CRH3 型动车组的拖车闸片寿命更换周期的计算值，并与目前的维修规范进行比对。

4 对动车组检修规范的建议

（1）虽然目前提倡的维修理论也是基于可靠性理论，可是尚未根据可靠性与寿命费用周期给出维修周期模型，导致检修周期不合理，不可避免的出现维修过剩的现象。动车组的维修是一项很庞大的复杂的工程，应该把与修程相关的技术、资金、人员等众多方面综合起来进行分析，达到有效分配，提高检修环节的高效性。

（2）根据以可靠性为中心的维修理论，结合动车组实际的运营情况，制定符合我们国家自己的可靠性指标，修程规范并不是一成不变的，根据具体情况更新修程规范，使之科学化、规范化。

为了保证有一个经济有效的维修周期，我们有必要对动车上的其他部件一一进行寿命分析，从而确定一个最恰当的维修周期。高速动车组是高新技术的结合，维修手段也越来越科技化，动车组机械师等从业人员更应深刻理解以可靠性为中心的维修理论，提高自身理论与实践水平，从而才能修好车。