动车组转向架故障原因及改进方法

第一篇：动车组转向架故障原因及改进方法

摘要

安全是铁路运输的永恒主题，客车安全又是铁路安全的重中之重。旅客列车作为复杂系统集成，任何细小的故障隐患，都将可能造成无法估量的损失。本论文以 25K 型客车 CW-2 型转向架的故障统计数据作为分析依据，统计梳理了客车走行部的多种故障模式，综合乌鲁木齐车辆段的运营线路、季节气候、运行里程以及维修水平等多方面因素，运用数据统计以及相关性分析，确定出影响客车走行部故障主要的相关因素以及故障模式。合现场作业实际，本论文选取了客车走行部维修班组作为基于风管理维修策略的实施对象。根据“管理规范化”的要求，融合岗位安全职责、基本作业过程、规章管理制度以及安全质量控制措施等方面，修订出符合现场风险管理实际的《检车员岗位风险控制说明书》；根据“作业标准化”的要求，客车走行部故障模式、事故基本事件、安全风险点、基本作业过程以及质量标准，修订完善出具有操作性的《25K 型客车转向架流程风险辨析指导书》。通过对基于 25K 型客车 CW-2 型转向架故障统计以及因素相关性分析，运用故障模式故障树分析，基本事件的风险辨析、评估和层级防控，完善了分级管理、预警预控的客车维修策略，确保了现场安全作业管理的全面、准确、有效，进一步提高了客车维修水平。

关键词:CRHIn型动车组;转向架构架;车轴齿轮箱;转向架轴承

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目 录

摘要.............................................................................................................................I 第1章.绪论..................................................................................................................1

1.1转向架的总体概括.........................................................................................1 1.2故障案例分析.................................................................................................1 1.3故障原因分析.................................................................................................2 第2章转向架的结构....................................................................................................3

2.1转向架由那些组成.........................................................................................3 2.2转向架的结构图.............................................................................................3 2.3轮对踏面压到异物后的异响.........................................................................3 2.4管路泄露故障引发的异响.............................................................................3 2.5油压减振器引发的异响.................................................................................3 2.6 自动车钩偏移引发的异响............................................................................4 第3章.转向架的作用..................................................................................................6

3.1转向架的历史.................................................................................................6

3.1.1准高速客车型.....................................................................................6 3.1.2高速型.................................................................................................7 3.2转向架的主要作用.........................................................................................7 第4章 转向架的故障分析..........................................................................................9

4.1动车转向架故障类型分析.............................................................................9 4.2动车组转向架故障原因分析.......................................................................12 4.2.1部件设备漏油分析...........................................................................12 4.3制动装置故障分析.......................................................................................12 4.4其他零部件的故障分析...............................................................................12 4.5动车组转向架的故障模式、致命性分析(FMECA).....................................13 第5章.动车组转向架轴承的检测技术与处理........................................................14 5.1动车组转向架轴承故障诊断的基本内容...................................................14 5.2动车组转向架轴承故障监测常用技术.......................................................14 5.3机车车辆轴承故障机理分析.......................................................................16 5.3.1轴承故障的振动原因.......................................................................16 5.3.2动车组转向架轴承缺陷产生的特征频率........................................16 结束语..........................................................................................................................18 参考文献：..................................................................................................................19

第1章.绪论

1.1转向架的总体概括

转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，其主要作用如下： 1）转向架是车辆的一个独立部件，在转向架于车体之间尽可能减少联接件。2）支撑车体，承受并传递从车体至车轮之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。

3）转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性和安全性。

4）充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车。

5）车辆上采用转向架是为增加车辆的载重、长度与容积、提高列车运行速度，以满足铁路运输发展的需要；

1.2故障案例分析

动车组在检修时发现有部分构架组成制动吊座表面有损伤现象，损伤状态主要呈现麻点状损伤(片状麻点，深度小于1 mm)、线性损伤1(长度贯穿吊座安装面，宽度小于0.5 mm，深度约0.1 mm)、线性损伤2(长度小于10 mm，宽度约2 mm，深度小于0． 5mm)、面状损伤(长度约10 mm，宽度约5 mm，深度小于0.5mm)四种现象，具体如图1 ～ 4 所示。

图1 麻点状损伤 图2 线性损伤1

图3 线性损伤2 图4 面状损伤

2012年6月2日D6242次CRH1092A运行途中随车机械师发现05车A架异响，出动热备车组替换CRH1092A回动车所后对05车A端转向架进行落轮检查，落轮后手动旋转05车2轴4位轴箱轴承时，可以听到轴承内部有异音。随后对轴承进行分解，内圈和滚子组件油脂状况：后挡侧（A）保持架上有金属。

图5 后挡侧（A）保持架

外圈滚道状况 :A侧外圈滚道面承载区有约90°范围的剥离区（见图 5）。外圈滚道状态 ：A侧外圈滚道承载区下方约90°范围剥离剥离区内可见与滚子接触形状和间距对应的原始剥离区域，非剥离有其它点状异物压痕，且非承载区较轻。由此可见该转向架异响是由轴承外圈滚道剥离造成的。

1.3故障原因分析

通过汇总动车组转向架在运行中出现的异响故障，分析主要原因如下：（1）轴承内部故障引发的异响中巡视发现（故障表现为动车组运行达到一定速度后发出固定频率的异响，通过随车机械师途因福州动车段发现的轴承故障造成的异响均在故障初发阶段，轴温升高尚未达到报警界限，所以在监控动车组状态的 IDU 上未能发现该（故障），此故障较难发现，要在一定速度才会发出异响，需随车机械师认真甄别。其产生的主要原因为：[1]轴承材质问题；[2]热处理不良；[3]局部外伤、锈蚀、偏载或过载；[4]材质正常疲劳破坏。

（2）轮对踏面擦伤、剥离或局部凹入引发的异响故障表现为运行过程中走行部发出固定频率的响声，并引起车辆振动。运行速度越快，响声频率越高；擦伤、剥离长度越长，响声越大。这类故障较易发现。踏面擦伤是动车运行中制动力过大、抱闸过紧，车轮在钢轨上滑行，踏面局部被磨成平面。

第2章转向架的结构

2.1转向架由那些组成

转向架的附属装置，轮对电机组装，构架，一系弹簧悬挂装置，二系弹簧悬挂置牵引装置，电机悬挂装置基础制动装置，手制动装置和砂箱等组成。

2.2转向架的结构图

图2 2.3轮对踏面压到异物后的异响

故障表现为某一转向架轮对踏面压到钢上的异物后发出一声巨响，因坚硬异物造成轮对踏面局部凹入而发出固定频率的异响。

2.4管路泄露故障引发的异响

故障表现为车辆下部发出尖啸声，漏泄量大可通过 IDU 所报故障信息进行判断，漏量小可通过随车机械师途中巡视或地勤机械师入库检查作业发现。其主要原因为车组经长时间运行震动或运行途中管路遭异物击打，使管路连接处出现松动、变形，导致管路中的压力空气漏泄发出异响。

2.5油压减振器引发的异响

其主要原因为车组在转弯时车体两边出现高度差情况下（特别是左右空气弹簧压力差超过 20kpa 以上时），造成油压减振器的偏磨（主要为二系横向）而发出异响，此为正常现象。如油压减振器发生严重偏磨或漏油则属于故障。

2.6 自动车钩偏移引发的异响

在动车组运行中，通过曲线时自动车钩支架左右弹簧位置发生偏移，导致晃动产生共所发出间断的敲击声，此为正常现象。（1）车钩的结构特点

车钩的连挂间隙小；车钩具有联锁和防脱功能；钩舌销不受力；耐磨性；良好的防跳性能；结构强度高；自动对中功能。(2)车钩的结构图见图3

图3 4

（3）原送料皮带存在的问题

在用户使用过程中，发现送料机构问题不少。由于每边采用(根3带，两边共有6根，换带时间长6虽然皮带的型号是一样的，但张紧后，还是有紧有松，影响正常送料。如果下面或中间的一根带断了，更换起来特别费劲6而且换了一根新的，松紧程度又不同了；特别是由于采用A型带,6带露在带轮外面的高度最多只能有5mm（如露在外面的部分多，带轮的轴线是在竖直方向，即带是在垂直方向工作，这样带很容易从带轮上滑落），皮带用不了10天就得更换6造成生产线停顿，经济损失大，用户的意见非常大。（4）新型送料皮带的优点

为了改变这种状况，对送料机构进行了改造。去掉原来的3带，重新设计了一种新式带。因为这种带的内面带有凸起的糟形，使得带在垂直位置工作时，靠凸起的槽形定位，不会改变位置，而向下掉，相应的带轮也改成中间有一槽。配合情况这种带实际上是由平带和 3 带组合而成。采用这种皮带后，调整带的张紧力非常方便，也不会出现松紧的现象。送料过程中也不会出现停顿，更换也非常方便。更为重要的是，这种带的厚度增加（相对平皮带来说），带的寿命大大增加。5

第3章.转向架的作用

3.1转向架的历史

20世纪50年这个时期，我国首次自行设计了转向架，主要型号有101、102、103型，是21型客车使用的导框式转向架，构造速度是100km/h，其结构复杂，笨重，运行性能差，现已淘汰!70年代，四方厂研制了U型结构的206型转向架，浦镇厂研制了H型构架的209转向架。206型转向架采用侧部中梁下凹的U型构架，干摩擦导柱式轴箱定位装置，带横向拉杆的小摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，双片吊环式单节长摇枕吊杆外侧悬挂以及吊挂式闸瓦基础制动装置等，结构可靠，运行平稳，磨损少，检修方便，1993年开始在中央悬挂部分加装横向油压减振器，加装两端具有弹性节点的纵向牵引拉杆，形成206G型转向架，后加装盘型制动装置，形成206P型转向架。

209转向架是浦镇厂在205转向架的基础上研制的，于1975年开始批量生产。它采用H型构架，导柱式轴箱定位装置，摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，长吊杆，构架外侧悬挂，两高圆弹簧，摇枕弹簧带油压减振器，吊挂式闸瓦基础制动装置等。1980年后，又生产了具有弹性定位套的轴箱定位结构和牵引拉杆装置的209T转向架。在此基础上，还生产了采用盘型制动的209P转向架。

在209T转向架的基础上，浦镇厂又开发了供双层客车使用的209PK转向架，其构造速度为160km/h。主要有以下方面的改进：采用盘型制动和单元制动缸，取消踏面制动；设空重调整阀；采用空气弹簧和高度调整阀；安装抗侧滚扭杆；保留了摇动台结构。209PK 转向架（P 代表盘型制动，K 代表空气弹簧）在这段时期内，我国还制造了少量用于公务车的三轴转向架，在原德意志民主共和国进口的软座，软卧车上采用了 211 等型号的转向架。

3.1.1准高速客车型

1994 年，四方厂、长客厂、浦镇厂相继研制出了 206WP、206KP、CW-2、209HS 转向架，在广深线动力学试验中最高时速达到了 174km/h，这些转向架的研制成功，标志着我国客车转向架技术上了一个新台阶。

206KP、206WP 转向架是四方厂为广深线准高速客车和发电车设计的转向架，二者除中央悬挂部分和构架侧梁全旁承支重；中央悬挂为有摇动台结构；设带橡

胶套的中心销轴牵引拉杆横向挡，横向拉杆，横向油压减振器，抗侧滚扭杆；轴箱悬挂系统设垂直油压减振器；基础制动装置为单元盘型制动，设电子防滑器；广泛采用橡胶元件，改善隔振、隔音性能，减小磨耗。

3.1.2高速型

1998 年起，各工厂相继推出了自己的高速转向架，例如浦镇厂的PW-200转向架，长客厂的CW-200转向架，四方厂的SW-200、SW-220K转向架等。PW-200转向架（PW代表PuzhenWork）是在209HS转向架的基础上重新研制的，它优化了一系和二系悬挂参数；采用了无磨耗的橡胶堆轴箱弹性定位装置；采用高速轻型轮对；轴颈中心距改为2000mm ；更换轴箱减振器安装位置；装用带可调阻尼和弹性支承的空气弹簧，采用两端为球铰的纵向拉杆；装用新型盘轴式基础制动装置；优化了结构设计。

SW-200 转向架结构与 SW-160 转向架基本相同，其改进如下：优化了一系、二系悬挂系数；采用轴盘式基础制动装置，适用于200km/h的高速列车。该转向架在1998年6月的郑武线动力学试验中最高时速达到了240km/h。在这一阶段，长客厂生产了我国第一台 CW-200 型无摇枕转向架。其构架采用4块钢板拼焊，横梁采用无缝钢管，与侧梁连通作为附加空气室，中央悬挂。

3.2转向架的主要作用

转向架是承载车体重量和传递走行动力的导向部件，是大型养路机械的重要组成部分，其主要作用如下：

1）承载车体重量转向架作为一个独立的走行装置，它直接支撑车体，承受和传递车架以上各部分（车体，车架，动力传递装置及作业装置等）的重量。2）传递走行动力把轮轨接触处产生的轮轴牵引力，以及通过曲线时轮轨之间的横向作用力传至转向架构架，经过减震环节再传向车体，同时，转向架引导车辆在线路上运行。

3）曲线通过转向架可相对车体回转，其固定轴距也较小，故能使车辆顺利通过半径较小的曲线，并大大减少车辆的运行阻力。

4）提高车辆的运行平稳性转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，使车体在各振动方向上的位移量减小，提高车辆运行平稳性和安全性。

5）保证必要的粘着力和制动力，充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和

制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车。

6）便于检修，转向架是车辆的一个独立部件，在转向架于车体之间尽可能减少联接件。易于从车辆底架下推进，推出，便于检修，有利于劳动条件的改善和检修质量的提高。

7）转向架的主要技术要求，转向架是大型养路机械的主要组成部分之一，它用来传递车辆的各种载荷，并利用轮轨间的粘着作用保证牵引力的产生。转向架结构性能的好坏，直接影响大型路养机械的牵引能力、运行品质、轮轨磨耗和运行安全。

第4章 转向架的故障分析

4.1动车转向架故障类型分析

在分析产品故障时，一 般是从产品故障的现象入手，通过故障现象（故障模式）找出原因和故障机理。对机械产品而言，故障模式的识别是进行故障分析的基础之一。

由于故障分析的目的是采取措施、纠正故障，因此在进行故障分析时，需要在调查、了解产品发生故障现场所记录的系统或分系统故障模式的基础上，通过分析、试验逐步追查到组件、部件或零件级（如螺母）的故障模式，并找出故障产生的机理。

故障的表现形式，更确切地说，故障模式一般是对产品所发生的、能被观察或测量到的故障现象的规范描述。

故障模式一般按发生故障时的现象来描述。由于受现场条件的限制，观察到或测量到的故障现象可能是系统的，如制动系统不能制动；也可能是某一部件，如传动箱有异常响声；也可能就是某一具体的零件，如油管破裂等。因此，针对产品结构的不同层次，其故障模式有互为因果的关系。

故障模式不仅是故障原因分析的依据，也是产品研制过程中进行可靠性设计的基础。如在产品设计中，要对组成系统的各部分、组件潜在的各种故障模式对系统功能的影响及产生后果的严重程度进行故障模式、影响及危害性分析，以确定各种故障模式的严酷度等级和危害度，提出可能采取的预防改进措施。因此将故障的现象用规范的词句进行描述是故障分析工作中不可缺少的基础工作。

依据某检修部门几年内积累的故障数据；故障数据中的列车号主要是从002A到190A；车辆编号是从1车厢到8车厢；二级系统包括车体系统、车外系统、电气系统、给水卫生系统、供风系统、内装系统、转向架系统7大系统；各系统的故障百分比如表1所示。

由表1可知转向架系统在整个动车组系统中故障频率所占有效百分比达20％以上。根据转向架系统的结构特点和功能，将转向架划分为悬挂装置、架构组成。轮对轴箱定位装置、排障装置、驱动装置、制动装置、转向架配管及配线等。

表1 二级系统频率分布的输出结果

制动夹钳安装槽底部的加工刀痕是新造时遗留的质量问题，在制动夹钳检修工艺文件中并未规定该部位细化的检修要求。据此完善制动夹钳检修工艺文件，增加了安装槽底部检查及打磨工艺要求，在检修过程中须检查制动夹钳安装槽底部是否存在异物及是否有明显的接刀痕迹的施工工序。对于安装槽底部有异物的，须打磨清除;对于安装槽底部存在明显加工刀痕的，使用细砂纸打磨消除刀痕，保证安装槽底部的平面度。同时要求将检修过程出现的问题在后续新造产品中须做好产品质量控制，即对于新造产品也增加了底部平面度检查工序，确保后续产品的质量，这样就可杜绝出现损伤现象。在完善制动夹钳检修工艺的前提下增加了制动夹钳底部安装面的防护工艺。要求制动夹钳在运输过程中需对底部安装槽进行合理防护，以防止安装槽底部受到磕碰或沾染异物而影响组装质量。

依据某机车车辆股份有限公司采集积累的大量使用维护数据，进行了分类处理，得到动车组转向架的故障部位和故障类型表，如表２所示。

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表2 转向架系统故障模式统计表

从表２中明显看出，转向架系统总共有42个故障模式，制动装置包括轮对等故障达到30条，占26.78％，应重点加强与制动装置相关部件的管理维修和保养工作，及时发现故障隐患，杜绝事故。1 4.2动车组转向架故障原因分析 4.2.1部件设备漏油分析

通过表２分析可知零部件设备漏油在转向架故障中较为常见，可以占到总故障数的25％。通过对设备运行的观察发现可能故障原因是

（１）动车在运转时，在相对封闭的机械箱里，机器在运转时会产生大量的热量。动车组在全日制工作时，箱内温度逐渐升高，箱内压力也会逐渐增大．油液在箱内压力作用下从密封间隙处渗出。

（２）设计不合理；制造质量不良；使用维护不当，检查不及时。设备上的某些静、动配合面缺少密封装置，或采用的密封方案不合适；设备上的某些润滑系统只有给油路，而没有回油路，使油压越来越大，造成泄漏。

4.3制动装置故障分析

动车组制动装置故障在转向架系统故障中占到最大的比例，达到了26％以上。动车组转向架制动装置采用空液转换液压制动方式。制动装置故障不仅会造成动车组途中晚点，而且如处理不当会导致动车组发生事故，严重影响运输秩序，威胁乘客的生命财产安全。

制动系统的常见故障包括了制动控制装置传输不良、制动控制装置故障、制动控制装置速度发电机断线、制动力不足、制动不缓解、监控显示器显示抱死、列车紧急制动不能复位、监控器等控制设备无电等。制动控制装置传输不良时，制动时会检测制动力不足。传输不良主要是光连接器的连接插头松动、接触不良，终端装置接口卡板故障。当制动控制装置速度发电机断线时，车辆将无法进行滑行控制。制动力不足时，可能是UB－TRTD继电器故障、电路故障、制动管系泄漏、EP阀故障、检测传感器故障、BCU故障等。但出现制动抱死故障显示时，可能是由速度传感器断 线、PCIS防滑阀故障、CI与BCU信息传输故障导致再生制动与空气制动同时发生、BCU内部滑行、抱死检测控制错误显示制动系统故障等造成的。

4.4其他零部件的故障分析

轮对组成故障损伤，因其裸露车体外，且直接与地面钢轨接触，运行状况复杂，且轮对组成乃转向架的重要部件，如有故障易造成严重的事故。其次空气弹簧故障因其材质特殊为橡胶所制，较易被划伤，若运行时间长易造成空气弹簧的故障。其次还有横向减振器和抗蛇行减振器，这两者均为油压减振器，易造成漏 1 2 油故障，从而降低减振效果。制动夹钳的长时间使用及检修维护不当，使制动装置易出现故障。

4.5动车组转向架的故障模式、致命性分析(FMECA)

经过前面的分析，基本了解了动车组转向架的故障模式和发生原因，但是仍不清楚每种失效模式对转向架功能所造成的致命度的大小，所以需要对转向架进行FMECA分析[5-7]，以便掌握其可靠性薄弱环节，为可靠性评估与提高可靠度提供科学依据

部件ｉ以失效模式ｊ 发生失效时，该零部件的致命度为：

CRij ＝α

ijβijλ

i

ij是部件式中aij是部件i以失效模式ｊ而引起部件的失效模式概率；βi以失效模式j发生失效造成部件损伤的概率。国标草案中将此称为丧失功能的条件概率。其值为１，表示肯定发生损伤；0.5表示可能发生损伤；0.1表示很少可能发生损伤；０表示无影响。λi是部件i成为基本失效件的故障率采用平均故障率。

通过上面的分析，可以看到在转向架的各个主要部件中轮对部件的部位致命度最大，主要是因为轮对承受了车辆与线路间相互作用的全部载荷及冲击，且直接与地面钢轨接触。其次是制动卡钳（动车）、空气弹簧和轴箱体，它们将是影响转向架可靠性的关键部件。另外，横向减振器部件的致命度也不小，虽然抗蛇行减振器的故障致命度并不很大，但它是使动车组在行驶时具有良好的平稳性、舒适度和安全性的保证，列车在高速行驶中易发生转向架蛇行运动，所以也应该加以重视。具体到故障模式致命度来看轮缘擦伤、横向减振器漏油、制动夹钳漏油、空气弹簧破损、橡胶垫破损等，是重点针对的对象，对此可以采取以下措施：

（１）对于轮缘擦伤、横向减振器漏油、制动夹钳漏油、空气弹簧破损、橡胶垫破损、磨损、弹簧断裂、弹力不足等故障，要加强车辆行驶前、行驶后检查，必要时采取无损检测或磁力探伤，如发现部件有微小裂纹，应及时更换防止裂纹进一步扩展，磨损加剧等。同时建议使用抗拉压、抗剪切、抗扭转、耐磨损的材料来制造，合理改进制造工艺过程，提高部件的质量和使用寿命。

（2）动车组维修部门维护转向架时应严格按照维修手册规定进行，并对致命度大的部件和模式加以重视。

第5章.动车组转向架轴承的检测技术与处理

5.1动车组转向架轴承故障诊断的基本内容

动车组转向架轴承故障诊断与监测是通过轴承的劣化损伤以及性能状态参数,来判断和预测其可靠性和使用性,对异常情况的部位!原因和危险程度进行识别和诊断,及时的可靠的反映故障,防止事故的发生,保证整个动车组运行正常“总的来说,动车组转向架故障诊断的内容是:状态的监测,故障诊断和正确指导轴承的管理与维修三部分。

1.状态监测状态监测就是要采用各种方法掌握设备的运行状态,如检测!测量!分析和判别等”还需要结合系统的现状以及经验,考虑环境和突发因素,准确判断轴承状态,当其出现异常时,发出警报,提醒相关人员采取及时的措施“系统要具有显示和记录其状态的功能,为设备的故障分析和可靠性分析提供信息和基础数据”

2.故障诊断故障诊断技术的实质是:根据状态监测所获得的信息与数据,结合滚动轴承的运行历史!结构特性和参数条件,对滚动轴承的各种不同类型的故障进行预报和分析,并确定其性质!类型!原因!部位!严重程度!性能趋势和后果“

3.指导轴承的管理维修根据诊断结果,决定设备的维修方式和维修周期”避免/过剩维修0,防止因不必要的拆卸使设备精度降低,延长设备寿命;减少维修时间,提高生产效率和经济效益;减少和避免重大事故发生,故不仅能获得巨大经济效益,而且能获得很好的社会效益“ 5.2动车组转向架轴承故障监测常用技术

机械故障诊断技术发展几十年来,产生了巨大的经济效益,成为各国研究的热点，从诊断技术的各分支技术来看,美国占领先地位”美国的一些公司,如Bently,HP等,他们的监测产品基本上代表了当今诊断技术的最高水平“发展至今,动车组转向架轴承故障监测的常用技术主要有:振动诊断技术,温度诊断技术,油样分析技术,油膜电阻诊断技术,声发射诊断技术等”下面简要介绍这些方法“1.振动诊断技术振动诊断技术是应用最早的!使用范围最广的故障监测诊断技术”运行的机械设备产生振动的原因是:表面的接触摩擦和旋转部件的不平衡等“进一步的研究表明:振动的强弱及其包含的主要频率成份和故障类型!部位和原因等有着密切的联系。本论文就是采用振动诊断技术是通过安装在轴承座和箱体上的压电式传感器采集轴承的振动信号,并采用有效的方法对其进行分析和处理，振动分析法具有: 4 1.对各种类型工况的轴承适用;对早期轻微故障诊断有效;信号采集方便，分析简单，直观;诊断结果可信度高,在实际中得到了极为广泛的应用，在实际诊断中,传感器采集振动信号中不仅反映轴承本身的工作情况,还包含了动车组中其他运动部件和结构的干扰噪声，在动车运行中,有轻微的局部故障的滚动轴承的振动信号成分往往会被干扰信号淹没,很难被分离与识别,对轴承的工况和故障的诊断会有一定的影响，因此,轴承振动诊断技术的关键是采用先进合理的振动诊断分析处理技术来抑制干扰信号，提取故障特征信息，有效地及时地发现轴承故障。

2.温度监测技术温度监测是通过测量运行中滚动轴承的温度来监测其工作状态是否正常的方法，温度监测法是一种常规!操作简单的故障诊断技术,轴承的温度对轴承的磨损程度和烧伤较为敏感,其应用在一定程度上能较好的反映轴承运行故障,提高了故障检测效率和增加了行车可靠性，但这种方法的缺点是:只有当轴承故障累积到相当严重的程度后,也就是轴承故障的晚期症状,温度才有明显的变化，而轴承出现早期故障如点蚀!剥落和轻微磨损时,温度监测无法发现”由于摩擦产生的热量与相对速度的平方成正比,车辆速度与切轴时间成反比,因此,温度监测逐渐成为滚动轴承的辅助监测技术,降低风险。

3.油样分析技术磨损断裂腐蚀和润滑不当是动车组转向架轴承失效的方式,其中润滑不当占主要部分，由于轴承在运行过程中是用油润滑或油冷却,零部件磨损等原因产生微小颗粒必然会带入到循环油液中，对轴承所使用的润滑油进行常规理化分析,或对其中的金属颗粒进行铁谱分析!颗粒计数等分析以及根据其形状和尺寸来判断轴承故障,就是油样分析技术，它能发现轴承的早期疲劳失效,可作磨损机理研究等特点,但是,这种方法易受其它外界因素的影响,一般用于离线监测,这样会导致信息可能不全面,还得依靠人力来管理,所以,这种方法具有很大的局限性

4.油膜电阻诊断技术动车组转向架轴承在旋转过程中,如果润滑良好,滚道和滚动体之间会有一层良好的油膜,由于油膜的作用,内圈与外圈之间有很大的电阻,达到兆欧姆以上;当油膜遭到破坏时,其电阻的值就会降低,甚至接近0欧姆，故电阻越大,油膜就越厚,摩擦就小,属于正常运行状态;若电阻很小时,油膜就比较薄,轴承摩擦大,属异常运行状态，我们可以通过测量轴承内外圈的电阻, 1 5 对滚动轴承磨损腐蚀等异常进行判断,但对表面剥落压痕裂纹等异常诊断效果差,其特点是适用于旋转轴外露的场合,对不同的工况条件可使用同一评判标准。

5.声发射诊断技术声发射(AcousticEmiSSion简称AE)是指物体在受到形变或外界作用时,因迅速释放弹性能量而产生瞬态应力波的一种物理现象发射检测是一种动态无损检测方法,即:使构件或材料的内部结构,缺陷或潜在缺陷处在运动变化的过程中进行无损检测发射信号来自缺陷本身,对被检件的接近要求也不高,可以利用发射诊断技术长期监测轴承的运行状态与安全性发射检测到的是一些电信号,根据这些电信号来解释结构内部的缺陷变化往往比较复杂,需要丰富的知识和其他试验手段的配合，另一方面,声发射检测环境常常有强的噪声干涉,虽然声发射技术中己有多种排除噪声的方法,但在某些情况下还会使声发射技术的应用受到限制。

5.3机车车辆轴承故障机理分析 5.3.1轴承故障的振动原因

动车组转向架一般是内圈与动车的传动轴的轴顶过盈配合连接,工作时随轴一起转动;而外圈安装在轴承座或箱体上,工作时是固定或相对固定“由于内圈与传动轴连接,外圈又安装在轴承座或轴箱上,这样在动车组的运行过程中,对轴承和轴承座或箱体组成的振动系统产生激励,使该系统振动”引起轴承振动的原因除了外部激励因素(传动轴上其它零部件的运动和力的作用等)之外,如图 3-1所示。

5.3.2动车组转向架轴承缺陷产生的特征频率

当滚动体和滚道接触处遇到一个局部缺陷时,就有一个冲击信号产生缺陷在不同元件上,接触点经过缺陷的频率是不相同的,这个频率就称为特征频率,特征 6 频率可以根据轴承的转速!轴承零件的形状和尺寸由轴承的简单运动关系分析得到如图3一2所示，在外圈固定,内圈与轴一起旋转的情况下,假如内圈滚道!外圈滚道或滚动体上有一处局部缺陷,则两种金属在缺陷处相接触时的冲击振动间隔频率。1 7

结束语

踉踉跄跄的忙碌了半个月，我们的实习论文课题也终将告一段落，也基本达到预期的效果，心里也有一丝丝的成就感。但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽如人意的地方，本设计在何剑和曹楚君老师的悉心指导和严格要求下已经完成。从课题选择、方案设计到具体的设计和定稿，每一次改进都是我学习的收获。在实训的这段时间，也始终感受着导师们的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅，在此向何剑和曹楚君老师表示深深的感谢。

转向架是动车组的走行部，而构架组成作为转向架的重要组成部分，其重要性尤为突出。一个小的产品缺陷也有可能引发大的产品质量问题。车辆检修过程不仅是产品功能恢复的过程，而且是车辆故障隐患排除的过程。所以对待修车要从问题的根源进行分析并彻底解决，完全消除影响列车安全运行的因素，为列车的安全运行保驾护航。1 8 参考文献：

[1].袁清武.车辆构造与检修[M].北京：中国铁道出版社，2006.[2].陈世和.车辆修造工艺与装备[M].北京：中国铁道出版社，2004.[3].宋永增.动车组制造工艺[M].北京：中国铁道出版社，2007.[4].中国铁道部.CRH1型动车组途中故障应急处理手册[M].北京：中国铁道出 [5].曾全君.地铁车辆车轮寿命分析[J].铁道技术监督，2008,36 [6].国莹，马贤海，杨存法.转K2型转向架轮对偏磨故障分析[J].铁道机车车辆，2007,27(4).[7].李春艳，霍秀峰.转K2型转向架故障分析及改进建议[J].铁道车辆，2001,39(6).[8].萨师煊,王珊数.数据库系统概论[M].北京:高等教育出版社.2000.[9].施敏芳.滚动轴承在线监测与故障诊断系统[J].轴承,2001,(8):4一7.1 9

第二篇：车组转向架故障原因分析及改进方法

摘要

安全是铁路运输的永恒主题，客车安全又是铁路安全的重中之重。旅客列车作为复杂系统集成，任何细小的故障隐患，都将可能造成无法估量的损失。客车安全工作就是运用科学的维修策略，做到超前处置，预警预控，提前将各种故障源排查出，将风险点消除掉，加强安全控制力，降低事故损失，确保旅客列车安全秩序平稳。本论文以 25K 型客车 CW-2 型转向架的故障统计数据作为分析依据，统计梳理了客车走行部的多种故障模式，综合乌鲁木齐车辆段的运营线路、季节气候、运行里程以及维修水平等多方面因素，运用数据统计以及相关性分析，确定出影响客车走行部故障主要的相关因素以及故障模式。针对影响客车走行部的主要故障模式，运用故障树的模型分析，查找出影响故障模式中基本事件，以风险管理的理念，对故障模式中的基本事件进行风险要素分析评估，确定影响岗位质量安全的风险点，通过风险对策措施表，对影响质量安全的关键环节以及卡控流程进行完善，做到隐性故障的提前消除，预防客车安全事故的发生。合现场作业实际，本论文选取了客车走行部维修班组作为基于风管理维修策略的实施对象。根据“管理规范化”的要求，融合岗位安全职责、基本作业过程、规章管理制度以及安全质量控制措施等方面，修订出符合现场风险管理实际的《检车员岗位风险控制说明书》；根据“作业标准化”的要求，客车走行部故障模式、事故基本事件、安全风险点、基本作业过程以及质量标准，修订完善出具有操作性的《25K 型客车转向架流程风险辨析指导书》。通过对基于 25K 型客车 CW-2 型转向架故障统计以及因素相关性分析，运用故障模式故障树分析，基本事件的风险辨析、评估和层级防控，完善了分级管理、预警预控的客车维修策略，确保了现场安全作业管理的全面、准确、有效，进一步提高了客车维修水平。关键词：故障模式；相关性；维修策略 1

目 录

摘 要...............................................................1 第1章 绪论..........................................................4 1.1 研究背景及意义....................................................4 1.1.1我国机车车辆维修现状与发展.......................................4 1.1.2课题选择及意义...................................................5 1.2 文献综述..........................................................6 1.2.1国内外检修策略的发展.............................................6 1.2.2以可靠性为中心的维修（RCM）概述..................................7 1.3 文献分析及总结....................................................8 1.4 论文的研究内容及方法.............................................8 第2章..............................................................10 2.1动车转向架故障类型统计............................................10 2.2动车组转向架故障原因分析..........................................12 2.2.1部件设备漏油分析................................................13 2.3制动装置故障分析..................................................13 2.4其他零部件的故障分析..............................................13 第3章..............................................................14 3.1动车组转向架的故障模式、致命性分析（ＦＭＥＣＡ）..................14 第4章..............................................................17

4、结束语.............................................................17 参 考 文 献...........................................................18

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 我国机车车辆维修现状与进展

（1）我国机车车辆修制状况近年来随着我国高速铁路的开通运营，以及动车组的广泛开行，我国在机车车辆的维修模式上也逐渐发生着显著地变化[1]。一方面以高速动车组的维修模式已经脱离了原有的传统检修模式，运用先进的可靠性和安全性维修理念，以走行公里合理安排一、二、三、四、五级修程，实行白天运行，夜间停留检修的修制，充分利用库停时间，按不同修程完成各检修单元，体现灵活多样的维修特点。另一方面是传统的普速铁路，依然沿用比较成熟的计划性预防维修体制，并增加了关键零部件的寿命管理，虽然提高了计划标准化维修的高安全性，在统一的计划修体制下，维修的灵活性不足，直接造成维修成本居高不下。

（2）我国机车车辆维修存在的问题

1、我国机车车辆维修制度不均衡。随着近几年我国高速列车的投入使用，机车车辆维修工作将呈现以向“以可靠性为中心(RCM)”的维修制度发展的动车组检修制度

[1]，和以计划预防修为主的普速列车检修制度这两种维修模式共存的局面。一是在部分检修段两种维修制度同时存在必然会增加维修组织的难度。二是检修周期短、维修成本高、停车时间长的计划预防维修制度已经逐渐无法适应“大密度、高频次、高安全”的列车组织模式。

2、我国维修理论基础薄弱。多年来，我国客车车辆维修重视实践，轻理论现象比较突出，致使实践中经常出现基本概念混乱，导致“维修不足”和“过度维修”维修的现象。随着铁路运营体制的深入改革，客车维修部应进一步对可靠性、可维护性、可用性方面的研究和实践，加强对设备设施的风险研判，建立适应自身环境特色的维修理论体系。

3、客车车辆采购、设计中缺乏可靠性、维修性工程的应用。这种现象尤其凸显在普速列车的维修中，在我国铁路客车车辆在出厂设计方面只对客车车辆性能和结构进行设计，没有对可靠性、维修性指标提出要求，也没有对客车车辆交货后进行可维护性检验验证，这就造成客车车辆可靠性和维修性方面得不到很好的保证，给运营维修带来了不少的困难。

1.1.2 课题选择及意义

位于祖国大西北的某车辆检修段承担着日均检修到发列车18列300余辆，确保着日均发送20000余名旅客出行安全，并担负着2100余辆运用客车的维修、保养安全管理任务。主型车为构造时速140公里、转向架为CW-2型准高速25K型车底，主要担负乌鲁木齐至北京（T69／70）、上海（T53／54）、汉口（T193／194）的旅客运输，一次往返需连续运行4-5天，走行里程达8000公里以上。转向架是铁路客车运用安全的核心部件之一，它直接承载车体和旅客重量，保证车辆顺利通过曲线，它的各种参数直接决定了车辆的稳定性和乘坐舒适性，其运用的高安全性和高可靠性是确保旅客生命财产安全的关键中的关键。该客车车辆段主型客车是长春客车厂2000年制造的以CW-2型转向架为走行部的25K型客车，保有量为467辆，约占保有客车总数的40%。长春客车厂生产制造的准高速客车CW—2型客车转向架，是在充分吸收借鉴国外先进技术经验的基础上，并结合我国实际情况新设计的转向架，在通过安全性、平稳性实验后，已于1995年春投入运行。该段自2001年8月正式投入CW-2型转向架运用以来，在检修理念、维修体系、作业方式等方面产生了翻天覆地的变化。同时，为运用维护好该型客车，结合人员结构、配件供给模式、以及相关的工装设备改进等方面，在确保25K型客车安全、可靠方面历经9年做了大量的探索与尝试，并积累了内容丰富的故障和维修数据资料。论文选题将从主型25K型车的CW-2转向架结构、检修人员的素质、检修设备、检修标准和制度等方面来思考25型客车走行部安全性、可靠性的维修模式。同时根据西北地区客车运行的线路环境和检修情况，结合事故致因模型化进一步分析导致转向架事故的原理和机制，采用数理统计方法对转向架系统故障数据进行了分析,通过获得转向架系统故障模式生成规律，进一步运用以可靠性为中心的维修思想，改进完善客车转向架运用维修策略，降低维修费用，确保25型客车持续、安全平稳、可靠运行。

1.2 文献综述

1.2.1 国内外检修策略的发展

工业化从手工作坊对机械化、电气化、信息化时代，各个时期的设备管理与检 4 修方式有很大的变化[2]，一般来说可分为故障检修阶段、计划检修阶段和状态检修阶段。

（1）故障检修阶段

故障检修阶段也称为事后检修阶段[2]，是设备检修最早出现的方式。也是一种比较直观的维修方式，即设备设施出现故障不能确保安全有效运行的时候，对设备设施采取故障消除性维修，也属于一种应急性维修，由于对检修条件的安全性考虑的不是很充分，在维修过程中往往付出较高的维修成本。

（2）计划检修阶段

针对故障维修存在准备工作不足的弊端，计划性检维修根据设备故障功能失效与运行时间之间的关系，确定检修内容和检修周期，维修人员根据所确定的维修内容准备相应的维修配件、工装和场地，并在周期临界点实施维修，提前将故障预防在事故发生之前，确保了设备设施在运转中期内的可靠性和安全性，这种 维修模式对与时间有关的损耗性部件有较好的效果，但对非损耗性部件就难以确定出其周期性，为了确保安全，往往采取提前更换的方式，也造成了不必要的“过度维修”现象的出现。

（3）状态检修阶段

随着故障诊断水平的提高，以及故障诊断设备的广泛运用，设备的在线监测成为确保安全必不可少的辅助方式，对设备运行状态的实时监控，也为设备功能性的失效状态提供了比较直观发现手段，维修人员可根据监测结果在设备部件临近，失效的时候，进行实时维修，达到了设备按需维修的目的。但对于设备系统 性强、构造复杂的设备，由于监测点繁多，增加了检测的难度和维修计划的复杂程度，不利于维修效率的提高。

（4）以可靠性为中心的维修

在1960年代，美国联邦航空局对当时最先进的波音747飞机有着严格的维修要求[2]，导致产生非常繁重的维修任务计划，使这种技术先进的飞机给维修体制提出了严峻的考验。而繁杂的维修任务使得航线运营波音747飞机难以盈利。同时也暴露出，即便使用基于时间的更换或翻修之类的预防性维修，也没有有效地现住地 5 减少产品失效率。1980年通过对航空工业费用效益的观察得到广泛共识，军事工业和其他工业也都作为加强维修程序的要求，开始应用以可靠性为中心的维修方式，诸如核电站、化工、汽车、制造、石油和天然气、建筑等行业。

1.2.2 以可靠性为中心的维修（RCM）概述

RCM（以可靠性为中心的维修，Reliability Centered Maintenance）是当前维修领域比较通行的以设备预防维修理念为基础的体系性维修的工程过程[2]。

（1）RCM的基本观点

1、设备设施的固有可靠性和安全性是由最初设计和制造水平决定的，如果设备的固有可靠性与安全性水平不能满足使用要求，相通过提高维修的次数来提高设备的安全性是达不到预期效果的。因此，增加维修次数，不一定会使设备越可靠和越安全。

2、设备设施在运行过程中出现故障隐患是不可避免的，而且每种设备故障产生的原因也不尽相同，维修工作的重点就是预防有严重后果的故障发生。因此，在故障维修工作中，要根据设备故障所产生的不良影响及后果，有针对地制定不同的维修策略。

3、探查设备设施故障规律，合理安排维修时机。在对设备进行维修工作时，要尽量弄清设备的故障模式，对有耗损性的设备可很据故障统计规律安排较为合理的保养和维修（更换），来预防故障隐患造成设备功能性失效。对损耗较少的设备设施，如果按照故障统计规律，安排定期的维修或更换，可能对设备的维护效果不是很理想，对此类设备更适宜于通过检查、监控采取视情维修方式。

4、以最小经济费用保证设备设施的安全性和可靠性。维修工作中，对设备采用不同的维修策略，其所需要耗费的维修资源是不相同的，甚至是相差巨大。

1.3 文献分析及总结

从上述文献综述可以看出，无论是传统的事后维修还是现代发展起来的RCM/LCC模式，都把确保设备的安全可靠作为维修的第一出发点。由于行业、地域、装备、人员、环境的差异，对设备的维护往往是各种维修方式相互交叉、综合运用，在满 足可靠性、可用性的前提下，尽可能的减少维修费用和人力成本。

维修理论发展历史表明，任何一种维修方式、维修理论，都是通过总结前人的理论、方法以渐进的方式发展起来，不存在基于某一种设备检修理念和维修策略可以确保使用设备的绝对安全，再科学的检修理念和设备维护手段也只有和现场实际环境紧密结合，基于相似设备的维修经验和现场数据统计，分析清楚理论、方法与现场的实际差距，相互取长补短才能发挥其应有的效果。

随着现代设备的系统复杂性和运行环境的不确定性，只有在巩固和加强现有的维修基础上，充分吸收、借鉴当代最新的维修理论和方法，努力探索出新的维修模式，才有可能不断改善现有环境对维修的束缚，进而实现设备安全性、可靠性和可用性的新的突破。

1.4 论文的研究内容及方法.本论文以铁路交通运输系统某站 25K 型客车 CW-2 型转向架作为研究对象，以该对象故障统计数据作为分析依据，运用数据统工具计统计，分析了客车转向架的多种故障模式，综合该车辆段所处的地理位置、气候条件、运营线路、运行里程以及维修水平等多方面故障影响要素，分析确定出影响故障的主要因素，并结合因素相关性分析，寻找出影响客车走行部主要故障模式的关键风险因素。

运用故障树的模型分析，对影响客车走行部的主要故障模式，查找出影响故障模式中基本事件。运用风险管理的理念，对故障模式中的基本事件进行风险要素分析评估，辨析出影响维修质量的风险点，通过制定合适的风险对策措施表，对容易造成故障隐患安全的关键环节进行有效维修，做到隐性故障的提前消除，预防客车安全事故的发生。

本论文结合客车安全现场作业实际，根据“管理规范化”的要求，选取了影响客车走行部维修质量的库检班组和乘务组作为基于风险管理维修策略的实施对象。通过构建风险管理维修策略体系，从岗位安全职责、基本作业过程、规章管理制度以及安全质量控制措施等方面入手，重点是为了修订出符合现场风险管理 实际的控制流程。根据“作业标准化”的要求，认真分析客车走行部故障模式、事故基本事件、安全风险点、基本作业过程以及质量标准，修订完善出具有操作性的风险辨析措施。

通过对转向架故障统计以及因素相关性分析，运用故障模式事故树分析，基本 事件的风险辨析、评估和层级防控，目的是为了构建确保了现场安预警预控的客车维修策略，能够进一步提高客车维修水平。

第2章

2.1动车转向架故障类型统计

在分析产品故障时，一 般是 从 产 品 故 障 的 现 象 入手，通过故障现象（故障模式）找出原因和故障机理。对机械产品而言，故障模式的识别是进行故障分析的基础之一。

由于故障分析的目的是采取措施、纠正故障，因此在进行故障分析时，需要在调查、了解产品发生故障现场所记录的系统或分系统故障模式的基础上，通过分析、试验逐步追查到组件、部件或零件级（如螺母）的故障模式，并找出故障产生的机理。

故障的表现形式，更确切地说，故障模式一般是对产品所发生的、能被观察或测量到的故障现象的规范描述。

故障模式一般按发生故障时的现象来描述。由于受现场条件的限制，观察到或测量到的故障现象可能是系统的，如制动系统不能制动；也可能是某一部件，如传动箱有异常响声；也可能就是某一具体的零件，如油管破裂等。因此，针对产品结构的不同层次，其故障模式有互为因果的关系。

故障模式不仅是故障原因分析的依据，也是产品研制过程中进行可靠性设计的基础。如在产品设计中，要对组成系统的各部分、组件潜在的各种故障模式对系统功能的影响及产生后果的严重程度进行故障模式、影响及危害性分析，以确定各种故障模式的严酷度等级和危害度，提出可能采取的预防改进措施。因此将故障的现象用规范的词句进行描述是故障分析工作中不可缺少的基础工作。

依据某检修部门几年内积累的故障数据；故障数据中的列车号主要是从００２Ａ 到１９０Ａ；车辆编号是从１车厢到８车厢；二级系统包括车体系统、车外系统、电气系统、给水卫生系统、供风系统、内装系统、转向架系统 ７大系统；各系统的故障百分比如表１所示。由表１可知转向架系统在整个动车组系统中故障频率所占有效百分比达２０％以上。根据转向架系统的结构特点和功能，将转向架划分为悬挂装置、架构组成。轮对轴箱定位装置、排障装置、驱动装置、制动装置、转向架配管及配线等。

表1 二级系统频率分布的输出结果

依据某机车车辆股份有限公司采集积累的大量使用维护数据，进行了分类处理，得到动车组转向架的故障部位和故障类型表，如表２所示。

表2 转向架系统故障模式统计表

从表２中明显看出，转向架系统总共有４２个故障模式，制动装置包括轮对等故障达到３０条，占２６．７８％，应重点加强与制动装置相关部件的管理维修和保养工作，及时发现故障隐患，杜绝事故。

2.2动车组转向架故障原因分析 2.2.1部件设备漏油分析

通过表２分析可知零部件设备漏油在转向架故障中较为常见，可以占到总故障数的２５％。通过对设备运行的观察发现可能故障原因是（１）动车在运转时，在相对封闭的机械箱里，机器在运转时会产生大量的热量。动车组在全日制工作时，箱内温度逐渐升高，箱内压力也会逐渐增大．油液在箱内压力作用下从密封间隙处渗出。（２）设计不合理；制造质量不良；使用维护不当，检查不及时。设备上的某些静、动配合面缺少密封装置，或采用的密封方案不合适；设备上的某些润滑系统只有给油路，而没有回油路，使油压越来越大，造成泄漏。

2.3制动装置故障分析

动车组制动装置故障在转向架系统故障中占到最大的比例，达到了２６％以上。动车组转向架制动装置采用空液转换液压制动方式。制动装置故障不仅会造成动车组途中晚点，而且如处理不当会导致动车组发生事故，严重影响运输秩序，威胁乘客的生命财产安全。

制动系统的常见故障包括了制动控制装置传输不良、制动控制装置故障、制动控制装置速度发电机断线、制动力不足、制动不缓解、监控显示器显示抱死、列车紧急制动不能复位、监控器等控制设备无电等。制动控制装置传输不良时，制动时会检测制动力不足。传输不良主要是光连接器的连接插头松动、接触不良，终端装置接口卡板故障。当制动控制装置速度发电机断线时，车辆将无法进行滑行控制。制动力不足时，可能是 ＵＢ－ＴＲＴＤ继电器故障、电路故障、制动管系泄漏、ＥＰ阀故障、检测传感器故障、ＢＣＵ 故障等。但出现制动抱死故障显示时，可 能 是 由 速 度 传 感 器 断 线、ＰＣＩＳ防滑阀故障、ＣＩ与 ＢＣＵ信息传输故障导致再生制动与空气制动同时发生、ＢＣＵ内部滑行、抱死检测控制错误显示制动系统故障等造成的。

2.4其他零部件的故障分析

轮对组成故障损伤，因其裸露车体外，且直接与地面钢轨接触，运行状况复杂，且轮对组成乃转向架的重要部件，如有故障易造成严重的事故。其次空气弹簧故障因其材质特殊为橡胶所制，较易被划伤，若运行时间长易造成空气弹簧的故障。其次还有横向减振器和抗蛇行减振器，这两者均为油压减振器，易造成漏油故障，从而降低减振效果。制动夹钳的长时间使用及检修维护不当，使制动装置易出现故障。

第3章

３.1动车组转向架的故障模式、致命性分析（ＦＭＥＣＡ）

经过前面的分析，基本了解了动车组转向架的故障模式和发生原因，但是仍不清楚每种失效模式对转向架功能所造成的致命度的大小，所以需要对转向架进行ＦＭＥＣＡ 分析，以便掌握其可靠性薄弱环节，为可靠性评估与提高可靠度提供科学依据部件i以失效模式j发生失效时，该零部件的致命度为：

式中αｉｊ是部件ｉ以失效模式ｊ而引起部件的失效模式概率；βｉｊ是部件ｉ以失效模式ｊ发生失效造成部件损伤的概率。国标草案中将此称为丧失功能的条件概率。其值为１，表示肯定发生损伤；０．５表示可能发生损伤；０．１表示很少可能发生损伤；０表示无影响。λｉ是部件ｉ成为基本失效件的故障率采用平均故障率，其计算公式为：

式中ｎｉ为部件ｉ 在规定时间内的故障总次数；Ｔｊ为部件ｉ在规定时间内故障间隔时间序列中的第ｊ个故障间隔时间；ｍ 为故障间隔时间的个数。

根据上面介绍的ＦＭＥＣＡ分析方法，结合笔者掌握的动车组转向架使用维护故障数据，经过处理，得到该车型转向架主要部件的ＦＭＥＣＡ分析结果如表３所示。

通过上面的分析，可以看到在转向架的各个主要部件中轮对部件的部位致命度最大，主要是因为轮对承受了车辆与线路间相互作用的全部载荷及冲击，且直接与地面钢轨接触。其次是制动卡钳（动车）、空气弹簧和轴箱体。

表3 动车组转向架主要部件FMECA分析表

续表3

它们将是影响转向架可靠性的关键部件。另外，横向减振器部件的致命度也不小，虽然抗蛇行减振器的故障致命度并不很大，但它是使动车组在行驶时具有良好的平稳性、舒适度和安全性的保证，列车在高速行驶中易发生转向架蛇行运动，所 15 以也应该加以重视。具体到故障模式致命度来看轮缘擦伤、横向减振器漏油、制动夹钳漏油、空气弹簧破损、橡胶垫破损等，是重点针对的对象，对此可以采取以下措施：（1）对于轮缘擦伤、横向减振器漏油、制动夹钳漏油、空气弹簧破损、橡胶垫破损、磨损、弹簧断裂、弹力不足等故障，要加强车辆行驶前、行驶后检查，必要时采取无损检测或磁力探伤，如发现部件有微小裂纹，应及时更换防止裂纹进一步扩展，磨损加剧等。同时建议使用抗拉压、抗剪切、抗扭转、耐磨损的材料来制造，合理改进制造工艺过程，提高部件的质量和使用寿命。（２）铁路管理部门，应加强铁路线路钢轨和沿线设施设备和运行环境的整理维护，以减少车辆运行除外的意外故障。（３）动车组维修部门维护转向架时应严格按照维修手册规定进行，并对致命度大的部件和模式加以 重视。

第4章

４、结束语

通过ＦＭＥＣＡ方法分析可以发现同一设备系统中不同功能的零部件因其重要程度不同以及结构上的差异，其危险优先数也会有所不同，因此在设计中就需要区别对待，将危险优先数特别高的部件优先考虑。本文通过现场使用维护数据，对动车组转向架故障车控制电器柜其他空气断路器故障导致的质量问题。

参 考 文 献

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第三篇：动车组车门故障分析及改进方法

摘要

车门故障一直是影响动车组正常运行的主要故障之一，本文通过介动车组车门的工作原理，针对动车组车门故障的几起典型故障案例，按机械类、电气类等故障引发的原因分类进行分析总结，并就零部件专业检修、动车组运用检修提出对策措施。2013年年底，全路动车组在运营过程中发生多起车门故障，严重影响了铁路运输正常秩序，成为影响动车组运行安全的极大隐忧，为降低动车组车门系统故障率，确保运输秩序，通过梳理车门故障记录，分析查找共性问题，并以典型案例为突破点进行分析研究，制定完善动车组检修检修整治方法。关键词;动车组车门故障分析处理措施。

I

目录

摘要..................................................................................................................................................I 第1章绪论.......................................................................................................................................1

1.2动车组的发展....................................................................................................................3 第2章塞拉门介绍...........................................................................................................................6

2.1塞拉门系统组成................................................................................................................6 2.2塞拉门主要功能简介........................................................................................................7 2.2.2塞拉门控制....................................................................................................................7

2.2.3拓展功能................................................................................................................9

2.3典型故障原因及分析...............................................................................................................10

2.3.1动车组运行中通过司机室监控屏显示的几种故障现象........................................12

2.4动车组车门常见故障分析.......................................................................................13

第3章动车组车门系统的日常管理和维护.................................................................................15

3.1减少动车组运行中车门故障的数量.......................................................................16 3.2加强对相关部件清洁和润滑...................................................................................16 3.3对策措施...................................................................................................................17

致谢................................................................................................................................................19 参考文献:.......................................................................................................................................20

II

第1章 绪论

随着世界经济的迅速发展，人们生活中的交通不仅变得越来越便利，同时还给社会发展带来了巨大的帮助。在这其中，动车因为自身具有安全和高效的工作特点，成为了社会各界共同关注的问题，其中单翼塞拉门与双翼对开门一直是动车中对应的自动门系统最为典型的两种结构。本文将目前新型动车中自动门系统自身工作原理以及结构性能进行了一次阐述，并且以此作为基础对塞拉门方面的电气控制系统进行了研究。

当今，社会的发展与人们周边的交通环境是分不开的，交通方面的问题一直是自古以来人们共同关注的问题。由于最近几年交通事故在国内引起的社会反映非常强烈，所以交通状况也逐渐成为了人们在生活中经常谈到的话题。在动车方面，因为其自身所具有的快速以及安全等特点，自从出现以来就一直被社会各界的人们所喜爱。本文对动车中塞拉门电气相关控制系统进行了一次分析，并将其中存在的相关问题进行了解决。

动车组最先是从德国与法国这两个国家开始进行研究的，在1903年，世界第一辆动车组在德国诞生。由于德国和法国自身国土面积相对较小，同时欧洲各国自身铁路路基所具有的承重能力相关标准有着巨大的差异，因此在德国以及整个西方国家之中，动车组的发展速度一直都比较缓慢。但是在日本，人们在1964年的时候首先进行了高速新干线的建设与开通，直至今日，日本高速机车方面都在不断地发展着，其传动方式也一直在不断地发生着变化，并且进行着持续地更新和进步，对应的动车组速度也从每小时210千米逐渐提升到了每小时300千米。而和日本情况不同的是，德国与法国两个国家在对动车进行研究的时候，其主要的研究内容是以动力牵引相关模式为主的，法国主要研究的为动力集中式，并且对应的当地第一条投入运行的铁路干线在1983年出现，在动力集中牵引这一作用下，动车组自身速度能够达到每小时270千米，而在1990年，其最高的运行速度已经达到每小时300千米。在德国，人们于1962年所研制出的客车能够达到每小时160公里，在1977年之后便提高到了每小时200公里。在1989年的时候，德国终于开始对高速列车进行制造，并且在1990年的时候这种列车被投入使用。至今，德国已经研制出第三代具有动力分散功能的高速列车，其车速最高 能够达到每小时300千米。在这之中，动车组自身车门都是电动车门，是通过系统进行统一控制的，人们在上下车以及乘车的过程中如果挤靠车门，那么可能会发生严重事故。现在在国内，大部分动车所使用的都是塞拉门式的电气控制相关系统。

1.1动车组简介

动车组，亦称多动力列车组合（Multiple Units,MU），电力动车组叫做EMU，内燃动车组叫DMU，把动力装置分散安装在每节车厢上。动车的动力来源分布在列车各个车厢上的发动机，而不是集中在铁路机车上。电力动车组又分为直流电力动车组和交流电力动车组两种。动车一般指自带动力的轨道车辆，区别于拖车。动车和拖车一起构成动车组。动车类似机车要牵引拖车，因此，某动车的时速肯定大大高于它所在动车组的时速。动车组有两种牵引动力的分布方式，一是动力分散，二是动力集中。但实际上，动力集中式的动车组严格上来说只能算是普通的机车+车辆模式的翻版再升级。动车组是城际和市郊铁路实现小编组、大密度的高效运输工具，以其编组灵活、方便、快捷、安全，可靠、舒适为特点备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐。

我们通常看到的电力机车和内燃机车，其动力装置都集中安装在机车上，在机车后面挂着许多没有动力装置的客车车厢。如果把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆便叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组，就是动车组。带动力的车辆叫动车，不带动力的车辆叫拖车。

动车组有两种牵引动力的分布方式，一种叫动力分散，一种叫动力集中。动力分散电动车组的优点是，动力装置分布在列车不同的位置上，能够实现较大的牵引力，编组灵活。由于采用动力制动的轮对多，制动效率高，且调速性能好，制动减速度大，适合用于限速区段较多的线路。另外，列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。动力分散的电动车组的缺点是：牵引力设备的数量多，总重量大。动力集中的电动车组也有其优点，动力装置集中安装在2～3节车上，检查维修比较方便，电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。中国的动车组列车分为三大级别：高速动车组（时速250及其以上，标号G，主要对应高速铁路），目前还没有上限时速；一般动车组或中速的（标号D，时速160和200公里，主要对应快速铁路）、低速动车组（南车青岛公司把技术能力下延而研究时速140公里的，以适应城市轻轨）。

2007年，动车组开进了北京站、兴城站。

图1 动车组展示

中国的动车技术时速上升很快，株洲南车集团动车组技术仅用了不到4年就从时速160公里起步到2008年实现时速300公里的大飞跃，后来的试验时速接连突破一个个台阶。另外，2015年8月它中国出口马来西亚的米轨铁路动车组创下了时速176公里的米轨铁路世界速度之最。另外，种类发展多，如研制高寒型、城际型如2013年中国首列时速160公里城际动车组下线并准备时速下延以覆盖更多

1.2动车组的发展

动车发明了，单节车厢会动了。由动车编成的动车列车和与无动力车厢混编的列车也有了。编组灵活，加速能力强，有些动车、动车列车或混编列车甚至两头都有司机室，不用专门的调车作业就能往返运行。

早期的动车各节自成体系，不能相互操作，列车中每节动车都要有人操作。然而通勤线路九曲十八弯，通勤列车又走走停停，即使是经验丰富的老司机之间的配合也难免会出差错，一旦前车猛然减速而后车刚好加速，又寸到弯道上。

频繁的脱轨事故使得动车列车编组只能很小，这大大扼杀了动车编组灵活的优势。好在车到山前自有路，一项来自新型电力机车的技术──重联──砸碎了动车发展的枷锁。重联，指用特定手段将兼容机车的联系在一起，由一个司机室操纵。最常见的手段是用一组重联电缆连接多台同系列机车的操控系统或动力系统。动车由电力机车发展而来，产生于电力机车的重联技术也很快用于动车列车。从此，动车列车与无动力车厢混编的列车可以由一个司机全面操控了。从此，动车组诞生了。动车组展示

二战结束，内燃机车也能重联了，内燃动车组出现。

70年代，法国试制了燃气轮机高速动车组──TGV-0。80年代，高速铁路网在欧洲延伸，风驰电掣的各系TGV以300km/h的速度成为法国人的骄傲。

90年代，TGV试验速度突破500km/h。

新世纪，TGV试验速度突破570km/h。中国CRT实验速度突破600公里每小时。

然而在大多数场合，动车组担负的都是市内、市郊、城际通勤任务。大多数轻轨、地铁以及国外大多数城际列车都是动车组。高速列车在动车组中只占很小比例。

引用一份来自网络的统计，世界各国/地区的铁路系统中，使用动车/动车组最大的为日本，占87%；荷兰、英国次之，分别占83%和61%；法国、德国又次之，分别占22%和12%。

我国400km/h以上速度动车组关键技术获得突破

（2015年）8月7日从科技部获悉，近日，科技部高新司在北京组织专家对“十二五”国家科技支撑计划“更高速度等级动车组转向架关键技术研 4 究及装备研制”（2011BAG10B00）项目进行了验收。

项目由青岛市科学技术局组织实施，在南车青岛四方机车车辆股份有限公司、北京交通大学、西南交通大学、同济大学等课题承担单位共同努力下，研制出适用于400km/h以上速度等级动车组转向架样机，并通过台架试验验证。这也标志着我国高速轨道交通技术在350km/h动车组技术平台的基础上得到了进一步的提升与完善

第2章塞拉门介绍

图3 动车

组司机登乘门

2.1塞拉门系统组成

塞拉门系统主要由门板、门上部运动机构、下导轨、门控单元、门开关按钮、紧急开门装置、门锁闭和隔离装置、活动脚蹬等组成。门板、手柄、门锁以及门机构可以满足承受6KPA的空气动力载荷和800N作用于门板中央集中力的强度要求。门机构，门板，门控器，门框组成采用模块化设计。采用整体单元式门框，安装方便，易于维护保养，并具有如下的设计创新：密封采用压紧方式而非充气方式，局部损坏时对密封性影响小，压紧密封对乘客无人身危险，防冻密封系统等。门板与门框之间采用双唇加压密封方式，能保证气密性。

图4 动车组自动塞拉门的基本技术

参数 2.2塞拉门主要功能简介 2.2.1原理设计

新型动车组每节车厢共有4扇门（除特殊车型外），每扇门由独立的门控器（DCU）控制，4个DCU中设置一个主门控器（MDCU），负责与列车控制与监测系统（TCMS）进行数据交换。新型动车组塞拉门电气控制系统由硬线控制、网络控制以及网络监测3部分组成。其中对安全性和可靠性要求较高的功能由硬线控制完成，特殊功能由网络控制完成，整列车塞拉门系统的状态反馈与故障显示由网络监测完成。每个DCU均根据硬线控制命令执行相关功能，同时也接收做为诊断备份使用的网络控制信号（数据流：TCMS-MDCU-DCU）。另外，MDCU将接收从TCMS发送的指令来完成特殊的功能模式。TCMS将从MDCU接收信息用于塞拉门的状态显示、故障维护等功能。每个DCU处理硬线控制命令和网络控制命令的原则如下：

① 硬线+一致时，DCU执行相关功能。

②当硬线信号存在，网络信号无时，DCU执行硬线指令相关功能，DCU产生并在内部储存一个“网络信号与硬线信号不一致”的故障记录。

③当硬线信号无，网络信号存在时，DCU不执行任何功能，DCU产生并在内部储存一个“网络信号与硬线信号不一致”的故障记录。

④当硬线信号存在，网络信号存在但二者不一致时，DCU执行硬线指令相关功能，DCU产生并在内部储存一个“网络信号与硬线信号不一致”的故障记录。

2.2.2塞拉门控制

集控模式门侧选择为了防止司机的误操作和增加塞拉门系统的可靠性和安全性，新型车增加了门侧选择开关。当列车即将进站时，由司机根据车站调度命令选择开门。

侧门缓解、开门、关门塞拉门系统共有4条贯穿全列的控制硬线：左侧门缓解控制线，左侧门开门控制线，右侧门缓解控制线，右门开门控制线。所有的门控器均并联在相应的控制线上。

①集控门缓解功能在列车停车时，司机启动门侧选择开关后，按下相应侧的门缓解按钮，相应侧门缓解指令激活，缓解控制线得电，全列相应侧DCU得到门缓解指令。

②集控开门功能在列车停车时，司机启动门侧选择开关，相应侧门缓解按钮激活后，按下开门按钮，相应侧门打开指令激活，打开控制线得电，全列相应侧DCU得到门打开指令。

③集控关门功能在列车速度V<5km/h，司机启动门侧选择开关同时门处于缓解或者打开状态时，激活关门按钮，全列两侧门缓解控制信号消失，则塞拉门由缓解状态或打开状态变成锁闭状态。

通过速度信号关门如果DCU通过硬线信号得知列车速度大于5km/h，所有的门立即关闭。由于列车是开门行驶，必须要逆着行驶方向进行关门动作，因此DCU会增加关门的力度。通过速度信号关门具有最高优先级，即如果速度信号不符合设计要求规定的值，车门将立即关闭。

门锁闭①当DCU执行门关闭后，会将门关闭的状态反馈给MDCU，MDCU将4个门的锁闭状态通过RS485总线反馈给TCMS。

②每节车均有一个硬线环路监测门的锁闭状态。当4个门均锁闭后，该硬线环路建立，TCMS收到DI输入信号。门的锁闭状态由硬线环路反馈信号和网络反馈信号共同决定：a.当硬线环路反馈信号与网络反馈信号一致时，门锁闭状态正常；b.当硬线环路反馈信号与网络反馈信号不一致时，TCMS发出诊断报警信息。

状态反馈MDCU将4个门的状态信息、故障诊断信息汇总后通过RS485总线发送给TCMS，TCMS将信息实时显示在司机室显示器上，并在维护界面显示相关故障信息，同时生成故障记录。在司机室显示器上，车体两侧的外面各有一条长的黄色直线表示门处于未缓解状态。

防挤压功能有的电动或电控气动塞拉门均需有防挤压功能，以防止门在动作过程中将乘客挤伤。在塞拉门关闭过程中，在车门达到关闭锁紧位置之前，以下情况都可以激活防挤压功能：

①通过防夹手感应胶条的防夹保护塞拉门门扇的前缘安装有2个互相独立的防夹手感应胶条。感应胶条内有一个密闭的空气腔。关门时,在限位开关(门关闭98%)未被激活前,如果遇到障碍,就会在空气腔内产生一个压力波动信号,这个信号通过门板内的空气压力感应开关转换成电信号输入DCU，激活相应的防夹 保护功能。一旦塞拉门到达关闭和锁闭位置后，即限位开关(门关闭98%)未被激活，防夹手感应胶条可以自动失效。

②电机电流监控DCU中存有一个标准电流限界曲线。这个限界曲线不是恒定不变的，而是依据门的位置以及电机在以前关闭过程中的工作电流（变化的限界曲线）生成的。这个工作电流由DCU测量,当车门运动时所测量的电机电流超过标准的限界值，门控单元就视为探测到一个障碍物，防挤压功能激活。

③位移/时间监控塞拉门的位移传感器将门位移划分成许多小段，当在一段确定的时间段内没有走完确定的路程，则启动相应的障碍物探测功能。DCU会测量每段关闭位移的关闭运行时间同时计算下一个关闭位移的关闭运行时间。

换端模式当列车进入换端模式后，在司机离开主控司机室前，塞拉门控制系统通过网络控制信号和硬线控制信号的自动转换，使两端司机室内的相关控制按钮无效，塞拉门保持换端前的状态。

2.2.3拓展功能

远程关门模式随着铁路速度等级和服务需求的不断增长，根据用户的需求，所有乘客登车后，乘务员可以在任何一个塞拉门通过四角钥匙开关发出实现此功能的“远程关门”指令。该功能可以使乘务员不通过司机而关闭全列车的塞拉门。在执行本功能前，乘务员所在位置的塞拉门必须是打开的。执行本功能后塞拉门将执行下列动作：

①如果塞拉门此时处于关闭且缓解状态,则缓解状态取消；

②如果塞拉门此时处于打开状态，则塞拉门关闭。以上动作不包括乘务员所在位置的门。[1]模式激活与结束乘务员顺时针旋转四角钥匙开关，此动作至少持续1s,该模式激活，乘务员所在门的DCU将远程关闭车门指令发送给本车MDCU（若所在门为MDCU则直接发送），由MDCU通过RS485总线发送给TCMS，TCMS接到该指令后，通过RS485总线将指令“远程关门”再发送给各车MDCU，由MDCU通知每个DCU执行远程关闭车门指令。当其他车所有车门均关闭后，TCMS向发出“远程关门模式”指令的MDCU发出“其他所有塞拉门已关闭”信号。该MDCU接到此信号后同时评估本车4个车门的状态。如果本车除发出“远程关门模式”指令的门外，其余3个门均处于锁闭状态，那么MDCU负责激活（或负责通知相应门的DCU激活）发出“远程关门模式”指令的门的蜂鸣器。当乘务员接收到蜂鸣器的通知后，关闭自己所在位置的车门，远程关门模式关闭，所有车门被关闭。9 [2]模式取消在乘务员所在位置的车门没有完全关闭之前,按下本地开门按钮，即取消该功能，乘务员所在那一侧的门重新被缓解。

通知司机出发在所有塞拉门被安全地关闭后，乘务员向司机发出发车命令。乘务员逆时针旋转四角钥匙开关，连续做两次，此时DCU通过RS485总线向TCMS发出信号“激活蜂鸣器”，TCMS激活司机室内的蜂鸣器。司机在听到蜂鸣器鸣响后且司机室显示器上显示所有门已锁闭后开车。

当列车临时停车时，为了使司机能够在运行线路上离开列车，司机可以激活此模式，打开司机室后部的左门和右门，而不需要缓解全列其他塞拉门。1）退出司机室司机将退出司机室模式按钮按下，模式被激活并发送给TCMS。司机将四角钥匙开关顺时针从“0”打到“1”位；按下本地开门按钮打开塞拉门。离开列车后，使用司机专用钥匙将塞拉门锁闭。2）进入司机室使用司机专用钥匙将塞拉门打开，操作本地关门按钮关闭塞拉门，司机将退出司机室模式按钮恢复，模式结束。

列车进入整备模式后，列车内部人员（如清洁人员）可以下车，但是未经允许的人员不能登车（两侧塞拉门都锁闭）。司机在显示器上触发该模式，TCMS向各车MDCU发出指令。仅当两侧的车门都锁闭时，塞拉门系统才接受TCMS发送的整备模式指令，整备模式才能被激活。在进入整备模式后，塞拉门就再不会从外面打开，但可通过按下本地开门按钮从车内打开，同时头车的门可通过司机专用钥匙打开。在整备模式下，塞拉门通过以下2种方式关闭： 1在车内：按下本地关门按钮； ○②在车外：按下本地开门按钮，在该模式下，车外的开门按钮被定义成“关门”，与普通模式相反。

2.3典型故障原因及分析

案例1 XX年XX月XX日，CRH2066C担当G7002次（上海-南京，00车为主控端）交路，列车运行长江至南京区间时，CRH2066C02车3位门报车门关闭故障（代码110）。司机随即停车并通知随车机械师，随车机师立即赶往02车3位门处，检查无异常后，随车机械师手动将车门隔离，维持动车组运行。故障排查：当晚动车组入库进行详细检查，发现02车3位门机构有漏油现象 10 且油位表内已显示无油。原因分析：

车门关闭故障原因该故障为机械类故障，由于密封件（该密封件的使用寿命为3年）磨损变形导致门机构漏油，致使门机构无法动作，引起车门故障。②密封件损坏原因一是因橡胶密封圈老化引起橡胶密封圈在使用中受到油质、温度、时间因素的影响，容易出现老化现象，使密封圈本体失去弹性、密封状态发生改变，此时泄漏发生；二是因机件间的磨损引起，导向活塞表面粗糙度过大降低了密封件的寿命；三是因受力变形引起，油压缸盖与油缸、导向部与间隔筒等处。

处理措施：更换门机构，试验正常。

案例2 XX年XX月XX日RH2075C担当G7002次（上海-南京，00车为主控端）交路，列车运行至苏州至无锡区间，CRH2075C03车报2位车门关闭故障（109），司机停车后随车机师立即赶往03车查看车门关闭情况，对2位车门进行检查未发现异常，隔离2位侧2、4位车门后，司机室关门灯亮，列车恢复正常，后续交路运行正常。

故障排查：当晚动车组入库进行详细检查，发现03车2位车门关门到位开关145+线在接线端子处断开，145C线状态良好。原因分析：

①车门关闭故障原因 车门关闭故障检测原理如下：

该故障为电气类故障，因145+线断开导致DIRR21继电器失电，MON终端装置无法接收车门关闭到位信号而报出车门关闭故障，进而导致牵引丢失故障。

②145+线断线原因

车门关闭到位开关（DS2）安装于门机构上，其伴随车门的压紧动作向车体外侧移动，由于145+线捆扎余量不足，在长期运动作用下导致接线端子尾部电缆疲劳断裂。

处理措施：对145+线重新压接端子并恢复接线，多次开关门试验正常。2.3.1动车组运行中通过司机室监控屏显示的几种故障现象

(1)司机室 BPS 屏显示车门未关闭,此类故障多为车门锁闭不到位。由于车内外空气压力差过大,运行前期车门承受压力限度 60 Pa,车门关闭时经常由于内压过大导致车门无法正常关闭。经过对车门软件升级将车门压力限度调为 80 Pa 后,此类故障基本消除.(2)司机室 BPS 屏报警, TD 屏显示车门故障,监控室 LT 屏显示故障,车门显示灯红灯亮。此类故障大多为车门机构锁闭不到位,重新开关门或复位后,此故障基本可以消除。

(3)司机室 BPS 屏报车门故障,TD 屏显示车门故障,监控室 LT 屏显示故障,车门指示灯显示正常。此类故障主要是车门主锁闭机构上 S12限位开关位置发生偏移,造成主锁在一级锁闭时 S12开关不能正常释放,车门关闭信号不能正常传输。经过对 S12 开关调整后故障消失。

(4)司机室 BPS 屏报车门故障,TD 屏显示车门故障,监控室 LT 屏显示正常,车门指示灯显示正常。此类故障判断为网络故障,主要是网络传输异常或受到干扰导致,一般进行复位后故障可以消除。

(5)司机室 BPS 屏瞬间性报车门(主要是机械门)故障。CRH5 型动车组开行前期,经常出现司机室 BPS 屏瞬间性报车门故障,停车检查时故障马上消失,后经检查发现,动车组在高速运行时,由于空气阻力使得机械车门晃动,导致机械锁锁闭机构出现瞬间性的活动, 造成限位开关信号时断时续,以至于检测系统误判断为车门未锁闭。后来经过对机械门门锁进行改造,此类故障消除。

2.3.2动车组运行中车门一般性故障产生原因分析

(1)操作不当而产生的故障：

①自动翻板上的机械隔离锁被打到隔离位未恢复, 导致门激活信号输出后,开门按钮灯不亮。②自动翻板电隔离开关(S22)被打到 on 位,导致门激活信号输出后,开门按钮灯不亮。

③车门内、外部紧急解锁装置在使用后未复位,导致报警器长响,集控信号无作用。

④自动翻板锁在翻板竖起或放下后未锁闭到位,导致门激活信号输出后,开门按钮灯不亮。当CRH5 型动车组发生以上4 类故障时,一般情况恢复车门或自动翻版隔离开关后故障均能消除。

(2)门控器(DCU)插线排松动及自身原因产生的故障

2.4动车组车门见故障分析

（1）操作不当。故障检查完毕后,假如故障仍未消除的、则考虑故障可能是因为门控器插头松动而产生,所以建议在排除其他故障时,首先考虑门控器的插头是否松动,如有松动应紧固处理。

（2）如果门控器插头紧固后故障未能消除,考虑是否门控器故障,此时可以查看车门控器状态指示灯,如果检测到门控器故障时,需更换处理。

(3)车门反复开关故障①下踏板关闭后行程开关不到位,此时应调节罩板调节杆的长短,使其在关闭后听到清脆“咔”的一声,表明车门正常关闭。②检查 98%行程开关位置是否正常,主要是位置是否发生偏移,否则需重新进行调整。③检查门关闭及锁闭限位开关(S12)位置是否正常,车门经过长时间动作,限位开关很容易产生松动或偏移,当位置不正确时要重新进行调整。④检查气动锁的位置是否准确,不准确重新进行调整;检查气动锁滚轮上是否有灰尘等赃物,要及时对车门机构进行清洁;检查车门气动锁压力是否大于 4.5×102Pa。⑤检查自动翻板的位置是否正确,门关闭到一定程度时门胶条是否会撞击到自动翻板的边缘,导致敏感胶条被激活。

13(4)车门集控时不开门和集控时不关门故障①先检查翻版是否锁闭到位,隔离是否恢复,气动锁滚轮上压力是否正常。②检查 5 km 信号、门释放信号、高低站台的选择是否正确。检查网络信号是否到位。③检查车门敏感胶条上是否有撞痕,胶条的电气接线是否脱落。④检查车门集控时网络信号是否正常,若不正常, 车门将无法接受集控指令,导致无法集控开启或关闭。

(5)车门正常关闭且指示灯正确,但 TD 显示屏上却显示离线或故障当发生此类故障时,应打开相应位置车门检查门, 将S5 由“1”位拨至“0”位,关闭此门控制系统的电源,并在再次送电时(将 S5 由“0”位拨至“1 位”)彻底重启门控器(具体操作为送电之前按住门控器上的 Reset 键, 当门控器上的标志灯只剩下最上面和最下面两个绿灯亮时,松手),如果按此操作仍显示错误,应为网络故障,此时以门状态为准,并检查网络。

(6)其他原因导致的车门故障①车内紧急解锁长时间被激活。此操作会导致车门K1继电器始终吸合,这是一种非常规的操作,长期发生将会导致K1继电器的触点接触不良。②保洁人员在车门打开或者踏板伸出的状态下清洗车体。在车门打开状态下清洗车体或高站台翻板时,有时会使水溅到供电设备上,导致电气设备烧毁,如黄色踏板电机、台阶踏板电机等的非正常烧损也是日常车门的典型故障之一,当水流入台阶内时,还可能会使车门下踏板的转动机构生锈,从而导致下踏板开启时机械卡滞(低站台模式开门时,如果台阶 3 s 内未打开,车门将不能正常开启)。③动车组运行途中,车门集控关闭时,突然受到障碍物挤压(如夹旅客行李等),导致车门故障。④日常缺少对车门机构的保养和维护,也是造成车门故障的主要原因之一。诸如车门运动机构的润滑、维护不到位时,也会造成车门工作停止卡滞。

图3为动车组车门故障总数统计分析第3章动车组车门系统的日常管理和维护

3.1减少动车组运行中车门故障的数量

(1)加强地面检修人员的业务技能培养。作为动车组运营部门,最重要的一个环节就是动车组检修,始终坚持检修保运用的原则,抓好动车组各项检修工作。首先就是要对地面检修人员进行基础的车门控制系统的培训和实地演练,做到每个人整体业务水平的提高。

(2)加强随车乘务人员的理论培训和实地演练,可以通过现车模拟动车组运行途中出现的故障,对车门故障进行系统演练。对每个可能发生故障的部位进行剖析,分析原因。

(3)加强各项工艺标准的落实,无论是地面检修人员或是随车乘务人员,学习动车组相关检修工艺标准。

(4)建立动车组车门故障管理台帐,由专人负责收录日常发生的车门故障,并通过对故障进行分析归类,掌握车门故障的规律,采取技术措施,有效控制车门故障的发生。

3.2加强对相关部件清洁和润滑

(1)要通过对车门故障的统计分析,逐步摸索车门故障规律,适当调整有关部件检修周期,有效降低车门故障的发生。

(2)定期对车门相关部件进行集中普查,如限位开关,门控器插线排、台阶踏板行程开关等,由于动车组高速运行,势必会造成限位开关偏移、线排松动或行程开关移位等现象,可以采取定期普查的方式消除车门较易发生的故障。

(3)地勤人员根据机车交路情况,合理安排班中工作,主动了解机车运行中存在的问题,提前做好闸瓦备品、机车滑油的准备,做好小辅修作业人员地勤作业兼 16 岗培训,在机车进库较集中的时间段,抽调小辅修人员协助检查,均衡地勤作业,提高机车检查质量。

(4)按轮次确定地勤作业范围。按机车走行公里,分轮次确定机车进库检查范围,综合分析机车整备信息与碎修、临修、小辅修信息,将整备检查、走行部检测信息与动态检测信息反馈相结合,找出各轮次的检查重点,明确各轮次的作业流程。

(5)通过不断引进和运用机车检测的各种先进设备与手段,加强机车状态把控,逐步达到地勤人员按状态检查、检测,上班乘务员重点机能试验的整备作业方式。

3.3对策措施

1.完善运用检修工艺、提高检修标准 2.修订完善一、二级修车门作业指导书

针对车门部件故障发生的频次，成立攻关小组，修订完善CHR2C型动车组车门检修作业指导书，增加“客室车门专项整修”等作业指导书，完善2项作业项点<1>开门到位开关的碰头与开关碰臂配合状态；开门到位开关与周围的螺钉关系<2>有效的解决了开门到位开关动作卡滞的问题。3.加强运用检修动车组车门专业化检修质量卡控

一是动车组车门检修过程中着重注意开关门按钮、固定螺栓、门机构及继电器安装状态的检查，避免发生由于螺栓松动、继电器安装不到位等原因引起的车门故障；二是对车门润滑项目的润滑使用油量及擦拭标准进行严格卡控，切实提高车门检修作业水平；三是结合春秋两季整治，开展动车组车门的整修，对动车组车门进行一次全面的维护保养。4.加强车门常见故障的分析汇总

一是建立车门故障库，将发现的问题进行汇总分析，分析查找惯性故障点，联合主机厂和配件供应商细化作业指导书，逐项制定日常检查维护作业要点，明确相关部件间隙调整周期、项点、方法、标准等要求，从而形成常态化维护；二 17 是组建车门故障攻关组，专项负责车门故障的分析及技术攻关工作，对每一类车门故障，采取合理化措施及整修方案进行处理，有效降低车门系统故障率。5.完善高级修制造工艺、提高验收标准。5.1 完善高级修制造工艺、安装方式。

一是完善高级修部件安装方式，针对CRH2C型动车组继电器盘安装松动故障频发问题，可加强侧门继电器盘的检查，同时改进控制继电器盘各子板的固定方式，从源头质量上解决，降低车门故障发生率；二是完善高级修制造工艺针对案例1问题，对新造和分解修的压紧缸，将导向活塞表面粗糙度由1.6改为0.8，减少由于运动部件间的磨损对密封件寿命的影响，减少门机构漏油故障的发生率。

5.2提高高级修验收标准

加强出厂检验的标准，例如针对案例1问题，可在对增压缸调试过程中，延长其保压时间（由20min延长至30min），可有效防止车门漏油现象的发生。6.加强随车机师应急处理能力

定期对随车机械师开展车门故障应急处理培训，保证随车机械师在动车组运行途中能够做到快速、有效地处理好故障，维持动车组安全运行。

致谢

金工实训已经结束了,首先要感谢我的指导老师——何剑老师,谢谢他为我热心的指导和帮助,是他给我细致的解答疑问,为我提供众多的有关设计书籍资料,又为我提纲契领,梳理脉络,使我确立了本文的框架。论文设计过程中,他为我指导一些以前没有弄清楚的知识,最终圆满的完成了本次设计.通过本次金工实训论文设计使我在各方面都有了很大的提高,还要感谢各位代课老师的精心指导,使我对实际机械加工过程有了更深更全面的认识,对工艺设计公差配合等方面也有更多的了解,为我以后的工作鉴定了扎实的基础。参考文献:

[1].上海铁路局动车组典型故障案例汇编》，上海铁路局车辆处.[2].CRH2C动车组原理图》，南车青岛四方机车车辆股份有限公司.[3].大连机车车辆工厂.东4型内燃机车电力传动[M].大连:大连理工大学出版社,1994.[4].赵敬超,张金才.内燃机车电力传动[M].北京:中国铁道出版社,2002.[5].林聪云.内燃机车电力传动[M].北京:中国铁道出版社,1998.[6]中华人民共和国铁道部.CRH5型动车组途中应急故障处理手册[M].北京:中国铁道出版社,2009.[7]张曙光.CRH5型动车组[M].北京:中国铁道出版社,2008.

第四篇：动车组系统故障原因及改进方法资料

目 录

第1章 绪 论...............................................................................................................................2 研究背景及意义.......................................................................................................................2 1.2国内外研究现状................................................................................................................3 1.2.1国内外动车组可靠性研究现状............................................................................3 1.2.2国内外动车组预防维修周期研究现状................................................................6 1.3文章结构............................................................................................................................7 第2章动车组故障等级的划分.......................................................................................................9 2.1动车组故障定义的建议....................................................................................................9 2.2层次分析法划分动车组故障等级..................................................................................12 2.2.1层次分析法简述..................................................................................................14 2.2.2故障等级划分的基础..........................................................................................15 2.2.3分析过程及分析结果..........................................................................................17 致谢................................................................................................................................................24 参考文献.........................................................................................................................................25

摘 要

动车组子系统的可靠性分析以及维修策略的优化研究已成为保障动车组安全、高效运营的关键课题。根据调研得到的动车组故障、维修数据，在总结和分析现有可靠性理论和模型的基础上，主要对动车组故障等级的划分、动车组子系统故障模式危害度分析、动车组子系统寿命分布的拟合、预防维修对动车组子系统可靠性的影响以及预防维修周期决策模型的优化方面进行了研究，得到如下结果:(1)对现有故障数据进行统计分析，利用层次分析法，基于故障的影响等级、影响时间以及发生概率三个维度将动车组的故障分为四个等级。由于评价指标都是针对故障本身，所以得出的结论对于分析故障、优化维修策略等都有一定的指导意义。对某型动车组高压牵引系统的故障模式进行了统计分析，提出了一种结合故障等级的故障模式危害度计算方法，计算得到此系统各种常见故障模式的危害度，并针对高危害度故障模式提出了相应的处理措施，以提高易发高故障模式的部件的可靠性。

(2)推导出了基于维修条件下动车组的可靠度函数和平均失效前工作时间表达式;采用统计学与可靠性理论，拟合出某型动车组高压牵引系统的基本寿命分布函数，并验证了其分布服从威布尔分布;将得到的寿命分布函数代入新建立的预防性维修条件下的可靠度函数模型进行定性、定量的对比分析，得到了预防维修可以明显增加此系统的运用寿命并且可以减慢其可靠度下降速度的结论，同时，也验证了此系统现行的预防维修周期较为合理。

(3)建立了一种适用于以可用度最大为目标的蒙特卡洛法制定预防维修周期的模型。在此基础上，采用多目标规划方法对提出的模型进行了优化，设置综合评价指标，综合考虑动车组在一个维修周期内的可用度、经济性和可靠度，此模型以通过调节权重系数来改变计算过程中可用度、经济性和可靠度的优先级，应用范围较广。两个模型以某型动车组高压牵引系统作为算例分别进行分析，得到了该子系统在相应目标下的预防维修周期。

关键词:动车组;状态监测;故障数据挖掘;知识库

第1章 绪 论

研究背景及意义

为了满足人们口益增长的运输需求，铁路列车的运行速度逐步提高，密度也在不断加大，铁路运输生产对列车运行的可靠性要求越来越高。动车组列车是完成铁路高速运输任务最重要的移动设备，其可靠性研究和维修策略的优化是高速铁路系统综合保障工程中的重要组成部分，也是动车组安全、高效运行的重要保障。

高速铁路技术已经成为衡量一个国家铁路技术发展水平的重要标志。截至到2014年底，中国高速铁路总运营里程已超过一万六千公里，全路动车组保有量已超过一千余列，分成5大系列14种子车型fl-Zl。为了满足社会和国民经济对交通运输需求的口益增长，根据我国铁路发展战略确立了铁路近期的发展规划:在2020年以前，构建以北京、上海、广州和武汉为中心，部分省会城市为节点，辐射全国主要城市，逾几万公里的铁路客运专线网。届时，将会有更多的cRH系列高速动车组投入使用。国产C动车组结构复杂，其运用、维修方式与传统机车车辆有所不同，并且动车组开行密度大、运营里程长、运用环境复杂、检修质量要求高，所以动车组能否保证以高可靠度，安全、高效的运行，成了铁路部门科研工作者和技术人员所关注的最重要问题。

动车组运行速度快、运行图编排密集，过长的停车时间会大大降低运输效率。动车组的故障可能会直接影响高速铁路的运行安全，造成运输中断、线路阻塞，给国民经济造成较大损失。为此，提高动车组的可靠性是今后保障铁路安全的一项重要工作。

本论文是在中国铁道科学研究院行业服务技术创新项目《高速动车组故障规律分析及可靠性试验方案研究》的支持下开展研究的。通过对我国动车组的可靠性评估及维修技术的深入调研发现:基于动车组实际运行故障数据来探索动车组系统故障规律及评估可靠性的研究较少，而我国动车组维修策略也主要是借鉴国外的一些维修制度。我国动车组维修的技术政策是“在计划预防修的前提下，逐步实施状态修、换件修和主要零部件的专业化集中修”。计划预防修符合先进维 2 修理论思想，属于预防性维修，也适用于我国铁路维修现状。但是，我国动车组可靠性研究刚刚起步，动车组子系统的可靠性分析与维修决策优化方面的理论基础和指导方法比较少，对于动车组故障的定义以及故障等级的划分尚无明确、统一的标准，所以仍需要在这方面进行一些基础研究，为动车组运用部门优化维修策略提供了理论依据，具有一定的实际意义和参考价值。

1.2国内外研究现状

1.2.1国内外动车组可靠性研究现状

发达国家轨道交通行业的可靠性工程已发展到比较先进的水平，建立了系统的可靠性行业标准，具备先进的可靠性设计分析技术和有效的验证方法。国外已经尝试将可靠性技术运用于机车车辆并逐步渗透到动车组列车，以可靠性为中心的维修体制将其设计、制造、评估和维修有机的结合成一体，为动车组安全可靠运行提供了保障，已引起国内相关研究者的高度重视。德国联邦铁路非常重视机车车辆的可靠性工程研究，率先建立了可靠性数据库，收集全路各机务段和修理工厂的数据，并进行数据处理、分析。

德国联邦铁路特别重视对机车车辆故障的分析研究，包括运用中的故障以及机务段、车辆段和修理工厂在机车车辆检修中发现的故障。联邦铁路认为，采用近代可靠性工程方法，可以最大限度地利用故障数据资料，得出具有参考价值的结论，对机车车辆的近期以及中长期的发展均有一定的指导作用。联邦铁路还应用可靠性工程方法对机车车辆主要零部件的磨损情况进行了研究，取得了一定的成果。近年来，德国ICE列车在设计和评价方面充分融入了可靠性理论，采用了模块化设计和等寿命设计原则，在保证可靠性的前提下降低养护维修费用。在列车系统和部件设计制造完成以后，有关部门将对其进行大量的可靠性试验考核，包括单一零部件的可靠性考核和装车后整车的可靠性考核，并对其可靠性做出评价，直到确认所有零部件和整个系统是完全安全可靠的，才允许批量生产和投运营使用

英国铁路对机车车辆的可靠性十分重视，在上个世纪60年代就规定了机车车辆的可靠性指标:发生故障前行驶里程不足24000 km的机车为不良机车，超过 3 24000 km的机车为合格机车，大于48000 km的机车为良好机车。英国铁路经对17个系列2500台内燃机车的故障进行了统计，计算得出它们的可靠性指标，经过对比分析找出主要故障部位以及故障原因，进而采取改进措施，提高了机车的可靠性

日本原国铁于上世纪70年代对新干线高速铁路及机车车辆大力开展了可靠性工程方面的研究工作，以保证高速动车组运行的可靠性和安全性。口本原国铁利用电力机车及动车组列车在干线上发生的故障数据进行了威布尔解析分析，并推测出电力机车的可靠度，所得结论证明了当时电力机车和动车组的故障皆处于初期故障和偶发故障阶段，为延长检修周期找出了依据。与此同时，他们根据可靠性工程理论和现场实际损坏的数据来确定机车车辆主要零部件的寿命，从口本机车车辆最佳全寿命周期费用的角度来检验维修工作的正确性。口本原国铁利用机车车辆监测系统和信息系统对发生的各种故障形式随运行公里或运行时间的变化进行分析，分析结果可供可靠性设计参考;用故障树(FTA)和故障模式及影响分析(FMEA)对机车车辆故障及其影响进行了分析，找出系统的薄弱环节，从而改进设计来提高机车车辆及其主要零件的可靠性和安全性

美国各大铁路公司广泛开展了可靠性工程的研究。例如美国联合太平洋铁路公司建立了完善的可靠性信息系统，利用可靠性工程理论对数据进行处理分析，从而使机车及其零部件的可靠性评价由定性分析提高到定量分析，并制定了可靠性定量指标。美国机车车辆制造公司也应用可靠性技术来提高机车车辆的可靠性，例如在提高内燃机车的可靠性的问题上，不只是通过对薄弱零件的改进来解决，而且要将可靠性技术贯穿于内燃机车设计、制造、试验、使用、维修和管理等各个环节，形成一个系统工程，只有这样才能使复杂先进的内燃机车系统达到真正的高可靠性的目的

我国铁道部门近年来在提高机车车辆可靠性方面做了很多工作，并取得一定的成效。设计制造部门针对机车车辆运用中暴露出来的问题和故障进行了分析研究;在机车车辆企业中推行了全面质量管理，提高了质量意识，促进产品质量的提升;运用单位在车辆运用中积累了大量的可靠性数据与经验，运用维修效率不断提高;一些高校和科研单位也开始开设有关可靠性工程的课程和培训班，并招收了相关专业的学生，为可靠性工程的研究提供人员保障。中国铁道科学研究院 4 对机车车辆可靠性工程的研究始于机车车辆研究所在1992年开始的“可靠性工程理论在机车车辆中的应用”课题研究，经过科研人员的多年努力，现已取得了一些成果。中国铁道科学研究院开发了动车组运用检修管理信息系统，该系统采集了目前国内运用的全部动车组的全寿命周期各个阶段的故障信息和维修数据，动车组在运用检修过程中产生的故障维修数据，是动车组在真实运行环境条件下产生的第一手资料，是动车组可靠性的真实反映，为今后的可靠性研究积累了重要的数据。

Bocchi W 机械产品的可靠性进行了研究，初步得出其可靠性分布模型服从指数分布的结论;但经后续研究表明Bocchi W J.的评价结果相对保守，有学者通过论证分析，认为机械产品的可靠性分布模型大多服从威布尔分布，这种分布成为现今对有耗损的动车组子系统进行可靠性分析时常用的分布，Rafal Dorociak建立了贝叶斯网络算法，即通过建立故障传播模型来给出机电整合系统的主要解决方案，适用于复杂的机电系统的可靠性分析，贝叶斯网络算法的优点在于有效识别关键弱点并定义各自的对策，其优越性在动车组可靠性研究领域得以体现;Hanmin Lee等建立了产品资料管理的方法(PDM)，处理动车组的部件管理维护和历史故障数据，以确保系统运行的可靠性和安全性，研究表明此法有助于减少动车组的故障率，使其可靠性增加了30%;王华胜基于我国动车组实际运用状况，依据可靠性理论和现场数据统计分析，验证了动车组整车可靠性服从指数分布的规律，依据可靠性抽样检验理论，计算不同置信度、不同故障率等级要求下的动车组允许故障发生的次数和最小累计运行里程，据此给出动车组整车可靠性的验证方法、CRH2型动车组结构功能特征和运用维修特点，分析了各系统、分系统间逻辑功能关系，初步建立其可靠性模型，并根据其对可靠性的不同要求划分评价等级，采用综合评分法对动车组整车可靠性指标进行分配;胡川建立了动车组系统及其子系统故障树模型，运用蒙特卡洛法和MATLAB软件，对动车组可靠性进行仿真试验和分析，并依据假设检验理论对动车组故障数据进行分析，基于可靠性抽样检验理论，给出动车组可靠性抽样检验的方案;刘建强等分析了CRH3型动车组高压电器系统组成结构及逻辑功能关系，建立高压电器系统的可靠性框图模型，依据系统可靠性理论与故障统计数据，推导并证明CRH3型动车组高压电器系统各部件的可靠性规律，给出可靠性评估指标的计算方法，分 5 析计算高压电器系统各部件的故障率与可靠度。

我国动车组在可靠性工程领域的研究刚刚起步，尚缺乏全面、系统的可靠性工程方面的规划、研究和分析。随着我国经济的发展和科学技术的进步，动车组在安全可靠的前提下向着高速的方向前进，许多可靠性问题函待解决，进行相关可靠性工程的研究工作迫在眉睫。动车组可靠性工程是一个系统工程，需要有关各部门进行长期的工作和积累，投入大量的人力、物力，才能真正达到提高产品可靠性、扩大运输能力、增加运输效率以及降低运输成本的目的。1.2.2国内外动车组预防维修周期研究现状

动车组的维修是客运专线系统综合保障工程中的重要组成部分，国内、外动车组普遍采取以预防维修为主，与事后维修相结合的维修方式。预防维修思想要求装备及其零部件在即将磨损到限，或者即将发生故障之前要及时更换、修理，维修工作在故障发生之前进行。在预防维修思想的指导下，形成了以磨损理论为基础的预防维修制度，这种计划维修制度以机械装备的故障率曲线来确定维修的时机。计划预防维修制度的具体内容可以概括为“定期检查、按时保养、计划修理”，通过降低故障率来保证设备的高可靠性。这种维修制度最关键的一步是确定设备或者子系统的预防维修周期，进而合理划分维修等级和维修周期结构，制定相应的维修规程和规范。所以，预防维修周期的制定成了可靠性范畴内研究动车组维修策略关键的一步。国内一些学者和相关专业技术人员对此做了很多工作，研究最为广泛的模型是以最大可用度为原则确定最佳预防维修周期和以最大经济性为原则制定最佳预防维修周期，随着这方面研究的深入和对动车组维修、运用的逐渐熟悉，也出现了一些其他方法来制定最佳预防维修周期。

Joung E J等指出只通过改善驱动电机来提高动车组的可靠性是难以实现的需要对动车组的零部件和各个子系统分别预测可靠性目标，基于可靠性目标对零部件进行设计和运行检测，对不同零部件和子系统制定不同的维修周期，以提高动车组子系统的可靠性、可用性和可维护性;Lee K M等提出通过统计动车组实际的检验任务周期的方法来确定其预防维修周期，该方法是基于以可靠性为中心的维修、将不必要的检查次数降到最低并尽可能减少维护成本;宋永增等提出利用可靠性的理论，对客车零部件的故障记录进行了数理统计，根据最大有效度原 6 则，得出旅客列车零部件最佳预防维修周期取决于平均预防性维修时间和平均事后维修时间之比;郭乃文对比了货车转向架零部件维修周期的可用度模型和经济性模型，得出在定量分析中最大可用度模型更加方便的结论，并结合实例从理论上计算出转向架零部件的最佳预防维修周期;王彩霞以可靠性工程为基础，通过危害度评估方法确定了动车组不同零部件的维修方式，并建立了分析动车组维修周期常用的任务可靠度模型、经济费用最小模型和最大有效度模型;王灵芝在以可靠性为中心的维修思想指导下，确定了高速列车设备维修决策过程，着重研究了设备重要度分析、设备寿命模型、预防维修周期及维修优化等。

目前，国内针对动车组子系统预防维修周期的研究较少，一方面是由于动车组子系统包含的部件较多，故障模式也比其他机械设备复杂，所以并不能完全套用之前对其他机械设备或系统的预防维修周期决策模型;另外，动车组的维修数据的统计涉及到多个部门，由于没有统一的故障数据管理体系和标准，导致可靠性数据的缺失或者数据统计难度增大。所以动车组运用、维修部门应该在以后的研究过程中，逐渐建立规范的可靠性数据收集、管理体制，为今后进一步的研究提供强大的数据支撑，为动车组可靠性理论研究打下基础。

1.3文章结构

本文分为五个章节，第一章为绪论，第二章为动车组故障等级的划分，第三章为动车组子系统在预防维修条件下的可靠性分析，第四章为动车组子系统预防维修周期决策模型的研究，第五章为结论和展望，具体结构如图1.1所示。

第2章动车组故障等级的划分

可靠性工程是从宏观的角度分析发生故障的可能性、故障分布规律以及发生的故障对整个系统的可靠性带来的影响，是从总体上以系统工程的观点来分析和研究故障的，所以故障数据是可靠性工程研究的基础。想要研究故障，首先要明确故障的定义、对故障的等级进行合理的划分，然后才能科学地筛选、整理、分析数据，从而在庞大的数据库中获取有价值的资料。

采用结合故障等级的危害度计算方法，对某型动车组高压牵引系统常见故障 模式的危害度进行计算，并针对易发生高危害度故障模式的系统或部件提出了提 高其可靠性的建议。

2.1动车组故障定义的建议

根据国家标准GB3187，失效(故障)的定义为:“产品丧失规定的功能。对可修复产品通常也称为故障。”由此可以看出，失效与故障在含义上大致相同，又有所区别，他们都是指“产品丧失规定的功能”，但传统意义上的“故障”一词，用于可修复产品，而“失效”一词多指不可修复产品。动车组属于可修复产品，在机车车辆专业中“故障”一词已经被相关专业人员普遍使用，所以本文在下面讨论中使用“故障”来表示动车组丧失规定的功能。另外，定义中所指的“丧失规定的功能”包括以下情况:产品发生破坏性故障，使其无法工作，因而丧失其功能;产品尚能工作，但有一个或几个性能参数达不到规定的要求;因操作失误而造成产品功能丧失;由于环境应力变化，导致功能丧失。

以前的机车车辆的可靠性分析中，各国铁路对故障定义不尽相同，例如美国、德国规定，列车在线路上由于破损而停止运行，则算作故障;而英、法和口本铁路都以列车破损造成的时间延误而算作故障。并且不同国家对延误时间值有不同的规定。因此，在利用可靠性指标对动车组进行评价时，首先要明确动车组故障的定义。

下面是国外机车车辆对故障的规定，如表2.1所示。

我国目前还没有对机车车辆的故障做出规定，有文献[25]曾经针对其提出了建议，即:在可靠性工程分析中，凡是由于机车车辆破损造成的机破事故就算作故障。也就是说，由于机车车辆破损而造成行车事故的，即列车在区间非正常停车或在车站内非正常停车时间超过3 Omin以上，或由于车钩破损而造成列车分离的均为故障。

对于动车组的运用故障尚没有明确的定义，有专门的动车组书籍[}a6]中提出了，影响运行的故障定义为出现下列情况之一: ①动车组在经过维修后仍能正常运行，但维修导致超过15 min的延误。②动车组经过维修后部分功能受到影响但仍然可以运行，维修导致的延误超过15 minx ③动车组需要被救援或回送。在动车组的实际运用中，故障可能在运用过程中或者预防性维修过程中发现。在预防性维修过程中发现的故障其实是出现在上一个运用周期中，只是没有对行车造成明显的影响，而在运用过程中出现的故障，对行车造成了非正常停车等影响，即影响运行的故障。我国动车组的运用是处在预防维修条件之下的，所以讨论在运行过程中发生的造成晚点或运输中断的故障(运行故障)更有意义。随着动车组技术的进步和动车组维修保障技术的完善，动车组的可靠性已经达到了一个相当高的水平，发生严重故障的几率大大降低。所以，传统的故障定义已经不能完全满足当今动车组可靠性分析的需要。

根据CRHIA,CRHIB,CRHIE,CRH2A,CRH2B,CRH2C,CRH2E,CRH380A,CRH380AL, CRH380B, CRH380BL, CRH380CL, CRH3C, CRHSA共计14个车型980列动车组8557条晚点记录，对晚点时间进行了统计分析，结果如图 2.1所示:

由图2.1可知，超过15 min晚点的情况只占所有晚点情况的7.14%，超过3 0 min晚点情况只占所有晚点情况的2.59%，由此可见，目前动车组非正常停车造成的晚点绝大部分在15 min以内，所以文献中建议的故障定义已经不能完全满足可靠性逐渐提高的动车组的故障定义需求。

动车组的运用范围越来越广，运用条件也越来越苛刻，我国新形势下的运输需求对动车组的可靠性提出了更高的期望，所以结合国内外对机车车辆故障的定义，以及对故障引起的晚点时间的统计分析，本文对动车组故障定义的建议为: ①动车组在经过线上或站内处理、维修后仍能正常运行，但维修导致临时 停车或晚点。

②动车组经过线上或站内处理、维修后部分功能受到影响但仍然可以运行，但维修导致临时停车或晚点。

③动车组经过线上处理、维修后可以限速运行到附近车站，但无法担当后 续交路，需要乘客换乘热备车。

④动车组在线路上非正常停车，无法继续运行，需要被救援与回送。即动车组只要发生非正常停车或因其他原因造成晚点，这种情况就算作一次故障。对故障进行定义是对故障分析的基础，对故障的分析又是开展可靠性工作的基础。故障数据是可靠性分析中最重要的开展可靠性研究的数据，建立故障数据存储和处理系统对推进可靠性技术的发展起着重要作用。故障问题贯穿于产的整个寿命周期，在产品投入使用后，对故障产品进行故障数据分析也是可靠性工程中极其重要的一环，所以故障问题是可靠性工程的核心问题之一。故障数据分析可以对可靠性工程的整个过程做出有效、实际的检验和评定，而且，最重要的 是故障数据是对使用现场的真实反馈，通过运用、检修数据的积累和分析，指导设计、制造运用部门逐步规范业务流程，持续改进检修工艺、优化修程修制、控制维修成本，完善和优化动车组运用检修生产力布局，为动车组高效运营提供了强有力的支撑，作为可靠性设计和可靠性试验以及评审的依据。

目前，国内对动车组运用维修的故障数据统计记录最及时、最准确、最完整以及连续性最好的系统是中国铁道科学研究院开发的动车组运用检修管理信息系统，它是客运专线信息化的重要组成部分，是支撑客运专线运营的必要技术手段。该系统是实现全路动车组运用、维修信息化管理，及时掌握动车组检修运用状态，提高动车组专业化管理水平的重要技术平台，也是已上线运行的重要铁路生产系统之一。它采集了国内几乎所有动车组全寿命周期各个阶段的故障信息、维修数据。动车组在运用过程中产生的故障维修数据，是动车组在真实运行环境条件下产生的第一手资料，是动车组可靠性的真实反映。对其统计的故障数据进行归纳分析和等级划分具有如下的意义: 分析动车组故障，可以从中提取出表征动车组可靠性的特征属性，为掌握动车组的故障规律提供理论基础;动车组的可靠性分析就是根据动车组故障模式、故障机理、故障的影响及其后果的严重程度，分析动车组各个关键零部件的失效规律，预测关键零部件的寿命分布模型和可靠性指标，从而采取有效措施，提高高速列车的可靠度;划分故障等级，并通过危害度分析，可以确定动车组关键零部件的维修方式，同时，动车组各子系统的可靠性评估及其薄弱环节的辨识可为可靠性改进设计及维修策略的制定提供参考依据。

2.2层次分析法划分动车组故障等级

故障等级的划分是为了便于掌握零部件的故障对系统的影响和造成后果的严重程度，以便进行可靠性评价和故障模式及影响分析，也是对于决策发生此故障模式的子系统或部件维修方式的一个依据。

之前的故障等级的划分依据是:按故障造成人员伤亡的情况;按故障造成设备和环境的损失情况;按故障造成的直接和间接损失的情况。根据《铁路行车事故处理规则》中的行车事故等级，有文献[28]建议将我国机车车辆故障等级划分为五级，如表2.2所示:

在故障模式的描述中，通常采用发生频度的高低、严酷度的大小等模糊语言，判断标准由于人员各异而产生不同，这给系统的可靠性分析带来了较大的困难。模糊数学能够通过定量的方法来处理定性问题，使得其评价更为科学和准确 传统的故障等级的划分，参照的主要是故障产生的事故造成的损失，伤亡人数和经济损失，是通过对事故的损失情况来衡量故障的严重程度的，并没有针对故障本身，对于动车组后续的故障研究以及可靠性研究并没有指导意义。并且，随着动车组技术的进步和预防性维修体制的不断完善，动车组的运用可靠性已经达到了一个相当高的水平，即使发生故障也极少会出现表2.2中工、且、且I.IV以及V中A类所描述的危害情况。故障并不等同于事故，表2.2更加适用于故障造成的事故等级的评定。并且，在实际运用过程中，列车由于故障晚点情况比较复杂，发生的概率也有所不同，用表2.3中将故障概念和事故概念混在一起，无法客观地对故障的严重程度进行等级的评定，不适用于可靠性工程中对于故障的分析，所以有必要针对故障本身对动车组故障等级进行划分。2.2.1层次分析法简述

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，简记AHP)是一种定性和定量相结合的、系统化的、层次化的分析方法。它是将半定性、半定量问题转化为定量问题的行之有效的一种方法，使人们的思维过程层次化，将决策问题的有关元素分解成目标、准则、方案等层次。构建层次结构模型后，利用较少的定量信息，把决策的思维过程数学化，进而求解多目标、多准则结构特性的复杂决策问题。具体地说它是用一定标度对人的主观判断进行客观量化，在此基础上进行定性或定量分析的一种决策方法。

层次分析法把人的思维过程层次化、数量化，并运用数学分析、决策、预报或控制提供定量的依据。应用层次分析法分析问题时，首先把问题层次化，根据问题的性质和要达到的总目标，将问题分解为不同组成因素，并按照因素间的相互影响关系以及隶属关系将因素按不同层次组合，形成一个多层次的分析结构模型。并最终将系统分析归结为最底层相对于最高层的重要性权值的确定或相对优劣次序的排序问题。综合评价问题就是排序问题。在排序计算中，引入1}9标度法，并写成判断矩阵形式，可以通过计算判断矩阵的最大特征值及相应的特征向量，计算出某一层相对于上一层某一个元素的相对重要性权值。在计算出某一层相对于上一层各个因素的单排序权值后，用上一层因素本身的权值加权综合，即可计算出层次总排序权值，总之，由上而下即可计算出最底层因素相对于最高层 14 的相对重要性权值或相对优劣次序的排序值。

层次分析法是一种模拟人的思维过程的工具。如果说比较、分解和综合是大脑分析解决问题的一种基本思考过程，则层次分析法对这种思考过程提供了一种数学表达及数学处理的方法。因此，层次分析法十分适用于具有定性的，或定性、定量兼有的决策分析，是一种十分有效的系统分析和科学决策方法。由于层次分析法有着严密的数学逻辑，所以可以借助计算机程序进行辅助计算，大大简化了分析过程。

2.2.2故障等级划分的基础

根据调研得到的5000余条运行故障记录，考虑故障影响程度、故障影响时间和故障发生概率三个方面来对动车组故障等级进行划分。

根据运行过程中发生的故障对于动车组后续运行、整条线路产生的影响以及社会影响等，综合考虑对故障的处理方式、处理难度以及处理时间，将故障影响程度分为4个等级，如表2.4所示。

动车组发生不影响继续运行的故障，可以运行到站后由随车机械师或者站内工作人员进行快速的检修，一般操作为隔离、复位等，对旅客的出行和线上其他车次动车组影响极小，故将其划为轻微影响;线上临时停车或限速，将会影响故障动车组所在的整条线路其他车次动车组的正常运行，根据临停时间或限速造成的晚点时间的不同，将其划分为一般影响对旅客的出行造成的影响也会随之不同但是影响不大闭临线围较大将会影响上在出现线上临时停车后机械师下车检查的情况时，需要封下行两条线路上的其他车次的动车组的正常运行，影响范且机械师将承担一定的风险，故将其划分为较大影响;当动车组产生故障不能继续运行时，需要救援车来救援或者需要旅客全部换乘到热备车上以进行后续的旅程，这种情况无论对车上乘客的正常旅行，还是整条线上其他车次动车组的正常运行都会产生很大的影响，车上乘客的不满情绪如果通过网络迅速传播会对铁路运用部门造成负面的社会影响，故将其划分为严重影响，铁路部门应尽量避免此类故障的发生。

每种等级的影响下，都会造成不同的晚点时间，参照表2.3“京津城际铁路高速动车组故障等级的划分”以及对实际故障数据的统计与归类，将晚点时间分为5个等级，如表2.5所示。

不同的故障发生的概率也不一样，小概率故障也可能引起严重的危害，所以在划分动车组故障等级的时候也应该考虑到故障发生概率的因素。参考《故障模式、影响及危害性分析指南》[33]，对不同的故障模式发生概率的等级进行划分，如表2.6所示。

对于影响程度等级高的却并没有对动车组、线路的正常运行产生影响的故障(即未临时停车、限速或晚点)，并不能与影响等级低却造成了长时间晚点的故障直接进行严重程度的对比，而不同故障发生的概率也不尽相同，甚至还有一些小概率事件，所以，用某单一的标准来评定故障的等级并不科学。本文同时考虑影响程度等级、影响时间等级和发生概率等级三个维度，利用层次分析法进行系统的分析得出一个综合评价的排序，使得我们对于动车组发生故障的严重程度可 以进行更加客观的评价。2.2.3分析过程及分析结果

构建递阶层次结构 应用层次分析法分析实际的问题，首先要把问题条理化、层次化。构造一好的层次结构对于问题的解决极为重要，它决定了分析结果的有效程度。通过对指标体系分析，建立一个由目标层，指标层和方案层组成的递阶层次模型，如图2.2所示。

建立问题的层次结构模型是AHP法中最重要的一步，把复杂的问题分解成称之为元素的各个部分，并按元素的相互关系及隶属关系形成不同的层次，统一层次的元素作为准则对下一层次的元素起支配作用，同时它又受上一层次元素支配。对于评价故障影响这个问题来说，层次分析模型主要分成三层。最高目标层只有一个元素，为对故障影响的评价，中间层则为准则、子准则，在这一问题中准则有影响等级、影响时间、发生概率三个维度，最下面的一层为方案层，即可能出现的各种故障情形。参考专家的意见，将指标层中的三个指标的重要度进行排序:故障影响程度>故障影响时间>故障发生概率。构建两两比较判断矩阵。

建立层次分析模型之后，我们就可以在各层元素中进行两两比较，构造出比较判断矩阵。层次分析法主要是人们对每一层次中各因素相对重要性给出的判断，这些判断通过引入合适的标度用数值表示出来，写成判断矩阵。判断矩阵表示针对上一层次因素，本层次与之有关因素之间相对重要性的比较。判断矩阵是层次分析法的基本信息，也是进行相对重要度计算的重要依据。

假定上一层次的元素从作为准则，对下一层元素代，C1..C2……Cn………有支配关系，我们的目的是要在准则层乓下按它们的相对重要性赋予代C1..C2……Cn………相应的权重。在这一步中要回答下面的问题:针对准则Bk，两个元素C= 25 C….哪个更重要，重要性的大小。需要对重要性赋予一定的数值。赋值的根据或来源，可以是由决策者直接提供，或是通过决策者与分析者的 对话来确定，或是由分析者通过某种技术咨询而获得，或是通过其他合适的途径来酌定。

对于个元素来说，得到两两比较判断矩阵C一Ct72 X 72。其中C=J表示因素Z和因素J相对于目标的重要值。

一般来说，构造的判断矩阵取如下形式:

对于这类矩阵称为正反矩阵。对于正反矩阵，若对于任意i……., j, k有C.C二C，此时称该矩阵为一致矩阵。在实际问题求解时，构造的判断矩阵并不一定具有一致性，常常需要进行一致性检验。

本文采用萨蒂提出的19标度法构建两两判断矩阵。各级标度的含义如表 2.7所示。经过相关领域专家依据其工作及实践经验的判断决策，得到指标层相 对于目标层的判断矩阵如表2.8所示。

构造出比较判断矩阵后，即可对判断矩阵进行单排序计算，在各层次单排序 计算的基础上还需要进行各层次总排序计算，在这个过程中存在一个判断矩阵的一致性检验问题。

(3)计算权重

计算权重是计算判断矩阵的特征值最大值，及其所对应的特征向量，得出层次单排序，通过获得准则层对于目标层的重要性数据序列，从而获得最优决策。由于故障情形较多，计算比较复杂，故借助Matlab编制了计算权重和一致性检验的计算程序，输入判断矩阵即可输出权重系数以及一致性检验结果。计算过程具体如下所示:

1、利用判断矩阵计算权重系数，由公式:

因为CR<0.1，因此该判断矩阵与一致性检验符合要求。所以得到，指标层相对于目标层的权重为:、二(0.5278, 0.3325, 0.1396)o(4)综合评价

根据以上论述，故障影响的等级分为四个等级(工级、且级、III级、IU级)，故障影响时间分为五个级别(A, B, C, D, E)，故障发生概率的等级分为五个等级(1, 2, 3, 4, 5)，因此，故障情形可以分成100种情况。首先对各个指标的不同级别进行量化表示，以便能够对这100种情况进行比较分析。

为了使所有指标具有可比性，对三个评价指标均采用百分制原则进行量化评分处理，从而消除了量纲的影响。量化处理方法如表2.10所示。

利用计算得到的各指标的权重向量、_(0.5278, 0.3325, 0.1396)，对100种情况进行综合评价，得到结果如表2.11所示。

根据以上分析得出了各个情形的故障等级由高到低的排序，表2.12可以作 为一个库，将对应的故障对号入座。

致谢

我历时将近两个星期的时间终于把这篇论文写完了，在这段充满奋斗的历程中，带给我是涯无限的激情和收获。在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师何老师何曹老师，没有他们对我进行了不厌其烦的指导和帮助，无私的为我进行论文的修改和改进，就没有我这篇论文的最终完成。在此，我向指导和帮助过我的老师们表示最衷心的感谢！同时，我也要感谢本论文所引用的各位学者的专著，如果没有这些学者的研究成果的启发和帮助，我将无法完成本篇论文的最终写作。至此，我也要感谢我的朋友和同学，他们在我写论文的过程中给予我了很多有用的素材，也在论文的排版和撰写过程中提供热情的帮助！金无足赤，人无完人。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和同学批评和指正！

参考文献

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第五篇：动车组故障分析及改进方法（范文模版）

摘 要

转向架是动车组安全、可靠运行的关键部件，转向架的维修是动车组可靠安全高效运行的必要保障。当转向架出现故障时，如果不能及时维修，严重的会导致系统运营中断，甚至威胁人们的生命及财产安全;如果维修不当，可能导致“维修不足”或“维修过剩”。鉴于此本文以动车组转向架为研究对象，对其维修决策过程的维修方式确定、计划维修周期、视情维修时机三个环节，分别建立数学模型，运用维修决策理方法，有效地解决维修方式不当，计划维修不足或维修过剩以及视情维修时机不准确等问题，为动车组转向架的修程修制优化提供理论依据。

在总结分析动车组转向架主要结构特点及功能原理基础上，分析影响维修决策过程的因素，划分维修模型，对相应模型故障率演化规律进行分析。建立转向架重要功能部件评估模型，为转向架关键零部件的维修方式决策提供参考依据。基于动车组转向架实际维修过程中出现的“维修不足”或“维修过剩”的现状，建立动车组转向架在预防计划性维修中的故障率演化模型，并建立在一个周期内和一个大修周期内的计划性维修周期决策模型，以单位时间维修费用最小为目标函数针对视情维修时机不准确的问题，建立威布尔比例强度模型描述转向架寿命分布与伴随变量之间的关系，运用物理规划法，保证可靠度和单位时间维修费用在期望区间内，求解最优的维修阂值，确定最优视情维修时机。

通过建立的重要功能部件评估模型，确定转向架子系统中重要功能部件的排序及维修方式，为实际动车组转向架零部件的维修方式优化提供了理论参考;运用建立的计划维修周期决策模型，得到转向架在一个大修周期内的最优维修周期及维修次数，降低了大修期内的维修次数，减少了人力财力的消耗，增加了动车组实际运营时间;运用威布尔比例强度模型和维修阂值，结合历史故障统计数据，得到转向架视情维修时机决策图和维修时机建议，所得到的结论与实际现场维修决策基本一致。

因此，本文所做的动车组转向架维修决策研究为其修程修制的优化提供了良好的理论依据，所建立的维修决策模型也同样适用其它复杂系统的维修决策研究。关键词:转向架;维修方式决策;计划维修周期决策

目 录 第1章 绪论.........................................................1 1.1课题研究背景及意义...........................................1 1.2维修决策国内外应用研究现状...................................2 1.3论文主要研究内容与技术路线...................................5 第2章 动车组转向架维修决策理论基础.................................8 2.1转向架概述...................................................8 2.2维修决策概述................................................10 第3章 动车组转向架维修方式决策....................................13 3.1维修方式概述................................................13 3.2动车组转向架维修方式........................................13 结 论..............................................................16 展望...............................................................17 参考文献...........................................................18 致谢................................................................................................................................................23

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

随着“一带一路”概念的提出以及实施方案的落实，相应“一带一路”区域的交通运输的需求也日益增长，加快高铁建设己成为解决日益增长交通运输的需求的主要途径。随着大量的动车组列车投入使用，优质的维修和管理并保证动车组列车安全、可靠、高效、经济地运营，无疑成为当前迫切需要解决的问题。

科学合理的修程修制是动车组高效、安全、经济运营的重要保证。对于现有国产动车组的修程修制方案，很大程度上是综合和延续引进的国外动车组的修程修制，没能全面考虑国内动车组具体运营条件，目前的修程修制方案仍需要进一步根据国内的具体运营条件进行完善。通过对我国动车组目前的维修现状调研，发现动车组维修的技术政策是“在预防计划修的前提下，逐步实施视情维修、换件修和关键零部件的专业化集中修”，其中预防计划修属于预防性维修范畴。但通过对动车组历史可靠性数据统计分析发现，实际维修决策和管理实施过程中，大部分还是延承历史经验，没有系统的运用可靠性与维修决策理论方法作为指导，最终导致动车组在出现故障时未能进行及时的维修或进行了提前维修，从而未能保证动车组故障得到有效地预防的同时也增加了维修成本。

本文研究的目的是在以可靠性理论为基础，维修思想为指导，对动车组转向架关键零部件的维修决策进行研究，主要从维修方式确定、计划维修周期优化和视情维修阂值的优化三方面，结合维修决策方法和建立相应的维修决策模型，从而得到最优的维修策略，从而解决转向架维修中“维修不足”或“维修过剩”以及维修时机不恰当的问题。

最终实现以下几个方面的意义:(1)尽量减少转向架在维修过程中的“维修不足”或“维修过剩”，保持转向架固有可靠度，提高使用可靠度;(2)尽量避免故障发生，降低单位时间内的维修费用;(3)以最少资源消耗保证转向架可用度要求，延长其在线使用寿命;(4)为动车组转向架修程修制的优化提供可行的理论依据。

1.2维修决策国内外应用研究现状

1.2.1维修决策国内外应用研究现状

根据所查文献，目前的维修决策应用研究主要集中在模糊理论在维修决策上的应用、系统重要功能部件的评估、维修周期的优化决策研究以及维修决策支持系统的研究四方面，涉及的应用领域包括军事、船舶、航空、机械以及轨道列车的运用维修中。其具体的应用研究如下:(1)模糊理论在维修决策上的应用通过将层次分析方法和模糊理论相结合，解决在维修决策过程中影响因素模糊问题。将系统的可靠度函数取为模糊集，基于定义的模糊集推导出维修集，包括役龄因子、维修因子以及维修成本三方面，进而根据对应的维修决策准则计算最优的维修周期及对应的维修方式。崔建国等人针对在飞机维修保障过程中，专家知识运用不合理，从而引起的维修不当问题，创建基于灰色模糊与层次分析的多属性飞机保障维修决策模型。徐辉运用灰色马尔科夫和灰色关联分析的神经网络法对设备的动态监测数据进行故障分析，估算设备剩余寿命，从而进行维修决策研究。顾煌炯等提出将嫡权法和层次分析法结合解决发电设备的维修方式决策的问题。

陶基斌等针对视情维修过程中的维修方式优化问题，运用BP神经网络方法，以维修影响因素的隶属度为输入，最终维修等级为输出，根据输出结果选取最优的维修方式。王凌针对视情维修的建模和优化问题进行研究，并运用模糊优化算法对不同决策目标下的设备进行维修决策优化。在建立以可靠性数据为基础的专家系统时，运用模糊推理算法，计算每种故障模式发生的概率以及故障后果影响程度的大小，从而避免严重故障的发生，优化修程修制。刘宇[川针对传统设备中故障的两态假设，提出复杂系统的多态维修决策理论以及模糊多态复杂系统的可靠性建模理论，运用模糊多态元件的维修决策方法，建立维修决策模型，进而为模糊多态元件的维修决策提供理论指导。

(2)系统重要功能部件的评估系统重要功能部件的评估一般用重要度衡量，代表部件在对应系统中的重要程度，是故障率、故障后果、故障维修费用、可维修性等各种因素的综合度量。赵登福等同时考虑到设备状态及系统风险建立输电设备的重要度评估模型，从而确定实时的重要功能部件，为输电设备的状态维修决策提供依据。董玉亮等选择属性加权和作为部件重要功能部件评估的指标，运 用本征向量法计算出不同影响因素的权重，同时使用蒙特卡洛法仿真模拟，通过统计分析得到系统各部件的重要程度排序，最终实现重要功能部件的评估。李国正等采用改进的层次分析法进行地铁车辆子系统的重要度评估，通过分析影响重要度评价的因素，计算重要度评估值，确定重要子系统，为地铁车辆的维修决策提供了参考。高萍等在己建立的设备重要度评估模型的基础上运用蒙特卡洛算法，来降低评估过程中主观数据的影响，从而为进一步科学的维修决策提供理论参考依据。

(3)维修周期的优化决策研究维修决策用于预防计划维修中，主要包括对设备最佳维修周期的决策以及最优设备检测时间长度。等基于可靠性和马尔可夫链建立了电力设备的维修周期模型，并运用遗传算法求解维修周期的最佳值，从而最小化维修费用。马飒飒等建立混合粒子群和蚁群优化算法的群智能优化策略，应用在混联系统的预防性维修周期优化问题上，提高了优化寻优的效率。俞秀莲等考虑故障发展规律对维修周期的影响，引入役龄回退因子，以可靠度和总成本最小为约束条件建立维系周期优化模型。毛昭勇等引入役龄回退因子描述维修后的系统性能，并重点对不同计划维修周期下总体维修费用随着计划维修次数的变化进行研究，从而优化维修周期。谢庆华等以可靠性为状态参数，使维修费用率最小为原则下优化维修周期。等通过建立部件单位时间成本内函数，在成本函数取最小值的前提下，优化部件的大修周期、大修周期的检修次数以及维修间隔。陈城辉等针对轨道交通行车关键设备中的可修复和不可修复的设备，提出寿命数据分布检验方法，并以单位时间维修成本最低为优化目标建立了维修周期优化模型。运用马尔可夫理论建立维修费用率函数，并令其去最小极值进而优化求解状态检测周期。蒋太立以RCM为理论基础，在不同的决策目标下建立维修周期决策模型，并运用MATLAB软件编写了维修决策的软件界面。

(4)维蟹决策文持杀统阴研儿将维修决策研究成果同计算机相结合，实现研究成果的软件化是维修决策研究应用到实践的必要环节。目前很多专家和学者在所在研究领域上设计开发出对应的维修决策支持系统。郝晋峰等为预防自行火炮故障并缩短维修时间，实现有针对性的对自行火炮进行维修，并保证维修效果的前提下，在自行火炮维修中引入了基于状态的维修，设计并开发了自行火炮状态维修决策支持系统。周尚文将系统的寿命数据、信息工程同维修决策支持系统三 3 者联合，设计开发出了智能管理优化设备维修的维修决策支持系统。王险峰结合数据库系统、模型库系统以及知识库系统，设计并开发了“三位一体”的维修决策支持系统。胡岳鹏以列控设备为研究对象，设计列控设备的数据存储模型，实际状态预测及评价模型，并综合上述模型设计以数据仓库为支撑的维修决策支持系统。朱清香针对维修决策支持系统中总体内容进行模块化研究，分别包括确定决策目标，重要件的判定及分析，非重要功能部件的处理、实际运行转台监测。董玉亮运用以可靠性为中心的维修思想，对发电设备进行重要度评价，针对故障风险、设备的综合状态以及对状态的预测惊醒研究，并建立设备的维修决策模型，同时将所建立模型软件化，设计发电设备的运行与维修智能决策支持系统，从而为发电设备的维修人员提供辅助维修决策工具。1.2.2维修决策

在动车组上的应用研究现状随着近年来轨道高速列车的发展，维修决策建模和优化技术在动车组列车上也逐步得到了应用，据所查文献，主要应用研究如下:康健等对我国现行铁路的列控设备，以列控设备维修费用最小为目标函数，以可用度要求和故障风险为约束，建立维修决策优化模型，运用蒙特卡洛仿真方法求解最优维修周期。但其假设列控设备维修后的可靠度和故障率没有变化，事实上设备随着设备的每次维修，列控设备的可用度也逐渐降低，即每次的维修并不能保证设备整体修复如新。

王灵芝根据以可靠性为中心的维修分析方法，分别从判定设备重要功能部件、建立寿命分布模型、评价及预测设备运行状态、确定维修周期以及检测周期几方面进行研究，并建立相应的模型，并将研究成果软件化，设计并开发智能维修决策支持系统考虑到动车组复杂系统部件间的相关性，包括经济相关性、故障相关性、结构相关性。杨晓帆重点考虑系统动车组零部件间的经济相关性进行分析，以动车组维修率最小为目标，建立多部件维修决策模型，通过模型求解，得出最优的维修方案，从而很大程度上降低动车组的实际维修费用。但考虑经济相关性的同时未能同时保证系统的使用可用度的要求。

孙研婷根据以可靠性为中心的维修的逻辑分析方法，重点对动车组的重要功能部件进行评价、建立零部件寿命分布模型，针对关键零部件维修周期的确定进行研究，同时以动车组维修优化决策思想为基础，将建立的优化模型软件化，最 4 终设计并开发出智能的维修决策支持系统，通过实例分析应用验证所建立模型的可行性和所建模型的有效性。赵金方针对动车组负责零部件提出了基于基于RCM的状态维修决策模型以及基于维修费用最小的计划维修决策模型，并运用编程软件对模型进行软件化，建立维修决策支持系统。

孙研婷根据以可靠性为中心的维修的逻辑分析方法，重点对动车组的重要功能部件进行评价、建立零部件寿命分布模型，针对关键零部件维修周期的确定进行研究，同时以动车组维修优化决策思想为基础，将建立的优化模型软件化，最终设计并开发出智能的维修决策支持系统，通过实例分析应用验证所建立模型的可行性和所建模型的有效性。赵金方针对动车组负责零部件提出了基于基于RCM的状态维修决策模型以及基于维修费用最小的计划维修决策模型，并运用编程软件对模型进行软件化，建立维修决策支持系统。

1.3论文主要研究内容与技术路线

1.3.1主要研究内容

本文以动车组转向架关键零部件为研究对象，针对当前动车组转向架维修中“维修不足”或“维修过剩”及视情维修时机不准确问题，对转向架关键零部件的维修方式进行决策，并对预防性维修中的计划周期进行优化决策，对视情维修的决策阂值优化决策。具体工作及研究内容包括以下几个方面:(1)第一章主要介绍课题研究的背景和意义，维修决策理论国内外应用研究现状综述，同时介绍了维修决策理论在动车组上的应用研究现状，针对现行转向架维修过程“维修不足”或“维修过剩”及视情维修时机不准确问题，提出本文的研究对象、目的、方法和思路。

(2)第二章对本文的研究对象动车组转向架的结构组成、工作原理、主要功能分析进行论述;对维修决策基本的基本内容进行分析阐述，给出作为维修决策信息输入的常用可靠性指标及相互转化关系，并对应用广泛的威布尔分布模型进行简介;给出维修模型的分类以及其相应的故障率演化规律。

(3)第三章是确定动车组转向架的维修方式。给出维修方式决策的逻辑决策模型，对于重要功能部件的确定，运用层次分析法和蒙特卡洛模拟方法相结合的方式确定重要功能部件的权重，进而根据维修方式决策准则确定动车组转向架零 部件的维修方式;最后以实例证明了上述方法的有效性，为下一步不同维修方式下维修活动决策打下基础。

(4)第四章基于动车组转向架实际维修过程中往往出现的“维修不足”或“维修过乘”的现状，并综合役龄递减因子和故障率递增因子，提出动车组转向架在预防计划性维修中故障率的演化规律，分别建立在一个周期内和一个大修周期内的计划性维修周期决策模型，并分别以可靠度和可用度要求为约束条件，建立维修周期优化决策模型，并运用MATLAB软件中的遗传算法模块进行模型的优化求解。最后运用实例分析证明了所建立模型的可行性和有效性。

(5)第五章针对动车组转向架中的关键重要部件的视情维修，引入威布尔比例强度模型对实时状态进行描述，给出维修决策条件，进而根据实时监控数据决策维修时机;针对维修决策阂值的确定，引入物理规划法在保证可靠度和单位时间内维修费用最小的约束下，求得最优的维修阂值，进而得出维修决策曲线的上下控制限;根据实时状态信息的输入，对比维修决策条件曲线，从而实施维修活动，最后运用历史监控数据验证所提出模型的有效性。

(6)最后对文章整体研究内容进行总结，得出研究结论以及本维修决策中有待进一步研究的内容和方向。1.3.2技术路线

本文在对动车组转向架维修决策研究过程中，采用的研究方法涵盖统计学范畴、可靠性工程理论、维修工程学范畴以及计算机模拟技术。从实际过程中存在的问题出发，遵循理论研究为基础、模型建立为手段和应用验证为实践方式三者相结合的基本原则，对课题进行研究的整体技术路线如图1.1所示。

图1.1论文整体技术路线

第2章 动车组转向架维修决策理论基础

2.1转向架概述

转向架是支承车体并担负动车组沿着轨道走行的支承走行装置，是动车组的重要组成部分之一，其结构是否合理直接影响动车组的运行品质、动力性能和行车安全。

2.1.1动车组转向架结构组成

动车组转向架主要任务是承载、牵引、缓冲、导向和制动，一般由下列主要部分组成:(1)构架:主要用来承受和传递各种载荷，是转向架的基础骨架，是转向架各个零部件的安装平台;(2)轮对:通过车轮的回转实现车辆在钢轨上的运行，通过轮轨间的茹着产生牵引力，通过轮轨间的摩擦产生制动力，并通过轮对将列车自身的重力传递给钢轨;(3)轴箱及定位装置:保证轮对与构架联接的关节，同时保证轮对自身回转运动，也保证轮对能够适应线路不平顺等线路条件。

(4)弹簧悬挂装置:主要由弹簧和阻尼器组成，既可以用来平衡分配轴重，也可以缓和由于不平顺线路造成的对车辆的冲击，从而促进车辆在轨道上平稳运行，并保证车辆通过曲线时使转向架能相对于车体转动灵活;(5)车体与转向架间的纵向牵引装置:传递车体与转向架之间的垂向力和纵向力。

(6)基础制动装置:通过制动缸产生制动力，经杠杆系统增大，传递给闸瓦或闸片，通过制动盘或车轮踏面，使列车施行制动停车;(7)驱动机构:将动力装置产生的动力通过齿轮减速装置传递给轮对，驱动轮对转动。

2.1.2动车组转向架系统工作原理及功能分析

动车组动力转向架的主要能量转换过程为:将电能转化为机械能。工作原理为:通过电力驱动，齿轮箱运转带动轮对滚动，轴箱和定位装置实现了将轮对的滚动转化为车体沿着轨道的平动;弹簧悬挂装置用来减小线路不平顺，并缓解轮对与钢轨间的振动给车体带来的不利影响;运用基础制动装置，传递并放大制动 缸的制动力，使闸瓦与轮对之间的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力)，进而实施制动。转向架的基本功能为承载、牵引、缓冲、导向和制动。

(1)承载:承受转向架上部所有重量，并使轴重分配均匀;(2)导向:保证车辆在运行过程中顺利通过线路曲线;(3)缓冲:由于弹簧装置，使其减震特性良好，能够缓和线路不平顺对车辆的冲击，保证车辆具有良好的运行平稳性;(4)牵引:保证一定的车轮与轨道间的茹着力，同时将车轮与钢轨接触处的轮周牵引力传递给车体、车钩，从而牵引列车行进;(5)制动:产生需要的制动力，使车辆在规定的距离内和时间内减速或停车。如图1.1所示，为动车组转向架系统的功能框图。

图1.1动车组转向架系统的功能框图

2.2维修决策概述

2.2.1维修决策简介

维修(Maintenance，根据GB/T3187-9439〕是为保持或恢复产品处于能执行其规定的技术状态所进行的所有技术和管理，包括监督活动。系统在使用过程中受载荷和环境作用，其组成部件不可避免的会出现劣化、故障及失效，从经济、安全、质量和效率方面考虑，维修是恢复可修系统功能的过程。随着现代工程系统的复杂化和大型化，系统建造成本显著增加，在大幅度提高生成效率和生产质量的同时，对社会安全的作用和环境的影响越来越大。维修可以使系统持续保持其安全性、可靠性和生产质量，节约全寿命成本，提高服役效率，延长使用寿命。决策C Decision，是人们为了实现一定的目标，根据特定的环境条件寻找、拟定、分析、比较可能的行动方案，并作出选择的过程。

维修决策是以维修思想为指导，结合现代决策方法，对不同维修策略下的维修目标进行建模和维修参数的优化。其根本目的是:在保证系统安全性和可靠性的前提下，综合权衡维修成本及收益，进而确定并调整维修时机以及维修计划，最终实现及时、高效并经济的维修。维修决策的过程并非单一的决策过程，整个过程中涉及到很多其它相关学科的信息作为决策信息的输入，如图1.2所示，为维修决策理论同相关学科的关系

图1.2维修决策理论同相关学科的关系示意图 2.2.2维修决策影响因素

一个完整的维修决策主要受到以下六方面因素的影响:(1)维修对象不同的维修对象对维修决策有以下两方面影响: ①系统结构类型结构类型可分为单部件系统、多部件组合系统和大型复杂系统，一般情况下，系统的结构类型越复杂，对应建模和维修决策的难度就越大。

②系统故障状态系统的故障状态有二态系统(正常或故障)和多态系统之分，系统的故障状态越多，维修决策模型建立越复杂，维修决策结果的求解就不容易。

(2)维修影响因素

①维修过程占用的时间模式系统维修所用时间是影响维修成本关键，目前在维修决策建模过程中，维修时间占用模式可分为三种类型:维修瞬间完成的、维修时间是常数以及维修时间是随机的。一般的建模过程均假设维修是瞬间完成的，但随着建模技术的进步，计算机求解功能的强化，以及维修决策过程科学化程度不断增强，在维修建模中逐步假设维修时间是常数或是随机的。

②维修成本分析维修成本包括计划维修成本、非计划维修成本、直接维修成本以及间接维修成本，维修成本的大小是影响维修决策效果的关键因素。

③检测条件检测条件一般分为连续检测、定时检测以及随机检测。不同的检测条件同视情维修决策有紧密关系，同时为维修决策提供的信息储备也是不同的，也影响视情维修时机的准确度;但随着检测条件的技术含量提高，提高决策精确的同时，也增加了维修成本。

(3)决策目标 ①可用度目标

可用度是可用性的概率衡量标准。可用性是指可修产品在某时刻具有或维持规定功能的能力。系统在某一时间段内正常工作时间与总的时间比为系统可用度。一般计算公式为:}OMTBFMTBF+MTTR(2.8)其中，MTBF为正常工作时间;MTTR为平均维修时间。

②费用目标维修过程中需要消耗备件、材料以及工时，同时故障引起的误工成本及经济损失，以及不及时维修造成的其他损失都属于维修费用的范畴。因此，在分析维修费用时一般需要考虑三方面的费用:第一是直接维修费用，包括预防性维修费用和修复性维修费用两类;第二是故障损失费用;第三是由预防 11 性维修或修复性维修而进行停机的损失费用。

实际的维修过程中，系统零部件在不同状态下的维修费用是不同的，状态越恶劣维修费用就越高。维修费用与部件之间的状态关系一般通过比例强度模型、统计分析和专家信息得到。

③风险目标

是指保证故障的发生概率在期望的范围内，一般将风险目标作为约束条件来处理。设定的维修决策目标不同，维修决策优化结果也不尽相同，以下为常用的几种决策目标:(4)维修决策方法

目前维修决策建模过程中常用的方法包括数学模型方法、人工智能方法以及仿真方法。其中，数学模型方法是指参照某种事物的特征、结构相互间关系，运用形式化的数学语言近似的表达的一种数学方法。通俗的说就是是将系统从现实中抽离，实现对客观事物特定属性的近似反映。人工智能方法主要运用人工智能中的对确定性东西的判断和不确定性因素的判断，典型人工智能方法有:退火算法、启发式算法、遗传算法、决策树机制、神经网络等。

(5)决策变量维修决策过程中常用的决策变量有:维修间隔、维修措施以及维修等级。其中维修间隔又可以表达为工作时间、循环次数、工作里程、日历时间、启动次数等。

(6)维修评估通过确定维修方案、维修策略、明确维修目标、选定决策方法以及优化决策变量后，要对维修工作实现的效果进行整体的评价，进而确定维修方案的可行性。本章小结

本章介绍了转向架的基本结构组成、工作原理，并对转向架进行系统功能分析，给出其基本功能框图;对维修决策理论基本概念进行介绍，对维修决策信息输入中可靠性信息涵盖的常用可靠性指标做了介绍，并用图示表示可靠性指标的相互转化关系，对应用广泛的威布尔分布进行简介;并对影响维修决策过程的六个影响因素进行阐述，具体包括:维修对象、维修影响因素、决策目标、决策方法、决策变量以及维修评估;对维修类型的分类以及相应的模型下的故障率演化进行了说明，为下面的维修周期决策和视情维修决策提供理论依据。

第3章 动车组转向架维修方式决策

3.1维修方式概述

维修方式是指为保证系统在运用过程中满足期望的可靠性要求的前提下，对预防性维修加以控制的不同形式以及方法的统称。为了保证设备在使用中处于一定的可靠性水平范围内，主要从两个方面进行控制:一方面是弄清设备故障的演化规律，从而决策维修时机;另一方面是控制故障发生后引起的故障后果，从而有针对性的进行维修。本章从动车组转向架的维修方式分类入手，给出其维修方式的逻辑决策模型，并运用层次分析法和蒙特卡洛算法相结合进行重要功能部件的评估，实现动车组转向架重要功能部件的维修方式决策。

3.2动车组转向架维修方式

通过实际调研，对于动车组转向架这类复杂系统，按照维修时机和维修目的的不同，目前较通用维修方式分类为两大类，如图2.1所示。

图2.1动车组转向架维修方式分类

3.2.1修复性维修方式

修复性维修(Corrective Maintenance CM，是指“系统在发生故障后，为了保证能够维修效果满足规定状态进行的全部活动，可能包括:定位故障、隔离故障、结构分解、零件更换、重新组装以及检测等”。同意表达有:被动维修、事后维修、故障后维修以及排除故障维修。广义的说即是允许故障发生后再进行相关维修的维修方式都属于修复性维修的范畴。对于动车组转向架中，对于不影响列车整体运行安全和运营任务的故障可继续使用，待运营结束后统一维修。(1)能充分利用零件寿命;(2)不做预防性维修，降低了维修成本;修复性维修的缺点是:(1)由于故障发生具有随机性，因此无法提前安排维修，备件的数量也无法控制，往往造成较大的停机损失;(2)为保证运行需求，往往需要抢修，容易造成列车维修不足，进而危及行车安全;(3)对于维修人员、备件以及维修工具需要随时处于待命状态;修有阵雏修的什占早.3.2.2预防性维修方式

预防性维修(Preventive Maintenance PM，是指“通过对产品的系统检查、检测和发现征兆以防止故障发生。使其保持在规定状态所进行的全部活动。它包括:调整、润滑、定期检查和必要的修理等”。目的是提早发现故障，防患于未然。预防性维修具体适用于故障后果危及行车安全以及生命财产安全情况 预防性维修又可分为两类。(1)计划性维修计划维修(Planning Maintenance PM)通常也称定期维修、定时维修，指“以上次检测后经历的工作小时数或日历时间为依据对产品进行维修”。对于动车组转向架而言，计划维修主要以转向架的关键零部件的使用时间和走行公里作为维修时间点。计划维修的优点是: ①定时维修，有利于保持产品性能和部件安全;②能提前安排维修所需备件材料和人员，降低非计划维修产生的人工加班成本;③减少了二次损伤，减少维修成本。计划维修的缺点是: ①定时进行维修，维修活动增多，导致成本提高;②计划维修可能会引起不必要的维修，带来成本提高;③计划维修可能会损坏相邻部件;④只适用于寿命分布规律己知并确有耗损期的系统。(2)视情维修方式

视情维修(On Condition Maintenance OCM，指“对产品参数值及其变化进行连续、间接或定期的监测，以确定产品的状态，检测性能下降，定位其故障或 14 失效部位记录和追踪失效的过程和时间的一种维修”。对于动车组转向架系统而言，主要是指根据转向架的实际技术状态来决定维修实际和维修项目。即不规定部件的维修期限，不固定拆卸分解范围，而是采用一定的状态监测技术对产品可能发生功能故障的各种物理信息进行周期性检测、分析、诊断，以此推断设备状态，根据状态发展过程安排预防性维修。适用于耗损故障初期有明显劣化症候，并且故障危及系统安全的昂贵系统。视情维修实施的事实基础是大部分故障的发生存在一个发展过程，即不会瞬间发生。实践中主要采用检测技术手段来识别潜在故障征兆，及时采取措施，预防故障的发生，避免不良后果的发生。

研究人员针对转向架从开始出现可被检测到的潜在故障征兆到其发展为功能故障(F点)的整个过程，给出了如图2.2所示的曲线。从图中可以看出，转向架故障的发展过程中可以分为三个阶段:

图2.2转向架故障发展过程

本章小结

本章首先对动车组转向架这类复杂系统维修方式做了一般性分类，给出了动车组转向架的维修方式逻辑决策的模型，其中的关键就是对动车组转向架重要功能部件的确定;然后运用层次分析法和蒙特卡洛模拟方法相结合的方法确定重要功能部件的权重，得出转向架子系统的重要功能部件排序，进而根据维修方式逻辑决策模型及相应维修要求确定动车组转向架关键零部件的维修方式;最后以实例证明了上述方法的有效性。

结 论

本文在借鉴国内外维修决策研究成果的基础上，通过对国内动车组转向架的运行及维修情况调研，针对动车组转向架维修方式不当，“计划维修不足”或“维修过剩”以及视情维修时机不准确的问题，建立或完善相关维修决策模型，经过上述研究，得到如下结论:(1)对于动车组转向架维修方式的决策，给出维修方式逻辑决策模型，问题转化为对转向架重要功能部件的评估，文中首先运用层次分析法确定影响转向架各子系统重要程度的影响因素的权重，综合专家评分，建立重要度评估模型，运用蒙特卡洛仿真算法随机产生一组(0 1)之间的随机数，按照从大到小的顺序赋值给按照层次分析法所得的影响因素从高到低权重排序的影响因素，作为影响因素的权重，代入重要度评估模型，得到一种重要功能部件排序，经过多次仿真模拟，得到转向架的重要功能部件的排序，运用维修方式逻辑决策模型确定转向架重要功能部件的维修方式。实例分析应用证明了方法的有效性，对轮对等关键重要部件的维修方式决策也符合实际情况，为实际维修方式的优化决策提供了理论依据。

(2)通过分析动车组运行过程中可能出现的修复性故障以及更换性故障，提出故障维修后系统的故障演化规律模型，建立任一计划维修周期以及一个大修周期内的保证可靠度和可用度要求的维修周期优化模型，引用遗传算法进行优化求解。运用历史监控数据进行实例分析，将实际的预防性维修周期时间上延长了一万公里，大约to天左右，在保证相同的可用度和可靠度的前提下，减少了维修费用，同时降低了人力和物力的消耗，增加了动车组的实际的运营时间。该模型的运用为实际动车组转向架计划维修周期的决策提供了参考。(3)对于动车组转向架视情维修时机的决策，运用物理规划法在保证可靠度在期望范围内的同时确保维修费用率最低，求得最优的维修决策阂值，进而根据实时状态信息的输入，确定维修时机。同时实例分析表明，运用历史监控信息可确定动车组转向架的维修时机，并与实际现场的10组维修决策数据进行对比，两者基本一致，证明了所建立模型的可行性和有效性。引用的方法以及建立的模型为动车组转向架整体的修程修制优化提供了可信的理论依据。

展望

动车组转向架维修决策的研究工作开展过程中，首先是在实际的运营维护过程中发现问题，有了较好的研究背景，才会驱动维修决策的进一步研究。为进一步做好动车组转向架的维修决策研究，还需要从以下几个方面加强:(1)在维修决策过程中，动车组的运行、故障、维修等数据信息是一切分析和决策的基础，然而工程实际中，这类数据的收集却是道难题，尽管有的车辆段对部分故障及维修信息进行了收集记录，但往往未加统计分析归类，因此建立完善的维修信息管理系统是未来的必然趋势。

(2)对动车组转向架的视情维修保证了系统整体的可靠性和运营高效性，但由于要求对系统零部件的实时状态监测一方面提高了系统的维护费用，另一方面对维修操作的技术人员的要求更高，这往往限制了视情维修的应用，因此也为系统的故障诊断技术以及状态监测技术提出了更高的要求。

(3)本文中对转向架的故障分布假设为两参数的威布尔分布，随着维修决策研究的深入，运用三参数威布尔分布甚至混合威布尔分布模型将逐步成为研究趋势。总之，对于动车组转向架这类结构复杂、状态多样的设备，面临的维修决策问题也非一成不变的，也非一朝一夕的时间能够解决的，需要我们遵循理论与实践相结合，逐步探索，发现问题，解决问题，进而实现更优的维修决策结果。

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致谢

两周的金工实习生活即将结束，在何老师与曹老师的指导下，我的专业知识得到了全方面的提升，为课题研究和进展打下了坚实的基础。同时在思想上、生活上曹老师也给予我以无微不至的关怀，在此，向尊敬的何老师致与曹老师以最崇高的敬意和最诚挚的感谢!最后感谢所有帮助过我的朋友和同学，愿你们前程似锦!23