城市轨道交通车辆设备维修管理策略优化分析_轨道车辆

论文导读:：目前，城市轨道交通车辆设备以定期维修模式为主的维修策略导致了车辆维修不足或过剩，不仅影响到运营安全，而且容易导致维修性价比降低。本文根据城轨车辆设备的专业特征、故障率曲线、设备功能与作用，对城轨车辆设备进行分类，研究了城轨车辆设备失效模式与故障后果及影响，基于设备故障后果与维修维护方式费用两个因素优化城轨车辆设备维修策略。对城市轨道交通车辆设备实际维修工作具有较好的指导意义。
论文关键词：轨道车辆，设备管理，策略优化
 

维修策略优化的目的是为实现车辆设备整体维修费用的最小化，设备可用性和安全性最大化，从而实现运输生产带来的效益最大化。通过考虑设备类别与特征，失效模式、故障后果的严重级别等因素，寻找设备维修维护费用和故障后果损失费用之间的最优关系进行维修策略优化。

1、根据设备分类优化维修策略

不同的维修方式的理论基础各有差异，例如状态维修防止事故的原理是潜在故障发生后，功能故障发生前对设备进行维修；定期维修方式则是设备故障有周期规律的情况下使用，能取得较满意的效果。不同设备由于物理材质，在系统中功能作用等的不同，有不同的属性，所以在城市轨道交通车辆维修策略优化过程中，应该根据设备与故障的不同加以区分。如图1所示：

图1 城轨车辆设备专业分类

设备在每次检修之后，故障率有所下降，但是由于零部件的耗损、疲劳等因素，运行状态将越来越差，故障率又逐渐上升，直到下次检修后，故障率再下降，设备故障呈周期性变化。如果能根据设备磨耗规律，在设备偶发失效期和损耗期的拐点对设备进行维修，能避免维修不足和过剩维修，获得最佳效益。

对于电子电气类设备，根据现代设备故障率曲线可知，设备故障的发生有的与设备使用时间有关，有的则与设备使用时间无关，要根据实际情况而定。在进行安全经济的决策维修时轨道车辆，选择预防性维修不一定能提高设备的可靠度，但许多设备的故障有一定的潜伏期，通过现代设备诊断技术可以检测得到。由于诊断技术限制和出于经济上的考虑，对于诊断技术不够成熟或者产出投入比低的设备，应结合设备寿命周期规律采取定期报废或定期检查的维修策略。

2、根据故障后果优化维修策略

故障后果包括故障造成对人身安全、环境、对其它设备或者部件的影响及停机影响。设备故障导致运输生产损失，包括直接运输生产损失与间接损失。直接损失包括因运输中断导致经济效益停止或者人员伤亡损失等。间接损失包括交通中断对人们出行的影响，对企业和政府声誉的影响带来的损失等。如果设备故障导致的损失越大，对设备的可靠性要求越高。

若单独考虑设备故障后果，将防止故障的发生作为唯一目标，也能对设备维修策略进行决策。事后维修方式的维修费用最小；定期维修维护费用较大；状态监测的维修方式维修费用最大，对保障设备可靠性水平也最好。设备故障对运输影响微小的，可以考虑用事后维修。对于对运输生产影响损失中等的设各可采用一般预防性维修，如定期维修，点检不定期维修等。对于设备故障对运输影响大的，应采首先考虑时刻保障设备可靠性的维修方式，如用定期维修和状态监测相结合。粗略的维修级别决策优化方法如图2所示。

图2考虑故障后果的简单维修决策

3、根据单位时间损失故障频率和停机时间优化维修策略

由于采用故障后果优化维修方式确定车辆设备维修策略比较粗略，故而可综合考虑多个因素论文服务。通过分析故障频率、故障停机时间和单位停机时间损失费用三个因素，建立空间三维模型，对维修策略进行优化。将故障频率、故障停机时间、单位停机时间损失三个因素分别作为一维轴坐标，通过对每一维做二元划分，则得到一个被切分成八块的立方体，如图3所示，根据设备所落的立方体块，定性进行维修策略的优化。

图3 故障频率、故障停机时间、单位停机时间损失三维模型图

在被切割成的八块的立方体中:第1区表示既有高故障频率，又有高停机时间，并且单位时间损失费用高，建议对这部分设备进行技术改造和替换更新。第2区表示故障频率高，且停机时间长，但停机单位时间损失费用低，员工参与的点检预防维修较为适合，辅之状态维修。第3区表示故障频率高，停机时间短，但单位时间损失费用高，可以考虑主要通过状态维修来管理，辅之点检预防维修。第4区表示故障频率高，但停机时间短、单位时间损失费用少，既可以通过点检预防维修来解决，也可以考虑状态维修解决。第5区属于故障频率低，但停机时间长，单位损失费用高，适合推进长周期点检，辅之以利用率为中心的维修策略。第6区意味着故障频率低但停机时间长，然而单位时间损失费用低，点检预防维修应该比较适合。第7区属于故障频率低，停机时间短，但单位时间损失费用高，仍然适合于点检预防维修。第8区表示故障频率低、停机时间短而且单位停机时间损失费用低，事后维修可能更经济适合。

下面结合某地铁车辆转向架设备故障统计说明应用图3-1阐述的定性策略分析法。表1是某地铁公司车辆转向架故障的统计情况。

表1 某地铁公司DC01车辆转向架故障表

上表显示的是某地铁公司DC01车辆转向架故障情况，其中轮对轴箱装置轮径超标故障频率明显高，但是故障等级轻度，适合缩短点检周期以加强点检。对于牵引电机径跳超标、跳高速开关故障等级为一般，故障频率低，这种情况落在维修三维模型的第5区轨道车辆，仍旧可以加强点检，适当增加点检周期对故障频率影响不大。DC01车的其它故障频率低，故障后果轻度可以采用故障后维修。

4、根据设备维护费用和故障后果损失费用优化维修策略

按故障后果优化及根据三维模型的优化方法，主要是通过定性方式对车辆设备维修策略进行优化。应同时考虑城市轨道交通车辆维修经济性和设备安全性因素时，结合设备故障后果，维修策略下维护费用，分析故障后果带来的损失，考虑采取的维修策略的成本，用定量的方法寻找设备维护费用和故障后果损失费用之间的最优关系进行维修策略优化，追求以较少的维修成本实现较好的设备生产效益。设备维护费用包括日常维护、故障检测、状态监测、零部件修复、更换费用等。这项费用与故障后果导致的损失费用之和应存在一个最小值区域，也就是维修策略选择的区域，如图4。

图4维修策略费用优化方法

图4中维修策略费用优化，根据每一台设备每一段时期的故障特征，考虑设备的特征与类型，选出可行的检维修策略并计算及其费用，然后评估每一种维修策略可能造成的故障后果和生产损失，计算这维修维护费用和故障后果损失费用之和，选取最小值区间，这个区间所对应的维修策略即为我们所优化选择的区间，其优化过程如图5所示。

图5 维修决策费用优化过程

维修方式和维修级别是构成维修策略的主体，在进行定量的维修策略优化时，通过决策维修方式和维护级别确定维修策略。

5、小结

本文讨论了轨道车辆设备维修管理策略优化，根据设备的专业、设备作用或者重要程度对设备进行分类，对每一类设备进行失效及失效原因分析，以找到故障根源，同时判断故障的影响及其严酷程度，以上述分析结果为基础，考虑维修方式下设备维修维护费用与故障后果损失引起的费用，以经济有效为目标优化维修策略。

参考文献
[1]陈叶箐.以可靠性为中心的维修思想[J].工业安全与环保2006(6):60-30.
[2]孙有朝，樊蔚勋.以可靠性为中心的维修(RCM)一维修科学的发展趋势[J].机械工程师.1997(4):55-56.
[3]BeehlerME.Reliability Centered maintenance for transmissionsystems.IEEETrans on Dellvely.1997,12(2):1023.
[4]卢桂英.城市轨道交通车辆段建设问题的探讨[J].机车电传动.2005(6):43-46.
[5]陈建伟.设备维修管理系统在地铁运营管理中的应用团.都市快轨交通.2008(8):35-38.