基于可靠性的维修决策在城轨车辆车门系统的运用

刘亚

摘要：以南京康尼生产的KNT-CGM01电动塞拉门系统为例，研究基于可靠性的RCM理论方法在地铁维修中的应用，通过对车门子系统的功能、故障模式、故障原因、故障影响分析，提出对应的维修策略，对于提高车门的可靠度、减少维修成本具有重要意义。

关键词：城轨车辆；以可靠性为中心的维修（RCM）；车门系统；维修

【分类号】U279

1 引言

可靠的设备是地铁安全运行的基础，定期的检查和维护是保证设备安全正常的重要途径。目前，城市轨道交通行业采用以可靠性为重点的维修管理（RCM）理念和方法，其主要是通过对地铁设备的功能结构划分，在此基础上对各子系统、零部件，工作过程逐一进行分析，找出关键薄弱元件，根据每个关键元件的故障后果进行重要性评估，选择优化部件维修方式，最终制定出经济、合理、科学的维修计划。

地铁车辆是技术含量较高的机电设备，购置和维修成本非常高，其中购置成本约占整个轨道交通建造成本的10%，维修成本约占总维修成本的40%[1]。因此，在保证车辆设备安全运行的前提下，降低保养维修成本，很具经济意义。随着全国地铁运营里程的增加，配车数量不断增多，车辆检修作业日渐繁重，对现行的维修质量和效率提出更高要求。我国地铁车辆模块化程度高，产品质量单一，设备故障模式稳定，基于可靠性的维修决策方法在地体车辆检修中具有较好的实践意义。

2 RCM基本原理

地铁车辆的维修包括预防性维修和故障维修。RCM的基本原理是统计地铁车辆各部件的失效模式，分析各失效模式的影响功能与故障后果严重程度，从而判断部件采用的维修策略。其具体思路是先系统编号，系统功能划分，建立功能结构图，统计故障模式，分析故障原因、影响及危害，得出故障模式汇总表并判断出维修策略。

RCM以可靠性为中心的维修理论是在保证车辆设备安全运营的条件下，综合故障后果和单元的故障模式进行统计，分析每种故障模式发生的原因、对系统的影响及发生的可能性，并统计计算出各故障模式的发生条件概率，最终确认每种故障模式的严重度。严重度是设备的故障率及故障后果影响的综合指标。现结合地铁车门系统的实际状况，采用定性分析和定量分析两个分析表的形式进行可靠性分析。

3 地铁车辆车门系统的RCM维修决策

3.1车门系统功能结构划分

以康尼KNT-CGM01 电动塞拉门为例，其主要包括五个子系统，分别为门驱机构、电气控制系统、门页及定位装置、门密封装置、内外操作装置。主要的结构如根据近六年康尼地铁车门系统故障数据，发现车门故障发生率较高的部件主要包括车门控制单元EDCU、止档、驱动电机、紧急解锁行程开关S3、车门关到位行程开关S1、门切除行程开关S2、滚轮等。车门系统功能结构如表1。

3.2 故障模式、故障原因及危害性分析

在RCM分析决策中，通常采用FMEA法（故障模式影响分析），分析各种故障模式对整个系统的影响。一般以制约系统功能的重要相关项为基础，依次分析各相关项的功能、故障、故障模式和故障后果及类型。就地铁车门系统而言，主要对其关键部件的事故模式、事故原因及危害进行逻辑分析，如表2。

在得出康尼KNT-CGM01车门部件的FMEA表后，需对各故障模式进行故障频率（O）、后果严重程度（S），故障原因检测度（D）进行半定量分析[4] [3]，用1-10的数值衡量，数值越高表示故障发生频率越高，故障后果越严重，故障原因难以检测。各指标的表徵值的乘积称为风险乘数，风险乘数越大，则这种失效的后果越严重，需要重点维修，杜绝该故障模式发生。根据风险乘数大的故障模式，即為车门系统的维修关键点和重要点，需要采取相应维修策略。

3.3 地铁车门系统维修逻辑决策

依据表1所得到的FMEA分析，确定相应的预防性维修工作并提出维修级别建议。具体分析结果如表3所示。

表中，“F”、“FF”、“FM”分别零部件功能、故障模式、故障原因的编码； “H”、“S”、“E”、“O”分别代表隐蔽性故障后果、安全性后果、环境性后果、使用性后果；“H1/S1/O1/N1”是从技术和经济角度评判，是否能找到适当的“保养”工作；“H2/S2/O2/N2”表示是否能找到适当的“视情维修”工作；“H3/S3/O3/N3”表示是否能找到适当的“定期恢复”工作；“Y”表示具有该类故障后果；填“N”表示不具有该类故障后果。“建议工作”填写有效合适的维修类型或不作预防性维修的决策。

通过对车门系统的常见故障部件进行可靠性为中心的维修决策，可以看出车门系统故障尽管在地铁运营过程中故障频率高，但是其故障程度很低，维修简单，故障频率高的部件都属于基层维修级别，都不需要进行非主动维修工作。其中止档、门位置传感器、滚轮进行视情维修；各种行程开关和控制单元需要定期恢复，而驱动电机、橡胶密封条和电磁阀则需要保养工作，工作的周期主要依据原有维修经验得到。

4 结论

通过上面实例，可以看出RCM分析法能够充分利用现有故障的统计数据，根据研究设备的结构情况进行结构功能框架的划分，找出薄弱环节进行故障统计和危害性分析，最后总结出故障模式统计表，为地铁车门系统以后的故障分析提供了标准规范和简洁快速的维修决策。对于优化维修策略、提升维修管理水平，提高维修效率，降低维修成本等方面具有明显的优势[4][5]。可以将RCM分析方法引入到地铁车辆的维修工作中去，为城市轨道行业优化维修策略提供有益的参考。

参考文献

[1] 许平洋.基于可靠性的城轨车辆维修模式及应用[J].电力机车与城市车辆，2008，31（6）：44

[2]时旭.地铁车门系统故障诊断与维修决策的方法研究[D].北京交通大学，2009年

[3]严俊，周峰.以可靠性为中心的维修在地铁车辆制动系统中的应用[J].共用事业科技， 2008.

[4] 温清. 关于地铁车辆检修制度.城市轨道交通研究，2004（4）

[5] 贾希胜，程中华.以可靠性为中心的维修发展动态[J].中国兵工学会维修专业委员会RCM专栏，2005（1）.

[6] Beehler M E. Reliability centered maintenance for transmission systems[ J].IEEE Trans on Delivery，1997， 12（2）： 1023.