基于RCM的和谐型内燃机车可靠性及检修方法研究

张红涛

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 451460)

基于RCM的和谐型内燃机车可靠性及检修方法研究

张红涛

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 451460)

以RCM(以可靠性为中心的维修)理论为指导，根据和谐型内燃机车的结构和功能，确定重要功能系统，建立机车可靠度评价指标体系，并给出了和谐型内燃机车系统可靠度的计算模型和算法，为和谐型内燃机车的可靠性评估和检修方法的确定提供了理论支持。

和谐型；内燃机车；RCM；可靠性；检修

和谐型内燃机车采用了成熟可靠的交流控制技术、微机控制系统和网络通信功能，是新一代具有世界先进水平的重载货运机车。为保证机车质量，合理有效的检修必不可少。然而，模块化程度很高的和谐型内燃机车，其设备发生故障的规律比较复杂，传统的维修方法已不能适应该型机车，需要在综合考虑具体影响因素的基础上，确定整车和部件的可靠性评价方法，对机车部件进行可靠性评估，据此制定更有针对性的机车检修方法，高质量地指导机车的运用和检修。

1 和谐型内燃机车RCM分析

和谐型内燃机车是高度集成的、模块化的铁路流动设备，其故障后造成的损失和维修费用都很高，在和谐型内燃机车检修中通过应用RCM分析，不仅能降低机车维修成本，而且还能提高机车质量，保持良好的机车运用状态。

1.1 划分机车系统和分析系统功能

按照和谐内燃机车的主要功能和结构特点对其进行分解，选取重要功能设备或系统时，应以故障发生后机车的运用和安全是否受到影响为原则，非重要功能产品或系统则不再进行分解和分析。

1.1.1 机车系统分解

机车系统可划分为柴油机及机车辅助系统，车体和走行部系统，牵引电传动系统，电空制动系统，机车线路和电器仪表系统，行车安全监控系统，车载计算机网络控制系统。

1.1.2 机车重要功能系统分解(见表1)

表1 机车重要功能系统分解

续表

2 影响和谐型内燃机车系统可靠性的因素

由于和谐型内燃机车运用环境是开放的、复杂的，因此影响其使用寿命和可靠性水平的因素有多种，主要包括环境影响因素，负荷影响因素，运行速度的影响，运用时间和走行公里的影响。若在机车检修中不考虑这些因素的影响，单纯地采用同一种维修模式，明显不符合实际情况，也是不可行的。故此，要切实根据机车运用的实际情况，分析各种因素的影响程度，再结合机车设备的可靠性水平，进一步改进和优化机车的维修工作。

3 和谐型内燃机车可靠性指标

3.1 分布函数和失效概率密度

由于系统或部件的失效时间Tr是随机的，因此其使用寿命也是随机的，Tr满足一定分布规律，常被定义为系统或部件的使用寿命，假设失效时间Tr的概率密度函数是fr(t)，系统在时刻t和t+Δt之间的失效概率fr(t)Δt由可靠度计算理论可表示为

fr(t)Δt=P{t≤Tr≤t+Δt}

(1)

若假设系统或部件失效时间的累积分布函数为Fr(t)是Tr≤t的概率，即

fr(t)的大小表明系统或设备在从t到t+1这段时间内发生失效的可能性大小，是可度量的；Fr(t)的大小则表明运用时间累计到时间t时，系统或设备发生失效的数量占设备总量的比率大小，也是可以度量的。fr(t)和Fr(t)反映的是系统或设备的不可靠状态。

3.2 系统可靠度函数R(t)和系统不可靠度函数R'(t)

R(t)是指系统在时间段[0，t]内能够维持其正常功能的概率，也就是说对满足fr(t)变化规律的Tr大于t的概率可表示为

(2)

由上述公式可知：t=0时，R(t)=1；当t趋于无穷时，R(∞)=0。

3.3 失效率函数h(t)

失效率指标在系统的实际维护过程中，可用于大部分设备和部件的可靠性水平评价指标。系统的失效率是指在某一时刻还没有发生失效的系统，在下一个时刻内发生失效的概率。h(t)、R(t)和fr(t)这三者之间的关系为

(3)

运用微积分理论可以对上述几种可靠性分析指标的计算公式进行互相推导(见表2)。

表2 系统可靠性相关函数关系表

和谐型内燃机车的系统结构虽已实现了信息化和模块化，但对于不同类型的部件来讲，其使用周期和磨损规律不尽相同，因此可根据其故障统计数据选择与之相适应的可靠性计算函数，通过系统可靠性相关函数关系表转换为R(t)，作为计算和谐型内燃机车系统可靠性的指标。

实际上,设备的性能和平均寿命在描述设备属性的诸多统计数据中，是最为常用的两种统计指标，因为这样的数据的不确定性因素很大，故在描述时可采用随机变量的方法。

4 可靠度计算模型

根据和谐型内燃机车各子系统与机车整体间的结构关系，确定机车系统整体的可靠度水平。

设柴油机及机车辅助系统的可靠度为R1(t)。由于该系统包含柴油机控制系统、运动件、固定件、传感器、传送系统、冷却水系统、燃油系统、润滑油系统、通风系统和进排气系统，因此，上述子系统的可靠度可表示为R10(t)、R11(t)、R12(t)、R13(t)、R14(t)、R15(t)、R16(t)、R17(t)、R18(t)、R19(t)。

R1(t)=1-[1-R10(t)·R11(t)·R12(t)·R13(t)·→

←R14(t)·R15(t)·R16(t)·R17(t)·R18(t)·→

←R19(t)][1-R1(t)]

(4)

同理，可求得牵引电传动系统的可靠度R2(t)、车载计算机网络控制系统R3(t)、车体和走行部系统的可靠度R4(t)、电空制动系统的可靠度R5(t)、机车电器仪表及线路系统的可靠度R6(t)、行车安全监控系统的可靠度R7(t)。因此，机车系统总体的可靠度计算模型为

Rs(t)=R1(t)·R2(t)·R3(t)·R4(t)·→

←R5(t)·R6(t)·R7(t)

(5)

若使t=T周期，T周期表示和谐型内燃机车的大修周期，Rs(t)则反映了和谐型内燃机车在检修周期前的可靠度水平。

5 结语

由于和谐型内燃机车投入运用的时间不长，在运用、检修等方面积累的经验还不足，因此,在研究和谐型内燃机车的系统整体的可靠性时，运用系统可靠性分析方法，确定了影响系统功能的关键性部件，结合和谐型内燃机车的系统结构和功能模块特点，对机车可靠性的影响因素进行了分析。在确立可靠性评价指标时，对关键部件类型不同的情况 也进行了分析，最终建立了相对合理的可靠性指标评价体系，以进一步评价机车的运用状态。最后在系统可靠性理论的指导下，确定了和谐型内燃机车系统的可靠度计算模型，进而用以确定和谐型内燃机车的检修方法，以指导和谐型内燃机车的运用和检修。

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[4]张俊.上海地铁维保公司轨道交通车辆RAMS管理研究[D].石河子：石河子大学，2015.

TheReliabilityandMaintenanceMethodsResearchofHeXieDieselLocomotiveBasedonRCM

ZHANG Hongtao

(Zhengzhou Railway Vocational and Technical College，ZhengZhou 451460，China)

Based on the RCM theory, according to the structure and function of HeXie diesel locomotive, this paper provides the theory support for the reliability assessment and maintenance of HeXie diesel locomotive by determining the important function systems, establishing the evaluation index system of locomotive’s reliability and presenting HeXie diesel locomotive system’s reliability calculation model and algorithm.

HeXie；diesel locomotive; RCM；reliability; maintenance

2016 - 12- 10

张红涛(1979—)，男，河南郑州人，郑州铁路职业技术学院讲师，研究方向为机车牵引、机车运用与检修。

U262

C

1008-6811(2017)03-0004-03

赵 伟]