FMECA分析方法在机车空调修程优化中的应用

郭毕明

摘要：本文提出了一种铁路机车修程优化分析方法。该方法采用设备管理分析中广泛使用的FMECA（故障模式、影响及危害度分析）方法，结合铁路机车部件故障数据进行分析，并根据分析结果对铁路机车部件检修修程进行优化，在减少检修作业强度的基础上，提高了检修效率。本文通过以铁路机车空调系统为例，说明了该分析方法在铁路机车部件修程优化当中的应用具体流程，结合每种故障产生后果的危害性等级，确立了研究部件的危害性风险矩阵，从而确定故障模式的可接受程度，结合实际检修修程修制的设计，最终得到检修工艺的优化方案。

关键词：铁路机车;修程优化;危害度矩阵

0  引言

当前我国铁路机车的检修方式仍然是以计划预防修为主。虽然自2007年和谐机车的逐步引入以来，机车的修程等级从原先的辅修、小修、中修、大修四级变成了C1、C2、C3、C4、C5、C6六级，修程设置更趋合理。但是本质上仍然是以检修计划来开展修程作业，势必会造成过度维修以及维修不足的情况出现，这与当前推行的数字化精准预防修仍有不小的差距。因此，通过采用一定的分析方法对机车部件的修程范围进行优化，对于当前修程修制的改革具有十分重要的意义。本文通过引入故障模式、影响及危害度分析（FMECA）方法，通过对国铁集团某机务段2018年度机车空调故障的统计，采用FMEA方法进行分析，并利用CA分析方法当中的危害度矩阵判定故障的危害程度，进而调整空调在整备及C3（小修）级以下修程的检修项点及检修检查范围，从而达到优化机车修程，提高修程的合理性及检修效率的目的。

1  机车空调的故障模式、影响分析（FMEA）

FMEA的目的是为了研究技术装备对其工作所产生的后果和影响，并将其可能的故障模式按严重程度分类，并采取必要的改进措施。基本的方法有硬件法和功能法。本文采用硬件法。

1.1 机车空调结构

机车空调结构主要包括：压缩机、冷凝风机、蒸发风机、蒸发器、冷凝器、上盖、前盖、干燥过滤器、压力开关、毛细管。

空调机组的控制部分由司机室操纵台控制面板和空调控制器（内含PLC逻辑控制单元）组成，在此不再详述。

1.2 机车空调FMEA分析

通过对某机务段收集的2018年度机车空调故障数据统计来看，全年共发生机车故障主要问题136件，故障现象主要表现为：运行途中高压/低压保护、空调制冷效果差/出风量小、空调PLC单元故障、空调控制面板故障、空调接地。通过对故障现象的原因进行进一步挖掘，以及分析故障对空调以及机车的影响，可做出机车空调系统的FMEA表格如表1。

2  机车空调故障（CA分析）危害度分析

CA分析的目的是按每一故障的严重程度以及该故障的发生概率所产生的综合影响来对其分类，以便全面地评价各故障模式的影响。分析方法有定性分析和定量分析。本文采用定性分析法。

2.1 故障模式发生的概率等级划分

定性分析法适用于不能完全掌握分析部件的技术数据和故障数据的分析。它主要根据故障模式发生的概率来评价FMEA中所确定的故障模式。将故障模式出现的概率按一定的规定分成不同的等级，填入相应的CA表格中。故障模式发生的概率等级一般按下述规则划分：

A级：故障模式發生概率最高，单一故障模式发生的概率大于产品在该期间故障概率的20%。

B级：故障模式发生概率中等，单一故障模式发生的概率为产品在该期间故障概率的10～20%。

C级：故障模式发生是偶然的，单一故障模式发生的概率为产品在该期间故障概率的1～10%。

D级：故障模式不大可能发生，单一故障模式发生的概率为产品在该期间故障概率的0.1～1%。

E级：故障模式发生概率几乎为零，单一故障概率小于产品在该期间故障概率的0.1%。

2.2 机车空调故障严重等级划分

通过对空调故障模式最终影响情况看，按空调故障对机车和值乘人员的影响可划分为以下四个等级：Ⅰ级：机车火灾事故;Ⅱ级：机车故障救援或晚点;Ⅲ级：空调不工作，造成司乘人员身体极度不适;Ⅳ级：空调制冷效果差，司乘人员稍有不适。

2.3 机车空调故障CA分析

根据上述故障模式概率及影响的等级划分，结合2018年度某机务段空调故障发生的具体情况，可制定CA表格（表2）。

3  危害度矩阵

危害度矩阵是为了把每一种故障模式的危害度与其他故障模式进行比较，从而确定每一故障模式的危害程度，通过危害程度的大小顺序排列，以便合理制定改进措施。

表示方法：危害度矩阵表示时一般横坐标用故障等级表示，做定性分析时，纵坐标表示故障模式概率等级;做定量分析时，纵坐标表示产品故障模式的危害度。

危害矩阵的作法：将产品故障模式代码按其严重等级（横坐标）和故障模式概率等级或产品危害度标在矩阵的相应位置上，从而得出故障模式分布点。从原点引出一点对角线，将故障模式分布点投影到对角线上，投影点距原点越远，危害性越大，越需要采取措施。

根据图1所得信息，代码为2601、2602、2301、2302危害度较大，在修程优化当中需结合检修实际，重点考虑。

4  机车空调的优化方案

机车空调修程修制优化方案如下：（以和谐型机车修程为例）

每年夏季到来前，开展一次全面清洗保养工作，重点对滤网及电线路状态进行全面排查，开机试验空调工作状态。

①在日常整备中，检查空调控制面板按钮状态，并开启空调试验工作状态及按钮良好性;②在C1修程中，增加对空调滤网进行清洗保养，清除空调排水孔及排水管堵塞物;③在C2修程中，测量空调主电路和控制电路对地绝缘阻值;④在C3修程中，增加对空调主机的开盖检查，开盖清洁空调机组压缩机、冷凝器、蒸发器、电加热器及其风机，清洗剂用清水冲掉清洗剂残留。测试空调各电机绕组静态电阻值。

5  结语

铁路机车修程修制改革正在全面展开，本文基于MECA分析方法，结合铁路机车空调日常运用中的故障情况，对机车空调C3及以下修程进行优化，为检修修程的调整提供了一定的依据。并且修程的实施后，在维持当前计划预防修修制的基础上，一定程度减少了检修现场劳动总量，提高了检修效率。但是该方法能否适用于铁路机车各个部件、各个修程的检修或者各个领域的修程修制改革，还需要大量的工程技术人员进一步实践验证。

参考文献：

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[3]张成光，郭振通，黄挺.基于故障模式、影响及危害度分析（FMECA）的地铁车辆检修工艺优化方法[J].城市轨道交通研究，2017（10）：74-78.