基于SPD的动车组故障双重预防机制管理方法研究

陈 玉 中国铁路上海局集团有限公司上海动车段

随着我国高铁运行速度的不断提高和新线的不断开通，动车组安生生产管理压力与日俱增。传统的安全管理是基于结果模式，强调对结果的考核与控制，而双重预防机制管理是基于过程的管理，强调风险排查与隐患治理，实施风险分级防控与隐患排查治理的双体系运行。因此，实现动车组故障双重预防机制管理对确保高铁及旅客列车运行安全具有重要的意义。文中运用SPD统计过程诊断理论，分析动车组运用过程中的故障率变化趋势，绘制SPD控制图，运用判异准则进行风险研判，为动车组的双重预防机制管理提供重要依据。

1 SPD理论介绍

SPD(Statistical Process Diagnosis)即统计过程诊断，是一种借助数理统计技术对过程中的各个阶段进行监控与诊断,从而达到缩短诊断异常时间、迅速采取纠正措施、减少损失、降低成本、保证产品质量、提高办事效率的目的。

1.1 分析方法

图1 SPD控制图

SPD分析方法主要依据控制图和判异准则进行研判。控制图是通过对生产过程质量特性值进行测定、记录、评估，从而检测生产过程是否处于受控状态的一种用统计方法设计的图。控制图主要包括三条线：上控制线UCL、中心线CL、下控制线LCL，如图1所示。

控制图的类型以及适用范围主要有八类，见表1。结合动车组运用实际，本文选用P(不合格品率）控制图对动车组故障率趋势进行分析。

表1 控制图类型及适用范围

1.2 判异准则

SPD控制图形主要有8种判异准则。具体判异方式见图1和表2。针对动车组故障，在绘制SPD控制图时，由于故障数据均是经过审核把关后统计，且按照15个大系统和若干个子系统进行统计的，因此SPD控制图判异准则主要运用准则1-6进行判异。

表2 SPD控制图判异准则

1.3 SPD优势分析

（1）对故障进行分类、汇总、统计、计算，绘制形成控制图，迅速发现异常。

（2）SPD有域值约束（上、下限），能够更好的对故障走势进行管理卡控。

（3）SPD有八大判异准则对分析用控制图进行判稳，对故障起到安全风险卡控作用。

2 SPD控制图在动车组安全管理中的运用

动车组安全管理中，运用SPD控制图对各系统安全风险进行识别，能及时发现动车组存在的安全隐患。动车组在全寿命周期使用过程中产生大量的故障数据，动车组每个系统的故障率（故障件数/动车组标准组数）变化趋势反映了动车组当前的风险状态。通过动车组各系统每周故障率计算SPD的上控制线UCL、中心线CL和下控制线LCL，绘制段级和动车所级SPD控制图，并运用判异准则进行风险研判，文中以动车组外门系统故障为例进行SPD分析。

2.1 段级外门故障数据统计计算及SPD控制图绘制

以动车组外门系统为例，统计2019年某动车段故障情况，公式计算，以周为周期分别计算出CL、UCL、LCL的结果，并绘制出SPD控制图，如图2所示。

图2 2019年某动车段外门系统SPD控制图

通过图2可知，2019年以来该动车段外门系统故障率整体可控，未发生超过上控制线UCL的情况，仅2019年第一周故障率位于A区域，故障率相对偏高，后续故障率整体呈现下降趋势。

2.2 动车所外门故障数据计算及SPD控制图绘制

以动车段整体故障率控制线（UCL、LCL）为统一基准，对各动车所外门故障控制情况进行分析，以某动车所为例计算SPD的值并绘制出SPD控制图，如图3所示。

可以看出某动车所在2019年第1、9、10、12周外门故障率超过段故障率UCL上控制线（准则1），系统判异。根据动车组实际运用情况分析，1月第1周外门系统故障率超过UCL上控制线，主要由于元旦小长假旅客运输量大导致，第9、10、12周故障率超UCL上控制线由于春运旅客运输量激增导致，该时间段正处于动车组每年春季整修前期，通过整修之后外门故障率得到有效控制。采用相同的方法可对动车段其他动车所的外门系统故障进行SPD判异，并根据动车组实际运用情况进行原因分析。

图3 2019年某动车所外门系统SPD控制图

3 基于SPD计算结果的动车组双重预防机制管理方法

3.1 依据SPD控制图实现动车组风险分级管理

将不同判异准则对应的风险等级从高到低划分为重大风险、较大风险、一般风险和低风险四个等级，分别用红、橙、黄、蓝四种颜色代表，并将对应的风险进行分级管控，管理对象分别为“分管段长、分管科长、分管所长、工程师”。

风险分级管控遵循：风险越大，管控级别越高；上级负责管控的风险，下级必须负责管控，并逐级落实具体措施。如：重大风险由分管段长监管，该风险点同时由分管科长、分管所长、工程师共同管控。

风险报警可自动生成并进行分级，见表3。

表3 SPD控制图分级管控

3.2 依据SPD控制图进行动车组隐患排查治理

为了把风险控制在隐患形成之前，把隐患消除在事故发生之前，实现源头治理，隐患超前防范，利用SPD控制图结合判异准则识别的安全风险提示进行全面排查处理，制定处理措施，消除安全隐患。

通过分析图2控制图可知，2019年该动车段段级外门故障率在全年均未存在符合SPD判异准则情况，因此不存在段级管控的重大风险和较大风险。通过分析图3可知，2019年该动车所外门故障率SPD控制图存在满足判异准则1情况，发出了风险告警，属动车所分管所长管控风险范畴。按照"20字方针"：查出异因、采取措施、保证消除、不再出现、纳入标准，动车所主要采取以下隐患排查治理措施：

（1）执行“一事一分析”制度。组织对每起外门故障，从源头、检修、管理、应急、培训等方面进行隐患分析排查。

（2）完善《动车组外门整治作业指导书》。针对外门故障中频发或典型故障，完善作业指导书的作业项点，增加检查、测量、清洁或测试步骤。

（3）开展培训。组织检修人员对《动车组外门整治作业指导书》进行培训，明确整治标准和要求，确保人人掌握。

（4）开展专项整治。组织成立外门专项整治小组，对外门开展专项整治活动。

通过开展一系列的外门故障隐患排查治理，得到了良好的整治效果，使外门故障风险有效得到控制，故障率明显降低。

3.3 基于SPD的动车组故障双重预防机制管理方法效果分析

运用基于SPD的动车组故障双重预防机制管理方法，2019年该动车段共识别重大风险18件，一般风险134件，通过制定有效的排查治理措施，风险得到了有效的控制。

该动车段通过实行双重预防机制安全管理方法以来，动车组各项指标得到了较大的改善。2016年-2019年百万公里故障率由0.61逐年下降至0.36，大大降低了动车组的故障率。动车组有效供给率由80.10%逐年上升至92.40%，大大提高了动车组的使用率。

4 结论

在拥有动车组大量故障数据的基础上，SPD统计过程诊断理论能有效地对动车组故障趋势进行分析，并使用判异准则判定故障趋势和制定风险等级。根据风险大小划分风险管控级别，由分管段长、分管科长、分管所长至工程师分级管理，将安全风险职责落到实处，提高了安全风险识别能力，为隐患的排查打下坚实的基础。

通过各级风险管控部门对安全隐患制定具体详细的排查措施，使岗位责任、治理措施、治理资金、所需的治理时间以及安全预案得到有效的落实，促使安全事故的预防向标准化、科学化和信息化转变，把安全隐患消除在安全事故发生之前，实现了动车组故障的有效管控，使动车组质量管理相关指标均得到了有效控制，最终为确保动车组运行安全提供了有力的保障。