楊強

摘要：近些年來，軌道交通裝備維修理論一直在不斷更新發(fā)展，這也促進了其維修體制的完善，這使得現(xiàn)代軌道交通裝備運維管理水平獲得了大幅度的提高。進入新世紀(jì)以來，我國軌道交通事業(yè)獲得了迅猛的發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域的研究也變得更多，為動車組修程修制的規(guī)劃和完善提供了科學(xué)的參考。因此探究動車組維修體制現(xiàn)狀具有十分重要的實踐意義。

關(guān)鍵詞：動車組；維修間隔；優(yōu)化方法

1動車組運用維修周期優(yōu)化背景

1.1動車組運用維修現(xiàn)狀

我國動車組目前實行的是“計劃預(yù)防修為主、事后維修補充”的維修體制，維修周期采用以走行公里周期為主、時間周期為輔的模式。我國動車組修程共分為五級，其中一、二級檢修為運用檢修，三、四、五級檢修為高級檢修。

1.2動車組現(xiàn)行維修體制存在的不足

（1）維修不足。簡單地按照固定周期進行維修已無法防止功能故障的發(fā)生。同時，由于設(shè)備的個體性差異實際存在，制定維修周期間隔時考慮的風(fēng)險失效概率不可能覆蓋所有個體，所以計劃預(yù)防修體制必然存在維修不足的問題。

（2）過度維修。由于安全性在動車組運用維修中占據(jù)著十分重要的位置，故動車組設(shè)備維修間隔制定得偏于保守，以保證足夠低的失效概率。所以，對于大部分的動車組部件來說，在計劃預(yù)防修體制下，均存在一定程度的過度維修。過度維修會帶來一系列的問題，主要包括引發(fā)次生災(zāi)害、造成資源浪費和運用效率低等問題，對安全性而言，增加了安全隱患，對經(jīng)濟性而言，降低了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2現(xiàn)階段維修間隔研究主要方法簡介

2.1應(yīng)用數(shù)學(xué)模型確定維修間隔

應(yīng)用數(shù)學(xué)模型確定預(yù)防維修的維修間隔存在諸多的應(yīng)用場景，如目視檢查、維護保養(yǎng)、定期拆修（報廢）等均存在不同的數(shù)學(xué)模型，但在使用數(shù)學(xué)模型確定維修間隔時，需要在項目的故障規(guī)律和設(shè)計指標(biāo)（如可靠性、經(jīng)濟性、安全性、可用度等）已知的前提下進行，不同維修內(nèi)容在不同設(shè)計指標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型較多，在此不一一列舉。

2.2應(yīng)用CBR方法確定維修間隔

應(yīng)用CBR方法確定維修間隔時，核心思想是在把相似的案例選擇出來之后（常用基于GNN的案例選擇方法），認為目標(biāo)問題和案例之間的相似就是問題間隔值和案例間隔值之間的相似，因此解析屬性相似度公式就可以求出目標(biāo)問題的間隔值，具體步驟如下。

（1）確定定量屬性的相似測量值s（αTi，αPi）

s（aTi，aPi）=1?aTi?aPiaTis（aiT，aiP）=1?aiT?aiPaiT（1）

式中，αTi，αPi分別表示目標(biāo)問題T和案例P關(guān)于屬性i的屬性值。

（2）確定綜合相似度S（T，Pj）

S（T，Pj）=∑i=1nωis（aTi，aPi）S（T，Pj）=∑i=1nωis（aiT，aiP）（2）

式中，ω表示相似度閾值，用于調(diào)整選擇的案例數(shù)量。

（3）確定維修間隔I

I=1n∑j=1nIjIj=IPjS（T，Pj）{I=1n∑j=1nIjIj=IjPS（T，Pj）（3）

式中，Ij表示由第j個案例得出的間隔值；IPj表示第j個案例的間隔值。

在動車組運用維修領(lǐng)域，因相似案例的間隔值均是統(tǒng)一規(guī)定的且不同車型之間存在著巨大的差異，所以應(yīng)用CBR方法確定動車組運用維修間隔時不能科學(xué)地反映維修任務(wù)真實的維修間隔。

2.3基于MIDOT確定維修間隔

目前波音公司在787飛機維修大綱制訂中采用MIDOT（maintenanceintervaldeterminationandoptimizationtool）系統(tǒng)，以實時服務(wù)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，輔助工作組完成維修大綱系統(tǒng)部分的維修間隔確定和優(yōu)化。

MIDOT使用航空公司運營服務(wù)中可靠性數(shù)據(jù)庫（ISDP）收集的數(shù)據(jù)，在確定組件維修任務(wù)的時間間隔時，通過可靠性分析，得到該組件故障率曲線，進而得到有效的任務(wù)間隔。

波音公司的MIDOT方法在行業(yè)內(nèi)比較先進，值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和借鑒。但是，該方法關(guān)鍵參數(shù)是建立在波音原型機大量的運營數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的，且波音公司未對外公開MIDOT方法的關(guān)鍵技術(shù)和具體方法，對于我國動車組的運用維修而言，缺少此類關(guān)鍵的參數(shù)數(shù)據(jù)。

3動車組運用維修間隔優(yōu)化方法

3.1動車組運用維修的主要維修方式

目前動車組運用維修主要以計劃預(yù)防修和事后維修為主，隨著動車組車載信息感知網(wǎng)絡(luò)、車地通信技術(shù)以及先進的診斷與預(yù)測等技術(shù)手段的不斷發(fā)展和運用，未來逐步發(fā)展為“計劃預(yù)防修為主、視情維修輔助、事后維修補充”的維修方式。

3.2不同維修方式下的可靠度曲線

針對上述維修內(nèi)容，維修活動對設(shè)備的可靠度會產(chǎn)生不同程度的影響，按不同的維修方式分，主要有如下4種。

（1）目視檢查、功能測試、性能檢測-不改變動車組部件狀態(tài)的維修方式。對于目視檢查、功能測試以及性能檢測等維修活動而言，部件的狀態(tài)不因維修活動的進行而改變。

（2）小故障處理-最小維修方式。在設(shè)備發(fā)生故障時，對其實施維修策略，令其恢復(fù)原有的功能，使設(shè)備在維修前后的可靠度保持一致即為最小維修，亦稱之為恢復(fù)如舊。最小維修方式是維修小故障的最佳方式。

（3）故障處理（部件更換）-完全維修方式。在設(shè)備發(fā)生故障時，通過實施維修來恢復(fù)設(shè)備的功能，維修后設(shè)備如同新出廠一樣，這種維修方式也稱為修復(fù)如新，對應(yīng)動車組維修中的故障部件更換處理。

（4）維護保養(yǎng)-不完全維修方式。在設(shè)備性能下降或發(fā)生故障后對設(shè)備進行維修，經(jīng)過維修后，設(shè)備性能介于完全維修與最小維修之間。這種維修方式稱為不完全維修。實施不完全維修策略，可以有效提高設(shè)備的性能和可靠性。不完全維修后設(shè)備的可靠性低于完全維修，高于最小維修。

3.3動車組運用維修維修間隔優(yōu)化的策略

不同維修方式下的維修間隔優(yōu)化，應(yīng)采取不同的維修策略。

（1）目視檢查、功能測試、性能檢測等維修方式，或以最小維修方式進行的小故障處理，因其維修活動不改變動車組部件狀態(tài)或恢復(fù)如舊，部件可靠度曲線可以反映部件的一般失效規(guī)律，對于此類部件的維修周期，適合使用基于可靠性理論的數(shù)學(xué)模型來確定維修間隔。

（2）對于部件更換的完全維修方式，在故障數(shù)據(jù)處理上可通過采用類似壽命試驗的處理方法，同樣可以使用基于可靠性理論的數(shù)學(xué)模型來確定維修間隔。

（3）對于采用維護保養(yǎng)類不完全維修方式的部件，可靠度曲線的漂移存在一定的不確定性，很難評估維修活動對部件可靠度的影響，對于此類部件，確定其科學(xué)的維修間隔應(yīng)當(dāng)基于全壽命試驗（調(diào)查試驗）來確定。

同樣，在處理動車組某些故障模式的故障數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)（尤其對于部分關(guān)鍵部件），因部件較高的可靠性水平或由于保守的維修策略，實際運用過程中故障數(shù)據(jù)很少或者根本未發(fā)生過故障，對于此類部件，應(yīng)當(dāng)基于全壽命試驗（調(diào)查試驗）來確定。

（4）隨著動車組狀態(tài)信息感知網(wǎng)絡(luò)的完善、高速車地通信技術(shù)以及診斷和預(yù)測技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)盡可能地對具備條件的部件，通過部件的狀態(tài)評估檢查潛在故障，以此采取措施預(yù)防功能故障，或者是避免功能性故障的后果，實現(xiàn)視情維修。

3.4確定動車組運用維修間隔優(yōu)化流程

經(jīng)過對現(xiàn)階段國內(nèi)外航空、軌道交通領(lǐng)域主要的維修間隔理論的研究，以及對動車組運用維修的特點和維修間隔優(yōu)化策略的分析，本文總結(jié)出了一套確定動車組運用維修間隔優(yōu)化的流程。

結(jié)論

綜上所述，分析動車組的常見故障對于進一步提升動車組的安全運行，保證人們生命財產(chǎn)安全，促進我國交通軌道事業(yè)的進一步發(fā)展具有重要意義。其中側(cè)門故障作為動車組故障的高頻故障，應(yīng)該提高重視，不斷總結(jié)經(jīng)驗，為今后的故障分析診斷提供有價值的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。

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（作者單位：天津動車客車段）