CRH5型動車組車體系統(tǒng)FMEA分析

邵剛

·摘? 要：FMEA分析是可靠性分析研究不可缺少的一個環(huán)節(jié)，通過FMEA分析能夠提高系統(tǒng)的可靠性。該文針對CRH5型動車組進(jìn)行FMEA分析為動車組車體系統(tǒng)可靠性研究提供必要的支持?jǐn)?shù)據(jù)，使動車組車體系統(tǒng)可靠性更加完善。

關(guān)鍵詞：可靠性;動車組車體;FMEA分析

中圖分類號：U266? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

FMEA分析技術(shù)于20世紀(jì)50年代初，在美國的戰(zhàn)斗機(jī)操縱系統(tǒng)分析上取得了非常好的效果，使FMEA分析理論得到重視。而且FMEA分析是一種定性分析，它不需要高深的理論知識、數(shù)學(xué)原理，對分析人員的知識水平要求并不高，易于掌握，而且具有很高的使用價值，所以FMEA分析受到工程技術(shù)的普遍重視，現(xiàn)在已經(jīng)是可靠性分析研究不可缺少的一部分。

動車組可靠性分析研究對動車組設(shè)計、維修都有著十分關(guān)鍵的作用。在可靠性分析研究中，F(xiàn)MEA分析是不可缺少的一個環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)為動車組可靠性研究提供必要的數(shù)據(jù)支持。該文主要對CRH5型動車組車體系統(tǒng)進(jìn)行FMEA分析。

1 FMEA分析方法與步驟

FMEA分析方法很多種，動車組零部件相對較多，但其設(shè)備的設(shè)計圖紙，設(shè)計資料明確而齊全，能很好地把硬件梳理出來，所以對動車組車體系統(tǒng)進(jìn)行分析時采用硬件法進(jìn)行研究。

硬件法就是從零件開始分析，從下到上一層一層進(jìn)行分析，把系統(tǒng)零部件全部聯(lián)系分析起來使分析結(jié)果更精細(xì)。

FMEA分析步驟：

FMEA分析首先要明確系統(tǒng)的各個組成部分、系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能、系統(tǒng)要完成的任務(wù)、系統(tǒng)的工作過程、工作方法和系統(tǒng)使用環(huán)境;然后明確系統(tǒng)的故障模式并對故障進(jìn)行分類和定量分析。

FMEA可以繪制可靠性結(jié)構(gòu)框圖，框圖是為了明確系統(tǒng)各組成零部件發(fā)生故障時對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。這個框圖就是從系統(tǒng)出發(fā)到子系統(tǒng)最終到各元件。所以在研究中使用故障樹分析可更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娘@示系統(tǒng)事件和事件間的邏輯關(guān)系。

通過故障樹分析后，就需要對各事件的故障模式、故障原因、影響等進(jìn)行統(tǒng)計和定量分析。

收集相關(guān)數(shù)據(jù)后便可填寫RCM-FMEA故障模式影響分析表。表1就是一種非常典型的FMEA信息記錄表，當(dāng)然根據(jù)分析的實際需要也可對項目進(jìn)行增加以更有利于分析。

表1 RCM-FMEA信息記錄表

系統(tǒng) 編號 制表人 審核人 日期

故障位置 部件功能F 故障模式FM 故障原因FC 故障影響 定量參數(shù)

部件 零件 序號 名稱 序號 名稱 序號 名稱 故障頻度 嚴(yán)重程度 探測度

第一欄是故障位置，記錄發(fā)生故障的零部件名稱。

第二欄是部件功能，記錄發(fā)生故障的零部件在系統(tǒng)中應(yīng)該實現(xiàn)何種功能，同時也記錄該部件與相連部件之間的相互關(guān)系。

第三欄是故障模式，記錄零部件發(fā)生的故障是何種類型，此欄不只記錄已經(jīng)發(fā)生的故障，還可記錄零部件可能發(fā)生的潛在故障。分析人員根據(jù)零部件的功能、使用情況、環(huán)境等因素假設(shè)出零部件可能發(fā)生的潛在故障。即此欄記錄實際發(fā)生故障和潛在發(fā)生故障。

第四欄是故障原因，記錄造成故障或造成潛在故障的各種原因，包括設(shè)計缺陷、人為因素、環(huán)境因素、使用情況等，故障原因還可引申到物理原因或化學(xué)原因等，同時還要考慮相關(guān)零部件對故障的影響因素。

第五欄是故障影響，記錄故障對系統(tǒng)造成的影響或者對環(huán)境、人員安全、系統(tǒng)安全、維修要求等其他各方面造成的影響。故障影響也包括該零部件故障后對相關(guān)相連接零部件造成的影響，所以故障影響是一個有層次的整體，對局部影響、對上層影響和最終影響。

第六欄是定量參數(shù)，包括故障頻度、嚴(yán)重程度和探測度。

定量參數(shù)是通過技術(shù)人員、維修人員等所有與系統(tǒng)相關(guān)的人員根據(jù)評價表對系統(tǒng)進(jìn)行的打分過程。

故障頻度指零部件發(fā)故障的頻率。

嚴(yán)重程度是根據(jù)故障影響進(jìn)行判斷的，主要看發(fā)生故障后所造成結(jié)果的損害程度。

嚴(yán)重程度的分類，根據(jù)故障造成的損害嚴(yán)重性（包括人員傷亡、設(shè)備損傷程度、經(jīng)濟(jì)損失、造成環(huán)境破壞等各種因素）分成4類：第1類災(zāi)難性、第2類致命、第3類中度、第4類輕度的。

探測度：故障檢測的難易程度。

2 車體系統(tǒng)FMEA

動車組車輛段15名維修工人、5名技術(shù)人員，根據(jù)車輛2年運(yùn)行維修狀況及國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對動車組車體系統(tǒng)各零部件進(jìn)行打分，定量參數(shù)評估指標(biāo)由評估人員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定，評估后取平均分，填寫RCM-FMEA信息記錄表2。

3 FEMA分析結(jié)果

對10輛CRH5型動車組在2年運(yùn)行過程中故障進(jìn)行統(tǒng)計，共發(fā)生故障38次。車體結(jié)構(gòu)發(fā)生故障7次，多為結(jié)構(gòu)變形;車門故障23次，其中密封裝置失效18次、車門卡頓5次;車窗故障5次;車端連接系統(tǒng)故障3次，多為風(fēng)擋故障。

從分析可以看出，車體故障主要發(fā)生在車門系統(tǒng)中，而車門密封件失效是直接影響可靠度下降的主要因素，車門密封裝置的失效主要是因為使用過程中的應(yīng)力變化以及密封裝置本身的老化。對車門進(jìn)行可靠性設(shè)計時，主要要考慮密封元件的材料以及密封件安裝結(jié)構(gòu)的要求。根據(jù)故障頻度（O）、嚴(yán)重程度（S）、探測度（D）計算優(yōu)先數(shù)（RPN），為后續(xù)可靠性分析研究提供數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié)論

對動車組車體系統(tǒng)進(jìn)行FMEA分析可使分析結(jié)果更加可視化，有利于后續(xù)的可靠性分析研究，其分析出的優(yōu)先數(shù)對可靠性維修方案制定提供數(shù)據(jù)支持?？傊瓼MEA分析是動車組可靠性分析研究不可缺少的環(huán)節(jié)，把該環(huán)節(jié)做好對動車組的設(shè)計和維修研究均有重大意義。

參考文獻(xiàn)

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