基于RCM的25Hz相敏軌道電路維修方案設(shè)計(jì)

劉美彤 劉暢 盧文彬 王大禹

（大連科技學(xué)院交通運(yùn)輸學(xué)院，遼寧 大連 116052）

一、研究意義

近年來(lái)，軌道電路無(wú)異于鐵路行業(yè)的支柱所在，能為運(yùn)輸安全帶來(lái)有力的幫助。25Hz相敏軌道電路是否能夠安全穩(wěn)定的工作成為一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。但是軌道電路的一些重要設(shè)備長(zhǎng)期處在室外狀態(tài)，工作環(huán)境具有不穩(wěn)定的因素，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備故障，則需要專(zhuān)業(yè)的電務(wù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，即使現(xiàn)在出現(xiàn)了可以檢測(cè)軌道電路的智能化檢測(cè)設(shè)備，但是日常的維護(hù)和故障的處理還需要依賴(lài)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的處理。

二、RCM 維修基本理論

RCM（基于可靠性的維修）意為用最少的代價(jià)來(lái)維持目標(biāo)的可靠性，運(yùn)用邏輯決策方法確定設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)要求的過(guò)程或方法。RCM 技術(shù)的原理是通過(guò)研究設(shè)備維護(hù)項(xiàng)目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，獲得實(shí)際維護(hù)內(nèi)容、維護(hù)間隔、維護(hù)組織和維護(hù)模式等信息。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，RCM 技術(shù)可以根據(jù)故障設(shè)備的實(shí)際情況和特點(diǎn)，建立有效、科學(xué)的維修計(jì)劃，根據(jù)邏輯判斷獲得更合適的處理形式，充分應(yīng)用設(shè)備的資源。

三、25HZ相敏軌道電路故障與危害分析

（一）25Hz相敏軌道電路的故障分析

25HZ相敏軌道電路出現(xiàn)電路故障，能界定成室外、室內(nèi)故障兩大范疇；若是以性質(zhì)為切入點(diǎn)，則包括括了開(kāi)路、短路故障兩類(lèi)。

室內(nèi)故障：若故障區(qū)GJ 端電壓高于均值，相位并無(wú)絲毫異樣之處，基本能斷定成室內(nèi)故障。

室外故障：若故障區(qū)段電纜是正常的電壓數(shù)值，GJ 端電壓遜色于正常值，故障點(diǎn)可能在室外。如果正線接收端電壓是發(fā)送端電壓的一半，則故障點(diǎn)在室外；如果電壓低，應(yīng)測(cè)量接收端的電壓來(lái)判斷。

開(kāi)路故障：用電壓表測(cè)量電源的兩側(cè)。如果存在開(kāi)路故障，回路電流將減小，而動(dòng)力傳輸端的電壓將升高。要是偵測(cè)出電壓驟變，就可以根據(jù)接線圖的電路圖判斷是否是故障。

短路故障：短路故障狀態(tài)是回路電流增大，發(fā)送端電壓降低。判斷的方法有多種。一種是斷開(kāi)法，用于測(cè)量?jī)啥说慕泳€。如果中間有斷開(kāi)，電壓值會(huì)明顯升高。另一種是歐姆法，它可以直接用萬(wàn)用表歐姆檔位來(lái)測(cè)量。

（二）25Hz相敏軌道電路危害分析

就實(shí)際情況來(lái)看，最熟悉、頻發(fā)的故障不外乎如下兩類(lèi)：異常紅光帶、分路不良。一般來(lái)說(shuō)，不正常紅光帶故障是一種故障導(dǎo)向安全的故障，可能影響行車(chē)秩序和運(yùn)輸效率。通常導(dǎo)致不正常紅光帶故障發(fā)生的原因有電纜受損、接觸失靈、儀器被破壞等，致使出現(xiàn)斷路；相鄰區(qū)段之間的絕緣節(jié)破損、有岔區(qū)段的道絕緣破損或者相關(guān)設(shè)備擊穿等軌道電路短路故障等。分路不良故障是一種非安全的故障，可能造成行車(chē)事故，危害人身財(cái)產(chǎn)安全。通常導(dǎo)致分路不良故障發(fā)生的原因有電源電壓或者送電端電壓調(diào)整過(guò)高，區(qū)段占用時(shí)，使得軌道電路分路殘壓過(guò)高等。

綜上所述，調(diào)整模式下，繼電器失磁，帶來(lái)紅光帶故障；而分路狀態(tài)則會(huì)讓繼電器被吸起，造成分路不良故障。

四、基于RCM的25Hz相敏軌道電路維修方案設(shè)計(jì)

（一）邏輯綜合決斷法

該分析法脫胎于RCM理念，將設(shè)備先行界定類(lèi)別，接著從決策目標(biāo)著手，圍繞裝置性能列舉出邏輯問(wèn)題，逐一分析后得到最妥當(dāng)、可靠的維修規(guī)劃。邏輯綜合決斷法主要是一種定性分析方法，判定流程圖見(jiàn)圖4.1。

模糊綜合評(píng)判法意為裝置參數(shù)、檢修措施間有著模糊關(guān)聯(lián)：B=A·R。在上面的式子里，B、A相繼是維修措施、設(shè)備參數(shù)的模糊集合，R、·依次是識(shí)別矩陣、模糊算子。模糊綜合評(píng)定法克服了邏輯綜合決斷法只能定性進(jìn)行維修決策的缺點(diǎn)。

在定量分析環(huán)節(jié)，要先把關(guān)乎到檢修規(guī)劃的要素盡數(shù)整理出來(lái)，搭建出可靠、系統(tǒng)的指標(biāo)框架。檢修部門(mén)可以可靠性、安全性等維度為切入點(diǎn)，帶來(lái)更權(quán)威、精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)。

1.安全性：對(duì)車(chē)輛、乘客與系統(tǒng)環(huán)境的干擾，前兩者的權(quán)重占0.7，后者則占了剩下的0.3。

2.可靠性：設(shè)備與人員可靠性，權(quán)重相繼是0.6、0.4。

3.維修性：修復(fù)難易度與備件狀況，權(quán)重依次是0.6、0.4。

4.經(jīng)濟(jì)性：采購(gòu)費(fèi)用的權(quán)重為0.1、故障損失權(quán)重為0.6、維修開(kāi)銷(xiāo)的權(quán)重為0.3。

5.可檢測(cè)性：檢測(cè)損耗值與技術(shù)實(shí)現(xiàn)度，權(quán)重比例依次是0.6、0.4。

（二）確定維修方案

根據(jù)對(duì)25Hz軌道電路的分析，不同子系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)都是不同的。因此，軌道電路的維護(hù)方法不應(yīng)采用某一種維護(hù)方法，而應(yīng)結(jié)合各種不同的方案，設(shè)計(jì)出主次分明的維護(hù)方案模型。

近年來(lái)某電務(wù)段段的軌道電路的故障類(lèi)型和數(shù)量，可以對(duì)軌道變壓器故障的數(shù)量和情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，比較每個(gè)可統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的具體權(quán)重，得到基于一組分值風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的判定矩陣。矩陣參照下表4.2。

表4.2 軌道變壓器的判定矩陣

子評(píng)價(jià)的公式為：式（4-1）

根據(jù)權(quán)重比和表4.2 得出的數(shù)據(jù)，利用公式（4-1），可得到各自評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)集。

通過(guò)運(yùn)算得到軌道變壓器的子評(píng)價(jià)集Bi，即滿足維修方案的決斷條件。測(cè)算出單項(xiàng)評(píng)價(jià)的峰值bimax，并設(shè)定一個(gè)合理的閾值，能夠判定出該指標(biāo)重要性。將得到的維修指標(biāo)最大值和最小值的平均數(shù)作為邏輯判斷的閾值，為0.23。再遵循圖4-1的步驟展開(kāi)決策，就能推斷出最科學(xué)有效的檢修模式?？煽啃耘c安全性是生產(chǎn)的重要指標(biāo)，所以應(yīng)用其最高值去做出決斷，才不會(huì)出現(xiàn)偏差。只要有其中有一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)超過(guò)閾值，則系統(tǒng)就不能采用事后維修的方式。

綜上得到：b1max=0.24；b2max=0.26；b3max=0.24；b4max=0.28；b5max=0.36；b1max=0.24>0.23,b2max=0.3>0.24,b5max=0.36>0.23,b3max=0.3>0.23。對(duì)照邏輯圖，相信能清晰、直觀地看到，繼續(xù)監(jiān)測(cè)為最成熟、妥當(dāng)?shù)臋z修模式，而非貿(mào)然行動(dòng)。當(dāng)然，還需要秉承精益求精的理念，圍繞決斷做出校檢，剖析變壓器的故障類(lèi)別。

（三）優(yōu)化維修方案

邏輯決策和模糊矩陣決策是基于RCM 維修方案的決策模型采用的兩種方法。通過(guò)逆向分析得出的決策模型與實(shí)際維修方案更加一致。這種維修方法的實(shí)施也在各方面得到了保證。但時(shí)代變化很快，維護(hù)模式和系統(tǒng)功能都不可能是一成不變的，。因此，有必要優(yōu)化決策過(guò)程。

此外，監(jiān)測(cè)25Hz 軌道上的軌道變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，可以通過(guò)技術(shù)改進(jìn)或提高系統(tǒng)的可靠性。因此，在優(yōu)化維護(hù)系統(tǒng)時(shí)，結(jié)合保持軌道變壓器的經(jīng)濟(jì)性，有必要進(jìn)行改進(jìn)和修改。如將底座換成全封閉式，給電路帶來(lái)牢固、堅(jiān)實(shí)的庇護(hù)，能省下不少維護(hù)時(shí)間與開(kāi)銷(xiāo)；為避免變壓器受潮、電阻下滑，不妨用絕緣材質(zhì)裹住變壓器，并涂上特制漆層；改用先進(jìn)的R 型鐵芯，這類(lèi)鐵芯體積小，效率出眾，并且匝數(shù)設(shè)計(jì)較為合理，空載電流和沖擊電流小。同時(shí)采用以上改進(jìn)措施，它有可能大大減少子系統(tǒng)的軌道變壓器的故障率。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文主要研究的是基于RCM的25Hz 軌道電路系統(tǒng)的維修方案設(shè)計(jì)。以RCM 作為現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外設(shè)備維修方法中的發(fā)展潮流，越來(lái)越多的國(guó)家正在研究并推廣其維修方式。RCM 理念在國(guó)內(nèi)外實(shí)施后，其優(yōu)勢(shì)明顯，這也說(shuō)明RCM的前景和發(fā)展是巨大的。未來(lái)，RCM的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，因此，對(duì)RCM的深入研究將是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作。