基于模糊綜合評(píng)價(jià)的動(dòng)車(chē)組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)改進(jìn)FMECA

于 涵，張和生,2

(1.北京交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院，北京 100044;2. 北京市軌道交通電氣工程技術(shù)研究中心，北京 100044)

我國(guó)明確提出目標(biāo)，到2035年，全國(guó)鐵路網(wǎng)總規(guī)模達(dá)到20萬(wàn)km左右，其中高速鐵路7萬(wàn)km左右。20萬(wàn)人口以上城市實(shí)現(xiàn)鐵路覆蓋，50萬(wàn)人口以上城市高速鐵路通達(dá)[1]。受此影響，我國(guó)高速鐵路的發(fā)展迅猛，但停車(chē)晚點(diǎn)、安全報(bào)警等問(wèn)題也給鐵路運(yùn)營(yíng)帶來(lái)困擾，所以進(jìn)一步提高動(dòng)車(chē)組系統(tǒng)設(shè)備的可靠性對(duì)保證列車(chē)安全正點(diǎn)運(yùn)行具有重要價(jià)值。牽引傳動(dòng)系統(tǒng)是動(dòng)車(chē)組運(yùn)行的“心臟”，其可靠性直接影響了整個(gè)動(dòng)車(chē)的安全性，針對(duì)其關(guān)鍵的故障模式進(jìn)行優(yōu)化可以有效提高該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

故障模式、影響及危害度分析(Failure Mode Effect Criticality Analysis，F(xiàn)MECA)是通過(guò)分析系統(tǒng)所有可能的故障模式及其可能產(chǎn)生的影響，并按每個(gè)故障模式產(chǎn)生的后果及其發(fā)生的可能性予以歸類(lèi)排序的一種歸納分析方法[2]，可以為提高系統(tǒng)可靠度提出可信的意見(jiàn)參考。國(guó)內(nèi)外已有大量專(zhuān)家學(xué)者在工業(yè)實(shí)踐中驗(yàn)證，文獻(xiàn)[3-6]分別對(duì)車(chē)用燃料電池、電液伺服閥、光伏組件、渦輪機(jī)等系統(tǒng)應(yīng)用FMECA，提高了分析對(duì)象的可靠性。在鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域，一系列專(zhuān)家學(xué)者也早已展開(kāi)研究，并取得了不錯(cuò)的成效[7-9]。

FMECA分析中的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)RPN對(duì)關(guān)鍵故障模式的排序更具有說(shuō)明性，其分析步驟見(jiàn)圖1。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)分析流程

圖1中O、S、D分別為故障模式發(fā)生概率等級(jí)OPR、故障模式嚴(yán)酷度等級(jí)ESR、故障模式被檢測(cè)難度等級(jí)DDR。某個(gè)故障模式的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)RPN等于OPR、ESR、DDR的乘積，即

RPN=OPR×ESR×DDR

( 1 )

目前O、S、D劃分為等級(jí)，并對(duì)等級(jí)進(jìn)行賦值。但等級(jí)劃分常常是模糊問(wèn)題，如高、中、低等，但賦值沒(méi)有采用模糊處理方法，使得結(jié)果的主觀性變強(qiáng)。此外，傳統(tǒng)FMECA還具有以下問(wèn)題[10]：

(1)3個(gè)參數(shù)的取值多為1～10的整數(shù)值，沒(méi)有考慮同等級(jí)間的差異化，且3個(gè)參數(shù)對(duì)結(jié)果影響的權(quán)重是不同的。

(2)3個(gè)參數(shù)不同的組合可能會(huì)生成相同的RPN值，不能反映故障模式的影響和危害度，例如僅當(dāng)RPN=60時(shí)，就可有24個(gè)不同的S、O、D的組合。

(3)RPN的取值分散且有著大量“空白”，例如0～100取值密度高、空白少，而900～1 000則相反。

為了降低評(píng)價(jià)結(jié)果的主觀性，文獻(xiàn)[11]建立因素集、因素水平集、模糊因素水平評(píng)價(jià)矩陣、影響因素權(quán)重集等評(píng)估流程，引入隸屬度的概念將FMECA的評(píng)價(jià)指標(biāo)予以量化替代傳統(tǒng)定性分析。文獻(xiàn)[12]在文獻(xiàn)[11]基礎(chǔ)上引入了層次分析法(The Analytic Hierarchy Process，AHP)，確定不同影響因素間的權(quán)重，得到了5個(gè)高失效率部件的10種失效模式的危害度，并對(duì)高失效率部件進(jìn)行可靠性分析。文獻(xiàn)[13]考慮子系統(tǒng)嚴(yán)重度的三階轉(zhuǎn)換函數(shù)及降低子系統(tǒng)失效率所需成本，建立了修正的危害度表達(dá)式。文獻(xiàn)[14]使用基于“If-Then”規(guī)則的模糊邏輯系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一種模糊集方法，對(duì)其建立一階Sugeno模糊模型，并且求解O、S、D對(duì)FRPN的靈敏度。文獻(xiàn)[15]主要針對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，劃分了系統(tǒng)最小割集，并提出了結(jié)構(gòu)重要度(Proposed Structural Importance，PSI)和危害度隸屬函數(shù)解決模糊性的問(wèn)題。文獻(xiàn)[16]對(duì)專(zhuān)家反饋的梯形隸屬函數(shù)進(jìn)行均值化、反模糊化得到不同故障模式間的危害度排名，對(duì)降低單個(gè)專(zhuān)家的主觀因素有著積極意義。文獻(xiàn)[17]制定整體故障指數(shù)(Overall Failure Index，OFI)，在系統(tǒng)改造預(yù)算受限的情況下確定優(yōu)化順序，并以一個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)線驗(yàn)證所提出的方法在工業(yè)環(huán)境中的適用性。為區(qū)分同一等級(jí)間的不同故障模式重要性，文獻(xiàn)[15]提出了線性插值的方法，對(duì)相同的評(píng)價(jià)等級(jí)間的不同故障模式也有著良好的區(qū)分度。此外，還可以通過(guò)修正RPN公式來(lái)解決問(wèn)題，文獻(xiàn)[18]提出了一種RPN評(píng)估的替代方法，使用三個(gè)指標(biāo)的總和，稱(chēng)為IRPN。文獻(xiàn)[19]對(duì)幾種RPN公式進(jìn)行對(duì)比分析，包括求和、求積、對(duì)數(shù)、指數(shù)和矯正因素等，但最終認(rèn)為沒(méi)有一種方法可以完全取代經(jīng)典的RPN公式。

目前已有論文對(duì)動(dòng)車(chē)組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用FMECA，已經(jīng)取得了很好的結(jié)果，但以上問(wèn)題還有改進(jìn)的空間。在本文中，針對(duì)以上問(wèn)題，通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣處理專(zhuān)家評(píng)價(jià)意見(jiàn)，消除個(gè)人評(píng)價(jià)結(jié)果主觀化；通過(guò)采用AHP對(duì)實(shí)際因素分析得到相應(yīng)的權(quán)值，提高了工程實(shí)用價(jià)值；通過(guò)線性插值，對(duì)同一等級(jí)的不同故障模式間加以區(qū)分；通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)RPN公式改進(jìn)，避免了RPN的取值“空白”及重復(fù)的問(wèn)題；綜合以上改進(jìn)，得到改進(jìn)RPN計(jì)算方法。應(yīng)用該方法分析牽引傳統(tǒng)系統(tǒng)故障，可以對(duì)系統(tǒng)不同的故障模式進(jìn)行排序，找到最亟待解決的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化關(guān)鍵故障模式可以有效地提高動(dòng)車(chē)組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。

本文主要是對(duì)動(dòng)車(chē)組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)FMECA進(jìn)行改進(jìn)，消除了個(gè)人評(píng)價(jià)意見(jiàn)的主觀性，增強(qiáng)了實(shí)際數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)FMECA的缺點(diǎn)。本文的方法在理論上優(yōu)化和改進(jìn)了傳統(tǒng)FMECA，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)各級(jí)維修、修制修程優(yōu)化以及動(dòng)車(chē)組設(shè)計(jì)選型有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本文通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)量化專(zhuān)家對(duì)嚴(yán)酷度的評(píng)價(jià)意見(jiàn)，同時(shí)結(jié)合層次分析法確定不同因素間的權(quán)重，從而保證評(píng)價(jià)意見(jiàn)的客觀性和實(shí)用性。對(duì)實(shí)際故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到各故障模式的發(fā)生概率等級(jí)，并用線性插值優(yōu)化同一等級(jí)的不同故障模式之間的區(qū)分度。通過(guò)對(duì)比不同的RPN公式得到了風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)排序。通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)RPN分析方法，驗(yàn)證了改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)提出了一般化的動(dòng)車(chē)組維修維護(hù)建議。結(jié)果表明，上述方法的結(jié)合不但可以減小評(píng)價(jià)結(jié)果的主觀性，而且一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)FMECA的缺點(diǎn)。

1 牽引傳動(dòng)系統(tǒng)及其故障模式分析

某型動(dòng)車(chē)組為動(dòng)力分散型高速動(dòng)車(chē)組。其牽引系統(tǒng)采用交流傳動(dòng)技術(shù)，主要由動(dòng)力單元及其相應(yīng)的監(jiān)測(cè)、冷卻等輔助單元組成。本文主要針對(duì)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)下?tīng)恳兞髌鳌恳姍C(jī)及它們的冷卻單元進(jìn)行改進(jìn)FMECA分析。首先根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[20]劃分約定層次結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2。根據(jù)劃分最低約定層次進(jìn)行分析，通過(guò)深入挖掘各故障器件的故障原因，分析故障模式的故障影響，得到FMEA分析結(jié)果，見(jiàn)表1。

圖2 約定層次劃分(部分)

表1 牽引傳動(dòng)系統(tǒng)FMEA分析

2 基于模糊評(píng)價(jià)矩陣的ESR等級(jí)劃分

根據(jù)《鐵路交通事故調(diào)查處理規(guī)則》將事故劃分為特別重大事故、重大事故、較大事故、一般A類(lèi)事故、一般B類(lèi)事故、一般C類(lèi)事故和一般D類(lèi)事故，并做了明確界定[21]。但我國(guó)動(dòng)車(chē)組技術(shù)基本成熟，除非遇到極端情況，上述很多事故基本不會(huì)發(fā)生。王華勝等[22]引用了動(dòng)車(chē)組A、B、C、D類(lèi)故障。但在分析實(shí)際數(shù)據(jù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)實(shí)際停車(chē)晚點(diǎn)僅占1.34%，故根據(jù)以上劃分依據(jù)，絕大多數(shù)故障都集中在C類(lèi)故障，很難區(qū)分不同故障模式間的嚴(yán)酷度等級(jí)。因此，采用行業(yè)專(zhuān)家評(píng)價(jià)，可以區(qū)分不同故障模式間的嚴(yán)酷度差異。但專(zhuān)家劃分結(jié)果也有主觀性，所以采用綜合危害等級(jí)C進(jìn)行修正，對(duì)專(zhuān)家意見(jiàn)采用基于隸屬度分析的模糊評(píng)價(jià)矩陣，并在確定影響因素權(quán)重時(shí)結(jié)合層次分析法，進(jìn)一步減少主觀性，提高實(shí)用性。

2.1 建立因素集

錢(qián)小磊等[23]提出了動(dòng)車(chē)器件檢修成本對(duì)整個(gè)動(dòng)車(chē)組壽命周期費(fèi)用的影響，王華勝等[24]證實(shí)了延長(zhǎng)器件的檢修時(shí)間可以顯著提高動(dòng)車(chē)工作時(shí)間，所以在構(gòu)建因素集時(shí)也應(yīng)將其考慮進(jìn)來(lái)。最終建立影響評(píng)價(jià)對(duì)象的各因素集合，不同元素代表不同影響因素，并用U表示，即

( 2 )

故障后果指該故障模式對(duì)圖2的初始約定層次造成的最嚴(yán)重的潛在后果，潛在是指該故障在實(shí)際情況下并不是一定發(fā)生；影響概率是指故障模式發(fā)生的條件下，其導(dǎo)致約定層次出現(xiàn)故障后果的條件概率，即該故障模式故障時(shí)，導(dǎo)致故障后果的可能性；檢修難度是指對(duì)該故障模式實(shí)現(xiàn)故障診斷的技術(shù)難易程度的評(píng)價(jià)，包括但不限于檢修環(huán)境是否苛刻、檢修人員的培訓(xùn)難度、故障模式被檢測(cè)的可能性等；檢修成本是指因該故障模式發(fā)生所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，包括但不限于更換器件的購(gòu)置費(fèi)用、人工費(fèi)用，因動(dòng)車(chē)維修而延誤正常運(yùn)營(yíng)的誤工費(fèi)等。

2.2 建立評(píng)價(jià)集

評(píng)價(jià)集是所有專(zhuān)家所提供的評(píng)價(jià)結(jié)果的集合，通常用V表示，評(píng)價(jià)集中的每個(gè)元素代表評(píng)價(jià)結(jié)果的各個(gè)等級(jí)。

V=[v1v2v3v4v5]=[1 3 5 7 9]

( 3 )

各影響因素的等級(jí)劃分見(jiàn)表2。

表2 各影響因素的等級(jí)劃分說(shuō)明

2.3 建立各故障模式的模糊評(píng)價(jià)矩陣

( 4 )

( 5 )

以預(yù)充電接觸器(編號(hào)111)為例說(shuō)明。專(zhuān)家組評(píng)審意見(jiàn)經(jīng)模糊處理后，可得到故障模式111的模糊評(píng)價(jià)矩陣為R111為

( 6 )

2.4 建立基于AHP的因素權(quán)重集

層次分析法是根據(jù)自身知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)相關(guān)元素進(jìn)行判斷從而構(gòu)建比較矩陣以做出決策的過(guò)程。一個(gè)判斷值是通過(guò)對(duì)兩個(gè)有共同屬性的元素進(jìn)行比較得到，其中較小的元素被認(rèn)為是基本單元，然后在重要度、偏好、可能性或更占優(yōu)方面估計(jì)是基本單元的多少倍。本文中使用重要程度判斷值來(lái)表示兩個(gè)元素的關(guān)系，其重要度定義見(jiàn)表3，該表也被稱(chēng)為絕對(duì)數(shù)值的基本標(biāo)度[25]。

表3 因素重要程度判斷值表

從專(zhuān)家意見(jiàn)反饋中得到判斷矩陣A為

( 7 )

式中：i為任意一行的行號(hào)；j為任意一列的列號(hào)；aij為影響因素ui對(duì)uj的相對(duì)重要數(shù)值。顯然，aii=1，aji=1/aij。根據(jù)判斷矩陣A，計(jì)算最大特征值λmax及其所對(duì)應(yīng)的特征向量ξ=[x1x2…xn]。然后，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算一致性比率RC為

( 8 )

式中：IC為一致性指標(biāo)，即

( 9 )

IR為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，對(duì)于1～13階判斷矩陣的IR值見(jiàn)表4。

表4 1～13階判斷矩陣的IR值

當(dāng)RC<0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則需對(duì)判斷矩陣做適當(dāng)修正。

若判斷矩陣通過(guò)一致性校驗(yàn)，則采用歸一化后的ξ作為因素集的加權(quán)系數(shù)Wk，即

Wk=[w1w2…wn]

(10)

以預(yù)充電接觸器(編號(hào)111)為例說(shuō)明。經(jīng)專(zhuān)家討論后給出的各影響因素的判斷矩陣及權(quán)重見(jiàn)表5。

表5 編號(hào)111的判斷矩陣及權(quán)重

2.5 一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

將第k個(gè)故障模式的因素權(quán)重向量Wk與故障模式k的水平評(píng)價(jià)矩陣Rk相乘得到故障模式k的綜合模糊評(píng)價(jià)向量Bk，即

Bk=Wk×Rk

(11)

以預(yù)充電接觸器(編號(hào)111)為例說(shuō)明，其一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣為

B111=W111×R111=

[0 0.141 6 0.465 7 0.392 6 0]

(12)

2.6 綜合危害等級(jí)計(jì)算

計(jì)算故障模式k下的綜合危害等級(jí)Ck為綜合模糊評(píng)價(jià)向量Bk與評(píng)價(jià)集V相乘，即Ck=Bk×VT。以預(yù)充電接觸器(編號(hào)111)為例說(shuō)明，其綜合危害等級(jí)為

C111=B111×VT=5.502 1

(13)

通過(guò)前文的計(jì)算步驟，可以得到各故障模式的綜合危害等級(jí)Ck排序見(jiàn)表6。

表6 各故障模式的綜合危害等級(jí)(ESR)排序

3 基于實(shí)際數(shù)據(jù)的OPR等級(jí)劃分

3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)自某動(dòng)車(chē)組實(shí)際運(yùn)用的故障數(shù)據(jù)，時(shí)間為2017年6月19日至2019年6月9日。該故障數(shù)據(jù)包括動(dòng)車(chē)組在試運(yùn)營(yíng)和正常載客過(guò)程中得到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄了故障發(fā)生時(shí)間、車(chē)型、車(chē)組、車(chē)次、車(chē)輛號(hào)、故障代碼、故障描述、故障原因、故障現(xiàn)象、維修手段、維修物料和動(dòng)車(chē)組的走行里程等信息，具有時(shí)間性、隨機(jī)性和完整性。

3.2 故障率計(jì)算方法

(14)

3.3 故障概率等級(jí)定義

根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)和式(14)可以得到各故障模式的平均故障率，進(jìn)而通過(guò)表7得到各故障模式的傳統(tǒng)OPR等級(jí)。

表7 故障模式發(fā)生概率等級(jí)OPR的評(píng)分準(zhǔn)則

但這存在缺陷，如故障模式A平均故障率為0.02次/百萬(wàn)km，故障模式B為0.04次/百萬(wàn)km，后者是前者的兩倍，但OPR等級(jí)都被歸為4。針對(duì)這一問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的線性插值也可起到不錯(cuò)的效果[15]。

(15)

式中：λk為故障模式k的平均故障率；λRankk為Rankk對(duì)應(yīng)的故障率范圍的最小值；λRankk+1為比Rankk高一級(jí)的故障率范圍的最小值；Rankk為故障模式k平均故障率對(duì)應(yīng)的OPR等級(jí)。

根據(jù)表7、式(14)和式(15)得到各故障模式的故障發(fā)生概率等級(jí)，其結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 各故障模式發(fā)生概率等級(jí)

4 RPN分析

因傳統(tǒng)RPN分析存在著一些不能忽略的缺點(diǎn)[10]，有專(zhuān)家學(xué)者提出了RPN的替代方程。其中，文獻(xiàn)[27-28]提出了一個(gè)RPN評(píng)估的替代方程，稱(chēng)為IRPN——改進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)，使用3個(gè)指標(biāo)的總和，即

IRPN=OPR+ESR+DDR

(16)

IRPN有效地解決了取值“空白”問(wèn)題，但使RPN重復(fù)值的頻率猛增，且無(wú)法突出高ESR、高OPR和高DDR之間對(duì)系統(tǒng)可靠性負(fù)面影響的倍增效應(yīng)。文獻(xiàn)[29]提出了指數(shù)RPN公式ERPN為

ERPN=xWS·S+xWD·D+xWO·O

(17)

式中:x為正整數(shù)且x≥2；WS、WD、WO分別為嚴(yán)酷度、故障發(fā)生概率等級(jí)、被檢測(cè)難度等級(jí)的權(quán)重。該方法有效地解決了RPN值重復(fù)的問(wèn)題，但是也忽略了三者之間負(fù)面倍增效應(yīng)。

此外，有學(xué)者提出了對(duì)數(shù)RPN、修正的指數(shù)RPN等，但各種方法解決一個(gè)問(wèn)題會(huì)使另一個(gè)問(wèn)題更難以接受。故經(jīng)典的RPN方法仍被廣泛應(yīng)用。

在FMECA(或FMEA)的一些工作中，并不考慮被檢測(cè)難度等級(jí)。Kmenta等[30]建議在故障模式的RPN分析中去除被檢測(cè)難度等級(jí)。文獻(xiàn)[31]中，通過(guò)AHP方法修正被檢測(cè)難度等級(jí)的權(quán)重參數(shù)，通過(guò)兩兩比較發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)難度等級(jí)權(quán)重遠(yuǎn)不如其他兩者。此外，在模糊風(fēng)險(xiǎn)分析中，通常使用嚴(yán)酷度等級(jí)和故障發(fā)生概率等級(jí)兩個(gè)因素來(lái)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)組件數(shù)量[32]。因此，本文將被檢測(cè)難度等級(jí)拆分為檢修難度和檢修成本，僅作為嚴(yán)酷度等級(jí)中的部分因素考慮[式(2)]，并通過(guò)AHP方法賦予相應(yīng)的權(quán)重。最終采用修正后的RPN評(píng)估公式為

RPN=OPR×ESR

(18)

根據(jù)式(18)、表6和表8可以得到各故障模式的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)排序，見(jiàn)表9。

表9 各故障模式的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)等級(jí)排序

5 對(duì)比分析

各故障模式的傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)等級(jí)排序見(jiàn)表10。

表10 各故障模式的傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)等級(jí)排序

除個(gè)人主觀性太強(qiáng)的缺點(diǎn)外，其余問(wèn)題還表現(xiàn)在過(guò)度考慮DDR等級(jí)，與實(shí)際需求不符；模糊同一ESR或OPR等級(jí)中的不同故障模式的差異性，例如預(yù)充電接觸器(編號(hào)111)和冷卻風(fēng)機(jī)(編號(hào)124)的OPR等級(jí)均為6，但前者平均故障率是后者的3倍；組成RPN值的組合不一致，但RPN值相同，無(wú)法得到其優(yōu)先級(jí)順序，例如牽引變流器冷卻風(fēng)機(jī)(編號(hào)124)、通風(fēng)機(jī)(編號(hào)134)、冷卻風(fēng)機(jī)接觸器(編號(hào)133)、電流互感器(編號(hào)113)。

相比之下，本文所提出的改進(jìn)FMECA具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)通過(guò)建立模糊評(píng)價(jià)矩陣在很大程度上降低了評(píng)估專(zhuān)家個(gè)人對(duì)整體評(píng)價(jià)結(jié)果的主觀影響，提高了分析結(jié)果可信度。

(2)引入層次分析法(AHP)對(duì)嚴(yán)酷度的內(nèi)部因素進(jìn)行權(quán)重分配，更側(cè)重實(shí)際工作中所關(guān)注的因素，為工程上的改進(jìn)提供論據(jù)支撐。

(3)以線性插值的方法解決故障模式之間平均故障率不同但OPR相同的問(wèn)題，提高了實(shí)際數(shù)據(jù)應(yīng)用的工程價(jià)值。

(4)改進(jìn)了傳統(tǒng)RPN值多“空白”，一值多組合的問(wèn)題，且不會(huì)出現(xiàn)不同故障模式同一RPN值的問(wèn)題，更易找出最關(guān)鍵的故障模式。

表9表明，TCU硬件板卡和牽引變流器功率模塊是影響動(dòng)車(chē)組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵故障模式。其ESR和OPR均較高，應(yīng)盡可能地修改設(shè)計(jì)，并且在維修維護(hù)中應(yīng)提前安排預(yù)防性維修；對(duì)于OPR較高但ESR較低，如牽引變流器冷卻單元濾網(wǎng)等器件，宜采用定時(shí)維修；對(duì)于ESR較高但OPR較低，宜采用預(yù)防性維修以提高動(dòng)車(chē)組的可靠性；而牽引電機(jī)冷卻單元濾網(wǎng)、牽引電機(jī)吊座和支架等故障模式ESR和OPR均較低，僅需定制中長(zhǎng)期檢測(cè)計(jì)劃或事后修的檢修計(jì)劃，以免浪費(fèi)有限的維修資源。其可以歸納為一般性描述，見(jiàn)表11。

表11 維修方式建議

6 結(jié)論

本文通過(guò)引入模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣和層次分析法AHP改進(jìn)傳統(tǒng)的FMECA分析，即降低了單個(gè)專(zhuān)家對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的主觀影響，又對(duì)實(shí)際因素進(jìn)行權(quán)重分配，使其更符合工程需要。同時(shí)，通過(guò)線性插值使相同的評(píng)價(jià)等級(jí)間的不同故障模式也有合理的區(qū)分度，實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)家意見(jiàn)和實(shí)際數(shù)據(jù)的結(jié)合。

對(duì)比表明，改進(jìn)后的方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的不足，更易找出關(guān)鍵故障模式，為實(shí)際工程中的改進(jìn)方案提供論據(jù)支撐。同時(shí)，分析結(jié)果可用于牽引傳動(dòng)系統(tǒng)各級(jí)維修、修制修程優(yōu)化以及動(dòng)車(chē)組設(shè)計(jì)選型。