FMECA分析方法在機(jī)車空調(diào)修程優(yōu)化中的應(yīng)用

郭畢明

摘要：本文提出了一種鐵路機(jī)車修程優(yōu)化分析方法。該方法采用設(shè)備管理分析中廣泛使用的FMECA（故障模式、影響及危害度分析）方法，結(jié)合鐵路機(jī)車部件故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)鐵路機(jī)車部件檢修修程進(jìn)行優(yōu)化，在減少檢修作業(yè)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，提高了檢修效率。本文通過以鐵路機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)為例，說明了該分析方法在鐵路機(jī)車部件修程優(yōu)化當(dāng)中的應(yīng)用具體流程，結(jié)合每種故障產(chǎn)生后果的危害性等級(jí)，確立了研究部件的危害性風(fēng)險(xiǎn)矩陣，從而確定故障模式的可接受程度，結(jié)合實(shí)際檢修修程修制的設(shè)計(jì)，最終得到檢修工藝的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：鐵路機(jī)車;修程優(yōu)化;危害度矩陣

0 ?引言

當(dāng)前我國(guó)鐵路機(jī)車的檢修方式仍然是以計(jì)劃預(yù)防修為主。雖然自2007年和諧機(jī)車的逐步引入以來，機(jī)車的修程等級(jí)從原先的輔修、小修、中修、大修四級(jí)變成了C1、C2、C3、C4、C5、C6六級(jí)，修程設(shè)置更趨合理。但是本質(zhì)上仍然是以檢修計(jì)劃來開展修程作業(yè)，勢(shì)必會(huì)造成過度維修以及維修不足的情況出現(xiàn)，這與當(dāng)前推行的數(shù)字化精準(zhǔn)預(yù)防修仍有不小的差距。因此，通過采用一定的分析方法對(duì)機(jī)車部件的修程范圍進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于當(dāng)前修程修制的改革具有十分重要的意義。本文通過引入故障模式、影響及危害度分析（FMECA）方法，通過對(duì)國(guó)鐵集團(tuán)某機(jī)務(wù)段2018年度機(jī)車空調(diào)故障的統(tǒng)計(jì)，采用FMEA方法進(jìn)行分析，并利用CA分析方法當(dāng)中的危害度矩陣判定故障的危害程度，進(jìn)而調(diào)整空調(diào)在整備及C3（小修）級(jí)以下修程的檢修項(xiàng)點(diǎn)及檢修檢查范圍，從而達(dá)到優(yōu)化機(jī)車修程，提高修程的合理性及檢修效率的目的。

1 ?機(jī)車空調(diào)的故障模式、影響分析（FMEA）

FMEA的目的是為了研究技術(shù)裝備對(duì)其工作所產(chǎn)生的后果和影響，并將其可能的故障模式按嚴(yán)重程度分類，并采取必要的改進(jìn)措施?；镜姆椒ㄓ杏布ê凸δ芊?。本文采用硬件法。

1.1 機(jī)車空調(diào)結(jié)構(gòu)

機(jī)車空調(diào)結(jié)構(gòu)主要包括：壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、上蓋、前蓋、干燥過濾器、壓力開關(guān)、毛細(xì)管。

空調(diào)機(jī)組的控制部分由司機(jī)室操縱臺(tái)控制面板和空調(diào)控制器（內(nèi)含PLC邏輯控制單元）組成，在此不再詳述。

1.2 機(jī)車空調(diào)FMEA分析

通過對(duì)某機(jī)務(wù)段收集的2018年度機(jī)車空調(diào)故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，全年共發(fā)生機(jī)車故障主要問題136件，故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：運(yùn)行途中高壓/低壓保護(hù)、空調(diào)制冷效果差/出風(fēng)量小、空調(diào)PLC單元故障、空調(diào)控制面板故障、空調(diào)接地。通過對(duì)故障現(xiàn)象的原因進(jìn)行進(jìn)一步挖掘，以及分析故障對(duì)空調(diào)以及機(jī)車的影響，可做出機(jī)車空調(diào)系統(tǒng)的FMEA表格如表1。

2 ?機(jī)車空調(diào)故障（CA分析）危害度分析

CA分析的目的是按每一故障的嚴(yán)重程度以及該故障的發(fā)生概率所產(chǎn)生的綜合影響來對(duì)其分類，以便全面地評(píng)價(jià)各故障模式的影響。分析方法有定性分析和定量分析。本文采用定性分析法。

2.1 故障模式發(fā)生的概率等級(jí)劃分

定性分析法適用于不能完全掌握分析部件的技術(shù)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)的分析。它主要根據(jù)故障模式發(fā)生的概率來評(píng)價(jià)FMEA中所確定的故障模式。將故障模式出現(xiàn)的概率按一定的規(guī)定分成不同的等級(jí)，填入相應(yīng)的CA表格中。故障模式發(fā)生的概率等級(jí)一般按下述規(guī)則劃分：

A級(jí)：故障模式發(fā)生概率最高，單一故障模式發(fā)生的概率大于產(chǎn)品在該期間故障概率的20%。

B級(jí)：故障模式發(fā)生概率中等，單一故障模式發(fā)生的概率為產(chǎn)品在該期間故障概率的10～20%。

C級(jí)：故障模式發(fā)生是偶然的，單一故障模式發(fā)生的概率為產(chǎn)品在該期間故障概率的1～10%。

D級(jí)：故障模式不大可能發(fā)生，單一故障模式發(fā)生的概率為產(chǎn)品在該期間故障概率的0.1～1%。

E級(jí)：故障模式發(fā)生概率幾乎為零，單一故障概率小于產(chǎn)品在該期間故障概率的0.1%。

2.2 機(jī)車空調(diào)故障嚴(yán)重等級(jí)劃分

通過對(duì)空調(diào)故障模式最終影響情況看，按空調(diào)故障對(duì)機(jī)車和值乘人員的影響可劃分為以下四個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)：機(jī)車火災(zāi)事故;Ⅱ級(jí)：機(jī)車故障救援或晚點(diǎn);Ⅲ級(jí)：空調(diào)不工作，造成司乘人員身體極度不適;Ⅳ級(jí)：空調(diào)制冷效果差，司乘人員稍有不適。

2.3 機(jī)車空調(diào)故障CA分析

根據(jù)上述故障模式概率及影響的等級(jí)劃分，結(jié)合2018年度某機(jī)務(wù)段空調(diào)故障發(fā)生的具體情況，可制定CA表格（表2）。

3 ?危害度矩陣

危害度矩陣是為了把每一種故障模式的危害度與其他故障模式進(jìn)行比較，從而確定每一故障模式的危害程度，通過危害程度的大小順序排列，以便合理制定改進(jìn)措施。

表示方法：危害度矩陣表示時(shí)一般橫坐標(biāo)用故障等級(jí)表示，做定性分析時(shí)，縱坐標(biāo)表示故障模式概率等級(jí);做定量分析時(shí)，縱坐標(biāo)表示產(chǎn)品故障模式的危害度。

危害矩陣的作法：將產(chǎn)品故障模式代碼按其嚴(yán)重等級(jí)（橫坐標(biāo)）和故障模式概率等級(jí)或產(chǎn)品危害度標(biāo)在矩陣的相應(yīng)位置上，從而得出故障模式分布點(diǎn)。從原點(diǎn)引出一點(diǎn)對(duì)角線，將故障模式分布點(diǎn)投影到對(duì)角線上，投影點(diǎn)距原點(diǎn)越遠(yuǎn)，危害性越大，越需要采取措施。

根據(jù)圖1所得信息，代碼為2601、2602、2301、2302危害度較大，在修程優(yōu)化當(dāng)中需結(jié)合檢修實(shí)際，重點(diǎn)考慮。

4 ?機(jī)車空調(diào)的優(yōu)化方案

機(jī)車空調(diào)修程修制優(yōu)化方案如下：（以和諧型機(jī)車修程為例）

每年夏季到來前，開展一次全面清洗保養(yǎng)工作，重點(diǎn)對(duì)濾網(wǎng)及電線路狀態(tài)進(jìn)行全面排查，開機(jī)試驗(yàn)空調(diào)工作狀態(tài)。

①在日常整備中，檢查空調(diào)控制面板按鈕狀態(tài)，并開啟空調(diào)試驗(yàn)工作狀態(tài)及按鈕良好性;②在C1修程中，增加對(duì)空調(diào)濾網(wǎng)進(jìn)行清洗保養(yǎng)，清除空調(diào)排水孔及排水管堵塞物;③在C2修程中，測(cè)量空調(diào)主電路和控制電路對(duì)地絕緣阻值;④在C3修程中，增加對(duì)空調(diào)主機(jī)的開蓋檢查，開蓋清潔空調(diào)機(jī)組壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、電加熱器及其風(fēng)機(jī)，清洗劑用清水沖掉清洗劑殘留。測(cè)試空調(diào)各電機(jī)繞組靜態(tài)電阻值。

5 ?結(jié)語

鐵路機(jī)車修程修制改革正在全面展開，本文基于MECA分析方法，結(jié)合鐵路機(jī)車空調(diào)日常運(yùn)用中的故障情況，對(duì)機(jī)車空調(diào)C3及以下修程進(jìn)行優(yōu)化，為檢修修程的調(diào)整提供了一定的依據(jù)。并且修程的實(shí)施后，在維持當(dāng)前計(jì)劃預(yù)防修修制的基礎(chǔ)上，一定程度減少了檢修現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)總量，提高了檢修效率。但是該方法能否適用于鐵路機(jī)車各個(gè)部件、各個(gè)修程的檢修或者各個(gè)領(lǐng)域的修程修制改革，還需要大量的工程技術(shù)人員進(jìn)一步實(shí)踐驗(yàn)證。

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