【導(dǎo)讀】現(xiàn)狀，進行總結(jié)評價；，提出進行狀態(tài)修的可行方案。1．如何有效收集設(shè)備的實際故障情況；3．收集實際數(shù)據(jù)，以維修理論為基礎(chǔ)進行分析；為了恢復(fù)其功能和精度而采取的更換，或修復(fù)磨損、失效的零件，并對整機或局部進行拆裝、調(diào)整的技術(shù)活動[1]。整個維修可以分成預(yù)防性維。時間計劃維修預(yù)先制定計劃的預(yù)防性維修。隔對同一類裝備，或一個裝備的同一類零部件成批地進行維修或更換。警，從而使之在發(fā)生故障之前進行維修。預(yù)防性維修的裝備的故障，通常叫做普通事后維修。通過實地調(diào)研收集數(shù)據(jù)，建立模型分析，發(fā)現(xiàn)存在。的不足，提出改進方案與最優(yōu)策略。立即施修，無需修理的則免維修，去掉了維修中的盲目性。車輛檢修技術(shù)診斷等?？梢姡瑢Σ煌臋C車零件應(yīng)采用不同狀態(tài)修監(jiān)測。關(guān)部件的修理范圍。以數(shù)量少、規(guī)模小的廠段，完成了較多的機車維修任務(wù)。十分理想，甚至有些機車破損待修。礎(chǔ)質(zhì)量，才能延長其檢修周期。在檢修制度中，應(yīng)是時間間隔與走行

　　

【正文】 有效性，減少維修的工作量和人為差錯，采用該方式的基礎(chǔ)和先決條件北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14頁 14 是范圍廣泛的計算機維修信息系統(tǒng)，先進的通訊手段和精密可靠的檢測診斷手段，以及較高的人員素質(zhì)。 事后維修 (故障修 )是在機件發(fā)生故障后才進行修理，一般不屬于計劃維修，只有對 維修對象在維修管理中采取特殊的措施時，才使用這種方法。它不控制維修的時機一般不是可以自由選擇的方式，而需根據(jù)結(jié)構(gòu)的故障狀態(tài)進行選擇。實踐證明，有些機件既便是發(fā)生故障也不會危及安全造成后果，采用事后維修則更經(jīng)濟。對于一些采取冗余技術(shù)的機件，雖一臺出現(xiàn)故障，另一臺會自動接替工作，也是采取事后維修方式 [8]。 由上述三種維修方式的特別可以看出，它們各有其適用范圍，本身并沒有先進落后之分，在機車檢修中往往根據(jù)機車故障的分類，選擇使用 恰當(dāng)?shù)?維修方式 如圖 21。 圖 21 維修方式?jīng)Q策圖 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15頁 15 威布爾 分析 威布爾分 析方法是產(chǎn)品的壽命分布分析法之一，目前，國內(nèi)外機械產(chǎn)品可靠性設(shè)計、分析方法中比較簡單、實用的是建立在威布爾分布基礎(chǔ)上的威布爾設(shè)計、分析法。 威布爾分布的概率密度函數(shù)為 : (21) 其中， ? 為形狀參數(shù)， ? 為特征 壽命， ? 為位置參數(shù)。在位置參數(shù)0?? 時，三參數(shù)威布爾分布變?yōu)槎?shù)威布爾分布 : (22) 威布爾分布中形狀參數(shù) ? 的數(shù)值可以區(qū)分產(chǎn)品不同的故障類型。當(dāng)1?? 時，故障率隨時間的變化遞增，適合于建模磨損或老化失效 ； 當(dāng)1?? 時，為恒定型，適合于建模隨機失效 ： 當(dāng) 1?? 時，為遞減型，適合于建模早期失效。 威布爾分布 故障率函數(shù)為 ： (23) 如圖 22 所示。 ????? ??? ???????? ??????????? ?? tettf 1)(?????? ??????????????????? tettf 1)(11( , ( ) ) e x p ( )miiith t Z t z t?? ??????? ??? ???? ???? ?北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16頁 16 圖 22 不同 ? 時的威布爾分布 故障率 曲線 優(yōu)點： 1)由于威布爾分析方法的前提是威布爾分布，威布爾分布與其它分布相比，它不僅可以描述失效率隨時間單調(diào)增、單調(diào)減的情況，還可以描述恒定型的情況，這一優(yōu)點使得它在描述產(chǎn)品的失效模型方面具有很大的靈活性； 2)利用威布爾方法進行可靠性分析可以得到一個簡單而有用的圖解。在威布爾概率紙上定義威布爾直線的兩個參數(shù)是斜率 ? 和特征壽命 ? ； 3)許多分 布都可以用威布爾分布描述，如當(dāng)威布爾形狀參數(shù)為 1?? 時，威布爾分布可描述伽瑪分布；當(dāng) 1?? 時，可描述指數(shù)分布；當(dāng) ??時，威布爾分布近似于正態(tài)分布； 4)能以較少樣本給出較精確的失效分析和失效預(yù)測； 5)與 “時間 ”有關(guān)的失效機理在威布爾概率紙上大多可用直線表示。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17頁 17 定期 維修模型 定期維修包括 定時和役齡兩個經(jīng)典的決策模型 定時模型 與役齡模型概述 1)定時模型 當(dāng)設(shè)備突然發(fā)生失效 ，必須進行維修，我們稱之為失效維修。當(dāng)設(shè)備還在正常運行時，我們也進行維修，稱之為預(yù)防性維修。一般情況下，失效維修所需的成本要大于預(yù)防性維修的成本。因此，恰當(dāng)?shù)剡M行預(yù)防性維修可以降低設(shè)備的總體維修成本。如圖 23 所示。 圖 23 定時模 型 定時模型的決策是確定一個固定的時間間隔pt， 當(dāng)經(jīng)過pt時間后，設(shè)備進行一次預(yù)防性維修。在設(shè)備使用期間，如果設(shè)備失效，就進行失效維修。該模型用于求出最佳的時間間隔pt，使得 長期平均總 的維修成本 )(ptC最低。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18頁 18 ppp tttC 的期望值的時間間隔里的總成本?)( 2）役齡模型 當(dāng)設(shè)備 因為失效而進行一次失效維修后 ， 為了保證設(shè)備的有效工作，該模型對設(shè)備達到一定壽命pt時進行預(yù)防性維修。若固定時間間隔pt內(nèi)設(shè)備未發(fā)生失效，則對設(shè)備進行一次預(yù)防性維修。若pt時間內(nèi)設(shè)備失效，則進行失效維修，如圖 24 所示。 圖 24 役齡模型 該模型用于衡量失效維修和預(yù)防性維修，確定失效維修后一個最佳的維修時間進行預(yù)防性維修，使設(shè)備維修的總成本最低。 定時模型 的優(yōu)點在于 確定好最佳維修周期后，只要在固定的時間點進行預(yù)防性維修即可，比 役齡模型 易于操作。 役齡模型需要記錄 設(shè)備失效 維修 與預(yù)防性維修 的時間點。定時模型 的缺點在于 可能造成浪費，如果設(shè)備在即將達到pt時失效而更換，在pt時會對較新的設(shè)備進行預(yù)防性維修，從而提高了維修的成本。因而總體來說，役 齡模型更節(jié)約成本。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19頁 19 但 定時模型更易于實施。考慮實際工作的方便性，本論文采用定時模型進行定期預(yù)防維護模型。 定時模型 時間間隔pt內(nèi)，期望的失效次數(shù) )(ptH為： ? ?? ??? ??? ???? 110 )(11)( iiTi dttfiTHTH )1( ?T （ 24） 其中 0)0( ?H 如果 t 很大，則， （ 25） ? 為函數(shù)密度 )(tf 的平均值， ? 為函數(shù)密度 )(tf 的標準差。 當(dāng)期望的失效次數(shù)知道后，單位時間的成本 )(ptC為 ： pC 為 預(yù)防性維修的成本 。 fC為 失效維修的成本 。 )(tf 為 設(shè)備失效次數(shù)的函數(shù)密度； pt為 最佳維修時間間隔； )(ptH 為 時間間隔 pt 內(nèi)，期望的失效次數(shù)； （ 26） 2222)( ? ??? ??? ttHppfpp t tHCCtC )()( ??北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20頁 20 )(ptC 為 單位時間的成本。 本論文中運用定時模型進行分析。 狀態(tài)修 模型 狀態(tài)監(jiān)視維修是通過儀器檢查和監(jiān)視設(shè)備使用過程中的工作狀態(tài)。追蹤并記錄可能導(dǎo)致故障的惡化趨勢，并對這種惡化趨勢的臨界值進行報警，從而使之在發(fā)生故障之前進行維修。 根據(jù)文獻 [9]得知，目前能夠動態(tài)監(jiān)測的零部件數(shù)量占車輛配件總數(shù)的 80%，但還不能對涉及到的零部件所有項目進行檢測，只能監(jiān)測 50%的項目。 經(jīng)典狀態(tài)監(jiān)測方法 對 于 某些 設(shè)備， 可以 采用視覺或經(jīng)驗來直接判斷設(shè)備的磨損程度。但在某些情況下， 比如 設(shè)備造價昂貴， 或操作很困難， 我們不能通過拆卸設(shè)備來判斷設(shè)備的磨損，只有通過測量設(shè)備磨損的伴隨變量來判斷磨損程度。如發(fā)動機油樣分析、振動分析等。 我們通過歷史數(shù)據(jù)分析，獲得 伴隨變量的極限點，當(dāng)我們測得的伴隨變量接近或高于這個極限點時，就可以判斷該設(shè)備接近于磨損失效或者處于磨損失效階段，需要進行維護或更換。 如圖 21。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21頁 21 圖 21 經(jīng)典狀態(tài)方法例 比例故障率模型 （ PHM） 比例故障率模型 由 Cox于 1972年提 出， 此模型 包括基本故障率和影響系統(tǒng)失效的變量?？捎糜?建立系統(tǒng)運行狀態(tài)與故障率的關(guān)系，根據(jù)費用、任務(wù)可靠度等目標結(jié)合當(dāng)前狀態(tài)進行維修決策。應(yīng)用歷史數(shù)據(jù)，通過逐步畫點得到故障率閾值，然后通過實測伴隨變量得到當(dāng)前故障率，與維修閾值進行簡單的比較決定是否進行維修。 在實際應(yīng)用中，最常用的是基本故障率模型取威布爾模型形式 [10]： 11( , ( ) ) e x p ( )miiith t Z t z t?? ??????? ??? ???? ???? ? （ 27） h 表示與時間相關(guān)的基本故障率；伴隨變量 iz 表示可以任何反應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的因素，比如壓力、滑油中金屬粒子的含量等等；用數(shù)字解法可得參數(shù) ? 、 ? 、 ? ，具體過程參照文獻 [11]。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22頁 22 在得到模型參數(shù)以后，我們就可根據(jù)系統(tǒng)工作時間 T 和反應(yīng)工作狀態(tài)的伴隨變量 iz 求得系統(tǒng)當(dāng)前的故障率。 一般來講系統(tǒng)使用要求是不同的，有的系統(tǒng)要求具有最大可用度，有的系統(tǒng)是以一定任務(wù)可靠度來要求的，還有的系統(tǒng)可能是以一定時間內(nèi)總費用最低來決策的，因此在使用中要根據(jù)目標的不同做出不同的維修決策。我們以最大可用度作為決策目標為例來說明具體過程。 設(shè)在每一預(yù)防性維修周期內(nèi)，平均能工作時間為 uT ， 平均不能工作時間為 dT ，令此系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)可用度為 A ， duTT?? 通過推導(dǎo)得出： 1111 duA TT????? （ 28） 很顯然當(dāng) ? 最小時， A 最大。我們采用逐步描點的數(shù)值方法求解。具體步驟如下： ① 根據(jù)歷史數(shù)據(jù)回歸出了裝備故障率與時間和伴隨變量的關(guān)系，即比例故障率模型。 ② 選擇歷史數(shù)據(jù)中的一組故障數(shù)據(jù)來描點作圖，將伴隨變量和測量時間代入公式 duTT?? ，以時間為橫坐標，做 t?? 曲線。 ③ 在上述曲線中，找到 ? 最小的點 T ，則此點為平均可用度 最大的點。 ④ 將上一步得到的時間 T 和 T 時刻的伴隨變量值帶入回歸得到的故障率模型，得到維修的故障率閾值 h? 。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23頁 23 ⑤ 根據(jù)某一相同型號的裝備實測數(shù)據(jù)進行決策，即要使新裝備的平均可用度最大，其故障率 h 必須等于 h? ， 即如果 h 大于等于 h? 就必須維修。即： 11e xp ( )miiith z t?? ???????? ??? ???? ???? ? （ 29） 為計算方便，將公式（ 33）兩邊取對數(shù)得到： 1 ( ) ln ( 1 ) lnmiii hz t t??????? ? ? ?? （ 210） 將測出的狀 態(tài)參數(shù) 1()zt， 2()zt， … ()nzt和時間 t 帶入式（ 210）進行計算，如果式（ 210）成立，則需要在 t 時刻進行維修，否則，對 tt??時刻狀態(tài)伴隨變量進行預(yù)測，并將預(yù)測的伴隨變量值帶入式（ 210）進行計算，若等式不成立， 則在 tt?? 時刻對裝備的伴隨變量進行測量，并重復(fù)以上步驟，一遍找到合適的維修時間，若等式不成立，則要在 tt??時刻之前對裝備的伴隨變量進行測量并進行驗證，若不成立，則同樣重復(fù)以上步驟，并適當(dāng)縮短檢測間隔。為使決策過程簡單明了，我們在求得 h? 后，以工作時間為橫軸，畫出 ln ( 1) lnh t?? ??? ??的曲線，然后，在測得 t 時刻的伴隨變量時按式（ 210）的左邊計算1 ()miii zt???，并在圖中畫出對應(yīng)的點，如果處于曲線上方則需要進行維修，如果處于曲線下方則繼續(xù)工作。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 24頁 24 第 3 章 機車輪箍的 分析 機車 輪箍的故障類型 從輪對來看，對列車運行安全有影響的一些故障是：輪箍、整體輾鋼車輪踏面和輪緣（圖 31）的均勻和不均勻的磨損。磨損 ——這是摩擦過程中眾多因素綜合作用