【正文】 負(fù)責(zé)對(duì)近幾年機(jī)車質(zhì)量變化過(guò)程進(jìn)行分析，查出機(jī)車部件發(fā)生機(jī)破、臨修的時(shí)間，通過(guò)數(shù)理分析找出機(jī)破、臨修的高峰期和多發(fā)部位作為機(jī)車檢修的重要依據(jù)和重點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)。通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)對(duì)牽引電機(jī)等大型部件進(jìn)行故障統(tǒng)計(jì)，簡(jiǎn)略推算出各部件的平均壽命:對(duì)機(jī)車上的配件進(jìn)行嘗試性壽命管理，減小機(jī)車輔、小修時(shí)的檢修范圍。因此實(shí)施時(shí)能夠做到有的放矢，既保證了行車安全，又取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 (2)對(duì)當(dāng)前檢測(cè)設(shè)備不完善的現(xiàn)狀，應(yīng)采用預(yù)防修和狀態(tài)修并存的方式進(jìn)行合理檢修的模式。為此提出以下幾點(diǎn)建議：(1)正確理解狀態(tài)修的內(nèi)涵。軸類零件我們同樣可以用紅外溫度檢測(cè)來(lái)判斷磨損狀態(tài)。我們不能說(shuō)某種狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法適用于所有的零件。并且建立規(guī)范數(shù)據(jù)表格，進(jìn)行理論分析，證明其可行性。2）方法分析我們要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，建立如下表格43。振動(dòng)分析是通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)軸類零件的振幅來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損狀況，而油樣分析是通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)油中的一種或幾種金屬含量來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損程度。要根據(jù)工作對(duì)象不同而有所區(qū)別。電氣參數(shù):檢測(cè)的目標(biāo)是電流、電壓、電，阻、電磁特性、絕緣性能等。油液:檢測(cè)的目標(biāo)是油品的理化性能，磨粒的鐵譜分析及油液的光譜分析。如日本目前在機(jī)車診斷方面采用振動(dòng)分析、潤(rùn)滑油分析、電氣診斷、無(wú)損檢測(cè)、燃料狀態(tài)監(jiān)測(cè)，專家系統(tǒng)會(huì)診等方法，為實(shí)施狀態(tài)修提供科學(xué)的依據(jù)，從而經(jīng)過(guò)診斷對(duì)機(jī)車進(jìn)行針對(duì)性的修理。實(shí)施狀態(tài)修必須具備或創(chuàng)造以下幾方面的條件：(1)機(jī)車的設(shè)計(jì)制造(特別是主要零部件的質(zhì)量)要能滿足其在正常使用維護(hù)情況下，在其壽命期內(nèi)，只要對(duì)其進(jìn)行必要的修理，就能保證其良好的技術(shù)運(yùn)用狀態(tài)。通過(guò)“定時(shí)模型”分析，生成報(bào)表如圖47所示。圖45 威布爾概率密度函數(shù)圖由圖45看出威布爾概率密度接近正態(tài)分布。表41 發(fā)動(dòng)機(jī)故障數(shù)據(jù)運(yùn)行時(shí)間（小時(shí)）失效數(shù)（F）中止數(shù)（S）0~49992355000~999982710000~14999331182) 數(shù)據(jù)錄入圖42 參數(shù)設(shè)定經(jīng)過(guò)估算，我們?cè)O(shè)定“事后維修費(fèi)用”是“預(yù)防性維修費(fèi)用”的10倍，壽命單位為hour,如圖42所示。 主要功能模塊：1） 擬合威布爾分布，獲得各項(xiàng)參數(shù)2） 最佳預(yù)防性定期維護(hù)周期3） 最優(yōu)成本曲線 濟(jì)南機(jī)務(wù)段是根據(jù)機(jī)車的走行公里或運(yùn)行天數(shù)來(lái)確定修程。當(dāng)設(shè)備過(guò)于復(fù)雜，狀態(tài)伴隨變量很多的情況下，我們通過(guò)第二種方法，建立參數(shù)模型，能更準(zhǔn)確的判斷設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。第一種方法我們通過(guò)大量同種設(shè)備失效時(shí)狀態(tài)伴隨變量的數(shù)據(jù)估算出警戒值，在檢測(cè)同類設(shè)備時(shí)，我們只需用狀態(tài)伴隨變量的測(cè)量值與警戒值相比較，當(dāng)測(cè)量值大于等于警戒值，我們判斷該設(shè)備需要維修，小于警戒值，則可以繼續(xù)工作。表35 故障數(shù)據(jù)預(yù)防周期（Days）平均不能工作時(shí)間（）平均工作時(shí)間（）915041203931102731231503571572004481982505392303096002403606942544407812605218772975809133235909343355999743636111021406615圖34 曲線圖由圖34找出最小點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)間=750d，當(dāng)=750d時(shí)，代入回歸得到的故障率模型得=。 表34 計(jì)算結(jié)果 F/S運(yùn)行時(shí)間（天）分組編號(hào) iMRF79371F82232F911123S920 4S9731F10552S108710S11135S12078F12239F13046S133220S135211S135313F139919F143616F151222S155718S158017F159321F162715S170023S170024F170914如表中運(yùn)行時(shí)間1055時(shí)，i=3+[（24+1）3]/1+12=對(duì)表34整理如表35所示。表 32 輪箍失效和中止統(tǒng)計(jì)DF8B 5531號(hào)DF8B 0114號(hào)使用時(shí)間（Days）（Failure/Suspension）使用時(shí)間（Days）（Failure/Suspension）973S1353S1055F1709F822F1627F920S1436F1113S1580S1304F1557S793F1399F1207S1332S1223F1593F1087S1512F1325S1700S911F1700S注：由于輪箍的特殊性，在這里假設(shè)輪箍踏面磨耗等于或超過(guò)5mm更換為 失效（Failure），小于5mm更換為中止（Suspension）。假設(shè)一種測(cè)量方式，使用超聲波實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)車踏面磨耗:機(jī)車進(jìn)站，安裝在機(jī)車軌道上的超聲波發(fā)射器對(duì)輪對(duì)發(fā)射超聲波，接受器接收反饋超聲波信號(hào)，然后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，直觀反應(yīng)機(jī)車踏面磨耗量。就目前而言，此輪箍狀態(tài)檢測(cè)方法為最普及、最直觀的一種檢測(cè)方式。所以，無(wú)法正確得出輪箍踏面的磨耗率。圖32 左右輪踏面磨耗曲線由圖32看出，兩曲線分別為1號(hào)軸左右兩輪箍踏面磨耗曲線。磨耗量數(shù)據(jù)由機(jī)務(wù)段技術(shù)工人按照機(jī)車檢修日程規(guī)定來(lái)測(cè)量后，與技術(shù)規(guī)程規(guī)定踏面磨耗最大允許值相對(duì)比，判斷機(jī)車是否放行。踏面磨耗太大，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)車通過(guò)道岔困難。圖31 輪對(duì)結(jié)構(gòu)圖表面磨損和損壞不僅降低輪對(duì)輪箍的疲勞強(qiáng)度，而且也降低鋼軌的疲勞強(qiáng)度．可使輪箍和鋼軌甚至在不大的應(yīng)力集中的情況下?lián)p壞。即： （29）為計(jì)算方便，將公式（33）兩邊取對(duì)數(shù)得到： （210）將測(cè)出的狀態(tài)參數(shù)，…和時(shí)間帶入式（210）進(jìn)行計(jì)算，如果式（210）成立，則需要在時(shí)刻進(jìn)行維修，否則，對(duì)時(shí)刻狀態(tài)伴隨變量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)的伴隨變量值帶入式（210）進(jìn)行計(jì)算，若等式不成立，則在時(shí)刻對(duì)裝備的伴隨變量進(jìn)行測(cè)量，并重復(fù)以上步驟，一遍找到合適的維修時(shí)間，若等式不成立，則要在時(shí)刻之前對(duì)裝備的伴隨變量進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)行驗(yàn)證，若不成立，則同樣重復(fù)以上步驟，并適當(dāng)縮短檢測(cè)間隔。②選擇歷史數(shù)據(jù)中的一組故障數(shù)據(jù)來(lái)描點(diǎn)作圖，將伴隨變量和測(cè)量時(shí)間代入公式，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，做曲線。我們以最大可用度作為決策目標(biāo)為例來(lái)說(shuō)明具體過(guò)程。應(yīng)用歷史數(shù)據(jù)，通過(guò)逐步畫點(diǎn)得到故障率閾值，然后通過(guò)實(shí)測(cè)伴隨變量得到當(dāng)前故障率，與維修閾值進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較決定是否進(jìn)行維修。 我們通過(guò)歷史數(shù)據(jù)分析，獲得伴隨變量的極限點(diǎn)，當(dāng)我們測(cè)得的伴隨變量接近或高于這個(gè)極限點(diǎn)時(shí)，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(jìn)行維護(hù)或更換。根據(jù)文獻(xiàn)[9]得知，目前能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的零部件數(shù)量占車輛配件總數(shù)的80%，但還不能對(duì)涉及到的零部件所有項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)，只能監(jiān)測(cè)50%的項(xiàng)目。為設(shè)備失效次數(shù)的函數(shù)密度；為最佳維修時(shí)間間隔；為時(shí)間間隔內(nèi)，期望的失效次數(shù)；為單位時(shí)間的成本?？紤]實(shí)際工作的方便性，本論文采用定時(shí)模型進(jìn)行定期預(yù)防維護(hù)模型。役齡模型需要記錄設(shè)備失效維修與預(yù)防性維修的時(shí)間點(diǎn)。若固定時(shí)間間隔內(nèi)設(shè)備未發(fā)生失效，則對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次預(yù)防性維修。圖23 定時(shí)模型定時(shí)模型的決策是確定一個(gè)固定的時(shí)間間隔，當(dāng)經(jīng)過(guò)時(shí)間后，設(shè)備進(jìn)行一次預(yù)防性維修。當(dāng)設(shè)備還在正常運(yùn)行時(shí)，我們也進(jìn)行維修，稱之為預(yù)防性維修。威布爾分布故障率函數(shù)為： (23)如圖22所示。圖21 維修方式?jīng)Q策圖威布爾分析方法是產(chǎn)品的壽命分布分析法之一，目前，國(guó)內(nèi)外機(jī)械產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)、分析方法中比較簡(jiǎn)單、實(shí)用的是建立在威布爾分布基礎(chǔ)上的威布爾設(shè)計(jì)、分析法。它不控制維修的時(shí)機(jī)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(jìn)行選擇。缺點(diǎn)是對(duì)磨損以外的故障模式，諸如疲勞、銹蝕以及因材質(zhì)或使用維修等條件造成的故障沒有考慮，經(jīng)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)研究機(jī)車絕大多數(shù)的故障都是由于磨損型以外的故障，即為早期故障和偶然故障，因此維修時(shí)機(jī)難以確定，另外，定期檢修中的大拆大卸方法也不利于發(fā)揮機(jī)件固有的可靠性。定期維修(計(jì)劃修)方式是通過(guò)維護(hù)保養(yǎng)、檢查及按計(jì)劃的維修保持要求達(dá)到的狀態(tài)，即通過(guò)防止、減少磨損或及時(shí)消除磨耗現(xiàn)象避免有預(yù)兆的故障，也就是在發(fā)生故障前發(fā)現(xiàn)隱藏的故障，使其不構(gòu)成危害。許多零部件都尚未達(dá)到檢修限度，甚至有的車輛及零部件繼續(xù)使用的空間還很大，從而造成檢修人員、檢修能力及能源等資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。所以，狀態(tài)修必然能大幅度減少機(jī)車在庫(kù)內(nèi)的檢修停時(shí)，提高機(jī)車的檢修效率。，所以推行狀態(tài)修可以提高機(jī)車檢修問(wèn)走行公里，減少送修次數(shù)，從而提高了機(jī)車運(yùn)用效率。但由于認(rèn)識(shí)觀念、檢測(cè)水平及其它原因，我國(guó)現(xiàn)在還不能大規(guī)模開展?fàn)顟B(tài)修，但它作為一種新型檢修體制在不久的將來(lái)一定會(huì)更善。診斷技術(shù)現(xiàn)己有良好的開端，而壽命研究尚未系統(tǒng)進(jìn)行。而一些人認(rèn)為狀態(tài)修就是故障修，哪壞修哪，什么時(shí)候壞什么時(shí)候修。③沒有建立起可行的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，使技術(shù)人員對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)缺乏判斷依據(jù)，誤判現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，使一些機(jī)務(wù)段將這些儀器閑置，發(fā)揮不了應(yīng)有的作用。實(shí)行狀態(tài)修成功與否的關(guān)鍵在于診斷技術(shù)水平。從此拉開了我國(guó)鐵道機(jī)車車輛修制改革的序幕。四是利用儀器測(cè)試診斷，根據(jù)診斷結(jié)果，確定工作范圍。ND5型機(jī)車試行的檢修制度經(jīng)實(shí)踐證明是成功的。從檢修周期上摒棄了以往的定修、架修、廠修的框框，采用月修、季修、半年修、一年修、二年修、四年修、八年修。及時(shí)規(guī)定機(jī)車的經(jīng)濟(jì)使用壽命，提高機(jī)車的安全可靠性和整體技術(shù)水平，才能進(jìn)一步提高機(jī)車運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)效益。只有大力發(fā)展機(jī)車的基礎(chǔ)質(zhì)量，才能延長(zhǎng)其檢修周期。我國(guó)機(jī)車目前實(shí)行的是以計(jì)劃預(yù)防修為主的檢修制度，與國(guó)外機(jī)車檢修制度相比，我們的制度有以下特點(diǎn):檢修周期短，而且僅以時(shí)間為間隔，未加考慮實(shí)際機(jī)車的走行公里數(shù)。由于部件磨耗后得不到及時(shí)的修復(fù)，容易產(chǎn)生機(jī)破、臨修甚至更為嚴(yán)重的機(jī)車質(zhì)量事故，造成不必要的損失。(4)現(xiàn)行的修制是以走行公里為檢修周期的依據(jù)，而對(duì)機(jī)車牽引工況、線路狀況、坡道亦即機(jī)車的負(fù)荷情況等因素未作考慮，這樣就使一些配件嚴(yán)重超負(fù)荷，而另一些配件未到檢修周期就進(jìn)行檢修或被更換而形成浪費(fèi)。未充分利用各部件組裝質(zhì)量的使用期限、配件的使用壽命和各摩擦副間最佳磨耗狀態(tài)的使用期限。(2)現(xiàn)行修制的周期是固定的。檢修的現(xiàn)場(chǎng)管理，也比較理性化，形成了一套以“四按(按范圍、按‘機(jī)統(tǒng)一28’及狀態(tài)、按規(guī)定的技術(shù)要求、按工藝)、三化(程序化、文明化、機(jī)械化)、記名修”為核心的體系，對(duì)檢修工作的具體標(biāo)準(zhǔn)明確化、系統(tǒng)化等等，已形成了非常規(guī)范的管理體系，這樣雖然保證了機(jī)車質(zhì)量，但是以高投入為代價(jià)的，其主要問(wèn)題是“維修周期短，過(guò)剩維修多，在修時(shí)間長(zhǎng)”，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)現(xiàn)行修制的修程是固定的，分為大修、中修、小修、輔修4種。例如，在管理方式上，鐵道部做了重大調(diào)整。大修周期:(80士10)萬(wàn)km；中修周期:23萬(wàn)一30萬(wàn)km；小修周期：4萬(wàn)~6萬(wàn)km；輔修周期：1萬(wàn)一2萬(wàn)km。作為鐵路運(yùn)輸行業(yè)的動(dòng)力系統(tǒng)，機(jī)車維修體制也同樣如此。這種以預(yù)防為主的計(jì)劃預(yù)防修是依據(jù)多年來(lái)運(yùn)用、檢修的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在調(diào)查研究、試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上制定的。先進(jìn)的故障診斷及地面信息管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)車輛狀態(tài)修的前提。對(duì)鐵路機(jī)車車輛實(shí)行按其實(shí)際技術(shù)狀態(tài)修理起源于歐洲，目前在北歐一些國(guó)家發(fā)展較快。我國(guó)現(xiàn)行的鐵路機(jī)車檢修制度不盡完善。狀態(tài)修能有效地克服設(shè)備失修和過(guò)剩修兩大弊病，做到適度維修。因此，積極推進(jìn)機(jī)車車輛修制改革，在預(yù)防修的基礎(chǔ)上，開展?fàn)顟B(tài)修，換件修和主要零部件的專業(yè)化集中修，推廣先進(jìn)檢修手段和維修裝備，形成運(yùn)用、維修的現(xiàn)代化管理體系，建立和完善機(jī)車按走行公里進(jìn)行檢修的模式是機(jī)車維修的發(fā)展趨勢(shì)。2007年鐵道部公布的《技術(shù)規(guī)程》中明確提出鐵路機(jī)車應(yīng)實(shí)行計(jì)劃預(yù)防修，實(shí)施主要零部件的專業(yè)化集中修和定期檢測(cè)狀態(tài)修[3]。1991年我國(guó)派出了第一個(gè)考察鐵道機(jī)車車輛維修制度的代表團(tuán)，對(duì)美國(guó)和印度鐵路機(jī)車車輛維修度、規(guī)程、計(jì)劃、設(shè)施、方法和程序進(jìn)行了考察。但這種傳統(tǒng)的維修制度存在明顯的不足，尤其是隨著列車運(yùn)量快速增加、運(yùn)行速度及密度的迅速提高對(duì)機(jī)車的維修提出越來(lái)越高的要求。我國(guó)現(xiàn)行的機(jī)車檢修制度是沿用50年代蒸汽機(jī)車修理模式和原蘇聯(lián)老的維修制度而形成的[1]。應(yīng)用OREST軟件，建立了發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)防性維修最佳周期，并據(jù)此提出了狀態(tài)修方法應(yīng)用于機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)等重要零件的設(shè)想。因此，將狀態(tài)修引入鐵路設(shè)備系統(tǒng)具有重要的研究意義。主要完成以下工作：(1) 分別對(duì)對(duì)兗州、濟(jì)南機(jī)務(wù)段進(jìn)行調(diào)研，獲取數(shù)據(jù)(2) 對(duì)機(jī)車設(shè)備輪箍現(xiàn)有的狀態(tài)維修方式進(jìn)行分析(3) 采用比例故障率模型（PHM）分析輪箍狀態(tài)維修(4) 根據(jù)數(shù)據(jù)建立發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)防性維修最佳周期(5) 提出發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)修可行方案主要參考文獻(xiàn)：[1].呂文元，先進(jìn)制造設(shè)備維修理論、模型和方法，北京：科學(xué)出版