【正文】 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。 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? 。我們采用逐步描點的數(shù)值方法求解。 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。 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。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。 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)。 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 。因而總體來說，役 齡模型更節(jié)約成本。 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(jìn)行預(yù)防性維修，使設(shè)備維修的總成本最低。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。因此，恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行預(yù)防性維修可以降低設(shè)備的總體維修成本。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。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。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]。顯然這種維修方式是一種按需維修方式，可以充分發(fā)揮機件的工作能力，提高維修有效性，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(jìn)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)。 定期維修的關(guān)鍵是如何確定維修周期，正確的維修時機應(yīng)當(dāng)是浴盆曲線中偶然故障階段結(jié)束點，故障率曲線急劇上升之前。 針對這些問題，論文做了以下工作： (1) 對兗州、濟南進(jìn)行實地調(diào)研，獲取機車輪箍與發(fā)動機的維修數(shù)據(jù)； (2) 運用韋伯分析建立設(shè)備失效概率模型； (3) 采用比例故障率模型（ PHM）分析輪箍狀態(tài)修方案，建立了用于未來監(jiān)測的維修決策圖； (4) 根據(jù)數(shù)據(jù)建立發(fā)動機預(yù)防性維修最佳周期； (5)應(yīng)用 OREST軟件，建立了發(fā)動機 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)用于機車發(fā)動機重要零件的可能方案與設(shè)想。發(fā)現(xiàn)存在以下問題： 1） 造成人力、資源的浪費 機車定檢到期時，就必須按照檢修規(guī)程的要求．對車輛進(jìn)行檢修，事實上 。這 是因為減少了機車在整個壽命期內(nèi)的維修次數(shù)、及其每次檢修的應(yīng)修項目和工作量，另外，機車不會在機組與部件損傷到不可收拾的地步才送修，當(dāng)然檢修工作量小、容易修復(fù)，因而人力、材料與配件的消耗也必然大為減少。根據(jù)事先掌握機車實際狀態(tài)，有計劃地適時安排適度維修，即在應(yīng)該進(jìn)行修理的時機送廠、段修理，在應(yīng)該進(jìn)行修理的部位進(jìn)行恰到好處的修理，從而快速 、經(jīng)濟、有效地消除隱患與故障，確保機車良好技術(shù)狀態(tài)的目的。如牽引電機是一個可修復(fù)系統(tǒng)，如果能夠用數(shù)理方法估算其有效壽命或推測故障數(shù)，做到有步驟有計劃地及時更換有隱患或接近耗損期的零部件，那么配件的有效壽命就可以充分利用，而又沒有故障隱患。同時也嚴(yán)重影響機車運用質(zhì)量。其特點是根據(jù)機車技術(shù)狀態(tài)確定是否維修，怎樣維修。 ② 部分產(chǎn)品質(zhì)量可靠性差。 10多年來，我國機車車輛狀態(tài)修及管理無論是在理論上，還是在理論與實踐的結(jié)合上都有明顯的突破，對現(xiàn)行的維修制度有了很大的改觀，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9頁 9 1991年以來，鐵道部對機車車輛維修體制予以高度重視，成立了以部長任組長，部內(nèi)有關(guān)司、局負(fù)責(zé)人參加的鐵道部機車車輛修制改革領(lǐng)導(dǎo)小組 。二是減少檢修項目，縮小檢修范圍，與 DF4型機車相同公里數(shù)比，其檢修范圍要小得多，檢修項目要少 得多。其檢修范圍也是根據(jù)美國通用電氣公司的推薦做法結(jié)合我們的實踐經(jīng)驗確定的，并在實踐中或增或減不斷調(diào)整完善。 我國鐵路機車狀態(tài)修發(fā)展?fàn)顩r 本著 “逐步實施 ”的精神，我國己開始了內(nèi)燃機車狀態(tài)修的嘗試。 機車沒有使用壽命的限制，形成無限循環(huán)修理的局面。一方面是由于我國機車數(shù)量不足，運量大，運用效率高，使用頻率、年走行公里數(shù)比世界上任何國家都高 。根據(jù)該段機車的實際運用情況，東部和西部車牽引定噸是不一樣的，機車的調(diào)定功率 也不一樣。由于有的線路允許速度是 160km/h，而有的線路的允許速度僅為50km/h左右，如在坡道上運行，則速度更低，因此，在速度不同的區(qū)段，列車運行相同距離所用的時間也就不一樣。 (3)現(xiàn)行修制的檢修范圍是固定的。屆時不論機車質(zhì)量的實際狀態(tài)好壞，一律按己安排好的檢修計劃扣車進(jìn)行檢查修理。拆解的目的是為了檢查，而檢查后是不是需要進(jìn)行修理視情況而定。機車的檢修體制由原來的計劃修改為計劃預(yù)修制，對檢修周期公里的規(guī)定也放寬了許多。機車的維修體制也不例外，也同樣進(jìn)行了部分改革和調(diào)整。上述的管理體制，在計劃經(jīng)濟體制的條件下，發(fā)揮了很大的作用。但隨著我國機車內(nèi)電機車的換型，機車設(shè)計、制造水平的提高，修理工藝的不斷完善，新技術(shù)、新工藝、新材料的應(yīng)用，機車制造質(zhì)量在穩(wěn)步提高，慣性故障在顯著減少，與我國鐵路運輸發(fā)展水平很不適應(yīng)，有必要對機車修理制度進(jìn)行必要的改革，提高機車運用效率，以適應(yīng)鐵路運輸事業(yè)發(fā)展新情況。 我國鐵路機車設(shè)備維護(hù)現(xiàn)狀 目前我國鐵路機車修理體制仍沿用舊的強制計劃修模式，一直采用預(yù)防定期修，即 “ 定期檢查、范圍修理 ” 。德國工 CE高速列車在回檢修基地前 100公里處，就根據(jù)列車監(jiān)視、故障 診斷的結(jié)果，通過信息系統(tǒng)傳遞給檢修基地，在列車還沒有到達(dá)之前已經(jīng)做好了一切檢修準(zhǔn)備。制定北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4頁 4 新的機車檢修制度是一項復(fù)雜的課題，不進(jìn)行專門的調(diào)查和試驗、研究，就難以達(dá)到最佳經(jīng)濟效果。 國外鐵路機車檢修制度的現(xiàn)狀及發(fā)展 隨著鐵路運輸業(yè)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，鐵路機車維修的綜合效益己成了人們所關(guān)注的問題，即用最小的費用，得到最高的運行可靠度和使用效率。它是相對事后維修和以時間間隔為基礎(chǔ)的計劃維修制度而提出的，是以設(shè)備實際技術(shù)狀態(tài)為基礎(chǔ)的一種維修制度。而且，狀態(tài)修符合維修改革的目標(biāo)，即能用最少的人力、財力、物力消耗，保持設(shè)備在全壽命期內(nèi)完成規(guī)定的功能。 自 2021年起，鐵道部對機務(wù)布局進(jìn)行逐步調(diào)整，調(diào)整的重點放在適應(yīng)機車配置動車組和電力機車、高等級客車車底和大載重的機車逐步占據(jù)主導(dǎo)地位變化的運用和檢修制度上，以技術(shù)進(jìn)步為前提，合理確定機車檢修辦法、機車檢修體制及人員安排辦法，逐步實現(xiàn)集中檢修、全面調(diào)整維修關(guān)系和管理辦法 [2]。維修手段的落后從某種意義上說己成為行車安全的 大隱患。其特點是以各型機車的主要部件的質(zhì)量壽命來確定各種修程的周期，有計劃地進(jìn)行定期維修。自 1958年第一臺國產(chǎn)內(nèi)燃機車試制成功至 60年代初期投入鐵路運用至今有近 50年歷史，經(jīng)過制造、運用、維修部門的共同努力，機車的技術(shù)狀態(tài)有了改善，性能得到提高，為完成鐵路運輸任務(wù)發(fā)揮了重要作用。通過對濟南、兗州機 務(wù)段進(jìn)行實地調(diào)研，獲取了機車輪箍與發(fā)動機的維修數(shù)據(jù)， 運用數(shù)學(xué)方法建立系統(tǒng)運行狀態(tài)與系統(tǒng)壽命的關(guān)系模型 。 我國鐵路機車采用的 傳統(tǒng)維修方式 檢修次數(shù)較 為 頻繁，修理時間較長，車輛運用率 不高 ， 越來越難以適應(yīng)列車提速、重載、高密度的 發(fā)展 。 5. 課題的內(nèi)容 本論文是在閱讀大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過實地調(diào)研來研究我國鐵路機車零件維修。本課題主要通過 實地調(diào)查，了解我國鐵路設(shè)備維護(hù)已實行狀態(tài)修的情況。這種計劃預(yù)防定期檢修制度越來越難以適應(yīng)列車提速、重載、高密度的發(fā)展，逐步顯露出它的落后和不足，主要表現(xiàn)在檢修周期短、在修時間長、維修成本高、機車運用效率低、總的經(jīng)濟效益差，零部件有效壽命浪費嚴(yán)重，有些部件在拆裝過程中造成無謂損壞，這也就不可避免地存在 “ 失修 ” 和 “ 過剩修 ” ， 維修手段的落后從某中意義上說已成為行車安全的隱患 [10]。 4. 課題的意義 鐵路機車是鐵路運輸中的主要牽引動力設(shè)備，是構(gòu)成鐵路綜合運輸能力的重要組成部分 [8]。在檢修制度中，應(yīng)是時間間隔與走行公里數(shù)相互并存的狀況，兩者相互協(xié)調(diào)、相互制約、才能真正保證機車的技術(shù)質(zhì)量。 造成檢修周期短、修理頻率過高的原因，在于機車的技術(shù)狀態(tài)并不十分理想，甚至有些機車破損待修。計劃預(yù)防檢修是指：根據(jù)車輛主要零部件的損傷規(guī)律和使用期限，確定合理的檢修循環(huán)結(jié)構(gòu)和檢修 周北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 4 期．在尚未發(fā)生故障之前就對車輛進(jìn)行修理，消除車輛零部件的缺陷和隱患，預(yù)防車輛故障發(fā)生的一種檢修制度；按技術(shù)狀態(tài)檢修是指：車輛在運用中發(fā)生故障時才進(jìn)行修理，發(fā)現(xiàn)一件故障就修理一件，每次修理無一定的作業(yè)范圍及檢修工作量，對車輛不作徹底修理，車輛使用到規(guī)定年限就報廢的一種檢修制度。決定狀態(tài)好壞的主要依據(jù)是 : (1) 計算機信息系統(tǒng)提供 的機車及部件履歷 (2) 以機油光譜分析為主的檢測診斷系統(tǒng) (3) 車載微機控制診斷系統(tǒng)提供的信息 (4) 必要的人工檢查 [4] 主要表現(xiàn)在 : (1) 維修周期較長，而在修時間較短。 文獻(xiàn)指出，我國鐵路設(shè)備維修在某些零件的維護(hù)上已經(jīng)開始進(jìn)行狀北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 3 態(tài)監(jiān)測維修。 狀態(tài)修 本課題主要以 預(yù)防維修 理論為基礎(chǔ)， 狀態(tài)修理論為重點， 了解我國鐵路設(shè)備維修狀況。這也是一種預(yù)防性維修。 1） 定時 維修 屬于時間計劃的預(yù)防性維修的一種。 分類 維修的類別是根據(jù)由不同原因促成并在不同地點、不同時間發(fā)生且用不同方式進(jìn)行的各種維修活動來劃分的。 畢業(yè)設(shè)計（論文）重點研究的問題： 1．如何有效收集設(shè)備的實際故障情況； 2．探討設(shè)備狀態(tài)修的可行方案。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 2 畢業(yè)設(shè)計（論文）應(yīng)完成的工作： 1． 了解設(shè)備維護(hù)的基本理論、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，尤其是狀態(tài)修的相關(guān)理論； 2． 了解我國鐵路機車設(shè)備維護(hù)的現(xiàn)狀，尤其 目前已實行狀態(tài)修的情況； 3． 收集實際數(shù)據(jù)，以維修理論為基礎(chǔ)進(jìn)行分析； 4． 探討設(shè)備狀態(tài)修的可行方案。整個維修可以分成預(yù)防性維修和事后維修兩大類 [2]。按預(yù)定的時間間北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 2 隔對同一類裝備，或一個裝備的同一類零部件成批地進(jìn)行維修或更換。 故障發(fā)生以后，為使產(chǎn)品恢復(fù)到使用 狀態(tài)所進(jìn)行的維修。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(jìn)方案與最優(yōu)策略。如在線式狀態(tài)檢測 —軸溫監(jiān)測、車輪形狀缺陷監(jiān)測系統(tǒng)、車輛檢修技術(shù)診斷等。 (2) 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)。 長期以來，我國鐵路機務(wù)系統(tǒng)的設(shè)備維修一直延用傳統(tǒng)的計劃修理模式，每年編制設(shè)備大、中、小修計劃（將全部設(shè)備按三個月為一個小修周期、三個小修周期為一個中修周期、三個中修周期為一個大修周期的模式），設(shè)備的中小修工作量占全年設(shè)備維修工作量的 70%以上 [6]。一方面是由于我國機車數(shù)量不足，運量大，運用效率高，使用頻率、年走行公里數(shù)比世界上任何國家都高 。 機車沒有使用壽命的限制，形成無限循環(huán)修理的局面。近年來，在機車制造、運行、維修部門的共同努力下，機車的技術(shù)狀態(tài)有了飛速提高，為完成鐵路運輸任務(wù)發(fā)揮了重要作用。 自 2021年起，鐵道部對機務(wù)布局進(jìn)行逐步調(diào)整，調(diào)整的重點放在適應(yīng)機車配置動車組和電力機車、高等級客車車底和大載重的機車逐步占據(jù)主導(dǎo)地位變化的運用和檢修制度上，以技術(shù)進(jìn)步為前提，合理確定機車檢修辦法、機車檢修體制及人員安排。通過數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步闡述狀態(tài)修在