【正文】 磨損 ——這是摩擦過程中眾多因素綜合作用。為使決策過程簡(jiǎn)單明了，我們?cè)谇蟮?h? 后，以工作時(shí)間為橫軸，畫出 ln ( 1) lnh t?? ??? ??的曲線，然后，在測(cè)得 t 時(shí)刻的伴隨變量時(shí)按式（ 210）的左邊計(jì)算1 ()miii zt???，并在圖中畫出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，如果處于曲線上方則需要進(jìn)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(jì)（論文） 第 23頁 23 ⑤ 根據(jù)某一相同型號(hào)的裝備實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)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。 ③ 在上述曲線中，找到 ? 最小的點(diǎn) T ，則此點(diǎn)為平均可用度 最大的點(diǎn)。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(shí)間和伴隨變量的關(guān)系，即比例故障率模型。 設(shè)在每一預(yù)防性維修周期內(nèi)，平均能工作時(shí)間為 uT ， 平均不能工作時(shí)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(shí)， A 最大。 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(shí)間內(nèi)總費(fèi)用最低來決策的，因此在使用中要根據(jù)目標(biāo)的不同做出不同的維修決策。 在實(shí)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(shí)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(xiàn) [11]?？捎糜?建立系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與故障率的關(guān)系，根據(jù)費(fèi)用、任務(wù)可靠度等目標(biāo)結(jié)合當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行維修決策。 如圖 21。如發(fā)動(dòng)機(jī)油樣分析、振動(dòng)分析等。 經(jīng)典狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法 對(duì) 于 某些 設(shè)備， 可以 采用視覺或經(jīng)驗(yàn)來直接判斷設(shè)備的磨損程度。追蹤并記錄可能導(dǎo)致故障的惡化趨勢(shì)，并對(duì)這種惡化趨勢(shì)的臨界值進(jìn)行報(bào)警，從而使之在發(fā)生故障之前進(jìn)行維修。 本論文中運(yùn)用定時(shí)模型進(jìn)行分析。 fC為 失效維修的成本 。 定時(shí)模型 時(shí)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(biāo)準(zhǔn)差。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19頁 19 但 定時(shí)模型更易于實(shí)施。定時(shí)模型 的缺點(diǎn)在于 可能造成浪費(fèi)，如果設(shè)備在即將達(dá)到pt時(shí)失效而更換，在pt時(shí)會(huì)對(duì)較新的設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維修，從而提高了維修的成本。 定時(shí)模型 的優(yōu)點(diǎn)在于 確定好最佳維修周期后，只要在固定的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行預(yù)防性維修即可，比 役齡模型 易于操作。若pt時(shí)間內(nèi)設(shè)備失效，則進(jìn)行失效維修，如圖 24 所示。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18頁 18 ppp tttC 的期望值的時(shí)間間隔里的總成本?)( 2）役齡模型 當(dāng)設(shè)備 因?yàn)槭ФM(jìn)行一次失效維修后 ， 為了保證設(shè)備的有效工作，該模型對(duì)設(shè)備達(dá)到一定壽命pt時(shí)進(jìn)行預(yù)防性維修。在設(shè)備使用期間，如果設(shè)備失效，就進(jìn)行失效維修。如圖 23 所示。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。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17頁 17 定期 維修模型 定期維修包括 定時(shí)和役齡兩個(gè)經(jīng)典的決策模型 定時(shí)模型 與役齡模型概述 1)定時(shí)模型 當(dāng)設(shè)備突然發(fā)生失效 ，必須進(jìn)行維修，我們稱之為失效維修。 ????? ??? ???????? ??????????? ?? 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(jì)（論文） 第 16頁 16 圖 22 不同 ? 時(shí)的威布爾分布 故障率 曲線 優(yōu)點(diǎn)： 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(shí)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(diǎn)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(jìn)行可靠性分析可以得到一個(gè)簡(jiǎn)單而有用的圖解。當(dāng)1?? 時(shí)，故障率隨時(shí)間的變化遞增，適合于建模磨損或老化失效 ； 當(dāng)1?? 時(shí)，為恒定型，適合于建模隨機(jī)失效 ： 當(dāng) 1?? 時(shí)，為遞減型，適合于建模早期失效。 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)。 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(jìn)落后之分，在機(jī)車檢修中往往根據(jù)機(jī)車故障的分類，選擇使用 恰當(dāng)?shù)?維修方式 如圖 21。實(shí)踐證明，有些機(jī)件既便是發(fā)生故障也不會(huì)危及安全造成后果，采用事后維修則更經(jīng)濟(jì)。 事后維修 (故障修 )是在機(jī)件發(fā)生故障后才進(jìn)行修理，一般不屬于計(jì)劃維修，只有對(duì) 維修對(duì)象在維修管理中采取特殊的措施時(shí)，才使用這種方法。 視情維修 (狀態(tài)修 )是按實(shí)際技術(shù)情 況來確定維修時(shí)機(jī) (周期 )，它不對(duì)機(jī)件規(guī)定維修期限，不固定拆卸分解范圍，而是在檢查、測(cè)試其技術(shù)狀況的基礎(chǔ)上確定各機(jī)件的最佳維修時(shí)機(jī) .這種維修方式是靠定量分析和監(jiān)測(cè)機(jī)件的某些參數(shù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)來決定維修時(shí)間和項(xiàng)目。定期維修方式的優(yōu)點(diǎn)是容易掌握維修時(shí)機(jī)，維修計(jì)劃、組織管理工作也比較簡(jiǎn)單。這種方式只有在設(shè)備或構(gòu)件的 狀態(tài)由于磨損而不斷地、較慢地惡化時(shí)才有效 。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13頁 13 第 2 章 維修及可靠性 理論 維修 概述 定期維修 (計(jì)劃修 )以使用時(shí)間 (公里 )作為維修期限，只要機(jī)車到預(yù)先規(guī)定的時(shí)間 (公里 )，不管其技術(shù)狀態(tài)如何，都要進(jìn)行規(guī)定的維修工作，這是一種強(qiáng)制性的預(yù)防修理。 2） 維護(hù)費(fèi)用太高 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12頁 12 機(jī)車維護(hù)工作量較大，而且隨著機(jī)車數(shù)量的增多，工作量也越來越重，而且檢 修基地的投資很高，直接造成車輛維護(hù)費(fèi)用居高不下 3）造成運(yùn)輸效率降低 每天都會(huì)產(chǎn)生大量檢修車．在休車期間，這些檢修車不僅不能為運(yùn)輸服務(wù)，車站還要花人力、物力將其送至車輛段或修理工廠檢修，造成運(yùn)輸能力的浪費(fèi)，降低運(yùn)輸效率。 很大一部分車輛的狀態(tài)還很好 。 為了進(jìn)一步了解我國(guó)鐵路機(jī)車零件維修狀況，以及機(jī)車零件狀態(tài)維修的普及程度，本文作者分別對(duì)兗州機(jī)務(wù)段和濟(jì)南機(jī)務(wù)段進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，取得輪對(duì)和機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)數(shù)據(jù) 。 ，在機(jī)車進(jìn)段解體前能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷與故障，從而大大減少了傳統(tǒng)修理中查找故障的時(shí)間，而且可以根據(jù)預(yù)知的檢修工作范圍安排好檢修臺(tái)位與場(chǎng)地、必需的勞力和材料配件，把計(jì)劃做得十分完美，順利地完成檢修工作。 。所以機(jī)車狀態(tài)修也可以做機(jī)車的預(yù)知按需維修推行機(jī)車狀態(tài)修，具有以下優(yōu)越性 ： 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11頁 11 ，可以消除目前檢修體制下大量存在的廠、架、定 (洗 )修時(shí)的過剩修，也可避免不時(shí)出現(xiàn)的故障失慘，避免了不必要的、而且是有害的過多拆裝與零部件更換，既減少了浪費(fèi)，又可以保證機(jī)車良好的技術(shù)狀態(tài)與運(yùn)行可靠性。 課題的意義及 主要工作 機(jī)車狀態(tài)修就是借助先進(jìn)曲檢測(cè)與技術(shù)診斷設(shè)備，在機(jī)車不解體的情況下，檢查與測(cè)量機(jī)車各主要部件的技術(shù)參數(shù)，從而掌握機(jī)車的技術(shù)狀態(tài)。雖 然狀態(tài)修對(duì)改善機(jī)車質(zhì)量、降低維修費(fèi)成本、減少機(jī)車庫(kù)停時(shí)間、緩和檢修設(shè)備能力緊張等方面都有比較明顯的成效。設(shè)計(jì)制造廠提不出設(shè)計(jì)壽命，運(yùn)用部門也提不出使用壽命，沒有符合實(shí)際的使用壽命，就很難制定出恰當(dāng)?shù)木S修周期和合理的修理方式，沒有使用壽命的控制就必然使?fàn)顟B(tài)修難以避免地存在盲目性。 (3)實(shí)用可靠的診斷手段和主要零部件壽命研究是狀態(tài)修的兩個(gè)特點(diǎn)。這種不正確的理解給狀態(tài)修帶來了消 極影響。它仍然是一種預(yù)防修。 (2)狀態(tài)修是通過診斷手段，在機(jī)車不解體的情況下及時(shí)掌握機(jī)車技術(shù)狀態(tài) (動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、損傷情況 )，發(fā)現(xiàn)不良狀態(tài)及時(shí)修理的一種維修方式。診斷設(shè)備部分元件選擇不合理、壽命短、故障率高。而現(xiàn)有診斷設(shè)備的狀況是 : ① 產(chǎn)品品種和數(shù)量不多，內(nèi)燃機(jī)車走行部和輔助部分診斷設(shè)備近乎為空白。 具體分析我國(guó)鐵路機(jī)車狀態(tài)修有以下幾個(gè)特征 ： (1)我國(guó)機(jī)車狀態(tài)修起步較晚，內(nèi)燃機(jī)車仍處在診斷狀態(tài)修的初級(jí)階段，有些所謂 “ 狀態(tài)修 ” 僅僅是延長(zhǎng)公里修而己，離發(fā)達(dá)國(guó)家診斷狀態(tài)修還有較大差距。 1995年鐵道部專門成立了機(jī)車車輛大修規(guī)程管理研 究室，對(duì)研究室的工作作出了明確的要求和部署。 并對(duì)美國(guó)和印度鐵路機(jī)車車輛維修制度進(jìn)行了考察。正是這些因素使 ND5型機(jī)車檢修縮短了停時(shí)，降低了修車成本，提高了運(yùn)用效率，總體經(jīng)濟(jì)效益良好，為我國(guó)機(jī)車檢修制度的改革積累了經(jīng)驗(yàn)。三是零部件以換件修、互換修代替一般性修復(fù)，所以檢修時(shí)間短?？偨Y(jié)其檢修的經(jīng)驗(yàn)一是能適當(dāng)延長(zhǎng)檢修周期。由于進(jìn)口時(shí)同時(shí)購(gòu)進(jìn)了一批檢修分析用設(shè)備和儀器，如機(jī)油光譜分析儀等，可以通過定期的機(jī)油采樣化驗(yàn)分析來監(jiān)測(cè)柴油機(jī)的狀態(tài)，使機(jī)車檢修根據(jù)其狀態(tài)確定工作范圍，因而更具有狀態(tài)修色彩。月修依各段的交路不同，牽引定數(shù)不同，日車公里數(shù)不同而折算成不同的走行公 里數(shù)來計(jì)算，第三個(gè)月修為季修，第二個(gè)季修為半年修，依此類推。如80年代后期從美國(guó)進(jìn)口的 420臺(tái) ND5型內(nèi)燃機(jī)車，其現(xiàn)行的 “ND5型機(jī)車檢修規(guī)范 ”就是這種實(shí)施狀態(tài)修的嘗試。 現(xiàn)行修制 確實(shí)存在不少弊端，不僅浪費(fèi)了檢修的人力、物力、財(cái)力以及配件的剩余壽命，而且延長(zhǎng)了停時(shí)，影響了機(jī)車的運(yùn)用效率和鐵路運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。 這種局面的形成，使檢修費(fèi)用大大超過了其購(gòu)置費(fèi)用，機(jī)車不能及時(shí)更新、報(bào)廢，并且隱藏著不安全的因素，這在經(jīng)濟(jì)上是不合理的。在檢修制度中，應(yīng)是時(shí)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(jī)車的技術(shù)質(zhì)量。另一方面，在于其它行業(yè) (如鋼 材加工工藝等 )發(fā)展的先進(jìn)成果不能很快地應(yīng)用到鐵路上來，造成鐵路設(shè)備陳舊落后。 造成檢修周期短、修理頻率過高的原因，在于機(jī)車的技術(shù)狀態(tài)并不十分理想，甚至有些機(jī)車破損待修。因此，采取統(tǒng)一的按機(jī)車走行公里進(jìn)行各種修理是不盡合理的，不但使部分機(jī)車可靠性下降，而且造成大量機(jī)車檢修成本不合理支出 [5]。因此，有必要對(duì)內(nèi)燃機(jī)車檢修周期確定的依據(jù)進(jìn)行探討和修訂，以充分發(fā)揮機(jī)車的潛力，保證機(jī)車質(zhì)量，適應(yīng)當(dāng)前鐵路運(yùn)輸形勢(shì)的需要。機(jī)車在限速不同的區(qū)段北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7頁 7 走行同樣的距離，雖然所產(chǎn)生的走行公里是一樣的，但機(jī)車柴油機(jī)及相關(guān)運(yùn)動(dòng)部件的工作時(shí)間卻有很大的差別。 我國(guó)幅員遼闊，鐵路網(wǎng)達(dá) 7萬多公里，遍布全國(guó)各個(gè)省份，每個(gè)地區(qū)的線路環(huán)境各不相同，隨著鐵路運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，列車的旅行速度不斷提高，以機(jī)車的走行公里確定檢修周期的弊端也就明顯地暴露了出來。只要機(jī)車的走行公里達(dá)到某一修程就予以扣車，并按照該修程所規(guī)定的相應(yīng)的檢修 范圍，不論機(jī)車各部件技術(shù)狀態(tài)如何，一律進(jìn)行拆解、檢查、修理。因不必要的拆卸造成配件的損壞，形成不合理的支出。即在一次扣車的同時(shí)，完成檢查、修理兩項(xiàng)工作。根據(jù)段修規(guī)程，按機(jī)型和用途規(guī)定不同的走行公里和使用年限。這就形成了僅僅是為了檢查而進(jìn)行拆解，很多零部件因無需進(jìn)行修理又原封不動(dòng)地再裝上 去，造成無效勞動(dòng)，甚至出現(xiàn)在拆解過程中將好端端的配件拆壞的現(xiàn)象。其中，中、小、輔修為段修修程，檢修時(shí)一律按照拆、檢、修、裝、驗(yàn)的程序。機(jī)車的維修費(fèi)用由原來的按臺(tái)平均清算改為按走行公里清算。比如機(jī)車大