【正文】 ，也同樣進(jìn)行了部分改革和調(diào)整。例如，在管理方式上，鐵道部做了重大調(diào)整。機(jī)車的檢修體制由原來(lái)的計(jì)劃修改為計(jì)劃預(yù)修制，對(duì)檢修周期公里的規(guī)定也放寬了許多。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) : 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6頁(yè) 6 (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。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。 (2)現(xiàn)行修制的周期是固定的。屆時(shí)不論機(jī)車質(zhì)量的實(shí)際狀態(tài)好壞，一律按己安排好的檢修計(jì)劃扣車進(jìn)行檢查修理。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。 (3)現(xiàn)行修制的檢修范圍是固定的。 (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)。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(yùn)行，則速度更低，因此，在速度不同的區(qū)段，列車運(yùn)行相同距離所用的時(shí)間也就不一樣。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。根據(jù)該段機(jī)車的實(shí)際運(yùn)用情況，東部和西部車牽引定噸是不一樣的，機(jī)車的調(diào)定功率 也不一樣。 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)。一方面是由于我國(guó)機(jī)車數(shù)量不足，運(yùn)量大，運(yùn)用效率高，使用頻率、年走行公里數(shù)比世界上任何國(guó)家都高 。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。 機(jī)車沒(méi)有使用壽命的限制，形成無(wú)限循環(huán)修理的局面。及北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8頁(yè) 8 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。 我國(guó)鐵路機(jī)車狀態(tài)修發(fā)展?fàn)顩r 本著 “逐步實(shí)施 ”的精神，我國(guó)己開始了內(nèi)燃機(jī)車狀態(tài)修的嘗試。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。其檢修范圍也是根據(jù)美國(guó)通用電氣公司的推薦做法結(jié)合我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的，并在實(shí)踐中或增或減不斷調(diào)整完善。 ND5型機(jī)車試行的檢修制度經(jīng)實(shí)踐證明是成功的。二是減少檢修項(xiàng)目，縮小檢修范圍，與 DF4型機(jī)車相同公里數(shù)比，其檢修范圍要小得多，檢修項(xiàng)目要少 得多。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。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9頁(yè) 9 1991年以來(lái)，鐵道部對(duì)機(jī)車車輛維修體制予以高度重視，成立了以部長(zhǎng)任組長(zhǎng)，部?jī)?nèi)有關(guān)司、局負(fù)責(zé)人參加的鐵道部機(jī)車車輛修制改革領(lǐng)導(dǎo)小組 。從此拉開了我國(guó)鐵道機(jī)車車輛修制改革的序幕。 10多年來(lái)，我國(guó)機(jī)車車輛狀態(tài)修及管理無(wú)論是在理論上，還是在理論與實(shí)踐的結(jié)合上都有明顯的突破，對(duì)現(xiàn)行的維修制度有了很大的改觀，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。實(shí)行狀態(tài)修成功與否的關(guān)鍵在于診斷技術(shù)水平。 ② 部分產(chǎn)品質(zhì)量可靠性差。 ③ 沒(méi)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。其特點(diǎn)是根據(jù)機(jī)車技術(shù)狀態(tài)確定是否維修，怎樣維修。而一些人認(rèn)為狀態(tài)修就是故障修，哪壞修哪，什么北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10頁(yè) 10 時(shí)候壞什么時(shí)候修。同時(shí)也嚴(yán)重影響機(jī)車運(yùn)用質(zhì)量。 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。如牽引電機(jī)是一個(gè)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(cè)故障數(shù)，做到有步驟有計(jì)劃地及時(shí)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(méi)有故障隱患。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。根據(jù)事先掌握機(jī)車實(shí)際狀態(tài)，有計(jì)劃地適時(shí)安排適度維修，即在應(yīng)該進(jìn)行修理的時(shí)機(jī)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(jì)、有效地消除隱患與故障，確保機(jī)車良好技術(shù)狀態(tài)的目的。 ，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。這 是因?yàn)闇p少了機(jī)車在整個(gè)壽命期內(nèi)的維修次數(shù)、及其每次檢修的應(yīng)修項(xiàng)目和工作量，另外，機(jī)車不會(huì)在機(jī)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。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。發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題： 1） 造成人力、資源的浪費(fèi) 機(jī)車定檢到期時(shí)，就必須按照檢修規(guī)程的要求．對(duì)車輛進(jìn)行檢修，事實(shí)上 。 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)。 針對(duì)這些問(wèn)題，論文做了以下工作： (1) 對(duì)兗州、濟(jì)南進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，獲取機(jī)車輪箍與發(fā)動(dòng)機(jī)的維修數(shù)據(jù)； (2) 運(yùn)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(lái)監(jiān)測(cè)的維修決策圖； (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)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)重要零件的可能方案與設(shè)想。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。 定期維修的關(guān)鍵是如何確定維修周期，正確的維修時(shí)機(jī)應(yīng)當(dāng)是浴盆曲線中偶然故障階段結(jié)束點(diǎn)，故障率曲線急劇上升之前。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(méi)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。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(jī)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(cuò)，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(jì)（論文） 第 14頁(yè) 14 是范圍廣泛的計(jì)算機(jī)維修信息系統(tǒng)，先進(jìn)的通訊手段和精密可靠的檢測(cè)診斷手段，以及較高的人員素質(zhì)。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。對(duì)于一些采取冗余技術(shù)的機(jī)件，雖一臺(tái)出現(xiàn)故障，另一臺(tái)會(huì)自動(dòng)接替工作，也是采取事后維修方式 [8]。 圖 21 維修方式?jīng)Q策圖 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15頁(yè) 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(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。在位置參數(shù)0?? 時(shí)，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。 威布爾分布 故障率函數(shù)為 ： (23) 如圖 22 所示。在威布爾概率紙上定義威布爾直線的兩個(gè)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(shí)，威布爾分布可描述伽瑪分布；當(dāng) 1?? 時(shí)，可描述指數(shù)分布；當(dāng) ??時(shí)，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(cè)； 5)與 “時(shí)間 ”有關(guān)的失效機(jī)理在威布爾概率紙上大多可用直線表示。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。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。 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pt， 當(dāng)經(jīng)過(guò)pt時(shí)間后，設(shè)備進(jìn)行一次預(yù)防性維修。該模型用于求出最佳的時(shí)間間隔pt，使得 長(zhǎng)期平均總 的維修成本 )(ptC最低。若固定時(shí)間間隔pt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 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(gè)最佳的維修時(shí)間進(jìn)行預(yù)防性維修，使設(shè)備維修的總成本最低。 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)。因而總體來(lái)說(shuō)，役 齡模型更節(jié)約成本?？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。 當(dāng)期望的失效次數(shù)知道后，單位時(shí)間的成本 )(ptC為 ： pC 為 預(yù)防性維修的成本 。 )(tf 為 設(shè)備失效次數(shù)的函數(shù)密度； pt為 最佳維修時(shí)間間隔； )(ptH 為 時(shí)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(jì)（論文） 第 20頁(yè) 20 )(ptC 為 單位時(shí)間的成本。 狀態(tài)修 模型 狀態(tài)監(jiān)視維修是通過(guò)儀器檢查和監(jiān)視設(shè)備使用過(guò)程中的工作狀態(tài)。 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。但在某些情況下， 比如 設(shè)備造價(jià)昂貴， 或操作很困難， 我們不能通過(guò)拆卸設(shè)備來(lái)判斷設(shè)備的磨損，只有通過(guò)測(cè)量設(shè)備磨損的伴隨變量來(lái)判斷磨損程度。 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。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21頁(yè) 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。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。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22頁(yè) 22 在得到模型參數(shù)以后，我們就可根據(jù)系統(tǒng)工作時(shí)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。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。我們采用逐步描點(diǎn)的數(shù)值方法求解。 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 duTT?? ，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，做 t?? 曲線。 ④ 將上一步得到的時(shí)間 T 和 T 時(shí)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? 。即： 11e xp ( )miiith z t?? ???????? ??? ???? ???? ? （ 29） 為計(jì)算方便，將公式（ 33）兩邊取對(duì)數(shù)得到： 1 ( ) ln ( 1 ) lnmiii hz t t??????? ? ? ?? （ 210） 將測(cè)出的狀 態(tài)參數(shù) 1()zt， 2()zt， … ()nzt和時(shí)間 t 帶入式（ 210）進(jìn)行計(jì)算，如果式（ 210）成立，則需要在 t 時(shí)刻進(jìn)行維修，否則，對(duì) tt??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 tt?? 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 tt??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。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24頁(yè) 24 第 3 章 機(jī)車輪箍的 分析 機(jī)車 輪箍的故障類型 從輪對(duì)來(lái)看，對(duì)列車運(yùn)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