考虑故障相关性的动车组部件维护策略研究

考虑故障相关性的动车组部件维护策略研究

鞠朋伯

哈尔滨动车段 150088

摘要：近年来，我国动车组事业发展迅速。根据动车组运维现场实际需求，基于动车组状态参数监控标准、车载报故障逻辑，以及现场重点故障特征等信息，建立故障预警预测模型，制定预警预测故障代码及故障处置建议措施。本文就考虑故障相关性的动车组部件维护策略进行研究，以供参考。

关键词：考虑故障相关性；动车组部件维护；故障预测

引言

高速动车组以电力为动力，具有节能环保的优点。然而，随着动车组运行速度的提高和载客量的增加，高速动车组在方便人们出行的同时，也出现了一些问题，如可靠性和安全性面临巨大挑战、维修费用成本逐年增加等。因此，研究和分析动车组的可靠性和维修问题具有重要的理论意义和工程应用价值。

1部件之间的故障关联

动车组部件之间的故障关联是一个复杂的问题，因为动车组是一个高度复杂的系统，由多个子系统、设备和组件组成。这些部件之间的故障关联可能因部件类型、动车组型号、使用环境和时间等因素而有所不同。电气系统是动车组的重要组成部分，包括电源、控制、信号和照明等子系统。如果电气系统的某个部件出现故障，可能会导致整个系统失效或部分功能丧失，如果电源系统出现故障，可能会导致列车失去动力。机械系统包括车体、转向架、制动系统和悬挂系统等，这些部件之间的故障关联比较明显，如果转向架出现故障，可能会导致列车运行不稳或无法正常停车；车体设计不合理，可能会导致列车在高速行驶时出现振动或不稳定现象。控制系统是动车组的“大脑”，包括列车控制、自动驾驶和安全监控等子系统。如果控制系统出现故障，可能会导致列车无法正常运行或出现安全隐患，如果列车控制系统的某个部件出现故障，可能会导致列车无法正常启动或停车。通信系统是动车组内部和外部信息交换的重要通道，如果通信系统的某个部件出现故障，可能会导致列车无法与调度中心或其他列车进行正常通信，这可能会导致列车运行受阻或出现安全隐患。实际上，动车组部件之间的故障关联非常复杂，需要针对具体车型和使用情况进行详细分析和研究。

2考虑故障相关性的维护策略

2.1工艺基础数据标准化、参数化、结构化

除工艺性质、检修方式和适用范围等基本信息外，工艺卡片更重要的内容是工艺基础数据，包括工步、方法、工具、物料、记录和检测等要素。实现工艺基础数据的标准化、参数化、结构化，便于MES识别、复用，以满足各类管理需求。预设常用的抽检方式、检测参数等字典库，工具、必换件等资源信息可从统一开发的资源库内选取，确保数据格式统一；设置扭矩、尺寸、电阻、压强、温度等数值类型，对工艺方法、取值范围等要素实施参数化管理，实现工艺快速编制、数值自动校验；按照预定义的数据模型、严格一致的顺序和明确的数据类型，对工艺进行结构化配置，利用关系型数据库进行表示和存储，形成可识别的结构化工艺。对于结构化的工艺卡片，建立工艺文档库进行统一归档、浏览、编辑、签审、下发等管理。

2.2为提高动车组的可用性，优化控制辅助系统的配置逻辑

在辅助系统出现非严重故障时，保持主断路器闭合，进行辅助系统冗余配置，控制辅助系统快速停机和启动，实现主断路器断开和闭合过程中的在线冗余配置，从而大幅缩短了辅助系统冗余配置启动时间。

2.3脱轨防护装置的结构设计

通过以上对ＣＲＨ1动车组动车和拖车转向架几何校核可知，车辆自身结构（制动盘、齿轮箱）能在特定工况条件下脱轨时发挥一定的防护作用。键槽突台起到定位和加固作用，键槽和突台的配合主要用于承担脱轨防护装置的横向力，螺栓用于承担脱轨防护装置的纵向载荷，下部Ｌ形钩头在发挥防护作用时钩住钢轨的轨头底部，防止车辆倾覆，对于保护车辆安全起到重要作用。

2.4基于现场故障特征的模型建立

分析动车组运用维修过程中发生的重点故障，研判故障原因，结合故障部件已有WTDS参数数据，挖掘并提取部件故障特征变化规律，分析故障提前预警的可能性，建立预警预测模型。以建立总风管压力异常预警模型为例。总风是保证动车组众多关键部件功能正常的动力风源，当总风管压力异常时，影响动车组的制动功能、厕所冲刷功能、车门开/关功能等，严重影响动车组的行车安全和旅客舒适度，因此对总风管压力异常预警具有重要的意义。总风处于全列贯通状态，动车组正常状态下各车厢总风压力值差异较小。针对总风管压力传感器故障或其他原因导致部分车厢总风压力异常现象，通过分析故障车组及大量总风压力历史数据变化趋势，建立总风压力值异常预警预测模型。预警目标：实现总风管泄漏、总风压力传感器异常、总风压力采集模块异常、主空压机异常、总风压力监测异常、动作阀异常等故障预警。根据现场重点故障特征，还建立了包括牵引电机定子温度偏低预警模型、蓄电池电压差异常预警模型、空调制冷剂泄漏或不足预警等模型，有效预警动车组潜在故障隐患，降低动车组运行风险。

2.5牵引系统接地诊断防护逻辑

牵引系统接地故障原有设定的诊断逻辑较为简单，无论是变流器的输入、输出、外围设备和内部器件出现接地，仅设置单一故障代码，发生此类故障后均报出代码25EF，不便于故障诊断和维修。且出现故障后仅封锁故障车的牵引，对变流器输入侧，即变压器次边至变流器输入端接地故障不能有效防护，存在较大的风险。为了进一步区分接地位置，有效防范故障发生后的安全风险，通过优化软件检测逻辑和防护策略。具体判断逻辑顺序为：通过断开辅助变流器输出接触器先进行外部接地（25EC）诊断；然后通过封锁PWMI进行电机接地（25ED）诊断。如果以上两项排除后，则锁定为变压器二次侧/四象限斩波器（4QC）/中间直流环节接地故障，此时若接地检测保护值小于5%或大于70%则判断为四象限斩波器（4QC）/中间直流环节接地故障（25EE）；若接地检测保护值在32.5%~70%区间判断为变压器二次侧接地故障（25EF）。当报出变压器二次侧接地故障（25EF）后，锁闭故障车所在单元的主变压器，断开高压隔离开关，确保故障点有效隔离，避免电气火灾隐患。

2.6设备智能运维

动车组数字化检修基地的建设，通过BIM可视化+数字孪生技术达到所见即所得的效果，以实现设备设施智能运维的方式，逐渐在动车组检修基地的实践中得应用。动车组智能运维综合监测数字大屏包括：检查库作业计划、作业完成统计、今日故障数量统计、今日故障处理情况、实时故障报警、设备状态、人员考勤状态等信息，另外可以通过视角重置、检查库、设备展示、行走模型等方式对动车组检修基地进行概览，对检测设备的运行情况和检测数据实时呈现。

结语

考虑故障相关性的动车组部件维护策略是一个系统性和创新性的方法，它不仅关注单个部件的维护，更深入地探讨了部件之间的故障关联性，从而为制定更为全面和有效的维护策略提供了理论依据和实践指导。随着技术的不断进步和数据的持续积累，故障预测和预防性维护将更加精准和有效，为铁路运输行业的可持续发展提供强大的技术支持。本研究不仅对高速铁路行业有重要的意义，也为其他复杂系统的维护提供了新的思路和方法。

参考文献

[1]王炳辉,王红,何勇,等.考虑故障相关性的动车组多部件系统机会维护策略[J].机械科学与技术,2022,41(01):60-66.

[2]杨丙红.动车组部件自主检修技术[J].中国高新科技,2020(03):101-102.

[3]齐彦昆,王红,何勇,等.考虑维修难易度的动车组预防性维护策略[J].兰州交通大学学报,2020,39(06):73-77.