曲涛，李小辉，王宪法
中车长春轨道客车股份有限公司
摘要：我国高铁客流呈季节性变化进行动态调整有利于降低运维成本。同时动车组系统为复杂耦合系统，部件衰退过程存在故障相关性，维修活动间存在经济相关性，若制定维护策略时忽略部件间故障、经济相关性将不利于其准确制定与可靠建模。成组维护是多部件系统维护的重要方法之一，目前的静态成组方法并不能适应不同时段内运量需求变化，而动态成组方法将系统生命周期划分为一系列短期维修决策区间，通过决策区间不断滚动更新获得时变工况影响下的动态成组方案。但现有的动态成组策略多与经济相关性结合，对部件间的故障相关性研究常见于静态成组策略研究。出了一种基于couple函数的故障相关分析方法，但当系统部件较多时解析模型较为复杂。于依赖概率矩阵对部件间的复杂相关性进行了研究，对历史故障数据的依赖性较高。而故障链理论能较好的分析复杂系统内部件间故障传播过程，有利于系统内部件可靠度准确建模。
关键词：动车组；装配质量；管控；监控方式
引言
针对高速铁路动车组引入机会维修里程窗的概念，对处于机会维修里程窗内关联部件的维修作业计划进行合并，从而降低动车组系统的停机维修次数。机会维护是一种考虑经济相关性的维护策略，其意义在于维护成本的节省。多部件故障相关系统中，部件故障率会由于部件之间的故障相关性而有所增加，因此通过机会维护策略整合维护资源，从而可以达到节约成本的目的。本文考虑动车组系统内部件之间的故障相关性实际，利用故障链理论描述部件之间的故障相关性，对故障链模型中的双向故障相关问题进行研究，在维护修复非新条件下分析部件的可靠度及故障率的演化规律，进而优化部件的维护周期，并运用机会维护策略从系统层对部件的维护周期进行优化，以期在动车组维护作业中降低维护成本。
1基本假设
以某型动车组四级修需要更换的某机械系统为研究对象，考虑部件之间的故障相关关系，在有限区间0至240万km的运行里程内，优化部件的预防性维护周期。根据研究内容作出如下假设：（1）部件从全新状态开始运行，即具有初始可靠度1；（2）部件的固有故障率分布函数均服从威布尔分布；（3）部件的维护方式是预防性维护、事后故障维护、保养、更换。事后故障维修只可以消除故障使部件恢复正常运行，并不能影响部件的可靠度衰减水平；保养伴随着动车组的整个运行，同样也不会影响部件的可靠度衰减水平；对部件的最后一次维护为更换；（4）动车组每运行2万km获得一次预防性维护的机会，所以部件的检修时机与整车的维护时机保持一致；（5）动车组在运行过程中，系统内任一部件发生故障时或进行预防性维修时，整个系统需停机，机会维护只有在预防性维护停机时才进行。
2动车组装配质量管控及过程监控方式创新
2.1单级非完美维修策略与多级非完美维修策略对比
为了验证多级非完美维修策略的有效性，将多级非完美维修策略与单级非完美维修策略的优化结果作对比。表７是单级非完美维修策略与多级非完美ＰＭ策略的优化结果。由表７可知：①无论单级非完美维修策略采取初级维修、中级维修还是高级维修，其总费用始终高于多级非完美维修策略的总费用，即多级非完美维修策略相比于单级非完美维修策略具有较好的经济优越性。②多级非完美维修策略相比于单级非完美维修策略对部件采取了更频繁的ＰＭ措施，多级非完美维修策略可使部件处于更高的可靠度水平，从而降低动车组部件非预期故障发生的概率，提高动车组的运行可靠性。
2.2动车组轮对精准镟修优化决策技术
轮对数字化精准镟修技术方案如图3所示。
首先，建立动车组轮对数据库，结合动力学与轮对磨耗机理，建立轮对磨耗规律模型和镟修规律模型;建立轮对磨耗预测模型，计算得到轮对全寿命的使用过程和到限预测结果;同时在动车组检修规程内，构建镟修决策变量集;基于镟修决策参数集构建其可行域，以轮对检修综合成本为目标，基于目标-约束-优化算法，在可行域内实现最优化求解，最终构建车轮精准镟修算法模型［7-8］。将轮对磨耗预测模型、精准镟修决策模型编写成计算机应用软件，并实现数字化的作业推送与追踪;在此基础上开展测试与验证，同时对轮对数据库不断进行更新补充，以实现精准镟修策略的动态更新。
2.3维修方式优化
根据动车组各系统及部件的故障机理和规律不同，按照适用而有效的原则，科学选择和界定维修方式和策略。例如：电力电子部件主要以状态检查、清洁和性能测试为主；磨损、磨耗类部件主要以日常维护和定期检修为主；充分借助PHM、大数据技术和手段实施精准预测修，改变传统单一“定期分解修”模式，有效避免维修不足和维修过剩问题，节省维修资源和费用。
2.4可自动生成试验报告，试验报告暂定存放到服务器的指定位置
通过数字化平台的应用可以实现自动化测试和自动诊断，例如，使用动车组主断路器闭合功能时，直接点击运行数字化平台中的试验程序，数字化平台将按照试验程序依次通过无线网络控制智能端部模拟器发出主断环路建立的模拟指令，控制主断使能继电器闭合;然后控制智能模拟器发出主断路器闭合指令，通过MVB控制车辆输入输出模块执行主断闭合;主断闭合后，其常开、常闭触点状态通过车辆输入输出模块经MVB反馈给智能调试设备，智能调试设备再通过无线网络反馈至数字化平台，数字化平台即可根据程序自行判断主断是否正确闭合，判断合格后自动填写程序化试验记录。
2.5自主报警
在动车组检修的过程中智能机器人拥有多种功能，其中自主报警是较为重要的功能之一，其主要是利用智能机器人本身所具有的视频采集设备，对各个动车组车底的情况进行明确，实时采集相应的图像数据，并将原有的各动车组数据与所采集的数据作对比，针对所产生的故障图像，运用其系统自带的自动报警装置第一时间上报所检测出来的故障，与此同时，还应将相关数据以及图像上传。智能机器人的自主报警系统能够有效实现对其自身状态的监控，该技术在应用过程中有了越来越优质的识别精度，能够帮助智能检修机器人更加精准地对动车组故障进行识别，这使得动车组所开展的维修作业效率与质量得到了极大程度的提升。
结束语
本文考虑系统内部件之间的故障相关性，在维护修复非新条件下分析了部件故障率的演化规律，实现了对部件可靠性的科学评估，进而优化了单部件的维护周期，并考虑部件维护的经济相关性，采用机会维护策略优化系统层部件维护的最优周期。研究表明：（1）当部件之间存在故障相关性时，若要保证被影响部件的可靠度，需要花费更多的维护成本。被影响部件的维护计划受到对它产生故障相关作用部件的维护计划的影响。（2）机会维护策略使系统的总维护成本降低10.5%，随着我国早期投入运营的动车组大量进入高等级维护周期，研究结果对动车组设备的维护决策有较好的经济意义。
参考文献
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