城市轨道交通车辆日检维护策略探究

申通庞巴迪（上海）轨道交通车辆维修有限公司 / 王炜俊

一、概述

城市轨道交通车辆作为日常人们生活常用的交通工具，为人们日常出行提供便捷。由于近些年来城市轨道交通运营网络的逐年扩张，轨道交通系统对车辆的可靠性要求越来越高。正是由此出发，本文基于城市轨道车辆进行可靠性分析，以提高车辆系统的可靠性作为核心研究对象，在确保轨道车辆运行可靠性的要求下，各轨道交通运营企业还需兼顾降低成本、提高效率的需求等问题，做一些探究。本文将主要通过故障模式、影响和危害性分析(Failure Mode, Effects and Criticality Analysis，简称FMECA)，以及潜在的失效模式与后果分析(Failure Mode and Effects Analysis,简称FMEA)，对城市轨道车辆各子系统部件进行研究，进而以此判断各子系统部件的主要故障模式，分析各个故障造成的危害度及相关成因，最终从对影响子系统潜在失效的措施优先级角度入手，优化车辆日检维修策略，为今后轨道车辆日检等维修策略的制定及优化提供数据支持。

二、基于FMECA和FMEA的车辆评估原理

FMECA将分析各子系统和元件不同故障对车辆系统工作的影响。FMECA能够全面识别薄弱环节以及关键项目，为评价和改进系统设计的可靠性提供初步参考数据。但是在使用本方法应用在城市轨道车辆系统实际分析过程中，会对未曾发生的故障的系统部件分析时发生应用偏差，如对于未曾发生故障的系统部件如受电弓羊角和转向架一系簧根据FMECA分析后确定其危害度为0，显然与实际情况不符。

鉴于FMECA部件失效分析模型存在一定的片面性，在这一基础上，需要结合《2019版失效模式及影响分析手册》，通过影响部件潜在失效的措施优先级角度入手，对城市轨道交通车辆设备风险，运营影响等方面进行再次定义，即车辆潜在失效影响严重度(S)、部件发生故障的频度(O)和部件隐患在检修过程中的可探测度(D)，评级进行风险分析将FMEA中的各类评级标准转换成适用于城市轨道车辆的评价内容，完善城市轨道车辆部件风险分析的评价标准。即使用城市轨道车辆部件在使用过程中评级进行风险分析，对日检手册各项点进行全面的风险分析，确定各检查项点的风险等级，根据风险等级确定城市轨道车辆运行状态和潜在风险，评估城市轨道车辆整体常规日检检修策略。

重新定义的车辆潜在失效影响严重度(S)为在城市轨道车辆日检规程项点风险评估过程中使用潜在失效模式及影响分析中失效模式对最终用户的影响程度大小，将严重度（S）划分为十个等级。

重新定义的车辆部件发生故障的频度（O）为在城市轨道车辆日检规程项风险评估过程中使用PFMEA中基于实际的失效预测值的标准，其中规定时间d表示为规定检修时间，n表示在规定时间内检修项目产生的故障次数，以规定时间(d)/规定时间内车队的故障次数（n）的数值划分为十个级别，数值越小频度等级越高。

重新定义的部件隐患在检修过程中的可探测度（D）为车辆在日检规程项点风险评估过程中，将PFMEA的探测方法及探测机会进行融合，并结合地铁车辆检修的实际情况，转换成适用于地铁车辆检修的评级标准，根据探测系统成熟度、检测精确性、检测成本将探测度（D）分为十个等级。

最后，列出各线路城市轨道车辆部件措施优先等级（AP）。措施优先级分为H、L和M三个等级。维修部再对个各线路城市轨道车辆部件的措施优先等级进行评定，并与城市轨道车辆FMEA模型计算出的城市轨道车辆高危害度部件进行比对，在原来的基础上进行补充和拓展。并且维修部针对每一条高危害度或是高风险的项点进行了分析和研究，提出了相应的防范措施。由此，即建立了基于故障模式影响危害度分析和FMEA方法的车辆系统评价体系。

三、故障模式影响危害度分析和FMEA方法的应用

根据城市轨道车辆部件措施优先级（AP），对日检手册各个系统进行了详细分析。通过数据统计分析可以看出对日检规程项点的风险评估，确定各项点的风险等级及相关防范手段，某线路共有1个高风险项、7个中风险项和147个低风险项。

对于高风险项轴箱温度检查，每日通过平轮仪数据进行监测，对报警的轴承进行开箱检查。轴箱温度温过高的根本原因为轴箱轴承电腐蚀，已在城市轨道车辆架修中开始进行轴箱批量更换及接地线整改，故障频度将会下降，风险等级将随整改的进行，逐渐下降。

对于中风险项MP车内升弓气泵及各气路无漏气，不影响城市轨道车辆运营。其他中低风险项也是使用相同原理，基于这些前提，确定了将某线路城市轨道车辆的日检的客室检查内容、轴温检查、齿轮箱检查由原每日检拓展为四日检。并于2019年8月通过了内部专家评审可以暂时按此模式试运行6个月。

四、应用成效

（一）城市轨道车辆运营质量

某线1号车型电动城市轨道车辆进行单车故障分析后，发现1号车型电动城市轨道车辆在客室日检及部分车下日检试行四日检后，设备故障数无明显增长（其中乘客信息显示器由于整改的因素，故障数呈下降趋势），故障数总量（考率乘客信息显示器整改因素）与试行四日检基本持平主要故障分布无明显变化。

某线2号车型电动城市轨道车辆在客室日检实行四日检的6个月中，发生1起掉线及1起清客事件，均为照明系统故障。其中掉线故障的原因为城市轨道车辆在运行过程中LED驱动电源盒出现故障导致，该故障非日检检查不到位导致。

根据某线1号车和2号车维护周期拓展项点前后6个月的故障数据分析，日检四日检实行后的6个月，1号车/2号车型电动城市轨道车辆的客室日检故障及车下部分日检故障未呈上升趋势，故障分布基本无变化，涉及影响安全的故障，也能够在维护周期内及时发现，通过普查的形式进行应急处置，并以整改的形式杜绝故障，确保运营城市轨道车辆安全。

（二）维修效率

某线1号车和2号车共计56城市轨道车辆，每个日检班组现配备12名组员，在四日检实行前，每日日检的检修直接工时为68小时。在实行四日检后，每日日检的检修直接工时为48小时，节约检修总工时20余时，试行前后某线路城市轨道车辆拓展维修效率对比如表1所示。

表1 试行前后某线路城市轨道车辆拓展维修效率

实行“四日检”工作后，每个班组日检检修人员每日工时将下降至8.5小时,对应可减少2名检修人员。每年可节约部分人工成本约30万，降低人车比，真正做到精检细修的目标。

五、结语

本文以确保城市轨道交通车辆可靠维修质量为目标，同时兼顾进一步实现降低成本、提高效率的需求，基于FMECA和FMEA理论，建立了车辆的FMEA分析方法，对上海地铁某线路日检手册各项点进行全面的风险分析，确定各检查项点的风险等级，根据风险等级确定城市轨道车辆运行状态和潜在风险，评估并优化城市轨道车辆日检维护策略，通过对1/2号车型电动城市轨道车辆维护周期拓展项点前后6个月的各项数据进行分析，新的维护策略班组的检修效率有效提高，城市轨道车辆检修质量无明显变化，日检故障未呈下降趋势，故障分布基本无变化。同时该方法在日检查拓展取得一定成果情况下，为研究均衡维修拓展了可行性。