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1、1第第 8 8 章章 城轨车辆维修城轨车辆维修8.18.1 城轨车辆维修城轨车辆维修8.1.18.1.1 维修内容维修内容1.维修定义国标 GB/T 318794 指出，维修是“为保持或恢复产品处于能执行规定功能的状态所进行的所有技术和管理，包括监督的活动。维修可能包括对产品的修改” 。产品维修是设计、制造过程的一种延续，是设计、制造过程的一个补充。车辆维修将贯穿于车辆服役的全过程，包括运用和储存。维修工作的好坏对保持和提高技术装备功能，技术装备的安全运行起着十分重要作用。车辆的维修实际上由两部分工作内容组成，一是车辆的日常维护，另一是车辆的检查和修理，一般称为“检修” 。随着科学技术的快速发
2、展，组成车辆的系统与部件的“可靠性、可用性、维修性和安全性”日益提高，车辆维修工作的内容、方法与修制也发生了根本性变化。由于车辆的适时维修，提高了车辆使用效率，延长了车辆使用寿命，因此车辆维修起着再投资和再生产的经济效益和社会效益。2.维修内容目前车辆的维修实质上是预防性维修的一部分，目的是降低组成车辆的系统和零部件失效的概率或防止功能的退化，其维护、检查和修理的内容有：1)司乘人员的监控。司乘人员在列车日常运行中对列车状态进行监控（包括通过感觉辨认列车异常现象） ，发现潜在故障等。2）运用中检查。按计划对车辆进行列检、月检，确定车辆能否执行运营功能。3）定期检修按计划对车辆进行定修、架修和大
3、修，使其恢复到规定状态。4）定期报废车辆使用到设计寿命期后确认其技术状态已不能保证安全运行而又无修复价值时，车辆予以报废。2目前我国各城市地铁车辆大都采用日常维护、日检、月检、定修、架修以及大修为主要内容的维修。8.1.28.1.2 维修方式维修方式为什么要对运用中的车辆进行维修是因为组成车辆的成千上万个的零部件中有少数零部件会在运用中失效或故障，如有一个客室灯管不亮了，就需要更换；牵引系统故障了，就需要维护与检查、修理。地铁车辆是一个结构复杂，零部件众多的“集成产品” ，因此必需对失效与故障以及维修方式等进行较深入了解。1.失效与故障国标 GB/T 318794 的失效定义是“产品终止完成规
4、定功能的能力” ，故障是“产品不能执行规定功能的状态”“故障通常是产品本身失效后的状态，但也可能在失效前就存在” 。维修就是消除故障恢复产品原有功能。1)地铁车辆故障地铁车辆故障大致有如下的故障表现形式：（1）单个故障与多重故障单个故障是指一个独立的原发性故障或从属的继发性故障。多重故障是指连续发生的两个或更多的独立故障所组成的故障事件。（2）功能故障和潜在故障功能故障是指产品不能完成规定功能的事件或状态。潜在故障是指示功能故障即将发生的可鉴别状态。一般来说产品的故障都有一个发生、发展的过程，在发生故障前会有所征兆。因此潜在故障包含两层意义：一是指功能故障临发生前的状态；二是指这种状态经观察或
5、检测是可以鉴别的。（3）明显功能故障和隐蔽功能故障明显功能故障是指其发生后操作人员能够发现的故障。这种功能故障常常是操作人员凭感官或通过车内的检测仪表、监控装置（故障诊断系统）发现。因此，明显功能故障往往是操作人员首先发现和报告的。隐蔽功能故障是指其发生后操作人员发现不了的功能故障。这种功能故障3往往在车辆处于停车状态或做检查和测试时才能发现，因此一般由维修人员报告或由故障诊断系统报警。为了能够定量地表明故障的隐蔽程度，引入故障检出率的概念，即故障被发现的概率，也是对故障被发现可能性的评估，用故障检出率等级数 JC 表示。表 8.1 中列出机车车辆故障检出率的评估准则，JC 越高故障越隐蔽，越
6、不容易被发现。反之，故障越明显，越容易被发现。自动检测技术和故障诊断系统有助于提高检出率。表表 8.18.1 机车车辆故障检出率评价准则机车车辆故障检出率评价准则评价准则检测性故障未被检测比率检测率等级数肯定不能在运行中检测出的故障几乎不可能1/1010不容易识别故障特征，很难在运行中检测出的故障很低1/109 8能识别故障特征，但很难在运行中检测出的故障低1/1007 6通过计划检查和传感器持续检测得知故障状况中等1/1005 4能在维修中通过目测检查发现，对运行不产生影响的故障高1/10003 2肯定能在运行中发现的功能故障很高1/100001（4）惯性故障与偶发故障惯性故障是指经常发生的
7、故障。偶发故障是指不经常发生的故障，即偶然发生的故障，也就是发生概率不高的故障。在实际运用中所发生的故障一般介乎于这两者之间。为了评价机车车辆故障发生概率，常将其划分为 5 个等级，并给出相应的故障概率等级数 GL，表 8.2 为机车车辆故障概率评价准则表。表表 8.28.2 机车车辆故障概率评价准则表机车车辆故障概率评价准则表4故障概率等级（与现有机车车辆零件部相比较）发生的可能性可能的故障率（故障数/运行小时）故障概率等级数 GL高：故障持续性出现经常100 10310 9中：故障经常性出现比较可能1031058 7低：故障较少出现小1051076 5 4很低：故障几乎不出现极小10710
8、93 2不大可能：故障不大可能出现不太可能10912）故障后果各类故障的后果的严重程度是大不相同的，从更换客室内的一根灯管到车毁人亡付出惨重代价，因此从事车辆运营和维修的工作人员必须要有高度责任感和对故障后果的严重关注。一般来说故障后果可分为 4 类：安全性故障后果；任务性故障后果；经济性故障后果和可容忍的故障后果（前 3 类都是严重的故障后果） 。（1）安全性故障后果安全性故障后果是指功能故障或由该故障引发的二次损伤对装备使用的安全性会造成有害影响，即会导致人员伤亡或者装备严重损坏的故障后果。例如车轴在运行途中突然裂断，造成车辆脱轨，导致车毁人亡。（2）任务性故障后果任务性故障后果是指功能故
9、障妨碍装备完成任务的故障后果。主要包括有：在故障发生后需要中断任务的执行；为进行非计划维修而延误或取消其他的任务；在进行维修之前需要做任务上的限制。在有功能冗余的系统中，冗余部分的修复或换件没有任务性的故障后果。由此可见，系统中保有冗余功能的设计是避免任务性故障后果的最佳措施。（3）经济性故障后果经济性故障后果是指功能故障对装备所造成的严重经济性后果。 “严重经济性后果”指的是故障造成较大的人员伤亡、设备和财产损失以及产生较高的维修费用。表 8.3 为铁路机车车辆按故障后果严重程度划分的故障等级。5表表 8.38.3 铁路机车车辆故障等级划分铁路机车车辆故障等级划分故障等级等级名称严重程度严重
10、程度等级数 YZ故障损失费用（万元）特别重大故障导致特别重大的车毁人亡事故和经济损失，人员死亡 50 人以上，直接经济损失 1000 万元以上1091000重大故障导致重大的车毁人亡事故和经济损失，人员死亡 3 人以上或死亡、重伤 5 人以上，直接经济损失 500 万元以上87500大故障导致行车长时间中断和较大的经济损失，客车在繁忙干线中断 2，其他列车 3，直接经济损失 200万元以上65200险性故障导致列车冲突、脱轨和冒进等事故，但损害后果不够大故障条件的43200一般故障分为 A、B 两类：A.导致列车分离、火灾或爆炸，调车冲突、脱轨等事故；导致耽误列车，但损害不够大事故及险性故障条
11、件的212003) 地铁事故分类地铁车辆来故障后果的控制是非常严格的，列车在运行途中故障停车超过5min 就可成为一个事故。根据生产安全事故报告和调查处理条例 （国务院493 号令）的有关规定，根据事故损失及对运营造成的影响和危害程度，各地城市一般将轨道交通运行事故分为重大事故、大事故、险性事故和一般事故四类。重大事故6运营中发生事故符合下列条件之一时：乘客人身死亡 1 人以上（含 1 人）或重伤 3 人以上（含 3 人） ；中断正常运营 90 分钟；直接经济损失 500 万1000 万；发生特大火灾。大事故运营中发生事故符合下列条件之一时：乘客人身重伤 12 人；中断正常运营 60 分钟；直
12、接经济损失 100 万500 万；发生重大火灾；因运营线上发生火灾，消防车出动现场进行扑救灭火。险性事故在地铁运营工作中，凡事故性质严重，但未造成损害后果或损害后不够成大事故及其以上的事故，且符合下列条件之一时：运营方面中断正常运营 40 分钟；运营线列车冲突；运营线列车脱轨。车辆行车方面运营线列车分离；列车冒进禁行信号；运行中列车超过规定的限制速度；未经允许列车载客进入非运营线；列车反方向运行未经引导自行进站；列车擅自退行；列车、车辆溜逸；列车运行中擅自切除车载安全防护装置；列车错开车门；7列车未关闭车门行车；列车运行中开启车门；列车夹人行车；列车运行中，齿轮箱吊挂装置、关节轴承销轴、空压机
13、、牵引电机等车辆重要部件脱落；运营列车车轮擦伤，造成车轮踏面擦伤深度超过 0.7 毫米或车轮踏面擦伤长度超过 70 毫米。（4）一般事故一般事故按事故损害程度或造成影响程度分为 A、B、C 三类：A 类一般事故：在地铁运营工作中，造成后果之一但损害后果不够特别重大事故、重大事故、大事故、险性事故及其以上事故条件。如“中断正常运营20 分钟” ；“直接经济损失在 1 万元及以上” ；“非运行线列车分离”等。B 类一般事故：在地铁运营工作中，发生或存在 安全隐患，但其性质或受损害后果不够 A 类一般事故及其以上事故条件.如“车辆、设备故障致使运营列车延误运行 10 分钟及以上时”等。C 类一般事故
14、：在地铁运营工作中，发生或存在安全隐患，但其性质或损害后果不够 B 类一般事故及其以上事故条件。如“列车救援” ；“车辆、设备故障致使运营列车延误运行 5 分钟及以上时” ；“直接经济损失 2 千元以上”等。4)故障率曲线一个车辆工作人员还需要掌握故障规律，掌握系统和装备的故障率随工作时间(寿命单位)的变化关系，如浴盆曲线、复杂产品故障率曲线等。（1）浴盆曲线传统观点认为，产品的故障率变化如浴盆状那样的曲线，大体上可分为 3 个阶段：早期故障期早期故障是指出现在产品使用的早期阶段的故障，即是新造或大修出厂不久发生的故障，其特点是故障率高，但随着运用时间的增加，其故障率会迅速下降。这种早期故障往
15、往是由于设计、制造上的缺陷等原因引起，例如设计不合理、材料不合格、装配不当、磨合不够、焊接不良以及质检不认真等；8 偶然故障期偶然故障期又称使用寿命期，是紧接在早期故障期之后的故障率稳定期。其特点是在整个使用寿命期内故障率较低，且近似与常数，由偶然因素引发，例如应力突然超过极限、工艺材料存在隐性缺陷、维修不当、操作失误以及环境因素等；耗损故障期耗损故障期出现在使用寿命期的终点，其故障率开始随工作时间的增加而迅速上升。耗损故障主要是由于产品本身的物理、化学或生物变化引起的诸如磨损、疲劳、腐蚀、老化、耗损、阻抗增加、阴极电子和磁场等放射减弱以及介电常数波动等原因造成。传统的维修理论认为所有产品故障
16、率都服从浴盆曲线，但现实情况要比这复杂得多，维修方面专家研究结果认为：浴盆曲线只适合用于简单产品（包括复杂产品的零件） ，基本上与复杂产品的故障率曲线不符合。（2）复杂产品故障率曲线通过对航空、航天和铁路等近代行业的复杂技术装备故障率曲线的调查统计，发现有 6 种基本形式的故障率曲线，如图 8.1 所示。在铁道机车车辆产品的统计数据中，符合 A 至 C 型故障率曲线的大约占 510，而符合 D 至 F 的约占 9095，由此可见铁路复杂技术装备的故障率曲线绝大部分并不符合浴盆形曲线，绝大部分产品的故障率曲线符合“故障率后来不变”或“指数分布” 。4 A 浴盆曲线 7 D 故障率后来不变2 B 有耗损期
