RAMS工程在CKD0A型机车转向架研制中的实施

工作环境严酷，对产品的可靠性水平要求高；机车的大提速对机车的安全、可靠、稳定运营提出了进一步的要求。现在我国大量引进国外的轨道装备产品和技术，中车集团的企业开始了与国际领先公司的技术合作与配套供应，合作中，作为供应链上游的国外厂商，分别对我国企业提出了相应的RAMS要求，强制要求进行FMECA、FRACAS和LCC等各项工作。另外，轨道交通产品的使用和维护费用很高，往往超过了采购成本，通过RAMS技术的推动和运用，为LCC的分析控制提供了技术支持，权衡运营、维护、供应等方面要素，分析寿命费用的关键因素，降低寿命费用水平。

2 RAMS系统保证计划

系统保证计划（SAP）是为落实RAMS 要求制定的产品RAMS工作计划。包括RAMS工作系统、RAMS 工作责任和工作计划等，在CKD0A型机车项目投标的初期，我们根据业主的要求，结合机车的初步设计，建立了机车系统保证计划。

3 整车产品RAM指标分配和初步危险分析

3.1 整车可靠性分配的目标

这是RAMS工程执行的第一步。在设计评审会上，对标书规定的可靠性指标进行分配。由于此车属于新研制车型，新技术、新产品较多，零部件的可靠性数据资料不全，采用了专家评分法，请有经验的专家和设计师对各个系统进行打分，综合权衡，得到各系统的可靠性分配指标。

3.2 转向架系统初步危险分析

根据系统保证计划，进行初步危险分析，主要目的是确定危险源、危险事件、进行控制措施分析，之后在下一步的整车设计中尽可能的规避风险。依据GB/T-21562：2008的要求，风险分析如图1所示。

4 转向架系统可靠性建模与预计

可靠性预计是对转向架零部件可靠性进行定量的估计，推测其可能达到的可靠性水平。预计分析主要使用的为WQS10.1工具软件。

4.1 故障率数据来源

（1）对相似零部件的运行和故障数据进行可靠性评估；

（2）获取供应商提供的外购件的可靠性数据。

4.2 任务可靠性建模预计

4.2.1 在计算单元MTBSF时，采用以下两种方法

（1）相似产品法：MTBSF=■ T为统计车辆数*总运行小时，n为单辆车元件数量，r为任务期间故障次数。（适用范围：存在相似产品，并且相似产品有充分的可靠性数据）

（2）置信公式法：MTBFL=■ 置信度r取0.6 （适用范围：存在相似产品，相似元件历史任务故障数为0）

4.2.2 根据转向架的功能关系，建立可靠性框图

模型如图2所示。

针对图2中的单元输入可靠性数据：构架装配MTBSF-7780000（共统计类似车型300辆，600个构架装配09年-13年累积平均运营时间3888000小时共发生1次任务故障），轮对装配MTBSF-2120000（共统计类似车型300辆，1800个轮对装配09年-13年累积平均运营时间3888000小时共发生11次任务故障）等等，最后WQS软件进行任务可靠性计算，计算结果：

MTBSF=134165小时

5 转向架故障模式、影响及危害性分析

分析转向架零部件中所有潜在的故障模式，以及其对转向架所造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严酷度及其发生概率予以分类，自下而上进行归纳。首先，采用产品结构树的形式定义转向架的结构层次，然后进行各部件的接口分析：边界图描述分析转向架零部件之间的边界范围和接口，P图识别构架等主要部件的的输入（信号）、输出（理想功能）、错误状态、干扰因素和控制因素。如图3、4所示。

以上步骤完成之后，进行各部件的FMECA分析，如表1为滚动抱轴箱的分析。

6 维修性预计

维修性分析（RCMA）包括：维修方式（定时维修、状态监控，事后维修）、维修间隔期和维修资源需求分析，经济有效地确定产品的预防性维修要求。对转向架零件的分析如表2、3所示。

分析的目的在于整合资源，让预防性维修时间更加合理。如图5所示。

7 转向架可靠性工程试验和故障信息闭环管理

可靠性工程试验主要目的和作用在于发现转向架产品在设计、工艺方面的各种缺陷和故障，确认研发和生产是否符合可靠性要求，为评估和改进产品可靠性提供信息。利用产品各种的可靠性数据，评估产品可靠性水平，以证明达到规定的可靠性技术要求。

故障信息闭环管理系统的英文缩写是FRACAS，利用“信息反馈，闭环控制”的原理，通过一套规范化的程序，使发生的产品故障能得到及时的报告和纠正，从而实现产品可靠性的增长，达到对产品可靠性和维修性的预期要求，防止故障再现。

8 结束语

从CKD0A型机车的RAMS工程实例中，可以得到结论：系统保证计划中所要求的各项目与转向架设计同步进行的，设计师可以由定性到定量的掌握部件的重要度、风险、安全性等，从宏观到细节的把握决定产品可靠性的因素，更加有利于提高产品设计的可靠性。产品设计完成，后期通过FRACAS等管理模块等进行追踪，反馈信息回来，进行设计改进，这样就形成了一个循环。产品的可靠性在循环的过程中不断提高，同时可靠性数据不断累积，让数据库更加完善，并且数据（失效率等）可以直观的说明问题，让优秀设计经验不断的积累和沉淀，系统实施的过程中，更有利于设计人才的培养和成长。

参考文献

[1]鲍维千.机车总体及转向架[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[2]李良巧.可靠性工程师手册[M].北京：中国人民大学出版社，2012.

[3]GB/T-21562.2008.轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例[S].

作者简介：樊慧（1983，6-），女，黑龙江双城，中国中车集团大连机车车辆有限公司技术开发部，硕士研究生，工程师，研究方向：机车转向架设计。

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