基于RCM的城铁产品正向设计及动态寿命预测方法

摘要：城铁车辆系统结构繁多、服役工况复杂，产品故障规律存在动态变化，提出了基于维修过程中动态可靠性的产品寿命预测方法。以RCM为理论基础，对车钩系统中全自动钩缓装置开展了可靠性分配和预计，建立了基于维修过程中动态可靠性的产品寿命预测模型，对比了固定修程和动态修程的故障时间间隔变化趋势，新方法有利于动态调整检修修程，减少维修次数，有效降低检修成本，提高产品可靠性。

关键词：城铁产品；可靠性分析；RCM；寿命预测

1 引言

RCM（以可靠性为中心的维修）分析是目前制定高端装备计划维修要求的主流方法，旨在保证装备固有安全性及服务可靠性前提下，最大限度降低维修成本[1]。城铁产品在实际服役运行及检修过程中，城铁产品的每一次维修都会降低其可靠度，使得故障间隔时间存在动态变化，传统的检修定修制定计划无法满足现有需求，引入RCM指导修程规划。陈朝等[2]通过RCM分析得到了RCM规程的维修任务以及维修间隔的科学性和可信度，为车辆RCM规程落地实施提供了技术支撑。何彬等[3]构建了基于修程修制的关键零部件寿命预测方法，宗志祥等[4]提出了将以RCM应用于检修规程优化的方法，并通过对比既有检修规程，提出了优化后的一系垂向减振器检修规程，有效避免过度修和欠修问题。

针对随着维修次数的增加，产品的维修间隔会降低，从而提高经济成本的问题，建立了产品在维修过程中可靠性的动态变化函数，分析产品故障发生的规律，准确预测产品寿命，避免产品在维修过程中的过修和欠修问题。

2 RCM中可靠性设计应用

面临新造产品时，以比例组合法收集旧产品的可靠性分配方案进行新产品的可靠性分配，获得新产品可靠性分配初版。收集旧产品数据时，不仅可获得可靠性分配比例，还能够获得旧产品运营阶段所反馈的故障数据，以此为基础采用相似产品法进行新产品的可靠性预计，获得新产品可靠性预计初版。考虑到新产品设计中存在自制件和指定外购件的可靠度更新问题，新产品的可靠性分配和预计过程，需要以合同要求可靠性标准的相互更改和修正，通过优化调整确定新产品从整车级到系统级、系统级到部件级的可靠性指标，提升可靠性分配合理性和准确度。同时故障率可指导检修运维的维保活动，实现从设计到检修的闭环优化，如图1所示。

5 结论

针对检修过程中发生的过修和欠修问题，提出了基于维修过程中动态可靠性的产品寿命预测方法。对车钩系统中的全自动钩缓装置进行了可靠性分析，建立了基于维修过程中动态可靠性的产品寿命预测模型，结果表明，检修过程中产品可靠度逐渐降低，影响故障时间间隔和维修次数。新方案的提出能够有效降低维修次数和维修成本，为RCM长寿命周期研究提供新思路。

参考文献

[1] 任广强，万国强，刘余，等. 基于RCM的轨道交通车辆计划维修任务确定方法研究[J]. 计算机测量与控制，2019，27（2）：246-251.

[2] 陈朝，朱祎杰. 基于RCM的车辆设备服役寿命分析抽样方案[J]. 城市轨道交通研究，2024，27（z1）：18-21，26.

[3] 何彬，贺婷婷. 面向动车组修程修制优化的关键零部件寿命预测方法研究[J]. 铁道车辆，2024，62（2）：7-10.

[4] 宗志祥. 基于RCM的上海地铁车辆检修规程优化研究[J]. 电力机车与城轨车辆，2024，47（1）：120-126.