铁路机车电气屏柜可维修性设计研究

于凤印 1 曹彦春 2

摘要：目前，基础建设迅速，铁路机车市场竞争激烈，高质量、高可靠性、故障率低是机车产品的主要追求目标和盈利关键，也是客户的迫切需求。随着机车产品的复杂化，提升可靠性虽然能够尽可能减少产品故障的发生频次，但故障不可避免。修复产品故障的快慢及其所花时间和费用，则取决于产品的可维修性。机车出现故障之后，如果通过维修，能够迅速而经济地恢复产品性能，可以有效提高产品的可用性。可用性好，保证机车正点率高，机车产品的经济价值就高。因此，改善机车产品可维修性，减少维修时间和维修费用，提高机车可用性，对于保证铁路安全，降低机车全寿命周期的费用具有极其重要的意义。

关键词：铁路机车；电气屏柜；可维修性；设计研究

引言

近些年铁路交通承担着重要运输功能，铁路系统运行中机车发挥着重要作用。铁路机车长期运行难免出现故障问题，需要及时掌握故障成因并采取解决措施，将故障影响控制在最小范围内。日常机车运行时要做好检修，实现提前发现及预防故障的作用。本文就此展开论述。

1电气屏柜可维修性设计方法

可维修性一般从定性和定量2个方面评价：①依据GB/T21562.3—2015《轨道交通可靠性、可用性、可维护性和安全性规范及示例第3部分：机车车辆RAM的应用指南》，可维修性一般的定性要求包括可接近性、可拆卸性、模块化、可操作性、易洁性、标准化和互换性等，设计者一般将这些要求转化为通用的设计准则；②定量要求包括平均修复时间、最大修复时间等。

1.1区域化设计

分析电气屏柜内的零部件功能及作用，根据功能或布置结构实施区域或块划分。区域化设计可简化屏柜结构层次，降低维修操作的复杂性。例如，低压电器柜根据其功能实施区域化设计，分为辅助电源输出控制、辅助负载保护和库内动车3块功能区，每个区域预留适当的工作空间和维修通道，每个功能区的零部件合理布置，形成独立的功能模块。每个功能模块可独立拆除、装配，在需要局部更换或修复时，可以快速、无差错地更换部件，简化后期维修。

1.2模块化设计

模块化设计是将一类产品的功能通过分析后分解，研制具有互换特征（功能和尺寸互换）的单元，形成独立功能的通用模块。将电气屏柜零部件模块化应用于新产品设计中，可缩短设计周期，而且产品可以测试和调整模块单元，故障发生后容易被发现和检修。在保证性能要求一致和接口要求的情况下，模块化设计可以改变模块结构，提高产品质量和可靠性，利于换修，减少维护保养工作量和维修时间。

2铁路机车电气设备故障成因分析

2.1设备零件质量较差

电气自控设备本身有零部件组成，因此不同的零部件由于质量的问题将会直接影响电气自控设备的生产质量和生产效率。就当前的市场而言，由于监管监督管理制度存在一定的问题，各种浑水摸鱼的情况屡禁不止，导致生产的零部件产品相对较差。无良企业更多的会因为利益，选择降低生产标准，在加上检测环节的不重视，相应的监督管理体系也为成型，导致实际生产中机车电气设备的稳定性和可靠性难以达到预期水平。

2.2电磁干扰的影响

在电气领域的生产活动中，设备都会产生不同的电磁波，相会之间会引发干扰影响，导致机车电气设备的工作情况受到影响。消除电磁波干扰也是企业关心的重要问题之一。另一方面，就操作管理人员而言，掌握的专业知识相对较少，就管理过程中的常识问题依然需要不断改进，在具体的生产过程中面对出现的意外突发情况难以及时应对，导致生产的稳定性下降。

2.3机械作用力影响

机械作用力也是影响机车电气设备稳定性的重要因素之一，在电气自控设备工作期间，需要有相应的保护措施，但由于管理疏漏以及管理人员的疏忽，将会导致自动化控制设备的防护和维修不及时。加上自动化控制设备的体积和重量都比较大，因此在运输和工作过程中会引发摇晃震荡的问题，甚至不同的机器设备之间会存在不同程度的碰撞和摩擦情况，这些情况严重时将会导致设备的损坏，最终降低企业的生产质量。

3自动门系统的故障诊断

铁路客运列车自动门发生故障次数约占列车系统总故障的35％左右，而列车的自动门又在整体系统中占有主导地位，它决定着列车能否正常进行功能性的装载和卸载。基于尼康公司MK0408塞拉门电控系统创新研究了MS730CP5气动塞拉门。3JK00430型机车走行部车载监测装置实证分析JK00430型机车走行部车载监测装置在中国的铁路发展进程中占有推进的先导作用，并在全国范围内得以应用，为中国铁路安全增添了新的“保护屏障”。北京铁路局与上海铁路局分别于2002年、2003年基于铁道部六大干线标准化建设的要求接连启动对走行部车载监测装置的研究工作，以下将对其研究成果进行进一步论述分析。北京铁路局通过大量的装车实践应用，（如：DF110316机车、DF110314机车以及天津机务段的NZJ20004A机车）并结合北京铁路局科技鉴定成果表明：第1，走行部车载检测装置能够对走行部的轴承、轮对踏面以及齿轮箱等作出及时的故障预警，为铁路客车的运行提供更具安全性能的技术保障；第2，因其在实践过程中可为铁路监控中心提供大量的科学实践数据，填补了数据库的空白，所以对于后期的铁路设备机械维修创造了必要前提。第3，在后期与唐智科技携手开发了便携式的JK00430型机车检测仪，对于铁路机车的整体运行、维护提供了更为先进的科学技术手段，促使JK00430型机车应用的整体生命周期得以延续。北京机务段对于走行部车载监测装置的研发与应用十分认可，认为其可以从根本上将列车故障消除在萌芽阶段。上海铁路局在与唐智科技协同合作时，也进行了多次铁路装车试验（2003年南翔机务段DF8B5022、DF8B5020机车）得到了预期的实验结果，最鲜明的实验结果为：起初上海铁路机车特快旅客列车较多，交通耗时时间长，速度快，极易产生轴承的摩擦损坏及破损，在铁路人员后期维护时导致工作量大，易失控。在走行部车载监测装置投入使用后，可对列车维护时发生的机械装置破损进行警示，铁路后期维护人员可依据警示的频率做出预判，及时判断问题发生部件是否影响铁路列车安全运行。对电气设备的电源设备进行检查，通过对供电情况的测试以及对保险丝的检测，判断电源是否正常工作，在这一过程中需要使用万用表对电压和电流值进行测量，确保保险丝工作情况正常。目前在电气设备的维修工作中，人们对于电源的检测不够重视，导致维修效果大打折扣，因此需要加强对电源的管理，从而不断提升维修的准确性；要及时对电子信号的实际输入情况进行检查，确保在使用过程中没有将错误的信号传递到设备仪器上。

结语

以低压电器柜和高压网侧柜设计为实例，探讨将可维修性概念引入机车电气屏柜设计中，提出上述几种提高电气屏柜可维修性设计方法。在实际机车屏柜设计工作中，还需要根据具体情况，考虑需要改善的维修性环节，以确定可维修性设计思路和具体实施步骤。

参考文献

［1］李良巧．可靠性工程师手册［M］．2版.北京：中国人民大学出版社，2017．

［2］轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例第2部分：安全性的应用指南：GB/T21562.2—2015［S］．

［3］轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例第3部分：机车车辆RAM的应用指南：GB/T21562.3—2015［S］．

［4］机车电气屏柜技术条件：TB/T1508—2016［S］．

［5］张奕奕．基于时间累计法的机车维修性预计分析［J］．电力机车与城轨车辆，2011，34（6）：66-68．

［6］李希宁，李忠厚，张奕奕．基于维修性预计的机车网侧柜设计改进［J］．铁道机车车辆，2015，35（5）：106-107．