第一篇：內燃機車水循環系統的故障原因及處理方法

內燃機車水循環系統的故障原因及處理方法

摘要：針對中鐵一局新運工程公司DF4型內燃機車在運用過程中經常由于水循環系統故障造成的機故，救援等問題，筆

者通過不斷的學習，鉆研，查閱了大量的技術資料和文獻，結合自身現場解決問題的工作經驗，總結出一套行之有效的處理

方法，并在內蒙托電運輸公司進行了推廣運用，得到了大家的認可。關鍵詞：DF4型；工程；機車；水循環；漏泄

內燃機車水循環系統在整個柴油機工作過程中起 著非常重要的作用，它是柴油機工作中冷卻和預熱的

主要載體。冷卻系統出了問題輕則影響機車的工作性 能，重則導致機車無法工作。因此如何保證柴油機冷卻 水循環系統的正常工作，是我們應該認真思考和關注 的重點。問題的提出

機車柴油機冷卻系統故障率高，常常由于腐蝕、漏 泄、管路堵塞、溫度異常等原因造成臨修、晚點甚至機 破等，由于機故的頻繁發生，嚴重的影響了列車的安全 正點。表1為近幾年來大唐國際發電托克托電廠中鐵

一局鐵路運輸公司機務段機車冷卻水系統故障的統計

情況

表1 2004—2008年機車水循環系統故障數

通過與中鐵一局各鋪架、運輸單位交流得知，各單

位機車冷卻水系統故障率都居高不下，成為內燃機車 檢修成本支出的一大部分。原因分析

2．1冷卻水系統的工作循環及作用

2．1．1冷卻水系統的工作循環

冷卻水循環系統總共有4個循環回路：即高溫回 路、低溫回路、預熱回路和暖風機暖氣回路，工程機車

一般不用預熱回路。

低溫回路(見圖1)圖1 低溫回路圖

高溫回路(見圖2)膨脹水箱

補水

逆L1 閥L I高溫散熱器組

一 =]1 H 塞謄 圖2 高溫回路圖

暖氣回路(見圖3)圖3 暖氣回路圖

2．1．2冷卻水系統的作用

高低溫冷卻水循環系統的主要作用是對柴油機工 作系統進行冷卻，使其在適宜的工作溫度下正常運轉。通過中冷器對壓縮空氣進行冷卻，通過增壓器的冷卻 水對增壓器進行冷卻，通過柴油機內部管路循環對柴 油機氣缸、活塞、缸頭等系統進行冷卻，通過滑油、靜液 壓油熱交換器的循環水對滑油及靜液壓油進行冷卻。冷卻水是通過高低溫散熱單節由冷卻風扇進行風冷來 實現的。

暖氣循環回路是冬季寒冷的時候利用高溫循環系 工業科技 2010年(第39卷)第1期

統的熱水對兩端司機室進行供暖的設施，同時為了防 止在低溫情況下燃油臘化，在高溫回路中加裝了燃油 預熱裝置，在必要時使用。2．2冷卻水系統的常見故障(1)管路漏泄；(2)管路堵塞；

(3)熱交換器內漏時油水互竄；(4)油水溫度過高；(5)高低溫水泵故障。2．3檢查處理及預防措施 2．3．1管路漏泄

由于工程機車工作環境參差不齊、檢修力度不 足、循環水質差等原因常常造成水管路及相應部件的 腐蝕漏泄。中冷器、增壓器漏泄時只要打開其檢查堵，如果有水流出，說明它有內漏，及時下車更換，并對故 障配件進行檢修。如果柴油機內部漏泄時，油底殼底 部有積水，打開放油閥應有水流出，漏泄量少時，需打 開示功閥進行甩車，檢查哪個缸有水甩出，然后對該 缸確認缸頭或水套漏泄，并進行更換。外部管路漏泄 比較明顯，只需將該管進行焊修處理即可。冷卻單節 及熱風機散熱單節漏泄也比較明顯，一旦發現漏泄及 時更換即可。2．3．2管路堵塞

管路堵塞通常有兩種形式，一種是異物堵塞，也就 是由于膠墊、棉絲、塑料袋、泥沙等進入循環管路聚集 進而導致水路不暢、甚至堵死管路，判斷時可采用溫差 法進行檢查，逐節管路用點溫儀測量溫度，溫差大處，為堵塞處所，可拆下該管進行疏通。另一種是水垢沉積 所致，這種故障需要對管路進行徹底的清洗除垢。對于 這種故障要盡早采取預防措施，要對所加的冷卻水嚴 格控制，不合格的水不準使用，在特殊情況下使用了不 合格的水，要及時更換，必要時要對管路進行清洗。

2．3．3熱交換器內漏時油水互竄

由于長期的腐蝕，機油熱交換器、靜液壓油熱交換 器及燃油預熱器等內部管路一旦破損，將導致油水互 竄。機油互竄后將導致柴油機運動部件的非正常磨耗、靜液壓油互竄后導致靜液壓泵及馬達工作不正常，燃 油互竄后造成柴油機輕則冒白煙，重則停機。如果發現 不及時，容易造成油脂乳化。在日常工作中一旦發現各 儲油箱油位、油質有問題或膨脹水箱油表有油跡，要及 時檢查該系統水路漏泄，避免事故的進一步擴大。

2．3．4油水溫度過高

油水溫度過高主要是由于高低溫散熱系統故障，42 一般有以下幾種情況：

(1)溫控閥故障：閥體故障，更換閥體，漏泄更換膠 墊；感溫原件失效，校正更換感溫原件；(2)靜液壓系統故障：管路或部件漏泄時進行焊修 處理或更換漏泄部件；

(3)靜液壓泵或靜液壓馬達故障時，檢修并更換泵 或馬達；

(4)風扇故障時，對風扇按照工藝進行檢修；風扇 軸承故障時，更換軸承；

(5)如果風扇自動百葉窗作用不良時，檢查靜液壓 風缸及其管路。

2．3．5高低溫水泵故障

水泵故障時，如果是油封、水封漏泄，需更換油封、水封；如果是體、軸、葉片等故障，則需更換水泵。2．4列車運行途中冷卻水系統故障的應急處理 乘務員接班時必須認真檢查，確保良好機車出庫。機車運用中，乘務員要嚴格執行標準化作業程序，認真 履行巡視嘹望制度，確保列車安全正點。在處理冷卻水 系統故障方面，當機車在運行途中，一旦發生問題時，應立即檢查出故障原因，及時采取措施。方法是：(1)管路漏泄時，如果是水管漏泄，應進行包扎處 理后維持回段后再由檢修維修；如果是散熱單節，應及 時將該單節堵死或甩掉單節運行；如果是暖氣回路漏 泄，則關閉暖氣閥，如果是冬季，則將暖氣閥關小，只要 維持暖氣不凍即可。如果實在無法維持時，應報救援。(2)管路堵塞時，盡量維持回段后進行徹底處理。(3)油水互竄，輕微時維持回段，嚴重時報救援。(4)水溫過高，如果是溫控閥故障，應頂死溫控閥 故障螺釘維持回段后處理。

(5)zk泵漏泄輕微時，維持回段，嚴重時報救援。3 結束語

冷卻水系統是內燃機車重要的組成部分，通過對 其工作原理、運用和檢修中注意事項的詳細分析總結，目前已完全能夠解決冷卻水系統在運用及檢修中存在 的問題，滿足了列車安全正點的需要。

參考文獻：

[1] 楊兆昆．東風4型內燃機車乘務員[M]．北京：中國鐵道出版

社，2002．

[2] 李曉村．內燃機車故障綜合分析與處理EM]．北京：中國鐵道 出版社，2001．

[3] 王連森．內燃機車檢修[M]．北京：中國鐵道出版社，2001．

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第二篇：內燃機車水溫高的原因分析及處理方法

東風4C型內燃機車水溫高的原因分析及處理方法

內容摘要：針對造成東風4C型內燃機車水溫高故障的原因進行了分析，并論述了水溫高故障的判斷和處理方法。

主 題 詞：東風4C型內燃機車、水溫高

東風4C型內燃機車是在東風4B型機車的基礎上開發研制的產品，東風4C型內燃機車的冷卻系統較東風4B型機車有了較大的改變。東風4C型內燃機車在Ⅱ端司機室與冷卻室之間增加了一個輔助室，為保證機車總長不變，壓縮了冷卻室的長度。因此，高溫水系統的冷卻單節由東風4B型機車的24組減為16組，散熱能力下降。隨著機車重載后負荷量的增加和夏季環境溫度的升高，機車水溫高的故障頻繁發生，嚴重影響了機車的正常運用。根據我段多年來的運用和檢修經驗，我們已經基本掌握了這些故障的起因，并總結出了一套有效的故障判斷、處理方法，下面向大家做簡要介紹。

機車冷卻系統是由“油、水、風”三個通路相互作用來實現冷卻作用的，當機車出現水溫高故障時，應先判斷問題出現在“油、水、風”三個通路的那一路中，以便明確查找故障的大方向，然后再判斷具體的故障部位。在以下的篇幅中將對三個通路中出現的故障及判斷、處理方法逐一進行介紹。

1、油路系統（即靜液壓油系統）故障

通過觀察或測量冷卻風扇的轉速可以判斷出故障是否出現在油路中，當柴油機達到標定轉速而冷卻風扇達不到規定轉速時，可以斷定故障出現在油路中。油路中的故障通常有以下幾種：

1.1溫度控制閥故障

溫度控制閥故障是指在冷卻水達到規定溫度而溫度控制閥的滑閥沒有關閉或關閉不嚴，造成高壓油回流，無法驅動冷卻風扇達到規定的轉速。溫度控制閥故障多為感溫元件因橡膠膜片老化破裂失靈，起不到開關控制作用或有異物卡在閥口處造成。出現水溫高時可以用手觸或用儀器測量溫度控制閥回油管與進油管處溫度的高低來判斷溫度控制閥是否回油，若回油管處的溫度沒有明顯低于進油管處的溫度，可以斷定為溫度控制閥故障。發現溫度控制閥出現故障后，是感溫元件失靈引起的還是異物卡在閥口處造成的，只有在溫度控制閥下車解體后，才能做處明確判斷。機車在運行途中發現溫度控制閥故障時，可以人為頂死溫度控制閥，維持機車運行，待機車回段后更換溫度控制閥。

1.2安全閥故障

靜液壓安全閥或錐閥犯卡，當其卡在供油位上則安全閥回油路開通，高壓油通過安全閥的回油管直接流回油箱，致使冷卻風扇達不到規定轉速，造成水溫升高。可以通過檢查安全閥回油管溫度的方法來判斷安全閥是否回油（與溫度控制閥的檢查方法相同）。機車運行途中可敲擊安全閥閥體,使滑閥或錐閥復位，若此法無效，應待回段更換安全閥。在機車檢修時發現安全閥故障，應馬上進行更換，以免因油壓過高造成靜液壓油系統其它部件的損壞。

1.3靜液壓泵故障

大風扇轉速較低，經檢查溫度控制閥和安全閥均無異狀時，可能是。因靜液壓泵不能將高壓油輸送到馬達處，所以大風扇不能全速轉動。靜液壓泵故障可以通過軸承檢測來進行初步判斷，具體故障原因只有靜液壓泵下車解體后才能查明。當靜液壓泵出現故障時，沒有應急處理方法，只能回段后更換靜液壓泵。

1.4靜液壓馬達故障

當發現大風扇不轉動時，可在停機狀態下用手推風扇葉片。若推不動，則說明靜液壓馬達有故障。靜液壓馬達故障多為軸承保持架碎或柱塞卡死，只能通過更換靜液壓馬達來修復。

1.5靜液壓系統有異物

發生這種故障時通常是整個靜液壓系統有異音,即振動音響。處理時應重點檢查靜液壓油箱噴嘴處是否有異物。確認無異物時,再檢查靜液壓系統各管路是否堵塞。

1.6自動百葉窗油缸故障

自動百葉窗油缸故障多為漏泄或卡滯引起，可以通過解體檢修或更換油缸來解決。隨著百葉窗的開關由自動控制改為手動控制，此故障就會逐漸減少，直至消除。

2、冷卻水系統故障

2.1高溫冷卻水泵故障

當各高溫冷卻單節的溫度明顯低于水溫表顯示的溫度時，則多為高溫水泵軸折斷或傳動齒輪與軸脫離造成水泵不工作，影響高溫水系統循環造成的。這種故障只能通過更換高溫水泵來消除。

2.2高溫冷卻水系統有氣

當檢查發現各高溫冷卻單節溫度不一致，甚至有的冷卻單節很涼時，說明冷卻單節內有空氣，影響了水系統的正常循環。此時應打開冷卻單節上方的放氣閥進行排氣，同時要注意及時補充冷卻水,防止水箱缺水。

2.3冷卻單節流量不夠

當出現個別冷卻單節溫度較其它冷卻單節低，排氣后故障現象仍不能消除時，應考慮是否是冷卻單節內扁管因水垢或外力的原因造成堵塞而影響了水在該冷卻單節內的流通。遇到這種情況時應更換該冷卻單節。

2.4冷卻水水量不足

冷卻水系統因漏泄、排氣等原因造成存水量嚴重不足時，冷卻水不能在冷卻單節內正常循環，這種情況會使水溫在短時間內快速升高。遇此情況，應找到并消除漏泄處所并及時補充冷卻水。

2.5高溫燃氣竄入水系統

汽缸套的內表面或汽缸蓋的底面出現裂紋或較嚴重的穴蝕時，因汽缸內的壓力、溫度明顯高于冷卻水的壓力和溫度，高溫燃氣會竄入冷卻水系統內，造成水溫升高。在水溫升高的同時會發現水箱水位有明顯的上漲。遇此現象，應在起機狀態下加滿水（水位表應可以觀察到水位）然后停機，待柴油機冷卻到室溫后放置3—5小時，然后盤車檢查各缸套內壁有無冷卻水滴下，用此可以判斷出故障處所。若缸套或缸蓋裂損、穴蝕較嚴重時，冷機狀態下甩車即可判斷出故障的汽缸。究竟是汽缸套破損還是汽缸蓋破損，只有通過解體檢查才能做出明確判斷。

3、風路系統故障

3.1風路不通暢

自動百葉窗濾網臟、手動百葉窗未打開或開度不夠、車頂百葉窗卡滯等都能造成通風量不足而影響散熱效果。這些故障現象較直觀，處理起來也比較簡單，在此不做詳細介紹。

影響通風量的另一個原因為冷卻單節臟或冷卻片倒伏過多，可以在冷卻風扇全速旋轉時用軟布或紙張逐個試驗冷卻單節吸附能力的方法進行判斷，找到不良的冷卻單節后應進行清洗或更換。

3.2風路通暢，但不能進行有效冷卻

雖然通風量充足，但因冷卻單節間縫隙大、檢查孔蓋關閉不嚴或密封膠條老化、破損等原因不能對冷卻單節進行有效的冷卻。冷卻單節間的縫隙可用海綿條填塞，也可以用發泡劑

進行填充，用發泡劑進行填充時應注意使用量不要過多，以免膨脹后將冷卻單節擠變形。冷卻單節檢查孔蓋鎖閉不嚴時，應更換鎖閉器。膠條老化破損的也要及時進行更換。

需要注意的是水溫高故障的起因有時是單一的，有時是兩項甚至多項同時發生，這就要求我們在處理這些故障時要綜合考慮，靈活掌握。在找到故障原因并進行處理后一定要進行自負荷或水阻試驗來確認處理效果。

以上是我們在實際工作中積累并總結出來的一些經驗，有遺漏或不妥之處請各位讀者多加指正。

第三篇：微耕門禁系統故障處理方法

微耕門禁網絡型通訊不上常見處理辦法： 一

同一網段的調試檢查

安裝的設備 , 調試不通時 在軟件中添加控制器 , 控制器的序列號一定要正確 2 通信方式選擇 ” 小型局域網 ” 在【總控制臺】-> 對控制器 ” 實時監控 ”, 如果通信不上 , 則往下檢查(保持 ” 實時監控 ”)去看控制器 , 查看控制器上燈亮或閃的情況 , 5 在獲取燈的工作情況后 , 先落實 CPU 正常閃爍 , Err 燈不亮

再落實接網線附近的綠色燈和橙色燈的情況 : 如果綠色燈不亮 , 則要查控制器到交換機上的線路是否連接正常(線路問題);如果橙色燈沒有閃爍 , 則要查線路(這部分復雜 , 涉及硬件線路和系統)如果橙色有閃爍 , 則要查電腦 , 先將防火墻都關閉(在 XP 系統 , 要關閉 windows 防火墻(運行 : firewall.cpl))— 主要是在系統問題上 , 如果還不行 , 就要用其他電腦試試了

注意 : 要打開 “Windows 防火墻 ”，請單擊 “ 開始 ”，指向 “ 設置 ”，然后依次單擊 “ 控制面板 ”、“ 網絡和 Internet 連接 ”，然后單擊 “Windows 防火墻 ”。經過上述操作 , 應能基本判斷問題.二 跨網段的調試檢查

跨網段的調試關鍵是 ip 地址及相關網關的測試 , 關鍵使用指令

ping –t 192.168.168.51

(其中 192.168.168.51 為控制器設置的 IP 地址 , 在實際使用中進行更換)如果正常通信返回 , 一般的 time, 局域網不會過 2ms, 廣域網不會過 30ms;如果時間過長超過 50ms, 可能網絡存在問題(例如有網絡病毒)

如果 ping 控制器不通 , 那試試 ping 其他設備或電腦(與控制器在同一網段內的)能否通.如果 ping 其他設備可通的話 , 則要檢查控制器的 ip 網關是否設置正確(這需要網管的幫助)在 ping 通控制器后 , 軟件還是不能通信 , 先查一下 ” 擴展功能 ” 中是否有 “ 啟用 TCPIP”, 如果沒有打勾 , 則將勾打上..再查控制器 IP 及端口設置是否正確..若還不行則要專門分析了

三 特殊問題的解決方法 , 也是專業處理方法 A.準備(五樣東西)筆記本電腦 兩條網線 一個四口的小 HUB 12V 的電源(用于給控制器供電)一臺.NET 門禁控制器(不設 IP 地址)B.先在公司 , 調試一切正常 , C.再到現場 , 將五樣東西 , 連接起來 , 測試一切正常后 , 再往下測試.(如果自帶的不能正常工作 , 則要查交流電源了)D.然后進行逐個更換調試(換一樣設備 , 測試一下 , 這樣可以找到問題)

— 注意將現場的控制器加入到管理軟件中 1 先用自帶筆記本換現場電腦 若通信可行 , 則查現場電腦系統 2 再用自帶網線換電腦與交換機的網線 若通信可行 , 則現場網線有問題 再用自帶 HUB 換現場的交換機

若通信可行.則現場交換可能存在特殊配置 , 需要客戶網管進行配合處理 4 再用自帶網線換 控制器與交換的網線 若通信可行 , 則現場網線有問題 再用自帶.12V 電源給 現場的門禁控制器供電

若通信可行 , 則控制器的現場電源存在問題或安裝位置有問題 , 細查 6 再用自帶.NET 門控制器 換現場的門禁控制器 若通信可行 , 則現場控制器存在問題 至此 , 應能找到問題.如果不能 , 則從 C 項開始重查一遍.微耕門禁485聯網型所有控制器都通訊不上，可能的故障原因有：

RS485/232 轉換器損壞了

正常的轉換器特征：電源燈常亮，不通訊時，RX TX 燈均不亮，正常通訊時，RX TX 燈閃爍。備注：正常的轉換器必然具備這樣的特征，但不是說具備這樣的特征就可以認為是正常的轉換器了。轉換器異常的特征：

只通電，不通訊，不連接電腦和控制器時，RX 或者 TX 燈 閃爍或者常亮。電源燈不亮（電源壞了或者轉換器壞了）。等。

建議檢測方法：用備用轉換器替換。

485 轉換器到第一臺控制器的線路中斷 或者 485+ 485-接反了或者短路了。或者虛接了，或者 斷路了。

建議檢測的方法：使用萬用表電阻檔或者蜂鳴檔，將控制器等設備斷電后測試。計算機串口故障：

串口號設置錯了。（一般計算機是自帶原裝串口是 COM1 和 COM2，如果 是 USB 或者其他通訊方式轉來的串口則有可能是 COM3---COM255 之間的一個串口號。）

計算機串口已經損壞

建議測試的辦法：用 筆記本電腦 或者 其他電腦 對比測試。計算機串口被禁用

建議測試的辦法：用 筆記本電腦 或者 其他電腦 對比測試。

現在很多新電腦，特別是原裝品牌機，會在出廠時，在 CMOS 或者 【設備】里禁用串口，所以要請精通電腦的人員放開這些設置。計算機串口被其他產品或者其他應用程序的軟件占用 建議檢測辦法：如果被占用，我們的軟件下方信息框會有文字提示。解決辦法有：如果計算機有兩個串口的話，兩個軟件分別用不同的串口，如果只有一個的話，可以輪流使用，不要同時使用。或者購買 USB 串口轉換器 多串口卡等設備擴展串口數量。

串口是通過轉換器獲得的，質量和性能存在問題

有些電腦，特別是筆記本是沒有串口的。需要 購買 USB 串口轉換器 多串口卡等設備擴展串口，購買的需要注意建議購買有品牌的設備，因為這些設備雖然功能差不多，但是性能差別會比較大，有些轉換設備有較大的滯后延時可能影響正常通訊。

第二章 只有其中一臺或者幾臺控制器通訊不上，或者通訊不穩定，有時通訊正常，有時又有問題，則可能的故障原因： 控制器 SN 序列號是否填寫錯誤了。

是否施工不規范：

施工不規范是造成通訊不穩定的最主要的原因，而且很不容易找到原因和解決問題。所以，在施工時就應該有足夠的規范意識，不然到以后后悔就更困難了。是否是使用無源的轉換器？

我們認為門禁系統是應該禁止使用無源轉換器的，無源轉換器 成本低廉，通訊質量差 通訊距離短 負載能力差 幾乎無抗干擾能力。具體請參閱“門禁系統為什么禁止使用無源轉換器”。是否存在星型連接？

485 通訊方式，要求每臺控制器和轉換器都是手牽手地串下去的，中間不能分叉，也不能有星型結構的走線。因為這種走線的線路自身產生的干擾很大，很容易造成通訊不穩定。施工人員不能有僥幸心里，認為：負載不多，線路不長，好像可以，就圖一時省事僥幸而為之。即使調試時可以通訊正常，但在使用時難保何時通訊就無法正常了。是否沒有走雙絞線？

485 通訊線路采用的是差模傳輸原理，所以一定要走雙絞線（網線就是由 4 對雙絞線組成的，所以走網線，選其中的一對即可，千萬注意不要弄巧成拙，將網線一對合一股，企圖加粗線路來改善通訊質量的方法是適得其反的。）有些施工人員圖一時方便，將普通電源線或者平行線做 485 通訊線路是相當危險的，因為這些平行線距離越長，線路自身產生的干擾越大，抗干擾能力也越差，直到無法通訊。給控制器供電的 220V 交流電是否有真實的接地線？

220V 給控制器供電的地線是接在機箱上的，可以將累積的靜電，漏電 雷擊等干擾電信號通過地線走掉，如果沒有地線這些干擾會影響通訊質量，嚴重的還會影響控制器的正常運行。使得防雷等設計失效或者降低效果。通訊線路是否過長？

485 通訊線路標稱是 1200 米，其實實際根據 線路質量，安裝環境，控制器通訊芯片的性能，轉換器的性能等差異，是達不到這種通訊距離的。一般較好的設備和環境可以達到 500-800 米，如果距離過長可以考慮向轉換器生產廠家購買 485 中繼器，延長傳輸距離。設備負載是否過多？

485 線路的負載控制器的數量是有規定的，不同的控制器通訊芯片和轉換器負載能力是不一樣的。有 32 64 128 255 臺等不同等級，相關廠家會標注在產品說明書里，標注的數也未必就是實際的負載能力，通訊距離的長短，線材的好壞，環境的優劣都會降低負載能力。所以，建議按廠家標明的參數的五折計算其真實的負載能力。

是否存在某段線路 485+ 485-接錯了 接反了？

是否外部有強電干擾？

與強電線路近距離平行走線要比交叉干擾更大，建議和強電線距離保持 30 厘米以上的間距，附近有沒有大功率設備或者強電柜？走金屬管屏蔽接地是抵抗外部干擾的有效方法。但是成本比較高，施工復雜，一般門禁都是走 PVC 管的，可以考慮通訊線采用帶屏蔽的網線或者雙絞線。

備注：如果采用以下措施，可以提高系統的抗干擾能力，但是如果施工不規范的話，這些抗干擾措施也不能解決問題，是徒勞。所以，確保施工規范是降低通訊故障率，便于勘察出故障原因的前提條件。

通訊線采用屏蔽網線或者屏蔽雙絞線，在系統通訊受到干擾時，將屏蔽層接到所有控制器的 GND 接線端子上，或許可以消除干擾，如果系統沒有干擾，則沒有必要事先接好，因為有些場合接屏蔽地反而有副作用。

在最后的一臺控制器的 485+ 485-的接線端子上并聯一個 120 歐姆的電阻。

微耕系統的常用處理方法：

首先要確保設備接線正確,且嚴格合乎規范.共地法: 用1條線或者屏蔽線將所有485設備的GND地連接起來,這樣可以避免所有設備之間存在影響通訊的電勢差.終端電阻法: 在最后一臺485設備的485+和485-上并接 120歐姆的終端電阻來改善通訊質量.中間分段斷開法: 通過從中間斷開來檢查是否是 設備負載過多 通訊距離過長 某臺設備損害對整個通訊線路的影響等原因.單獨拉線法: 單獨簡易暫時拉一條線到設備,這樣可以用來排除是否是布線引起了通訊故障.更換轉換器法: 隨身攜帶幾個轉換器,這樣可以排除是否是轉換器質量問題影響了通訊質量.筆記本調試法: 先保證自己隨身攜帶的電腦筆記本是通訊正常的設備,替換客戶電腦,來進行通訊,如果可以,則表明客戶的電腦的串口有可能被損害或者受傷.

第四篇：動車組系統故障原因及改進方法資料

目 錄

第1章 緒 論...............................................................................................................................2 研究背景及意義.......................................................................................................................2 1.2國內外研究現狀................................................................................................................3 1.2.1國內外動車組可靠性研究現狀............................................................................3 1.2.2國內外動車組預防維修周期研究現狀................................................................6 1.3文章結構............................................................................................................................7 第2章動車組故障等級的劃分.......................................................................................................9 2.1動車組故障定義的建議....................................................................................................9 2.2層次分析法劃分動車組故障等級..................................................................................12 2.2.1層次分析法簡述..................................................................................................14 2.2.2故障等級劃分的基礎..........................................................................................15 2.2.3分析過程及分析結果..........................................................................................17 致謝................................................................................................................................................24 參考文獻.........................................................................................................................................25

摘 要

動車組子系統的可靠性分析以及維修策略的優化研究已成為保障動車組安全、高效運營的關鍵課題。根據調研得到的動車組故障、維修數據，在總結和分析現有可靠性理論和模型的基礎上，主要對動車組故障等級的劃分、動車組子系統故障模式危害度分析、動車組子系統壽命分布的擬合、預防維修對動車組子系統可靠性的影響以及預防維修周期決策模型的優化方面進行了研究，得到如下結果:(1)對現有故障數據進行統計分析，利用層次分析法，基于故障的影響等級、影響時間以及發生概率三個維度將動車組的故障分為四個等級。由于評價指標都是針對故障本身，所以得出的結論對于分析故障、優化維修策略等都有一定的指導意義。對某型動車組高壓牽引系統的故障模式進行了統計分析，提出了一種結合故障等級的故障模式危害度計算方法，計算得到此系統各種常見故障模式的危害度，并針對高危害度故障模式提出了相應的處理措施，以提高易發高故障模式的部件的可靠性。

(2)推導出了基于維修條件下動車組的可靠度函數和平均失效前工作時間表達式;采用統計學與可靠性理論，擬合出某型動車組高壓牽引系統的基本壽命分布函數，并驗證了其分布服從威布爾分布;將得到的壽命分布函數代入新建立的預防性維修條件下的可靠度函數模型進行定性、定量的對比分析，得到了預防維修可以明顯增加此系統的運用壽命并且可以減慢其可靠度下降速度的結論，同時，也驗證了此系統現行的預防維修周期較為合理。

(3)建立了一種適用于以可用度最大為目標的蒙特卡洛法制定預防維修周期的模型。在此基礎上，采用多目標規劃方法對提出的模型進行了優化，設置綜合評價指標，綜合考慮動車組在一個維修周期內的可用度、經濟性和可靠度，此模型以通過調節權重系數來改變計算過程中可用度、經濟性和可靠度的優先級，應用范圍較廣。兩個模型以某型動車組高壓牽引系統作為算例分別進行分析，得到了該子系統在相應目標下的預防維修周期。

關鍵詞:動車組;狀態監測;故障數據挖掘;知識庫

第1章 緒 論

研究背景及意義

為了滿足人們口益增長的運輸需求，鐵路列車的運行速度逐步提高，密度也在不斷加大，鐵路運輸生產對列車運行的可靠性要求越來越高。動車組列車是完成鐵路高速運輸任務最重要的移動設備，其可靠性研究和維修策略的優化是高速鐵路系統綜合保障工程中的重要組成部分，也是動車組安全、高效運行的重要保障。

高速鐵路技術已經成為衡量一個國家鐵路技術發展水平的重要標志。截至到2014年底，中國高速鐵路總運營里程已超過一萬六千公里，全路動車組保有量已超過一千余列，分成5大系列14種子車型fl-Zl。為了滿足社會和國民經濟對交通運輸需求的口益增長，根據我國鐵路發展戰略確立了鐵路近期的發展規劃:在2020年以前，構建以北京、上海、廣州和武漢為中心，部分省會城市為節點，輻射全國主要城市，逾幾萬公里的鐵路客運專線網。屆時，將會有更多的cRH系列高速動車組投入使用。國產C動車組結構復雜，其運用、維修方式與傳統機車車輛有所不同，并且動車組開行密度大、運營里程長、運用環境復雜、檢修質量要求高，所以動車組能否保證以高可靠度，安全、高效的運行，成了鐵路部門科研工作者和技術人員所關注的最重要問題。

動車組運行速度快、運行圖編排密集，過長的停車時間會大大降低運輸效率。動車組的故障可能會直接影響高速鐵路的運行安全，造成運輸中斷、線路阻塞，給國民經濟造成較大損失。為此，提高動車組的可靠性是今后保障鐵路安全的一項重要工作。

本論文是在中國鐵道科學研究院行業服務技術創新項目《高速動車組故障規律分析及可靠性試驗方案研究》的支持下開展研究的。通過對我國動車組的可靠性評估及維修技術的深入調研發現:基于動車組實際運行故障數據來探索動車組系統故障規律及評估可靠性的研究較少，而我國動車組維修策略也主要是借鑒國外的一些維修制度。我國動車組維修的技術政策是“在計劃預防修的前提下，逐步實施狀態修、換件修和主要零部件的專業化集中修”。計劃預防修符合先進維 2 修理論思想，屬于預防性維修，也適用于我國鐵路維修現狀。但是，我國動車組可靠性研究剛剛起步，動車組子系統的可靠性分析與維修決策優化方面的理論基礎和指導方法比較少，對于動車組故障的定義以及故障等級的劃分尚無明確、統一的標準，所以仍需要在這方面進行一些基礎研究，為動車組運用部門優化維修策略提供了理論依據，具有一定的實際意義和參考價值。

1.2國內外研究現狀

1.2.1國內外動車組可靠性研究現狀

發達國家軌道交通行業的可靠性工程已發展到比較先進的水平，建立了系統的可靠性行業標準，具備先進的可靠性設計分析技術和有效的驗證方法。國外已經嘗試將可靠性技術運用于機車車輛并逐步滲透到動車組列車，以可靠性為中心的維修體制將其設計、制造、評估和維修有機的結合成一體，為動車組安全可靠運行提供了保障，已引起國內相關研究者的高度重視。德國聯邦鐵路非常重視機車車輛的可靠性工程研究，率先建立了可靠性數據庫，收集全路各機務段和修理工廠的數據，并進行數據處理、分析。

德國聯邦鐵路特別重視對機車車輛故障的分析研究，包括運用中的故障以及機務段、車輛段和修理工廠在機車車輛檢修中發現的故障。聯邦鐵路認為，采用近代可靠性工程方法，可以最大限度地利用故障數據資料，得出具有參考價值的結論，對機車車輛的近期以及中長期的發展均有一定的指導作用。聯邦鐵路還應用可靠性工程方法對機車車輛主要零部件的磨損情況進行了研究，取得了一定的成果。近年來，德國ICE列車在設計和評價方面充分融入了可靠性理論，采用了模塊化設計和等壽命設計原則，在保證可靠性的前提下降低養護維修費用。在列車系統和部件設計制造完成以后，有關部門將對其進行大量的可靠性試驗考核，包括單一零部件的可靠性考核和裝車后整車的可靠性考核，并對其可靠性做出評價，直到確認所有零部件和整個系統是完全安全可靠的，才允許批量生產和投運營使用

英國鐵路對機車車輛的可靠性十分重視，在上個世紀60年代就規定了機車車輛的可靠性指標:發生故障前行駛里程不足24000 km的機車為不良機車，超過 3 24000 km的機車為合格機車，大于48000 km的機車為良好機車。英國鐵路經對17個系列2500臺內燃機車的故障進行了統計，計算得出它們的可靠性指標，經過對比分析找出主要故障部位以及故障原因，進而采取改進措施，提高了機車的可靠性

日本原國鐵于上世紀70年代對新干線高速鐵路及機車車輛大力開展了可靠性工程方面的研究工作，以保證高速動車組運行的可靠性和安全性。口本原國鐵利用電力機車及動車組列車在干線上發生的故障數據進行了威布爾解析分析，并推測出電力機車的可靠度，所得結論證明了當時電力機車和動車組的故障皆處于初期故障和偶發故障階段，為延長檢修周期找出了依據。與此同時，他們根據可靠性工程理論和現場實際損壞的數據來確定機車車輛主要零部件的壽命，從口本機車車輛最佳全壽命周期費用的角度來檢驗維修工作的正確性。口本原國鐵利用機車車輛監測系統和信息系統對發生的各種故障形式隨運行公里或運行時間的變化進行分析，分析結果可供可靠性設計參考;用故障樹(FTA)和故障模式及影響分析(FMEA)對機車車輛故障及其影響進行了分析，找出系統的薄弱環節，從而改進設計來提高機車車輛及其主要零件的可靠性和安全性

美國各大鐵路公司廣泛開展了可靠性工程的研究。例如美國聯合太平洋鐵路公司建立了完善的可靠性信息系統，利用可靠性工程理論對數據進行處理分析，從而使機車及其零部件的可靠性評價由定性分析提高到定量分析，并制定了可靠性定量指標。美國機車車輛制造公司也應用可靠性技術來提高機車車輛的可靠性，例如在提高內燃機車的可靠性的問題上，不只是通過對薄弱零件的改進來解決，而且要將可靠性技術貫穿于內燃機車設計、制造、試驗、使用、維修和管理等各個環節，形成一個系統工程，只有這樣才能使復雜先進的內燃機車系統達到真正的高可靠性的目的

我國鐵道部門近年來在提高機車車輛可靠性方面做了很多工作，并取得一定的成效。設計制造部門針對機車車輛運用中暴露出來的問題和故障進行了分析研究;在機車車輛企業中推行了全面質量管理，提高了質量意識，促進產品質量的提升;運用單位在車輛運用中積累了大量的可靠性數據與經驗，運用維修效率不斷提高;一些高校和科研單位也開始開設有關可靠性工程的課程和培訓班，并招收了相關專業的學生，為可靠性工程的研究提供人員保障。中國鐵道科學研究院 4 對機車車輛可靠性工程的研究始于機車車輛研究所在1992年開始的“可靠性工程理論在機車車輛中的應用”課題研究，經過科研人員的多年努力，現已取得了一些成果。中國鐵道科學研究院開發了動車組運用檢修管理信息系統，該系統采集了目前國內運用的全部動車組的全壽命周期各個階段的故障信息和維修數據，動車組在運用檢修過程中產生的故障維修數據，是動車組在真實運行環境條件下產生的第一手資料，是動車組可靠性的真實反映，為今后的可靠性研究積累了重要的數據。

Bocchi W 機械產品的可靠性進行了研究，初步得出其可靠性分布模型服從指數分布的結論;但經后續研究表明Bocchi W J.的評價結果相對保守，有學者通過論證分析，認為機械產品的可靠性分布模型大多服從威布爾分布，這種分布成為現今對有耗損的動車組子系統進行可靠性分析時常用的分布，Rafal Dorociak建立了貝葉斯網絡算法，即通過建立故障傳播模型來給出機電整合系統的主要解決方案，適用于復雜的機電系統的可靠性分析，貝葉斯網絡算法的優點在于有效識別關鍵弱點并定義各自的對策，其優越性在動車組可靠性研究領域得以體現;Hanmin Lee等建立了產品資料管理的方法(PDM)，處理動車組的部件管理維護和歷史故障數據，以確保系統運行的可靠性和安全性，研究表明此法有助于減少動車組的故障率，使其可靠性增加了30%;王華勝基于我國動車組實際運用狀況，依據可靠性理論和現場數據統計分析，驗證了動車組整車可靠性服從指數分布的規律，依據可靠性抽樣檢驗理論，計算不同置信度、不同故障率等級要求下的動車組允許故障發生的次數和最小累計運行里程，據此給出動車組整車可靠性的驗證方法、CRH2型動車組結構功能特征和運用維修特點，分析了各系統、分系統間邏輯功能關系，初步建立其可靠性模型，并根據其對可靠性的不同要求劃分評價等級，采用綜合評分法對動車組整車可靠性指標進行分配;胡川建立了動車組系統及其子系統故障樹模型，運用蒙特卡洛法和MATLAB軟件，對動車組可靠性進行仿真試驗和分析，并依據假設檢驗理論對動車組故障數據進行分析，基于可靠性抽樣檢驗理論，給出動車組可靠性抽樣檢驗的方案;劉建強等分析了CRH3型動車組高壓電器系統組成結構及邏輯功能關系，建立高壓電器系統的可靠性框圖模型，依據系統可靠性理論與故障統計數據，推導并證明CRH3型動車組高壓電器系統各部件的可靠性規律，給出可靠性評估指標的計算方法，分 5 析計算高壓電器系統各部件的故障率與可靠度。

我國動車組在可靠性工程領域的研究剛剛起步，尚缺乏全面、系統的可靠性工程方面的規劃、研究和分析。隨著我國經濟的發展和科學技術的進步，動車組在安全可靠的前提下向著高速的方向前進，許多可靠性問題函待解決，進行相關可靠性工程的研究工作迫在眉睫。動車組可靠性工程是一個系統工程，需要有關各部門進行長期的工作和積累，投入大量的人力、物力，才能真正達到提高產品可靠性、擴大運輸能力、增加運輸效率以及降低運輸成本的目的。1.2.2國內外動車組預防維修周期研究現狀

動車組的維修是客運專線系統綜合保障工程中的重要組成部分，國內、外動車組普遍采取以預防維修為主，與事后維修相結合的維修方式。預防維修思想要求裝備及其零部件在即將磨損到限，或者即將發生故障之前要及時更換、修理，維修工作在故障發生之前進行。在預防維修思想的指導下，形成了以磨損理論為基礎的預防維修制度，這種計劃維修制度以機械裝備的故障率曲線來確定維修的時機。計劃預防維修制度的具體內容可以概括為“定期檢查、按時保養、計劃修理”，通過降低故障率來保證設備的高可靠性。這種維修制度最關鍵的一步是確定設備或者子系統的預防維修周期，進而合理劃分維修等級和維修周期結構，制定相應的維修規程和規范。所以，預防維修周期的制定成了可靠性范疇內研究動車組維修策略關鍵的一步。國內一些學者和相關專業技術人員對此做了很多工作，研究最為廣泛的模型是以最大可用度為原則確定最佳預防維修周期和以最大經濟性為原則制定最佳預防維修周期，隨著這方面研究的深入和對動車組維修、運用的逐漸熟悉，也出現了一些其他方法來制定最佳預防維修周期。

Joung E J等指出只通過改善驅動電機來提高動車組的可靠性是難以實現的需要對動車組的零部件和各個子系統分別預測可靠性目標，基于可靠性目標對零部件進行設計和運行檢測，對不同零部件和子系統制定不同的維修周期，以提高動車組子系統的可靠性、可用性和可維護性;Lee K M等提出通過統計動車組實際的檢驗任務周期的方法來確定其預防維修周期，該方法是基于以可靠性為中心的維修、將不必要的檢查次數降到最低并盡可能減少維護成本;宋永增等提出利用可靠性的理論，對客車零部件的故障記錄進行了數理統計，根據最大有效度原 6 則，得出旅客列車零部件最佳預防維修周期取決于平均預防性維修時間和平均事后維修時間之比;郭乃文對比了貨車轉向架零部件維修周期的可用度模型和經濟性模型，得出在定量分析中最大可用度模型更加方便的結論，并結合實例從理論上計算出轉向架零部件的最佳預防維修周期;王彩霞以可靠性工程為基礎，通過危害度評估方法確定了動車組不同零部件的維修方式，并建立了分析動車組維修周期常用的任務可靠度模型、經濟費用最小模型和最大有效度模型;王靈芝在以可靠性為中心的維修思想指導下，確定了高速列車設備維修決策過程，著重研究了設備重要度分析、設備壽命模型、預防維修周期及維修優化等。

目前，國內針對動車組子系統預防維修周期的研究較少，一方面是由于動車組子系統包含的部件較多，故障模式也比其他機械設備復雜，所以并不能完全套用之前對其他機械設備或系統的預防維修周期決策模型;另外，動車組的維修數據的統計涉及到多個部門，由于沒有統一的故障數據管理體系和標準，導致可靠性數據的缺失或者數據統計難度增大。所以動車組運用、維修部門應該在以后的研究過程中，逐漸建立規范的可靠性數據收集、管理體制，為今后進一步的研究提供強大的數據支撐，為動車組可靠性理論研究打下基礎。

1.3文章結構

本文分為五個章節，第一章為緒論，第二章為動車組故障等級的劃分，第三章為動車組子系統在預防維修條件下的可靠性分析，第四章為動車組子系統預防維修周期決策模型的研究，第五章為結論和展望，具體結構如圖1.1所示。

第2章動車組故障等級的劃分

可靠性工程是從宏觀的角度分析發生故障的可能性、故障分布規律以及發生的故障對整個系統的可靠性帶來的影響，是從總體上以系統工程的觀點來分析和研究故障的，所以故障數據是可靠性工程研究的基礎。想要研究故障，首先要明確故障的定義、對故障的等級進行合理的劃分，然后才能科學地篩選、整理、分析數據，從而在龐大的數據庫中獲取有價值的資料。

采用結合故障等級的危害度計算方法，對某型動車組高壓牽引系統常見故障 模式的危害度進行計算，并針對易發生高危害度故障模式的系統或部件提出了提 高其可靠性的建議。

2.1動車組故障定義的建議

根據國家標準GB3187，失效(故障)的定義為:“產品喪失規定的功能。對可修復產品通常也稱為故障。”由此可以看出，失效與故障在含義上大致相同，又有所區別，他們都是指“產品喪失規定的功能”，但傳統意義上的“故障”一詞，用于可修復產品，而“失效”一詞多指不可修復產品。動車組屬于可修復產品，在機車車輛專業中“故障”一詞已經被相關專業人員普遍使用，所以本文在下面討論中使用“故障”來表示動車組喪失規定的功能。另外，定義中所指的“喪失規定的功能”包括以下情況:產品發生破壞性故障，使其無法工作，因而喪失其功能;產品尚能工作，但有一個或幾個性能參數達不到規定的要求;因操作失誤而造成產品功能喪失;由于環境應力變化，導致功能喪失。

以前的機車車輛的可靠性分析中，各國鐵路對故障定義不盡相同，例如美國、德國規定，列車在線路上由于破損而停止運行，則算作故障;而英、法和口本鐵路都以列車破損造成的時間延誤而算作故障。并且不同國家對延誤時間值有不同的規定。因此，在利用可靠性指標對動車組進行評價時，首先要明確動車組故障的定義。

下面是國外機車車輛對故障的規定，如表2.1所示。

我國目前還沒有對機車車輛的故障做出規定，有文獻[25]曾經針對其提出了建議，即:在可靠性工程分析中，凡是由于機車車輛破損造成的機破事故就算作故障。也就是說，由于機車車輛破損而造成行車事故的，即列車在區間非正常停車或在車站內非正常停車時間超過3 Omin以上，或由于車鉤破損而造成列車分離的均為故障。

對于動車組的運用故障尚沒有明確的定義，有專門的動車組書籍[}a6]中提出了，影響運行的故障定義為出現下列情況之一: ①動車組在經過維修后仍能正常運行，但維修導致超過15 min的延誤。②動車組經過維修后部分功能受到影響但仍然可以運行，維修導致的延誤超過15 minx ③動車組需要被救援或回送。在動車組的實際運用中，故障可能在運用過程中或者預防性維修過程中發現。在預防性維修過程中發現的故障其實是出現在上一個運用周期中，只是沒有對行車造成明顯的影響，而在運用過程中出現的故障，對行車造成了非正常停車等影響，即影響運行的故障。我國動車組的運用是處在預防維修條件之下的，所以討論在運行過程中發生的造成晚點或運輸中斷的故障(運行故障)更有意義。隨著動車組技術的進步和動車組維修保障技術的完善，動車組的可靠性已經達到了一個相當高的水平，發生嚴重故障的幾率大大降低。所以，傳統的故障定義已經不能完全滿足當今動車組可靠性分析的需要。

根據CRHIA,CRHIB,CRHIE,CRH2A,CRH2B,CRH2C,CRH2E,CRH380A,CRH380AL, CRH380B, CRH380BL, CRH380CL, CRH3C, CRHSA共計14個車型980列動車組8557條晚點記錄，對晚點時間進行了統計分析，結果如圖 2.1所示:

由圖2.1可知，超過15 min晚點的情況只占所有晚點情況的7.14%，超過3 0 min晚點情況只占所有晚點情況的2.59%，由此可見，目前動車組非正常停車造成的晚點絕大部分在15 min以內，所以文獻中建議的故障定義已經不能完全滿足可靠性逐漸提高的動車組的故障定義需求。

動車組的運用范圍越來越廣，運用條件也越來越苛刻，我國新形勢下的運輸需求對動車組的可靠性提出了更高的期望，所以結合國內外對機車車輛故障的定義，以及對故障引起的晚點時間的統計分析，本文對動車組故障定義的建議為: ①動車組在經過線上或站內處理、維修后仍能正常運行，但維修導致臨時 停車或晚點。

②動車組經過線上或站內處理、維修后部分功能受到影響但仍然可以運行，但維修導致臨時停車或晚點。

③動車組經過線上處理、維修后可以限速運行到附近車站，但無法擔當后 續交路，需要乘客換乘熱備車。

④動車組在線路上非正常停車，無法繼續運行，需要被救援與回送。即動車組只要發生非正常停車或因其他原因造成晚點，這種情況就算作一次故障。對故障進行定義是對故障分析的基礎，對故障的分析又是開展可靠性工作的基礎。故障數據是可靠性分析中最重要的開展可靠性研究的數據，建立故障數據存儲和處理系統對推進可靠性技術的發展起著重要作用。故障問題貫穿于產的整個壽命周期，在產品投入使用后，對故障產品進行故障數據分析也是可靠性工程中極其重要的一環，所以故障問題是可靠性工程的核心問題之一。故障數據分析可以對可靠性工程的整個過程做出有效、實際的檢驗和評定，而且，最重要的 是故障數據是對使用現場的真實反饋，通過運用、檢修數據的積累和分析，指導設計、制造運用部門逐步規范業務流程，持續改進檢修工藝、優化修程修制、控制維修成本，完善和優化動車組運用檢修生產力布局，為動車組高效運營提供了強有力的支撐，作為可靠性設計和可靠性試驗以及評審的依據。

目前，國內對動車組運用維修的故障數據統計記錄最及時、最準確、最完整以及連續性最好的系統是中國鐵道科學研究院開發的動車組運用檢修管理信息系統，它是客運專線信息化的重要組成部分，是支撐客運專線運營的必要技術手段。該系統是實現全路動車組運用、維修信息化管理，及時掌握動車組檢修運用狀態，提高動車組專業化管理水平的重要技術平臺，也是已上線運行的重要鐵路生產系統之一。它采集了國內幾乎所有動車組全壽命周期各個階段的故障信息、維修數據。動車組在運用過程中產生的故障維修數據，是動車組在真實運行環境條件下產生的第一手資料，是動車組可靠性的真實反映。對其統計的故障數據進行歸納分析和等級劃分具有如下的意義: 分析動車組故障，可以從中提取出表征動車組可靠性的特征屬性，為掌握動車組的故障規律提供理論基礎;動車組的可靠性分析就是根據動車組故障模式、故障機理、故障的影響及其后果的嚴重程度，分析動車組各個關鍵零部件的失效規律，預測關鍵零部件的壽命分布模型和可靠性指標，從而采取有效措施，提高高速列車的可靠度;劃分故障等級，并通過危害度分析，可以確定動車組關鍵零部件的維修方式，同時，動車組各子系統的可靠性評估及其薄弱環節的辨識可為可靠性改進設計及維修策略的制定提供參考依據。

2.2層次分析法劃分動車組故障等級

故障等級的劃分是為了便于掌握零部件的故障對系統的影響和造成后果的嚴重程度，以便進行可靠性評價和故障模式及影響分析，也是對于決策發生此故障模式的子系統或部件維修方式的一個依據。

之前的故障等級的劃分依據是:按故障造成人員傷亡的情況;按故障造成設備和環境的損失情況;按故障造成的直接和間接損失的情況。根據《鐵路行車事故處理規則》中的行車事故等級，有文獻[28]建議將我國機車車輛故障等級劃分為五級，如表2.2所示:

在故障模式的描述中，通常采用發生頻度的高低、嚴酷度的大小等模糊語言，判斷標準由于人員各異而產生不同，這給系統的可靠性分析帶來了較大的困難。模糊數學能夠通過定量的方法來處理定性問題，使得其評價更為科學和準確 傳統的故障等級的劃分，參照的主要是故障產生的事故造成的損失，傷亡人數和經濟損失，是通過對事故的損失情況來衡量故障的嚴重程度的，并沒有針對故障本身，對于動車組后續的故障研究以及可靠性研究并沒有指導意義。并且，隨著動車組技術的進步和預防性維修體制的不斷完善，動車組的運用可靠性已經達到了一個相當高的水平，即使發生故障也極少會出現表2.2中工、且、且I.IV以及V中A類所描述的危害情況。故障并不等同于事故，表2.2更加適用于故障造成的事故等級的評定。并且，在實際運用過程中，列車由于故障晚點情況比較復雜，發生的概率也有所不同，用表2.3中將故障概念和事故概念混在一起，無法客觀地對故障的嚴重程度進行等級的評定，不適用于可靠性工程中對于故障的分析，所以有必要針對故障本身對動車組故障等級進行劃分。2.2.1層次分析法簡述

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡記AHP)是一種定性和定量相結合的、系統化的、層次化的分析方法。它是將半定性、半定量問題轉化為定量問題的行之有效的一種方法，使人們的思維過程層次化，將決策問題的有關元素分解成目標、準則、方案等層次。構建層次結構模型后，利用較少的定量信息，把決策的思維過程數學化，進而求解多目標、多準則結構特性的復雜決策問題。具體地說它是用一定標度對人的主觀判斷進行客觀量化，在此基礎上進行定性或定量分析的一種決策方法。

層次分析法把人的思維過程層次化、數量化，并運用數學分析、決策、預報或控制提供定量的依據。應用層次分析法分析問題時，首先把問題層次化，根據問題的性質和要達到的總目標，將問題分解為不同組成因素，并按照因素間的相互影響關系以及隸屬關系將因素按不同層次組合，形成一個多層次的分析結構模型。并最終將系統分析歸結為最底層相對于最高層的重要性權值的確定或相對優劣次序的排序問題。綜合評價問題就是排序問題。在排序計算中，引入1}9標度法，并寫成判斷矩陣形式，可以通過計算判斷矩陣的最大特征值及相應的特征向量，計算出某一層相對于上一層某一個元素的相對重要性權值。在計算出某一層相對于上一層各個因素的單排序權值后，用上一層因素本身的權值加權綜合，即可計算出層次總排序權值，總之，由上而下即可計算出最底層因素相對于最高層 14 的相對重要性權值或相對優劣次序的排序值。

層次分析法是一種模擬人的思維過程的工具。如果說比較、分解和綜合是大腦分析解決問題的一種基本思考過程，則層次分析法對這種思考過程提供了一種數學表達及數學處理的方法。因此，層次分析法十分適用于具有定性的，或定性、定量兼有的決策分析，是一種十分有效的系統分析和科學決策方法。由于層次分析法有著嚴密的數學邏輯，所以可以借助計算機程序進行輔助計算，大大簡化了分析過程。

2.2.2故障等級劃分的基礎

根據調研得到的5000余條運行故障記錄，考慮故障影響程度、故障影響時間和故障發生概率三個方面來對動車組故障等級進行劃分。

根據運行過程中發生的故障對于動車組后續運行、整條線路產生的影響以及社會影響等，綜合考慮對故障的處理方式、處理難度以及處理時間，將故障影響程度分為4個等級，如表2.4所示。

動車組發生不影響繼續運行的故障，可以運行到站后由隨車機械師或者站內工作人員進行快速的檢修，一般操作為隔離、復位等，對旅客的出行和線上其他車次動車組影響極小，故將其劃為輕微影響;線上臨時停車或限速，將會影響故障動車組所在的整條線路其他車次動車組的正常運行，根據臨停時間或限速造成的晚點時間的不同，將其劃分為一般影響對旅客的出行造成的影響也會隨之不同但是影響不大閉臨線圍較大將會影響上在出現線上臨時停車后機械師下車檢查的情況時，需要封下行兩條線路上的其他車次的動車組的正常運行，影響范且機械師將承擔一定的風險，故將其劃分為較大影響;當動車組產生故障不能繼續運行時，需要救援車來救援或者需要旅客全部換乘到熱備車上以進行后續的旅程，這種情況無論對車上乘客的正常旅行，還是整條線上其他車次動車組的正常運行都會產生很大的影響，車上乘客的不滿情緒如果通過網絡迅速傳播會對鐵路運用部門造成負面的社會影響，故將其劃分為嚴重影響，鐵路部門應盡量避免此類故障的發生。

每種等級的影響下，都會造成不同的晚點時間，參照表2.3“京津城際鐵路高速動車組故障等級的劃分”以及對實際故障數據的統計與歸類，將晚點時間分為5個等級，如表2.5所示。

不同的故障發生的概率也不一樣，小概率故障也可能引起嚴重的危害，所以在劃分動車組故障等級的時候也應該考慮到故障發生概率的因素。參考《故障模式、影響及危害性分析指南》[33]，對不同的故障模式發生概率的等級進行劃分，如表2.6所示。

對于影響程度等級高的卻并沒有對動車組、線路的正常運行產生影響的故障(即未臨時停車、限速或晚點)，并不能與影響等級低卻造成了長時間晚點的故障直接進行嚴重程度的對比，而不同故障發生的概率也不盡相同，甚至還有一些小概率事件，所以，用某單一的標準來評定故障的等級并不科學。本文同時考慮影響程度等級、影響時間等級和發生概率等級三個維度，利用層次分析法進行系統的分析得出一個綜合評價的排序，使得我們對于動車組發生故障的嚴重程度可 以進行更加客觀的評價。2.2.3分析過程及分析結果

構建遞階層次結構 應用層次分析法分析實際的問題，首先要把問題條理化、層次化。構造一好的層次結構對于問題的解決極為重要，它決定了分析結果的有效程度。通過對指標體系分析，建立一個由目標層，指標層和方案層組成的遞階層次模型，如圖2.2所示。

建立問題的層次結構模型是AHP法中最重要的一步，把復雜的問題分解成稱之為元素的各個部分，并按元素的相互關系及隸屬關系形成不同的層次，統一層次的元素作為準則對下一層次的元素起支配作用，同時它又受上一層次元素支配。對于評價故障影響這個問題來說，層次分析模型主要分成三層。最高目標層只有一個元素，為對故障影響的評價，中間層則為準則、子準則，在這一問題中準則有影響等級、影響時間、發生概率三個維度，最下面的一層為方案層，即可能出現的各種故障情形。參考專家的意見，將指標層中的三個指標的重要度進行排序:故障影響程度>故障影響時間>故障發生概率。構建兩兩比較判斷矩陣。

建立層次分析模型之后，我們就可以在各層元素中進行兩兩比較，構造出比較判斷矩陣。層次分析法主要是人們對每一層次中各因素相對重要性給出的判斷，這些判斷通過引入合適的標度用數值表示出來，寫成判斷矩陣。判斷矩陣表示針對上一層次因素，本層次與之有關因素之間相對重要性的比較。判斷矩陣是層次分析法的基本信息，也是進行相對重要度計算的重要依據。

假定上一層次的元素從作為準則，對下一層元素代，C1..C2……Cn………有支配關系，我們的目的是要在準則層乓下按它們的相對重要性賦予代C1..C2……Cn………相應的權重。在這一步中要回答下面的問題:針對準則Bk，兩個元素C= 25 C….哪個更重要，重要性的大小。需要對重要性賦予一定的數值。賦值的根據或來源，可以是由決策者直接提供，或是通過決策者與分析者的 對話來確定，或是由分析者通過某種技術咨詢而獲得，或是通過其他合適的途徑來酌定。

對于個元素來說，得到兩兩比較判斷矩陣C一Ct72 X 72。其中C=J表示因素Z和因素J相對于目標的重要值。

一般來說，構造的判斷矩陣取如下形式:

對于這類矩陣稱為正反矩陣。對于正反矩陣，若對于任意i……., j, k有C.C二C，此時稱該矩陣為一致矩陣。在實際問題求解時，構造的判斷矩陣并不一定具有一致性，常常需要進行一致性檢驗。

本文采用薩蒂提出的19標度法構建兩兩判斷矩陣。各級標度的含義如表 2.7所示。經過相關領域專家依據其工作及實踐經驗的判斷決策，得到指標層相 對于目標層的判斷矩陣如表2.8所示。

構造出比較判斷矩陣后，即可對判斷矩陣進行單排序計算，在各層次單排序 計算的基礎上還需要進行各層次總排序計算，在這個過程中存在一個判斷矩陣的一致性檢驗問題。

(3)計算權重

計算權重是計算判斷矩陣的特征值最大值，及其所對應的特征向量，得出層次單排序，通過獲得準則層對于目標層的重要性數據序列，從而獲得最優決策。由于故障情形較多，計算比較復雜，故借助Matlab編制了計算權重和一致性檢驗的計算程序，輸入判斷矩陣即可輸出權重系數以及一致性檢驗結果。計算過程具體如下所示:

1、利用判斷矩陣計算權重系數，由公式:

因為CR<0.1，因此該判斷矩陣與一致性檢驗符合要求。所以得到，指標層相對于目標層的權重為:、二(0.5278, 0.3325, 0.1396)o(4)綜合評價

根據以上論述，故障影響的等級分為四個等級(工級、且級、III級、IU級)，故障影響時間分為五個級別(A, B, C, D, E)，故障發生概率的等級分為五個等級(1, 2, 3, 4, 5)，因此，故障情形可以分成100種情況。首先對各個指標的不同級別進行量化表示，以便能夠對這100種情況進行比較分析。

為了使所有指標具有可比性，對三個評價指標均采用百分制原則進行量化評分處理，從而消除了量綱的影響。量化處理方法如表2.10所示。

利用計算得到的各指標的權重向量、_(0.5278, 0.3325, 0.1396)，對100種情況進行綜合評價，得到結果如表2.11所示。

根據以上分析得出了各個情形的故障等級由高到低的排序，表2.12可以作 為一個庫，將對應的故障對號入座。

致謝

我歷時將近兩個星期的時間終于把這篇論文寫完了，在這段充滿奮斗的歷程中，帶給我是涯無限的激情和收獲。在論文的寫作過程中遇到了無數的困難和障礙，都在同學和老師的幫助下度過了。尤其要強烈感謝我的論文指導老師何老師何曹老師，沒有他們對我進行了不厭其煩的指導和幫助，無私的為我進行論文的修改和改進，就沒有我這篇論文的最終完成。在此，我向指導和幫助過我的老師們表示最衷心的感謝！同時，我也要感謝本論文所引用的各位學者的專著，如果沒有這些學者的研究成果的啟發和幫助，我將無法完成本篇論文的最終寫作。至此，我也要感謝我的朋友和同學，他們在我寫論文的過程中給予我了很多有用的素材，也在論文的排版和撰寫過程中提供熱情的幫助！金無足赤，人無完人。由于我的學術水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和同學批評和指正！

參考文獻

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第五篇：分子篩系統故障處理

分子篩純化系統常見故障分析與處理

酒泉鋼鐵(集團)有限公司(以下簡稱：酒鋼)于2003年秋季開始籌建3套21000m/h空分設備，現結合設備調試中分子篩純化系統出現的幾次故障，以及國內同行在日常工作和設備調試、安裝中出現的同類故障，對分子篩純化系統常見故障及其處理經驗作一總結，供參考。

331 21000m/h空分設備分子篩純化系統簡介

3酒鋼21000m0/11空分設備分子篩純化系統設計處理空氣量150000m/h，空氣進口溫度17℃，出口溫度24℃，分子篩再生溫度170℃，切換周期為4小時。分子篩吸附器采用活性氧化鋁和分子篩雙層床結構，延長了分子篩的使用壽命，同時使床層阻力減少。內裝13X-APG條形分子篩22t，活性氧化鋁11t。每套空分設備配有630kW功率的電加熱器3臺，2用1備。

酒鋼21000m3/h空分設備分子篩純化系統流程如圖1所示。

2分子篩純化系統常見故障分析和處理

2．1 操作不當使分子篩純化系統發生故障 2005年冬季，按照酒鋼計劃，1#21000m/h空分設備配合生產主線進行停機檢修。空分設備停機后，進行疏通氧壓機冷卻器的工作。其間，發現空壓機放空閥法蘭處大量滲水。技術人員當時就意識到可能是空冷塔返水。后來經過仔細檢查，發現常溫水泵的進出口閥門沒有關嚴，系統冷卻水通過水泵進入空冷塔，水位逐漸上升，進入空氣管道后經放空閥法蘭處滲出。隨后立即打開分子篩吸附器進口處排水閥V1262進行檢查，沒有水流出。證明水沒有進入分子篩純化系統。如果有水進入分子篩純化系統，則必須進行處理后才能繼續工作。后來在空分設備正常運行時，兩個分子篩吸附器的冷吹峰值分別為115℃和118℃，說明分子篩純化系統運行正常。

#3 酒鋼空分設備曾發生過因操作不當導致水分進入分子篩純化系統的故障。36000m/h空分設備臨時停車，操作工關閉空冷塔進出口閥門后發現排水閥V1262處流出大量水。檢查發現，由于空冷塔回水閥V1164沒有完全關閉，加之止回閥V1165存在故障，導致有壓回水經回水管道進入空冷塔，最后水位上升，導致水進入分子篩純化系統。在開車過程中，用兩個運行周期的時間將分子篩徹底加溫，使其冷吹峰值達到85℃以上后，才投用分子篩純化系統。

#

3## 2006年7月13日，121000m/h空分設備1分子篩吸附器進入加熱階段，2電加熱器正常啟動，溫度上升至170C，而3#電加熱器由于故障未啟動(1#電加熱器備用)，也無任何報警，操作工也未能及時發現，致使1分子篩吸附器內分子篩再生不徹底，冷吹峰值未達標。故障發生后，迅速采取相應措施：①縮短2分子篩吸附器內分子篩的加熱及冷吹時間，減少1分子篩吸附器的運行時間；②提高電加熱器出口溫度，將原設計出口溫度170C提高到190C，使2分子篩吸附器內分子篩能夠快速再生，盡早投入使用，縮短1#分子篩吸附器的運行時問；③啟動冷凍機，降低空氣出空冷塔溫度，減少空氣飽和水含量。在操作過程中，嚴密監視分子篩吸附器進出口溫差，通過溫差判斷分子篩純化系統工作情況。通過采取以上措施，1分子篩吸附器使用一周期后，冷吹峰值達到130C，出分子篩吸附器空氣中二氧化碳含量為0.44×10沒有增加，分子篩純化系統壓差無變化。

#00

##0

##0 2007年6月25日，當班操作工發現2#分子篩吸附器無冷吹峰值，立即聯系自動化技術人員對相關系統進行檢查。經過檢查，確認溫度等顯示正常。對V1212閥也進行了檢查，發現本應處于打開狀態的V1212閥此時卻關閉。按照正常運行程序，分子篩純化系統各控制時序運行切換有兩個條件：①設定時間到位；②閥門動作到位。只有以上兩個條件同時滿足，程序才能繼續運行切換到下一個過程，否則程序將自動暫停并開始報警。從現場情況分析，程序一直能自動運行。由此判斷，在分子篩純化系統控制時序到達加熱狀態時，V1212閥正常打開，程序繼續運行。但在后來的過程中，V1212閥的控制系統出現故障，導致閥門關閉，致使2#分子篩吸附器內分子篩未能正常活化再生。隨即要求自動化技術人員立即對V1212閥控制系統進行處理；并且安排空分設備臨時 對分子篩進行活化后再投入使用。

2.2空冷塔就地液位計冬天凍堵導致分子篩吸附器進水

這種故障往往發生在空分設備試車過程中。冬季試車時，中國西北地區的室外溫度一般在-20℃左右，凌晨最低氣溫可達到-300C左右，這對空分設備空氣預冷系統以及室外儀控設備的運行是嚴峻考驗。按照設計慣例，為適應北方的氣候條件，一般將空氣預冷系統的空冷塔、水冷塔和水泵等放置在室內，并采取保溫措施。

某公司在冬季進行空分設備試車時，由于沒有考慮到外界環境低溫對設備運行的不利影響，對可能導致的后果考慮不足，采取的保溫措施不得當，致使空冷塔就地液位計凍堵，同時造成中控室DCS控制系統無法正常顯示空冷塔液位。試車人員對由此可能造成故障的嚴重性估計不足，未采取有效防范措施，致使空冷塔液位無法正常控制，液位上升到空氣入口處，汽液互相摻混，空冷塔頂部汽液分離器無法將全部液體分離，致使空氣夾帶大量水氣進入分子篩純化系統，發生分子篩吸附器進水故障。

故障發生后，先恢復被凍堵的液位計以及取樣管，并逐一檢查了其他水系統測量以及控制系統一次取樣點，采取了保溫措施，然后對分子篩純化系統進行了加溫處理。之后空分設備恢復正常運行。

2．3 空氣壓力波動造成分子篩純化系統進水

某公司在空分設備吹掃和試車過程中，發生了兩起分子篩純化系統進水故障，在分子篩純化系統空氣進口的疏水閥處有大量水噴出。經過分析，發現是由于空分系統操作壓力變化的幅度過大，(1.)在設備冷卻過程中氣流分配不合理，對管道吹除閥操作過快、過急，使空氣預冷系統壓力大幅度波動，空氣流夾帶大量水流向分子篩純化系統。(2).加之在吹掃作業中不斷調整分子篩純化系統的出口閥開度，導致空壓機后和空氣預冷系統壓力變化幅度大，而且未及時監視和控制空氣預冷系統空氣壓力，使冷卻水竄入分子篩純化系統。(3).同時，試車過程中空氣預冷系統停車聯鎖未投入運行，空分設備不能在出現異常情況時自動聯鎖停車也是故障發生的原因之一。

故障發生后，將電加熱器出口溫度設定值由180℃提高到220℃，并延長分子篩吸附器的加溫和冷吹時間。調整后空分設備恢復正常運行。

2．4分子篩床層不平整導致冷吹溫度峰值不正常

在其他制氧企業曾經出現過這樣的故障：在瀏覽分子篩吸附器溫度曲線的趨勢圖時，發現正常的冷吹溫度峰值在100℃左右，而近期冷吹溫度峰值出現了兩個，分別為73℃和75℃。也就是說，在冷吹曲線上出現了兩個峰值，但都很低。另外，冷吹溫度曲線的形狀也有些“發胖”。正常情況以及異常情況下，分子篩吸附器再生階段出口溫度曲線由圖2、3所示

查看歷史趨勢中的操作信息記錄，發現有一條記錄是2分子篩吸附器入口閥V1202打開后又關閉、緊接著2分子篩吸附器再生排放閥又打開的異常操作。

## 針對分子篩吸附器冷吹溫度曲線有兩個峰值現象，在理論上作了分析：一個平整的分子篩床層，任何一個截面的溫度梯度不會有太大的變化，冷吹溫度曲線應該比較規則。當分子篩床層厚薄不均勻時，較薄處由于分子篩對再生氣阻力較小，流過的氣量就多，分子篩溫度變化比較大；而較厚處的情況正好相反。這樣，在該水平表面的各處溫度不能同時到達峰值。吸附層表現為一個曲面，而正常的吸附層應該是一個分層吸附的平面。因此，冷吹溫度曲線就會根據分子篩床層的厚薄而出現多個值。

# 空分設備臨時停車，打開2分子篩吸附器人孔，發現分子篩床層表面中間有一個直徑300～400mm的坑，坑周邊分子篩比其他各處厚，坑的中心小部分分子篩已成碎末。檢修人員把粉狀分子篩取出后，將坑扒平并封好人孔。分子篩純化系統重新投用后冷吹溫度峰值正常。

2.5冷卻水系統藥劑投加失誤造成分子篩純化系統進水

空分設備冷卻水系統一般采用閉路循環。為了保證水質指標穩定，需要定期分析水質，同時根據需要投放殺菌滅藻劑、緩蝕阻垢劑及其他藥劑。2006年2月，某公司因為冷卻水系統加藥時沒有按照規程執行，導致空分設備停車事故，氧氣供應中斷121小時22分鐘，影響了公司正常的生產組織和主要產品產量完成計劃，致使2月全公司鐵、鋼、材產量全面欠產，經濟損失十分嚴重。

故障發生當天，操作人員向循環水水池投加殺菌滅藻劑。但沒有按規定向上級匯報，也沒有通知空分設備主控室。更為嚴重的是，規程規定1#、2#、3#吸水井一共投加10桶藥劑，但操作人員沒按秘序先加入消泡劑，而且錯誤地理解為每個吸水井投加10桶，于是將28桶殺菌滅藻劑一次全部加入循環水1#、2#吸水井。

其后空分設備主控室發現分子篩吸附器壓差上升并報警，氧壓機、氮壓機聯鎖停車。空分設備停車后，由于制氧崗位人員還不知道冷卻水系統發生了嚴重的違章操作，只是對主體設備進行了檢查。在沒有將停機原因徹底查清的情況下，就將空壓機升壓并送氣。之后計算機再次報警，分子篩吸附器壓差變大。再次查找原因，才發現是循環水水質惡化導

致分子篩吸附器進水所致。

(1).一次性將大劑量的殺菌滅藻劑投入到水中，殺菌滅藻劑和冷卻水產生強烈的水解反應，在未及時投入消泡劑的情況下，其中的水解物與表面活性劑形成大量泡沫。泡沫隨冷卻水進入空冷塔中，在空冷塔內堆積到一定程度后，隨空氣進入分子篩純化系統，使分子篩失去吸附能力。而且，(2).在第一次分子篩吸附器壓差上升報警后，崗位操作工沒有引起重視，僅依據計算機顯示數據判斷，認為是壓差儀表誤動作，在沒有徹底查清原因前就二次開機，致使事態進一步惡化。

在分析故障原因后立即采取了以下措施,仍然沒有效果：①關小空壓機進口導葉，以減少空氣量，空壓機機后保壓至0．5MPa；②用未帶水的分子篩吸附器活化后的空氣，對帶水的分子篩吸附器內的分子篩進行活化再生；③加大水池新水補人量，降低循環水中藥劑濃度，同時向水池中投加消泡劑，以消除泡沫。采取上述措施后，活化處理仍然無效，空分設備被迫停車。緊急更換了全部受損分子篩，并提前對空分設備進行檢修，才徹底解決了問題。

3結束語

分子篩純化系統在空分設備中起到除凈碳氫化合物、二氧化碳和水分等雜質的作用，若發生故障，必將對空分設備的安全運行造成很大的威脅。因此，平時操作應按操作規程進行，密切注意其各個運行參數的變化。一旦運行參數發生變化，要盡快找出原因并及時處理，以便將其對整套空分設備正常運行的影響減到最小。