基于可靠性的机车车辆全生命周期结构安全管理体系分析

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1、摘要摘要面对不断加剧的交通运输市场竞争和旅客对交通运输工具运行安全性越来越高的要求。促使机车车辆行业包括管理部门及制造企业和运营企业必须高度关注车辆的安全性以保证机车车辆的安全运营。结构安全是机车车辆运营安全的重要组成部分，随着铁路的持续提速，机车车辆频发的结构故障已成为铁路运输安全的主要隐患之一。本论文拟围绕机车车辆结构面向全生命周期安全保障问题进行研究。论文首先通过对机车车辆结构安全的结构和性能设计及其稳键性、车辆和转向架制造工艺与加工质量、车辆运行环境与车辆的运用与维护等诸多因素的影响分析与讨论，表明了机车车辆结构安全是一个涉及从设计、制造及运用乃至报废在内的机车车辆产

2、品各个阶段在运用环境等诸多条件制约下的复杂系统问题，因而为了确保机车车辆尤其提速客车的结构运行安全，’需要从全生命周期系统论的观点出发去进行思考与研究其安全的对策。而作为产品安全可靠的重要支柱技术，可靠性研究对结构安全将发挥重要的保障作用。由此，本文从结构系统安全可靠性出发，运用产品全生命周期管理理论和可靠性理论，提出在机车车辆的设计、制造、运用和维修、报废四个主要阶段，建立机车车辆全生命周期结构安全管理体系的思路及其内涵，并提出了全生命周期安全管理体系框架结构及其关键技术。论文研讨了在产品设计这一全生命周期的初期阶段，进行机车车辆结构安全设计技术，其中包括结构安全寿命设计技

3、术，疲劳可靠性分析和设计及事故安全可靠性设计的技术和方法，以及面向材料、制造和加工工艺及装配的安全设计技术；同时运用系统可靠性理论，研究了机车车辆结构系统可靠性，建立了机车车辆结构系统可靠性模型，并以客车转向架为对象，进行了可靠性设计中重要环节之～的转向架结构子系统的可靠度分配计算；在此基础上，论文将最优化技术与可靠性技术相结合，以高速客车转向架构架为实例，研究了基于疲劳可靠性的机车车辆转向架结构轻量化优化设计技术。同时，论文对面向安全的机车车辆产品质量管理技术包括制造过程中的可靠性与结构安全、制造质量可靠性控制技术以及质量保证技术进行了分析与讨论。摘要借鉴国外以町靠性为中心

4、的维修理论，论文结合我国机车车辆运用维修状况，针对机车车辆这一可修复系统的特点，从修复性维修和预防性维修两个组成部分的特点，提出了基于可靠性的机车车辆运用和维修管理策略：同时在对三个客车车辆段的维修调研和故障维修记录进行可靠性概率统计的基础上，对机车车辆转向架故障发生频次予以分析，探索了故障频次分布的规律性；然后对故障模式、影响与危害性进行了分析(FMECA)，从而为面向安全的维修计划的制定，提供了较可靠的依据。同时沦文也探讨了通过将以经济成本分析为基础的经济寿命分析与结构可靠性可用寿命以及耗损寿命三者结合制定我国机车车辆报废条件的可靠性管理技术。作为运用阶段可靠性技术研究实

5、例，论文以某动车转向架构架为研究对象，采用实测的加速度作为激励，通过结构瞬态响应分析获得构架的动应力历程，在此基础上，对构架进行了疲劳分析和寿命预测。由此提出了一种在役阶段对轨道车辆结构疲劳安全进行监测的新方法。最后，论文研讨了基于可靠性的机车车辆安全体系的管理技术。根据机车车辆全生命周期信息模型的要求，沧文提出采用STEP数字模型，基于公共数据库的信恩交换，建立机车车辆全生命周期安全管理体系中产品数字模型的思路：讨论了机车车辆全生命周期安全管理基于网络的信息协同模式，并探讨了将该安全体系融合于铁路综合管理信息系统平台的思想。关键词：机车车辆，结构，产品全生命周期管理，安全体

6、系，可靠性AbstractABSTRACTFacingmoreandmoreseriouscompetitionoftransportationmarketandhigherrequirementsofrunningsafetyfortransportationtools，moreattentionsaregiventorunningsafetyandreliabilityofrailwayvehiclesbylocomotiveandcarindustry，includingrollingstockmanufacturingandoperatingenterprises．S

7、tructuralsafetyplayaIlimportantroleinlocomotiveandcaroperationalsafety．Withcontinuouslyincreasingspeedofrailwaytransport，structuralfaultshappenedfrequentlybecomeoneofthemainpotentialdangerousinrailway．ThestructuralsafetyprotectionoflocomotiveandCarwasfoc