基于预防性维修策略的机车维修计划优化研究.pdf

内燃机与配件w w w n r j p j c n基于预防性维修策略的机车维修计划优化研究杜宇(国能铁路装备有限责任公司,北京 )摘要:本文以某铁路局机务段HX D 型内燃机车作为主要研究对象,结合该机车实际情况,建立了机车预防性维修模型并进行求解分析.主要内容如下:首先,介绍了机车预防性维修理论及方法;其次,针对目前机车检修方式单一且存在不足之处等问题,提出了一种新的预防性维修模式 多级预防修制,并给出了相应的数学表达式;再次,通过引入“机会成本”概念,将机车故障率与预防性维修时间联系起来,构建了机车多级预防修模型,并采用遗传算法对其进行求解;最后,利用M a t l a b软件编写程序代码,验证了模型的正确性.关键词:预防性维修;策略优化;维修分析中图分类号:U 文献标识码:A文章编号:X()S t u d yo nO p t i m i z a t i o no f l o c o m o t i v eM a i n t e n a n c eP l a nB a s e do nP r e v e n t i v eM a i n t e n a n c eS t r a t e g yD uY u(G u o n e n gR a i l w a yE q u i p m e n tC o,L t d,B e i j i n g ,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h i sp a p e r,t h eS D d i e s e l l o c o m o t i v eo far a i l w a ys t a t i o ni st a k e na st h em a i nr e s e a r c ho b j e c t,a n dc o m b i n e dw i t ht h ea c t u a l s i t u a t i o no f t h e l o c o m o t i v e,t h e l o c o m o t i v ep r e v e n t i v em a i n t e n a n c em o d e l i se s t a b l i s h e da n da n a l y z e d T h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s:F i r s t,t h et h e o r ya n dm e t h o do f l o c o m o t i v ep r e v e n t i v em a i n t e n a n c ea r e i n t r o d u c e d;S e c o n d l y,a i m i n ga tt h ep r o b l e m ss u c ha st h es i n g l ea n di n s u f f i c i e n tm a i n t e n a n c em o d eo f l o c o m o t i v e,an e wp r e v e n t i v em a i n t e n a n c em o d e m u l t i l e v e lp r e v e n t i v er e p a i rs y s t e mi sp r o p o s e d,a n dt h ec o r r e s p o n d i n gm a t h e m a t i c a le x p r e s s i o ni sg i v e n T h i r d l y,b yi n t r o d u c i n gt h ec o n c e p to f o p p o r t u n i t yc o s t a n dc o n n e c t i n gt h e f a i l u r e r a t eo f l o c o m o t i v ew i t ht h ep r e v e n t i v em a i n t e n a n c e t i m e,am u l t i s t a g ep r e v e n t i v er e p a i rm o d e l o f l o c o m o t i v ew a sc o n s t r u c t e d,a n dt h eg e n e t i ca l g o r i t h m w a su s e dt os o l v e i t F i n a l l y,u s i n gM a t l a bs o f t w a r e t ow r i t ep r o g r a mc o d e,v e r i f yt h ec o r r e c t n e s so f t h em o d e l K e yw o r d s:P r e v e n t i v em a i n t e n a n c e;S t r a t e g yo p t i m i z a t i o n;M a i n t e n a n c ea n a l y s i s作者简介:杜宇(),男,湖北武汉人,汉族,本科,高级工程师,研究方向为安全管理.引言本文以某型号电力机车为例,对其进行了维修周期、维修方式和维修间隔期等方面的分析.通过对该车型的维修数据分析可知,在一定条件下,可以采用预防性维修来降低维修费用;同时,还能够缩短检修时间、提高设备利用率以及减少维修次数.因此,有必要对机车的维修策略进行进一步的优化研究.因此,有必要对该类型机车的维修策略进行深入研究.首先,要确定合理的维修周期.由于机车各零部件的磨损是一个动态过程,所以应当结合实际情况制定科学合理的维修周期.一般来说,如果没有发生故障或只存在轻微故障时,可将其作为一种临时措施而不是长期的维修方法.但随着使用时间的延长,各种故障会逐渐暴露出来,这时就需要采取相应的维修手段以恢复到正常状态.此外,还需考虑经济因素,因为不同的维修方案所产生的成本也不相同,这主要取决于维修周期内总的工作量.在制定具体的检修周期时应综合分析各方面因素后再做决定.在制定维修周期时应综合考虑以上几个方面的影响,从而使得整个系统能够得到有效地维护和管理.本文对机车进行了详细的介绍并且提出了一些相关问题的解决办法,希望可以给以后的研究者提供一定参考价值.机车预防性维修策略制定方法 机车预防性维修策略制定原则为了使得对机车进行的维修更加合理,在制定维修策略时必须要遵循以下几个方面:首先是需要确定维修对象.这里所说的维修对象就是指那些会发生故障或者可能会出现故障的设备;其次是需要明确维修时机.也就说当发现某个部件存在问题后应该及时地采取措施解决它,而不是等到设备完全损坏之后再去处理;最后则是需要确定维修方式.一般情况下都是采用事后修理的模式来完成维修工作,但如果能够将事前维修和事后修理结合起来,那么将会大大提高维修效率并降低维修费用.一般情况下,如果没有特殊要求,那么就可以将维修的最佳时间定在设备运行到一定年限后再开始进行维修工作;再次是需要确定维修方式和维修周期.不同类型的产品有不同的特点,所以在选择维修方式以及维修周期时要结合实际来决定;最后则是要考虑维修成本问题,这是因为任何一个企业都不会做赔本买卖.而且随着科学技术的发展,很多新技术也被应用到了生产过程中,这样一来不仅能够提高产品质量,还能有效降低维修费用.通过对以上几个方面的综合考虑,最终得出相应结论,即为了使得维修策略得到最优化的效果,首先应该从 年第 期产品入手,然后再去考虑其他因素.如果想要保证维修策略具有较高的可行性,那么必须要对其进行深入地研究与分析,并找出其中存在的不足之处,进而采取合理措施加以解决.另外,在确定维修策略时,需要将维修工作分为两部分内容,分别是“预防”和“修复”.这两者之间并不是完全独立的,它们相互联系、密不可分.只有做好“预防”才能更好地实现“修复”,反之亦然.所以说,在制定维修策略时,一定不能忽略任何一个环节.除此以外,在制定维修策略时还需遵循以下几点基本原则:()经济性原则;()可靠性原则;()可修性原则;()安全性原则;()适应性原则;()周期性原则;()最小维修间隔期原则;()维修方式选择原则;()维修周期的确定原则;()维修费用最低原则等.机车预防性维修策略制定步骤在对机车进行预防性维修之前,首先需要确定其维修方式和维修周期.由于不同型号、不同厂家的产品具有差异化特征,因此应当结合具体情况选择合适的维修方式;同时还要考虑到维修所需的费用以及相关资源等因素.通过以上分析可以得到一个初步的维修策略,但是这个策略只是一种理想状态下的结果,实际应用时可能会出现一些问题.为了使得维修策略更加科学有效,就必须进一步对该方案进行优化与完善.本文将从以下几个方面来开展工作.机车预防性维修策略制定流程在对产品进行了充分的分析之后,确定了需要采取预防性维修措施的部件和时间.接下来就是要制定出相应的维修策略,以便能够更好地实施该项工作.首先是明确需要进行预防性维修的部件;其次是确定所需的维修费用以及所花费的时间等信息.最后将这些数据输入到系统当中去,通过不断的调整使得维修策略达到最优化状态.其次是确定所需的费用、人力等资源;最后是将这些因素综合起来考虑,从而得出一个最佳的维修策略.机车预防性维修策略制定实例某型号机车是一种电力传动调车机车,主要用于铁路站场、编组站和工矿企业内部进行货物列车的解体及编组作业.该机车在设计时充分考虑了其可靠性高的特点,并且对其使用寿命做出了明确规定,因此可以认为该机车具有很好的可靠性.但由于机车本身结构复杂、零部件众多等原因,导致其发生故障后很难及时发现问题所在,而一旦出现故障又会给生产造成巨大影响.所以针对这个情况,本文将以某型号机车作为例子来具体说明如何通过优化维修策略来提高机车的可靠度,降低维修成本.首先要确定机车各部件是否需要预防性维修以及每项预防性维修所需花费的费用;然后结合以往的经验数据,计算出各种故障模式下对应的平均修复时间;最后综合上述信息,利用MA T L A B软件进行仿真模拟,得到最优的维修周期和最佳的维修次数,从而制定出合理有效的预防性维修策略.基 于 预防 性 维 修 策 略的 车 维 修 计 划 优化模型 模型假设与符号说明为了便于对该问题进行深入分析,做出如下假设:不考虑部件和设备发生故障后采取的维修措施;在整个研究周期内,只有一个部件或一种设备需要进行维修.因此,本文将以部件、设备作为主要研究对象,并结合实际情况建立相应的数学模型来解决这一问题.基于预防性维修策略的机车维修计划优化模型求解算法在对机车进行维修时,要考虑到其运行过程中可能会发生各种各样的问题.因此,需要制定一个合理有效的维修计划来保证机车能够安全稳定地运行.本文将从以下几个方面对机车维修计划进行优化:首先是确定维修周期;然后再以维修周期为基础,结合部件的使用情况和故障率等因素来选择合适的预防性维修策略;最后就是在此基础上进一步计算出最优化的维修方案以及相应的维修费用、时间及人力消耗等参数.下面给出具体的优化步骤如下所述.然后再通过计算出每次检修所需花费的费用以及相应的时间,并结合实际情况选择合适的维修策略;最后就是对维修后的效果做进一步的分析和评价.实例计算为了验证上述建立的模型和提出的方法是否有效,以某型号电力机车为例进行分析.该机车在运行过程中出现过一些故障.案例分析 机车简介以某型号机车为例,该机车是电力传动内燃机车,主要用于牵引旅客列车.在运用中发现机车经常发生故障且频繁地进行检修工作,因此对其进行了预防性维修策略优化研究.通过收集、整理和分析相关资料及数据,得到了机车系统各部件的故障率以及相应的维修周期等参数,并以此作为制定机车维修计划的依据.该机车的平均故障间隔里程约为 万k m;按照目前的检修制度安排,需要每隔个月就要进行一次大修,而实际上机车运行时间只有不到一年半,所以可以考虑适当延长机车的检修间隔期.另外,机车的使用年限一般都超过了设计寿命,但从经济角度出发,仍然应当保持一定的预防性维修周期.另外,机车的故障规律具有一定的周期性,即每年都会出现两次较大规模的集中故障,这也符合机车的使用特点.因此,在确定机车的维修周期时,还必须综合考虑这些因素.为此,本文将以第i个部件的预防性维修周期T I MR来表示机车的预防性维修策略.因此,在制定机车维修计划时可将其分为两个阶段来实施,即“预防性”检修阶段与“事后”维修阶段.其中,“预防性”检修阶段是指对机车进行定期检查、监测和修理等工作;而“事后”维修阶段则主要针对一些突发或重大故障所导致的机车停机问题,包括更换部分零部件及相应的修复作业.机车故障统计分析为了更好地对机车进行预防性维修,需要对其故障情况有充分的认识.为此,我们从某机务段收集了 年至 年间该机务段所有机车发生的各类故障数据,并将这些故障按照不同的分类标准进行归类整理,得到如表所示的机车故障分布图.为此,收集了某机务段近年发生的 起典型机车故障数据作为样本进行分析,并将内燃机与配件w w w n r j p j c n这些故障按照不同的分类标准分为若干类.机车维修方式选择在确定了各部件的重要度之后,需要对其进行相应的维修.由于不同类型部件发生故障时所产生的影响是不同的,因此要采取不同的维修方式来降低其带来的损失.本文将从以下几个方面对此问题展开进一步地探讨和研究.首先,通过对历史数据的收集、整理以及分析,可以得到各个部件的故障率;然后,结合部件的实际情况,制定出合理有效的维修策略;最后,再利用M a t l a b软件对该模型进行仿真计算,得出最优化的维修方案.本文将通过以下几个步骤来完成对机车部件维修方式的优化.首先,我们可以利用相关的数据建立起关于部件的故障率以及故障次数的函数关系;然后,再结合上面得到的结果,就可以计算出每个部件在一定时间内可能出现的故障次数,并且还能够确定出哪些部件是需要经常检查或者更换的;最后,再综合考虑各种因素后,制定出相应的维修策略,即可保证机车运行过程中的安全可靠.进而确定需要采取何种维修方式才能够使得这些部件能够保持正常运行状态下的最低寿命周期成本.并且以此为依据制定出合理的维修周期.除此以外,还有一个非常重要的环节就是要对各个部件的维修成本进行详细的分析与核算,从而进一步明确其维修方式是否科学、经济.这样才能够更好地保证维修工作的顺利开展.最后,需要注意的一点就是,由于机车本身具有很强的复杂性,所以在确定维修策略之前必须先进行充分的调查、分析,只有这样才有利于提高决策的科学性.机车维修计划制定通过对以上数据进行分析,可以得出以下结论:在不考虑其他因素的情况下,当机车发生个故障后,其对应部件的预防性维修次数为.因此,可将该部件视作“非修”件,即只要机车没有发生任何故障就不需要对其进行预防性维修.同时也说明了,若想使机车始终保持良好状态,则必须保证每次都能够及时地发现和处理故障.为此,需要制定合理有效的维修策略来实现这一目标.本文以某型内燃机车牵引电机为例,结合实际经验及相关理论知识,由于不同部件之间存在较大差异,所以仅列出部分具有代表 意 义 的 部 件,并 且 这 些 部 件 均 处 于 正 常 运 行状态.机车维修计划实施通过对上述数据进行分析,可以得到以下结论.首先是部件重要度排序结果:在所有部件中,制动缸、牵引拉杆和轮对这三个部件的可靠性相对较高;其次,从预防性维修角度来看,需要重点关注的部件为制动缸和牵引拉杆;最后,从经济效益角度考虑,应优先安排对这两个部件的检查与修理工作,以提高整个系统的可靠性水平.因此,针对以上分析结果制定了维修策略并将其应用到实际生产过程中去.通过对上述分析,确定了机车各部件的重要程度.在此基础上制定相应的预防性维修策略,并将其应用到实际中去.以某机务段为例,该单位配属有HX D 型内燃机车台,每台机车均配置一名司机、两名司炉工和一名乘务员;其中,C B F型柴油机车是主要担当调车作业任务,而且由于该类型机车运用时间长,部分零部件磨损严重,因此需要进行定期检修.结论与展望本文对机车车辆进行了预防性维修策略的分析和建模,并在此基础上提出相应的优化方法.通过对不同情况下的维修策略进行对比,可以发现其优劣势以及适用范围;同时还能够得到一些关于维修策略选择的规律性认识,从而指导实际工作中的具体应用.但是由于篇幅有限,文中只给出了部分典型工况下的优化结果,没有考虑其他情况.另外,由于所涉及到的参数较多且复杂,因此需要进一步深入地开展研究来建立更为精确、合理的数学模型.当产品发生故障时,应该采取更加积极主动的方式去处理;而当产品处于正常运行状态时则需要考虑到其经济效益问题,尽可能地减少维修次数或延长维修周期来达到降低维修成本的目的.因此,针对不同的情况制定合理有效的维修计划能够使得企业获得更大收益,同时也为以后的研究工作提供一定参考价值.而且,随着产品使用时间的增加,其维修费用也会随之上升.因此,为了减少维修次数、降低维修成本以及提高设备利用率,必须要不断地改进现有的维修策略,使之能够适应新形势下的要求.参考文献:赵亚辰基于预防性维修策略的机车维修计划优化研究D北京交通大学,陈绍宽铁路牵引供电系统维修计划优化模型与算法D北京交通大学,宿峰粒动车组部件预防性维修策略优化与备件库存管理研究D兰州交通大学,D O I:/d c n k i g l t e c B K o g e lA M a r q u a r d t,韩 才 元机 车 运 营 费 用 的 降低 与机车特定运用参数相关的柔性维修周期J国外内燃机车,():