机车车辆论文
机车车辆整车可靠性指标的探讨
摘要：通过对机车车辆整车的可靠性指标进行探讨，提出了MDBF、MDBFF和上线率作为机车车辆制造企业产品可
靠性指标的建议，为制造企业进一步满足用户要求、开展产品可靠性的研究奠定基础。关键词：机车车辆；可靠性指标；平均故障间隔距离；平均功能故障间隔距离；基本可靠性；任务可靠性0引言
随着我国国民经济的快速发展，交通、物流与日俱
增。铁路运输担负了全国货运总量的70%和客运总量的60%。作为承担铁路运输的装备机车车辆运用的安全准点，是保证铁路运输的关键因素之一。因此要求机车车辆具有很高的可靠性。最新的国际铁路行业标准IRIS更是明确提出了对RAMS（可靠性、可用性、可维护性和安全性）的要求。因此提高产品的可靠性，已是铁路装备制造企业参与国际竞争的关键因素。由于我国对机车车辆整车可靠性的相关研究还处于初步阶段，目前只能参照其他系统的可靠性标准，凭经验及大致的统计数据来提出可靠性的要求，尚未建立成熟的可靠性指标和验收体系，使得机车车辆整车可靠性管理不尽人意。因此开展机车车辆可靠性要求的研究，建立科学规范的机车车辆可靠性指标和验收体系对于机车车辆制造企业具有深刻的意义。
由于机车车辆整车的可靠性指标及其验证方法极为
复杂，本文仅对其可靠性指标的建立进行探讨，并提出建议。
1机车车辆整车可靠性指标现状
目前从机车车辆整车的技术文件中可以看到，涉及到的可靠性指标基本上为机破率、临修率和碎修率。然而，在具体使用机破率、临修率和碎修率来考核机车车辆整车的可靠性时将存在着一些问题。
根据IEC60050（191）的定义，可靠性是“产品在规定
的条件下和规定的时间区间（t1，t）2内完成规定功能的能力”，它的定量化指标可靠度，就是“产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定的功能的概率”。因此，实际上讨论可靠性就是讨论故障概率。机车车辆机破率，是以在用机车车辆总运行公里数除以从时间t=0至时间t=t1的累计机破故障数量而得到的比率。机车车辆临修率，是以在用机车车辆总运行公里数除以从时间t=0至时间t=t1的累计机车非修程入库检修的故障数量而得到的比率。机车车辆碎修率，是以在用机车车辆总运行公里数除以从时间t=0至时间t=t1的累计机车非修程不入库检修的故障数量而得到的比率。这都是一种累积故障概率（F（）t）。
首先，由于这种累积故障概率考核的是所有在用的特定机型的机车车辆，那么在用的机车车辆的运行公里数的大小对累积故障概率的影响很大。运行公里数越大，累积故障概率越小。同时由于每一台（批）机车车辆投入运用的时间不同，按照产品故障浴盆曲线的原理，出现的故障类型和概率是不同的。而我们就特定时间统计所有机车车辆的运用，就可能出现故障类型和概率的偏差。其次，可靠性分为固有可靠性和使用可靠性，也可分为基本可靠性和任务可靠性。机破率、临修率和碎修率，考核的是固有可靠性、基本可靠性，还是考核使用可靠性、任务可靠性，必须加以说明，否则容易对可靠性产生不同的理解，从而采取不同的可靠性保证方案。
第三，机破率的统计，以导致任一列车晚点5min（以京广线为例）的设备故障为机破故障。然而，在实际运行中，当设备故障后，影响列车晚点的因素是多方面的，它不仅与故障类型、系统的可维修性有关，还与司乘人员的技术水平、产品设计的冗余等有密切关系。如：机车运行途中硅机组因电容击穿显示主接地故障，司乘人员隔离部分电机维持运行，正点到达，未造成机破，但实际上产品出现了故障；有时，也可能因培训不到位，司乘人员对
产品不熟悉，可能操作不当，使得列车晚点而导致机破，但产品本身却未出现故障。从上述分析可以看出，机破率、临修率和碎修率难以真实、全面的反映产品的可靠性，对推动制造企业提高产品可靠性的作用有限。因此，有必要对机车车辆整车的可靠性指标加以研究与探讨。2机车车辆整车可靠性指标国际电工委员会（IEC）、欧洲标准（EN）均针对轨道交通制定了可靠性要求，即IEC62278、EN50126、EN50128、EN50129等。但这些标准仅给出了轨道交通适用的可靠性典型参数示例，不具有实际的操作指导意义。通过对比IEEE有关标准和机车车辆实际运行经验，在考虑机车车辆整车可靠性指标时，建议使用平均功能故障间隔距离（MeanDistanceBetweenFunctionalFailure，MDBFF）、平均故障间隔距离（MeanDistanceBetweenFail-ure，MDBF）以及机车车辆上线率（OnLineServiceRate）三个指标来综合衡量机车车辆整车的可靠性。
MDBF作为机车车辆整车基本可靠性的特征量，可
以反映出整车运用对维修人员、维修时间、维修费用、备品备件需求的要求。一个系统基本可靠度低，即使能够满足任务可靠度的要求，也会导致系统维护成本高。或者说通过设备冗余的保证，虽然能够满足任务可靠度，但其后发生的维修成本也是不可忽视的，由此带来的系统复杂程度增加，系统基本可靠性也会降低。
从国际轨道交通装备制造企业设立的质量指标来
看，有6项指标属于MDBF要衡量的范围。具体如下：1）零公里故障：产品到段尚未正式投入运用阶段出现的故障。
2）早期故障：产品投入运用至定义的最短修程阶段出现的故障。
3）运行故障：产品在正常运行中出现故障但能到达目的地。
4）非定期检修：不在规定的修程时间所进行入库检修和不入库检修。
5）停机故障：产品在运行中突然停机，但因重联或连挂的原因能够被牵引到达目的地。
6）使命故障：产品在运行中故障而不能到达目的地。MDBFF作为机车车辆整车任务可靠性的特征量，可以反映出整车在规定的时间段内或任务段内完成规定功能的能力。这个特征量与我们现行通用的机破率有近似之处，但量纲不同。作为制造企业，为了保证整车的任务可靠，不得不在整车设计中考虑一定的设备冗余，同时又得兼顾系统的简化，这是一对矛盾。
MDBF和MDBFF两项可靠性指标反映的是机车车
辆在承担运输任务过程中的质量状况，它们均不能反映机车车辆不承担运输任务时的质量状况。有时，上线运行的机车车辆质量状况良好，没有出现故障，但在段备用的机车车辆质量状况却不佳，甚至不能上线运行。虽然MDBF和MDBFF两项可靠性指标能满足要求，但备用机车车辆的质量状况却无法满足用户的要求。因此，国际铁路行业引入了上线率这一指标。机车车辆上线率的定义是上线运行的机车车辆数与良好的备用机车车辆数之和除以总机车车辆数。上线率指标客观地反映了制造企业的服务质量、产品的可维护性和可用性水平，也影响了用户运输的可靠性，是用户目前关注的焦点之一。因此，机车车辆整车上线率也应当作为可靠性的指标。
综上所述，可以将MDBF作为基本可靠性指标，衡量机车车辆整车对维修人员、维修时间、维修费用、备品备件需求的要求。将MDBFF作为任务可靠性指标，衡量机车车辆整车完成规定功能的能力。上线率作为整车可靠性的关联指标。
3MDBF和MDBFF的测算
由于机车车辆是大型机电产品，不能简单以电子零部件或机械零部件来测算可靠性数据。虽然零部件本身故障模式的种类并不多，但成为整机产品后，需考虑的因素就比较多了，如各零部件所具有的故障模式的组合，由于零部件的组合而组成的（不是来自零部件的故障）故障模式的复合。因此从整机来看，形成大量近似函数的复合，其形式变得复杂。
实际测算中，可以用威布尔概率纸测算故障概率直线的斜率，以获得形状参数m来确定故障的性质（m=1，偶然性故障；m>1，耗损性故障）。
用指数分布来概算故障率λs，系统的每个单元都服从指数分布，则单元可靠度R（i）t=e-λit
系统可靠度R（st）=e-λ1te-λ2te-λ3t……e-λnt=e-λst系统故障率λs=λi
平均故障间隔时间MTBF=1/λs
考虑到传统上机车车辆故障是按照运行公里数进行统计，加之机车车辆在段备用的时间对平均故障间隔时间将产生影响，因此建议采用平均无故障间隔距离
（MDBF）来代替平均故障间隔时间进行可靠性的概算，仍然要统计1/λs。
以配属三个机务段的某车型某年十月份的故障统
计，来测算该车的MDBF和MDBFF，可以看出其与机破、
临修的差异，如表1和表2所示。通时，RC回路中的冲击电流过大（为电容器最大工作电流的2.55倍），使电容器加速老化，出现降级或损坏。电阻的功率为最大工作功率的1.55倍，不能满足电阻的工作要求。
2）采用改造后参数（R=12.4Ω，C=18μF），在整流桥90°开放，晶闸管导通时，电容的放电电流的峰值只为改造前取值的1/3，电阻的功率也比改造前参数取值下降100W左右。晶闸管关断时，电容器的放电电流峰值为改造前的1/2，更好地改善了整流元件的工作条件。3）改造后，在整流桥90°导通时，电容器的极限工作电流值只为最大工作电流的1.2倍，电阻的极限工作功率为最大工作功率的1.4倍。考虑到整流桥90°换向为瞬时发热，电阻有一定的散热时间，电阻出现烧损的可能性较小。4结语
201*年底在新乡机务段和准格尔机务段，按照上述改造方案各试改了5台SS4改型机车，运行至今没有再次出现RC回路电阻和电容烧损击穿问题。说明该改造方案能解决SS4改型机车RC回路电阻和电容烧损击穿故障。并且该改造方案简单，改造成本低，适合在其他SS4改型机车进行批量改造。参考文献：
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[2]蒋家久.电力机车牵引绕组阻尼电路参数匹配对设备安全的影响[2][J].铁道机车车辆，201*（4）.
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铁道机车论文铁道机车车辆论文
浅谈铁道机车车辆专业课程项目教学法的实施
[摘要]项目教学法作为课程改革的主要方法，是指学生在教师指导下，通过完成一个完整的“工作项目”而进行学习的教学方法。机车车辆专业是一个对操作性要求非常高的专业，在机车车辆专业教学中引进项目教学法，能够提高学生的动手操作能力，以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。从而提高教学质量。使学生今后能更快适应职业岗位的要求。
[关键词]机车车辆项目教学法实施
机车车辆专业是一个对操作性要求非常高的专业，是与社会实际职业岗位联系密切的专业。学生如果不能真正对机车设备进行操作，没有实际检查、检修和机车操纵的经验，就根本谈不上掌握机车车辆的专业技术。所以，要真正使学生掌握掌握机车车辆的专业技术，一方面要具备机车车辆实验实习的硬件条件，另一方面要有适合学生最大限度理解和掌握机车车辆专业技术的教学方法。1.机车车辆专业课程教学的现状及分析
目前，铁道机车车辆专业课程普遍存在教学效果不佳的情况。说其不佳有两个方面的问题。一是指学生很难按要求完成教材包含的学习内容，达到教学大纲所要求的教学目标，二是指学生所学习的最终效果不能满足社会相关职业岗位的需要。
学生为什么不能在规定的课时内达到预期的教学目标，原因是多方面的。从教学的角度来看，主要存在以下几个方面的问题：一是教
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师没有根据学生的实际情况和认识规律进行教学。二是教师没有根据专业课程的自身特点去实施教学。三是目前很多专业课程的教材编写过于理论化，与社会实际职业岗位的要求脱节。
高职的学生普遍存在基础知识薄弱、领悟能力水平较低、注意力不能长时间集中、意志力不强、学习主动性不够等弱点。但同时也存在喜欢动手操作、思维活跃等长处。鉴于这种情况，专业课程的教学要求更加具体化、生动化、实际化。教师要对教材进行深入细致的研究，制定出适合学生特点，遵循专业教学规律的教学方案，这样才有可能充分调动学生学习的积极性，主动参与到教学当中，实现良好的教学效果。
目前传统的教学模式，适宜于侧重理论学习的学科导向的普通教育，而不适应以技能教学为主的就业导向的职业教育。职业教育的目标是培养合格的技术工人，他们毕业之后普遍面临的主要问题是就业，能够使学生尽快适应就业岗位的要求，掌握就业岗位所要求的知识技能，是职业教育的根本目标。
项目教学法为主的教学在培养关键能力方面有一定的独到之处。在培养学生专业能力的基础上，培养学生的创新能力、社会能力、方法能力等关键能力，全面培养学生的综合能力，而我们专业课程教育在这方面的能力的培养比较缺乏。基于以上观点，我认为铁道机车车辆专业课程的教学采用项目教学法是达到良好教学效果、实现教学目标的最佳方法。
2.项目教学法的实施步骤
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项目教学法的实质是将教学过程与生产过程结合起来，模拟实际的工作过程，使学生在虚拟的生产活动中主动地去获取和掌握知识和技能，培养良好的工作和学习态度，良好的行为习惯和道德情感。机车车辆专业一方面要求学生理解和掌握大量的理论知识，另一方面对学生动手操作能力的要求也是非常高的。在机车车辆专业教学中引进项目教学法，既可以帮助学生充分领悟机车车辆中抽象的概念，更重要的是能够提高学生的动手操作能力，以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。从而提高教学质量，使学生今后能更快适应职业岗位的要求。
在机车车辆专业教学中项目教学法实施的一般操作程序如下：(1)确定项目任务。组织教师分析项目涵盖的跨学科的知识及涉及到的专业科目，确定项目的目标和任务，详细编写《项目(课题)任务书》。任课教师在全面深入理解教学内容的情况下，将教学内容项目化，使之成为学生具体操作的工作内容。
(2)布置项目。由任课教师对全班同学进行分组，一般根据实验实习条件将学生分为6人或8人一组。分发《项目任务书》，讲解项目要求，使各小组明确学习任务和要求。由每组成员推选一名组长(也可以称为项目经理)，具体负责学习项目的计划组织和实施，其问负责与任课教师进行沟通，以解决学习过程中遇到的难题。(3)各工作小组拟订活动计划与方案，教师审核计划。项目小组拟订课题实施计划，设计一份详细的《项目活动计划》，每个小组成
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员都要有成果汇报任务，各小组都要有成果汇报，在计划书中学生可随时记录项目进展情况，以便教师随时检查和指导。
(4)项目小组的活动实施，学生动手实践。给学生下达工作项目(工作内容)，由各组组长组织本组成员对项目进行分析，制定工作计划，分配每位组员工作任务，强调工作要求。学生通过翻阅、取舍、整理资料，进行项目任务的设计和验证，通过解构单元实体、到实验室做实验验证相关结论、在实习室进行实际装接操作和调试等实际环节，不断提出问题，再通过小组讨论、请教教师等途径解决问题，最终完成课题任务。
(5)项目答辩与师生评价。任课教师对各组项目的完成情况进行检查，对各组工作学习情况做出客观的评价，以激发学生的竞争意识和进取心。通过“项目成果汇报、学生自己进行自我评估、组别互评、教师点评、师生共同总结”等程序完成对各小组课题任务完成的评价。并将项目任务完成的评价结果列为项目学习成绩的一个部分。(6)归档或结果应用。任课教师对项目进行总结，分析学生在项目完成过程中出现的问题，提出解决办法。总结本次课的学习要点，学生要掌握的知识技能，学生要注意的情感态度。并把项目工作的结果归档或应用到企业和学校的生产教学实践中去，以使项目工作的结果尽可能具有实际应用价值，指导后续工作。
铁道机车车辆专业从机车总体布置、电气设备的检查维护、机车操纵作业等可以采用项目教学法。学生在完成每个项目的过程，既是
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工作过程又是学习过程，而且是与实践紧密结合的学习过程。通过这种方式的学习，学生必然能够真正理解理论知识，切实掌握操作技能。3.项目过程的评价
项目学习不同于传统的学习方式，评价也相应有所不同，其标准和方式明显不同于强调固定答案和注重知识体系的传统学习，对学生的评估主要根据每个学生在该项活动中的参与程度、所起的作用、合作能力及成果等进行评价，可先由学生自己进行自我评估，之后再由教师对项目工作成绩进行检查评分。师生共同讨论、评判在项目工作中出现的问题、学生解决问题的方法及学生的学习行为特征。通过对比师生的评价结果，找出造成评价结果差异的原因。4.实施过程注意以下几个方面
第一，要真正调动起学生参与的积极性。学生参与的积极性是项目教学法成功的关键，没有学生的主动参与，项目教学法就无从达到预期的目标，甚至会使整个课堂无法控制。
第二，要培养组长的组织指挥能力。组长是一个组的灵魂，所有工作的安排都要组长具体落实。实际上组长就是任课教师的得力助手，学习任务能否完成，组长的工作相当关键。第三，要注意对各组的巡视，以了解各组完成项目的情况，及时予以帮助，保证项目的按时完成。项目教学法是经过检验的非常适合职业学校专业教学的教学方法。
要真正运用好这个教学方法，必须经过反复的实验和努力才能最大限度地发挥这个先进教学方法的作用。
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5.结论
在项目教学法的教学活动中，改变了传统教学方法中教师为主体的局面，变学生的被动学习为主动的探究性学习。教师在整个教学活动中仅仅起一个指导和辅助的作用。学生“自主学习过程”与教师“主导教学过程”是有区别的。项目教学法能最大程度地调动学生学习的主动性、参与性，使其独立学习，独立思考，团结协作，发挥想象力和创造力，有效地锻炼和提高学生的专业能力、社会能力、方法能力和综合能力。“项目教学法”将有利于推动“以学生为本、以服务为宗旨”的高职教学过程与教育工作的改革参考文献：
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[3]何小琴，关于案例教学法的总结[J]，课程主讲教师201*，12
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