陈永疆

（哈密机务段，新疆哈密839001）

基于FTA方法的和谐机车牵引电机轴承预防性维修的探讨

陈永疆

（哈密机务段，新疆哈密839001）

文章利用失效树分析法（Fault Tree Analysis，简称FTA）探究导致和谐牵引电机轴承失效的关键因素，以此为切入点制定谐机车牵引电机轴承维护最优的预防性维护方案，从而提升和谐机车牵引电机轴承在段运行可靠性和维护的经济型。

失效树分析法；轴承；预防性维修；牵引电机

随着我国重载和谐机车全面运用，已成为铁路货运任务主要牵引动力，牵引电机作为和谐机车走行部的重要部件，使用条件要求苛刻，在使用中很容易由于各种内外部因素影响导致轴承的早期失效。随着维修理念的进步，目前的修复性维修手段机制逐步显示出不适应，预防性维修在机车检修中逐渐凸显出其优越性，建立合理的牵引电机轴承预防性维修措施，不仅可以提高牵引电机轴承的寿命和减少日常维修工作量，而且可以提高检修效率、节约资源。

失效树分析法（Fault Tree Analysis，简称为FTA)是一种直观的图像化演绎方法，是一种对复杂系统故障进行分析、评价的有效方法。利用该方法分析导致牵引电机轴承失效的关键因素，以此为切入点制定和谐机车牵引电机轴承维护最优化的预防性维护方案，从而提升和谐机车牵引电机轴承在段运行可靠性和维护的经济型。

1 FTA概述

失效树分析法（Fault Tree Analysis，简称为FTA）系统故障逻辑关系研究中常用的一种重要方法。它将最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，然后找出导致这一故障发生的全部直接因素，以此类推，直到那些故障机理已知的基本因素为止。通常把最不希望发生的事件称为顶事件，不可再分的事件为基本事件，而介于顶事件与基本事件之间的一切事件称为中间事件，用特定的符号代表这些事件，再用适当的逻辑门把顶事件、中间事件和基本事件联结成树形图，即得到失效树，它表示了系统设备的特定事件（不希望发生事件）与各子系统部件的故障事件之间的逻辑结构关系。

在故障树分析中，如果故障树底某几个底事件集合同时发生，将引起顶事件的发生，这个集合就成为割集，它是系统的一种故障模式。将导致系统故障发生最小故障模式的集合称为最小割集。设故障树中有n个底事件X1,...,Xn,C∈{X1,...,Xi}为某些底事件的集合，当其中全部底事件都发生时，顶事件才发生，则称C为故障树的一个割集。若C是一个割集，而任意去掉其中一个底事件后就不是割集了，这样的割集称为最小割集。

故障逻辑树图便于找出系统故障原因、它通过故障逻辑树列出逻辑表达式，求得构成事故的最小割集和防止事故发生的最小径集，确定出各基本事件的结构重要度排序，得到导致系统故障的薄弱环节，以便改进现有设备及检修状态，指导运行和维修，防止故障产生。

2 和谐机车牵引电机轴承FTA建立

和谐机车牵引电机轴承作为一个重要的精密支撑原件，其使用环境以及日常维护与其使用寿命有着直接的关系，如果维护使用不当，轴承寿命会大打折扣，导致轴承早起失效。

基于哈密机务段发生的多起牵引电机轴承故障的事件，根据轴承损坏的机理、应用环境及日常维护中影响因素的逻辑关系建立如下失效树，如图1所示：

图1 牵引电机轴承失效树

该失效树中基本事件为{X1,X2,X3,X4,X5,X6}

利用Fussed法求解牵引电机轴承失效树最小割集过程如下：

通过简化、吸收得到：

则得到系统的3个最小割集合为{X1,X2,X3},{X1,X2,X6},{X1,X2,X4,X5}。

3 FTA方法的现场运用

（1）轴承的日常检测。哈密机务段目前配属HXD1C型电力机车125台。对于机车走行部轴承监控采用两种方式，一是通过JK11430机车走行部车载监测装置进行实时跟踪，并利用作业人员对机车每趟走行部监测装置数据进行实时分析，专业技术人员对数据进行二级分析，提高数据利用率。二是在修程内对牵引电机轴承进行顶轮检测，通过峭度系数以及均方根数值整体判断轴承振动冲击情况。

（2）轴承在段日常维护。①对机车牵引电机、抱轴承、轴箱轴承等部件定期补充油脂。②结合修程对齿轮箱油脂进行更换。③日常检查牵引电机磁性螺栓、清渣孔、齿轮箱油脂以及牵引电机轴承密封状态。④修程内清洗牵引电机磁性螺栓。

（3）轴承故障的处理。结合FTA理论方法，对于故障及疑似故障轴承，哈密机务段根据大量走行部监测装置数据分析以及故障轴承解体情况总结出适应各种传感器安装方式的“跟踪控制”、“复查判断”条件，同时依据顶轮检测作为复测手段，当轴承达到“跟踪控制”条件时，根据轴承振动SV值的趋势实施顶轮检测方案后进行处置；当轴承达到“复查判断”条件且顶轮检测出现故障图谱时，及时对轴承进行预防性更换。

在上述方法的指导下，从2016年至今，哈密机务段机车轴承运用方面通过有效的检测检修防控了多起隐患线上未发生故障，有效保证了机车的在线安全及正常运用。

从以上计算得到的三个割集对比可以看出，机车冲击振动和机车负荷对牵引电机轴承失效有着重要的作用，同时日常维护也是保持轴承运行良好的关键因素。由于机车负荷是不可变更因素或者考虑到机车使用效率的最大化，在牵引电机使用过程中，采取对轮对维护使振动冲击减弱，机车顶轮检测预防已隐患轴承固死以及在牵引电机轴承润滑等预防性维等措施，可以极大减少牵引电机轴承失效，文章基于以上分析，主要提出以下预防性措施：

（1）机车在运行中由于负荷、运行线路、控制及天气原因，不可避免的会导致轮对损伤，但是如果不及时修正，轮对失圆会加剧，导致机车牵引电机轴承承受振动冲击加剧，会使轴承油膜破裂，出现滚道损伤，最终导致轴承失效，所以及时对失圆的轮对修复是减少轴承故障的有效途径之一。

（2）基于机车负荷较大，在不产生过大振动冲击的情况下，也可能出现轴承失效，为了减少该故障的发生，对机车按修程进行轴承顶轮监测，结合机车走行在线监测数据，可以有效剔除存在风险隐患的牵引电机轴承，提前预防牵引电机轴承在线路上出现故障。

（3）牵引电机轴承在运转的情况下，润滑是否良好，也是影响轴承重要因素之一，所以在日常牵引电机轴承维护中，需要对牵引电机轴承的润滑状态做详细的检查和维护，提高清洗磁性螺栓疏通油路次数，保证有足量的润滑油，保证轴承润滑状态良好。

总之，基于以上分析，牵引电机轴承作为机车走行部的关键精密部件之一，一旦出现损伤便不可修复，所以只有通过采取有效的预防性的措施，保证其在运行中不受损伤，才能保证牵引电机轴承的有效应用。

［1］魏选平.故障树分析法及其应用［J］.计算机科学与技术，2004,（3）：43～45.

陈永疆（1966-），男，重庆人，高级工程师，主要从事内燃、电力机车检修管理工作。