CRH_3型动车组高压电器系统可靠性研究.pdfVIP

CRH_3型动车组高压电器系统可靠性研究

摘要：由于动车组科技含量高、运行速度快、安全责任重大，其可靠性有严格

的要求。可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。我

国动车组还没有经过完整的生命周期，高速动车组高压电器系统部件的全生命周

期的管理还没有实践经验，对高压电器系统及其部件的可靠性设计还没有实践数

据的支撑，现有高压电器系统及其部件的可靠性设计还处于技术引进和理论研究

的阶段。

关键词：CRH_3型动车组；高压电器系统；可靠性；

CRH_3系列动车组采用一些控制继电器来根据乘务人员的指令信号和动车上

各种装置的运行工况，自动检测和传递信号，以实现动车组各种电路的自动转换，

实现简单的逻辑运算和控制，保证各有关独立器件正常工作。对于一些频繁动作

的高压电器，其控制电路中继电器动作次数较多，易发生触头粘连现象，从而影

响动车组正常运行。

一、可靠性分配原则

可靠性分配就是在产品研制任务书（或合同）中规定的总体可靠性指标，自

顶向底，由上到下，从整体到局部，逐步分解，分配到各系统、分系统及设备。

也就是上一级产品对其下一级产品的可靠度定量要求，是一个演绎分解的过程。

由于ＣＲＨ３Ｃ型动车组服役时间比较短，牵引系统在运用阶段经过了大量的质

量整改（尤其是武广线），利用现有的故障信息统计其故障率和寿命指标分布难

度较大。因此根据ＣＲＨ３Ｃ型动车组牵引传动系统结构和特点，采用专家评分

分配法对在武广线运用的ＣＲＨ３Ｃ型动车组牵引系统可靠性指标进行预分配。

专家评分分配法参考以下的准则进行评价。各个因素评分值范围为１分～１０分，

评分越高说明对产品的可靠性指标越低。（１）复杂程度。它是根据产品组成单

元的数量以及组装的难易程度来评定的，越复杂的产品，可靠性就越低，要达到

高可靠性就需要付出高代价，最复杂的评１０分，最简单的评１分。（２）重要

程度。根据在牵引传动系统重要程度评定，重要的部件可靠性要求高，给以较低

的评分，如齿轮箱，影响不大的评１０分，最重要的评１分。（３）技术成熟度。

根据产品目前的技术成熟度来评定。成熟度低的评１０分，成熟度高的评１分。

（４）环境条件。根据产品单元所处的环境来评定。单元工作过程中会经受极其

恶劣的严酷环境条件的评１０分，环境条件好的评１分。由于高压电器和牵引单

元结构较为复杂，工作条件比较恶劣，分配的故障率就有所上升，平均故障间隔

时间较短。可见冗余设计可以有效地降低系统故障率，提高故障间隔时间，对电

气设备进行再分配。

二、CRH_3型动车组高压电器系统可靠性

高压电器系统可靠性1.模型。可靠性框图用来表示系统各部分之间的功能关

系以及逻辑关系。系统各部分由部件、组合件、单元等构成，系统的可靠性依赖

于每一部分的可靠性，也依赖于每一部分的组合方式。高速动车组可靠性是指在

运用条件下和规定时间内动车组达到预定功能的能力。动车组作为铁路运送旅客

的载体，其高压电器系统有着重要的作用，任何高压电器系统关键部件的损坏将

导致列车的晚点，影响运营秩序，还会危及列车的安全运营。本文以CRH3型高

速动车组高压电器系统部件故障造成的列车运行晚点作为可靠性考核指标（该指

标代表两个牵引变压器均能正常工作），利用可靠性的方法对cRH3型高速动车

组高压电器系统进行可靠性评估。CRH3型动车组由两个牵引单元组成，当动车

组正常运行时，优先选择的受电弓（通常情况下为司机占用端的后弓）从接触网

上取电，经各高压电器设备提供给动车组，两个牵引单元都正常工作。当优先选

择的受电弓正常工作时，另一台受电弓及其配套的设备处于备用状态。当出现异

常情况，导致优先选择的受电弓降弓，经优先级配置之后，备用受电弓及其配套

的高压电器设备投入正常工作。当优先选择的受电弓工作时，车上与之配套的高

压电器设备在逻辑功能上成串联关系。受电弓从接触网上获取电能，经主断路器、

车顶隔离开关等输送给两个牵引单元，每个牵引单元上与其配套的高压电器设备

在逻辑功能上也成串联关系。根据CRH3型动车组高压电器系统各部件的逻辑功

能关系，结合串联系统、并联系统、旁联系统的可靠性框模型，建立CRH3型动

车组高压电器系统的可靠性模型。

高压电器系统可靠性指标。一是可靠性规律。动车组是大型复2.杂系统，而

高压电器系统是动车组的重要组成部分。根据现代维修理论和可靠性理论，大型

复杂系统的故障发生是随机的，并且故障发生后及时进行更换或修复，故障率会

保持相