1 概述
钢轨的主要功能在于引导列车车轮运行前进，同时承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。由于列车车轮与钢轨长期作用，钢轨表面会产生 疲劳裂纹、剥落 掉块、波浪形 磨耗、钢轨 侧磨、假轮 缘磨耗、光带 分布不均匀 等病害，会造成车辆晃动、噪音，加速列车零部件损耗，使钢轨寿命缩短以及影响列车安全运营。
钢轨打磨车是目前较为先进的大型检修设备，也是目前消除以上钢轨病害较为快速、有效的手段。
由于钢轨打磨车价格昂贵，同时涉及电、气、液集成的作业系统，专业性要求高，维修保养不当会增加故障率，带来严重的经济损失。
通过结合“故障树分析法”，建立钢轨打磨车故障预防机制，实现钢轨打磨车“零故障率”体系。
2 问题及安全隐患
2.1目前存在的问题
2018年6月15日，石家庄地铁一号线体育场-北宋站上行区间，钢轨打磨作业时，左三磨头下放过程卡阻，响应不及时。（图1）
2.2安全隐患
影响钢轨打磨作业质量、钢轨病害消除速率降低，加大人工作业量和设备使用时长，从而诱发缩短设备使用寿命的现象。
2.3故障原因
钢轨打磨车进行除尘作业时，磨头组件向外摆动角度45°，但是内侧导向杆呼吸器位置隐蔽，除尘作业时容易忽略（图1）。
图1 内侧导向杆呼吸器隐蔽
呼吸器清理不及时，会吸入过多铁屑进入导向杆套内，导致导向杆下放卡阻，响应不及时。
2.4故障处理
清理呼吸器口以及内侧导向杆套内灰尘铁屑，向导向杆加注润滑液后，设备恢复正常。（图2、图3）
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- 图2 导向杆套内灰尘多
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- 图3 加注润滑液
2.5故障处理方式的缺陷
当设备已经发生故障后，经过筛查得出故障原因，此方法处理设备故障比较被动，因为设备故障已经影响钢轨打磨作业，无法提前防止故障发生以及因设备故障带来的安全隐患和经济损失。
2.6故障优化建议
建立“故障预防机制”，提前做好故障预防工作，防止故障发生。故障树分析法就是将故障提前预防的一种故障预处理方式，将钢轨打磨车结合“故障树分析法”，可以实现故障预防。
3.故障树分析法
3.1什么是故障树分析法
故障树分析法是一种演绎工具，它假设设备或过程的功能失效。它用于定义特定事件并确定其根本原因，结果以图形方式显示在故障模式树中。
在获取了有关进程的所有信息后，列出所有可能导致不需要的事件的根本原因。这些“底层”事件通过“中间”事件链接到流程图中的顶部事件。对于顶部事件和基本事件之间的连接，应使用定义的逻辑路径。
3.2故障树分析法的优势
- 故障树创建系统的可视记录，显示事件之间的逻辑关系，并导致故障的引线。它帮助他人快速了解分析结果，并找出设计中的弱点并识别错误；
- 故障树分析显示维护团队成员如何出现问题以及导致主要故障事件的潜在路径的可视化表示；
- 自上而下的定性故障分析方法。系统地推导出不期望的根本原因，同时可以评估低级故障后果；
- 它解释了人为错误。许多人关注工具、系统或其他不涉及人员的问题。故障树分析会考虑工作系统的人以及他们可能造成的各种瓶颈；
- 它一次侧重于一个故障。使用故障树图时，可以将故障网络分解为一系列问题，这些问题可以更有条理地解决。
3.3如何建立故障树图
将形成系统故障的原因，由总体至局部按树状进行逐级细化，找出引发故障的直接原因，将它们作为第2级。再依次找出引发第2级故障事件的直接原因作为第3级，如此逐级展开。
通常将典型故障称为“顶层问题”，不再深入探究的最基本的故障事件称为“底层问题”。介于“顶层问题”和“底层问题”之间的故障事件称为“中间问题”。把“顶层问题”、“中间问题”和“底层问题”用适当的OR逻辑门自上而下逐级连接起来，所构成的逻辑结构图，就是某个典型故障的故障树图[2]。
鉴于故障树分析法覆盖面广、功能性强，在此只讲解适用于石家庄地铁钢轨打磨车故障树图的建立。
4 钢轨打磨车结合故障树图
4.1如何实施故障预防机制
结合故障树分析法，对钢轨打磨车的故障提前预想，将钢轨打磨车典型故障作为“顶层问题”，将可能引发“顶层问题”的原因逐级分解，列为“2级事件”，然后对“2级事件”的原因再进行逐级分解，列为“3级事件”依次进行。无法再向下分解的问题属于“底层问题”，各层级问题通过“OR门”进行联结，表示当 有其中一项故障发生时都有可能引发“顶层问题”的出现。
通过日常维护保养作业将“底层问题”消除，即可避免“顶层问题”的出现，以达到钢轨打磨车故障的预防。同时建立“故障树快速查询表”，以便快速查询故障发生的路径，避免故障再次进一步发展[3]。
基于故障树分析法对“磨石不下放故障”建立故障预防机制，如下（表1、图4）：
图4 磨石不下放故障预防系统
表1 故障树图快速查询表
| A1 | 导向杆卡阻 | C5 | 密封圈损坏 | E1 | 检查液压油各过滤滤芯 |
| A2 | 进给油缸故障 | C6 | 油缸杆芯划伤 | E2 | 定期更换密封圈 |
| A3 | 电磁阀故障 | C7 | 密封圈损坏 | E3 | 参照液压油污物处理图 |
| B1 | 导向杆内污物 | C8 | 电磁阀芯卡阻 | E4 | 清理毛刺 |
| B2 | 导向杆芯划伤 | C9 | 插头组件接线老化、引线脱焊 | E5 | 加强技能培训，减少不必要的操作 |
| B3 | 呼吸器堵塞 | C10 | 线圈老化、内部断线、线圈升温高 | E6 | |
| B4 | 固定螺栓松动 | D1 | 调节至正确压力 | E7 | |
| B5 | 油压低 | D2 | 参照电磁阀故障检查图 | E8 | |
| B6 | 内泄露 | D3 | 定期更换密封圈 | F1 | |
| B7 | 阀体故障 | D4 | 液压油有污物 | F2 | |
| B8 | 电磁铁故障 | D5 | 正常磨损老化 | F3 | |
| C1 | 除尘作业不到位 | D6 | 液压油有污物 | F4 | |
| C2 | 未画线，检查不到位 | D7 | 阀体磨损有毛刺 | F5 | |
| C3 | 压力调节不正确 | D8 | 定期检查、更换 | F6 | |
| C4 | 溢流阀故障 | D9 | 业务不熟练导致通电时间长、频率高 |
4.2故障预防机制小结
综上所述，通过故障树图分析得出：将除尘作业、液压油过滤滤芯检查、定期更换配件、加强技能学习这些“底层问题”在日常维修保养作业中作为重点项目，即可避免发生钢轨打磨车打磨作业过程中磨石不下放的“顶层问题”。
举一反三对钢轨打磨车其他相关问题结合故障树分析法，即可实现系统化的“故障预防机制”。
5.结束语
故障树图是一个预先构建的系统，通过对钢轨打磨车实施“故障树图预防机制”，即可建立完善完备的钢轨打磨车“零故障率”体系。
2019年5月石家庄地铁开始建立“故障树图预防体系”，经过近一年的实验，解决了《集尘器压力表超限》、《冷却液升温快》等故障的发生，大大提升了钢轨打磨车设备的使用寿命，同时降低了设备故障率，同比之前传统维护保养作业减少了钢轨打磨作业时的人身安全、设备安全事件的发生，并为地铁其他大型设备提供技术参考。
文章来源：
原文名称：钢轨打磨车故障预防机制的研究及应用
作者信息：刘玉猛
期刊信息：中国建筑 2022-36
