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《城轨列车车门系统及可靠性分析》可供从事轨道交通车辆维修保养的科研工作者、工程技术人员、高校教师和研究生阅读和参考。
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| 內容簡介： |
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《城轨列车车门系统及可靠性分析》对城轨列车车门系统进行了详细阐述，并以可靠性分析方法对其进行了研究。《城轨列车车门系统及可靠性分析》共 6 章，第 1 章介绍城轨列车及其车门的发展现状，后续章节分为三部分内容：**部分是理论基础部分，其中第 2 章介绍城轨列车车门系统的基本知识，第 3 章以塞拉门为例介绍车门系统的基本组成及结构；第二部分是车门系统可靠性分析，其中第 4 章介绍了三种可靠性分析方法的基本知识，第 5 章研究车门系统三种可靠性方法的分析实例；第三部分是车门系统维修方法研究，第 6 章以可靠性为中心进行了车门系统维修方法研究。
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| 目錄：
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目录
前言
第1章城轨列车及其车门的发展及现状1
1.1城市轨道交通的发展及趋势1
1.1.1国外城市轨道交通发展综述1
1.1.2国内城市轨道交通发展综述2
1.1.3国内城市轨道交通发展趋势4
1.2地铁车门系统的发展现状5
1.2.1国外车门系统的发展5
1.2.2国内车门系统的发展5
1.2.3国内外塞拉门发展概述6
第2章城轨列车车门系统简介8
2.1城轨列车车门的特点8
2.2地铁车门的基本类型9
2.2.1按材料类型不同区分9
2.2.2按用途不同区分10
2.2.3按驱动方式不同区分14
2.2.4按开启方式不同区分16
2.3三种常见客室车门性能的比较21
第3章塞拉门系统23
3.1塞拉门的构成及其主要部件23
3.1.1驱动传动装置25
3.1.2承载导向装置27
3.1.3锁闭装置31
3.1.4内外操作装置33
3.1.5电动控制装置34
3.1.6基础部件39
3.2塞拉门基本功能、工作原理及电气控制43
3.2.1塞拉门的基本功能43
3.2.2塞拉门的工作原理53
3.2.3塞拉门的电气控制58
3.3塞拉门维保规程60
3.3.1日检60
3.3.2月检60
3.3.3半年检60
3.3.4年检60
3.3.5架修61
3.3.6大修61
3.4塞拉门常见故障的处理61
3.4.1主要部件参数调整61
3.4.2机械故障及处理65
3.4.3电气故障及处理65
3.4.4车门特定故障的检测及处理66
第4章可靠性分析方法68
4.1可靠性概述68
4.2经典故障统计分析法69
4.2.1统计分析概述69
4.2.2塞拉门系统失效分析70
4.3FMECA分析82
4.3.1经典FMECA分析82
4.3.2基于模糊证据推理和灰色理论的FMECA分析89
4.4FTA分析简介94
4.4.1FTA国内外研究现状94
4.4.2FTA分析方法95
4.4.3故障树定性分析100
4.4.4故障树定量分析102
第5章车门可靠性分析实例106
5.1车门系统统计分析106
5.1.1车门系统故障数统计分析106
5.1.2客室车门系统故障数统计分析106
5.1.3客室车门月故障数统计分析108
5.1.4客室车门子系统月故障数统计分析109
5.2塞拉门失效分析112
5.2.1数据收集与整理112
5.2.2数据分布类型拟合113
5.2.3参数估计与假设检验118
5.2.4可靠性指标计算119
5.2.5可靠性曲线展示119
5.3车门部件故障模式120
5.4塞拉门系统经典FMECA分析123
5.4.1车门故障等级确定123
5.4.2承载导向装置FMECA分析124
5.4.3基础部件FMECA分析127
5.4.4电气控制装置FMECA分析130
5.4.5内外操作装置FMECA分析134
5.4.6驱动锁闭装置FMECA分析136
5.4.7塞拉门子系统FMECA分析140
5.5基于模糊证据推理和灰色理论的塞拉门FMECA分析142
5.5.1承载导向装置RPN分析142
5.5.2基础部件RPN分析146
5.5.3电气控制装置RPN分析149
5.5.4内外操作装置RPN分析153
5.5.5驱动锁闭装置RPN分析155
5.6车门故障树分析158
5.6.1车门开门动作故障树159
5.6.2车门关门故障树分析160
5.6.3车门自动开关门故障分析161
5.6.4车门指示灯故障162
5.6.5车门开关门异响故障164
5.6.6操作装置故障树分析164
5.6.7车门系统故障树分析165
5.6.8车门底事件的重要度分析172
5.7基于Petri网的故障树改进分析174
5.7.1Petri网简介174
5.7.2Petri网基本知识175
5.7.3模糊Petri网原理与知识表达177
5.7.4故障树转化为Petri网的方法180
5.7.5基于Petri网的故障树改进分析181
5.7.6模糊Petri网故障诊断及推理算法187
5.8基于模糊理论的故障树改进分析198
5.8.1基于模糊数理论的故障树改进分析198
5.8.2车门系统诊断搜索策略203
5.8.3车门“自动开关门故障”诊断搜索实例207
第6章以可靠性为中心的地铁车门维修方法研究211
6.1RCM研究状况及意义212
6.1.1RCM维修理论在国外的应用现状212
6.1.2RCM维修理论在我国的应用现状213
6.2RCM基本简介214
6.3RCM的实施步骤216
6.3.1确定重要功能产品（FSI）216
6.3.2进行故障模式及影响分析（FMEA）218
6.3.3应用RCM逻辑决断图确定预防性维修工作类型225
6.3.4RCM决断过程229
6.3.5定期维修周期的确定231
6.4RCM在城轨车辆车门系统中的应用235
参考文献250
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| 內容試閱：
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第1章城轨列车及其车门的发展及现状
1.1城市轨道交通的发展及趋势
随着社会经济的发展和城市规模的扩大，为了提高城市交通运营水平、更好地解决交通堵塞、切实缓解民众出行困难等问题，城市轨道交通系统，尤其是地铁，已经或将要成为许多大中型城市公共交通的重要组成部分。以地铁为骨架，公交车、出租车为毛细血管的公交网络逐渐成为城市公共交通的主要运营方式，目前我国很多城市都在大力建设轨道交通系统[1]。
1.1.1国外城市轨道交通发展综述
城市轨道交通建设始于150年前，经历了由兴盛、衰退到复兴的螺旋式发展过程。
（1）诞生：**条地下式铁路（简称“地铁”）运营线于1863年在伦敦通车，全长6km。此后欧美城市纷纷借鉴，城市轨道交通得到了较快发展，其后有13个城市建设了地铁，如纽约在1868年按照城市高速铁道的发展计划建成了11km的高速铁道延伸线；此外，还有很多城市发展有轨电车。
（2）停滞：轨道交通投资高、建设周期长，战争的爆发、汽车工业的发展也使其停滞和萎缩，这一阶段仍只有13个城市发展地铁，有轨电车建设也停滞不前，有些线路还被拆除。
（3）逐步发展：第二次世界大战后，各国汽车产业快速发展，造成了严重的交通问题，诸如道路拥挤、停车困难，影响经济活动及其发展。这一时期，城市轨道交通又得到了重视，从欧洲和北美扩展到南美和亚洲，如巴西、日本等，20年间共有17个国家新建了地铁。
（4）高速发展：21世纪初，世界上更多国家确定了发展轨道交通的方针，并立法解决轨道交通的资金来源问题；同时，技术的革新促进了轨道交通的进步，轨道交通又扩展到了大洋洲的澳大利亚。以日本东京为例，目前其地铁线路总长达220km，作为交通运输的大动脉，每年输送旅客达25亿人次。
总体上，世界城市轨道交通在过去的一百多年里发展迅速，许多大型城市通过城市轨道交通组织城市公共交通，尤其在日本、欧洲、北美等国家和地区。如法国巴黎的城市轨道交通工具包括地铁、轻轨铁路和市郊铁路，它们承担了巴黎公共交通近70%的运量，而市内和郊区公共汽车只承担了30%。巴黎的城市轨道交通中，地铁共有15条线路，总长度199km，它们是内城公共交通的骨干，乘客几乎在内城任何一个角落徒步5min就可到达地铁站，列车*小运行间隔时间仅为95s，远远低于国内的平均运行间隔120s；英国伦敦地铁目前已拥有12条运营线路，总长度达408km，270个车站每天提供20h的服务，在全市形成一个四通八达的地铁网，伦敦地铁日载客量达254万人次，已成为伦敦社会与经济不可分割的部分。此外，许多国家的二线城市或中型城市由于经济、社会发展需要也建立了相应的城市轨道系统，如英国的格拉斯哥、韩国的大邱市、法国的里尔和德国的慕尼黑等，这些城市人口都在150万到300万。这些二线城市的地铁线路数量通常不如大型城市，但是换乘系统较为成熟，通过合理的规划便可实现轨道交通与其他交通方式之间的换乘。使城市轨道的便捷、快速等特点得以体现[2]。
国外城市轨道交通发展特点如下：
（1）发展形式多样化。目前，国际上城市轨道技术，已比较成熟已经上线运营的城市轨道交通类型有地铁、市郊铁路、轻轨、单轨、导轨、线性电机牵引的轨道交通及有轨电车七种。其中市郊铁路、地铁、轻轨和有轨电车应用*为广泛，线性电机牵引系统*有发展前途。
（2）纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京等轨道交通系统较成熟的城市，基本形成一定的规模和网络，可以延伸到城市的各个方向，使城市结构更加合理。
（3）发展中国家的轨道交通主要集中在200万人口以上的大城市。一般只有少数特大城市发展地铁，更多的则是优先发展轻轨交通。
（4）城市轨道交通发展资金来源比较稳定。世界各国的政府和人民群众大都赞成和支持发展城市轨道交通事业，每年政府都有一定的财政拨款用于发展地铁、轻轨等轨道交通项目。
1.1.2国内城市轨道交通发展综述
我国的城市化进程越来越快，城市交通拥挤、环境污染和能源危机等一系列问题愈发严重，绝大多数城市都不同程度地存在着“行路难”和“乘车难”的问题，这就决定了国家必须大力发展国民经济和社会发展的重要命脉——交通，以解决各大城市迫在眉睫的问题。
地铁系统是国家重要的基础设施和大众化交通工具，它具有运量大、速度快、污染低、避免地面拥挤、空间利用充分等其他交通工具无可比拟的优点，成为解决城市交通拥挤和环境污染等一系列问题的重要途径。同时，地铁的发展对城市结构和城市空间的发展都将有所促进：这样地铁可以和高架道路等联合构成高速交通网，其车站可以成为立体换乘中心，不仅可以吸引客流，还可以吸引公共事业、商业、服务业等。这种布局模式已成为城市发展新的重点，可使整个城市的结构和产业布局更加合理[3]。目前，地铁已成为我国各大城市优先发展的交通工具。
1956年，经中央批准，北京地铁建设项目正式启动。1965~1976年建设了北京地铁一期工程（共计54km），随后建设了天津地铁（7.1km，现已拆除重建）、哈尔滨人防隧道等工程。该阶段地铁建设主要以人防功能为指导思想。
20世纪80年代中后期，我国轨道交通真正开始为城市交通服务，但仅有上海、北京等大城市开工建设。20世纪90年代，全国有13个城市提出建设轨道交通项目，并进行地铁建设的前期工作。由于要求建设的项目较多，引进地铁装备技术又将导致高昂的地铁建造成本，1995年国务院发布国办〔1995〕60号文，暂停了地铁项目的审批。1997年国家恢复批建地铁项目，北京地铁二号线作为中国首条国产化率超过70%的地铁线路，每千米造价仅4.8亿元，并首次采用了站台屏蔽门系统、集中供冷、刚性悬挂接触网等技术[4]。
进入21世纪，随着经济和城市的发展，国家政策逐渐转向鼓励大中型城市发展城市轨道交通。截止到2015年1月，全国有38个城市获批修建城市轨道交通，其中22个城市已经开通运营，包括北京、天津、上海、南京、苏州、杭州、无锡、宁波、广州、深圳、佛山、武汉、长沙、郑州、西安、重庆、成都、昆明、沈阳、哈尔滨、大连和长春，运营线路达到95条，运营总里程累计2933.26km，其中北京、上海和广州已开通运营里程位居世界前十位，北京更以526.19km的运营里程位居世界**。预计到2020年，将有超过60个城市建设城市轨道交通，运营线路达173条，运营总里程累计6200km，到2050年，将建成线路289条，总里程1.17万km。迄今为止，中国轨道交通的发展规模和速度已逐步位居全世界前列。图1.1为我国已建成通车的地铁车辆。
图1.1我国已建成通车的地铁车辆
“十一五”规划中曾明确提出，“优先发展公共交通，完善城市路网结构和公共交通场站，有条件的大城市和城市群地区要把轨道交通作为优先领域，超前规划，适时建设”。2012年国发64号文《国务院关于城市优先发展公共交通的指导意见》中明确指出，“科学有序发展城市轨道交通”，“有条件的特大城市、大城市有序推进轨道交通系统建设”。国家政策导向使城市轨道交通建设有较好的发展前景，并逐步由直辖市、省会城市向二线城市转移，在国内大中型城市发展普及。
1.1.3国内城市轨道交通发展趋势
随着世界经济和科学技术的不断发展，城市轨道交通在投资建设、运营和管理等方面不断发展并走向成熟和完善，通过对国内外城市轨道交通发展现状的分析，我国城市轨道交通建设发展有以下趋势：
1）建设模式选择多样化
城市轨道交通的类型日趋多样化，除地铁外，许多城市开始将目光转移到建设成本更低的轻轨交通。成都、杭州、沈阳等二线城市以及苏州、东莞等经济水平较高且在区域经济中占有重要地位的城市也已开展了地铁的建设。可以预测，未来的几十年将是我国城市轨道建设特别是地铁建设的繁荣时期，我国的城市轨道通车里程将有一个飞跃性的增长。
2）技术优化
城市轨道系统技术的不断进步，一方面适应了地区多样化需求，提高了轨道交通的适用性、运行效率和服务水平；另一方面，技术进步也使城市轨道交通的建设成本有所降低，城市对轨道交通类型选择余地也就越大。
3）投资多元化，经营市场化
城市轨道交通发展之初，其投资主体比较单一，主要由私人主体或政府财政直接投资。随着轨道交通建设规模的扩大，为了解决资金不足的问题以及提高轨道交通建造和运营效率，大部分城市采取政府和社会资本等共同投资的方式。在轨道交通发展初期，其经营方式主要有两种：国有垄断经营模式和市场化经营模式。现在，很多城市充分发挥市场作用以提高轨道交通的运营效率，在轨道交通运营上引入市场机制已成为一种发展趋势。
4）管理法制化
城市轨道交通发展之初，受限于当时的社会、政治和经济等条件，轨道交通管理法制化起初并不够完善。自2000年开始，很多城市实行轨道交通全面法制化管理以规范各方行为和维护各方利益，以法制化的管理来保障轨道交通持续、稳定和高效的运行。轨道交通的全面法制化管理是世界轨道交通发展的重要趋势。
1.2地铁车门系统的发展现状
1.2.1国外车门系统的发展
在城市轨道交通快速发展的过程中，城轨车辆的更新日新月异，车门系统作为城轨车辆运营的重要角色，其外形设计、开关机构、加工制造与控制等都直接影响着城市轨道车辆的安全运营状况。
奥地利IFE公司、法国FAIVELEY公司和德国BODE公司是地铁车辆车门系统的主要生产与制造商。IFE公司创建于1947年，是世界上生产自动门系统主要企业之一，其产品有塞拉门、外摆门、外侧移门、内藏式移门、内摆门。车门的控制系统采用微电子技术，适用于巴士、地铁、轻轨、有轨电车和旅游客车车门的监控。车内安装的自动监控装置可监控车门系统，发生故障时能点亮驾驶室的红灯或发出警报声。成立于1882年的BODE公司，于1992年开发出电子门控单元、电动门，于1993年开发出电动双开塞拉门。
日本在车门的研究方面也取得了重大突破，尤其表现在自动关门机的研发。他们在设计通勤电动客车时，车门没有设台阶，以便旅客能平稳流动以及安全、迅速上下车，具有缩短停车时间的显著功能。此外，为了缓和客流高峰、缩短上下车时间，从209系、E217系以后的“新系列车辆”起，JR东日本客运公司就在市郊型电力客车一侧设置了4个车门，并将其规定为通勤电动客车的车门设置标准。为了贯彻该自动关门机要求的“高可靠性、操纵力易于控制、减少修理”的新理念，JR东日本客运公司于1992年首次开发了电气式自动关门机构，并安装于901系列编组车上在京滨东北根岸线上试用。
日本新干线铁路客车车门全部采用自动门，该装置由装在门前与门后两侧的踏板开关、门的驱动机构、手动开关、控制开关、减压阀以及电磁阀等组成。乘客一旦登上踏板，车门就会自动打开。人通过车门从另一侧的踏板走下车时，车门就会自动关闭。在每扇单门关闭位置前200mm处，车门开闭机构装有一台双向气缸，这一机构可启动缓冲器（改变双向气缸的压力），以减小关门力。速度调整装置安装在缸体的端部，用一根钢管将缸体和速度调整装置连在一起，气缸的直径为30mm、缓冲器缸径为22mm、活塞杆的直径为12mm。
1.2.2国内车门系统的发展
随着我国铁路客运的不断发展，世界各国的铁路客车车门系统也纷纷涌入国门。在1997年国产M730客车门研制成功之前，我国的地铁车辆车门主要依靠进口，国内几家铁路客车制造厂陆续批量试装了IFE、BODE及FAIVELEY三家外国公司的进口地铁车门产品，但进口的车门系统价格昂贵，是当时国产化车门的两倍以上，并且进口的车门只属于国外早期产品，其技术较为落后，而像ICE、AVE、ETR500等新型列车的车门技术不会轻易提供国内，这使得处于起步阶段的国内车门制造技术水平无法得到迅速提高，然而国内轨道车辆不断发展的形势又迫切需要高新技术来支
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