一种基于fmeca的地铁车辆故障信息管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，包括用户管理模块、信息管理模块、统计分析模块、系统维护模块和帮助模块，所述信息管理模块包括故障信息存储模块、故障信息输入模块、故障信息识别模块、故障信息更新模块、计算与决策模块和故障信息输出模块；所述统计分析模块包括故障数据统计模块、故障率分析模块、FMECA分析模块和维修决策分析模块；本发明主要是实现对车辆现场数据的规范化管理，现场数据的挖掘分析、判定设备零部件可靠性状态以形成初步决策，提高车辆检修合理性。
【专利说明】
一种基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统
技术领域
[0001] 本发明属于地铁车辆信息管理技术领域，特别涉及一种基于FMECA的地铁车辆故 障信息管理系统。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的不断发展，城市规模的不断扩大，城市公共交通体系作为城市人 口出行流动的动脉面临着越来越大的压力。城市轨道交通凭借其载运量大、运行准点、安全 环保等诸多优点成为城市公共交通的重要组成部分，不仅方便了市民的出行，更是给城市 带来了较大的经济和社会效益。城市轨道交通成为我国各大城市公共交通发展的重要方 向。
[0003] 地铁交通系统是城市轨道交通系统的一种重要组成形式。地铁车辆作为地铁交通 系统的重要组成部分，其运用可靠性关系到整个地铁交通系统的正常运营。由于地铁车辆 的各组成系统的零部件会随着运行里程的增加而会发生老化，磨损以及腐蚀等问题，同时 也可能在运用过程遭到随机损伤，这可能使得零部件的技术状态难以满足地铁车辆正常的 运行要求而导致地铁车辆延误、晚点，甚至导致清客和救援的严重事故。因此，对地铁车辆 的维护检修工作是极为重要的，是确保地铁车辆正常运行的必要条件。
[0004] 故障信息是地铁车辆在正线运用和库内检修过程中所记录的故障信息，反映了地 铁车辆各组成系统部件的故障特性和故障规律。对地铁车辆故障信息进行有效管理和挖掘 分析有利于提高地铁车辆维护检修工作的合理性以及工作效率。
[0005] 然而，尽管许多地铁运营公司的车辆段都具备自身的故障信息管理系统，但许多 地铁车辆段的故障信息管理系统存在故障信息输入、组织不够规范、故障信息管理流程过 于简单、故障数据分析挖掘不够充分等缺点，这使得反映地铁车辆可靠性状态、故障特性和 故障规律的宝贵信息难以充分利用。
【发明内容】
[0006] 发明目的:本发明提供一种基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，是为了弥补 当前地铁车辆故障信息管理系统在故障信息组织、管理和分析等方面的设计上存在的不 足。通过本发明能够规范化地铁车辆故障信息的输入，对故障信息按FMECA流程进行处理， 实现FMECA数据库的不断更新，提高对故障信息的分析挖掘效率并根据分析结果形成决策， 为指导地铁车辆的维护检修工作提供依据。
[0007] 技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0008] 一种基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，包括用户管理模块、信息管理模 块、统计分析模块、系统维护模块和帮助模块，
[0009] 所述信息管理模块包括故障信息存储模块、故障信息输入模块、故障信息识别模 块、故障信息更新模块、计算与决策模块和故障信息输出模块；
[0010] 所述故障信息存储模块用于存储与故障相关联的所有故障信息；
[0011] 所述故障信息输入模块用于检索存储在故障信息存储模块中的信息；
[0012] 所述故障信息识别模块用于识别输入的故障信息是否存在，若输入的故障信息不 存在则需要更新信息；
[0013] 所述故障信息更新模用于添加更新故障信息；
[0014]所述计算与决策模块用于统计各个系统、部件或子部件的故障信息，计算各个系 统、部件或子部件在列车各个运行里程区间内的故障率，计算其各种故障的影响概率、频数 比率和危害度，并实现故障信息的更新，同时通过局部多项式回归拟合方法构建部件的故 障率曲线，判断部分零部件当前里程范围内的故障率曲线类型，分析故障性质;通过层次聚 类算法构建危害度类别区间，明确出每一个区间所对应的危害度范围，在此基础上构建故 障模式危害度矩阵，为故障部件的维护检修工作的调整提供决策依据；
[0015] 定量危害性矩阵分析方法主要是按公式（1)、公式(2)分别计算每个故障模式危害 度Cmj和关键零部件危害度Cr，并对求得的不同的Cmj和Cr值分别进行排序，或应用危害性 矩阵图对每个故障模式的Cmj、产品的Cr进行危害性分析。
[0016] 故障模式危害度定量计算方法按式(1)计算。
[0017] Cmj = α」β」λρ? (1)
[0018] 式中：
[0019] j = l，2,3,. . .，N，N为部件的故障模式总数。
[0020] α」(故障模式频数比)--部件第j种故障模式发生次数与部件的所有可能故障模 式发生次数的比率。满足
即所有故障模式的频数比之和为1。4可通过对地铁车辆 正线记录的故障数据和检修维保记录的故障数据统计分析求得。
[0021] 氏(故障模式影响概率)一一第j种故障模式发生的条件下，其最终影响导致"初始 约定层"出现其严酷度等级的条件概率。主要通过经验或故障数据分析结果进行定量估计， 取值可以根据表1进行选取。
[0022] Aj一一部件在其某一任务阶段内的故障率，单位为1/km。
[0023] t一一部件在某一任务阶段的工作时间，单位为km。
[0024] 表1故障影响概率队的推荐值
[0026] 在求出故障模式危害度的基础上，某系统各部件的危害度定量计算方法按式(2)
计算。
[0027] y 、 ⑵
[0028]式中，j = l，2,3, . . .，N，N为部件的故障模式总数。
[0029] 对某一里程范围内的故障率，采用式(3)进行点估计：
[0030] ^ (3)
[0031] 式中：
[0032] Δ t为统计里程间隔，单位为km;
[0033] Anf为在At内，发生故障的零部件数；
[0034] ns为在统计间隔里程前没有发生故障的零部件数。一般而言，由于维修工作的更 新作用，可以认为零部件每次故障后都进行了维修或更换处理，故对于特定的零部件而言， n s认为是个定值。
[0035] 所述故障信息输出模块用于对故障信息查询结果和计算与决策结果的输出；
[0036] 所述统计分析模块包括故障数据统计模块、故障率分析模块、FMECA分析模块和维 修决策分析模块；
[0037] 所述故障数据统计模块包括故障数据统计信息查询和故障数据统计信息操作，
[0038] 所述故障率分析模块包括故障率查询、故障率计算和故障率曲线分析，
[0039] 所述FMECA分析模块包括地铁车辆FMEA分析和地铁车辆CA分析，
[0040] 所述维修决策分析模块最终得出维修决策策略。
[0041] 所述故障信息被划分为各个子信息块进行存储，包括故障基本信息、检修人员信 息、列车基本信息、列车系统信息、列车检修信息、FMEA信息以及CA信息;故障信息的总框架 和子信息模块通过编号建立关系连接，在故障信息总框架中，通过检索各子信息模块的编 号即可获取子信息模块中的具体信息；
[0042] 所述故障基本信息包括故障发生日期、时间、故障描述等，
[0043]所述检修人员信息包括故障报告人、故障处理人等，
[0044] 所述列车基本信息包括列车编号、列车当前运行里程、列车上次检修等级、列车当 如检修等级等，
[0045] 所述列车系统信息包括各个系统、部件或子部件的基本信息，各个系统、部件或子 部件的故障率信息等，
[0046] 所述列车检修信息包括更换部件信息、检修完成的日期和时间等，
[0047]所述FMEA信息包括故障模式、影响分析，
[0048]所述CA信息包括故障危害度分析。
[0049] 所述故障数据统计信息查询能够实现对不同系统、部件或子部件的故障发生次数 信息的查询，并绘制条形统计图，从而判断各个系统、部件或子部件发生故障的相对频率大 小，为维修决策分析提供依据。
[0050] 所述故障数据统计模块中的故障数据统计信息操作包括故障信息统计和添加故 障统计对象。
[0051] 所述故障率分析模块中的故障率计算能够现实对各个系统、部件或子部件在不同 运行区间里程上的故障率的点估计值得查询，实现对新录入故障数据的处理并计算故障 率，绘制故障率曲线为决策分析提供依据。
[0052] 所述地铁车辆FMEA分析包括故障模式分析、故障原因分析、故障影响和严酷度分 析、故障检测方法分析和故障纠正措施分析。
[0053]所述地铁车辆CA分析包括危害度计算和分析和构建危害度矩阵判定标准。
[0054]所述用户管理模块包括用户信息查询、用户注册管理、用于权限管理和用户密码 管理；
[0055] 所述系统维护模块包括系统数据备份和系统数据还原；
[0056] 所述帮助模块包括系统权限说明、功能使用说明和关于我们。
[0057]所述信息管理模块包括故障信息的输入、存储、更新和输出，具体包括以下步骤： [0058]步骤1:用户通过账户名和密码登录故障信息管理系统；
[0059] 步骤2:用户根据系统故障信息输入模块输入故障信息；在此过程中，故障信息输 入模块将从故障信息存储模块的数据库中调取各项已存信息，为用户提供选项；
[0060] 步骤3:当用户在进行故障信息的某项内容的填写时，若此时填写的信息与故障信 息存储模块的故障信息匹配，则用户通过选取即可完成该项内容的输入，否则需要自定义 故障信息完善该项内容；
[0061] 步骤4:当用户完成故障信息输入并提交后，故障信息识别模块将对该故障信息进 行识别，判定该故障信息在故障信息存储模块的已储存的故障信息中是否存在，若不存在， 则通过故障信息更新模块直接将该故障信息存储于故障信息存储模块，直接更新现有的故 障信息；
[0062] 步骤5:由于添加了新的故障信息，信息管理模块中的计算与决策模块将重新计算 CA，并通过故障信息更新模块更新故障信息存储模块中的CA信息，至此故障信息管理系统 完成了故障信息的存储。
[0063] 所述统计分析模块包括以下步骤：
[0064]步骤1:用户通过账户名和密码登录故障信息管理系统；
[0065] 步骤2:用户采用故障数据统计信息查询输入需要查询的FMECA信息，故障信息识 别模块根据输入的查询信息查询故障信息存储模块中的故障信息，查询FMEA信息进而查询 CAfg 息；
[0066] 步骤3:若查询的结果存在，故障信息输出模块输入FMECA信息，否则提示用户查询 信息不存在，需要重新输入查询条件或放弃查询。
[0067] 步骤4:故障信息输出模块输入FMECA信息后，用户可以设定分析条件开始进行计 算分析，若计算分析得出结果，则输出计算分析结果以及决策结果;若计算分析出错，需要 重新提供分析条件或放弃分析。
[0068] 有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0069]本发明的理论基础是FMECA可靠性分析方法，该分析方法广泛应用于航空、航天甚 至民用设备等领域，主要用于归纳分析对象的故障模式，故障原因，故障影响并计算故障危 害度。FMECA的分析结果能够为产品的设计、产品的后期维护提供依据。本发明方法通过模 拟FMECA的分析流程，实现对故障信息的规范化组织和高效率处理，使故障信息能够得到更 有效的管理和利用。本发明能较为完备的车辆状态维修判定系统。实现故障信息录入、故障 数据统计和分析、故障率计算和故障率曲线输出，各关键系统重要零部件的FMECA分析、状 态维修判定等功能。截至目前，国内地铁项目综合维修信息化管理系统的建设处于起步阶 段。由于没有合适的系统对大量的故障数据进行汇总、趋势分析，无法满足国内车辆与设备 维修的实际需要，造成了技术人员缺乏精确的故障预测依据，管理的不科学、流程的随意 性。车辆状态维修判定系统将在windows环境下进行开发，采用Cl ient/Sever系统结构，以 Visual studio作为开发平台，以C#作为开发语言，以SQL Server作为后台数据服务器。车 辆状态维修判定系统主要分为用户管理模块、信息管理模块、统计分析模块、系统维护模块 以及帮助部分。该系统主要是实现对车辆现场数据的规范化管理，现场数据的挖掘分析、判 定设备零部件可靠性状态以形成初步决策，提高车辆检修合理性
【附图说明】
[0070] 图1是本发明的模块框图；
[0071] 图2是本发明统计分析模块的框图；
[0072]图3是本发明的开发流程图；
[0073] 图4是本发明故障信息存储模块数据库结构关系设计图；
[0074] 图5是本发明故障信息存储处理流程图；
[0075]图6是本发明FMECA信息查询与分析决策处理流程图。
【具体实施方式】
[0076]下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
[0077] 一种基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，包括用户管理模块、信息管理模 块、统计分析模块、系统维护模块和帮助模块，
[0078]所述信息管理模块包括故障信息存储模块、故障信息输入模块、故障信息识别模 块、故障信息更新模块、计算与决策模块和故障信息输出模块；
[0079]所述故障信息存储模块用于存储与故障相关联的所有故障信息;故障信息存储模 块，该模块主要是存储与故障相关联的所有信息，包括故障基本信息(故障发生日期、时间、 故障描述等）、检修人员信息（故障报告人、故障处理人等）、列车基本信息（列车编号、列车 当前运行里程、列车上次检修等级、列车当前检修等级等）、列车系统信息(各系统零部件的 基本信息，各系零部件的故障率信息等）、列车检修信息（更换部件信息、检修完成日期、时 间等）、FMEA(故障模式、影响分析)信息以及CA(故障危害度分析)信息等。该模块是整个地 铁车辆故障信息管理系统的基础。
[0080] 所述故障信息输入模块用于检索存储在故障信息存储模块中的信息;是故障信息 管理系统前台界面部分，该模块能够检索存储在故障信息存储模块中的信息，通过为信息 管理人员提供可选择的规范化的信息项，引导信息管理人员按系统制定的规则输入故障信 息，一方面实现了故障信息输入的规范化，减少了表述不明、表述歧义的现象的发生，另一 方面也降低了对管理人员的技术要求，同时有利于现场可靠性数据的收集。
[0081] 所述故障信息识别模块用于识别输入的故障信息是否存在，若输入的故障信息不 存在则需要更新信息;对输入的故障信息进行识别，根据其描述的故障模式、故障原因、故 障影响、故障检测方法、故障纠正措施等信息判断该故障信息对应的FMEA信息是否存在，若 不存在则需要更新FMEA数据库。该模块能够实现地铁车辆故障信息管理系统的FMEA数据库 信息的不断更新和完善。
[0082] 所述故障信息更新模用于添加更新故障信息;在故障信息识别模块判断故障信息 对应的FMEA信息不存在后，实现对FMEA数据库的更新，同时该模块也能够实现其他所有关 联信息的更新。
[0083] 所述计算与决策模块用于统计各个系统、部件或子部件的故障信息，计算各个系 统、部件或子部件在列车各个运行里程区间内的故障率，计算其各种故障的影响概率、频数 比率和危害度，并实现故障信息的更新，该模块主要通过统计各系统零部件的故障信息，计 算各系统零部件在列车各个运行里程区间内的故障率，计算其各故障模式的影响概率，频 数比率和危害度，并实现CA数据库的更新，同时通过内置预测模型预测零部件故障率和故 障模式危害度，分析故障率和危害度曲线趋势，解析故障模式危害度矩阵，为零部件的维护 检修工作的调整提供决策依据；
[0084] 同时通过局部多项式回归拟合方法构建部件的故障率曲线，判断部分零部件当前 里程范围内的故障率曲线类型，分析故障性质;通过层次聚类算法构建危害度类别区间，明 确出每一个区间所对应的危害度范围，在此基础上构建故障模式危害度矩阵，为故障部件 的维护检修工作的调整提供决策依据；
[0085] 定量危害性矩阵分析方法主要是按公式（1)、公式(2)分别计算每个故障模式危害 度Cmj和关键零部件危害度Cr，并对求得的不同的Cmj和Cr值分别进行排序，或应用危害性 矩阵图对每个故障模式的Cmj、产品的Cr进行危害性分析。
[0086] 故障模式危害度定量计算方法按式(1)计算。
[0087] Cmj = aj0jApt (1)
[0088] 式中：
[0089] j = l，2,3,…·，N，N为部件的故障模式总数。
[0090] α」(故障模式频数比)--部件第j种故障模式发生次数与部件的所有可能故障模 .N 式发生次数的比率。满足Σα =1即所有故障模式的频数比之和为1。力可通过对地铁车 尸1 , 辆正线记录的故障数据和检修维保记录的故障数据统计分析求得。
[0091] 氏(故障模式影响概率)一一第j种故障模式发生的条件下，其最终影响导致"初始 约定层"出现其严酷度等级的条件概率。主要通过经验或故障数据分析结果进行定量估计， 取值可以根据表1进行选取。
[0092] Aj一一部件在其某一任务阶段内的故障率，单位为1/km。
[0093] t一一部件在某一任务阶段的工作时间，单位为km。
[0094] 表1故障影响概率氏的推荐值
[0096]在求出故障模式危害度的基础上，某系统各部件的危害度定量计算方法按式(2) 计算。
[0097] χ
⑵
[0098] 式中，j = l，2,3, . . .，Ν，Ν为部件的故障模式总数。
[0099]对某一里稈范围内的故障率，采用式(3)进行点估计：
[0100] (3)
[0101] 式中：
[0102] At为统计里程间隔，单位为km;
[0103] Anf为在At内，发生故障的零部件数；
[0104] ns为在统计间隔里程前没有发生故障的零部件数。一般而言，由于维修工作的更 新作用，可以认为零部件每次故障后都进行了维修或更换处理，故对于特定的零部件而言， n s认为是个定值。
[0105] 所述故障信息输出模块用于对故障信息查询结果和计算与决策结果的输出；该模 块主要实现故障信息系统查询结果或计算和决策结果的输出。
[0106] 所述统计分析模块包括故障数据统计模块、故障率分析模块、FMECA分析模块和维 修决策分析模块；
[0107] 所述故障数据统计模块包括故障数据统计信息查询和故障数据统计信息操作，
[0108] 所述故障率分析模块包括故障率查询、故障率计算和故障率曲线分析，
[0109] 所述FMECA分析模块包括地铁车辆FMEA分析和地铁车辆CA分析，
[0110]所述维修决策分析模块最终得出维修决策策略。
[0111] 所述故障信息被划分为各个子信息块进行存储，包括故障基本信息、检修人员信 息、列车基本信息、列车系统信息、列车检修信息、FMEA信息以及CA信息;故障信息的总框架 和子信息模块通过编号建立关系连接，在故障信息总框架中，通过检索各子信息模块的编 号即可获取子信息模块中的具体信息;故障基本信息编号、列车基本信息编号、检修人员信 息编号、列车系统信息编号、列车检修信息编号、FMEA信息编号、CA信息编号，如图4所示。
[0112] 所述故障基本信息包括故障发生日期、时间、故障描述等，
[0113] 所述检修人员信息包括故障报告人、故障处理人等，
[0114] 所述列车基本信息包括列车编号、列车当前运行里程、列车上次检修等级、列车当 如检修等级等，
[0115] 所述列车系统信息包括各个系统、部件或子部件的基本信息，各个系统、部件或子 部件的故障率信息等，
[0116] 所述列车检修信息包括更换部件信息、检修完成的日期和时间等，
[0117] 所述FMEA信息包括故障模式、影响分析，
[0118] 所述CA信息包括故障危害度分析。
[0119] 所述故障数据统计信息查询能够实现对不同系统、部件或子部件的故障发生次数 信息的查询，并绘制条形统计图，从而判断各个系统、部件或子部件发生故障的相对频率大 小，为维修决策分析提供依据。
[0120] 所述故障数据统计模块中的故障数据统计信息操作包括故障信息统计和添加故 障统计对象。
[0121] 所述故障率分析模块中的故障率计算能够现实对各个系统、部件或子部件在不同 运行区间里程上的故障率的点估计值得查询，实现对新录入故障数据的处理并计算故障 率，绘制故障率曲线为决策分析提供依据。
[0122] 所述地铁车辆FMEA分析包括故障模式分析、故障原因分析、故障影响和严酷度分 析、故障检测方法分析和故障纠正措施分析。
[0123] 所述地铁车辆CA分析包括危害度计算和分析和构建危害度矩阵判定标准。
[0124] 所述用户管理模块包括用户信息查询、用户注册管理、用于权限管理和用户密码 管理；
[0125] 所述系统维护模块包括系统数据备份和系统数据还原；
[0126] 所述帮助模块包括系统权限说明、功能使用说明和关于我们。
[0127] 所述信息管理模块包括故障信息的输入、存储、更新和输出，具体包括以下步骤：
[0128] 步骤1:用户通过账户名和密码登录故障信息管理系统；
[0129] 步骤2:用户根据系统故障信息输入模块输入故障信息；在此过程中，故障信息输 入模块将从故障信息存储模块的数据库中调取各项已存信息，为用户提供选项；
[0130]步骤3:当用户在进行故障信息的某项内容的填写时，若此时填写的信息与故障信 息存储模块的故障信息匹配，则用户通过选取即可完成该项内容的输入，否则需要自定义 故障信息完善该项内容；
[0131] 步骤4:当用户完成故障信息输入并提交后，故障信息识别模块将对该故障信息进 行识别，判定该故障信息在故障信息存储模块的已储存的故障信息中是否存在，若不存在， 则通过故障信息更新模块直接将该故障信息存储于故障信息存储模块，直接更新现有的故 障信息；
[0132] 步骤5:由于添加了新的故障信息，信息管理模块中的计算与决策模块将重新计算 CA，并通过故障信息更新模块更新故障信息存储模块中的CA信息，至此故障信息管理系统 完成了故障信息的存储。
[0133] 所述统计分析模块包括以下步骤：
[0134] 步骤1:用户通过账户名和密码登录故障信息管理系统；
[0135] 步骤2:用户采用故障数据统计信息查询输入需要查询的FMECA信息，故障信息识 别模块根据输入的查询信息查询故障信息存储模块中的故障信息，查询FMEA信息进而查询 CAfg 息；
[0136] 步骤3:若查询的结果存在，故障信息输出模块输入FMECA信息，否则提示用户查询 信息不存在，需要重新输入查询条件或放弃查询。
[0137] 步骤4:故障信息输出模块输入FMECA信息后，用户可以设定分析条件开始进行计 算分析，若计算分析得出结果，则输出计算分析结果以及决策结果;若计算分析出错，需要 重新提供分析条件或放弃分析。
[0138] 本发明能较为完备的车辆状态维修判定系统。实现故障信息录入、故障数据统计 和分析、故障率计算和故障率曲线输出，各关键系统重要零部件的FMECA分析、状态维修判 定等功能。截至目前，国内地铁项目综合维修信息化管理系统的建设处于起步阶段。由于没 有合适的系统对大量的故障数据进行汇总、趋势分析，无法满足国内车辆与设备维修的实 际需要，造成了技术人员缺乏精确的故障预测依据，管理的不科学、流程的随意性。车辆状 态维修判定系统将在windows环境下进行开发，采用Client/Sever系统结构，以Visual studio作为开发平台，以C#作为开发语言，以SQL Server作为后台数据服务器。车辆状态维 修判定系统主要分为用户管理模块、信息管理模块、统计分析模块、系统维护模块以及帮助 部分。该系统主要是实现对车辆现场数据的规范化管理，现场数据的挖掘分析、判定设备零 部件可靠性状态以形成初步决策，提高车辆检修合理性。
[0139] 如图3所示，本发明地铁车辆故障信息管理系统开发的基本流程图，该流程图说明 了整个系统开发所需要的输入资料，FMEA和CA分析步骤，系统各功能模块的组织过程以及 系统最终的输出结果，以下结合图1对各开发步骤做说明：
[0140] 步骤1:准备输入资料，即收集有关地铁车辆的详细技术资料，检修工作指引，现场 记录该型号地铁车辆的历史故障信息等，并对这些技术资料进行整理和分析，目的是对有 关地铁车辆的各部分基本组成，各部分功能原理，各部分的检修方式、检修周期、检修范围、 检修项点等有深入的认识，同时通过对地铁车辆历史故障信息的整理分析，为地铁车辆的 FMECA分析奠定基础。
[0141] 步骤2:对地铁车辆进行FMEA定性分析，主要是根据步骤1对输入资料的整理分析， 确定对地铁车辆的各组成系统的定义，并确定各组成系统的最低约定层次;列出各组成系 统最低约定层次可能存在的故障模式;列出可能导致各项故障模式的各项故障原因；列出 各项故障模式可能导致的影响(包括对列车正线运行的影响以及对列车系统或设备导致的 损害），并根据相关定义，确定各项故障模式的严酷度等级；列出在当前车辆段配备的条件 下，各项故障模式的检测方式;列出针对不同故障原因导致的故障模式的纠正处理方式。
[0142] 步骤3:对地铁车辆在FMEA定性分析的基础上，对步骤1中整理的地铁车辆历史故 障信息进行统计与CA定量计算，并根据CA的定量计算结果，对各系统的各项故障模式危害 度进行等级划分，结合危害度判定矩阵，构建故障模式危害度矩阵判定标准。
[0143] 步骤4:构建故障信息管理系统的故障信息存储模块，包括FMECA信息数据库和其 他信息数据库，其中FMECA数据库是本发明的信息系统的核心部分，依据步骤2和步骤3所得 到的FMECA分析结果进行构建，主要用于实现对故障信息的FMECA流程化处理，其他信息数 据库是用于存储与故障信息相关联的其他信息。
[0144] 步骤5:构建故障信息管理系统的故障信息输入模块、故障信息识别模块、故障信 息更新模块、分析与决策模块，故障信息输出模块。
[0145] 步骤6:系统故障信息输出模块通过系统前台向用户输出故障信息的查询结果或 FMECA分析决策结果。
[0146] 如图4所示，发明地铁车辆故障信息管理系统故障信息存储模块数据库结构关系 设计图，以下结合图4说明故障信息存储模块数据库在结构上的具体关系形式：
[0147] 1)故障信息存储模块数据库采用数据库关系模型进行设计。
[0148] 2)故障信息被划分为几个部分的子信息块进行存储，包括故障基本信息、列车基 本信息、检修人员信息、列车系统信息、列车检修信息、FMEA信息、CA信息这几个子信息模 块。
[0149] 3)故障信息的总框架和子信息模块通过编号建立关系连接，在故障信息总框架 中，通过检索各子信息模块的编号即可获取子信息模块中的具体信息。
[0150] 4)在故障信息总框架中要查询FMEA信息子模块的信息时，必须先通过列车系统信 息编号进入列车系统信息子模块中，在列车系统信息子模块中查询到对应的FMEA信息编号 后才能进入FMEA信息子模块中查询到具体的FMEA信息。
[0151 ] 5)在故障信息总框架中要查询CA信息子模块的信息时，则必须先执行4)，在进入 FMEA信息子模块后，在FMEA信息子模块查询到对应的CA信息编号后才能进入CA信息子模块 中查询到具体的CA信息。
[0152]如图5所示，本发明地铁车辆故障信息管理系统故障信息存储业务处理流程图，以 下结合图5说明本发明故障信息管理系统故障信息存储业务的处理流程：
[0153] 步骤1:用户通过账户名和密码登录故障信息管理系统。
[0154] 步骤2:用户根据系统故障信息输入模块在前台界面提供的故障信息输入提示，按 系统设定FMECA流程处理方式，逐步完成故障信息的各项输入内容;在此过程中，故障信息 输入模块将从故障信息存储模块的数据库中调取各项已存信息，为用户提供选项，使得故 障信息的组织和输入规范化。
[0155] 步骤3:当用户在进行故障信息的某项内容的填写时，若系统提供的选项和当前故 障信息匹配，则用户通过选取即可完成该项内容的输入，否则，需要按系统约定的规则自定 义故障信息的该项内容。
[0156] 步骤4:当用户完成故障信息输入并向系统提交后，系统故障信息识别模块将对故 障信息进行识别，判定检修人员信息、列车基本信息、列车系统信息、FMEA信息在故障信息 存储模块的对应数据库中是否存在，若不存在，则直接存储故障信息，否则还需要通过系统 故障信息更新模块更新相应的数据库信息。
[0157] 步骤5:在系统故障系统存储模块存储完故障信息后，由于系统添加了新的故障信 息，系统故障计算与决策模块将重新计算CA并通过系统故障信息更新模块更新CA数据库， 至此故障信息管理系统完成了故障信息存储业务的处理。
[0158] 如图6所示，本发明地铁车辆故障信息管理系统FMECA信息查询与分析决策业务处 理流程图，以下结合图6说明本发明故障信息管理系统FMECA信息查询与分析决策业务处理 流程：
[0159] 步骤1:用户通过账户名和密码登录故障信息管理系统。
[0160] 步骤2:用户根据系统故障信息输入模块在前台界面提供的FMECA信息查询条件栏 输入FMECA查询条件，系统故障信息识别模块将根据输入的查询条件查询系统故障信息存 储模块的数据库，查询FMEA信息进而查询CA信息。
[0161 ]步骤3:若查询的结果存在，则系统故障信息输出模块输入FMECA信息，否则提升用 户查询信息不存在，需要重新输入查询条件或放弃查询。
[0162] 步骤4:用户根据系统故障输入模块在前台界面提供分析设定提示，设定分析条件 并执行分析，计算与决策模块根据用户设定的分析条件进行计算，若计算解析将通过系统 故障信息输出模块输入计算分析结果和决策结果，系统FMECA信息查询与分析决策业务完 成;否则，提示用户分析出错，需要重新设定分析条件。
[0163] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，其特征在于:包括用户管理模块、信 息管理模块、统计分析模块、系统维护模块和帮助模块， 所述信息管理模块包括故障信息存储模块、故障信息输入模块、故障信息识别模块、故 障信息更新模块、计算与决策模块和故障信息输出模块； 所述故障信息存储模块用于存储与故障相关联的所有故障信息； 所述故障信息输入模块用于检索存储在故障信息存储模块中的信息； 所述故障信息识别模块用于识别输入的故障信息是否存在，若输入的故障信息不存在 则需要更新信息； 所述故障信息更新模用于添加更新故障信息； 所述计算与决策模块用于统计各个系统、部件或子部件的故障信息，计算各个系统、部 件或子部件在列车各个运行里程区间内的故障率，计算其各种故障的影响概率、频数比率 和危害度，并实现故障信息的更新； 所述故障信息输出模块用于对故障信息查询结果和计算与决策结果的输出； 所述统计分析模块包括故障数据统计模块、故障率分析模块、FMECA分析模块和维修决 策分析模块； 所述故障数据统计模块包括故障数据统计信息查询和故障数据统计信息操作， 所述故障率分析模块包括故障率查询、故障率计算和故障率曲线分析， 所述FMECA分析模块包括地铁车辆FMEA分析和地铁车辆CA分析， 所述维修决策分析模块最终得出维修决策策略。2. 根据权利要求1所述的基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，其特征在于:所述 故障信息被划分为各个子信息块进行存储，包括故障基本信息、检修人员信息、列车基本信 息、列车系统信息、列车检修信息、FMEA信息以及CA信息；故障信息的总框架和子信息模块 通过编号建立关系连接，在故障信息总框架中，通过检索各子信息模块的编号即可获取子 信息模块中的具体信息。3. 根据权利要求1所述的基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，其特征在于:所述 故障数据统计信息查询能够实现对不同系统、部件或子部件的故障发生次数信息的查询， 并绘制条形统计图，从而判断各个系统、部件或子部件发生故障的相对频率大小，为维修决 策分析提供依据。4. 根据权利要求1所述的基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，其特征在于:所述 故障数据统计模块中的故障数据统计信息操作包括故障信息统计和添加故障统计对象。5. 根据权利要求1所述的基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，其特征在于:所述 故障率分析模块中的故障率计算能够现实对各个系统、部件或子部件在不同运行区间里程 上的故障率的点估计值得查询，实现对新录入故障数据的处理并计算故障率，绘制故障率 曲线为决策分析提供依据。6. 根据权利要求1所述的基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，其特征在于:所述 地铁车辆FMEA分析包括故障模式分析、故障原因分析、故障影响和严酷度分析、故障检测方 法分析和故障纠正措施分析。7. 根据权利要求1所述的基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，其特征在于:所述 地铁车辆CA分析包括危害度计算和分析和构建危害度矩阵判定标准。8. 根据权利要求1所述的基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，其特征在于:所述 用户管理模块包括用户信息查询、用户注册管理、用于权限管理和用户密码管理； 所述系统维护模块包括系统数据备份和系统数据还原； 所述帮助模块包括系统权限说明、功能使用说明和关于我们。9. 根据权利要求1所述的基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，其特征在于:所述 信息管理模块包括故障信息的输入、存储、更新和输出，包括以下步骤： 步骤1:用户通过账户名和密码登录故障信息管理系统； 步骤2:用户根据系统故障信息输入模块输入故障信息；在此过程中，故障信息输入模 块将从故障信息存储模块的数据库中调取各项已存信息，为用户提供选项； 步骤3:当用户在进行故障信息的某项内容的填写时，若此时填写的信息与故障信息存 储模块的故障信息匹配，则用户通过选取即可完成该项内容的输入，否则需要自定义故障 信息完善该项内容； 步骤4:当用户完成故障信息输入并提交后，故障信息识别模块将对该故障信息进行识 另IJ，判定该故障信息在故障信息存储模块的已储存的故障信息中是否存在，若不存在，则通 过故障信息更新模块直接将该故障信息存储于故障信息存储模块，直接更新现有的故障信 息； 步骤5:由于添加了新的故障信息，信息管理模块中的计算与决策模块将重新计算CA， 并通过故障信息更新模块更新故障信息存储模块中的CA信息，至此故障信息管理系统完成 了故障信息的存储。10. 根据权利要求1所述的基于FMECA的地铁车辆故障信息管理系统，其特征在于:所述 统计分析模块包括以下步骤： 步骤1:用户通过账户名和密码登录故障信息管理系统； 步骤2:用户采用故障数据统计信息查询输入需要查询的FMECA信息，故障信息识别模 块根据输入的查询信息查询故障信息存储模块中的故障信息，查询FMEA信息进而查询CA信 息； 步骤3:若查询的结果存在，故障信息输出模块输入FMECA信息，否则提示用户查询信息 不存在，需要重新输入查询条件或放弃查询； 步骤4:故障信息输出模块输入FMECA信息后，用户可以设定分析条件开始进行计算分 析，若计算分析得出结果，则输出计算分析结果以及决策结果;若计算分析出错，需要重新 提供分析条件或放弃分析。
【文档编号】G06Q50/26GK105844435SQ201610427951
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】黄挺, 郭振通, 陈富强, 陈建海, 李春广
【申请人】南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司