基于可靠性的城市軌道交通用復合材料疏散平臺全鏈條關鍵技術探索實踐
【企業名稱】北京玻鋼院復合材料有限公司
導語
針對地鐵疏散平臺應用要求,本案例將可靠性設計與系統工程技術相結合,應用PDCA工具,優化材料質量、結構功能、成型工藝和后組裝可靠性,實現產品合格率提升,保障工程項目質量和穩定性。
實施背景
地鐵疏散平臺是地鐵運營列車在隧道內出現緊急情況時,疏散乘客的專用通道。酚醛樹脂復合材料具有輕質高強、高阻燃、低發煙、安裝效率高等優點,是地鐵疏散平臺的關鍵材料。但傳統酚醛樹脂存在拉擠工藝性差、酸性催化劑對模具腐蝕嚴重、產品性能不穩定等質量問題。
本案例基于材料質量、結構功能、成型工藝和后組裝可靠性研究,攻克了復合材料疏散平臺生產的工藝難點,提高軌道交通運營安全保障系統的可靠性,保障公共安全。
主要做法
圍繞地鐵疏散平臺的應用要求,采用任務分解法(WBS),通過對酚醛樹脂特征和合成機理分析、疏散平臺結構設計及穩定性驗證、拉擠成型工藝改進和后組裝工藝提升等可靠性研究,在疏散平臺材料、結構、成型工藝和后組裝全周期可靠性上形成質量閉環,采用體系化的PDCA評估方法(如圖1),結合SPC、因果分析圖、仿真分析技術對可靠性進行持續驗證,攻克了復合材料疏散平臺生產的工藝環節難點,在高性能、長壽命、低成本、實用化方面取得了有效科技創新成果,實現了材料大批量穩定化生產制造和疏散平臺建設應用。

圖1 項目總體思路
(1)材料質量可靠性研究
分析酚醛樹脂的特征和合成機理,設計先鄰位取代催化,后對位取代催化的分子結構,通過折光指數、凝膠時間等過程指標的控制,合成低揮發分、高活性、適用期長的拉擠酚醛樹脂,同時避免了普通拉擠酚醛樹脂體系以酸性物質為固化劑的雙組分體系,延長了成型模具的使用壽命。
(2)結構功能可靠性驗證
通過對關鍵連接節點處材料的安全度和質量可靠度的分析,選用安全可靠性高的不銹鋼連接件,并通過有限元分析程序對結構及連接方式進行計算校核,保證產品的安全性。

(3)成型工藝可靠性試驗
基于產品防火性能及耐火性能的可靠性分析,在拉擠工藝中引入預聚合工藝,采用膠液再分配浸漬裝置,創建了在線預聚合拉擠成型工藝技術和樹脂含量精準控制技術,有效解決了酚醛樹脂傳統拉擠工藝存在的揮發分排除問題,提高了樹脂含量的穩定性和均勻性;開發雙體系夾層拉擠技術,實現了夾層疏散平臺的高質量快速生產,滿足耐火極限1h的要求,提高了乘客疏散過程的安全性。
(4)后組裝產品可靠性研究
基于防滑粘砂流水線自動化、橫梁斜撐自動打孔等的技術要求及質量可靠性需求,通過疏散平臺粘砂問題根據因果分析圖識別出產品粘砂不良的主因,改進了橫梁斜撐打孔生產線和粘砂工藝生產線,保障后組裝工藝穩定性,極大提升了產品后組裝的質量可靠性。

圖3 疏散平臺粘砂問題因果分析圖
應用成效
該案例的產品開發體系及產品高可靠性技術已成功應用在北京、廣州等10個城市43條軌道交通線路中,國內累計完成里程100萬延米,產值超4.6億元,取得了較大的經濟、社會效益。2019年,經中國建材聯合會科技成果鑒定,該項目成果整體技術達到國內領先水平。案例成果累計輸出專利10項和相關標準3項,核心成果獲2023年度中國質量創新與質量改進成果可靠性方向“示范級”評級。
推廣價值
該案例從產品的質量需求出發,開展自下而上的體系化研究,借助多種質量工具,解決了體系化產品開發和制造過程的規劃和控制問題,為復雜體系化產品的開發提供了可供參考的設計框架和思路。目前復合材料疏散平臺產品已廣泛應用于多條軌道交通線路上,獲得用戶一致好評,實踐表明本案例可行、可用,具有良好的推廣價值。










































