上海軌道交通10號線列車可靠性增長區間分析

盛銀勝

（南車南京浦鎮車輛有限公司，210031，南京∥高級工程師）

地鐵在國內各大城市的公共交通中起著越來越重要的作用，一旦出現運營故障，使地鐵運營中斷，將導致城市公共交通的極大混亂。因此，地鐵列車的運營可靠性受到各運營公司及車輛制造商的充分重視。

地鐵列車作為一個復雜的綜合集成系統，必須經過一個必要的可靠性增長過程，其可靠性才能達到一個穩定的水平。通常情況下所有地鐵列車都要經過一年的可靠性增長期后才能進入可靠性的穩定期，此后的運營故障數據才能代表列車的真實可靠性水平。目前國內多個地鐵項目要求將車隊的可靠性增長期縮短到首列車投入運營后的6個月內，這樣車隊中可靠性增長期最長的列車只有6個月，部分列車甚至沒有可靠性增長期，這對車輛制造商來說是一個較大的挑戰。

本文對南車浦鎮車輛有限公司生產的上海軌道交通10號線地鐵列車投入正線運營前6個月的運營故障進行了分析，對車隊的可靠性是否進入相對穩定的狀態做出了判斷，并對車隊平均無運營故障運行距離（MDBSF，其量符號為DMDBSF）進行了區間估計。

1 現場運營故障數據分析

1.1 故障數據

上海軌道交通10號線自2010年4月首列車投入正線運行后至2010年9月的前6個月內，先后有9列車投入正線運行，車隊總運營公里數為449 324 km，發生的所有運營故障（包括救援，清客、掉線）信息及相關信息見表1。

如果將表1中的數據描繪在雙對數尺度坐標紙上（見圖1），可以看到故障順號為1的故障明顯偏離直線。該數據不能用于具體的故障分析，在后面的分析中將剔除該故障。

由于該試驗數據終止于第6個月末，因此該試驗類型屬于GJB／Z 77－95中的時間截尾試驗。由于本項目的運營時間與運營公里數是成線型關系的，為方便分析，在后面的計算和分析中，將直接使用公里數代替運營時間。該試驗的截尾時間為449 324km。

1.2 擬合優度檢驗

Cramer－Von Mises檢驗

式中：

b——形狀參數的點估計值；

n——故障總次數，次；

T——截尾總距離，km；

tj——第j次故障的公里數，km。

計算Cramer－Von Mises檢驗量：

根據可靠性增長管理手冊（GB 4086.2—83）查表可得（通常取顯著性水平α＝0.1）。因此，有，拒絕使用 AMSAA模型。

表1 運營故障信息表

圖1 列車運營故障特性

1.3 趨勢檢驗

由于故障數據不符合AMSAA模型，因此采用U檢驗。

由于試驗采用時間截尾類型，則有檢驗時的統計量

根據可靠性增長管理手冊（GB 4086.2—83）查表可得U1－α／2＝3.09（通常取α＝0.2）。

有－U1－α／2＜U＜ U1－α／2

說明在顯著性水平α＝0.2情況下，無正或負的可靠性增長，有80%的把握認為車隊的運營可靠性進入相對穩定的區間。

1.4 平均無運營故障運行距離區間估計

取90%的置信區間，有：

式中：

χ2——卡方檢驗的檢驗量；

nT——時間截尾時的總運營公里，km；

r——故障次數，次。

說明：由于本文只分析了首列車投入正線運行后的前6個月的運營故障，該區間屬于可靠性的增長期，因此該DMDBSF區間估計并不正確。實際上隨著樣本區間的增加，觀察到的DMDBSF將大于該數據上限。事實上，截止2011年1月，觀察到的DMDBSF為103 470km。

2 結語

通過對運營故障信息的上述分析，可以得到如下結論：

（1）從表1中的列車公里數欄中可以看出運營故障發生的區間位于車對運行總公里數的16 000至240 000km之間，并集中于首列車投入正線運行后的第3和第4個月。

（2）通過U檢驗對列車投入正線運營的前6個月內的運營數據分析，可以看出在顯著性水平α＝0.2下，列車的運營可靠性無正或負的可靠性增長，應該終止可靠性增長分析，有80%的把握認為車隊的運營可靠性進入相對穩定的區間。

綜合以上分析，可以得出如下結論：在首列車投入正線運行6個月后，列車的運營可靠性達到了一個相對穩定的狀態，可以開始列車的運營可靠性驗證。

［1］GJB／Z 77—95可靠性增長管理手冊［S］.

［2］GB 4086.2—83統計分布數值表χ2分布［S］.