上海軌道交通10號(hào)線列車可靠性增長(zhǎng)區(qū)間分析

盛銀勝

（南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司，210031，南京∥高級(jí)工程師）

地鐵在國(guó)內(nèi)各大城市的公共交通中起著越來(lái)越重要的作用，一旦出現(xiàn)運(yùn)營(yíng)故障，使地鐵運(yùn)營(yíng)中斷，將導(dǎo)致城市公共交通的極大混亂。因此，地鐵列車的運(yùn)營(yíng)可靠性受到各運(yùn)營(yíng)公司及車輛制造商的充分重視。

地鐵列車作為一個(gè)復(fù)雜的綜合集成系統(tǒng)，必須經(jīng)過(guò)一個(gè)必要的可靠性增長(zhǎng)過(guò)程，其可靠性才能達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的水平。通常情況下所有地鐵列車都要經(jīng)過(guò)一年的可靠性增長(zhǎng)期后才能進(jìn)入可靠性的穩(wěn)定期，此后的運(yùn)營(yíng)故障數(shù)據(jù)才能代表列車的真實(shí)可靠性水平。目前國(guó)內(nèi)多個(gè)地鐵項(xiàng)目要求將車隊(duì)的可靠性增長(zhǎng)期縮短到首列車投入運(yùn)營(yíng)后的6個(gè)月內(nèi)，這樣車隊(duì)中可靠性增長(zhǎng)期最長(zhǎng)的列車只有6個(gè)月，部分列車甚至沒(méi)有可靠性增長(zhǎng)期，這對(duì)車輛制造商來(lái)說(shuō)是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。

本文對(duì)南車浦鎮(zhèn)車輛有限公司生產(chǎn)的上海軌道交通10號(hào)線地鐵列車投入正線運(yùn)營(yíng)前6個(gè)月的運(yùn)營(yíng)故障進(jìn)行了分析，對(duì)車隊(duì)的可靠性是否進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)做出了判斷，并對(duì)車隊(duì)平均無(wú)運(yùn)營(yíng)故障運(yùn)行距離（MDBSF，其量符號(hào)為DMDBSF）進(jìn)行了區(qū)間估計(jì)。

1 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)故障數(shù)據(jù)分析

1.1 故障數(shù)據(jù)

上海軌道交通10號(hào)線自2010年4月首列車投入正線運(yùn)行后至2010年9月的前6個(gè)月內(nèi)，先后有9列車投入正線運(yùn)行，車隊(duì)總運(yùn)營(yíng)公里數(shù)為449 324 km，發(fā)生的所有運(yùn)營(yíng)故障（包括救援，清客、掉線）信息及相關(guān)信息見(jiàn)表1。

如果將表1中的數(shù)據(jù)描繪在雙對(duì)數(shù)尺度坐標(biāo)紙上（見(jiàn)圖1），可以看到故障順號(hào)為1的故障明顯偏離直線。該數(shù)據(jù)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(yàn)數(shù)據(jù)終止于第6個(gè)月末，因此該試驗(yàn)類型屬于GJB／Z 77－95中的時(shí)間截尾試驗(yàn)。由于本項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)時(shí)間與運(yùn)營(yíng)公里數(shù)是成線型關(guān)系的，為方便分析，在后面的計(jì)算和分析中，將直接使用公里數(shù)代替運(yùn)營(yíng)時(shí)間。該試驗(yàn)的截尾時(shí)間為449 324km。

1.2 擬合優(yōu)度檢驗(yàn)

Cramer－Von Mises檢驗(yàn)

式中：

b——形狀參數(shù)的點(diǎn)估計(jì)值；

n——故障總次數(shù)，次；

T——截尾總距離，km；

tj——第j次故障的公里數(shù)，km。

計(jì)算Cramer－Von Mises檢驗(yàn)量：

根據(jù)可靠性增長(zhǎng)管理手冊(cè)（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(yùn)營(yíng)故障信息表

圖1 列車運(yùn)營(yíng)故障特性

1.3 趨勢(shì)檢驗(yàn)

由于故障數(shù)據(jù)不符合AMSAA模型，因此采用U檢驗(yàn)。

由于試驗(yàn)采用時(shí)間截尾類型，則有檢驗(yàn)時(shí)的統(tǒng)計(jì)量

根據(jù)可靠性增長(zhǎng)管理手冊(cè)（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(shuō)明在顯著性水平α＝0.2情況下，無(wú)正或負(fù)的可靠性增長(zhǎng)，有80%的把握認(rèn)為車隊(duì)的運(yùn)營(yíng)可靠性進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)間。

1.4 平均無(wú)運(yùn)營(yíng)故障運(yùn)行距離區(qū)間估計(jì)

取90%的置信區(qū)間，有：

式中：

χ2——卡方檢驗(yàn)的檢驗(yàn)量；

nT——時(shí)間截尾時(shí)的總運(yùn)營(yíng)公里，km；

r——故障次數(shù)，次。

說(shuō)明：由于本文只分析了首列車投入正線運(yùn)行后的前6個(gè)月的運(yùn)營(yíng)故障，該區(qū)間屬于可靠性的增長(zhǎng)期，因此該DMDBSF區(qū)間估計(jì)并不正確。實(shí)際上隨著樣本區(qū)間的增加，觀察到的DMDBSF將大于該數(shù)據(jù)上限。事實(shí)上，截止2011年1月，觀察到的DMDBSF為103 470km。

2 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)運(yùn)營(yíng)故障信息的上述分析，可以得到如下結(jié)論：

（1）從表1中的列車公里數(shù)欄中可以看出運(yùn)營(yíng)故障發(fā)生的區(qū)間位于車對(duì)運(yùn)行總公里數(shù)的16 000至240 000km之間，并集中于首列車投入正線運(yùn)行后的第3和第4個(gè)月。

（2）通過(guò)U檢驗(yàn)對(duì)列車投入正線運(yùn)營(yíng)的前6個(gè)月內(nèi)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析，可以看出在顯著性水平α＝0.2下，列車的運(yùn)營(yíng)可靠性無(wú)正或負(fù)的可靠性增長(zhǎng)，應(yīng)該終止可靠性增長(zhǎng)分析，有80%的把握認(rèn)為車隊(duì)的運(yùn)營(yíng)可靠性進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)間。

綜合以上分析，可以得出如下結(jié)論：在首列車投入正線運(yùn)行6個(gè)月后，列車的運(yùn)營(yíng)可靠性達(dá)到了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，可以開(kāi)始列車的運(yùn)營(yíng)可靠性驗(yàn)證。

［1］GJB／Z 77—95可靠性增長(zhǎng)管理手冊(cè)［S］.

［2］GB 4086.2—83統(tǒng)計(jì)分布數(shù)值表χ2分布［S］.