軌道車輛側門影響運營可靠性預計方法研究

李 冬,曹芳芳,朱文明,劉潤波

(1.長春軌道客車股份有限公司,長春 130062；2.南京康尼機電股份有限公司,南京 210038）

1 概述

列車上側門數量較多，運營中必然會發生故障，每套門發生故障都會影響運營質量，甚至導致車輛清客、下線。為防止和減少影響運營故障，對側門開展可靠性預計分析是十分必要的。

2 故障分類：

故障分類可進一步劃分為庫檢故障、可忽略故障、輕微故障、延遲故障、下線故障、不能發車故障、清客救援故障、救援故障。其中延遲故障、下線故障、不能發車故障、清客故障、救援故障為重要故障。A工作獲得該零部件對應影響故障判據故障模式失效率。單元可靠性預計的常見方法及特點如下表所示。

常見單元可靠性預計方法及特點

利用可靠性預計方法預計出底層單元固有可靠性，作為故障模式影響及嚴重度分析（FMECA）文件的輸入，通過對單元功能、失效和影響的分析，確定故障模式失效率，獲得影響列車運營的單元的失效率，又作為影響運營可靠性模型的輸入。

3 外掛密閉側門影響運營可靠性預計案例

3.1 明確系統定義

列車6輛編組，每輛每側3套側門，結構為外掛密閉門，每天工作10h。

3.2 明確系統的故障判據

當一輛車發生以下故障時算為影響運營故障：

（1）同側有2套以上門需要被隔離；

（2）1套門需要被隔離，但無法隔離上；

（3）門無法手動關上，或不易關上（造成延誤時間超過3分鐘）；

（4）即使門被隔離但仍有安全隱患。

3.3 建立運營可靠性數學模型

根據可靠性框圖，可以看出各故障事件為串聯系統，因此得出數學模型為：

其中，事件1和事件2為2/3（G）表決系統，事件3、4、5為串聯系統。

3.4 預計底層單元可靠性

底層零部件固有可靠性預計按表1提到的方法進行，優先采用數據統計法。通過FMECA分析，統計FRTC、FRNO、FRNC、FRUC。

以FRNO為例，預計出零部件的固有失效率，通過FMECA分析，統計出影響側門無法關上/延誤時間超過3分鐘的零部件及其故障模式失效率，采用串聯模型的數學模型計算出FRNO的失效率，如下圖所示。

底層單元可靠性獲取

同樣的方式計算出：

3.5 預計影響運營可靠性

影響運營故障的MTBF為：MTBFS=1/λs=223,434h

影響運營故障的MTBF為：MTBF1= MTBFS×6=1,340,604h

3.6 影響運營可靠性比較分析

廣佛線側門結構、環境剖面與例子類似。廣佛線每列車4輛編組，每輛每側4套門，統計時間段為2012.1-2013.12，運營時間為5,738,900h，影響運營故障數為4起，用點估計方法計算每套門影響運營可靠性為：MTBF2= T/N=5738900/4=1,445,975h。

廣佛線側門影響運營可靠性統計結果與本文影響運營可靠性預計模型計算值較為接近。

4 結束語

本文根據行業內影響運營可靠性定義，提出一種適用于軌道車門可靠性預計計算模型，對于影響運營可靠性預防與分析研究具有一定的指導意義。

[1]GB/T21562-2008,軌道交通 可靠性、可用性、可維修性和安全性規范及示例[S].

[2]王遠達,宋筆鋒.系統可靠性預計方法綜述分析[J].飛機設計，2008(28):37-42.