基于故障樹法的城市軌道交通受電弓可靠性分析

王煒俊

摘 要：該文根據受電弓正線故障統計數據，選取受電弓主要故障模式，建立主要故障模式的故障樹，并通過分析找出導致受電弓故障的最小割集，再通過定量計算得到頂事件的不可靠度，得出各最小割集的重要度及底事件發生概率對頂事件不可靠度的影響。分析結論可為今后受電弓的維護及設計提供參考。

關鍵詞：受電弓 城市軌道交通 故障樹

中圖分類號：U225 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（a）-0059-03

Abstract：Based on the fault statistics of pantograph， the main fault modes were selected to build fault tree method，and the minimum cut sets leading to pantograph fault could be located through analysis.Then the unreliability of top events could be calculated quantitatively. Finally， the importance of minimum cut sets and how the probability of occurrence of bottom events influence the unreliability of top events were showed in results. The analysis results can provide reference for the maintainability and design of pantograph in the future.

Key Words：Pantograph；Urban rail transit；Fault tree method

受電弓作為城市軌道交通關鍵部件之一，由于近年來因受電弓故障導致地鐵車輛失去供電，從而導致大面積延誤的事件時有發生，受電弓已越來越受到地鐵運營公司、專業公司和設計單位的高度關注，迫切需要對其主要故障模式進行可靠性分析，找到根本原因，從而制定相應措施。該文利用故障樹分析分析方法[1]，把受電弓危害度較高的故障模式作為頂事件，通過建立該故障模式的故障樹，定量分析了底事件對受電弓不可靠度，分析系統的薄弱環節，從而制定對應措施，提高受電弓的可靠性。

1 受電弓的故障樹分析

1.1 受電弓故障樹模型的建立

對上海地鐵某線路受電弓近5年的故障模式進行統計，如表1所示，受電弓不能升起、受電弓狀態與實際顯示不匹配、弓網拉弧和部件損壞占到了所有受電弓故障80%左右，其中碳滑板、分流導線由于屬于易損易耗件，日常維修中已對其有嚴格的檢測要求，故該文對其不予以展開分析。該文選取受電弓不能升起該種故障模式進行詳細分析，建立該故障模式下的故障樹，如圖1所示。

根據故障統計，確定這18個底事件發生的故障率，如表2所示。

1.2 可靠度計算

導致受電弓無法升起故障的所有最小割集為：{X1}、{X2}、{X3}、{X4}、{X5}、{X6}、{X7}、{X8}、{X9}、{X10}、{X11}、{X12}、{X13}、{X14}、{X15}、{X16}、{X17}、{X18}，共計18個。

根據式（1）可計算出底事件概率重要度為[4-5]：

為了進一步了解底事件對頂事件的影響，結合計算出的故障率和重要度，選取故障率和重要度靠前的底事件，假設這些底事件發生概率在0.000 01～0.000 1之間變化，分別得到頂事件“受電弓不能升起”的底事件發生概率對頂事件不可靠度影響的變化圖，如圖2所示。

由圖2可知，底事件X13、X14、X16、X18發生概率增大時，頂事件受電弓不能升起的不可靠度隨之發生的增量較大，可見絕緣軟管漏氣（X13）、絕緣軟管接頭斷裂（X14）、節流閥閥芯卡滯（X16）與電磁閥漏氣（X18）對頂事件受電弓不能升起影響程度較大。因此，在受電弓檢修過程中，需加強對以上底事件的關注，從而提升受電弓系統的可靠性。

2 結語

通過建立故障樹，對受電弓不能升起故障模式進行深入分析，找出該模式故障失效的主要原因，計算出各底事件的重要度，得出絕緣軟管漏氣、絕緣軟管接頭斷裂、節流閥閥芯卡滯與電磁閥漏氣對受電弓無法升起影響最大，在今后維修時需重點關注。

參考文獻

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[2] 許榮，車建國，楊作賓，等.故障樹分析法及其在系統可靠性分析中的應用[J].指揮控制與仿真，2010（1）：112-115.

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