地鐵車門系統(tǒng)可靠性分析及應(yīng)用研究

董道鋒

青島地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，山東 青島 266000

地鐵車門系統(tǒng)可靠性分析及應(yīng)用研究

董道鋒

青島地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，山東 青島 266000

分析了地鐵車門系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理，同時(shí)闡述了地鐵車門系統(tǒng)可靠性分析及應(yīng)用，旨在明確地鐵車門系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理，深刻認(rèn)識(shí)到車門系統(tǒng)在維護(hù)和保障地鐵車輛正常運(yùn)行中的重要意義，通過對(duì)車門系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析與應(yīng)用，能夠更加有針對(duì)性地改善和健全車門系統(tǒng)維修決策，全方位保護(hù)乘客與工作人員的人身安全。

地鐵車門系統(tǒng)；可靠性分析；應(yīng)用

1 地鐵車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

根據(jù)車門系統(tǒng)部件的不同功能，將車門系統(tǒng)分解成承載導(dǎo)向、基礎(chǔ)部件、電動(dòng)控制、內(nèi)外操作以及驅(qū)動(dòng)鎖閉五個(gè)子系統(tǒng)，其中承載導(dǎo)向顧名思義就是負(fù)責(zé)控制和提供車門正常運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力的系統(tǒng)。通俗地說，就是做出“開”“關(guān)”車門動(dòng)作的系統(tǒng)；基礎(chǔ)部件包括指示燈、接地線、緩沖裝置等能夠進(jìn)一步提高車門系統(tǒng)工作準(zhǔn)確性和科學(xué)性的零部件；電動(dòng)控制系統(tǒng)屬于車門系統(tǒng)的核心部件，主要負(fù)責(zé)接收ATC命令和輸出車門系統(tǒng)動(dòng)作信號(hào)等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)車門系統(tǒng)與車輛整體通信控制系統(tǒng)的信號(hào)傳輸；內(nèi)外操作系統(tǒng)屬于提高地鐵車門系統(tǒng)安全性的保障裝置，地鐵內(nèi)部通過操作手柄、鋼絲繩等零部件組成緊急制動(dòng)裝置，同時(shí)外部也可以完成緊急解鎖操作；驅(qū)動(dòng)鎖閉系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)直接帶動(dòng)車門的“開”“關(guān)”動(dòng)作，以及在車門關(guān)閉后通過鎖閉操作實(shí)現(xiàn)車門的緊密關(guān)閉，進(jìn)一步保障車輛乘客和工作人員的生命安全[1]。地鐵車門系統(tǒng)的具體工作流程和原理如圖1、圖2所示。

圖1 地鐵車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

圖2 地鐵車門系統(tǒng)的工作流程圖

2 地鐵車門系統(tǒng)可靠性分析及應(yīng)用

2.1 可靠性分析及數(shù)學(xué)模型

2.1.1 可靠性分析

可靠性指的是在規(guī)定的時(shí)間與條件下，產(chǎn)品對(duì)于規(guī)定功能的實(shí)現(xiàn)與完成程度。就地鐵車門系統(tǒng)而言，其可靠性強(qiáng)調(diào)的是地鐵車輛在規(guī)定運(yùn)行時(shí)間或者是里程數(shù)條件內(nèi)，對(duì)于車門正常工作時(shí)應(yīng)當(dāng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，用函數(shù)表示，其中N表示產(chǎn)品樣本數(shù)量；t表示時(shí)刻；n（t）表示發(fā)生故障的產(chǎn)品數(shù)量。結(jié)合實(shí)際要求來看，該公式在t≥0的條件下成立。由可靠性公式可以延伸并變形出一系列子公式：

不可靠性：

故障概率密度：

故障率估計(jì)值：

故障率：

平均故障間隔時(shí)間：

2.1.2 常用故障分布模型

為了更好地提高地鐵車門系統(tǒng)的安全性，可以用數(shù)學(xué)模型的形式表現(xiàn)車門系統(tǒng)常見故障，然后根據(jù)模型體現(xiàn)出的故障數(shù)據(jù)分布規(guī)律，有針對(duì)性地優(yōu)化車門系統(tǒng)，進(jìn)而有效提升車門系統(tǒng)的可靠性。地鐵車門系統(tǒng)的故障分布規(guī)律有威布爾、指數(shù)、正太以及對(duì)數(shù)正態(tài)等多種分布形式，分別用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行表達(dá)。

（1）威布爾分布規(guī)律

威布爾分布式最常用的一種分布分析方式，屬于可靠性分析和壽命檢測等內(nèi)容的理論基礎(chǔ)，其函數(shù)表達(dá)式為：其中，γ表示位置；β表示形狀；η表示尺度。推算得到：

故障分布函數(shù)：

故障率函數(shù)：

故障概率密度函數(shù)：

（2）指數(shù)分布

指數(shù)分布主要適用于承載負(fù)荷較低的機(jī)械零件，指數(shù)分布的可靠性函數(shù)為,那么得到：

故障分布函數(shù)：

故障率函數(shù)：

故障概率密度函數(shù)：

（3）正太分布

正態(tài)分布一般用于主要故障發(fā)生原因?yàn)槟p或者老化的零部件的可靠性分析之中，函數(shù)表達(dá)式為R（t），

故障分布函數(shù)：

故障概率密度函數(shù)：

故障率函數(shù)：

（4）對(duì)數(shù)正態(tài)分布

對(duì)數(shù)正態(tài)分布屬于近些年來，被逐漸應(yīng)用于可靠性分析中的新興分布規(guī)律，對(duì)數(shù)正態(tài)分布的可靠性函數(shù)表達(dá)式為那么得到：

故障分布函數(shù)：

故障概率密度函數(shù)：

故障率密度：

2.2 故障分布模型確定方法

確定地鐵車門系統(tǒng)故障分布模型的最主要依據(jù)是歷史故障數(shù)據(jù)報(bào)告。一般選擇依據(jù)歷史故障類型，預(yù)先判斷最為可能的分布候選模型，然后再對(duì)候選模型與故障數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合度檢驗(yàn)和假設(shè)檢驗(yàn)（如圖3所示），最終確定最佳分布模型[2]。

3 總結(jié)

綜上所述，本文基于構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的統(tǒng)計(jì)方法，分析和明確了地鐵車門系統(tǒng)可靠性分析的要點(diǎn)所在，對(duì)于評(píng)價(jià)地鐵車門系統(tǒng)可靠性和故障率等參數(shù)，具有十分重要的工程實(shí)踐意義。

圖3 故障分布模型確定流程圖

[1]夏軍.地鐵車門系統(tǒng)可靠性分析及應(yīng)用研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2014.

[2]夏軍，郭翔，邢宗義.地鐵車門系統(tǒng)故障模式可靠性分析[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2014（3）：49-52.

Reliability Analysis and Application Research of Subway Door System

Dong Daofeng
Operation Branch of Qingdao Metro Group Co., Ltd., Shandong Qingdao 266000

This paper analyzes the structure and working principle of the subway door system, and expounds the application and analysis of the reliability of the system structure and working principle of the subway door, in order to clear the subway door system and gain a profound understanding of the door system in the maintenance and protection of the important significance of metro vehicle in normal operation. Through the analysis and application of reliability of the door system, we can more accordingly improve and perfect the door system maintenance decision and all-round protect passengers and the personal safety of staff.

subway door system; reliability analysis; application

U271

A

1009-6434（2017）7-0081-03