試論地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)可靠性分析及應(yīng)用

任成偉

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模在不斷擴(kuò)大，城市人口也出現(xiàn)猛烈增長(zhǎng)，交通堵塞等問(wèn)題隨之出現(xiàn)，為了有效解決人們?nèi)粘３鲂行枨螅S多大中型城市紛紛選擇修建地鐵來(lái)緩解交通堵塞問(wèn)題，地鐵具有運(yùn)送量大，速度快的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的人選擇地鐵做為出行交通工具，在人們的日常出行中越來(lái)越重要，其作用越重要，一旦發(fā)生故障，不僅會(huì)影響市民的正常出行，嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)生命和財(cái)產(chǎn)的重大威脅，研究地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)的可靠性對(duì)保障地鐵安全運(yùn)營(yíng)有著重要意義，由此，本文將對(duì)可靠性的基本概念、影響地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)可靠性的因素、以及可靠性的分析方法進(jìn)行敘述。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；關(guān)鍵系統(tǒng)；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.173

1可靠性基本概念

可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，當(dāng)產(chǎn)品不能完成規(guī)定功能時(shí)，則判斷為發(fā)生故障或失效。規(guī)定的條件主要是指維護(hù)條件、使用條件、環(huán)境條件等，規(guī)定的時(shí)間是可靠性定義的核心，規(guī)定時(shí)間的長(zhǎng)短隨著產(chǎn)品對(duì)象不同和使用目的不同而發(fā)生變化。可靠性能綜合反映出一個(gè)產(chǎn)品的耐久性、無(wú)故障性、維修性、有效性和使用經(jīng)濟(jì)性等方面的特點(diǎn)。

2可靠性的影響因素

分析地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)的可靠性，首先應(yīng)對(duì)影響地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)可靠性的因素進(jìn)行分析，估計(jì)其對(duì)地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)的影響程度，只有確定影響的程度，才能采取合適的措施來(lái)對(duì)這些影響因素進(jìn)行排除，使地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)保持良好工作性能。影響地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)可靠性的主要因素有環(huán)境因素和人為因素兩大類，環(huán)境因素主要有：系統(tǒng)環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境和維修環(huán)境。系統(tǒng)環(huán)境因素主要是因系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在缺陷和軟件發(fā)生錯(cuò)誤造成的系統(tǒng)內(nèi)部失效現(xiàn)象，運(yùn)行環(huán)境影響主要是地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中受到外部環(huán)境、管理程序的影響出現(xiàn)故障，維修環(huán)境影響是指在維修環(huán)節(jié)中強(qiáng)加給車輛關(guān)鍵系統(tǒng)的失效故障。人為因素設(shè)計(jì)的人群較廣，地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)中的車輛系統(tǒng)會(huì)接觸各種人群，包括乘客、司機(jī)、秩序指揮員、維修人員等，這些人群以不同的形式作用于地鐵車輛系統(tǒng)，這些人群的行為對(duì)地鐵車輛系統(tǒng)的可靠性的影響很大。

3可靠性的分析法

（1）故障樹(shù)分析法。故障樹(shù)分析法是目前分析地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)可靠性和安全性的一種常用方法，故障樹(shù)分析法是對(duì)引起車輛關(guān)鍵系統(tǒng)發(fā)生故障的各種原因進(jìn)行研究分析，將這些直接或間接原因建立起邏輯關(guān)系，并用邏輯框圖表示出來(lái)。故障樹(shù)是將系統(tǒng)內(nèi)故障的相互關(guān)系以圖形化的方式表示出來(lái)，既能對(duì)引起地鐵車輛各系統(tǒng)的故障的直接原因進(jìn)行分析也能深入發(fā)現(xiàn)引起故障的潛在因素，具有直接、簡(jiǎn)單明了、邏輯性強(qiáng)的特點(diǎn)。

（2）可靠性框圖法。可靠性框圖是為估計(jì)產(chǎn)品可靠性而建立的方框圖，把地鐵車輛各系統(tǒng)可靠性的關(guān)系用圖形表示出來(lái)，將各部分處于正常和失效狀態(tài)時(shí)對(duì)車輛關(guān)鍵系統(tǒng)狀態(tài)的影響直觀表示出來(lái)，能對(duì)整個(gè)地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)的可靠性評(píng)估提供有力的依據(jù)，根據(jù)可靠性框圖得到產(chǎn)品各部分的可靠性與產(chǎn)品整體可靠性之間的關(guān)系，這種關(guān)系稱為可靠性模型，依據(jù)可靠性型模型可以計(jì)算出地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)可靠度、故障率、平均故障間隔時(shí)間等。可靠性框圖常用的邏輯關(guān)系有串聯(lián)連接、并聯(lián)連接、橋形連接、k/n連接、混合連接和復(fù)雜的網(wǎng)路系統(tǒng)。

（3）故障模式與影響分析法。故障模式及影響分析法是通過(guò)分析產(chǎn)品的每個(gè)組成部分存在的潛在故障模式，并明確這些潛在故障模式對(duì)產(chǎn)品的其他組成部分和產(chǎn)品整體功能產(chǎn)生的影響。通過(guò)識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的潛在故障模式，并對(duì)存在的不同故障模式帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，盡可能消除和減少失效現(xiàn)象的發(fā)生。

4可靠性管理模塊的應(yīng)用

可靠性分析模塊主要包括可靠性模型管理、可靠性預(yù)測(cè)、可靠性預(yù)警、基于可靠度的檢修計(jì)劃這幾種：

（1）可靠性模型管理。可靠性模型管理能有效加強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)用性，并方便后續(xù)對(duì)其他車型的可靠性研究成果能更好的應(yīng)用于本系統(tǒng)，可靠性模型管理實(shí)現(xiàn)了車輛各子系統(tǒng)的可靠性模型管理，可以修改各子系統(tǒng)的可靠性模型參數(shù)。

（2）可靠性預(yù)測(cè)。可靠性預(yù)測(cè)是以樹(shù)形圖的方式列出各條線路各車輛的運(yùn)行情況，便于預(yù)測(cè)各條線路每輛列車關(guān)鍵子系的可靠度和故障率，能有效的保障地鐵車輛關(guān)鍵系統(tǒng)正常運(yùn)行，并且可靠性預(yù)測(cè)模塊能靈活的選擇各關(guān)鍵子系統(tǒng)做為分析對(duì)象，并用圖形和數(shù)字的方式對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行直觀展示。

（3）基于可靠性的多級(jí)預(yù)警。多級(jí)報(bào)警能實(shí)現(xiàn)了以可靠度和故障率為基礎(chǔ)的各線路各列車的分級(jí)預(yù)警功能，分為一級(jí)預(yù)警、二級(jí)預(yù)警、三級(jí)預(yù)警及無(wú)預(yù)警四類等級(jí)，并分別不同顏色來(lái)顯示。不同預(yù)警級(jí)反應(yīng)出不同的系統(tǒng)健康程度和故障程度，在預(yù)警級(jí)別對(duì)檢修決策提供指導(dǎo)性作用時(shí)，系統(tǒng)的預(yù)警級(jí)別可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)更改。

（4）基于可靠度的檢修決策。基于可靠度來(lái)制定車輛的檢修計(jì)劃，可追蹤該車輛各子系統(tǒng)的近期故障記錄，方便維修人員對(duì)該車輛的可靠性進(jìn)行進(jìn)一步分析。首先選擇需要分析的線路，然后設(shè)定可靠度，系統(tǒng)即可分析出低于設(shè)定可靠度的車輛系統(tǒng)，從而輔助維修人員制定車輛的檢修計(jì)劃。

5總結(jié)

在地鐵運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)過(guò)程中，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅要求各個(gè)系統(tǒng)、工種和各項(xiàng)工作之間相互協(xié)調(diào)配合，還需要利用相關(guān)技術(shù)設(shè)備，通過(guò)各關(guān)鍵系統(tǒng)相互配合以及相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用，使地鐵車輛的可靠性得到有效保障。