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地铁车辆关键系统可靠性分析及应用

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摘要:随着社会经济的发展,城市规模在不断扩大,城市人口也出现猛烈增长,交通堵塞等问题随之出现,为了有效解决人们日常出行需求,许多大中型城市纷纷选择修建地铁来缓解交通堵塞问题,地铁具有运送量大,速度快的优点,越来越多的人选择地铁做为出行交通工具,在人们的日常出行中越来越重要,其作用越重要,一旦发生故障,不仅会影响市民的正常出行,严重的还会对生命和财产的重大威胁,研究地铁车辆关键系统的可靠性对保障地铁安全运营有着重要意义,由此,本文将对可靠性的基本概念、影响地铁车辆关键系统可靠性的因素、以及可靠性的分析方法进行叙述。

关键词:地铁车辆;关键系统;可靠性

1可靠性基本概念

可靠性是指产品在规定的条件下,在规定的时间内完成规定功能的能力,当产品不能完成规定功能时,则判断为发生故障或失效。规定的条件主要是指维护条件、使用条件、环境条件等,规定的时间是可靠性定义的核心,规定时间的长短随着产品对象不同和使用目的不同而发生变化。可靠性能综合反映出一个产品的耐久性、无故障性、维修性、有效性和使用经济性等方面的特点。

2可靠性的影响因素

分析地铁车辆关键系统的可靠性,首先应对影响地铁车辆关键系统可靠性的因素进行分析,估计其对地铁车辆关键系统的影响程度,只有确定影响的程度,才能采取合适的措施来对这些影响因素进行排除,使地铁车辆关键系统保持良好工作性能。影响地铁车辆关键系统可靠性的主要因素有环境因素和人为因素两大类,环境因素主要有:系统环境、运行环境和维修环境。系统环境因素主要是因系统设计存在缺陷和软件发生错误造成的系统内部失效现象,运行环境影响主要是地铁车辆关键系统在运行过程中受到外部环境、管理程序的影响出现故障,维修环境影响是指在维修环节中强加给车辆关键系统的失效故障。人为因素设计的人群较广,地铁车辆关键系统中的车辆系统会接触各种人群,包括乘客、司机、秩序指挥员、维修人员等,这些人群以不同的形式作用于地铁车辆系统,这些人群的行为对地铁车辆系统的可靠性的影响很大。

3可靠性的分析法

(1)故障树分析法。故障树分析法是目前分析地铁车辆关键系统可靠性和安全性的一种常用方法,故障树分析法是对引起车辆关键系统发生故障的各种原因进行研究分析,将这些直接或间接原因建立起逻辑关系,并用逻辑框图表示出来。故障树是将系统内故障的相互关系以图形化的方式表示出来,既能对引起地铁车辆各系统的故障的直接原因进行分析也能深入发现引起故障的潜在因素,具有直接、简单明了、逻辑性强的特点。

(2)可靠性框图法。可靠性框图是为估计产品可靠性而建立的方框图,把地铁车辆各系统可靠性的关系用图形表示出来,将各部分处于正常和失效状态时对车辆关键系统状态的影响直观表示出来,能对整个地铁车辆关键系统的可靠性评估提供有力的依据,根据可靠性框图得到产品各部分的可靠性与产品整体可靠性之间的关系,这种关系称为可靠性模型,依据可靠性型模型可以计算出地铁车辆关键系统可靠性的指标可靠度、故障率、平均故障间隔时间等。可靠性框图常用的逻辑关系有串联连接、并联连接、桥形连接、k/n连接、混合连接和复杂的网路系统。

(3)故障模式与影响分析法。故障模式及影响分析法是通过分析产品的每个组成部分存在的潜在故障模式,并明确这些潜在故障模式对产品的其他组成部分和产品整体功能产生的影响。通过识别系统运行过程中的潜在故障模式,并对存在的不同故障模式带来的风险进行评估,尽可能消除和减少失效现象的发生。

4可靠性管理模块的应用

可靠性分析模块主要包括可靠性模型管理、可靠性预测、可靠性预警、基于可靠度的检修计划这几种:

(1)可靠性模型管理。可靠性模型管理能有效加强系统的实用性,并方便后续对其他车型的可靠性研究成果能更好的应用于本系统,可靠性模型管理实现了车辆各子系统的可靠性模型管理,可以修改各子系统的可靠性模型参数。

(2)可靠性预测。可靠性预测是以树形图的方式列出各条线路各车辆的运行情况,便于预测各条线路每辆列车关键子系的可靠度和故障率,能有效的保障地铁车辆关键系统正常运行,并且可靠性预测模块能灵活的选择各关键子系统做为分析对象,并用图形和数字的方式对预测值进行直观展示。

(3)基于可靠性的多级预警。多级报警能实现了以可靠度和故障率为基础的各线路各列车的分级预警功能,分为一级预警、二级预警、三级预警及无预警四类等级,并分别不同颜色来显示。不同预警级反应出不同的系统健康程度和故障程度,在预警级别对检修决策提供指导性作用时,系统的预警级别可根据实际情况来更改。

(4)基于可靠度的检修决策。基于可靠度来制定车辆的检修计划,可追踪该车辆各子系统的近期故障记录,方便维修人员对该车辆的可靠性进行进一步分析。首先选择需要分析的线路,然后设定可靠度,系统即可分析出低于设定可靠度的车辆系统,从而辅助维修人员制定车辆的检修计划。

5总结

在地铁运营生产过程中,是一个复杂的系统工程,不仅要求各个系统、工种和各项工作之间相互协调配合,还需要利用相关技术设备,通过各关键系统相互配合以及相关技术的运用,使地铁车辆的可靠性得到有效保障。

参考文献:

[1]余江.地铁车辆关键系统可靠性分析及应用研究[D].北京交通大学,2012.

[2]孙大南.地铁车辆牵引电传动系统控制关键技术研究[D].北京交通大学,2012.

[3]张小辉,何杰,过秀成,孙婧.基于MonteCarlo仿真的地铁车辆系统可靠性研究[J].交通运输工程与信息学报,2010,8(01):50-55.

作者:任成伟 单位:中国中车长春轨道客车股份有限公司

地铁车辆关键系统可靠性分析及应用责任编辑:张雨    阅读:人次