劉斌坤 朱文明 曹芳芳 劉潤(rùn)波

(南京康尼機(jī)電股份有限公司，210038，南京∥第一作者，高級(jí)工程師)

可靠性數(shù)據(jù)是軌道車輛門系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)的基本依據(jù)，對(duì)可靠性數(shù)據(jù)的分析則是一切可靠性工作的基礎(chǔ)。通過(guò)有計(jì)劃、有目的地收集與統(tǒng)計(jì)分析門系統(tǒng)壽命周期各階段的可靠性數(shù)據(jù)，可定量地評(píng)估門系統(tǒng)的可靠性水平，發(fā)現(xiàn)其可靠性的薄弱環(huán)節(jié)和產(chǎn)生原因，經(jīng)過(guò)有針對(duì)性地改進(jìn)，使門系統(tǒng)的質(zhì)量與可靠性水平不斷增長(zhǎng)。所以，可靠性數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計(jì)分析在門系統(tǒng)可靠性工程中具有舉足輕重的地位。

1 可靠性數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)分析的目的

軌道交通車輛門系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)是指門系統(tǒng)壽命周期各階段的可靠性工作及活動(dòng)中所產(chǎn)生的能夠反映門系統(tǒng)可靠性水平及狀況的各種數(shù)據(jù)，可以是數(shù)字、圖表、符號(hào)、文字、圖形、圖像等形式。

可靠性數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)分析的目的是找出軌道交通車輛門系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進(jìn)措施，提高門系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)水平。具體工作內(nèi)容如下:

(1)根據(jù)可靠性數(shù)據(jù)提供的信息，改進(jìn)門系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造工藝，提高門系統(tǒng)的固有可靠性，并為新產(chǎn)品研制時(shí)，不同方案的可靠性的對(duì)比和選擇提供有效依據(jù);

(2)根據(jù)可靠性數(shù)據(jù)提供的信息，預(yù)測(cè)和評(píng)估門系統(tǒng)實(shí)際使用下可靠性水平，開(kāi)展門系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì);

(3)根據(jù)可靠性數(shù)據(jù)提供的信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控門系統(tǒng)的可靠性水平［1］。

2 可靠性數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)分析流程

在實(shí)施可靠性數(shù)據(jù)收集與分析時(shí)應(yīng)有周密的計(jì)劃和流程，參見(jiàn)圖1。

圖1 可靠性數(shù)據(jù)收集與分析流程

3 可靠性數(shù)據(jù)收集程序和方法

可靠性數(shù)據(jù)主要包括試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。從實(shí)驗(yàn)室得到的數(shù)據(jù)是質(zhì)量?jī)?yōu)良的數(shù)據(jù)，因?yàn)閿?shù)據(jù)的收集者往往是分析數(shù)據(jù)的本人，對(duì)試驗(yàn)?zāi)康摹⒎椒ㄍ耆私?，并親自觀測(cè)和記錄數(shù)據(jù)，所獲得數(shù)據(jù)的不確定性很小。而現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)反映了產(chǎn)品在實(shí)際使用環(huán)境和維護(hù)條件下的情況，比模擬條件更代表了產(chǎn)品的表現(xiàn)。軌道交通門系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)多為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集的影響因素很多，再現(xiàn)性較低，因此可靠性數(shù)據(jù)收集前需有詳盡的計(jì)劃和細(xì)致的考慮其一般程序見(jiàn)圖 2［2］。

圖2 可靠性數(shù)據(jù)收集的一般程序

門系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收集要制定統(tǒng)一規(guī)范的表格，記錄內(nèi)容主要包括產(chǎn)品的運(yùn)營(yíng)信息、產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)信息、產(chǎn)品所處的階段、產(chǎn)品的故障信息等，其中故障判據(jù)要盡可能明確、直觀和易測(cè)。目前，門系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)已有較完善的收集系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)客服人員只要定期把可靠性數(shù)據(jù)錄入故障報(bào)告、分析及糾正措施系統(tǒng)(FRACAS)中即可，這樣就保證了數(shù)據(jù)的及時(shí)、真實(shí)和完整。

4 可靠性數(shù)據(jù)整理

收集到的現(xiàn)場(chǎng)可靠性原始數(shù)據(jù)往往是雜亂無(wú)章的，無(wú)法直接對(duì)門系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析，無(wú)法做出判斷，必須經(jīng)過(guò)一系列的整理分析后，才能通過(guò)看似雜亂的大量數(shù)據(jù)中找出其規(guī)律性。

4.1 故障分類

軌道交通車輛門系統(tǒng)主要包括城市軌道交通車輛門系統(tǒng)和鐵路車輛門系統(tǒng)。由于門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，影響也不盡相同，為了便于比較分析，把城市軌道交通車輛門系統(tǒng)故障分為庫(kù)檢故障、可忽略故障、輕微故障、延遲故障、下線故障、不能發(fā)生故障、清客故障、救援故障;鐵路車輛門系統(tǒng)故障分為庫(kù)檢故障、可忽略故障、1 類故障、2 類故障、3 類故障。二者門系統(tǒng)可靠性都分為固有可靠性、服務(wù)可靠性和影響運(yùn)營(yíng)可靠性，參見(jiàn)表1。

4.2 故障判據(jù)

故障判據(jù)根據(jù)所評(píng)估的可靠性分類不同而有所區(qū)別。對(duì)于固有可靠性，凡是關(guān)聯(lián)故障都應(yīng)記入，對(duì)于服務(wù)可靠性與影響運(yùn)營(yíng)可靠性，只記錄造成相應(yīng)影響的關(guān)聯(lián)故障。

(1)如果在工作過(guò)程中發(fā)生以下故障，應(yīng)記為關(guān)聯(lián)故障:①設(shè)計(jì)缺陷或制造工藝缺陷造成的故障;②零部件或元器件缺陷造成的故障;③耗損件在壽命期內(nèi)發(fā)生的故障;④產(chǎn)品在運(yùn)營(yíng)期間造成服務(wù)影響的不明原因故障。

(2)如果在工作過(guò)程中發(fā)生以下故障，應(yīng)記為非關(guān)聯(lián)故障:①由于主機(jī)廠或業(yè)主安裝調(diào)試不當(dāng)造成的故障;②試驗(yàn)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備發(fā)生的故障，以及由此引起的受試產(chǎn)品的故障;③使用中由于意外事故、惡意破壞或誤操作引起的故障;④由其他產(chǎn)品引起的從屬故障;⑤在同一部件第二次或相繼出現(xiàn)的間隙故障;⑥在尋找故障、修復(fù)驗(yàn)證或正常維護(hù)調(diào)整中，由這些行為所引起的故障;⑦由于超過(guò)設(shè)計(jì)要求的過(guò)應(yīng)力所造成的故障;⑧超壽命期工作時(shí)出現(xiàn)的故障;⑨其他任何非系統(tǒng)的獨(dú)立故障引起的失敗或故障。

至于關(guān)聯(lián)故障和非關(guān)聯(lián)故障的變更，當(dāng)滿足下列條件時(shí)，已判定為關(guān)聯(lián)故障的，可以重新判定為非關(guān)聯(lián)故障:

(1)經(jīng)過(guò)故障分析、采取了相應(yīng)有效的糾正措施，并有足夠的證據(jù)證明糾正措施對(duì)消除故障完全有效;

(2)已得到訂購(gòu)方對(duì)故障進(jìn)行重新分類的批準(zhǔn)［3］。

5 可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法的選擇多取決于數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)的目的和收集的數(shù)據(jù)完整性，對(duì)于軌道交通車輛門系統(tǒng)而言，可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析一般采取時(shí)間截尾試驗(yàn)中點(diǎn)估計(jì)及置信區(qū)間評(píng)估方法。

可靠性數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)評(píng)估的參數(shù)輸入形式如下:①進(jìn)行評(píng)估的產(chǎn)品或部件的累計(jì)工作時(shí)間T;②進(jìn)行評(píng)估的產(chǎn)品或部件累計(jì)工作時(shí)間T 內(nèi)的故障次數(shù)r;③置信區(qū)間評(píng)估時(shí)需給定的顯著水平α，或給定的置信水平1-α。

失效率的點(diǎn)估計(jì)為:

失效率的單邊置信區(qū)間上限為:

失效率的雙邊置信區(qū)間為:

MTBF(平均無(wú)故障時(shí)間)的點(diǎn)估計(jì)為:

MTBF 的單邊置信下限為:

MTBF 的雙邊置信區(qū)間為:

在進(jìn)行MTBF 的點(diǎn)估計(jì)與區(qū)間估計(jì)的統(tǒng)計(jì)分析中，要注意以下幾點(diǎn)。

(1)對(duì)于產(chǎn)品級(jí)的可靠性評(píng)估，總時(shí)間T 為評(píng)估時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)品的工作時(shí)間;對(duì)于零部件級(jí)的可靠性評(píng)估，總時(shí)間T 為評(píng)估時(shí)間段內(nèi)零部件的工作時(shí)間;

(2)若未觀測(cè)到失效，則不能使用MTBF 的點(diǎn)估計(jì)進(jìn)行評(píng)估，但可確定MTBF 的單邊下限或失效率的單邊上限;

(3)一般通過(guò)點(diǎn)估計(jì)和區(qū)間估計(jì)方法計(jì)算MTBF 時(shí)，累積工作時(shí)間至少大于3 倍目標(biāo)值，如果累積工作時(shí)間較少則不進(jìn)行MTBF 值定量計(jì)算，僅作是否拒絕定性判定。判定規(guī)則如下:①若累積工作時(shí)間小于2 倍目標(biāo)值時(shí)，最大接受的故障數(shù)為1;②若累積工作時(shí)間介于2 倍目標(biāo)值和3 倍目標(biāo)值之間時(shí)，最大接受的故障數(shù)為2;③使用時(shí)間進(jìn)行評(píng)估的地方，可以用距離、周期或其他適用的量來(lái)替代;④置信水平90%的含義為，將有90%的概率包含特征量的真值。

6 結(jié)語(yǔ)

本文涉及的軌道交通車輛門系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)分析是針對(duì)門系統(tǒng)壽命周期內(nèi)各階段的可靠性工作，總結(jié)分析了可靠性數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì)的目的、一般流程、可靠性數(shù)據(jù)收集程序和方法，以及可靠性數(shù)據(jù)整理和可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。尤其是針對(duì)目前軌道交通行業(yè)故障和可靠性定義不統(tǒng)一現(xiàn)象，提出了針對(duì)門系統(tǒng)的故障和可靠性定義及其統(tǒng)計(jì)分析方法，為軌道交通車輛門系統(tǒng)可靠性工作的開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。

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［2］閆鵬，高明君，陳煒剛.裝備維修性數(shù)據(jù)收集與分析方法研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2006(24):3919.

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