模糊綜合評判法在客車固有可靠性評價中的應用

張天宇，張 聰，任保寬，黨 楠

Zhang Tianyu，Zhang Cong，Ren Baokuan，Dang Nan

（長安大學，陜西 西安 710064）

模糊綜合評判法在客車固有可靠性評價中的應用

張天宇，張 聰，任保寬，黨 楠

Zhang Tianyu，Zhang Cong，Ren Baokuan，Dang Nan

（長安大學，陜西 西安 710064）

為準確評價客車固有可靠性，確定了客車固有可靠性的評價指標及其標準值，建立了評價等級及其劃分標準，以此形成客車固有可靠性評價的模糊綜合評判模型。通過實例驗證所提出方法及模型的科學性、可行性。

客車；固有可靠性；模糊綜合評判法；評價指標

0 引 言

客車可靠性是影響其運行安全的重要指標之一。2011年道路交通事故統計表明，因車輛故障造成的事故有8 887起，造成至少5 250人死亡[1]?？蛙囋O計制造階段所賦予的產品質量和可靠性水平，對其產品的壽命和可靠性有根本的影響，是客車使用可靠性的基礎。評價客車固有可靠性，使具有高固有可靠性的客車進入營運市場，從源頭上保障客車的可靠性，是保證運行安全的基礎。采用基于模糊集理論的模糊綜合評判法對客車固有可靠性進行評價，可以將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，從多個因素對被評價事物進行綜合性評價，使評價結果準確可靠。文中通過調研及專家咨詢合理確定評價指標等級和各指標權數分配，保證評價結果的可靠性，并結合實例對客車固有可靠性進行評價。

1 建立模糊綜合評判模型

1.1 確定因素集

因素集是評價對象的評價指標的集合[2]。固有可靠性的因素集由單項評價指標——客車首次故障里程Tf、客車平均故障間隔里程Tb、當里故障率D組成，因素集為U，U={u1, u2, u3}={Tf, Tb, D}。

1.2 確定評定集及等級劃分標準

評定集是評價等級的集合。評價等級是對客車可靠性各有關指標的執行狀況所做的區域劃分，最少為2級[3]，根據調研及專家意見，將評定集V分為3級，V={ v1、v2、v3}。

其中，v1代表可靠性優，允許投入市場運營；v2代表可靠性一般，允許投入市場運營，但有待改進；v3代表可靠性差，禁止投入市場運營。

得到的客車固有可靠性等級劃分標準如表1。

表1 客車固有可靠性等級劃分標準

表中，?1代表可靠性關鍵項評定結果；?2代表可靠性指標綜合評定結果。

可靠性關鍵項是試驗總里程中整車（包括主要總成）的1類故障（致命故障）和主要安全總成（轉向系、制動系、懸架、車橋、車架及車身骨架）的2類故障（嚴重故障）發生情況[4]。若客車可靠性試驗中整車無1類故障且主要安全總成無2類故障，則?1=1；否則?1=0；可靠性綜合評定?2的計算見式（1）。

1.3 計算隸屬度矩陣

1）可靠性指標標準值的確定

得到各試驗總里程下的客車可靠性評價指標標準值。

根據在各地調研所得客車定型試驗數據，抽取部分客車樣本，得到試驗里程在30 000 km時的客車可靠性評價指標標準值如表2。

表2 客車可靠性評價指標標準值

2）隸屬度計算

隸屬度計算如下：

（1）如果試驗值Q在區間外，則

以上計算可得到各指標的隸屬度rij，從而得到隸屬度矩陣R。

1.4 確定權重向量

為了反映各評價指標的重要程度，對各評價指標分配一個相應的權數ai（ai≥0,∑ai=1），表示第i個評價指標的權重，各權重組成的集合A=[a1，a2，a3]為權重向量。由專家評判法得出該向量為A=[0.15 0.35 0.5]。

1.5 確定模糊綜合向量

隸屬度矩陣R中不同的行反映了被評價對象從不同的單因素來觀察各評價指標的隸屬程度。用模糊權向量A將不同的行進行綜合就得到被評價對象從總體上來看對各評價指標的隸屬程度，即模糊評價綜合向量B，B=[b1，b2，b3]，B=AR。

1.6 計算?2

2 實例分析

某客車生產企業在某汽車試驗場對以下6輛車（依次編號a，b，c，d，e，f）進行了試驗總里程為30 000 km的整車產品定型可靠性試驗，實驗結果如表3。

表3 客車可靠性指標統計計算表

以a車為例，進行固有可靠性模糊綜合評價，可靠性單項指標分別為：Tf=4 286 km，Tb=4 684 km，D=0.17次/103km。

計算步驟如下：

1）計算隸屬度矩陣R

試驗總里程30 000 km，標準值矩陣

i=1時，2 210 km< Tf<4 420 km，試驗值在區間（s13, s12）內，

i=2時，2 520 km

2）計算模糊評價綜合向量B

分析：整車無1類故障，主要安全總成無2類故障，故?1=1；且?2=58.26（<60），由表1可知該試驗車固有可靠性等級為差，禁止投入市場運營。

同理得出其余5輛車的固有可靠性，等級評價結果如表4。

表4 固有可靠性等級評價結果

評定結果表明，d車固有可靠性優，允許投入市場運營；f車首次故障間隔里程和平均故障間隔里程僅略高于中等水平，固有可靠性一般，允許投入市場運營，但有待改進；a，b，c車首次故障間隔里程和平均故障間隔里程均低于中等水平，c車的當量故障率也低于中等水平，固有可靠性差，禁止投入市場運營；e車首次故障間隔里程、平均故障間隔里程及當量故障率均高于中等水平，綜合性能一般，但因其有1類故障或重要安全總成的2類故障，可靠性關鍵項評定結果為0，固有可靠性差，禁止投入市場運營。

3 結 論

1）模糊綜合評判法的關鍵在于各項評價指標的選取、權數分配及評價指標標準值的建立，通過大量統計分析，科學合理地建立模型，保證了固有可靠性評價的準確性。

2）通過實例驗證，得出了6輛車的固有可靠性等級，判定是否可進入運營市場。

3）評價客車固有可靠性，是在客車進入運營市場前確定產品的可靠性，嚴把準入關，可督促生產企業不斷改善客車的可靠性，提高運營安全性。

[1] 公安部交通管理局．中華人民共和國道路交通事故統計年報（2011年度）[M]．北京：公安部交通管理科學研究所，2012.

[2] 汪應洛．系統工程[M]．北京：機械工業出版社，2009.

[3] 宋年秀，李世武，劉玉梅，等．大修汽車可靠性加權綜合評價方法[J]．汽車技術，1999，（2）：35-39.

[4] QC/T 900-1997 汽車整車產品質量檢驗評定方法[S].

U461.7

A

2012-12-03

1002-4581（2013）02-0022-03