地鐵排水設備可靠性預測及措施研究

呂鳳悅

【摘 要】針對地鐵排水設備故障數據的特點，其故障間隔時間分布符合威布爾分布模型，通過威布爾分布相關算法計算事故照明裝置重要部件的可靠性和預計壽命，并建議應對維修策略。

【關鍵詞】排水設備；潛水泵；威布爾分布；可靠性；預計壽命

0 引言

隨著城市地鐵線的線路發展，地鐵給排水專業設備種類和總數也在增多，設備的可靠性直接影響地鐵運營安全。本報告通過系統統計廣州地鐵廣佛線給排水專業設備中故障率高、影響程度大的潛水泵及其控制控制元件的故障數據，利用威布爾分布函數分析，結合設備運行特性，分析排水設備的可靠性和全壽命，并制定相應的維修策略，以提升設備運行質量。

1 排水設備組成及故障數據

地鐵車站排水設備主要通過潛水泵將地鐵車站及區間污水、廢水抽出地面進行排放。廣州地鐵廣佛線潛水泵最早于2010年12月投入運營，到目前未進行過大修以及升級改造，為避免新系統設備剛投入使用磨合故障對分析的影響，因此選取2012年至今的5年故障臺賬數據，主要統計分析潛水泵的主要頻發故障。

廣州地鐵廣佛線排水系統各主要部件各年份故障次數如表1所示：

1.1 浮球可靠性和平均壽命分析計算

廣佛線首通段潛水泵設備共173組共計559個浮球，根據表1數據，可得如下計算值：

用最小二乘法將表格中橫縱坐標點擬合成一次線性方程，該方程為y=2.5855x-8.135，可求得m=2.5996，η=15.5322，可計算得MTTF=？濁？祝（1+）=15.53。

綜上，通過分析計算可得廣佛線首通段559個浮球全部失效約15年，依據圖1分析得可靠度呈逐年降低趨勢，預計至2020年可靠度將下降至84.81%。預計在未來10年內于浮球故障率較高，建議依照可靠度結果，計算出未來年份發生的故障數量，根據故障數量做好備件儲備；同時加強季度檢修狀態檢測，對故障備件及時更換。

1.2 水泵機械故障數據統計

廣佛線首通段173套水泵（單站一套）共計305臺水泵，根據表1數據，可得如下計算值：

用最小二乘法將表格中橫縱坐標點擬合成一次線性方程，該方程為y=2.1188x-5.3048，可求得m=2.1188，η=12.2274，可計算得水泵使用壽命MTTF=？濁？祝（1+）=12.2274。即理論計算得出廣佛線線首通段潛污泵的305臺水泵機械平均壽命約為12.23年。由于m=2.118>1， 處于損耗期。水泵機械部件前期運行較穩定，隨時時間的發展，水泵機械部件到了損耗期，故障率明顯上升。建議依照可靠度結果，計算出未來年份發生的故障數量，根據故障數量做好備件儲備；同時加強季度檢修狀態檢測，對故障備件及時更換。

2 結論

城市地鐵線路迅速發展，地鐵排水設備設備不斷增加，其可靠性直接影響地鐵運營安全。利用威布爾壽命分析模型進行可靠性及壽命分析計算，得出設備主要部件的可靠性及壽命情況，給出了相應的建議，結合檢修規程，可對其中一些部件更換時間、維修程度進行可行性探討，進一步減少故障率，提高設備運營服務質量。

【參考文獻】

[1]茆詩松，王靜龍，濮曉龍，編著.高等數理統計[M].高等教育出版社，2006.

[2]丁湛，黃雙華.基于威布爾分布的可靠性壽命分布模型的建立[J].電子測量技術，2007（3）.

[3]蔣仁言，左明健，著.可靠性模型與應用[M].機械工業出版社，1999.

[責任編輯：田吉捷]