地鐵車門系統可靠性分析及應用研究

董道鋒

青島地鐵集團有限公司運營分公司，山東 青島 266000

地鐵車門系統可靠性分析及應用研究

董道鋒

青島地鐵集團有限公司運營分公司，山東 青島 266000

分析了地鐵車門系統的結構及工作原理，同時闡述了地鐵車門系統可靠性分析及應用，旨在明確地鐵車門系統的結構及工作原理，深刻認識到車門系統在維護和保障地鐵車輛正常運行中的重要意義，通過對車門系統進行可靠性分析與應用，能夠更加有針對性地改善和健全車門系統維修決策，全方位保護乘客與工作人員的人身安全。

地鐵車門系統；可靠性分析；應用

1 地鐵車門系統結構及工作原理

根據車門系統部件的不同功能，將車門系統分解成承載導向、基礎部件、電動控制、內外操作以及驅動鎖閉五個子系統，其中承載導向顧名思義就是負責控制和提供車門正常運轉動力的系統。通俗地說，就是做出“開”“關”車門動作的系統；基礎部件包括指示燈、接地線、緩沖裝置等能夠進一步提高車門系統工作準確性和科學性的零部件；電動控制系統屬于車門系統的核心部件，主要負責接收ATC命令和輸出車門系統動作信號等功能，能夠實現車門系統與車輛整體通信控制系統的信號傳輸；內外操作系統屬于提高地鐵車門系統安全性的保障裝置，地鐵內部通過操作手柄、鋼絲繩等零部件組成緊急制動裝置，同時外部也可以完成緊急解鎖操作；驅動鎖閉系統主要負責直接帶動車門的“開”“關”動作，以及在車門關閉后通過鎖閉操作實現車門的緊密關閉，進一步保障車輛乘客和工作人員的生命安全[1]。地鐵車門系統的具體工作流程和原理如圖1、圖2所示。

圖1 地鐵車門系統結構原理圖

圖2 地鐵車門系統的工作流程圖

2 地鐵車門系統可靠性分析及應用

2.1 可靠性分析及數學模型

2.1.1 可靠性分析

可靠性指的是在規定的時間與條件下，產品對于規定功能的實現與完成程度。就地鐵車門系統而言，其可靠性強調的是地鐵車輛在規定運行時間或者是里程數條件內，對于車門正常工作時應當達到的技術指標，用函數表示，其中N表示產品樣本數量；t表示時刻；n（t）表示發生故障的產品數量。結合實際要求來看，該公式在t≥0的條件下成立。由可靠性公式可以延伸并變形出一系列子公式：

不可靠性：

故障概率密度：

故障率估計值：

故障率：

平均故障間隔時間：

2.1.2 常用故障分布模型

為了更好地提高地鐵車門系統的安全性，可以用數學模型的形式表現車門系統常見故障，然后根據模型體現出的故障數據分布規律，有針對性地優化車門系統，進而有效提升車門系統的可靠性。地鐵車門系統的故障分布規律有威布爾、指數、正太以及對數正態等多種分布形式，分別用數學模型進行表達。

（1）威布爾分布規律

威布爾分布式最常用的一種分布分析方式，屬于可靠性分析和壽命檢測等內容的理論基礎，其函數表達式為：其中，γ表示位置；β表示形狀；η表示尺度。推算得到：

故障分布函數：

故障率函數：

故障概率密度函數：

（2）指數分布

指數分布主要適用于承載負荷較低的機械零件，指數分布的可靠性函數為,那么得到：

故障分布函數：

故障率函數：

故障概率密度函數：

（3）正太分布

正態分布一般用于主要故障發生原因為磨損或者老化的零部件的可靠性分析之中，函數表達式為R（t），

故障分布函數：

故障概率密度函數：

故障率函數：

（4）對數正態分布

對數正態分布屬于近些年來，被逐漸應用于可靠性分析中的新興分布規律，對數正態分布的可靠性函數表達式為那么得到：

故障分布函數：

故障概率密度函數：

故障率密度：

2.2 故障分布模型確定方法

確定地鐵車門系統故障分布模型的最主要依據是歷史故障數據報告。一般選擇依據歷史故障類型，預先判斷最為可能的分布候選模型，然后再對候選模型與故障數據進行擬合度檢驗和假設檢驗（如圖3所示），最終確定最佳分布模型[2]。

3 總結

綜上所述，本文基于構建數學模型的統計方法，分析和明確了地鐵車門系統可靠性分析的要點所在，對于評價地鐵車門系統可靠性和故障率等參數，具有十分重要的工程實踐意義。

圖3 故障分布模型確定流程圖

[1]夏軍.地鐵車門系統可靠性分析及應用研究[D].南京：南京理工大學，2014.

[2]夏軍，郭翔，邢宗義.地鐵車門系統故障模式可靠性分析[J].組合機床與自動化加工技術，2014（3）：49-52.

Reliability Analysis and Application Research of Subway Door System

Dong Daofeng
Operation Branch of Qingdao Metro Group Co., Ltd., Shandong Qingdao 266000

This paper analyzes the structure and working principle of the subway door system, and expounds the application and analysis of the reliability of the system structure and working principle of the subway door, in order to clear the subway door system and gain a profound understanding of the door system in the maintenance and protection of the important significance of metro vehicle in normal operation. Through the analysis and application of reliability of the door system, we can more accordingly improve and perfect the door system maintenance decision and all-round protect passengers and the personal safety of staff.

subway door system; reliability analysis; application

U271

A

1009-6434（2017）7-0081-03