試論地鐵車輛關鍵系統可靠性分析及應用

任成偉

摘要：隨著社會經濟的發展，城市規模在不斷擴大，城市人口也出現猛烈增長，交通堵塞等問題隨之出現，為了有效解決人們日常出行需求，許多大中型城市紛紛選擇修建地鐵來緩解交通堵塞問題，地鐵具有運送量大，速度快的優點，越來越多的人選擇地鐵做為出行交通工具，在人們的日常出行中越來越重要，其作用越重要，一旦發生故障，不僅會影響市民的正常出行，嚴重的還會對生命和財產的重大威脅，研究地鐵車輛關鍵系統的可靠性對保障地鐵安全運營有著重要意義，由此，本文將對可靠性的基本概念、影響地鐵車輛關鍵系統可靠性的因素、以及可靠性的分析方法進行敘述。

關鍵詞：地鐵車輛；關鍵系統；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.173

1可靠性基本概念

可靠性是指產品在規定的條件下，在規定的時間內完成規定功能的能力，當產品不能完成規定功能時，則判斷為發生故障或失效。規定的條件主要是指維護條件、使用條件、環境條件等，規定的時間是可靠性定義的核心，規定時間的長短隨著產品對象不同和使用目的不同而發生變化。可靠性能綜合反映出一個產品的耐久性、無故障性、維修性、有效性和使用經濟性等方面的特點。

2可靠性的影響因素

分析地鐵車輛關鍵系統的可靠性，首先應對影響地鐵車輛關鍵系統可靠性的因素進行分析，估計其對地鐵車輛關鍵系統的影響程度，只有確定影響的程度，才能采取合適的措施來對這些影響因素進行排除，使地鐵車輛關鍵系統保持良好工作性能。影響地鐵車輛關鍵系統可靠性的主要因素有環境因素和人為因素兩大類，環境因素主要有：系統環境、運行環境和維修環境。系統環境因素主要是因系統設計存在缺陷和軟件發生錯誤造成的系統內部失效現象，運行環境影響主要是地鐵車輛關鍵系統在運行過程中受到外部環境、管理程序的影響出現故障，維修環境影響是指在維修環節中強加給車輛關鍵系統的失效故障。人為因素設計的人群較廣，地鐵車輛關鍵系統中的車輛系統會接觸各種人群，包括乘客、司機、秩序指揮員、維修人員等，這些人群以不同的形式作用于地鐵車輛系統，這些人群的行為對地鐵車輛系統的可靠性的影響很大。

3可靠性的分析法

（1）故障樹分析法。故障樹分析法是目前分析地鐵車輛關鍵系統可靠性和安全性的一種常用方法，故障樹分析法是對引起車輛關鍵系統發生故障的各種原因進行研究分析，將這些直接或間接原因建立起邏輯關系，并用邏輯框圖表示出來。故障樹是將系統內故障的相互關系以圖形化的方式表示出來，既能對引起地鐵車輛各系統的故障的直接原因進行分析也能深入發現引起故障的潛在因素，具有直接、簡單明了、邏輯性強的特點。

（2）可靠性框圖法。可靠性框圖是為估計產品可靠性而建立的方框圖，把地鐵車輛各系統可靠性的關系用圖形表示出來，將各部分處于正常和失效狀態時對車輛關鍵系統狀態的影響直觀表示出來，能對整個地鐵車輛關鍵系統的可靠性評估提供有力的依據，根據可靠性框圖得到產品各部分的可靠性與產品整體可靠性之間的關系，這種關系稱為可靠性模型，依據可靠性型模型可以計算出地鐵車輛關鍵系統可靠性的指標可靠度、故障率、平均故障間隔時間等。可靠性框圖常用的邏輯關系有串聯連接、并聯連接、橋形連接、k/n連接、混合連接和復雜的網路系統。

（3）故障模式與影響分析法。故障模式及影響分析法是通過分析產品的每個組成部分存在的潛在故障模式，并明確這些潛在故障模式對產品的其他組成部分和產品整體功能產生的影響。通過識別系統運行過程中的潛在故障模式，并對存在的不同故障模式帶來的風險進行評估，盡可能消除和減少失效現象的發生。

4可靠性管理模塊的應用

可靠性分析模塊主要包括可靠性模型管理、可靠性預測、可靠性預警、基于可靠度的檢修計劃這幾種：

（1）可靠性模型管理。可靠性模型管理能有效加強系統的實用性，并方便后續對其他車型的可靠性研究成果能更好的應用于本系統，可靠性模型管理實現了車輛各子系統的可靠性模型管理，可以修改各子系統的可靠性模型參數。

（2）可靠性預測。可靠性預測是以樹形圖的方式列出各條線路各車輛的運行情況，便于預測各條線路每輛列車關鍵子系的可靠度和故障率，能有效的保障地鐵車輛關鍵系統正常運行，并且可靠性預測模塊能靈活的選擇各關鍵子系統做為分析對象，并用圖形和數字的方式對預測值進行直觀展示。

（3）基于可靠性的多級預警。多級報警能實現了以可靠度和故障率為基礎的各線路各列車的分級預警功能，分為一級預警、二級預警、三級預警及無預警四類等級，并分別不同顏色來顯示。不同預警級反應出不同的系統健康程度和故障程度，在預警級別對檢修決策提供指導性作用時，系統的預警級別可根據實際情況來更改。

（4）基于可靠度的檢修決策。基于可靠度來制定車輛的檢修計劃，可追蹤該車輛各子系統的近期故障記錄，方便維修人員對該車輛的可靠性進行進一步分析。首先選擇需要分析的線路，然后設定可靠度，系統即可分析出低于設定可靠度的車輛系統，從而輔助維修人員制定車輛的檢修計劃。

5總結

在地鐵運營生產過程中，是一個復雜的系統工程，不僅要求各個系統、工種和各項工作之間相互協調配合，還需要利用相關技術設備，通過各關鍵系統相互配合以及相關技術的運用，使地鐵車輛的可靠性得到有效保障。