轨道交通系统可靠性分析

轨道交通系统可靠性分析

刘勇 魏羽璇 邹会斌 张磊 付琢 张晓坤

中车长春轨道客车股份有限公司 电气研发部， 吉林省长春市， 130062

摘要:城市轨道交通系统的可靠性是一个重要问题。本文介绍了可靠性的定义和必要性，阐述了开展可靠性管理及可靠性评价方法，为可靠性工作的顺利开展奠定基础。

关键词：轨道交通系统 安全可靠性分析

轨道交通车辆作为现代社会主要的交通工具，随着其运行速度越来越高，人们对其质量水平也越来越重视。产品质量的核心和关键就是产品的可靠性水平。高可靠性不仅是轨道交通系统管理追求的目标,也是满足乘客需求、获得良好社会和经济效益的根本保证。

1 可靠性的定义

  可靠性通常是指产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定功能的能力。定义中的”产品”是指作为单独研究和分别试验对象的任何元件、器件、零部件、组件和系统等，大到整车小到像前照灯这样的零部件都可以作为一个产品;”规定条件”是指产品的使用条件、维护条件、环境条件和操作技术;”规定时间”是指产品的工作期限，例如列车合同中规定的运营时间、可靠性证明期都属于规定时间范畴;”规定功能”通常用产品的各种性能指标来表示。例如列车的各零部件必须满足技术协议规定的各种要求等。

  2 开展可靠性管理的必要性

目前与欧美国家相比国内的轨道交通车辆的可靠性水平发展比较滞后，还处于弱势地位，这就严重影响到国内车辆产品进入全球市场的进度，并且为了维护企业品牌信誉建立了庞大的售后服务队伍，造成列车的营运成本居高不下，产品利润下降，公司获利率减退等问题。同时，现在许多合同要求中，用户已不再满足于”产品质量可靠”这种模糊的说法，而是要求对列车可靠性有明确的定量指标。因此提高列车的可靠性水平已成为当前国内轨道交通行业一个紧迫而又严峻的任务，加强列车的可靠性管理更是迫在眉睫。

3 车辆可靠性多指标综合评价方法

3.1　分层分析

　　在城市轨道交通车辆可靠性多指标整合分析中，对于各指标在其所属子系统中发生的频率，以及产生的影响程度进行分层分析，来得到车辆故障指标的权重值，采用分层分析法进行相关理论，并将车辆故障的定量信息细分为目标层、指标层以及目的层等，然后通过相关细分后的量化指标进行权重计算。由于车辆可靠性评价主要针对故障的发生频率和影响程度两个层面，车辆故障指标：车门、空调、牵引/ 辅逆系统、网络控制系统、转向架、制动系统、乘客信息等7 个指标的故障影响程度应在所属系统内进行划分，各指标在所属子系统中的权重即为发生频率权重。

3.2　车辆可靠性综合评价

　　本文通过模糊理论得出评分矩阵，以分层分析的方法对于车辆故障权重进行划分，综合以上分析得出城市轨道车辆可靠性综合评价流程图（图3 所示），车辆可靠性综合评价Q=HS。本文将城市轨道车辆可靠性综合评价分为三等级，分别以甲100分、乙70 分、丙60 分进行系统性评价，其中在车辆可靠性综合评价中显示得到“甲”评分的车辆故障较少以及对车辆故障的影响程度较轻，得到“乙”评分的车辆故障以及影响车辆故障的相关因素在可以控制的范围内，得到“丙”评分的车辆可靠性以及影响车辆故障的系统检测不合格，无法在城市轨道上运行。由于车辆不断运行，因此其可靠性评价指标是动态变化的，故此在定期对车辆进行维护保养过程中，也需要对车辆可靠性进行评价，保障城市轨道车辆在运行过程中处于可控的状态。

图3 城市轨道车辆可靠性综合评价流程图

4 可靠性管理

开展可靠性管理重点是预防产品在使用中发生随机失效，使随机失效发生的概率小到可以忽略的程度。一般情况下，开展可靠性管理工作可分为以下几个阶段。

4.1 第一个阶段是编制可靠性控制计划。可靠性控制计划是产品研制生产计划的一部分，应该纳入计划评审网络图，统一计划调度。可靠性控制计划根据产品寿命周期的不同阶段而制订。

4.2 第二个阶段是建立可靠性保障体系可靠性保障体系就是为了把一切有关人员组织起来，通力合作，共同保证产品的可靠性。各部门要求明确的职责分工，明确规定的工作程序，形成一个工作体系。规定可靠性专业单位、设计单位和领导人员的基本职责，事实证明，对于任何经济体制，领导干部的积极性和主动性都是保障产品可靠性必不可少的条件，也是防止在可靠性保障体系方面流于形式的关键。

4.3 第三个阶段是进行元器件与外协件控制。对元器件和外协件都需要制订控制计划。选用元器件时首先要考虑元器件型号是否合宜，是否在推荐目录之内，做元器件FMEA和费用有效性分析，了解元器件生产厂家的设计、工艺、检验和试验情况。

4.4 第四个阶段是进行设计评审。设计评审是可靠性管理中一种极重要的制度，目的是集中各个方面有经验的工程师共同对设计方案和研制状况进行系统而周密的评审，找出可能存在的缺陷。

 4.5 第五个阶段是进行可靠性增长管理。可靠性增长管理的目的是在预定的时间内达到预定的可靠性水平。通过进行可靠性增长试验实现对可靠性增长的系统管理。

参考文献：

 [1]城市轨道交通车辆可靠性分配及预测[J].朱爱凤，薛淑胜.城市轨道交通研究.2013（02）

 [2]轨道交通RAMS国家标准中若干问题的研究[J].瞿建平，郭其一.铁道技术监督.2011（12）