CN101699246B - 电动车组整车的可靠性测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车组整车可靠性测试方法，包括：获取电动车组整车的包括故障类别及故障发生时间的故障信息；根据故障发生时间生成故障类别的故障间隔时间；判断故障间隔时间是否服从指数分布，如果是，则根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量，并生成故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系；获取电动车组整车在测试行程中的累计行走量、故障类别及故障类别的故障次数；根据测试行程中的累计行走量和故障次数从映射关系中获取故障类别对应的故障率等级。实施本发明，可有效地从整车角度对电动车组进行可靠性测试，从而促进了电动车组质量的不断提高，同时也提高了运营服务质量。

Description

电动车组整车的可靠性测试方法及装置

技术领域

本发明涉及轨道交通的可靠性工程领域，尤其涉及电动车组整车的可靠性测试领域。

背景技术

电动车组运行速度高、安全责任大，对可靠性有很严格的要求。为了达到要求，不仅要在设计时要提出了明确的可靠性指标，并通过生产、制造工艺的严格控制努力实现上述指标，而且还要在实际运用中对电动车组可靠性指标进行验证和考核，以确定其是否真正达到了规定的可靠性要求。

目前，针对电动车组可靠性，广大技术人员在设计、生产阶段做了大量工作，取得了明显效果，但电动车组可靠性测试方面，工作开展还很不够。当前有多种型号的电动车组在上线运营，它们的可靠性和质量水平有着明显差异，因此迫切需要从电动车组整车角度对其可靠性进行评价和验证，以促进电动车组质量的不断提高。

发明内容

本发明在对电动车组故障规律、故障特点以及运营要求深入分析的基础上，提出了一种电动车组整车的可靠性测试方法。

本发明实施例提供了一种电动车组整车的可靠性测试方法，该方法包括：获取电动车组整车的包括故障类别及故障发生时间的故障信息；根据所述的故障发生时间生成所述故障类别的故障间隔时间；判断所述故障类别的故障间隔时间是否服从指数分布，如果是，则根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量，并生成所述的故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系；获取所述电动车组整车在测试行程中的累计行走量、故障类别及所述故障类别的故障次数；根据所述的测试行程中的累计行走量和故障次数从所述映射关系中获取所述故障类别对应的故障率等级。

本发明实施例还提供了一种电动车组整车可靠性测试装置，包括：

故障信息获取单元，用于获取电动车组整车的包括故障类别及故障发生时间的故障信息；故障间隔时间生成单元，用于根据所述的故障发生时间生成所述故障类别的故障间隔时间；映射关系生成单元，用于判断所述故障类别的故障间隔时间是否服从指数分布，如果是，则根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量，并生成所述的故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系；测试数据获取单元，用于获取所述电动车组整车在测试行程中的累计行走量、故障类别及所述故障类别的故障次数；测试结果生成单元，用于根据所述的测试行程中的累计行走量和故障次数从所述映射关系中获取所述故障类别对应的故障率等级。

通过本发明实施例的电动车组整车的可靠性测试的方法和装置，能够实现从电动车组整车角度对其可靠性进行评价测试和验证测试，以促进电动车组质量的不断提高，同时也提高了运营服务质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明实施例的电动车组整车可靠性测试的方法流程图；

图2为本发明实施例的电动车组整车的故障率曲线图；

图3为本发明实施例的电动车组整车可靠性测试装置的结构示意图；

图4为本发明电动车组整车可靠性测试的实施例一的方法流程图；

图5为本发明实施例的电动车组故障率等级建议表；

图6为本发明实施例的电动车组整车可靠性测试的故障率等级、允许故障次数和最低累计走行里程的映射关系表；

图7为本发明电动车组整车可靠性测试的实施例二的方法流程图；

图8为本发明电动车组整车可靠性测试的实施例三的结构流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明实施例提供了一种电动车组整车可靠性测试方法，该方法包括：获取电动车组整车的包括故障类别及故障发生时间的故障信息(步骤S101)；根据故障发生时间生成故障类别的故障间隔时间(步骤S102)；判断故障类别的故障间隔时间是否服从指数分布，如果是，则根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量，并生成故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系(步骤S103)；获取所述电动车组整车在测试行程中的累计行走量、故障类别及所述故障类别的故障次数(步骤S104)；根据所述测试行程中的累计行走量和故障次数从所述映射关系中获取所述故障类别对应的故障率等级(步骤S105)。

在本实施例中，故障类别根据故障后果进行分类，可分为：安全性故障、运用性故障、隐患性故障和一般性故障。

安全性故障是指会对电动车组的运行安全造成直接有害影响的故障；

运用性故障是指虽不会导致安全性后果，但可能造成电动车组途中非正常停车、延误或不能按计划正常出、入站的故障；

隐患性故障是指该故障单独发生时，虽不会立即造成安全性或运用性影响，但与其他故障组合后可能会对电动车组的安全或运用造成有害影响；

一般性故障是指不会对电动车组安全或运用造成直接影响和隐患性影响的故障。

在步骤S101中，获取电动车组整车的包括故障类别及故障发生时间的故障信息，例如获取运用性故障5次，以及每次运用性故障发生的时间参数。在获得此类信息后，在步骤S102中生成运用性故障的故障间隔时间。

图2为本发明实施例的电动车组故障率曲线图。其变化阶段可以分为早期故障期、偶发故障期。

早期故障期，其故障率由较高值很快地降下来，这个高的故障率主要是由于零件加工和部件装配等方面不当引起的；

偶发故障期，其故障率进入稳定的状态，其故障率可视为常量。这个时期的故障都是偶然原因引起的，属于正常使用期。

采用本发明实施例的技术方案进行测试时，电动车组必须处于质量稳定的偶发故障期。此时，故障率λ是恒定的，那么根据可靠性理论：

可靠度 $R\left(t\right)=e^{-{\∫}_0^t\mathrm{\λ}\left(t\right)\mathrm{dt}}=e^{-\mathrm{\λt}}---\left(1\right)$

进而得到故障概率密度函数为：

f(t)＝λ(t)R(t)＝λe^-λt        (2)

公式(2)称为t服从参数λ的指数分布。

因此本实施例中，偶发故障期的故障率为常数，则故障间隔时间服从指数分布。

在步骤S103中，根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量。在本实施例中，最低累计行走量为最低累计行走里程，单位为10⁶km，计算时可依据可靠性抽样理论，计算公式为：

$\mathrm{\γ}=1-\underset{r=0}{\overset{C_i}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-{\mathrm{\λ}}_i{T}_i}\frac{{\left({\mathrm{\λ}}_i{T}_i\right)}^r}{r!}---\left(3\right)$

其中γ为所述置信度，λ_i为所述故障率等级，C_i为在λ_i下的允许故障次数，T_i为对应的最低累计走行里程数。

本实施例中，故障率等级的单位采用次/10⁶km，定义为每百万公里发生故障的次数。置信度、故障率等级以及允许故障次数都为预存值，其值可以根据不同的测试标准进行更改。故障率等级是在对电动车组整车质量水平和实际故障情况综合分析的基础上给定的。

计算完成后，生成所述的故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系，然后在测试阶段，获取所述电动车组整车在测试行程中的累计行走量、故障类别及所述故障类别的故障次数并从生成的映射关系中获取故障类别对应的的故障率等级，从而完成对电动车组整车的测试。

图3为本发明实施例的电动车组整车可靠性测试装置的结构示意图，该测试装置包括：

故障信息获取单元301，用于获取电动车组整车的包括故障类别及故障发生时间的故障信息；

故障间隔时间生成单元302，用于根据故障发生时间生成故障类别的故障间隔时间；

映射关系生成单元303，用于判断故障类别的故障间隔时间是否服从指数分布，如果是，则根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量，并生成故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系；

测试数据获取单元304，用于获取电动车组整车在测试行程中的累计行走量、故障类别及故障类别的故障次数；

测试结果生成单元305，用于根据测试行程中的累计行走量和故障次数从映射关系中获取故障类别对应的故障率等级。

故障信息获取单元301获取电动车组整车的故障信息，信息中包括故障的类别及故障发生的时间，还可包括故障发生的原因以及故障时累计时间等信息。故障间隔时间生成单元302根据故障发生时间来生成某一故障类别的故障间隔时间，映射关系生成单元303判断故障间隔时间是否服从指数分布，如果是，则电动机车的故障率为恒定的，其处于质量稳定的偶发故障期，可以进行可靠性测试。首先根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量，在本实施例中，计算可依据可靠性抽样理论，公式为：

$\mathrm{\γ}=1-\underset{r=0}{\overset{C_i}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-{\mathrm{\λ}}_i{T}_i}\frac{{\left({\mathrm{\λ}}_i{T}_i\right)}^r}{r!}---\left(3\right)$

其中γ为所述置信度，λ_i为所述故障率等级，C_i为在λ_i下的允许故障次数，T_i为对应的最低累计走行里程数。

计算完成后，生成在所述置信度下，故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系；然后在测试阶段，测试数据获取单元304获取电动车组整车在测试行程中的累计行走量、故障类别及故障类别的故障次数；而后测试结果生成单元305根据测试行程中的累计行走量和故障次数从映射关系中获取故障类别对应的故障率等级，从而完成对电动车组整车的可靠性测试。

实施例一：

图4为本发明电动车组整车可靠性测试的实施例一的方法流程图。其中步骤S401～S403同图1所示的步骤S101～S103，主要用于判断电动车组是否进入了质量稳定的偶发故障期，只有电动车组处于偶发故障期，其故障率是恒定的，才可以进行可靠性测试。而后根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量并生成故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系。在本实施例中，最低累计行走量为最低累计行走里程，单位为10⁶km。

图5为本发明实施例的电动车组故障率等级建议表。其是在对电动车组质量水平和实际故障情况综合分析的基础上建议给出的。

在本实施例中，根据可靠性抽样理论和图5中的故障率等级计算在置信度为90％、允许故障次数为0～30时，最低累计走行里程T_i。

$\mathrm{\γ}=1-\underset{r=0}{\overset{C_i}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-{\mathrm{\λ}}_i{T}_i}\frac{{\left({\mathrm{\λ}}_i{T}_i\right)}^r}{r!}---\left(3\right)$

如在计算故障等级为λ_I＝4.5，允许故障次数为0时的最低累计走行里程T_I，其计算过程为：

$\mathrm{\γ}=1-\underset{r=0}{\overset{C_i}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-{\mathrm{\λ}}_i{T}_i}\frac{{\left({\mathrm{\λ}}_i{T}_i\right)}^r}{r!}$

即： $90\%=1-\underset{r=0}{\overset{0}{\mathrm{\Σ}}}{e}^{-4.5T_1}\frac{{\left(4.5T_1\right)}^0}{0!}$

即： $e^{-4.5T_1}=0.1$

可得：T₁＝0.51

同理可得在预存的置信度下，不同故障率等级和不同的允许故障次数所对应的最低累计行走里程。图6是根据上述计算，得出本发明实施例的电动车组整车可靠性测试的故障率等级、允许故障次数和最低累计走行里程的映射关系表。

步骤S404，进入测试阶段，获取所述电动车组整车在测试行程中的累计行走量T、故障类别及故障类别的故障次数C。

在本实施例中，某型电动车组上线运营后的故障间隔时间服从指数分布，在该型电动车组累计走行2510万公里期间内，共发生影响运用的故障29起，发生安全类故障1起。

步骤S405，从故障率等级、允许故障次数和最低累计走行里程的映射关系表中，查询在故障次数C下，最低累计行走量T1对应的故障率等级为λ_i，最低累计行走量T2对应的故障率等级为λ_i+1，且T1≤T＜T2，则可认为在所述置信度下，该电动车组整车的故障率等级不低于λ_i。

在本实施例中，首先对安全类故障率等级进行测试。由图6可查到故障发生次数为1、故障率等级λ₉所对应的最低累计行走里程为1291万公里，故障率等级λ₁₀所对应的最低累计行走里程为3874万公里，本实施例中发生1起安全故障的累计行走里程为2510万公里，介于1291～3874万公里之间，因此，可以有90％的把握认为该型电动车组的安全类故障等级不低于λ₉级，即百万公里安全类故障次数不超过0.3次。

其次对运用类故障率等级进行测试。由图6可查到故障发生次数为29、故障率等级λ₅所对应的最低累计行走里程为2480万公里，故障率等级λ₆所对应的最低累计行走里程为3720万公里，本实施例中发生29起运用故障的累计走行公里为2510万公里，介于2480～3720万公里之间，因此，可以有90％的把握认为该型电动车组的运用类故障等级不低于λ₅级，即百万公里运用类故障次数不超过1.5次。

实施例二：

图7为本发明电动车组整车可靠性测试的实施例二的方法流程图。其中步骤S701～S703同图1所示的步骤S101～S103，主要用于判断电动车组是否进入了质量稳定的偶发故障期，只有电动机车处于偶发故障期，其故障率是恒定的，才可以进行可靠性测试。而后根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量并生成故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系。在本实施例中，最低累计行走量为最低累计行走里程，单位为10⁶km。本实施例中的故障率等级以及故障率等级、允许故障次数和最低累计走行里程的映射关系如实施例一中的图5和图6所示。

步骤S704，进入测试阶段，在测试行程中，首先根据预存储的故障类别的目标故障率等级、测试时间和所述映射关系确定测试行程中的累计行走量T、允许故障次数C_i和参试电动车组列数n，并获取测试行程中的累积行走量T内的所述故障类别的故障次数C。其中，累计行走量T为n列参试电动车组在测试阶段行走的总行走量，故障次数C为n列电动车组在测试阶段共发生的故障次数。

在本实施例中，某型电动车组的安全类目标故障率等级预计不低于λ₉级，运用类目标故障率等级预计不低于λ₆级，要求在4个月内给出其可靠性验证测试结果。

由图6可知，需要验证的故障率等级越高，要求电动车组的累计行走里程越长。对于本例中要验证的λ₉安全类故障等级，即使不发生任何故障，也需要电动车组累计行走768万公里，要想在4个月内对其可靠性给出验证结果，每月累计行走里程约为200万公里。从目前运用情况看，电动车组月平均行走里程约为5万公里，因此，必须同时对40列电动车组进行验证考核。

步骤S705，如果在累计行走量T内，故障类别的故障次数C≤C_i，则可验证在所述置信度下，该电动车组整车的故障率等级不低于目标故障率等级。其中，在累计行走里程T内，是指映射关系表中的最低累计行走里程最接近但不超过T公里。

按照上述验证方案，40列电动车组运行4个月累计行走约800万公里，对应于图6中λ₉对应的的768万公里，若没有发生安全类故障，则可以90％的把握认为该型电动车组的安全类故障等级不低于λ₉级，即百万公里安全类故障次数不超过0.3次。

同理，由图6可知，查询映射关系表，累计行走800万公里内，对应于图6中λ₆对应的798万公里，若运用类故障发生次数≤4次，则可以90％的把握认为该型电动车组的运用类故障等级不低于λ₆级，即百万公里运用类故障次数不超过1.0次。

实施例三：

图8为本发明电动车组整车可靠性测试的实施例三的结构流程图。在本实施例中，电动车组监测设备10，其用于向电动车组整车可靠性测试装置提供电动车组整车的故障信息，也用于提供电动车组在测试阶段的故障类别、累计行走里程以及故障发生次数等故障信息。

数据库设备20用于预存置信度、故障率等级、目标故障率等级以及允许故障次数等参数信息，这些参数值可在实际应用过程中，根据电动车组的总体状况和实际质量进行调整。

电动车组整车可靠性测试装置30从电动机车监测设备10和数据库设备20中分别获得累计行走里程、故障次数等故障信息和置信度、故障率等级等参数信息，从而进行电动车组整车的可靠性测试。其获取方式可为数据下载或者无线传输等方式。

通过实施本发明实施例的电动车组整车可靠性测试方法，可以有效从整车角度对电动车组进行可靠性的测试，从而促进了电动车组质量的不断提高，同时也提高了运营服务质量。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动车组整车可靠性测试方法，其特征在于，所述方法包括：

获取电动车组整车的包括故障类别及故障发生时间的故障信息；

根据所述的故障发生时间生成所述故障类别的故障间隔时间；

判断所述故障类别的故障间隔时间是否服从指数分布，如果是，则根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量，并生成所述的故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系；

获取所述电动车组整车在测试行程中的累计行走量、故障类别及所述故障类别的故障次数；

根据所述的测试行程中的累计行走量和故障次数从所述映射关系中获取所述故障类别对应的故障率等级。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最低累计行走量包括最低累计行走里程或最低累计行走时间。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述电动车组整车在测试行程中的累计行走量、故障类别及所述故障类别的故障次数，还包括：根据预存储的故障类别的目标故障率等级、测试时间和所述映射关系确定测试行程中的累计行走量、允许故障次数和参试电动车组列数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述的测试行程中的累计行走量和故障次数从所述映射关系中获取所述故障类别对应的故障率等级，包括：

如果在所述累计行走量内，所述故障类别的故障次数小于所述允许故障次数，则所述故障类别对应的故障率等级不低于所述的目标故障率等级。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述故障类别包括安全类故障、运用类故障、隐患性故障和一般性故障。

6.一种电动车组整车可靠性测试装置，其特征在于，所述装置包括：

故障信息获取单元，用于获取电动车组整车的包括故障类别及故障发生时间的故障信息；

故障间隔时间生成单元，用于根据所述的故障发生时间生成所述故障类别的故障间隔时间；

映射关系生成单元，用于判断所述故障类别的故障间隔时间是否服从指数分布，如果是，则根据预存储的置信度、故障率等级和允许故障次数计算对应的最低累计行走量，并生成所述的故障率等级、允许故障次数与最低累计行走量之间的映射关系；

测试数据获取单元，用于获取所述电动车组整车在测试行程中的累计行走量、故障类别及所述故障类别的故障次数；

测试结果生成单元，用于根据所述的测试行程中的累计行走量和故障次数从所述映射关系中获取所述故障类别对应的故障率等级。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述最低累计行走量包括最低累计行走里程或最低累计行走时间。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述测试数据获取单元还用于根据预存储的故障类别的目标故障率等级、测试时间和所述映射关系确定测试行程中的累计行走量、允许故障次数和参试电动车组列数。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述测试结果生成单元还用于：比较允许故障次数和所述故障类别的故障次数，获得所述故障类别的故障率等级。

10.如权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述故障类别包括安全类故障、运用性故障、隐患性故障和一般性故障。

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