CN107507296A - 轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法 - Google Patents
轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法，其根据项目轨道车辆的数量和置信度确定可靠性平稳期的项目允许故障数量作为满足可靠性的依据，而传统方法没有考虑轨道车辆故障发生的随机性以及轨道车辆数量样本的影响；采用本方法同样也可定量计算同一项目轨道车辆陆续出质保时由于出质保的轨道车辆批次数量不同而造成的影响；传统的方法,由于没有考虑故障发生的随机性和轨道车辆数量的样本数量不同，对可靠性允许故障数的影响，不符合数据统计的规律，而采用双方认可的置信度并考虑项目轨道车辆样本量的不同确定允许故障数是一种合理可行的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法，属于轨道车辆或部件可靠性验证判断及涉及数据统计的技术领域。
背景技术
轨道车辆技术规范有可靠性指标规定,要求轨道车辆对经过可靠性增后进入可靠性平稳期进行可靠性验证，根据运行里程或时间以及故障发生的次数判断轨道车辆是否满足可靠性要求。
目前,轨道车辆可靠性验证期的故障次数及可靠性验证是否满足，没有考虑故障发生的随机性以及要验证的轨道车辆数量的影响，其方法为：⑴当项目规定可靠性MDBF指标时，通过给出轨道车辆数量n，每节(列)轨道车辆的年度运行里程D以及要进行可靠性开展可靠性验证的的月度数m，计算可靠性验证期的运行里程D1＝轨道车辆月度里程×月度数×轨道车辆数＝(D/12)×m×n＝D×m×n/12,可靠性验证期的平均故障次数K＝D1/MDBF,判断的标准是如果实际发生故障次数大于K次，则可靠性验证不能过，否则通过可靠性验证。⑵当项目规定可靠性MTBF指标时，通过给出轨道车辆数量n，每节(列)轨道车辆的年度运行时间T以及要进行可靠性开展可靠性验证的的月度数m，计算可靠性验证期的运行时间T1＝轨道车辆月度时间×月度数×轨道车辆数＝(T/12)×m×n＝T×m×n/12,可靠性验证期的平均故障次数K＝T1/MTBF,判断的标准是如果实际发生故障次数大于K次，则可靠性验证不能过，否则通过可靠性验证。
目前，同一项目由于存在轨道车辆陆续交付，进入可靠性验证的轨道车辆数量不同，由于每一批的轨道车辆数量不同，可能某一批次轨道车辆无法通过可靠性验证，而其它批次的故障数量小于计算的故障次数通过了验证，原因就在于没有考虑故障发生的随机性以及轨道车辆数量对其影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法，其基于根据项目轨道车辆的数量和置信度确定可靠性平稳期的项目允许故障数量作为满足可靠性的依据；采用本方法同样也可定量计算同一项目轨道车辆陆续出质保时由于出质保的轨道车辆批次数量不同而造成的影响。
为了解决以上技术问题，本发明提供的轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法，包括如下步骤：
第一步、选取在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的轨道车辆项目；
第二步、确定项目轨道车辆数量n，每节轨道车辆的年度运行里程D或时间T，平稳期可靠性指标MDBF或MTBF，考核期的月度数m以及置信度C，其中，MDBF为平均故障运行里程，MTBF为平均故障运行时间；
第三步、计算考核期间的平均故障数K
方法1:规定MDBF的平均故障数：
计算考核期的运行里程：
D1＝D×m×n/12
运行里程的平均故障数：
方法2:规定MTBF的平均故障数：
计算考核期的运行时间：
T1＝T×m×n/12
运行里程的平均故障数：
第四步、计算考核期故障发生j次的概率：
对于项目轨道车辆在可靠性平稳期平均发生K次故障，那么发生j次故障的概率为：
其中：当不发生故障即j＝0时，j！＝1
项目规定MDBF的故障发生j次的概率
项目规定MTBF的故障发生j次的概率
第五步、计算考核期故障发生不大于r次的累积概率：
项目规定MDBF的故障发生不大于r次的累积概率
项目规定MTBF的故障发生不大于r次的累积概率
第六步、获得项目轨道车辆置信度的允许故障数r
步骤1)、j＝0时累积概率P；
步骤2)、比较P与置信度C的大小
P≥C表示累积概率大于等于置信度，则允许故障数r＝j＝0,表示项目轨道车辆在此置信度下不允许发生故障，在此情况下，应考虑与业主制定的置信度是否合理；
步骤3)、j值增加1；计算累积概率P；
步骤4)、比较P与置信度C的大小；
P≥C表示累积概率大于等于置信度，则允许故障数r＝j-1；
P＜C表示累积概率小于置信度，则转至步骤3)。
本发明进一步的改进在于:
1、执行第一步前，选取的轨道车辆项目考核期须经过可靠性增长，轨道车辆已处于浴盆曲线的可靠性平稳期，即轨道车辆的故障发生是随机的，服从指数分布。
2、执行第二步前确定项目轨道车辆数量n，每节轨道车辆的年度运行里程D或时间T，平稳期可靠性指标MDBF或MTBF，考核期的月度数m以及置信度C。
3、执行第六步前，当故障发生次数r+1的累积概率虽大于置信度，但比故障发生次数r的累积概率远接近置信度时，须与业主协商，允许故障数为r+1次。
4、执行第四步前，根据项目轨道车辆实际运行里程或时间，以及实际发生故障次数，得到实际的发生概率。
5、执行第五步前,采用EXCEL或建立程序,计算累积概率。
本发明有益效果如下：
本发明根据轨道车辆项目中可靠性要求和运行里程和时间，以目前的方法得出轨道车辆项目的平均故障次，再结合轨道车辆数量以及置信度求出发生的允许故障次数。消除由于故障的随机性，造成某一批次轨道车辆无法通过可靠性验证，而其它批次的故障数量小于平均故障的情况发生。
本发明轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法用于获得轨道车辆制造方和业主方共同认可置信度的允许故障数，并以此作为轨道车辆通过可靠性验证判断的标准，可减少故障发生随机性和轨道车辆数量的影响。同时，消除目前方法同一项目可能的某一批次轨道车辆无法通过可靠性验证，而其它批次的故障数量小于平均故障的情况发生。因此，本专利具有可操作性和实用性，将在轨道车辆可靠性验证和故障数量判断方面得到广泛的应用，具有良好的市场前景。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
某轻轨项目，共采购40辆车，每车年运行里程8.5万公里，每年交付10辆车，合同规定：5分钟以上故障每百万公里1.88次，8分钟以上故障每百万公里1.18次，20分钟以上故障每百万公里0.1次。每10辆车作为可靠性验证批次，以10辆车最后1辆车商业运行作为可靠性验证起点，连续12个月作为考核期。
项目规定应在RAM验证计划给出接受/拒绝标准及公式，应考虑90％单边置信下限要求。
按第二步方法：项目轨道车辆共40辆，考核期时数量n＝10，每辆轨道车辆的年度运行里程D＝85000公里，平稳期可靠性指标MDBF指标：5分钟以上故障每百万公里1.88次(MDBF＝1000000/1.88公里)，8分钟以上故障每百万公里1.18次(MDBF＝1000000/1.18公里)，20分钟以上故障每百万公里0.1次(MDBF＝1000000/0.1公里)，考核期的月度数m＝12以及置信度C＝90％
按第三步方法：计算考核期间的平均故障数K
计算考核期的运行里程：
D1＝D×m×n/12＝85000×12×10/12＝850000公里
5分钟以上故障的平均故障数：
8分钟以上故障的平均故障数：
20分钟以上故障的平均故障数：
按第四步方法：计算考核期故障发生j次的概率
5分钟以上故障发生j次的概率:
不发生5分钟以上故障数n＝0
发生5分钟以上故障1次n＝1
发生5分钟以上故障2次n＝2
发生5分钟以上故障3次n＝3
发生5分钟以上故障4次n＝4
8分钟以上故障发生j次的概率
不发生8分钟以上故障数n＝0
发生8分钟以上故障1次n＝1
发生8分钟以上故障2次n＝2
20分钟以上故障发生j次的概率
不发生20分钟以上故障数n＝0
不发生20分钟以上故障数n＝1
按第五步方法：计算考核期故障发生不大于r次的累积概率
5分钟以上故障发生不大于r次的累积概率
其累积概率归纳如下
| 故障发生数r | 发生概率Pr(％) | 累积概率∑Pr(％) |
| 0 | 20.19 | 20.19 |
| 1 | 32.30 | 52.49 |
| 2 | 25.84 | 78.33 |
| 3 | 13.78 | 92.11 |
| 4 | 5.513 | 97.62 |
8分钟以上故障发生不大于r次的累积概率
其累积概率归纳如下
| 故障发生数r | 发生概率Pr(％) | 累积概率∑Pr(％) |
| 0 | 36.79 | 36.79 |
| 1 | 36.79 | 73.58 |
| 2 | 18.39 | 91.97 |
20分钟以上故障发生不大于r次的累积概率
其累积概率归纳如下
| 故障发生数r | 发生概率Pr(％) | 累积概率∑Pr(％) |
| 0 | 91.85 | 91.85 |
| 1 | 7.81 | 99.66 |
按第六步方法：获得项目轨道车辆置信度的允许故障数
90％置信度5分钟以上允许故障数
不大于n＝2的累积概率：
不大于n＝3的概率：
结论：90％置信度5分钟以上允许故障数3次(注:由于92.11％比78.33％远接近于90％，双方同意允许故障数为3次)。
90％置信度8分钟以上允许故障数
不大于n＝1的累积概率：
不大于n＝2的概率：
结论：90％置信度5分钟以上允许故障数2次(注:由于91.97％比73.58％远接近于90％，双方同意允许故障数为2次)
90％置信度20分钟以上允许故障数
不发生20分钟以上的故障概率，也即故障数0次的累积概率为：
结论：90％置信度20分钟以上故障不允许发生。
通过上述轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法应用举例，可得出如下结论：
⑴目前计算项目轨道车辆在可靠性平稳期的方法,通过计算考核期的轨道车辆运行里程或时间除以规定的MDBF(平均故障运行里程)或MTBF(平均故障运行时间)而得到。这种方法没有考虑到轨道车辆故障发生的随机性以及样本量的影响，同时，得到的故障数量往往不是整数，难以用于实际判断，如本例中5分钟以上故障的计算结果为1.60次，不能判断当故障次数为2次时，是否合格；而采用本方法考虑了轨道车辆故障发生的随机性以及样本量的影响，同时，由于引入了故障数量服从泊松分布的理念，置信度下得到的故障数为整数，易于实际判断，如本例中5分钟以上故障在置信度90％的情况下，允许故障数为3次，就可以给出发生故障数不大于3次为合格；
⑵目前计算项目轨道车辆在可靠性平稳期的方法,通过计算考核期的轨道车辆运行里程或时间除以规定的MDBF(平均故障运行里程)或MTBF(平均故障运行时间)而得到，没有考虑故障发生的随机性，没有置信方面的考虑，不能根据项目实际情况，由车辆制造商与业主根据各自风险进行置信度的合理设置；而采用本方法考虑了轨道车辆故障发生的随机性以及样本量的影响，可由车辆制造商与业主根据各自风险进行合理置信度的设置，如考虑置信度为95％或80％等等。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (4)
1.轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法，包括如下步骤：
第一步、选取在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的轨道车辆项目；
第二步、确定项目轨道车辆数量n，每节轨道车辆的年度运行里程D或时间T，平稳期可靠性指标MDBF或MTBF，考核期的月度数m以及置信度C，其中，MDBF为平均故障运行里程，MTBF为平均故障运行时间；
第三步、计算考核期间的平均故障数K
方法1:规定MDBF的平均故障数：
计算考核期的运行里程：
D1＝D×m×n/12
运行里程的平均故障数：
<mrow>
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方法2:规定MTBF的平均故障数：
计算考核期的运行时间：
T1＝T×m×n/12
运行里程的平均故障数：
<mrow>
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第四步、计算考核期故障发生j次的概率：
对于项目轨道车辆在可靠性平稳期平均发生K次故障，那么发生j次故障的概率为：
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其中：当不发生故障即j＝0时，j！＝1
项目规定MDBF的故障发生j次的概率
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项目规定MTBF的故障发生j次的概率
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第五步、计算考核期故障发生不大于r次的累积概率：
项目规定MDBF的故障发生不大于r次的累积概率
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项目规定MTBF的故障发生不大于r次的累积概率
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第六步、获得项目轨道车辆置信度的允许故障数r
步骤1)、j＝0时累积概率P；
步骤2)、比较P与置信度C的大小
P≥C表示累积概率大于等于置信度，则允许故障数r＝j＝0,表示项目轨道车辆在此置信度下不允许发生故障，在此情况下，应考虑与业主制定的置信度是否合理；
步骤3)、j值增加1；计算累积概率P；
步骤4)、比较P与置信度C的大小；
P≥C表示累积概率大于等于置信度，则允许故障数r＝j-1；
P＜C表示累积概率小于置信度，则转至步骤3)。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法，其特征在于：执行第一步前，选取的轨道车辆项目考核期须经过可靠性增长，轨道车辆已处于浴盆曲线的可靠性平稳期，即轨道车辆的故障发生是随机的，服从指数分布。
3.根据权利要求1所述的轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法，其特征在于：执行第二步前确定项目轨道车辆数量n，每节轨道车辆的年度运行里程D或时间T，平稳期可靠性指标MDBF或MTBF，考核期的月度数m以及置信度C。
4.根据权利要求1所述的轨道车辆在可靠性平稳期根据置信度确定故障数的方法，其特征在于：执行第六步前，当故障发生次数r+1的累积概率虽大于置信度，但比故障发生次数r的累积概率远接近置信度时，须与业主协商，允许故障数为r+1次。
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2017
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