地铁车门系统失效故障树仿真分析
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(c)计 算客 室车 门系 统 MTBF值
TBF=fott )d 一 耄 )
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令
f1,£时 刻部件 处 于维 修或 待修 状态 to,t时刻 第 i个部 件处 于正 常状 态
用 ( )表示 所 分 析 系 统变量 ,则 有 :
…
定性 分析 是 故 障树 分 析 的基 本任 务 ,其 作 用 是 找 出导致顶 事 件 发 生 的所 有 可 能 的故 障模 式 , 即求 出导 致故 障 发 生 的所 有 最 小 割集 ,进 而 对 最 小割集进行分析 ,帮助设计 、分析人员发现潜在的 故障,找出设计 中的薄弱环节 ,据此制定相应的改 进措 施 . 1.2 定 量 分 析
1 故 障树 分 析 (FTA)
故障树分析(}-TA)是依据系统可能发生 的事 故或 已经发生 的事故结果 ,去寻 找与该故 障发生有
关 的原 因 、条 件 和规律 等 ,同时 可 以辨别 出系统 中 可能导致该 故障发生 的危 险源 .故障树 分析 (FTA) 既可 以进行定性分析又 可以进行定量分 析. 1.1 定 性分 析
第 37卷 第 1期 2016年 2月
大 连 交 通 大 学 学 报
JOURNAL OF DALIAN JIAOTONG UNIVERSITY
文 章 编 号 :1673—9590(2016)01一OO44—05
Vo1.37 No.1 Feb.2016
地铁 车 门 系统 失效 故 障树 仿 真 分 析
第 1期
郭云健 ,等 :地铁 车门系统失效故障树仿真分析
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其 中 ,每个 基本 事件 所对 应 的失效 分布 函数 为 :
( )(i= 1,2,… ,n)
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所分 析 系 统 的 故 障 树 结 构 函数 用 [ (t)]
表示 ,系统 状态 可表 示 为 :
X(t)= [ (t), (t),… , (t),… , (t)]
郭云健 ,段 晓霞 ,谈 立成 ,田雪艳 ,张爱华
(中国北 车集 团 唐 山轨道客车有限责任 公司,河北 唐 山 063035)米
摘 要 :利用 FTA技术 ,建立地铁 车门系统失效故 障树模型 ,根据故障树基本 事件 (底 事件 )对 应的故 障 率 以及分布规律 ,运用蒙特卡洛 (Monte Carlo)法对地铁车门系统可靠性 进行模拟计算 ,得 出了地铁车 门 系统失效概率模型 ,同时将仿真结果与理论计算结果进行 了对 比分析.结 果表 明 :仿 真结 果与 理论计算 比较吻合 ,计算方便 、可靠 、快捷 ,提高车门系统的可靠性 ,为 日常维护提供了依据 ,同时此方法适用 于部 件服从任意分布类型 ,体 现了其处 理复杂系统可靠性 问题 的优越性. 关键词 :车门系统 ;故障树 ;蒙特卡洛 ;可靠性 文 献 标 识 码 :A
2 可 靠 性 仿 真
2.1 建 立仿 真模 型
假设 所 分 析 系统 由 n个 基 本 事 件 组 成 ,用 S
代 表 系统 ,则有 :
= {z , ,… ,z }
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米 收 稿 日期 :2015-05—17 作者简介 :郭 云健 (1982一),男 ,工程师 ,硕士 ,主要从事轨道车辆 RAMS设计分 析的研究 E-mail:gyj2OO233o@ 126.com.
定量分 析 主要 包 含 两方 面 内容 :① 利 用 输 入 系统 中各 组 成单 元 (底 事 件 )的 失效 概 率 求 出 系 统 的失效 概率 ;② 求解 出各组 成 单 元 (底 事 件 )的 重要 度 ,最 后 可依据 重要度 的分析结 果 ,排序 出最 佳 的故 障诊断 和修 理 顺 序 ,同时 也 可作 为 首 先 改 善 相对不 大可靠 的单 元 的数据 .
~
『1,t时刻 部件 处 于维 修或 待修状 态
to ,
£时
刻
第
i个 部件 处 于正 常状 态
且 (t)= [X (t)],从 中可 以看 出 (t)的变 化
由 (£)决定 .
3 车门组成及功能原理
客 室车 门 系统 主要 由以下 几部分 组成 : ① 顶 部 机 构 (包 括 驱 动 传 动 和 承 载 导 向 装 置 )1个 ;② 扇 门板 (带 下滑 道 )2个 ;③ 平 衡 轮 装 置 2个 ;④滚 轮摆 臂装 置 2个 ;⑤ 内外 紧急解 锁装 置 ;⑥隔离锁开关组件 1个 ;⑦顶部机构与车体的 连 接件 1套 ;⑧ 安 装 在 车 体 上 的 密 封 型 材 (上 、 下 、左 和右 )1套 等 .具体 组成 结构 如 图 1.
传 统 的可靠性 分 析方法 只是 根据所 分析 故 障 系统 的故 障树模 型 进 行 定性 以及 定 量分 析 ,所得 计算结 果 只是所 分 析 系 统某 一 时 刻 的可 靠 度 ,因 而此方 法在 分析 系统 失效规 律变 化上存 在着 很大 的局限性 ,无法直观性 的显示 出系统故障的整体 变化趋 势 ,鉴于 以上不 足 ,本 文将采 用在 故 障树分 析 的基 础 上 ,运 用 蒙特 卡 洛模 拟 的方 法 对地 铁 车 门系统 失效 进行 可 靠 性仿 真 ,得 出客 室 车 门 系统 失效变 化趋 势 ,计 算 出车 门系统 的各 项 可靠 性 指 标 (如 MTBF、失 效 率 等 ),对 分 析 系 统 可 靠 性 提 供 了数 据支 撑.
O 引言
客室车 门系统 作为 地铁 车辆 系统 中关 键 的 系 统之一 ,其结构组成 比较 复杂 ,涉及机 械 、电气 等多 个 方面.通过对 国内外地 铁列车运 营数 据统计 分析 后 ,发 现客室车 门系统 的故障发生率 占车辆 系统 总 故 障率的 比例可 达 30% ¨l J,如此 之高 的故 障率 ,已 严 重威胁到车辆运 营 ,影响 了地铁列 车运行 的可靠 性 、安全性 .为 此 ,对 客室 车 门系 统 开 展 可靠 性 分 析 ,进而保证列 车运行 安全 、可靠是 十分 必要 的.