劉春花

（徐州市城市軌道交通有限責(zé)任公司，江蘇徐州 221000）

0 引言

城市軌道交通行業(yè)中車(chē)輛專(zhuān)業(yè)的維修大多數(shù)采用傳統(tǒng)模式，即按照運(yùn)行里程和運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行維修，一般包括狀態(tài)維修、定期維修和故障維修三種維修方式。車(chē)輛傳統(tǒng)的維修方式科學(xué)化管理程度較低，比較依賴(lài)檢修人員的技術(shù)水平以及維修經(jīng)驗(yàn)，相比大數(shù)據(jù)分析處理方式而言缺乏科學(xué)的方式評(píng)估車(chē)輛的可靠性。因此，科學(xué)的故障統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)城軌列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)檢修方式上有革命性的意義。針對(duì)某地鐵線路車(chē)輛車(chē)門(mén)系統(tǒng)實(shí)測(cè)故障數(shù)據(jù)，采用minitab進(jìn)行數(shù)據(jù)抓取分析，建立了車(chē)門(mén)控制系統(tǒng)故障樹(shù)找，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建故障數(shù)據(jù)分布模型，對(duì)車(chē)門(mén)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析評(píng)價(jià)。

1 列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)概述

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)城市軌道交通列車(chē)多采用自主型車(chē)輛，而列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)包涵了司機(jī)室側(cè)門(mén)、客室車(chē)門(mén)、緊急疏散前門(mén)和司機(jī)室與客室之間的通道門(mén)等幾部分。由于在研發(fā)過(guò)程中考慮到司機(jī)室側(cè)門(mén)、緊急疏散前門(mén)和司機(jī)室通道門(mén)在日常使用頻率較低的原因，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造原理相對(duì)簡(jiǎn)單。相較其使用頻率較高的城軌列車(chē)客室車(chē)門(mén)而言，客室車(chē)門(mén)作為旅客通行的安全通道起著重要的作用，因此，列車(chē)客室車(chē)門(mén)的故障會(huì)直接影響地鐵車(chē)輛的正常運(yùn)行和乘客的出行安全。本文研究的列車(chē)車(chē)門(mén)主要是指客室車(chē)門(mén)。

2 客室車(chē)門(mén)控制原理（圖1）

列車(chē)的車(chē)門(mén)系統(tǒng)控制著客室門(mén)的打開(kāi)與關(guān)閉動(dòng)作，列車(chē)運(yùn)行到站由車(chē)門(mén)開(kāi)門(mén)控制電路發(fā)出開(kāi)門(mén)指令，在列車(chē)正常運(yùn)營(yíng)模式下，列車(chē)車(chē)門(mén)的開(kāi)啟控制指令需要電源信號(hào)、零速信號(hào)、開(kāi)門(mén)使能信號(hào)和開(kāi)門(mén)信號(hào)有4種信號(hào)。其中，根據(jù)實(shí)際車(chē)速，零速繼電器觸發(fā)零速信號(hào)；ATP（Automatic Train Protection，列車(chē)自動(dòng)保護(hù)）系統(tǒng)或司機(jī)室的按鈕觸發(fā)車(chē)門(mén)使能信號(hào)和開(kāi)門(mén)信號(hào)。當(dāng)車(chē)門(mén)控制器收到有效的4種信號(hào)之后將控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)門(mén)動(dòng)作。當(dāng)列車(chē)車(chē)門(mén)需要關(guān)閉車(chē)門(mén)時(shí)則只需要關(guān)門(mén)信號(hào)。

圖1 城軌列車(chē)車(chē)門(mén)控制原理

3 車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)可靠性分析

3.1 可靠性分析概述

一般條件下，在規(guī)定參數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)品保證額定功能的能力成為可靠性，通常用概率值表示，表示為R（t），在現(xiàn)實(shí)情況下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件和時(shí)間內(nèi)失效常常符合某一種分布函數(shù)，因此產(chǎn)品可靠性滿足構(gòu)建分布函數(shù)變化情況，見(jiàn)式1。

3.2 車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)匯總

本次以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，共搜集車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障造成列車(chē)正線晚點(diǎn)、清客、救援等不能完成規(guī)定任務(wù)的有效數(shù)據(jù)共計(jì)112條，整理出的部分故障數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)

根據(jù)實(shí)測(cè)的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，城市軌道交通列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障主要涉及機(jī)械類(lèi)、門(mén)控器以及門(mén)體電機(jī)等3類(lèi)，其次還發(fā)生一些頻率較低的車(chē)門(mén)故障，主要包涵了行程開(kāi)關(guān)故障、斷線故障、氣缸故障、傳感器故障、電源模塊故障、指示燈故障等。因此根據(jù)故障統(tǒng)計(jì)表，檢修人員可以更加側(cè)重于高頻故障類(lèi)。

3.3 列車(chē)車(chē)門(mén)故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析與可靠度計(jì)算

通過(guò)成都地鐵某線路實(shí)測(cè)故障記錄數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立車(chē)門(mén)故障樹(shù)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析軟件minitab對(duì)運(yùn)列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分布擬合，并且計(jì)算模擬出了4種分布模型其中包涵了weibull分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、指數(shù)分布以及對(duì)數(shù)logistic分布結(jié)果。實(shí)測(cè)車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)分布擬合結(jié)果如圖2所示。通過(guò)分布概率圖計(jì)算出車(chē)門(mén)故障數(shù)據(jù)分布擬合AD（Anderson-Darling，統(tǒng)計(jì)量），見(jiàn)表2。AD越小，數(shù)據(jù)擬合度越好，因此分析可得的此次故障數(shù)據(jù)最適合的分布函數(shù)為weibull分布。

圖2 車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障間隔時(shí)間分布擬合度檢驗(yàn)

利用計(jì)算機(jī)分析軟件繪制出列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)分布概率圖（圖3），圖3顯示數(shù)據(jù)點(diǎn)基本在一條直線上，說(shuō)明樣本故障數(shù)據(jù)擬合結(jié)果接近尺度參數(shù)為6.770且形狀參數(shù)為0.8864的weibull分布。AD檢驗(yàn)的P值0.25，這也進(jìn)一步表明這組數(shù)據(jù)服從參數(shù)為6.770且形狀參數(shù)為0.8864的weibull分布。

表2 故障數(shù)據(jù)分布擬合AD

由式（2）可以得到列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)可靠度函數(shù)為 ，車(chē)門(mén)系統(tǒng)的故障率函數(shù)為 。

根據(jù)確定后列車(chē)車(chē)門(mén)故障數(shù)據(jù)可靠度函數(shù)與故障率函數(shù)，就能夠準(zhǔn)確地把控車(chē)門(mén)系統(tǒng)地維修狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)的檢修規(guī)程進(jìn)行科學(xué)性地調(diào)整，并且制定專(zhuān)項(xiàng)維修方案提供輔助決策。

圖3 故障間隔時(shí)間分布概率

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析城市軌道列車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)，利用minitab統(tǒng)計(jì)分析軟件確定了故障數(shù)據(jù)服從威布爾分布。確定了車(chē)門(mén)系統(tǒng)可靠型特征量，對(duì)車(chē)門(mén)系統(tǒng)檢修人員確定更有效、更合理的車(chē)門(mén)系統(tǒng)故障維修方式，對(duì)提高檢修效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。