薛淑勝,冷映麗,張琳

(中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司 總體研發(fā)部系統(tǒng)工程組，江蘇 南京 210000)*

可靠性、可用性、可維護性和安全性作為產(chǎn)品的內(nèi)在屬性，GB/T21562-2008[1]規(guī)定，在產(chǎn)品壽命周期的設(shè)計與實現(xiàn)階段就需通過審查、分析、試驗和數(shù)據(jù)評估執(zhí)行RAM程序，通過審查、分析、試驗和數(shù)據(jù)評估執(zhí)行安全計劃.組成產(chǎn)品元器件的故障率是數(shù)據(jù)評估的基礎(chǔ)，因此預測元器件的故障率就成為關(guān)鍵.

目前斷路器的故障率預測主要使用國軍標、美軍標等標準[1-2]，這些標準針對的是通用斷路器故障率預測的方法和數(shù)據(jù).對于第一次使用的斷路器，由于沒有以往運行數(shù)據(jù)，用這些標準進行預測是可行的.對于已運行的斷路器，再利用這些標準進行預測，已有不足，這是由于標準數(shù)據(jù)是通用的，不是依據(jù)某一供應商的產(chǎn)品，影響預測的準確性和可信性.

本文結(jié)合已運行的深四線等項目,通過基于以往運行數(shù)據(jù)，結(jié)合斷路器發(fā)生變化的設(shè)計應力進行故障率的預測，與標準預測的斷路器故障率進行比較, 說明基于運行信息預測斷路器故障率可提高準確性和可信性.

1 斷路器故障率預測方法

斷路器故障率預測方法依標準和基于運行信息開展,現(xiàn)給出GJB/Z 299C-2008、MIL-HDBK-217F和基于運行信息三種斷路器預測方法.

(1)MIL-HDBK-217F[3]斷路器的故障率預測

λp=λb·πC·πU·πQ·πE

其中：λp為預測失效率；λb為基本失效率;πC為配置系數(shù)；πU為應用系數(shù)；πQ:質(zhì)量系數(shù)；πE:環(huán)境系數(shù).

(2)GJB/Z 299C-2008斷路器的故障率預測

GJB/Z 299C-2008給出斷路器故障率預測模型見表1.

表1 GJB/Z 299C-2008斷路器故障率

(3)基于運行信息的斷路器故障率預測[4]

通常情況下，同一供應商同一種規(guī)格斷路器，其質(zhì)量控制、結(jié)構(gòu)是相同的，對用于車輛的斷路器,也屬于相同的“平穩(wěn)地面移動”環(huán)境.因此，對于車輛用斷路器，影響故障率的設(shè)計應力應定義為配置應力和應用應力.注:也可根據(jù)關(guān)注點不同，定義不同的應力因素，確定相應的設(shè)計應力.

為了基于以往型號進行新項目斷路器故障率的預測，本文提出額定故障率的概念，額定故障率為設(shè)計應力系數(shù)為1的故障率.對于斷路器，額定故障率說明如下:

斷路器設(shè)計應力系數(shù)C：

C=πU·πC

定義斷路器的額定故障率λr為:

λr=λw/C

其中：λW為斷路器的實際故障率.

新項目斷路器故障率預測值λW:

λw=λr·Cnew

其中：Cnew表示斷路器在新項目所用功能的設(shè)計應力系數(shù).

2 額定故障率計算方法

同一項目起不同作用功能的額定故障率可以根據(jù)運用時間權(quán)重進行項目元器件額定故障率的計算.同理，也可得到元器件額定故障率(總體).

對于應用于多個項目起不同功能的斷路器，其額定故障率的計算模型見圖1.

圖1 斷路器額定故障率計算模型

Nj，k表示項目j用于功能k的部件實際出現(xiàn)的故障數(shù)量,tj，k表示部件i的功能k在項目j運用的時間.

tj,k=nj,k·ktj,k·tj

其中,Cj，k表示項目j用于功能k的部件設(shè)計應力系數(shù).

(3)項目額定故障率λjr的計算

(4)部件項目j的運用時間tj的計算

(5)部件額定故障率λr的計算

3 額定故障率計算舉例

以已運行的深圳軌道交通4號線二期工程項目和南京二號線項目為例,說明供應商ABB公司提供的型號為S260UC斷路器額定故障率的計算. 其計算數(shù)據(jù)見表2.

表2 1S260UC斷路器額定故障率的計算

4 斷路器故障率預測

在某新開發(fā)項目中，輔助供電斷路器MACB仍選用供應商提供的型號為S260UC斷路器，用于非電源的關(guān)合,選用三刀單擲觸點配置形式.

(1)應用MIL-HDBK-217F標準預測斷路器工作故障率

其中:λb、πC、πU、πQ、πE的應力參數(shù)根據(jù)MIL-HDBK-217F標準得到

(2)應用GJB/Z 299C-2006標準預測斷路器工作故障率

其中:λb、πC、πU的應力參數(shù)根據(jù)表1得到.

(3)應用本文理論預測斷路器工作故障率

其中,πc、πu的應力參數(shù)根據(jù)MIL-HDBK-217F標準得到.

5 結(jié)論

本文說明了斷路器故障率預測的方法,并重點說明了基于以往項目斷路器的運行信息，通過定義額定故障率和額定故障率的計算,獲得斷路器的額定故障率數(shù)據(jù)并用于新項目的故障率預測，并舉例說明,通過本文的介紹,可得到以下結(jié)論:

(1)用GJB/Z 299C-2008[2]標準預測斷路器工作故障率, 其故障率給定一個定值,沒區(qū)分質(zhì)量等因素,降低了準確性和預測的可信性；而應用MIL-HDBK-217F[3]標準進行的故障率預測值差別很大;

(2)運用已往項目斷路器的運行數(shù)據(jù),通過設(shè)計應力因素的修正,預測新項目中斷路器的故障率,這種預測方法更準確和更可信;

(3)采用本文方法建立斷路器的額定故障率數(shù)據(jù)庫，也可為設(shè)計中不同廠家不同規(guī)格斷路器的優(yōu)選提供數(shù)據(jù)支持,為列車可靠性水平提高提供了保證.