论文部分内容阅读
[摘 要]分析了 CKD0A型内燃机车制动系统的可靠性，介绍了其基本概念、分析步骤、预计方法、计算方法及预计结果分析。从理论计算上提高产品的质量。
[关键词]可靠度 失效率 任务可靠性 建模预计
中图分类号：TQ853 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-0291-02
1.概述
通过对CKD0A型内燃机车制动统进行可靠性预计，我们可以评价当前设计产品的可靠性水平，在设计阶段找出系统的薄弱环节，為设计提供参考依据，有助于技术方案的权衡和改进；为维修性、安全性分析提供输入支撑；为维修、费用分析、备件计算、检测周期提供可靠性支持。
2. 概念及参数
可靠性是产品在规定的条件下运行时，在规定的时间内保持规定功能的能力。
可靠性预计是对产品或者系统的可靠性进行定量的估计，推测其可能达到的可靠性水平，是其从定性考虑转入定量分析的关键之处，是实施可靠性工程的基础。
可靠性预计是根据组成系统的元器件、零部件的可靠性来估计的，是一个自下而上、由局部到整体、从小到大的一种系统综合过程，它需要根据历史产品的可靠性数据、系统的构成和结构特点、系统的工作环境、元器件的工作应力和质量级别等因素来进行估计，主要用在产品的设计阶段。
可靠度（R）：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率
失效率（λ）：工作到某时间尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率。
MTBSF：平均任务故障间隔时间。
当产品的寿命服从指数分布，产品的失效率为常数：
R=exp（-λt） ，MTSBF=1/ λ
CKD0A型内燃机车要求指标：300班次，每次6小时，允许发生2次任务故障，故指标MTBSF=300*6/2=900小时 ，制动系统作为其子系统，由可靠性分配法得到MTBSF=40987。
任务可靠性模型：是针对系统任务的成功性，根据系统不同的任务剖面而建立，可能是一个复杂的串联、并联、表决、旁联、桥联等多种模型的组合。在CKD0A型机车的制动可靠性分析中主要采用了串联和并联的组合方式。
对于CKD0A内燃机车，任务定义为：CKD0A内燃机车在运营期间正常运行，不取消工作计划。相应的其故障判据是任何导致CKD0A内燃机车中止运行，工作计划不能完成的都是故障事件。
3. 可靠性预计方法步骤
3.1 数据的准备：
3.1.1.系统的组成结构树；
3.1.2相同或类似产品的的可靠性分析数据；
3.1.3.外购件供应商的可靠性相关分析报告；
3.1.4.相同或类似产品的故障数据（采用相似的HXN3机车制动系统在运用过程中的故障数据统计）；
3.2 可靠性框图模型构建
依照产品定义，采用方框图的形式直观地表示出在执行任务时所有单元之间的相互依赖关系。在建立方框图时，应明确每个方框的顺序并标志方框。
3.3 可靠性预计
MTBSF是任务可靠性参数，根据系统的功能和任务采用可靠性框图方法（RBD）构建可靠性模型。
3.3.1 使用工具
可靠性建模预计分析主要使用的工具为WQS10.1.这套工具是Relex软件公司发展出来的工具，此工具支持轨道交通产品基本可靠性与任务可靠性的建模及预计。
3.3.2 单元的可靠性预计方法
3.3.2.1 相似产品法
相似产品法就是将新设计的产品和已知可靠性的相似产品进行比较，从而简单的估计新产品可能达到的可靠性水平。
对于机车产品来说，产品设计继承性较强而且相对成熟故此方法是首选的可靠性预计方法。相似产品法预计的准确性取决于产品的相似性。成熟产品的详细故障记录越全，数据越丰富，比较的基础越好，预计的准确度就越高。在分析中参照了300台N3内燃机车在我国辽宁和北京铁路局近5年的使用中的故障记录
相似产品考虑的因素：产品结构及性能的相似性；设计的相似性；材料和制造工艺的相似性；使用剖面（保障、使用和环境条件）的相似性。
3.4 单元MTBSF计算方法（如表1）
4.制动系统可靠性框图模型
制动系统可靠性框图模型如图所示：
司机室管路利用WQS软件进行服务可靠性计算，计算结果如下：MTBSF=1680632小时
空气制动柜利用WQS软件进行服务可靠性计算，计算结果如下MTBSF=238045小时
总风缸利用WQS软件进行服务可靠性计算，计算结果如下：MTBSF=4247498小时
风源系统利用WQS软件进行服务可靠性计算，计算结果如下：MTBSF=2120000小时
底架管路利用WQS软件进行服务可靠性计算，计算结果如下：MTBSF=2121870小时
5.预计及结果
当进行完单元的可靠性预计后。根据制动系统的可靠性框图模型，利用可靠性分析软件WQS来计算；输入单元的失效率或MTBSF到各模块中；利用软件计算出系统的失效率，MTSBF，可靠度。
CKDOA型内燃机车制动系统针服务故障可靠性预计结果为：MTBSF=151468小时。得出系统的MTSBF后与CKD0A型内燃机车电气系统的可靠性指标进行对比，可靠性预计结果达到规定的机车各子系统可靠性分配报告的要求。
作者简介
于来洋（1985-）男，大连机车车辆有限公司 ，辽宁大连人，助理工程师.
[关键词]可靠度 失效率 任务可靠性 建模预计
中图分类号：TQ853 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-0291-02
1.概述
通过对CKD0A型内燃机车制动统进行可靠性预计，我们可以评价当前设计产品的可靠性水平，在设计阶段找出系统的薄弱环节，為设计提供参考依据，有助于技术方案的权衡和改进；为维修性、安全性分析提供输入支撑；为维修、费用分析、备件计算、检测周期提供可靠性支持。
2. 概念及参数
可靠性是产品在规定的条件下运行时，在规定的时间内保持规定功能的能力。
可靠性预计是对产品或者系统的可靠性进行定量的估计，推测其可能达到的可靠性水平，是其从定性考虑转入定量分析的关键之处，是实施可靠性工程的基础。
可靠性预计是根据组成系统的元器件、零部件的可靠性来估计的，是一个自下而上、由局部到整体、从小到大的一种系统综合过程，它需要根据历史产品的可靠性数据、系统的构成和结构特点、系统的工作环境、元器件的工作应力和质量级别等因素来进行估计，主要用在产品的设计阶段。
可靠度（R）：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率
失效率（λ）：工作到某时间尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率。
MTBSF：平均任务故障间隔时间。
当产品的寿命服从指数分布，产品的失效率为常数：
R=exp（-λt） ，MTSBF=1/ λ
CKD0A型内燃机车要求指标：300班次，每次6小时，允许发生2次任务故障，故指标MTBSF=300*6/2=900小时 ，制动系统作为其子系统，由可靠性分配法得到MTBSF=40987。
任务可靠性模型：是针对系统任务的成功性，根据系统不同的任务剖面而建立，可能是一个复杂的串联、并联、表决、旁联、桥联等多种模型的组合。在CKD0A型机车的制动可靠性分析中主要采用了串联和并联的组合方式。
对于CKD0A内燃机车，任务定义为：CKD0A内燃机车在运营期间正常运行，不取消工作计划。相应的其故障判据是任何导致CKD0A内燃机车中止运行，工作计划不能完成的都是故障事件。
3. 可靠性预计方法步骤
3.1 数据的准备：
3.1.1.系统的组成结构树；
3.1.2相同或类似产品的的可靠性分析数据；
3.1.3.外购件供应商的可靠性相关分析报告；
3.1.4.相同或类似产品的故障数据（采用相似的HXN3机车制动系统在运用过程中的故障数据统计）；
3.2 可靠性框图模型构建
依照产品定义，采用方框图的形式直观地表示出在执行任务时所有单元之间的相互依赖关系。在建立方框图时，应明确每个方框的顺序并标志方框。
3.3 可靠性预计
MTBSF是任务可靠性参数，根据系统的功能和任务采用可靠性框图方法（RBD）构建可靠性模型。
3.3.1 使用工具
可靠性建模预计分析主要使用的工具为WQS10.1.这套工具是Relex软件公司发展出来的工具，此工具支持轨道交通产品基本可靠性与任务可靠性的建模及预计。
3.3.2 单元的可靠性预计方法
3.3.2.1 相似产品法
相似产品法就是将新设计的产品和已知可靠性的相似产品进行比较，从而简单的估计新产品可能达到的可靠性水平。
对于机车产品来说，产品设计继承性较强而且相对成熟故此方法是首选的可靠性预计方法。相似产品法预计的准确性取决于产品的相似性。成熟产品的详细故障记录越全，数据越丰富，比较的基础越好，预计的准确度就越高。在分析中参照了300台N3内燃机车在我国辽宁和北京铁路局近5年的使用中的故障记录
相似产品考虑的因素：产品结构及性能的相似性；设计的相似性；材料和制造工艺的相似性；使用剖面（保障、使用和环境条件）的相似性。
3.4 单元MTBSF计算方法（如表1）
4.制动系统可靠性框图模型
制动系统可靠性框图模型如图所示：
司机室管路利用WQS软件进行服务可靠性计算，计算结果如下：MTBSF=1680632小时
空气制动柜利用WQS软件进行服务可靠性计算，计算结果如下MTBSF=238045小时
总风缸利用WQS软件进行服务可靠性计算，计算结果如下：MTBSF=4247498小时
风源系统利用WQS软件进行服务可靠性计算，计算结果如下：MTBSF=2120000小时
底架管路利用WQS软件进行服务可靠性计算，计算结果如下：MTBSF=2121870小时
5.预计及结果
当进行完单元的可靠性预计后。根据制动系统的可靠性框图模型，利用可靠性分析软件WQS来计算；输入单元的失效率或MTBSF到各模块中；利用软件计算出系统的失效率，MTSBF，可靠度。
CKDOA型内燃机车制动系统针服务故障可靠性预计结果为：MTBSF=151468小时。得出系统的MTSBF后与CKD0A型内燃机车电气系统的可靠性指标进行对比，可靠性预计结果达到规定的机车各子系统可靠性分配报告的要求。
作者简介
于来洋（1985-）男，大连机车车辆有限公司 ，辽宁大连人，助理工程师.