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    广西11选5开奖结呆: 一种动车组子系统关键部件运用可靠性评估方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    广西11选5大小走势图 www.fnjpv.tw CN201510225640.7

    申请日:

    2015.05.06

    公开号:

    CN104899423A

    公开日:

    2015.09.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 19/00申请日:20150506|||公开
    IPC分类号: G06F19/00(2011.01)I 主分类号: G06F19/00
    申请人: 同济大学
    发明人: 罗敏; 马哲; 陆正刚; 李道军; 李浩
    地址: 200092上海市杨浦区四平路1239号
    优先权:
    专利代理机构: 上??剖⒅恫ù碛邢薰?1225 代理人: 翁惠瑜
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510225640.7

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.12.15|||2015.10.07|||2015.09.09

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及轨道车辆安全领域,具体涉及一种动车组子系统关键部件运用可靠性评估方法,主要包括:建立动车组子系统结构树并进行现场数据预处理,获得故障间隔运行里程数据;计算所得样本的均值、方差、二阶矩、三阶矩、四阶矩、偏度Cs、峰度Ce、平均失效率以及对数化样本的偏度Cs’、峰度Ce’;确定部件寿命分布和参数估计算法;计算平均故障间隔时间和可靠度。本发明有效处理动车组实际运行数据并对动车组部件进行运行可靠性估计,解决了动车组上线运用可靠性分析缺乏的问题,同时,本发明的基于现场数据的动车组关键部件运行可靠性评估方法也适用于其他轨道车辆部件的运行可靠性分析。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种动车组关键部件运行可靠性评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
    (1)构建标准化动车组子系统结构树,该动车组子系统结构树的最底层为动车组运用现场最小不可拆分部件,每棵树所有层次的部件名称和数量相同;
    (2)根据动车组实际上线运用情况,按投入运用时间划分车组批次,得到有n件产品投入使用;
    (3)记录同一批次动车组的标准化部件现场发生故障的时间点ti,i=1,2,3...,r,r为故障个数;
    (4)根据动车组现场动态维修记录的离散时间与运行里程信息的关系,计算各个时间点ti上对应的动车组运行里程xi,i=1,2,3...,r;
    (5)计算xi的均值θ、方差s、二阶矩μ2、三阶矩μ3、四阶矩μ4、偏度Cs、峰度Ce和对数化样本的偏度Cs’、峰度Ce’;
    (6)计算部件故障样本的平均失效率,得到失效率表;
    (7)选择部件寿命分布模型,确定部件可靠度函数估计方法;
    (8)确定单个部件平均故障间隔时间和可靠度函数;
    (9)确定车组级部件平均故障间隔时间和可靠度函数;
    (10)利用可靠度函数对各个部件进行可靠性评估。

    2.  根据权利要求1所述的一种动车组关键部件运行可靠性评估方法,其特征在于,所述的步骤(2)中,从第一批动车投入运行开始,同一批次的所有车组投入运用时间相差不超过一年。

    3.  根据权利要求1所述的一种动车组关键部件运行可靠性评估方法,其特征在于,所述的步骤(4)中,采用分段线性插值的方式来获得ti。

    4.  根据权利要求1所述的一种动车组关键部件运行可靠性评估方法,其特征在于,所述的步骤(5)具体包括以下步骤:
    (5-1)根据下列公式计算xi的均值θ、方差s、二阶矩μ2、三阶矩μ3、四阶矩μ4、偏度Cs、峰度Ce:
    θ=1rΣi=1rxi]]>
    s=1r-1Σi=1r(xi-θ)2]]>
    μ2=1rΣi=1r(xi-x‾)2]]>
    μ3=1rΣi=1r(xi-x‾)3]]>
    μ4=1rΣi=1r(xi-x‾)4]]>
    Cs=μ3/s3
    Ce=μ4/s4;
    (5-2)将xi作对数变换,重复步骤(5-1)得到对数化样本的偏度Cs’、峰度Ce′。

    5.  根据权利要求1所述的一种动车组关键部件运行可靠性评估方法,其特征在于,所述的步骤(6)具体包括以下步骤:
    (6-1)将动车组总运行里程分成k个里程区间△x,计算每个里程区间长度:
    △x=(La-Sm)/k
    其中,k=1+3.3lgn,La为xi的最大值,Sm为xi的最小值;
    (6-2)计算部件故障样本的平均失效率
    λ‾(Δxi)=Δxins,i-1Δxi]]>
    其中,△ri为第i个里程区间△xi内的失效率频数,i=1,2,3...,k,rs,i-1为进入第i个时间区间时的样本数,rs,i-1=r-ri-1,ri-1指进入第i个时间区间的累积失效率。

    6.  根据权利要求1所述的一种动车组关键部件运行可靠性评估方法,其特征在于,所述的步骤(7)具体包括以下步骤:
    (7-1)判断部件故障数据个数,若大于10,则进入步骤(7-2);否则返回步骤(7-1);
    (7-2)|若|θ-s|<(θ+s)/5,则部件寿命服从指数分布,否则进入步骤(7-3);
    (7-3)若|Cs|<0.5且|Ce-3|<0.5,则部件寿命服从正态分布,否则进入步骤(7-4);
    (7-4)若|Cs’|<0.5且|Ce’-3|<0.5,则部件寿命服从对数正态分布,否则进入步骤(7-5);
    (7-5)根据步骤(6)中得到的平均失效率表,计算△λi:
    Δλi=λ&OverBar;(Δxi+1)-λ&OverBar;(Δxi)]]>
    若对于i=1,2,...k均成立,则部件寿命服从指数分布,否则进入步骤(7-6);
    (7-6)对步骤(7-5)中△λi,记△λi>0的个数为a,△λi<0个数为b,若a/b≥3/4,则部件寿命服从威布尔分布,否则部件寿命分布无规律,可靠性评估采用非参数方法。

    7.  根据权利要求6所述的一种动车组关键部件运行可靠性评估方法,其特征在于,所述的步骤(8)具体为:
    (8-1)若部件寿命服从指数分布,则将动车组部件寿命数据作为无替换定时截尾情形,即有n件产品投入使用,到规定的时间x0进行数据收集,依照时间的先后记录截止到规定时间的失效时间获得对应的走行里程数据,其中:
    x1≤x2≤...≤xr≤x0,r<n
    根据定时截尾样本数据,获得该样本的可靠度似然函数L(θ):
    L(θ)=n!(n-r)!λre-λX0]]>
    其中,为总运行里程,对L(θ)取对数并求导,求解似然方程,得到θ和λ的极大似然点估计为:
    θ=X0r,λ=rX0;]]>
    (8-2)若部件寿命服从威布尔分布,则密度函数为:
    f(x)=mη(xη)m-1e-(xη)m,x&GreaterEqual;0,m,η>0]]>
    故障样本走行里程为xi,其中截尾时间x0,引入似然函数参数δi,根据定时截尾样本数据,得到该样本的可靠度似然函数:
    L=Πi=1n{mηmxm-1exp[-(xiη)m]}δi&CenterDot;{exp[-(xiη)m]}1-δi=Πi=1n{mδiηmδix(m-1)δiexp[-δi(xiη)m]}δi&CenterDot;{exp[-(1-δi)(xiη)m]}]]>
    使用参数估计迭代数值求解算法求解以下方程组:

    得到可靠度函数为:
    R(x)=e-xx0m]]>R(x)=e-(xη)m;]]>
    (8-3)若部件寿命服从对数正态分布,则密度函数为:
    f(x)=12πσxe-(lnx-μ)22σ2,x>0;]]>
    定时截尾时可靠度似然函数为:
    L(μ,σ)=n!(n-r)!(12πσ)rΠi=1r1xie-[lnxi-μ]2σ2&CenterDot;[1-Φ(lnx0-μσ)]n-r]]>
    设Z0=(lnx0-μ)/s,标准正态分布函数Φ(-Z0)=1-Φ(Z0),并且记Φ(Z0)为标准正态分布密度函数,则似然方程为:
    &PartialD;lnL&PartialD;μ=1σ2Σi=1i(lnxii-μ)+n-rσΦ(Z0)Φ(-Z0)=0&PartialD;lnL&PartialD;σ=-rσ+1σ3Σi=1r(lnxi-μ)2+(n-r)Φ(Z0)Φ(-Z0)(lnx0-μσ)=0]]>
    使用参数估计近似数值求解算法求解上述方程组,即可得到参数μ、s的极大似然估计,从而得到可靠度函数;
    (8-4)若部件寿命服从正态分布,正态分布的求解为:将对数正态分布密度函数f(t)中的lnx替换为x,其余步骤与对数正态分布的求解方法相同;
    (8-5)若部件寿命分布无规律,令收集到的部件数据为x1,x2,xi...xr,当xi是故障数据时,令δi=1;当xi是右截尾数据时,令δi=0,将数据记为(xi,δi),i=1,2,...,r,将这些xi按从小到大排列,得x1≤x2≤...≤xr;
    可靠度函数的乘积限估计为:
    R^(x)=1,x&Element;[0,x1]Πi=1j(r-ir-i+1)δi,x&Element;[xj,xj+1),j=1,...,r-10,x&Element;[xr,)]]>
    平均寿命估计如下:
    ET&ap;x1+Σi=1r-1R^(xi)(xi+1-xi).]]>

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    一种 车组 子系统 关键 部件 运用 可靠性 评估 方法
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