上海軌道交通10號線列車可靠性增長區(qū)間分析

盛銀勝

（南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司，210031，南京∥高級工程師）

地鐵在國內(nèi)各大城市的公共交通中起著越來越重要的作用，一旦出現(xiàn)運營故障，使地鐵運營中斷，將導(dǎo)致城市公共交通的極大混亂。因此，地鐵列車的運營可靠性受到各運營公司及車輛制造商的充分重視。

地鐵列車作為一個復(fù)雜的綜合集成系統(tǒng)，必須經(jīng)過一個必要的可靠性增長過程，其可靠性才能達到一個穩(wěn)定的水平。通常情況下所有地鐵列車都要經(jīng)過一年的可靠性增長期后才能進入可靠性的穩(wěn)定期，此后的運營故障數(shù)據(jù)才能代表列車的真實可靠性水平。目前國內(nèi)多個地鐵項目要求將車隊的可靠性增長期縮短到首列車投入運營后的6個月內(nèi)，這樣車隊中可靠性增長期最長的列車只有6個月，部分列車甚至沒有可靠性增長期，這對車輛制造商來說是一個較大的挑戰(zhàn)。

本文對南車浦鎮(zhèn)車輛有限公司生產(chǎn)的上海軌道交通10號線地鐵列車投入正線運營前6個月的運營故障進行了分析，對車隊的可靠性是否進入相對穩(wěn)定的狀態(tài)做出了判斷，并對車隊平均無運營故障運行距離（MDBSF，其量符號為DMDBSF）進行了區(qū)間估計。

1 現(xiàn)場運營故障數(shù)據(jù)分析

1.1 故障數(shù)據(jù)

上海軌道交通10號線自2010年4月首列車投入正線運行后至2010年9月的前6個月內(nèi)，先后有9列車投入正線運行，車隊總運營公里數(shù)為449 324 km，發(fā)生的所有運營故障（包括救援，清客、掉線）信息及相關(guān)信息見表1。

如果將表1中的數(shù)據(jù)描繪在雙對數(shù)尺度坐標紙上（見圖1），可以看到故障順號為1的故障明顯偏離直線。該數(shù)據(jù)不能用于具體的故障分析，在后面的分析中將剔除該故障。

由于該試驗數(shù)據(jù)終止于第6個月末，因此該試驗類型屬于GJB／Z 77－95中的時間截尾試驗。由于本項目的運營時間與運營公里數(shù)是成線型關(guān)系的，為方便分析，在后面的計算和分析中，將直接使用公里數(shù)代替運營時間。該試驗的截尾時間為449 324km。

1.2 擬合優(yōu)度檢驗

Cramer－Von Mises檢驗

式中：

b——形狀參數(shù)的點估計值；

n——故障總次數(shù)，次；

T——截尾總距離，km；

tj——第j次故障的公里數(shù)，km。

計算Cramer－Von Mises檢驗量：

根據(jù)可靠性增長管理手冊（GB 4086.2—83）查表可得（通常取顯著性水平α＝0.1）。因此，有，拒絕使用 AMSAA模型。

表1 運營故障信息表

圖1 列車運營故障特性

1.3 趨勢檢驗

由于故障數(shù)據(jù)不符合AMSAA模型，因此采用U檢驗。

由于試驗采用時間截尾類型，則有檢驗時的統(tǒng)計量

根據(jù)可靠性增長管理手冊（GB 4086.2—83）查表可得U1－α／2＝3.09（通常取α＝0.2）。

有－U1－α／2＜U＜ U1－α／2

說明在顯著性水平α＝0.2情況下，無正或負的可靠性增長，有80%的把握認為車隊的運營可靠性進入相對穩(wěn)定的區(qū)間。

1.4 平均無運營故障運行距離區(qū)間估計

取90%的置信區(qū)間，有：

式中：

χ2——卡方檢驗的檢驗量；

nT——時間截尾時的總運營公里，km；

r——故障次數(shù)，次。

說明：由于本文只分析了首列車投入正線運行后的前6個月的運營故障，該區(qū)間屬于可靠性的增長期，因此該DMDBSF區(qū)間估計并不正確。實際上隨著樣本區(qū)間的增加，觀察到的DMDBSF將大于該數(shù)據(jù)上限。事實上，截止2011年1月，觀察到的DMDBSF為103 470km。

2 結(jié)語

通過對運營故障信息的上述分析，可以得到如下結(jié)論：

（1）從表1中的列車公里數(shù)欄中可以看出運營故障發(fā)生的區(qū)間位于車對運行總公里數(shù)的16 000至240 000km之間，并集中于首列車投入正線運行后的第3和第4個月。

（2）通過U檢驗對列車投入正線運營的前6個月內(nèi)的運營數(shù)據(jù)分析，可以看出在顯著性水平α＝0.2下，列車的運營可靠性無正或負的可靠性增長，應(yīng)該終止可靠性增長分析，有80%的把握認為車隊的運營可靠性進入相對穩(wěn)定的區(qū)間。

綜合以上分析，可以得出如下結(jié)論：在首列車投入正線運行6個月后，列車的運營可靠性達到了一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，可以開始列車的運營可靠性驗證。

［1］GJB／Z 77—95可靠性增長管理手冊［S］.

［2］GB 4086.2—83統(tǒng)計分布數(shù)值表χ2分布［S］.