广州地铁四号线列车车门行程开关可靠性及全寿命分析

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1、广州地铁四号线列车车门行程开关可靠性及全寿命分析卢文富（广州地铁运营事业总部屮国广州510000）摘要：广州地铁叫号线列车车门行程开关故障是叫号线列车故障率最高的系统之一，车门开启频繁，车门电气控制及传动机构长期超负荷运行造成部件损坏，部件损坏除与部件制造精度、性能不稳定外，与实际寿命与理论寿命存在差距导致部件接近寿命期而未及时维护或更换也有影响。地铁列车车门行程开关直接影响车门在正线的正常运行，对车门行程开关使用情况及惯性故障进行分析，能一定程度上掌握车门行程开关部件的寿命，从而提升维修及维护水平，提高车门系统运川的稳定性及可靠性，进一步降低故障频率，减少突发故障对正线运营的影响。关键字：可

2、靠性全寿命行程开关威布尔分布广州地铁叫号线车辆采用了电动双开塞拉门，车门系统由驱动电机、传动装置、承载导向装置、锁闭装置、操作装置和门控器等组成。车辆客室侧门门系统经过几年的使用，技术已相当成熟。现针对运营中出现过的W题，现进行列表归纳分析，详见下图：厂州地铁四号线车辆正线运营车门各部件故障比7%故障主要集中在门控器及行程开关组件；门控器故障表现在车门严重故障,防夹启动、内部电路烧损；行程开关组件故障表现在卡滞及调整不到位。从历年车门故障统计来看，门控器、行程开关故障r1｛电控气动门故障的主要部分，较高的故障率直接影响到正线列车运营质量。一、威布尔函数分析jirl行程开关部件从历年的数据统il

3、•分析来看，部件的失效类型不是指数分布而是威布尔分布行程开关的失效形式为威布尔分布的失效密度函数为：/⑴失效分布函数为失效率函数为"卜1威布尔分布的参数有3个，m值不同时其失效密度曲线及失效分布曲线的形状有显著的不同，所以m被称为形状参数。r#0时的失效密度曲线与r=0时的失效密度曲线相比较，其形状完全一致，只是r矣0时的失效密度曲线的位置向右移动了一个距离(该距离就等于xO,所以r被称力位置参数。n值不同时其失效密度曲线的高度及宽度会有不同，当n增大时，失效密度曲线的高度减小而宽度增大，这相当于改变了失效密度曲线图中的纵轴及横轴的标尺，所以被称为真尺度参数。平均失效率为(r)=—^(x)c

4、lx=(卜yI=丄入⑴z-/"rfm可靠度函数为⑴一-[(卜洲时，即车门部件在工作一开始就逐渐发生失效，以上函数简化力R(t)=e'不可修复产品在故障前的工作时间平均值为MTTF=z/T(1+—)in川威布尔分布函数分析车门部件寿命及可靠性，要建立在可靠性抽样的基础上，以下对车门故障分类及故障情况，结合架大修期间更换的部件时间，建立川靠的数据统计，來分析车门部件的寿命及可靠性。可靠度和失效率可以用统计方法来估计。例：设有N个新产品投试，到时刻t已有n(t)个产品失效，尚有N-n(t)个产品在工作。再过At吋间，即到t+At吋刻，有△n(t)=n(t+At)-n(t)个产品失效，那么可靠度和失效

5、率佔计值如下：到t时刻的可靠度片⑴-N-n⑴N到t+At时刻的失效率(Az/(r)t1-A/N-n(t)而对于行程开关来说，m和n取的值都会有所不同，即使同一个车门部件在不同故障时期都有所不同，对于故障特征符合“浴盆”曲线的部件，如下图所示，早期失效期为m〈l,到稳定期m~l,到耗损失效期为m〉l。为计算方便，m和n可通过统计计算得到作为全寿命分析的系数。通过='公式，两边取对数，得：]nR(t)=-^再取对数得：ln[-ln/?(r)]=wln»/zz(lnf-lnz7)。用作图法，以/"[-滅⑺]为纵轴，以7/M为横轴，可近似求解///和/?参数。二、车门行程开关可靠性及全寿命分析按照目

6、前每列车月平均运行公里数约1万公里，即达到架修60万公里要求即运行5年左右，达到大修120万里要求即运行10年左右。广州地铁四号线全程约为46公里，正线运行平均达到280个单程，140个来回，每个单程车车门动作18次，每月正线车门平均动作次数达到5000次，加上库內检修作业(H检及出车检查平均每天20〜35次)，每月平均约有6000次动作，每年平均约动作72000次，5年平均动作约36万次，10年平均动作约72万次。1.车门行程开关可靠性分析车门行程开关为架、大修定额更换，所以可以对已经经过架、大修后的车进行统计分析，得出行程开关寿命及其可靠性。通过统计分析，行程开关经架、大修定额更换后的平均

7、每列车的平均年故障率及可靠度R(t)如下表所示:使用年限第1年第2年第3年第4年第5年故障次数0.4760.2860.6190.7140.333可靠度0.9920.9870.9740.9580.952根据公式：In[-InR(t)]=mIn=m(t-In?])，得下表各值及所对应的散点图:已使用年限1年2年3年4年5年R(t)0.9920.9870.9740.9580.952"4-IfjR(t