轨道交通RAMS工程：可靠性模型及并联系统

1.串联模型

在一个系统中，任何一个单元（子系统或零部件）发生故障，都会导致整个系统发生故障，这种系统称为串联系统。如一个产品由n个部分组成，其中任何一个组成部分出现故障都会使产品出故障；只有所有n个组成部分都不出故障时产品才不会出故障，其可靠性框图如图3-4所示。

图3-4 串联系统可靠性框图

系统可靠度的数学模型如下（假设失效率服从指数分布）：

式中 R_S（t）——系统在t时可靠度；

R_i（t）——第i个单元在t时的可靠度；

λ_i——第i个单元的失效率。

串联系统是由各单元之间串联组成，串联单元越多则系统可靠度越低，系统可靠度低于系统中最薄弱单元的可靠度。因此，如果最薄弱单元环节能承受最大载荷或最危险的环境时，就认为系统是成功了，为此提出最薄弱环节模型，即：

R_S（t）=minR_i（t）

i=1，2，…，n （3-2）

式中 R_S（t）——系统在t时的可靠度；

R_i（t）——第i个单元在t时的可靠度。

图3-5 并联系统可靠性框图

2.并联模型(www.xing528.com)

在一个系统中，组成系统的所有单元同时工作，只要有其中的一个单元还工作，则整个系统就能完成规定的功能，这个系统称为并联系统。如一个产品有n个部分组成。其中任何一个组成部分不出故障可使产品不出故障；只有所有n个部分都出现故障时才使产品出故障，其可靠性框图如图3-5所示。

系统可靠度的数学模型：

式中 R_S（t）——系统在t时可靠度；

R_i（t）——第i个单元在t时的可靠度。

并联系统的可靠度随着并联单元的增多，可靠度也越来越大，并联系统的平均寿命随着并联单元的增多而越来越长。

图3-6 表决系统可靠性框图

3.r/n模型

在一个系统中，组成系统的所有单元同时工作，但至少r个正常，整个系统才能正常完成规定的功能，这个系统称为r/n系统或表决系统，其可靠性框图如图3-6所示。

数学模型（假设各单元相同）：

式中 R_S（t）——系统在t时可靠度；

R（t）——各单元在t时的可靠度。

4.旁联系统

在一个系统的所有单元中，只有一个单元在工作，当工作单元故障后，通过监测转换装置接到另一单元进行工作，这样的系统称为旁联系统或非工作储备系统。