轨道交通RAMS工程基础中的可靠性预计方法

1.专家评分法

专家评分法是在可靠性数据非常缺乏的情况下，依靠有经验的工程技术人员，对影响可靠性的几种因素进行评分。

（1）评分因素 在车辆的设计中，专家评分法常用的评分因素主要有以下几种，每种因素的分数在1～10之间：

1）复杂度：根据组成单元的元部件数量以及他们组装的难易程度来评定。

2）技术成熟水平：根据单元目前的技术成熟水平情况来评定。

3）工作时间：根据单元目前的工作时间来评定（前提是以系统的工作时间为时间基准）。

4）环境条件：根据单元所处的环境来评定。

5）重要度。

（2）专家评分法的步骤

第一步，确定已知可靠性数据的基准单元。

第二步，请有经验的专家按评分准则为每个单元或分系统评分。

第三步，计算每个单元或分系统的评分数，将每个单元或分系统的评分数值相乘。

式中 r_ij——第i个单元，第j个因素的评分数，j=1表示复杂度，j=2表示技术水平，j=3表示工作时间，j=4表示环境条件，j=5表示重要度。

第四步，计算每个单元或分系统的评分系数C_i，用每个单元或分系统的评分数除以已知失效率的分系统的评分数。

C_i=ω_i/ω^* （3-15）

式中 ω_i——第i个单元评分数；

ω^*——故障率为λ^*的单元的评分数。

第五步，计算每个单元或分系统的失效率，用每个单元或分系统的评分系数乘以已知分系统的失效率。

λ_i=λ^*·C_i （3-16）

式中 λ^*——已知单元的故障率；

λ_i——其他单元故障率。

第六步，计算系统的失效率。

2.相似产品法

相似产品法是利用相似产品所得的特定经验的预计方法，借用相似现有产品的可靠性数据来确定新车辆的可靠性。相似产品法简单、快捷，适用于系统研制阶段尤其是数据缺乏的方案阶段。由于我们研制的车辆和产品都具有一定的产品系列性和继承性，所以相似产品法是我们在进行车辆设计时，最常使用的一种方法。成熟产品的故障记录越全，数据越丰富，比较的基础越好，得到的新车辆可靠性参数的准确度越高。

相似产品法的步骤：

第一步，确定项目组成单元及定义。

考虑产品结构、性能、设计、制造、寿命、任务剖面等方面的相似因素，选择确定与新产品最为相似，且有可靠性数据的产品。

第二步，确定相似产品及相似条件。

①结构与性能的相似程度；

②设计和制造的相似程度；(www.xing528.com)

③使用状态的相似程度（应力相似程度）；

④可靠性控制过程的相似程度。

第三步，确定并收集、分析相似产品在使用期间的有关数据以及有关的修正系数，有关修正系数包括：

①结构组成单元修正系数K₁。它是新研制产品工作结构组成单元数N₁与相似产品工作结构组成单元数N₂之比。

②工作结构组成单元工作时间修正系数K₂。它是新研制产品工作结构单元工作时间的占空因数d₁与相似产品工作结构单元工作时间的占空因数d₂之比，即K₂=d₁/d₂。

③可靠性控制过程差异修正系数K₃。它反映由于新研制产品和相似产品可靠性控制过程程度的差别而引起故障率的差别两者之间的关系。一般可靠性控制过程越完善，故障率将越低。

④相似条件差异修正系数K₄。它反映了两产品相似条件的差异。

第四步，建立可靠性模型。该模型最低层次为子系统级。

第五步，利用下列可靠性模型根据相似产品可靠性数据预计新研制产品的可靠性水平，即新产品的总故障率λ。

式中 λ^′_Si——相似产品的通用基本故障率；

λ_Si——第i种新产品的故障率。

3.元器件计数法

元器件计数法通常用于车辆上电子产品的可靠性预计。该方法通过工程经验建立各类元器件在不同环境下的通用故障率，形成数据表以便查找。计算时将电子产品可靠性模型等效为串联结构，把组成电子产品的元器件按其自身种类和所处环境条件进行划分，通过查表得知不同元器件的故障率累加，即得到产品故障率。

该方法主要用于初步设计阶段，即该阶段每种通用元件或零件的数目和等级基本确定，预计以后设计不会有大的变动。该方法预计时需要假设元件寿命服从指数分布。

元器件计数法的步骤：

第一步，分析可靠性模型。

根据可靠性框图，将每一组串联成分视为一组。

第二步，统计元器件信息。

元器件的来源、元器件的种类和数量、元器件的质量等级、产品工作环境。

第三步，选择数据手册。

根据元器件的来源选择数据手册，根据手册无法进行可靠性预计的元器件，需要厂家提供元器件故障率。

第四步，综合计算产品可靠性。

对每组串联结构，查寻选择的数据手册，采用下列公式计算其中每类元器件的故障率。

式中 λ_GS——产品总的故障率，单位为10^-6/h；

N_i——第i类元器件的数量；

λ_Gi——第i类元器件的通用故障率，单位为10^-6/h；

π_Qi——第i类元器件的质量系数；

n——产品所用元器件的种类数目。