基于故障树法的城市轨道交通受电弓可靠性分析

王炜俊

摘 要：该文根据受电弓正线故障统计数据，选取受电弓主要故障模式，建立主要故障模式的故障树，并通过分析找出导致受电弓故障的最小割集，再通过定量计算得到顶事件的不可靠度，得出各最小割集的重要度及底事件发生概率对顶事件不可靠度的影响。分析结论可为今后受电弓的维护及设计提供参考。

关键词：受电弓 城市轨道交通 故障树

中图分类号：U225 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（a）-0059-03

Abstract：Based on the fault statistics of pantograph， the main fault modes were selected to build fault tree method，and the minimum cut sets leading to pantograph fault could be located through analysis.Then the unreliability of top events could be calculated quantitatively. Finally， the importance of minimum cut sets and how the probability of occurrence of bottom events influence the unreliability of top events were showed in results. The analysis results can provide reference for the maintainability and design of pantograph in the future.

Key Words：Pantograph；Urban rail transit；Fault tree method

受电弓作为城市轨道交通关键部件之一，由于近年来因受电弓故障导致地铁车辆失去供电，从而导致大面积延误的事件时有发生，受电弓已越来越受到地铁运营公司、专业公司和设计单位的高度关注，迫切需要对其主要故障模式进行可靠性分析，找到根本原因，从而制定相应措施。该文利用故障树分析分析方法[1]，把受电弓危害度较高的故障模式作为顶事件，通过建立该故障模式的故障树，定量分析了底事件对受电弓不可靠度，分析系统的薄弱环节，从而制定对应措施，提高受电弓的可靠性。

1 受电弓的故障树分析

1.1 受电弓故障树模型的建立

对上海地铁某线路受电弓近5年的故障模式进行统计，如表1所示，受电弓不能升起、受电弓状态与实际显示不匹配、弓网拉弧和部件损坏占到了所有受电弓故障80%左右，其中碳滑板、分流导线由于属于易损易耗件，日常维修中已对其有严格的检测要求，故该文对其不予以展开分析。该文选取受电弓不能升起该种故障模式进行详细分析，建立该故障模式下的故障树，如图1所示。

根据故障统计，确定这18个底事件发生的故障率，如表2所示。

1.2 可靠度计算

导致受电弓无法升起故障的所有最小割集为：{X1}、{X2}、{X3}、{X4}、{X5}、{X6}、{X7}、{X8}、{X9}、{X10}、{X11}、{X12}、{X13}、{X14}、{X15}、{X16}、{X17}、{X18}，共计18个。

根据式（1）可计算出底事件概率重要度为[4-5]：

为了进一步了解底事件对顶事件的影响，结合计算出的故障率和重要度，选取故障率和重要度靠前的底事件，假设这些底事件发生概率在0.000 01～0.000 1之间变化，分别得到顶事件“受电弓不能升起”的底事件发生概率对顶事件不可靠度影响的变化图，如图2所示。

由图2可知，底事件X13、X14、X16、X18发生概率增大时，顶事件受电弓不能升起的不可靠度随之发生的增量较大，可见绝缘软管漏气（X13）、绝缘软管接头断裂（X14）、节流阀阀芯卡滞（X16）与电磁阀漏气（X18）对顶事件受电弓不能升起影响程度较大。因此，在受电弓检修过程中，需加强对以上底事件的关注，从而提升受电弓系统的可靠性。

2 结语

通过建立故障树，对受电弓不能升起故障模式进行深入分析，找出该模式故障失效的主要原因，计算出各底事件的重要度，得出绝缘软管漏气、绝缘软管接头断裂、节流阀阀芯卡滞与电磁阀漏气对受电弓无法升起影响最大，在今后维修时需重点关注。

参考文献

[1] 邵延峰.故障树分析法在系统故障诊断中的应用[J].中国制造业信息化，2007（1）：36-37.

[2] 许荣，车建国，杨作宾，等.故障树分析法及其在系统可靠性分析中的应用[J].指挥控制与仿真，2010（1）：112-115.

[3] 张逸迁.地铁车辆塞拉门系统可靠性研究[D].四川：西南交通大学，2014.

[4] 张丽娜.基于Isograph的故障树分析技术在轨道客车中的应用[J].机车电传动，2011（6）：38-40.

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