地铁车门系统可靠性分析及应用研究

董道锋

青岛地铁集团有限公司运营分公司，山东 青岛 266000

地铁车门系统可靠性分析及应用研究

董道锋

青岛地铁集团有限公司运营分公司，山东 青岛 266000

分析了地铁车门系统的结构及工作原理，同时阐述了地铁车门系统可靠性分析及应用，旨在明确地铁车门系统的结构及工作原理，深刻认识到车门系统在维护和保障地铁车辆正常运行中的重要意义，通过对车门系统进行可靠性分析与应用，能够更加有针对性地改善和健全车门系统维修决策，全方位保护乘客与工作人员的人身安全。

地铁车门系统；可靠性分析；应用

1 地铁车门系统结构及工作原理

根据车门系统部件的不同功能，将车门系统分解成承载导向、基础部件、电动控制、内外操作以及驱动锁闭五个子系统，其中承载导向顾名思义就是负责控制和提供车门正常运转动力的系统。通俗地说，就是做出“开”“关”车门动作的系统；基础部件包括指示灯、接地线、缓冲装置等能够进一步提高车门系统工作准确性和科学性的零部件；电动控制系统属于车门系统的核心部件，主要负责接收ATC命令和输出车门系统动作信号等功能，能够实现车门系统与车辆整体通信控制系统的信号传输；内外操作系统属于提高地铁车门系统安全性的保障装置，地铁内部通过操作手柄、钢丝绳等零部件组成紧急制动装置，同时外部也可以完成紧急解锁操作；驱动锁闭系统主要负责直接带动车门的“开”“关”动作，以及在车门关闭后通过锁闭操作实现车门的紧密关闭，进一步保障车辆乘客和工作人员的生命安全[1]。地铁车门系统的具体工作流程和原理如图1、图2所示。

图1 地铁车门系统结构原理图

图2 地铁车门系统的工作流程图

2 地铁车门系统可靠性分析及应用

2.1 可靠性分析及数学模型

2.1.1 可靠性分析

可靠性指的是在规定的时间与条件下，产品对于规定功能的实现与完成程度。就地铁车门系统而言，其可靠性强调的是地铁车辆在规定运行时间或者是里程数条件内，对于车门正常工作时应当达到的技术指标，用函数表示，其中N表示产品样本数量；t表示时刻；n（t）表示发生故障的产品数量。结合实际要求来看，该公式在t≥0的条件下成立。由可靠性公式可以延伸并变形出一系列子公式：

不可靠性：

故障概率密度：

故障率估计值：

故障率：

平均故障间隔时间：

2.1.2 常用故障分布模型

为了更好地提高地铁车门系统的安全性，可以用数学模型的形式表现车门系统常见故障，然后根据模型体现出的故障数据分布规律，有针对性地优化车门系统，进而有效提升车门系统的可靠性。地铁车门系统的故障分布规律有威布尔、指数、正太以及对数正态等多种分布形式，分别用数学模型进行表达。

（1）威布尔分布规律

威布尔分布式最常用的一种分布分析方式，属于可靠性分析和寿命检测等内容的理论基础，其函数表达式为：其中，γ表示位置；β表示形状；η表示尺度。推算得到：

故障分布函数：

故障率函数：

故障概率密度函数：

（2）指数分布

指数分布主要适用于承载负荷较低的机械零件，指数分布的可靠性函数为,那么得到：

故障分布函数：

故障率函数：

故障概率密度函数：

（3）正太分布

正态分布一般用于主要故障发生原因为磨损或者老化的零部件的可靠性分析之中，函数表达式为R（t），

故障分布函数：

故障概率密度函数：

故障率函数：

（4）对数正态分布

对数正态分布属于近些年来，被逐渐应用于可靠性分析中的新兴分布规律，对数正态分布的可靠性函数表达式为那么得到：

故障分布函数：

故障概率密度函数：

故障率密度：

2.2 故障分布模型确定方法

确定地铁车门系统故障分布模型的最主要依据是历史故障数据报告。一般选择依据历史故障类型，预先判断最为可能的分布候选模型，然后再对候选模型与故障数据进行拟合度检验和假设检验（如图3所示），最终确定最佳分布模型[2]。

3 总结

综上所述，本文基于构建数学模型的统计方法，分析和明确了地铁车门系统可靠性分析的要点所在，对于评价地铁车门系统可靠性和故障率等参数，具有十分重要的工程实践意义。

图3 故障分布模型确定流程图

[1]夏军.地铁车门系统可靠性分析及应用研究[D].南京：南京理工大学，2014.

[2]夏军，郭翔，邢宗义.地铁车门系统故障模式可靠性分析[J].组合机床与自动化加工技术，2014（3）：49-52.

Reliability Analysis and Application Research of Subway Door System

Dong Daofeng
Operation Branch of Qingdao Metro Group Co., Ltd., Shandong Qingdao 266000

This paper analyzes the structure and working principle of the subway door system, and expounds the application and analysis of the reliability of the system structure and working principle of the subway door, in order to clear the subway door system and gain a profound understanding of the door system in the maintenance and protection of the important significance of metro vehicle in normal operation. Through the analysis and application of reliability of the door system, we can more accordingly improve and perfect the door system maintenance decision and all-round protect passengers and the personal safety of staff.

subway door system; reliability analysis; application

U271

A

1009-6434（2017）7-0081-03