本發(fā)明涉及軌道交通
技術領域：
，尤其涉及一種基于混合總體的軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性評估方法及裝置。
背景技術：
：由于軌道交通產(chǎn)品在運行過程經(jīng)歷多種地域環(huán)境或產(chǎn)品本身存在多種失效模式，會造成產(chǎn)品的運行歷史數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多總體的情況，給軌道交通產(chǎn)品的現(xiàn)場可靠性準確評估和壽命預測研究帶了挑戰(zhàn)。目前對于由多總體構成的混合總體的可靠性評估，通常都是采用細分總體的方法，即將每一種地域環(huán)境或每一種失效模式剝離出來，以將可靠性分析評估精細化。但是采用細分總體的方法，一方面所需耗費的時間和人力成本會大大增加，同時需要分析人員熟知產(chǎn)品的每一種失效模式和失效機理，實現(xiàn)操作難度較大；另一方面，可靠性指標是針對總體而言，子總體并不能代表總體的全部信息，通過子總體評估總體可靠性的評估精度不高。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術問題就在于：針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一種評估實現(xiàn)簡單、評估精度及可靠性高的基于混合總體的軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性評估方法及裝置，能夠對具有混合總體特性的軌道交通產(chǎn)品進行現(xiàn)場可靠性評估。為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為：一種基于混合總體的軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性評估方法，步驟包括：獲取待評估產(chǎn)品的現(xiàn)場運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的現(xiàn)場運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)，根據(jù)統(tǒng)計結果判斷構成當前混合總體的子總體組成；將待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)進行分組并分別評估壽命分布模型，按照判斷得到的所述子總體組成對各分組的評估結果進行整合，最終得到各子總體的壽命分布模型；由所述各子總體的壽命分布模型構建當前混合總體的綜合分布模型；根據(jù)所述綜合分布模型對待評估產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性進行評估。作為本發(fā)明方法的進一步改進，所述子總體結構組成的判斷包括：獲取所述壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)的統(tǒng)計結果中數(shù)據(jù)變化分布呈波峰狀的個數(shù)；由獲取到的個數(shù)確定構成當前混合總體的子總體的數(shù)量。作為本發(fā)明方法的進一步改進：通過建立直方圖統(tǒng)計待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)。作為本發(fā)明方法的進一步改進，所述進行分組包括：獲取各機務段待評估產(chǎn)品的故障率；根據(jù)獲取到的各故障率將待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)進行分組。作為本發(fā)明方法的進一步改進，所述進行整合包括：將各分組的評估結果中類型相同或相近的壽命分布模型整合為一個壽命分布模型、對應分組整合為一個子總體，直至得到與所述子總體組成相同的多個壽命分布模型、子總體。作為本發(fā)明方法的進一步改進：所述綜合分布模型由各子總體的壽命分布模型進行加權得到。作為本發(fā)明方法的進一步改進：所述各個子總體的壽命分布模型進行加權時的權重具體按下式計算得到；其中，αi為第i個子總體的權重，ni為第i個子總體的樣本量，N為各個子總體的樣本總量。一種基于混合總體的軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性評估裝置，包括：混合總體結構判斷單元，用于獲取待評估產(chǎn)品的現(xiàn)場運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的現(xiàn)場運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)，根據(jù)統(tǒng)計結果判斷構成當前混合總體的子總體組成；綜合分布模型建立單元，用于將待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)進行分組并分別評估壽命分布模型，按照判斷得到的所述子總體組成對各分組的評估結果進行整合，最終得到各子總體的壽命分布模型；由所述各子總體的壽命分布模型構建當前混合總體的綜合分布模型；混合總體可靠性評估單元，用于根據(jù)所述綜合分布模型對待評估產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性進行評估。作為本發(fā)明裝置的進一步改進：所述混合總體結構判斷單元中所述子總體結構組成的判斷包括：獲取所述壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)的統(tǒng)計結果中數(shù)據(jù)變化分布呈波峰狀的個數(shù)，由獲取到的個數(shù)得到構成當前混合總體的子總體的數(shù)量。作為本發(fā)明裝置的進一步改進：所述綜合分布模型建立單元中進行分組包括：獲取各機務段待評估產(chǎn)品的故障率；根據(jù)獲取到的各故障率將待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)進行分組。作為本發(fā)明裝置的進一步改進：所述綜合分布模型建立單元中所述進行整合包括：將各分組的評估結果中類型相同或相近的壽命分布模型整合為一個壽命分布模型、對應分組整合為一個子總體，直至得到與所述子總體組成相同的多個壽命分布模型、子總體。作為本發(fā)明裝置的進一步改進：所述綜合分布模型建立單元中所述綜合分布模型由各子總體的壽命分布模型進行加權得到。作為本發(fā)明裝置的進一步改進：所述各個子總體的壽命分布模型進行加權時的權重具體按下式計算得到；其中，αi為第i個子總體的權重，ni為第i個子總體的樣本量，N為各個子總體的樣本總量。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：1)本發(fā)明基于混合總體的軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性評估方法及裝置，通過獲取現(xiàn)場運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)判斷混合總體的子總體組成；分組評估混合總體的壽命分布后，結合子總體組成對各分組評估結果進行整合，得到各子總體壽命分布，由各子總體壽命分布構建混合總體的綜合分布；由得到的綜合分布對軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性進行評估，從而可以基于混合總體評估現(xiàn)場可靠性水平，解決軌道交通產(chǎn)品歷經(jīng)多種環(huán)境及多種失效機理的可靠性評估問題；2)本發(fā)明基于混合總體的軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性評估方法及裝置，基于混合總體整體特性進行可靠性評估，提高了軌道交通產(chǎn)品可靠性評估的精度及可信度，且通用性和可操作性強。附圖說明圖1是本實施例基于混合總體的軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性評估方法的實現(xiàn)流程示意圖。圖2是本發(fā)明具體實施例中產(chǎn)品壽命數(shù)據(jù)直方圖的結果示意圖。圖3是本發(fā)明具體實施例中得到的產(chǎn)品混合總體可靠度曲線示意圖。圖4是本實施例基于混合總體的軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性評估裝置的結構原理示意圖。具體實施方式以下結合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。如圖1所示，為本實施例基于混合總體的軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性評估方法的實現(xiàn)流程示意圖，包括以下步驟：步驟1)：獲取待評估產(chǎn)品的現(xiàn)場運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的現(xiàn)場運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)，根據(jù)統(tǒng)計結果判斷構成當前混合總體的子總體組成。本實施例獲取待評估產(chǎn)品的現(xiàn)場統(tǒng)計故障數(shù)據(jù)后，由現(xiàn)場統(tǒng)計故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)。具體可通過建立待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)直方圖，來統(tǒng)計待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)。由壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)的統(tǒng)計結果，進一步判斷混合總體的子總體組成，即所包含的子總體個數(shù)。本實施例中子總體結構組成的判斷具體為：獲取壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)的統(tǒng)計結果中數(shù)據(jù)變化分布呈波峰狀的個數(shù)；由獲取到的個數(shù)確定構成當前混合總體的子總體的數(shù)量。當壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)的統(tǒng)計結果中數(shù)據(jù)呈波峰狀，即數(shù)據(jù)變化先逐漸增大再逐漸減少，則表明對應為一個子總體，統(tǒng)計壽命數(shù)據(jù)分布統(tǒng)計結果中波峰的個數(shù)即可得到當前混合總體所包含的子總體個數(shù)。步驟2)：將待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)進行分組并分別評估壽命分布模型，按照判斷得到的子總體組成對各分組的評估結果進行整合，最終得到各子總體的壽命分布模型；由各子總體的壽命分布模型構建當前混合總體的綜合分布模型。初步分組：獲取各機務段待評估產(chǎn)品的故障率，根據(jù)獲取到的各故障率將待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)進行分組，以對總體進行初步分組，分組時也可以直接利用地域環(huán)境或已知的失效機理進行劃分；評估各分組的壽命分布模型，包括壽命分布類型(Weibull分布、指數(shù)分布等)以及分布參數(shù)，得到對應各分組的壽命分布模型；分布整合：將各分組的評估結果中類型相同或相近的壽命分布模型整合為一個壽命分布模型、對應分組整合為一個子總體，直至得到與子總體組成相同的多個壽命分布模型、子總體，即得到步驟1)確定的子總體數(shù)量相同個數(shù)的壽命分布模型及子總體；綜合分布構建：將各子總體的壽命分布模型進行加權，構建得到混合總體的綜合分布模型，各個子總體的壽命分布模型進行加權時的權重具體按式(1)計算得到，即以子總體樣本量所占比例為對應的權重；其中，αi為第i個子總體的權重，ni為第i個子總體的樣本量，N為各個子總體的樣本總量。步驟3)：根據(jù)綜合分布模型對待評估產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性進行評估，由綜合分布模型得到對應的可靠度函數(shù)，即可評估得到混合總體的短期現(xiàn)場可靠性水平及可靠壽命。本實施例具體首先根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計歷史運行數(shù)據(jù)繪制產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)直方圖，根據(jù)直方圖的分布狀態(tài)判斷總體類型，即為混合總體類型，并根據(jù)直方圖波峰個數(shù)確定子總體數(shù)量；然后按照產(chǎn)品所屬機務段以及機務段的產(chǎn)品故障率對總體進行初步分組，評估每個分布對應的壽命數(shù)據(jù)分布類型以及分布參數(shù)；再根據(jù)每個分組的產(chǎn)品壽命分布模型，按確定的子總體數(shù)量進行數(shù)據(jù)整合，得到對應各子總體的壽命分布模型；將各個子總體的壽命分布模型進行加權，構建得到混合總體的綜合分布模型，最后根據(jù)綜合分布模型對應的可靠度函數(shù)，評估產(chǎn)品的短期可靠性水平和可靠壽命。以下以一具體實施例中對HXD1C機車某型機車傳動控制單元機箱中某型電源板進行現(xiàn)場可靠性評估為例對本發(fā)明進行進一步說明。①獲取指定時間段內待評估電源板的間現(xiàn)場統(tǒng)計歷史運行數(shù)據(jù)；根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計歷史運行數(shù)據(jù)，繪制產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)直方圖，直方圖結果如圖2所示。②根據(jù)直方圖中呈波峰狀的個數(shù)判斷子總體組成。如圖2所示，產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)直方圖在0～200、800～1000和1500～1700三個區(qū)間呈現(xiàn)波峰狀態(tài)，表明該待評估電源產(chǎn)品為混合總體，且存在三個子總體。③按待評估電源產(chǎn)品所處機務段以及各機務段待評估電源產(chǎn)品的故障率對總體進行初步分組。根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計數(shù)據(jù)，產(chǎn)品故障主要發(fā)生在五個機務段，按該五個機務段進行分組，各機務段對應數(shù)據(jù)及分組結果具體如表1所示。表1：各機務段對應數(shù)據(jù)及分組表。④評估各機務段的壽命數(shù)據(jù)分布類型和分布參數(shù)。以南昌局向塘機務段為例，根據(jù)現(xiàn)場故障時間計算待評估電源產(chǎn)品的壽命，計算公式為：產(chǎn)品壽命＝產(chǎn)品故障日期-產(chǎn)品上線日期，最終得到26個故障品的壽命信息，如表2所示。表2：南昌局向塘機務段待評估電源產(chǎn)品壽命數(shù)據(jù)表。本實施例具體利用MATLAB軟件評估壽命數(shù)據(jù)對應的壽命分布模型，具體取Anderson-Darling檢驗法(AD檢驗)對壽命分布進行檢驗，以確定壽命分布類型，各機務段產(chǎn)品壽命分布類型結果如表3所示。壽命分布模型確定時，具體若假設產(chǎn)品壽命數(shù)據(jù)服從weibull分布，則執(zhí)行程序命令為：[h,p]＝adtest(t,′Distribution′,′weibull′)若假設產(chǎn)品壽命數(shù)據(jù)服從指數(shù)分布，則執(zhí)行程序命令為：[h,p]＝adtest(t,′Distribution′,’exp’)假設產(chǎn)品壽命數(shù)據(jù)服從weibull分布，執(zhí)行上述程序命令后，返回h值和p值，其中若h＝1，對應為拒絕檢驗原假設，產(chǎn)品壽命數(shù)據(jù)不服從weibull分布；若h＝0，對應為不拒絕檢驗原假設，產(chǎn)品壽命數(shù)據(jù)服從weibull分布。若同時滿足多種分布，則先擇優(yōu)選擇該產(chǎn)品的經(jīng)驗分布，再擇優(yōu)選擇p值較大的分布，如電子產(chǎn)品同時服從指數(shù)分布和正態(tài)分布的情況下，該電子產(chǎn)品的經(jīng)驗分布為指數(shù)分布，則先選擇經(jīng)驗指數(shù)分布，再選擇p值較大的分布作為最終分布類型。本實施例中具體返回h＝0、p＝0.128，表明在95％的置信水平下，待評估電源產(chǎn)品壽命服從weibull分布。表3：各機務段待評估電源產(chǎn)品壽命分布類型對應表。序號機務段分布類型h值p值1南昌局向塘機務段Weibull分布00.12802廣州鐵路局株洲機務段指數(shù)分布00.08213蘭州鐵路局蘭州西機務段指數(shù)分布00.59614蘭州鐵路局嘉峪關機務段Weibull分布00.09525烏魯木齊鐵路局哈密機務段指數(shù)分布00.0665確定各機務段產(chǎn)品壽命分布類型后，進一步估計分布參數(shù)，在定數(shù)截尾情況下，具體按表4所示確定各壽命分布的分布參數(shù)。表4：各分布的參數(shù)估計結果對應表。如表3所示待評估電源產(chǎn)品壽命服從weibull分布或指數(shù)分布，指數(shù)分布是weibull布的特殊形式，則本實施例待評估電源產(chǎn)品在各機務段均服從weibull分布，由表4的參數(shù)估計式計算出對應機務段的壽命分布參數(shù)后，得到如表5所示參數(shù)估計結果。表5：各機務段待評估電源產(chǎn)品的壽命分布參數(shù)估計結果表。⑤確定混合總體的子總體。根據(jù)步驟①可知待評估電源產(chǎn)品總體為由三個子總體構成的混合總體，即可分解為三個子總體；由表5可知，株洲、蘭州西及哈密機務段均服從指數(shù)分布，且三者的參數(shù)估計結果較為接近，因此將這三個機務段分組整合成一個子總體，最終得到三個壽命分布模型，對應三個子總體。表6：各子總體的壽命分布類型及參數(shù)估計對應表。子總體分布類型mη第一子總體Weibull分布0.35598.6939×106第二子總體指數(shù)分布141686.85第三子總體Weibull分布4.37493.5054×103本實施例得到的構成混合總體的三個子總體結果如表7所示。表7：各子總體組成結果對應表。子總體樣本量ni權重αi第一組子總體3000.171第二組子總體10520.6第三組子總體4020.229⑥構建混合總體的綜合分布。計算三個子總體樣本量權重α，并以此作為構建綜合分布時對應子總體的權重，計算公式如下：其中，ni為第i組子總體樣本量，N為樣本總量(即各組子總體樣本量之和)。根據(jù)三組子總體的分布估計和權重計算結果，以權重為系數(shù)，對三組子總體對應分布進行加權，得到待評估電源產(chǎn)品混合總體的綜合分布模型；由綜合分布模型即可得到混合總體對應的概率密度函數(shù)、可靠性函數(shù)。其中，混合總體分布概率密度函數(shù)為：混合總體可靠度函數(shù)為：⑦根據(jù)混合總體的可靠度函數(shù)，評估產(chǎn)品的現(xiàn)場可靠性。a)可靠性水平評估根據(jù)可靠度函數(shù)繪制產(chǎn)品的可靠度曲線，由可靠度曲線即可評估產(chǎn)品的可靠性水平。本實施例得到的可靠度曲線如圖3所示，從圖中可知待評估電源產(chǎn)品可靠度在[0,2000]區(qū)間內較為平緩，[2000，4500]區(qū)間內可靠度下降速度加快，之后又趨于平緩。b)可靠度計算根據(jù)時間序列理論，前期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果對短期預測結果更為準確，本實施例取短期時間(具體為20年)內的數(shù)據(jù)進行評估，即著眼于時間序列的短期評估，提高了評估結果的可信度。如圖3所示，本實施例由于最早上線產(chǎn)品為2009年，其運行時間＜7年，根據(jù)可靠度函數(shù)，當時間t＝20年時，產(chǎn)品可靠度為R(7300)＝0.6614。c)可靠壽命計算如圖3所示，本實施例當可靠度為0.95時，待評估電源產(chǎn)品的可靠壽命為t(0.95)＝1.8965×103，為5.1959年；當可靠度為0.9時，待評估電源產(chǎn)品的可靠壽命為t(0.9)＝2.6030×103，為7.1315年。如圖4所示，本實施例基于混合總體的軌道交通產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性評估裝置，包括：混合總體結構判斷單元，用于獲取待評估產(chǎn)品的現(xiàn)場運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的現(xiàn)場運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)，根據(jù)統(tǒng)計結果判斷構成當前混合總體的子總體組成；綜合分布模型建立單元，用于將待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)進行分組并分別評估壽命分布模型，按照判斷得到的子總體組成對各分組的評估結果進行整合，最終得到各子總體的壽命分布模型；由各子總體的壽命分布模型構建當前混合總體的綜合分布模型；混合總體可靠性評估單元，用于根據(jù)綜合分布模型對待評估產(chǎn)品現(xiàn)場可靠性進行評估。本實施例中，混合總體結構判斷單元中子總體結構組成的判斷包括：獲取壽命數(shù)據(jù)分布狀態(tài)的統(tǒng)計結果中數(shù)據(jù)變化分布呈波峰狀的個數(shù)，由獲取到的個數(shù)得到構成當前混合總體的子總體的數(shù)量。本實施例中，綜合分布模型建立單元中進行分組包括：獲取各機務段待評估產(chǎn)品的故障率；根據(jù)獲取到的各故障率將待評估產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)進行分組。本實施例中，綜合分布模型建立單元中進行整合包括：將各分組的評估結果中類型相同或相近的壽命分布模型整合為一個壽命分布模型、對應分組整合為一個子總體，直至得到與子總體組成相同的多個壽命分布模型、子總體。本實施例中，綜合分布模型建立單元中綜合分布模型由各子總體的壽命分布模型進行加權得到。本實施例中，各個子總體的壽命分布模型進行加權時的權重具體按式(1)計算得到；其中，αi為第i個子總體的權重，ni為第i個子總體的樣本量，N為各個子總體的樣本總量。上述只是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發(fā)明技術方案保護的范圍內。當前第1頁1 2 3