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【摘 要】近年来,铁路信号设备的可靠性研究越来越受到人们重视,但由于技术限制和实践工程经验的不足,铁路信号设备在设计、生产、使用和检测过程中,经常遇到可靠性不达标等问题.本文简要分析了我国铁路信号设备可靠性研究中存在的问题,并对提高铁路信号设备可靠性的有效策略进行分析,具有很强的实践意义.
【关 键 词】铁路；信号设备；可靠性；研究
1前言
国外研究者很早就开始对铁路信号设备做基础研究,并取得了不错的成果.从上世纪九十年始,我国铁道部也开始把“铁路信号的可靠性”作为科研重点纳入研究计划中.近年来,铁路信号设备的可靠性研究越来越受到人们重视,但由于技术限制和实践工程经验的不足,铁路信号设备在设计、生产、使用和检测过程中,经常遇到可靠性不达标等问题.突出表现在评价指标设置不合理,验证手段不可靠,故障诊断和故障预测环节缺失.为了让铁路系统更好的服务我国经济建设,政府要加大资金投入,加快电子信号产品的研发,提高铁路信号设备的可靠性能.本文简要分析了我国铁路信号设备可靠性研究中存在的问题,并对提高铁路信号设备可靠性的有效策略进行分析,具有很强的实践意义.
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2我国铁路信号设备可靠性研究中存在的问题
2.1可靠性规范很少且要求简单
相比我国化工、军工、航天等行业,铁路行业可靠性标准很少且不规范.我国从上世纪六十年始,首先在军工、航天等与国防相关的重要行业进行可靠性研究.参考了大量国际标准,制定了相关的可靠性标准.如GB国家标准系列和GJB系统等,并规定了在设备生产的各个环节如何开展可靠性工程,有效提高了工程质量.如我国《特种装甲车通用要求》,规定某型特种车辆中全寿命周期分为论证、方案制定、研制和定型四个阶段.并将可靠性工程分为可靠性与项目确定、可靠性试验、使用可靠性评估等几个系列工程目标,并制定其他相关的标准的实施要求和步骤.
纵观我国铁道部制定的两千多项行业标准,但只有两项是关乎铁路信号设备可靠性的,这与实际需求相差很大,无法适应我国经济高速发展的需求.与其他行业部门相比,铁路信号设备可靠性规范数量太少,内容过于简单粗略,对实际工作也起不到指导作用.
2.2用于状态评估的可靠性模型与具体实际不符
状态评估就是构建数学模型来对设备运行状态进行评估,预测和诊断已经存在或即将发生的故障.从相关文献来看,我国铁路信号设备的预测模型都是以机械产品研究为基础,故障机理大多数以疲劳损耗失效为主,而这些与铁路信号设备的实际情况有一定差异.从物理特性来看,电子设备的可靠性与机械设备的可靠性能有本质差别.电子设备失效不是磨损疲劳积累的结果,而存在一定的偶然性.电子信号产品在经过环境因素筛选后,失效率基本为一常数,不能按照指数分布处理.
在铁路信号设备的可靠性研究中,要抓住信号设备失效的大致趋势,简化数学物理模型,采用合适的评估模型,这样才能有效诊断和预测设备故障,提高设备的可靠性,保证信号的安全传输.
2.3可靠性指标不够全面
可靠性指标是产品设计要求的具体体现,作为验收标准之一,应该和产品的其他功能性指标一起写入设计要求中.在我国铁路部门中,对产品可靠性指标只有一个：平均无故障时间.对于寿命并不服从指数分布的设备来说,仅仅一个指标不能预测产品的整个寿命分布,在工程实际中应用价值有限.
3提高铁路信号设备可靠性的有效策略分析
3.1制定合理的铁路可靠性标准
可靠性标准能有效规范和指导行业可靠性工程的开展,促进工程质量的提高.在我国航空、军工等国防领域,都制定了系统的、高标准的、完善的可靠性标准,为我国人造飞船、航空母舰等高新科技保驾护航.我国电力、水利、化工等行业也有自己的可靠性标准.目前,铁路行业的标准里关于可靠性的标准太少.作为关系到国民经济命脉的铁路行业,我们要早日制定科学可靠的、规范的可靠性标准,提高铁路信号的可靠性.
3.2选择合理的可靠性模型
数学上常用的可靠性模型有威布尔分布、指数分布、正态分布、极值分布等等.在进行可靠性模型构建时,要充分考虑铁路的实际运作状况,选择合理的可靠性模型.然后根据寿命数据的分布进行优度拟合检验,以确保所选择的模型是否合适.
3.3建立全面系统的可靠性指标体系
结合其他行业成熟的行业规范,并具体考虑铁路行业的特点,提出一个建立可靠性指标体系的方法.首先,分析研制产品的预定功能、使用场合、功能要求对可靠性标准的需求,建立故障预判准则,对故障类别和程度做出详细规定.然后,选择合理的可靠性、维修性等参数,确实可靠性和维修性的使用指标.
3.4研制适合铁路行业的可靠性分析软件
目前国际上比较流行的可靠性软件有美国的RELEX系列、Reliasoft系统等.这些软件功能强大,是通用的可靠性软件,但价格昂贵.因此,我们要结合铁路特点,开发适合铁路信号设备的可靠性软件.软件系统应该包含产品数据、维修性、故障模式、寿命周期费用等适合铁路分析的功能模块.