一種基于多階段試驗的重型車輛動力系統(tǒng)可靠性評估方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及重型車輛動力系統(tǒng)研究技術(shù)領域，特別是涉及一種基于多階段試驗的 重型車輛動力系統(tǒng)可靠性評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 重型車輛滿載重量一般在10噸以上，其動力系統(tǒng)承受載荷大，設計余量小，設計 難度高，因此重型車輛動力系統(tǒng)的研制往往要經(jīng)過多個設計階段。由于動力系統(tǒng)的試驗成 本很高，每個研制階段可靠性試驗的樣本量較少。
[0003] 目前在重型車輛動力系統(tǒng)研制中，主要依據(jù)當前階段的試驗數(shù)據(jù)，采用指數(shù)分布 概率統(tǒng)計方法進行可靠性評估。具體實施方案為：
[0004] (1)投入2-4臺處于當前研制階段技術(shù)狀態(tài)的重型車輛動力系統(tǒng)進行可靠性試 驗；
[0005] (2)試驗過程中發(fā)生故障，貝U排除故障繼續(xù)試驗，故障修復時間不包括在試驗時間 之內(nèi)；
[0006] (3)記錄故障間隔時間，認為故障間隔時間服從指數(shù)分布，按照指數(shù)分布概率統(tǒng)計 方法進行可靠性評估。
[0007] 上述方案存在以下缺陷：
[0008] (1)僅能利用當前階段的可靠性試驗數(shù)據(jù)，不能利用歷史試驗數(shù)據(jù)。由于重型車輛 動力系統(tǒng)每個研制階段的試驗樣本量較少，僅利用單一研制階段試驗數(shù)據(jù)得到的可靠性評 估結(jié)果的可信度較低。另一方面，重型車輛動力系統(tǒng)各研制階段的設計方案具有繼承性，歷 史試驗數(shù)據(jù)對當前產(chǎn)品的可靠性水平具有重要參考意義，完全不考慮歷史試驗數(shù)據(jù)將導致 可靠性信息丟失；
[0009] ⑵指數(shù)分布概率統(tǒng)計方法認為故障間隔時間服從指數(shù)分布，主要適用于隨機故 障引起的產(chǎn)品失效。而重型車輛動力系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件如曲軸、活塞環(huán)、軸承、油泵等均具 有顯著的耗損型失效特征，這導致整個系統(tǒng)的故障間隔時間更接近于威布爾分布。因此目 前采用的可靠性評估方法的數(shù)學原理并不符合重型車輛動力系統(tǒng)可靠性問題的特點。
[0010] 因此，如何設計一種能夠綜合多階段試驗數(shù)據(jù)，并體現(xiàn)耗損型失效特點的重型車 輛動力系統(tǒng)可靠性評估方法，以提高重型車輛動力系統(tǒng)可靠性評估的可信度和信息利用 率，成為了亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011](一）要解決的技術(shù)問題
[0012] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠綜合利用多階 段試驗數(shù)據(jù)且符合故障間隔時間分布特點的重型車輛動力系統(tǒng)可靠性評估方法，以提高重 型車輛動力系統(tǒng)可靠性評估的可信度和試驗數(shù)據(jù)利用率。
[0013] (二）技術(shù)方案
[0014] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于多階段試驗的重型車輛動力系統(tǒng)可 靠性評估方法，包括以下步驟：
[0015]S1、收集重型車輛動力系統(tǒng)各研制階段試驗中的故障間隔時間數(shù)據(jù)；
[0016]S2、利用各階段故障間隔時間數(shù)據(jù)進行威布爾分布的參數(shù)估計，獲得各階段故障 間隔時間的威布爾分布；
[0017]S3、根據(jù)S2中獲得的各階段故障間隔時間的威布爾分布，計算額定無故障工作時 間下各階段重型車輛動力系統(tǒng)的可靠度與可靠度置信下限；
[0018]S4、由S3中得到的各階段重型車輛動力系統(tǒng)的可靠度與可靠度置信下限計算各 階段試驗的等效成敗型數(shù)據(jù)；
[0019]S5、根據(jù)第一階段的等效成敗型數(shù)據(jù)構(gòu)建可靠度的Beta分布Bet&1;
[0020]S6、將Betai作為先驗分布，將第二階段的等效成敗型數(shù)據(jù)作為現(xiàn)場信息，進行貝 葉斯數(shù)據(jù)融合，得到考慮第一和第二階段試驗數(shù)據(jù)的可靠度Beta分布Beta1>2;
[0021] S7、將Beta1>2作為先驗分布，將第三階段的等效成敗型數(shù)據(jù)作為現(xiàn)場信息，進行貝 葉斯數(shù)據(jù)融合，得到考慮第一、第二和第三階段試驗數(shù)據(jù)的可靠度Beta分布Beta1>2,3;
[0022] S8、按照S5-S7的方法，逐步融合后續(xù)研制階段的等效成敗型數(shù)據(jù)，最終得到考慮 所有研制階段試驗數(shù)據(jù)的重型車輛動力系統(tǒng)可靠度Beta分布函數(shù)Betaall;
[0023]S9、利用Betaall計算基于多階段試驗數(shù)據(jù)的重型車輛動力系統(tǒng)可靠度。
[0024] 優(yōu)選地，步驟S2中，利用極大似然函數(shù)法進行威布爾分布的參數(shù)估計；
[0025] 優(yōu)選地，步驟S3中，可靠度置信下限為置信度0. 9的單側(cè)置信下限；
[0026] 優(yōu)選地，步驟S3中，利用自助法計算可靠度置信下限，自助抽樣次數(shù)為10的整數(shù) 倍，且大于或等于1000次；
[0027] 優(yōu)選地，步驟S4中，利用矩法和可靠度置信下限的定義將可靠性評估結(jié)果轉(zhuǎn)換為 等效成敗數(shù)據(jù)。
[0028] (三）有益效果
[0029] 本發(fā)明利用重型車輛動力系統(tǒng)各研制階段故障間隔時間的威布爾分布，得到額定 無故障工作時間下各階段重型車輛動力系統(tǒng)可靠度的點估計和置信下限估計，進一步獲得 各階段的等效成敗型數(shù)據(jù)。然后，從第一階段開始，依次對各階段的等效成敗型數(shù)據(jù)進行 Beta分布下的貝葉斯數(shù)據(jù)融合，并以此進行基于多階段試驗數(shù)據(jù)的可靠性評估。由于考慮 了多階段試驗數(shù)據(jù)，并采用威布爾分布描述重型車輛動力系統(tǒng)故障間隔時間的分布，因此 該方法彌補了目前重型車輛動力系統(tǒng)可靠性評估只能考慮單一階段試驗數(shù)據(jù)，且不符合耗 損型失效特點的缺點，可靠性評估的可信度和試驗信息的利用率較高。
【附圖說明】
[0030] 附圖是本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0032] 如附圖所示，本發(fā)明提供了一種基于多階段試驗的重型車輛動力系統(tǒng)可靠性評估 方法，包括以下步驟：
[0033]S1、收集重型車輛動力系統(tǒng)各研制階段試驗中的故障間隔時間數(shù)據(jù)；
[0034]S2、利用各階段故障間隔時間數(shù)據(jù)進行威布爾分布的參數(shù)估計，獲得各階段故障 間隔時間的威布爾分布，將第i階段的威布爾分布函數(shù)記為Fjt);本實施例中，利用極大 似然函數(shù)法進行威布爾分布的參數(shù)估計；
[0035]S3、根據(jù)S2中獲得的R(t)，計算額定無故障工作時間T下各階段重型車輛動力系 統(tǒng)的可靠度民與置信度為0.9的可靠度單側(cè)置信下限Ru ;本實施例中，利用關(guān)系式RJT)= 1-h(T)計算可靠度民；利用自助法計算可靠度單側(cè)置信下限Ru，自助抽樣次數(shù)ηι為10的 倍數(shù)，且大于或等于1000次，將自助樣本計算得到的&個可靠度計算結(jié)果從小到大排列， 取第0.1*1^個可靠度計算結(jié)果作為置信度為0. 9的可靠度單側(cè)置信下限Ru;
[0036]S4、由S3中得到民與!^計算各階段試驗的等效成敗型數(shù)據(jù)（81，仁）；本實施例中， 利用矩法和置信下限的定義由民及Ru求得（Sl，A)，如式（1)所示，其中B表示Beta函數(shù)；
[0037] (1) 勹/
[0038]S5、根據(jù)第一階段的等效成敗型數(shù)據(jù)構(gòu)建可靠度的Beta分布Bet&1，如式（2)所 示；
[0039] Beta! =BetaCs^ (2)
[0040] S6、將Betai作為先驗分布，將第二階段的等效成敗型數(shù)據(jù)（s2,f2)作為現(xiàn)場信息， 進行貝葉斯數(shù)據(jù)融合，得到考慮第一、二階段試驗數(shù)據(jù)的可靠度Beta分布Beta1&g