模糊綜合評(píng)判法在客車固有可靠性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

張?zhí)煊?，?聰，任保寬，黨 楠

Zhang Tianyu，Zhang Cong，Ren Baokuan，Dang Nan

（長安大學(xué)，陜西 西安 710064）

模糊綜合評(píng)判法在客車固有可靠性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

張?zhí)煊?，?聰，任保寬，黨 楠

Zhang Tianyu，Zhang Cong，Ren Baokuan，Dang Nan

（長安大學(xué)，陜西 西安 710064）

為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)客車固有可靠性，確定了客車固有可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其標(biāo)準(zhǔn)值，建立了評(píng)價(jià)等級(jí)及其劃分標(biāo)準(zhǔn)，以此形成客車固有可靠性評(píng)價(jià)的模糊綜合評(píng)判模型。通過實(shí)例驗(yàn)證所提出方法及模型的科學(xué)性、可行性。

客車；固有可靠性；模糊綜合評(píng)判法；評(píng)價(jià)指標(biāo)

0 引 言

客車可靠性是影響其運(yùn)行安全的重要指標(biāo)之一。2011年道路交通事故統(tǒng)計(jì)表明，因車輛故障造成的事故有8 887起，造成至少5 250人死亡[1]?？蛙囋O(shè)計(jì)制造階段所賦予的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性水平，對(duì)其產(chǎn)品的壽命和可靠性有根本的影響，是客車使用可靠性的基礎(chǔ)。評(píng)價(jià)客車固有可靠性，使具有高固有可靠性的客車進(jìn)入營運(yùn)市場(chǎng)，從源頭上保障客車的可靠性，是保證運(yùn)行安全的基礎(chǔ)。采用基于模糊集理論的模糊綜合評(píng)判法對(duì)客車固有可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，從多個(gè)因素對(duì)被評(píng)價(jià)事物進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，使評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。文中通過調(diào)研及專家咨詢合理確定評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)和各指標(biāo)權(quán)數(shù)分配，保證評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性，并結(jié)合實(shí)例對(duì)客車固有可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 建立模糊綜合評(píng)判模型

1.1 確定因素集

因素集是評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)指標(biāo)的集合[2]。固有可靠性的因素集由單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)——客車首次故障里程Tf、客車平均故障間隔里程Tb、當(dāng)里故障率D組成，因素集為U，U={u1, u2, u3}={Tf, Tb, D}。

1.2 確定評(píng)定集及等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)定集是評(píng)價(jià)等級(jí)的集合。評(píng)價(jià)等級(jí)是對(duì)客車可靠性各有關(guān)指標(biāo)的執(zhí)行狀況所做的區(qū)域劃分，最少為2級(jí)[3]，根據(jù)調(diào)研及專家意見，將評(píng)定集V分為3級(jí)，V={ v1、v2、v3}。

其中，v1代表可靠性優(yōu)，允許投入市場(chǎng)運(yùn)營；v2代表可靠性一般，允許投入市場(chǎng)運(yùn)營，但有待改進(jìn)；v3代表可靠性差，禁止投入市場(chǎng)運(yùn)營。

得到的客車固有可靠性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 客車固有可靠性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

表中，?1代表可靠性關(guān)鍵項(xiàng)評(píng)定結(jié)果；?2代表可靠性指標(biāo)綜合評(píng)定結(jié)果。

可靠性關(guān)鍵項(xiàng)是試驗(yàn)總里程中整車（包括主要總成）的1類故障（致命故障）和主要安全總成（轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系、懸架、車橋、車架及車身骨架）的2類故障（嚴(yán)重故障）發(fā)生情況[4]。若客車可靠性試驗(yàn)中整車無1類故障且主要安全總成無2類故障，則?1=1；否則?1=0；可靠性綜合評(píng)定?2的計(jì)算見式（1）。

1.3 計(jì)算隸屬度矩陣

1）可靠性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的確定

得到各試驗(yàn)總里程下的客車可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值。

根據(jù)在各地調(diào)研所得客車定型試驗(yàn)數(shù)據(jù)，抽取部分客車樣本，得到試驗(yàn)里程在30 000 km時(shí)的客車可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值如表2。

表2 客車可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值

2）隸屬度計(jì)算

隸屬度計(jì)算如下：

（1）如果試驗(yàn)值Q在區(qū)間外，則

以上計(jì)算可得到各指標(biāo)的隸屬度rij，從而得到隸屬度矩陣R。

1.4 確定權(quán)重向量

為了反映各評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要程度，對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)分配一個(gè)相應(yīng)的權(quán)數(shù)ai（ai≥0,∑ai=1），表示第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，各權(quán)重組成的集合A=[a1，a2，a3]為權(quán)重向量。由專家評(píng)判法得出該向量為A=[0.15 0.35 0.5]。

1.5 確定模糊綜合向量

隸屬度矩陣R中不同的行反映了被評(píng)價(jià)對(duì)象從不同的單因素來觀察各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬程度。用模糊權(quán)向量A將不同的行進(jìn)行綜合就得到被評(píng)價(jià)對(duì)象從總體上來看對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬程度，即模糊評(píng)價(jià)綜合向量B，B=[b1，b2，b3]，B=AR。

1.6 計(jì)算?2

2 實(shí)例分析

某客車生產(chǎn)企業(yè)在某汽車試驗(yàn)場(chǎng)對(duì)以下6輛車（依次編號(hào)a，b，c，d，e，f）進(jìn)行了試驗(yàn)總里程為30 000 km的整車產(chǎn)品定型可靠性試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 客車可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算表

以a車為例，進(jìn)行固有可靠性模糊綜合評(píng)價(jià)，可靠性單項(xiàng)指標(biāo)分別為：Tf=4 286 km，Tb=4 684 km，D=0.17次/103km。

計(jì)算步驟如下：

1）計(jì)算隸屬度矩陣R

試驗(yàn)總里程30 000 km，標(biāo)準(zhǔn)值矩陣

i=1時(shí)，2 210 km< Tf<4 420 km，試驗(yàn)值在區(qū)間（s13, s12）內(nèi)，

i=2時(shí)，2 520 km

2）計(jì)算模糊評(píng)價(jià)綜合向量B

分析：整車無1類故障，主要安全總成無2類故障，故?1=1；且?2=58.26（<60），由表1可知該試驗(yàn)車固有可靠性等級(jí)為差，禁止投入市場(chǎng)運(yùn)營。

同理得出其余5輛車的固有可靠性，等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果如表4。

表4 固有可靠性等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)定結(jié)果表明，d車固有可靠性優(yōu)，允許投入市場(chǎng)運(yùn)營；f車首次故障間隔里程和平均故障間隔里程僅略高于中等水平，固有可靠性一般，允許投入市場(chǎng)運(yùn)營，但有待改進(jìn)；a，b，c車首次故障間隔里程和平均故障間隔里程均低于中等水平，c車的當(dāng)量故障率也低于中等水平，固有可靠性差，禁止投入市場(chǎng)運(yùn)營；e車首次故障間隔里程、平均故障間隔里程及當(dāng)量故障率均高于中等水平，綜合性能一般，但因其有1類故障或重要安全總成的2類故障，可靠性關(guān)鍵項(xiàng)評(píng)定結(jié)果為0，固有可靠性差，禁止投入市場(chǎng)運(yùn)營。

3 結(jié) 論

1）模糊綜合評(píng)判法的關(guān)鍵在于各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取、權(quán)數(shù)分配及評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的建立，通過大量統(tǒng)計(jì)分析，科學(xué)合理地建立模型，保證了固有可靠性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。

2）通過實(shí)例驗(yàn)證，得出了6輛車的固有可靠性等級(jí)，判定是否可進(jìn)入運(yùn)營市場(chǎng)。

3）評(píng)價(jià)客車固有可靠性，是在客車進(jìn)入運(yùn)營市場(chǎng)前確定產(chǎn)品的可靠性，嚴(yán)把準(zhǔn)入關(guān)，可督促生產(chǎn)企業(yè)不斷改善客車的可靠性，提高運(yùn)營安全性。

[1] 公安部交通管理局．中華人民共和國道路交通事故統(tǒng)計(jì)年報(bào)（2011年度）[M]．北京：公安部交通管理科學(xué)研究所，2012.

[2] 汪應(yīng)洛．系統(tǒng)工程[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3] 宋年秀，李世武，劉玉梅，等．大修汽車可靠性加權(quán)綜合評(píng)價(jià)方法[J]．汽車技術(shù)，1999，（2）：35-39.

[4] QC/T 900-1997 汽車整車產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定方法[S].

U461.7

A

2012-12-03

1002-4581（2013）02-0022-03