一种基于多阶段试验的重型车辆动力系统可靠性评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及重型车辆动力系统研究技术领域，特别是涉及一种基于多阶段试验的 重型车辆动力系统可靠性评估方法。
【背景技术】
[0002] 重型车辆满载重量一般在10吨以上，其动力系统承受载荷大，设计余量小，设计 难度高，因此重型车辆动力系统的研制往往要经过多个设计阶段。由于动力系统的试验成 本很高，每个研制阶段可靠性试验的样本量较少。
[0003] 目前在重型车辆动力系统研制中，主要依据当前阶段的试验数据，采用指数分布 概率统计方法进行可靠性评估。具体实施方案为：
[0004] (1)投入2-4台处于当前研制阶段技术状态的重型车辆动力系统进行可靠性试 验；
[0005] (2)试验过程中发生故障，贝U排除故障继续试验，故障修复时间不包括在试验时间 之内；
[0006] (3)记录故障间隔时间，认为故障间隔时间服从指数分布，按照指数分布概率统计 方法进行可靠性评估。
[0007] 上述方案存在以下缺陷：
[0008] (1)仅能利用当前阶段的可靠性试验数据，不能利用历史试验数据。由于重型车辆 动力系统每个研制阶段的试验样本量较少，仅利用单一研制阶段试验数据得到的可靠性评 估结果的可信度较低。另一方面，重型车辆动力系统各研制阶段的设计方案具有继承性，历 史试验数据对当前产品的可靠性水平具有重要参考意义，完全不考虑历史试验数据将导致 可靠性信息丢失；
[0009] ⑵指数分布概率统计方法认为故障间隔时间服从指数分布，主要适用于随机故 障引起的产品失效。而重型车辆动力系统的关键零部件如曲轴、活塞环、轴承、油泵等均具 有显著的耗损型失效特征，这导致整个系统的故障间隔时间更接近于威布尔分布。因此目 前采用的可靠性评估方法的数学原理并不符合重型车辆动力系统可靠性问题的特点。
[0010] 因此，如何设计一种能够综合多阶段试验数据，并体现耗损型失效特点的重型车 辆动力系统可靠性评估方法，以提高重型车辆动力系统可靠性评估的可信度和信息利用 率，成为了亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0011](一）要解决的技术问题
[0012] 本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种能够综合利用多阶 段试验数据且符合故障间隔时间分布特点的重型车辆动力系统可靠性评估方法，以提高重 型车辆动力系统可靠性评估的可信度和试验数据利用率。
[0013] (二）技术方案
[0014] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多阶段试验的重型车辆动力系统可 靠性评估方法，包括以下步骤：
[0015]S1、收集重型车辆动力系统各研制阶段试验中的故障间隔时间数据；
[0016]S2、利用各阶段故障间隔时间数据进行威布尔分布的参数估计，获得各阶段故障 间隔时间的威布尔分布；
[0017]S3、根据S2中获得的各阶段故障间隔时间的威布尔分布，计算额定无故障工作时 间下各阶段重型车辆动力系统的可靠度与可靠度置信下限；
[0018]S4、由S3中得到的各阶段重型车辆动力系统的可靠度与可靠度置信下限计算各 阶段试验的等效成败型数据；
[0019]S5、根据第一阶段的等效成败型数据构建可靠度的Beta分布Bet&1;
[0020]S6、将Betai作为先验分布，将第二阶段的等效成败型数据作为现场信息，进行贝 叶斯数据融合，得到考虑第一和第二阶段试验数据的可靠度Beta分布Beta1>2;
[0021] S7、将Beta1>2作为先验分布，将第三阶段的等效成败型数据作为现场信息，进行贝 叶斯数据融合，得到考虑第一、第二和第三阶段试验数据的可靠度Beta分布Beta1>2,3;
[0022] S8、按照S5-S7的方法，逐步融合后续研制阶段的等效成败型数据，最终得到考虑 所有研制阶段试验数据的重型车辆动力系统可靠度Beta分布函数Betaall;
[0023]S9、利用Betaall计算基于多阶段试验数据的重型车辆动力系统可靠度。
[0024] 优选地，步骤S2中，利用极大似然函数法进行威布尔分布的参数估计；
[0025] 优选地，步骤S3中，可靠度置信下限为置信度0. 9的单侧置信下限；
[0026] 优选地，步骤S3中，利用自助法计算可靠度置信下限，自助抽样次数为10的整数 倍，且大于或等于1000次；
[0027] 优选地，步骤S4中，利用矩法和可靠度置信下限的定义将可靠性评估结果转换为 等效成败数据。
[0028] (三）有益效果
[0029] 本发明利用重型车辆动力系统各研制阶段故障间隔时间的威布尔分布，得到额定 无故障工作时间下各阶段重型车辆动力系统可靠度的点估计和置信下限估计，进一步获得 各阶段的等效成败型数据。然后，从第一阶段开始，依次对各阶段的等效成败型数据进行 Beta分布下的贝叶斯数据融合，并以此进行基于多阶段试验数据的可靠性评估。由于考虑 了多阶段试验数据，并采用威布尔分布描述重型车辆动力系统故障间隔时间的分布，因此 该方法弥补了目前重型车辆动力系统可靠性评估只能考虑单一阶段试验数据，且不符合耗 损型失效特点的缺点，可靠性评估的可信度和试验信息的利用率较高。
【附图说明】
[0030] 附图是本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0032] 如附图所示，本发明提供了一种基于多阶段试验的重型车辆动力系统可靠性评估 方法，包括以下步骤：
[0033]S1、收集重型车辆动力系统各研制阶段试验中的故障间隔时间数据；
[0034]S2、利用各阶段故障间隔时间数据进行威布尔分布的参数估计，获得各阶段故障 间隔时间的威布尔分布，将第i阶段的威布尔分布函数记为Fjt);本实施例中，利用极大 似然函数法进行威布尔分布的参数估计；
[0035]S3、根据S2中获得的R(t)，计算额定无故障工作时间T下各阶段重型车辆动力系 统的可靠度民与置信度为0.9的可靠度单侧置信下限Ru ;本实施例中，利用关系式RJT)= 1-h(T)计算可靠度民；利用自助法计算可靠度单侧置信下限Ru，自助抽样次数ηι为10的 倍数，且大于或等于1000次，将自助样本计算得到的&个可靠度计算结果从小到大排列， 取第0.1*1^个可靠度计算结果作为置信度为0. 9的可靠度单侧置信下限Ru;
[0036]S4、由S3中得到民与!^计算各阶段试验的等效成败型数据（81，仁）；本实施例中， 利用矩法和置信下限的定义由民及Ru求得（Sl，A)，如式（1)所示，其中B表示Beta函数；
[0037] (1) 勹/
[0038]S5、根据第一阶段的等效成败型数据构建可靠度的Beta分布Bet&1，如式（2)所 示；
[0039] Beta! =BetaCs^ (2)
[0040] S6、将Betai作为先验分布，将第二阶段的等效成败型数据（s2,f2)作为现场信息， 进行贝叶斯数据融合，得到考虑第一、二阶段试验数据的可靠度Beta分布Beta1&g