公交车故障分布特性的调查与统计分析.pdf

使用维修 汽车实用技术 A U T O M O BIL EA P P LIE DT E C H N O L O G Y 2 0 1 7 年第瑚 2 0 1 7N O 1 1 0 1 6 6 3 8 j e I l k i1 6 7 卜7 9 8 8 2 0 1 7 0 2 0 7 l 公交车故障分布特性的调查与统计分析 翟浩龙1 ，薛亮1 ，裴东东2 ( 1 长安大学汽车学院，陕西西安7 1 0 0 6 4 ；2 河南省公路工程局集团有限公司，河南郑州4 5 0 0 0 0 ) 摘要：文章以城市公交车故障分布特性研究为对象，通过分析公交车维修数据库，准确掌握公交车故障分布规律， 实现了车辆使用可用度最大化与总维修费用最小化的统一，对于改善维修管理水平，促进我国公交企业提高维修成 本效益具有一定意义。 关键词：故障分布；维修；里程；配件 中图分类号：U 4 7 2 6文献标识码：A 文章编号：16 7 1 7 9 8 8 ( 2 0 1 7 ) 0 2 2 0 8 0 3 I n v e s t ig a t io na n dS t a t is t ic a lA n a l y s iso f t h eD is t r ib u t io nC h a r a c t e r is t ic so fB u sf a u l t Z h a iH a o l o n g ，X L ia n g ，P e iD o n g d o n g ( 1 S c h o o lo f A u t o m o b il e ，C h a n g a I lU n iv e r S i瓴S h a a l l ) 【iX ia I l7 1 0 0 6 4 ；2 H e n 锄P r o v in c ia lH i曲w a yE n g in e 丽n g B u r e a uG r o u pC o m p a n y H e n a nz h e n g 出o u4 5 0 0 0 0 ) A b s t r a c t ：1 h isa I t ic l eisa im e da tt h em ef a u l td is t r ib u t io no ft l l ec 毋b u s ，D u 曲m e 柚a l y s iso ft l l eb u sm a in t e n a I l c e d 砒出豁e ，a c c u m t e l y 伊弱pt l l eb u sf a il u r ed is 仃ib u t io n ，t oa c h ie v ea 啪if ie dV e h ic l ea v a il a b il i够m a 】( im iz a t io n 锄d m iI l im i洲o no f t I l et o t a Im a in t e n 锄c ec o s t ，t oif n p r o v et h el e V e lo f m a in t c n a I l c em a I l a g e m e n t a n dp r o m o t eC h in a sp u b l ic 仃a n S p o r te n t 郇r is e st oim p m V et h em a il l t e n 锄c ec o s ta n db e n e f ith a sc e n a ins i印if ic a n c e K e y w O r d s ：F a u l td is t r ib u t io n ；M a in t e n a n c e ；M n e a g e ；A c c e s s o r ie s C L CN O ：U 4 7 2 6D o c u m e n tC o d e ：AA r t ic l eI D ：1 6 7 1 7 9 8 8 ( 2 0 1 7 ) 0 2 2 0 8 0 3 引言 随着国家公交优先政策的逐步落实，各城市都在大力发 展城市公交，车辆在不断更新，各种新技术、新产品在公交 车上的应用使得车辆的操控性更好、更安全，各种乘车的优 惠措施也吸引着广大市民选择公共交通出行，这就要求公交 企业能够提供舒适、快捷的出行条件。城市公交公司一般拥 有成百上千辆车，每年需进行多次维修和保养来保证这些车 辆的正常运行。根据调查结果，维修和保养费用在车辆运行 成本中占有很大比例，一般可高达2 5 。而维修和保养的时 间及方式对车辆运行成本影响很大。因此，准确掌握公交车 故障分布，不仅可以提高其可靠性提供了可靠的依据，同时， 也便于车辆使用与维修部门及时掌握车辆的运行技术状况和 作者简介：翟浩龙，就读于长安大学汽车学院。 使用可靠性，合理地安排运输生产和维修作业。 1 、调查方案 在以前，故障的统计分析是很多行业常用的提高设备运 行效率、降低维护成本、或者改进设备制造质量的手段。目 前在汽车维修行业，由于测量手段的丰富和测量仪器技术水 平的提高，企业对故障统计分析工作不够重视，主要开展的 工作是按照汽车制造厂商的要求在指定维修站进行售后服务 的故障统计，其中的原因：一方面，车辆故障通常认为是具 有个案性的，因而，汽车驾驶员、汽车运输企业和维修企业 普遍不重视故障数据的收集、整理和分析；另一方面，这种 综合分析需要进行大量故障数据的统计分析，由于人力财力 的原因，维修企业也不便于开展这种数据分析工作。 根据可靠性理论，车辆故障统计分析着重于车辆故障的 汽车实用技术 2 0 1 7 年第2 期 时间分布，即研究车辆技术状况的变化规律，以改进产品质 量和确定合理的维修周期。车辆故障的空间分布即故障的发 生部位方面的统计分析则针对其具体使用条件。调查方案为： 1 ) 在一定数量有一定规模的公交车维修企业了解情况。 2 ) 对车辆所出现故障的类型与分布情况进行调查并收集 故障数据。 3 ) 故障调查与数据收集的时间应有足够的跨度，样本在 时间上的分布应该均匀。 2 、调查结果 文章以西安市某公交公司的公交车为研究对象，该公司 承担市内1 5 以上线路的运行，拥有上千辆车。公司针对这 些车辆，主要采取指定维修保养厂专门对公司所属车辆进行 维修，涉及车辆品牌有恒通、黄海、金陵、亚星、骊山、上 饶、申沃、扬子江、宇通、中通、金龙、东风等；目前该公 司所属公交车使用的燃料主要以天然气为主，也有少量汽油 车，柴油车，及纯电动车。本人通过实地蹲点调查，并结合 该维修厂近两年的所有公交车的维修档案，并加以统计分析。 2 1 数据的预处理 通常公交车维修厂管理信息系统中汽车配件的数据很 多，没有必要对所有的配件进行精细管理，由于数据库中定 义了许多汽车故障类型，多数情况下许多不同的故障类型在 维修时只需更换某一种配件即可，比如“减振器安装孔衬套 开裂”、“减振器安装孔衬套磨损”等，在相关故障发生时的 处理方式都是更换衬套。由于故障类型太多不便统计分析， 从而需要借助E x c e l 将使用配件相同或者发生故障在同一部 位的故障类型进行合并处理。其统计结果见下表1 。 表1 公交车整车故障部位分布 序号部位所占比例序呼部位所占比例 1刹车1 0 7 i8 座椅2 1 0 2 离合 1 0 3 1 9 监挖 1 9 9 3后门7 3 2 0 空调17 7 4灯6 4 2 l 冰箱 1 5 3 5 麝轮 6 4 2 2 喇叭1 5 ( ) 6前门4 7 2 3 电瓶l ，3 夸 7方向机4 7 2 4 后桥I 2 5 8 前轮 4 I 2 5 油门 11 4 9 排捎3 8 2 6 于臀器0 7 9 1 0 变速箱 3 8 2 7 水泵 ( 1 7 1 儿仪表3 6 2 8 炎街O 7 1 J 2 发电机 3 5 2 9 机滤0 6 3 1 3 风扇 3 4 3 0 宝塔餐 n 2 5 1 4 缓建器 3 1 3 I 电源开兕 0 2 2 J 5雨捌2 9 3 2 轮胎螵艘n 2 2 1 6 打气泵 2 9 3 3 倒即镜 n 0 5 1 7碍达2 2 由表1 中数据，可清晰看出公交车常见故障的部位分布 情况，结合公交车在城市道路复杂的路况，以及每天上下班 高峰时段，超载负荷条件下工作，也加剧了这些故障部位的 发生。 2 2 确定故障的分布规律 有了预处理过的故障类型和故障里程数据，就可以确定 这种故障服从何种分布以及分布的参数，从而确定其故障分 布规律。具体来说，先选择一种分布并进行参数估计，然后 给定显著性水平分别对每种分布进行拟合检验，从而确定合 适的分布类型及参数。 以2 参数威布尔分布为例，其分布函数为： F ( 1 ) = 1 唧卜国9 】 ( 1 ) 式中l 故障里程数， 0 ，B 1 ，表示参数。 对式( 1 ) 2 边2 次取对数得： l m 丢面2B 1 n ( 1 ) 一B l n ( 2 ) 令x i2 l n l i、y j2 南、a 2B l n 旺、b 2 B 下标i表示样本序号，则有： y I - a + b x i( 3 ) 利用已有的数据可进行线性回归分析并求得a 和b ，进 而推导出参数a 、D 。然后，对各种分布类型及其推出的参 数进行检验，如果检验通过则认为服从该分布，如果2 种以 上分布都通过检验则选择置信度大的。 2 3 确定任一里程数某故障的故障率 确定某故障的分布规律后，就可以确定该故障任一里程 数上的故障率，由于故障可能重复发生，所以这里分为2 种 情况： 情况1 ：对于故障发生周期很长的故障类型，通常其对 应的零备件设计寿命也很长，在任一里程数上的故障率可用 下式表示： 灭( L ) = 器 ( 4 ) 情况2 ：对于故障发生周期较短的故障类型则通常对应 设计寿命中等的零备件，由于系统的原因，首次发生故障并 更换零件后，该零件的寿命通常不及新车状态下同种零件的 寿命。因此，更换零备件后的故障分布描述要进行修正，仍 以威布尔分布为例，修正后的分布函数为： G 西= 1 一e x p 卜0 】口 ( 5 ) l = l - l o( 6 ) 式中：l 旷一首次发生故障并更换备件的里程数； 1 一自更换零件算起的新里程； 、霉一分别为修正后的参数。 令更换前的故障率x 。( z ) = 当然，更换后的故障率 2 ( f ) = 罴。 此时任一里程数L 上的故障率为： A ( L ) = 1 ( ) + 臂1 l ( ) 2 ( ) 删 ( 7 ) 式中故障率的构成主要分为2 个部分：一是从未出现故 障情况下，在该里程时首次故障的概率； 2 0 1 7 年第2 期 翟浩龙等：公交车故障分布特性的调查与统计分析 2 1 0 二是以前某里程上己出现故障并更换，在该里程时再次因此上式可写为： 出现故障的概率。 对于威布尔分布则有： m ) = ：0 弘1 + C ： p 1 ；0 卜1 d l ( 8 ) 2 4 确定配件需求。为车辆维修提供更好的依据 确定了某故障在任一里程数下的故障率，再根据故障与 备件的对应表、当地整车的保有量、行驶里程数，即可确定 某一时段的备件需求。由于使用要求和使用条件不同，即使 是同时销售的不同车辆，一段时间后其行驶里程是不一样的， 并且无法精确统计，但是数据库中整车销售时间是确定的， 从而可以确定整车的使用时间，因此建立销售时间与行驶里 程数的对应关系，并以使用时间t 近似取代行驶里程l 。 对维修档案中所有该型车的行驶里程数以及购买时间进 行分析，先求每辆车的日均行驶里程( k 耐d ) ，再对样本求 均值，由于本文的研究对象是客车，在同一地区使用规律基 本相似，因此样本散布不太大，且服从正态分布。经计算分 析( 剔除了少数明显例外的数据) ，本文研究对象的日均行驶 里程为2 0 0 删d 。 从而得出自首批销售日起至T 时刻某故障的故障数x 为： x = 0A ( t ) N ( t ) d t ( 9 ) 式中N ( t ) 一一某地区销售时间为t 的整车保有量。由于 预测未来某一段时间的备件需求量( 比如某月的需求量) ，则 这段时期的备件需求量为： x = e ) L ( t ) N ( t ) d t ( 1 0 ) 式中：f 。，屯一计算期的起止时间。 实际操作中，因许多数据特别是销售数据是按月统计的， x k = 譬1 九( 1 i) N ( k j ) ( 1 1 ) 式中：k - 一自销售期至统计期的总月数； ( 动一一使用了j 月的整车保有量； 厶一一与使用时间对应的里程数。 故障数确定了，根据故障与配件的对应表，相应的配件 需求就可以确定，因此确定配件需求的关键在于对汽车故障 规律的分析。 3 、结论 文章以最小化公交运营企业的维修费用为目的，通过对 公交车故障分布特性的研究，科学合理改进公交车维修策略， 维修厂能够按照最佳维修检测间隔，科学合理更换配件，进 行有针对性和有预见性的维护、维修活动消除车辆故障，在 保证可靠性的前提下，有效地减少