数据来源与特点：完善您的轨道交通RAMS工程基础

收集可靠性数据是为了更好地在列车产品寿命周期内有效的利用数据，进而为改进列车产品的设计和生产提供信息，同时为管理提供决策依据。

可靠性数据的来源贯穿于列车产品的设计、制造、使用、维修等全寿命周期，也就是从原材料和元件的供应到现场使用、维护等所有方面。可靠性数据主要从两方面得到，一是从实验室进行可靠性试验中得到（试验数据）；另一是从列车产品实际使用现场得到（现场数据）。从这两方面得到的是数据各有所长，互为补充，缺一不可。

1）试验数据主要在产品研制阶段和生产阶段获取。主要来自列车的研制、生产阶段RAMS数据信息，同时还有来自可靠性试验、寿命试验或加速寿命试验，也可来自功能试验、环境试验、定期试验等。数据的收集一般比较完善，设计人员可根据事先的要求来记录所需的数据。

2）现场数据是列车产品在实际使用中得到的数据。现场数据反映了列车产品在实际使用环境和维护条件下的情况，比之实验室的模拟条件更代表了列车产品的表现。同时也由于使用地区、环境条件等方面的差异，相同列车产品的可靠性功能不同，所以现场数据波动较大，处理时必须按不同情况和处理要求进行分类。

1.试验数据

从实验室得到的数据是质量优良的数据。因为数据的收集者往往是分析数据的本人，对试验目的、方法完全了解，因而所获得数据的不确切性要小很多。如果试验条件的制定和方案的实施能较真实地模拟使用中的条件，那么得到的数据将是可靠的，而且由于人为控制其试验条件，对试验中发生的故障现象的研究将会更深入。

试验数据可以来自可靠性试验、寿命试验或加速寿命试验，也可以来自功能试验、环境试验、定期试验或综合试验等。

可靠性试验主要以截尾试验为主，它们分为定数截尾试验、定时截尾试验和随机截尾试验。在可靠性试验中，参加试验的产品通常只有部分发生故障，如果在试验中全部产品都发生故障，则可称其为完全寿命试验。

定数截尾和定时截尾试验中，根据样品有无替换又分为有替换定数和定时截尾试验及无替换定数和定时截尾试验四种。

（1）定数截尾试验 试验前规定产品的故障数r，试验进行到故障数达到规定故障数r就终止试验。若试验进行中，一个产品出现故障就用一个好的样品替换上去继续试验，直至到达规定故障数终止，这就是有替换定数截尾试验，记为（n，R，r），试验自始至终保持样本数不变。若试验中将故障的样品撤下不再补充，而将残存的样品继续试验到规定的故障数r才停止，这就是无替换定数截尾试验，记为（n，U，r），如图6-1所示。

图6-1 定数截尾试验

n-参加试验的样品数 r-规定的故障数 t1-故障样品的故障时间

（2）定时截尾试验 试验前规定产品的试验时间t₀，试验进行到规定的试验时间，就终止试验，试验也分有替换定时截尾试验和无替换定时截尾试验，分别记为（n，R，t₀）和（n，U，t₀），如图6-2所示。

图6-2 定数截尾试验

n 参加试验的样品数t_o 规定的试验时间 t_i故障样品的故障时间 r规定的故障数

通过可靠性试验获得产品的故障数据，即可分析、评估产品的可靠性参数。为使评估结果准确，最好在整个试验过程中采用自动监测，进行连续测试，以得到确切的故障时间，而不致在最后的分析中引进较大误差。但是，连续测试不仅在技术上要求高，而且费用也高，甚至做不到，因此不得不采取间隔测试的方法。测试的时间间隔可以相等，也可以不等，其长短与产品的寿命分布形式有关；如果指数分布，则开始测试时间间隔可以短一些，然后随着测试的进行，时间间隔可以加长；若为正态分布，则开始测试时间间隔可以长一些，以后随着测试的进行，时间间隔可以缩短，主要目的是不要将故障过于集中在少数几个测试间隔内。如果一个测试间隔中有一个以上的故障，则每个故障时间按下面的方法进行计算：

设某测试间隔（t_k-1，t_k）中测得故障数为r_k，则在此间隔内的第j个故障时间t_kj为

将试验中样品的故障时间t _i按其大小顺序进行排列，得一顺序统计量。对完全寿命试验为

0≤t_（1）≤t_（2）≤…≤t_（n） （6-2）

对定数截尾试验，为

0≤t_（1）≤t_（2）≤…≤t_（r） （6-3）

对定时截尾试验，为(www.xing528.com)

0≤t_（1）≤t_（2）≤…≤t_（r）≤t₀ （6-4）

在定时截尾数据中所观测到的故障数据可以定义为试验中的“随机变量”；反之，在定数截尾数据中试验的截尾时间可以定义为“随机变量”。也就是说，在后者的情况下，试验何时结束是事先不知道的。因此，在工程实际中，规定试验截尾时间的定时截尾试验用得更多一些。

2.现场数据

列车在实际使用过程中得到的数据为现场数据。其中记录列车产品开始工作至故障的时间（故障时间）及开始工作至统计之时尚未故障的工作时间（无故障工作时间）的数据是用来评估可靠性参数的重要数据，对于这些数据应特别注意收集。现场数据是极其宝贵的，它反映了产品在实际使用环境和维护条件下的情况，比实验室的模拟条件更代表了产品的表现。美国的一些厂家认为：厂内试验无论如何做也不可能完全复现真实使用条件；同时，对有些可靠性指标来说，如MTBF，靠厂内试验花费太多。但由于使用地区、环境条件等差异，相同产品其可靠性性能不同，所以现场数据波动比较大，处理时必须按不同情况和处理要求进行分类。

现场数据中，产品投入使用的时间不同，观测者记录数据时除故障时间外，还有一些产品统计时仍在完好地工作，以及使用中途因某种原因产品会转移他处等，形成了现场数据随机截尾的特性。这是一种随机截尾试验，即产品进行可靠性试验时，由于种种原因一些产品中途撤离了试验，未做到寿终或试验终止，现场得到的这些数据可用图6-3表示。其中包括一些产品的故障时间和另一些产品的无故障工作时间，即删除样品的撤离时间。

图6-3 现场试验、随机截尾

—样品故障 o—样品撤离数 t₀—试验截止时间

t₁，t₂，…，t_r—故障样品的故障时间

s₁，s₂，…，s_k—删除样品的撤离时间

在现场数据中，对产品实际工作时间的记录是需要注意的，很多产品在使用中无法记录其实际工作时间，只知其工作的日历时间，如测试仪表之类。

现场信息是十分重要的，而收集信息需要建立相应的系统，花费一定的人力、费用，实现起来难度还是比较大的。

由于这是企业活动，会遇到获得现场信息而得到的效益和相应负担的矛盾，所以必须要处理好其关系，正确地整理和权衡两者，并予以实施。

具体问题分为以下三点：

1）在现场中获得产品故障信息，并将其传达到工厂的途径是多种多样的，它们因产品的种类、销售方式、维护方式、调查方式的不同而不同，而且实施的难易程度因途径而异。若难度高，费用和相应的投入人力的负担也重，所以因获得信息而产生的效益与负担的程度应处于适当的平衡。

2）故障信息的质量要达到可靠性分析的要求。

3）正确地反映现场全体的状况，没有偏见。

一般来说，企业都会对现场中的故障作统计，但这些统计不适用于可靠性分析。

3.可靠性数据的特点

（1）时间性 可靠性数据多以时间来描述，产品的无故障工作时间反映了它的可靠性。这里的时间概念是广义的，包括周期、距离（里程）、次数等，如列车的行驶里程。

（2）随机性 列车产品何时发生故障是随机的，所以描述其故障发生时间的变量是一个随机变量。

（3）有价性 从两个方面来看，可靠性数据都是有价的。首先，数据的收集需花费大量的财力和物力，所以它本身的获取就是有价的；其次，经分析和处理后的可靠性数据，对可靠性工作的开展和指导有很高的价值，其所创造的效益是可观的。

（4）时效性和可追溯性 可靠性数据的产生和利用与产品寿命周期各阶段有密切的关系，各阶段的数据反映了该阶段产品的可靠性水平，所以数据的时效性很强。

随着时间的推移，可靠性数据反映了产品可靠性发展的趋势和过程，如经过改进的产品其可靠性得到了增长，当前的数据与过去的数据有关，所以数据本身还具有可追溯性的特点。