模糊综合评判法在客车固有可靠性评价中的应用

张天宇，张 聪，任保宽，党 楠

Zhang Tianyu，Zhang Cong，Ren Baokuan，Dang Nan

（长安大学，陕西 西安 710064）

模糊综合评判法在客车固有可靠性评价中的应用

张天宇，张 聪，任保宽，党 楠

Zhang Tianyu，Zhang Cong，Ren Baokuan，Dang Nan

（长安大学，陕西 西安 710064）

为准确评价客车固有可靠性，确定了客车固有可靠性的评价指标及其标准值，建立了评价等级及其划分标准，以此形成客车固有可靠性评价的模糊综合评判模型。通过实例验证所提出方法及模型的科学性、可行性。

客车；固有可靠性；模糊综合评判法；评价指标

0 引 言

客车可靠性是影响其运行安全的重要指标之一。2011年道路交通事故统计表明，因车辆故障造成的事故有8 887起，造成至少5 250人死亡[1]。客车设计制造阶段所赋予的产品质量和可靠性水平，对其产品的寿命和可靠性有根本的影响，是客车使用可靠性的基础。评价客车固有可靠性，使具有高固有可靠性的客车进入营运市场，从源头上保障客车的可靠性，是保证运行安全的基础。采用基于模糊集理论的模糊综合评判法对客车固有可靠性进行评价，可以将一些边界不清、不易定量的因素定量化，从多个因素对被评价事物进行综合性评价，使评价结果准确可靠。文中通过调研及专家咨询合理确定评价指标等级和各指标权数分配，保证评价结果的可靠性，并结合实例对客车固有可靠性进行评价。

1 建立模糊综合评判模型

1.1 确定因素集

因素集是评价对象的评价指标的集合[2]。固有可靠性的因素集由单项评价指标——客车首次故障里程Tf、客车平均故障间隔里程Tb、当里故障率D组成，因素集为U，U={u1, u2, u3}={Tf, Tb, D}。

1.2 确定评定集及等级划分标准

评定集是评价等级的集合。评价等级是对客车可靠性各有关指标的执行状况所做的区域划分，最少为2级[3]，根据调研及专家意见，将评定集V分为3级，V={ v1、v2、v3}。

其中，v1代表可靠性优，允许投入市场运营；v2代表可靠性一般，允许投入市场运营，但有待改进；v3代表可靠性差，禁止投入市场运营。

得到的客车固有可靠性等级划分标准如表1。

表1 客车固有可靠性等级划分标准

表中，∂1代表可靠性关键项评定结果；∂2代表可靠性指标综合评定结果。

可靠性关键项是试验总里程中整车（包括主要总成）的1类故障（致命故障）和主要安全总成（转向系、制动系、悬架、车桥、车架及车身骨架）的2类故障（严重故障）发生情况[4]。若客车可靠性试验中整车无1类故障且主要安全总成无2类故障，则∂1=1；否则∂1=0；可靠性综合评定∂2的计算见式（1）。

1.3 计算隶属度矩阵

1）可靠性指标标准值的确定

得到各试验总里程下的客车可靠性评价指标标准值。

根据在各地调研所得客车定型试验数据，抽取部分客车样本，得到试验里程在30 000 km时的客车可靠性评价指标标准值如表2。

表2 客车可靠性评价指标标准值

2）隶属度计算

隶属度计算如下：

（1）如果试验值Q在区间外，则

以上计算可得到各指标的隶属度rij，从而得到隶属度矩阵R。

1.4 确定权重向量

为了反映各评价指标的重要程度，对各评价指标分配一个相应的权数ai（ai≥0,∑ai=1），表示第i个评价指标的权重，各权重组成的集合A=[a1，a2，a3]为权重向量。由专家评判法得出该向量为A=[0.15 0.35 0.5]。

1.5 确定模糊综合向量

隶属度矩阵R中不同的行反映了被评价对象从不同的单因素来观察各评价指标的隶属程度。用模糊权向量A将不同的行进行综合就得到被评价对象从总体上来看对各评价指标的隶属程度，即模糊评价综合向量B，B=[b1，b2，b3]，B=AR。

1.6 计算∂2

2 实例分析

某客车生产企业在某汽车试验场对以下6辆车（依次编号a，b，c，d，e，f）进行了试验总里程为30 000 km的整车产品定型可靠性试验，实验结果如表3。

表3 客车可靠性指标统计计算表

以a车为例，进行固有可靠性模糊综合评价，可靠性单项指标分别为：Tf=4 286 km，Tb=4 684 km，D=0.17次/103km。

计算步骤如下：

1）计算隶属度矩阵R

试验总里程30 000 km，标准值矩阵

i=1时，2 210 km< Tf<4 420 km，试验值在区间（s13, s12）内，

i=2时，2 520 km

2）计算模糊评价综合向量B

分析：整车无1类故障，主要安全总成无2类故障，故∂1=1；且∂2=58.26（<60），由表1可知该试验车固有可靠性等级为差，禁止投入市场运营。

同理得出其余5辆车的固有可靠性，等级评价结果如表4。

表4 固有可靠性等级评价结果

评定结果表明，d车固有可靠性优，允许投入市场运营；f车首次故障间隔里程和平均故障间隔里程仅略高于中等水平，固有可靠性一般，允许投入市场运营，但有待改进；a，b，c车首次故障间隔里程和平均故障间隔里程均低于中等水平，c车的当量故障率也低于中等水平，固有可靠性差，禁止投入市场运营；e车首次故障间隔里程、平均故障间隔里程及当量故障率均高于中等水平，综合性能一般，但因其有1类故障或重要安全总成的2类故障，可靠性关键项评定结果为0，固有可靠性差，禁止投入市场运营。

3 结 论

1）模糊综合评判法的关键在于各项评价指标的选取、权数分配及评价指标标准值的建立，通过大量统计分析，科学合理地建立模型，保证了固有可靠性评价的准确性。

2）通过实例验证，得出了6辆车的固有可靠性等级，判定是否可进入运营市场。

3）评价客车固有可靠性，是在客车进入运营市场前确定产品的可靠性，严把准入关，可督促生产企业不断改善客车的可靠性，提高运营安全性。

[1] 公安部交通管理局．中华人民共和国道路交通事故统计年报（2011年度）[M]．北京：公安部交通管理科学研究所，2012.

[2] 汪应洛．系统工程[M]．北京：机械工业出版社，2009.

[3] 宋年秀，李世武，刘玉梅，等．大修汽车可靠性加权综合评价方法[J]．汽车技术，1999，（2）：35-39.

[4] QC/T 900-1997 汽车整车产品质量检验评定方法[S].

U461.7

A

2012-12-03

1002-4581（2013）02-0022-03