随着科技的发展,节能、环保的轨道车辆车厢LED正在快速替代轨道车辆中传统的荧光灯。但轨道车辆车厢LED照明控制系统的可靠性仍然存在着诸多问题,其可靠性研究已经成为企业和科研工作者关注的热点。在吉林省教育厅项目“轨道车辆LED照明系统设计与开发”和国家自然科学基金项目“基于虚拟现实技术的复杂机电系统故障预报与最优维护研究”的支持下,对轨道车辆车厢LED照明控制系统的可靠性进行了研究。首先,在功能上对轨道车辆车厢LED照明控制系统进行了划分,可分为主供电电路和控制电路。并对主供电电路中的主供电电源、LED交流驱动电源、LED灯板以及控制电路中的控制主核心电路、CAN总线、微处理核心以及亮度采集器的工作原理进行了分析。然后,在深入分析可靠性研究方法的基础上,应用可靠性框图建模方式对轨道车辆车厢LED照明控制系统进行了可靠性分析,同时以LED驱动电源为例分析了电路的可靠性及整体电路的平均失效前时间(MTTF)。采用故障树分析法对轨道车辆车厢LED照明控制系统进行定量分析和定性分析,找出了影响其可靠性的因素,并从中确定出最薄弱的环节。为了分析可靠性最薄弱环节对系统可靠性的影响程度,提出了一种带漂移参数的Wiener过程的剩余寿命预估方法,并基于Bayes方法对参数进行估计,推导出参数估计的详细过程和剩余寿命的概率密度函数解析表达式。以LED驱动电源为例,设计了LED驱动电源加速退化试验,在不同的应力梯度下测得了LED驱动电源输出电流的退化数据,在此基础上实现了对LED驱动电源在不同温湿度条件下的可靠度评估和剩余寿命预测,从而验证了理论方法的正确性和可行性。同时该寿命评估方法提高了评估精度,降低了预测的不确定性,也为其他同类产品的寿命预测提供参考依据和方法。最后,为了提高轨道车辆车厢LED照明控制系统可靠性及延长其寿命,对系统提出了容错设计、加固设计等措施与建议,并针对LED驱动电源提出了五种驱动方案。利用可靠性框图法表示出各个组成部分的逻辑关系,并根据不同的可靠性框图模型列出了其可靠度表达式,最后从使用寿命、经济性角度出发,确定了LED驱动电源的最佳工作方案,提高了轨道车辆车厢LED照明控制系统的可靠性。
