轨道车辆车厢LED照明控制系统可靠性研究

摘要

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。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 论文选题来源

1.2 论文的研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的主要研究工作

第二章 轨道车辆车厢LED照明控制系统工作机理分析

2.1 主供电电路模块工作机理分析

2.2 控制电路工作机理分析

2.3 小结

第三章 轨道车辆车厢LED照明控制系统可靠性建模与分析

3.1 系统可靠性概述

3.2 LED照明控制系统可靠性建模与分析

3.3 小结

第四章 基于故障树的轨道车辆车厢LED照明控制系统可靠性影响因素分析

4.1 故障树理论与分析方法

4.2 故障树的建立

4.3 故障树的数学描述

4.4 故障树的评定

4.5 可靠性影响因素分析

4.6 小结

第五章 轨道车辆车厢LED照明控制系统剩余寿命预测方法研究

5.1 轨道车辆车厢LED照明控制系统剩余寿命评估

5.2 试验验证

5.3 结论

第六章 提高轨道车辆车厢LED照明控制系统可靠性方案设计

6.1 LED照明控制系统容错设计

6.2 LED照明控制系统加固设计

6.3 高寿命LED驱动系统设计

6.4 小结

第七章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果