®¸nh gi¸ ®é tin cËy cña hÖ ®éng lùc
tμu vËn t¶i biÓn theo quan ®iÓm
hÖ thèng cã phôc håi
PGS. TS. §ç ®øc tuÊn
Bé m«n §Çu m¸y - Toa xe
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §H GTVT
ThS. NCS. NguyÔn Trung H¶i
Khoa C¬ - §iÖn - Häc viÖn H¶i qu©n
Tãm t¾t: Bμi viÕt tr×nh bμy qu¸ tr×nh tÝnh to¸n, x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu ®é tin cËy cña hÖ ®éng
lùc mét sè lo¹i tμu ®ang sö dông trong ngμnh vËn t¶i biÓn ViÖt Nam theo quan ®iÓm hÖ thèng
cã phôc håi, th«ng qua viÖc kh¶o s¸t thêi gian lμm viÖc kh«ng háng vμ thêi gian phôc håi h−
háng cña c¸c ph©n hÖ trong qu¸ tr×nh khai th¸c.
Summary: The article describes the calculating process, the specification of reliability
index of a vessel dynamic system currently operating in Vietnam on a rehabilitated system
basis, through a survey on non-breakdown operation time and time for system breakdown
rehabilitation during its exploitation.
I. më ®Çu
Trong [1] ®· giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu vµ kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®é tin cËy cña hÖ ®éng
lùc tµu vËn t¶i biÓn Tr−êng Sa vµ HQ víi t− c¸ch lµ hÖ thèng c¸c phÇn tö liªn kÕt nèi tiÕp kh«ng
phôc håi (tøc lµ chØ kh¶o s¸t thuÇn tuý thêi gian lµm viÖc gi÷a c¸c lÇn háng cña c¸c ph©n hÖ mµ
kh«ng xÐt tíi qu¸ tr×nh phôc håi cña chóng, ph−¬ng ¸n 1).
Trong bµi viÕt nµy tr×nh bµy néi dung x¸c ®Þnh ®é tin cËy cña hÖ ®éng lùc c¸c tµu Tr−êng
Sa vµ HQ theo quan ®iÓm lµ hÖ thèng c¸c phÇn tö liªn kÕt nèi tiÕp cã phôc håi (tøc lµ kh¶o s¸t
®ång thêi thêi gian lµm viÖc gi÷a c¸c lÇn háng vµ thêi gian phôc håi cña c¸c ph©n hÖ, ph−¬ng
¸n 2).
II. C¬ së x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu ®é tin cËy cña c¸c phÇn tö cã phôc håi
C¸c chØ tiªu ®Þnh l−îng cña tÝnh kh«ng háng cña c¸c phÇn tö cã phôc håi bao gåm: X¸c
suÊt lµm viÖc kh«ng háng, thêi gian lµm viÖc trung b×nh tíi háng, ®Æc tr−ng vµ th«ng sè dßng
háng.
TÊt c¶ c¸c tÝnh to¸n ®é tin cËy ®èi víi c¸c phÇn tö kh«ng phôc håi ®Òu cã thÓ ¸p dông cho
c¸c phÇn tö cã phôc håi nÕu tÝnh ®Õn lÇn h− háng ®Çu tiªn. §iÒu liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh lµm
viÖc tiÕp theo cña phÇn tö phôc håi lµ nã kh¸c biÖt mét c¸ch ®¸ng kÓ so víi c¸c phÇn tö kh«ng
phôc håi. B¶n chÊt cña sù kh¸c biÖt nµy ®−îc biÓu hiÖn trªn biÓu ®å thêi gian hiÓn thÞ trªn h×nh 1.
0
LV PH LV K LV SC LV PH LV BD LV PH LV
L1 L2 L3
L
T1 T2 T3
T
0 t1 (l1) t2(l2) t3 (l3)
H×nh 1. BiÓu ®å lμm viÖc vμ ®å thÞ dßng háng cña cña hÖ thèng
LV - thêi gian lμm viÖc
PH - thêi gian phôc håi kh¶ n¨ng lμm viÖc
BD, SC - thêi gian b¶o d−ìng kü thuËt vμ söa ch÷a ®Þnh kú
K - thêi gian ngõng lμm viÖc (nghØ lμm viÖc, kh«ng lμm viÖc)
Trªn biÓu ®å nµy theo trôc thêi gian tõ mét thêi ®iÓm ban ®Çu t = 0 nµo ®ã b¾t ®Çu biÓu
diÔn c¸c kho¶ng thêi gian lµm viÖc LV cña hÖ, thêi gian phôc håi kh¶ n¨ng lµm viÖc PH, thêi
gian b¶o d−ìng kü thuËt BD, thêi gian söa chöa ®Þnh kú SC vµ thêi gian kh«ng lµm viÖc K.
C¸c thêi ®iÓm xuÊt hiÖn h− háng cña hÖ vµ c¸c thêi ®iÓm kÕt thóc viÖc phôc håi kh¶ n¨ng
lµm viÖc ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 1 b»ng c¸c ®−êng ph©n c¸ch nÐt ®Ëm. §é dµi kho¶ng thêi gian
cña c¸c giai ®o¹n lµ c¸c ®¹i l−îng ngÉu nhiªn. Khi c¸c ®o¹n LV cµng dµi vµ khi c¸c ®o¹n PH,
BD, SC cµng ng¾n còng nh− sè l−îng c¸c ®o¹n ®ã cµng Ýt th× hÖ thèng cµng tin cËy.
T¸ch c¸c ®o¹n LV trªn biÓu ®å thêi gian vµ s¾p xÕp chóng kÕ tiÕp nhau (xem h×nh 1) ta
nhËn ®−îc mét ®å thÞ dßng háng, biÓu thÞ mét c¸ch trùc quan bëi mét d·y c¸c ®iÓm víi täa ®é t1,
t, …, t vµ bëi c¸c kho¶ng c¸ch gi÷a chóng víi nhau.
2 n
T1 = t - 0; T
12 = t - t ; …; T
2 1 i = ti - ti-1
V× vËy khi m« t¶ x¸c suÊt dßng biÕn cè cã thÓ biÓu diÔn nh− mét d·y c¸c ®¹i l−îng ngÉu
nhiªn: t1 = L ; t
12 = L + L ; t
1 2 3 = L + L
1 2 + L3 hoÆc T1, T , T ,…, T
2 3 n .
Thùc hiÖn viÖc xö lý c¸c sè liÖu thèng kª cÇn thiÕt [3] cã thÓ nhËn ®−îc mËt ®é ph©n bè x¸c
suÊt thêi gian lµm vÞªc cña c¸c chi tiÕt, phÇn tö hoÆc cña hÖ thèng tíi khi háng (hoÆc gi÷a c¸c
lÇn háng) f(t), sau ®ã theo c¸c c«ng thøc ®· tr×nh bµy [1] ®èi víi c¸c s¶n phÈm kh«ng phôc håi,
cã thÓ tÝnh to¸n x¸c suÊt lµm viÖc kh«ng háng vµ trÞ sè thêi gian lµm viÖc trung b×nh tíi háng
cña c¸c phÇn tö hoÆc c¸c hÖ thèng cã phôc håi.
C¸c biÓu thøc ®¸nh gi¸ ®é tin cËy cña hÖ thèng cã c¸c phÇn tö liªn kÕt nèi tiÕp ®−îc x¸c
®Þnh nh− sau [2]:
2.1. §èi víi hÖ c¸c phÇn tö liªn kÕt nèi tiÕp kh«ng phôc håi
2.1.1. Hμm tin cËy (X¸c suÊt lμm viÖc kh«ng háng)
- Ph©n bè Mò
, (1)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
=
‡”
λ
n
1i
is t.exp)t(P
- Ph©n bè Gauss
∏
=⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
−
−
=
n
1i
i
i
i
i
sa
F
at
F1
)t(P
, (2)
2.1.2. X¸c suÊt háng
- Ph©n bè Mò
,
(3)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛λ−−= ∑
=
n
1i
is t.exp1)t(Q
- Ph©n bè Gauss
∏
=⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
σ
−
−
−=
n
1i
i
i
i
i
sa
F
at
F1
1)t(Q , (4)
2.2. §èi víi hÖ c¸c phÇn tö liªn kÕt nèi tiÕp cã phôc håi
2.2.1. Hμm tin cËy (X¸c suÊt lμm viÖc kh«ng háng)
- Ph©n bè Mò
()
[
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧μ+λ−
μ
λ
+
μ+λ
μ
=t.exp.1)t(P ss
s
s
ss
s
s
]
, (5)
2.2.2. HÖ sè s½n sμng lμm viÖc cña hÖ
ss
s
s
Sμ+λ
μ
=
∑
=
γ+
=n
1i
i
s
1
1
S
hoÆc , (6)
2.2.3. Hμm s½n sμng
- Ph©n bè Mò
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
γ
λ
+λ−+= ∑∑
∑
−
=
=t.exp.KS)t(S
n
1i n
1i
i
n
1i
i
isss , (7)
2.2.4. X¸c suÊt háng
- Ph©n bè Mò
(
[
{
t.exp1)t(Q ss
ss
s
sμ+λ−−
μ+λ
)
]
}
λ
=, (8)
2.2.5. HÖ sè kh«ng s½n sμng cña hÖ
∑
∑
=
=
γ+
γ
=n
1i
i
n
1i
i
s
1
K
ss
s
s
Kμ+λ
λ
= hoÆc , (9)
2.2.6. Hμm kh«ng s½n sμng
- Ph©n bè Mò
()
[
⎭
⎬
⎫
⎩
⎨
⎧μ+λ−
λ
μ
+
μ+λ
λ
=t.exp.1)t(K ss
s
s
ss
s
s
]
, (10)
trong ®ã:
s
λ- c−êng ®é háng cña hÖ
∑
=
λ=λ
n
1i
is , (11)
s
μ- c−êng ®é phôc håi cña hÖ
∑
∑
=
=
γ
λ
=μ n
1i
i
n
1i
i
si
i
iμ
λ
=γ
, víi , i = 1, 2, 3, 4, 5. (12)
Tõ c¸c gi¸ trÞ c−êng ®é háng vµ c−êng ®é phôc håi cña tõng ph©n hÖ, theo c¸c c«ng thøc
(1) - (10) tiÕn hµnh x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ®é tin cËy tõng ph©n hÖ vµ cña tæng thÓ hÖ ®éng lùc
cho c¶ qu¸ tr×nh kh¶o s¸t 1993 - 2002.
iii. KÕt qu¶ x¸c ®Þnh c¸c chØ tiªu ®é tin cËy cña hÖ ®éng lùc tμu Tr−êng Sa
vμ tμu HQ khai th¸c trong ngμnh ®−êng biÓn ViÖt Nam giai ®o¹n 1993 - 2002
Khi coi c¸c bé phËn trong hÖ ®éng lùc lµ c¸c phÇn tö liªn kÕt nèi tiÕp cã phôc håi, tøc lµ
võa xÐt tíi qu¸ tr×nh lµm viÖc kh«ng háng cña c¸c ®èi t−îng, võa xÐt tíi qu¸ tr×nh phôc håi cña
chóng, c¸c th«ng sè ®é tin cËy ®−îc x¸c ®Þnh vµ ®−îc thÓ hiÖn trong c¸c b¶ng 1 - 4.
§å thÞ hµm tin cËy t−¬ng øng víi hai ph−¬ng ¸n ®−îc thÓ hiÖn trªn c¸c h×nh 2 - 5.
B¶ng 1. KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c th«ng sè ®é tin cËy cña c¸c hÖ thèng ®éng lùc
trªn tμu Tr−êng Sa vμ tμu HQ tæng hîp cho c¶ giai ®o¹n 1993 - 2002
C¸c thiÕt bÞ
phôc vô hÖ
®éng lùc
C¸c æ ®ì
vµ æ chÆn
hÖ trôc
Tæng hîp
cña hÖ
®éng lùc
æ ®ì chÆn
hÖ trôc
§éng c¬
chÝnh
C¸c æ ®ì
hÖ trôc
TT C¸c th«ng sè
1993 - 2002 1993 - 2002 1993 - 2002 1993 - 2002 1993 - 2002 1993 - 2002
I Tµu Tr−êng Sa (TS)
101,24727 108,42215 189,30649 129,3889 142,06553 109,7228
1.1 Kú väng to¸n thêi gian
lµm viÖc gi÷a c¸c lÇn
háng, T , [ngµy]
lvi
1.2 C−êng ®é háng, 0,00988 0,00922 0,00528 0,00773 0,00704 0,00911
i
λ
,[ngµy -1]
9,35291 5,21004 13,97908 8,01755 9,14123 7,67686
1.3 Kú väng to¸n thêi gian
phôc håi h− háng, Tfhi,
[ngµy]
1.4 C−êng ®é phôc håi h−
háng,
0,10692 0,19194 0,07154 0,12473 0,10939 0,13026
i
μ
-1
,[ngµy ]
1.5 HÖ sè s½n sµng,
i
S0,9154 0,9542 0,9313 0,9416 0,9395 0,9346
II Tµu HQ
2.1 Kú väng to¸n thêi gian
lµm viÖc gi÷a c¸c lÇn
háng, T
183,2287 194,97556 - - - 185,1678
, [ngµy]
lvi
2.2 C−êng ®é háng, 0,00546 0,00513 - - - 0,0054
i
λ
,[ngµy -1]
6,00706 2,77607 - - - 4,22881
2.3 Kú väng to¸n thêi gian
phôc håi h− háng, Tfhi,
[ngµy]
2.4 C−êng ®é phôc håi h−
háng,
0,16647 0,36022 - - - 0,23647
i
μ
-1
,[ngµy ]
2.5 HÖ sè s½n sµng,
i
S0,9682 0,9860 - - - 0,9777
B¶ng 2. KÕt qu¶ tÝnh to¸n c¸c th«ng sè ®é tin cËy cña hÖ thèng ®éng lùc
tμu Tr−êng Sa giai ®o¹n 1993 – 2002.
Ph−¬ng ¸n 2: Cã xÐt tíi qu¸ tr×nh phôc håi
TT Hµm tin cËy Hµm s½n sµng
1 §éng c¬ chÝnh; n=197
P(t) = 0,9154[1 + 0,0924.exp(-0,1168t)] S (t) = 0,9154 + 0,0846.exp(-0,1168)t
1 1
2 C¸c thiÕt bÞ phôc vô hÖ ®éng lùc; n=153
P(t) = 0,9542[1 + 0,0480.exp(-0,2012t)] S (t) = 0,9542 + 0,0458.exp(-0,2012)t
2 2
3 C¸c æ ®ì chÆn hÖ trôc; n=13
(t) = 0,9313 + 0,0687.exp(-0,0768)t
P(t) = 0,9313[1 + 0,0738.exp(-0,0768t)] S
3 3
4 C¸c æ ®ì hÖ trôc; n=50
P(t) = 0,9416[1 + 0,0620.exp(-0,1325t)] S (t) = 0,9416 + 0,0583.exp(-0,1325)t
4 4
5 C¸c æ ®ì chÆn hÖ trôc + C¸c æ ®ì hÖ trôc; n=63
P(t) = 0,9395[1 + 0,0644.exp(-0,1164t)] S (t) = 0,9395 + 0,0605.exp(-0,1164)t
5 5
6 Tæng hîp hÖ ®éng lùc; n=413
(t) = 0,9346[1 + 0,0699.exp(-0,1394t)]
P S (t) = 0,9346 + 0,0654.exp(-0,1394)t
6 6