装甲车辆故障定量诊断方法论文

装甲车辆故障定量诊断的方法

[摘要] 以坦克转向机构的故障征兆及故障原因为例，将模糊数学方法与专家经验相结合，建立带有专家系统的模糊综合诊断数学模型，定量分析故障原因，为故障诊断增加量化的参考依据，使故障定量诊断成为可能，为装备保障信息化建设提供基础理论和数据支持。

[关键词] 故障定量诊断模糊诊断

0.引言

军事装备保障学的基本任务，是依据装备保障的历史经验、丰富实践和未来的可能发展，运用科学的方法揭示装备保障的基本规律及信息化战争条件下我军装备保障的特殊规律，形成科学的理论体系和学科框架，用以指导信息化战争条件下装备保障的实践[1]。近年我军陆续更新装甲装备，各个部队相应增加训练时间及强度，尤其寒区和渡海登陆作战部队，装甲车辆底盘机件的工作强度大、工作条件恶劣，使用性能时刻发生变化，故障相对增多。为加快实现装备保障信息化，装备故障诊断的数字化研究成为迫切需要。

由于底盘部件构造较复杂，致使其故障诊断复杂化，给应急装备保障带来难题。

主要原因如下：故障发生时有经验的维修人员往往不在故障现场，故障现象与故障原因没有明确的对应关系，从无故障到发生故障无明显界限，车辆驾驶员对故障现象界定不明确等；既便是在修理单位，多年来，故障诊断基本采用先经验判断、再把部件分解确

认的方法，这样使解决问题的时间长、效率低。并且培养有经验的维修人员周期长、难度大，且经验判断受人为因素影响大、准确性低，往往出现无效的重复劳动，致使诊断方法成为故障诊断工作效率的瓶颈，如不尽快改变这种状况，势必阻碍装备保障信息化发展。

为解决故障诊断方法单一，受主观因素影响大，准确度低，无定量参考标准的现状，必须突破现有故障诊断技术瓶颈，创新故障诊断方法。近年来，模糊数学应用于机械行业的研究方兴未艾，所以探讨利用模糊数学方法为装甲车辆故障诊断提供量化参考依据

是一种新的思路，如果研究成功，可以在底盘修理前期，快速准确地判断故障原因，对修理工作起到至关重要的指导作用，提高坦克底盘故障诊断的准确性及工作效率。进行量化故障诊断方法研究也是装备保障信息化的前提，其理论可以用于自动故障诊断仪器的开发，并有利于装备信息的传输与存储。

本文以构造复杂、工作频繁的坦克转向机构故障诊断为例，验证此方法的适用性。

1.故障征兆向量

坦克转向机构故障发生时共有6种征兆, 设描述第i种征兆的状态变量为 ( i = 1, 2, …, 6 ) ，的值分别为：（操纵杆沉重），（机件牵动），（机件振动），（机件失位），（大制动带制动失效），（小制动带制动失效）。

故障征兆向量为：

如果征兆群体样本为（），研究各个分量对征兆的隶属度就构成

故障征兆模糊向量为：的取值为：第i种征兆存在时为1；第种i 征兆不存在是为 0。（此时，相当于）

2.故障原因向量

坦克转向机构故障发生时共有5种原因共同或单独起作用，设描述第j种原因的变量为 ( j = 1, 2, …, 5 ) ，的值分别为：（杂质污染），（机械助力失效），（机紧固件失效），（大制动器间隙过大），（液压助力装置失效）。

故障原因集合为：

故障原因模糊向量为：，的取值为：第j种故障原因对应的相关故障征兆隶属度值（由计算得出）。

3.构造模糊诊断矩阵

设，为第i种故障征兆对第j种故障原因的模糊隶属度，称，，，，为模糊诊断矩阵。

使用加权统计法确定取值。首先考虑统计资料()，其次为弥补统计资料不足，还必须考虑机理分析因素（），征兆出现的明显程度（）和该征兆获取的难易程度（）。要针对这四项因素给每一个征兆评分[2]：

1）考虑实际修理过程中积累的统计数据()

对的评分可直接从统计资料得出：

和分别为故障原因引发故障的总次数与在此条件下故障征兆出现的次数。

2），，的评分可以先给出故障征兆所对应的隶属度，如表1所示。

3）对每一个具体的征兆给出评分，于是得到每一个具体征兆评分集合为：

4）在确定隶属度时，对上述四个因素应该区别对待，有所侧重，故给出相应权重，组成权重集合为：

，()

5）由每一征兆的评分集合与权重集合，按照下式可计算出相应的隶属度，模糊矩阵的权系数等于隶属度值，即：

，

（式中“”含义为：）

由上诉方法可得模糊诊断矩阵为：

4.模糊诊断算法

使用模型：，

即：，(j=1，2，3，4，5)

例如：发现（操纵杆沉重），（机件牵动），（机件振动）三种故障征兆时，可取，经计算：

5.模糊诊断原则

选用最大隶属度原则，即对于诊断原因向量, 设 (j=1，2，3，4，5)，则由最大隶属度原则推断故障原因为，即人为是由第j个故障原因引起故障。

由计算结果可知：

即，出现的各种故障征兆隶属于故障原因的隶属度最大，故认定故障原因为（杂质污染）的可能性最大。在修理是首先考虑是（杂

质污染）造成故障。

6.结论

在实际修理中多次检验上述方法，正确率较大。

此方法的优点：

1）学习使用这种方法的周期短，经过简单的数学计算即可对故障做出判断，利于在非修理专业领域推广，可减少故障诊断对少数有经验人员的依赖，在抢救抢修过程中可以起到提高维修工作效率的作用。

2）为维修人员提供一种新的故障诊断方法，定量分析提高了诊断结果的可信度,使装甲车辆故障诊断方法多样化、数字化；

3）采用加权统计法确定征兆对原因的隶属度，既可综合考虑各种实际因素，又有所侧重，而且结合专家经验，因而较为切合实际；

4）减少主观因素对故障诊断的影响，提高诊断结果的正确率；

有待于进一步改善问题：受到样本数量少的限制，模糊矩阵需要继续完善和修正，采集的样本越多，结果的准确性越高。

参考文献：

[1]李志舜，吴明曦.军事装备保障学[m].军事科学出版

社.2009.9.

[2]肖云奎.汽车故障诊断学[m].北京：北京理工大学出版社，2006.

作者简介：

王晓昱：工学硕士，2003年参加工作，初级职称，从事坦克维