تحقیقات موتور

تحقیقات موتور

بررسی قابلیت اطمینان پرخوران‏‌های لوکوموتیوهای باری با استفاده از تحلیل ویبول به منظور بهینه‌سازی شیوه تعمیرات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 شرکت زیست پاک گستر نفیس، تهران، ایران
2 شرکت راه آهن کشش، تهران، ایران
3 دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهیدبهشتی، تهران، ایران
10.22034/er.2026.2076541.1114
چکیده
در این پژوهش، قابلیت اطمینان پرخوران‏‌های نصب‌شده بر روی لوکوموتیوهای باری با استفاده از توزیع ویبول مورد بررسی قرار گرفته‌است. داده‌های آماری شامل 516 مورد از 132 پرخوران‏ در بازه زمانی 1395 تا 1402 تحلیل شده‌اند. ابتدا با پالایش داده‌ها، عمر مفید پرخوران‌‏ها استخراج و سپس الگو‌های قابلیت اطمینان برحسب دو نوع پرخوران‏ و تعمیرکار تدوین گردید. نتایج نشان می‌دهد که پرخوران‏‌های با سازنده D که سرعت چرخش کمتری دارند، عمر متوسط و قابلیت اطمینان بالاتری نسبت به نوع A دارند و نرخ خرابی در مرحله شکست اولیه متمرکز است. به منظور بهینه‌سازی سیاست‌های نگهداشت، یک الگوی چرخه عمر بر پایه شبیه‌سازی مونت‌کارلو توسعه داده شد که در آن توزیع‌های احتمالاتی زمان خرابی، تعمیر و نگهداری پیش‌گیرانه با استفاده از داده‌های واقعی برآورد شده‌اند. سپس با تغییر متغیرهای تصمیم‌گیری حداکثر مدت انتظار برای جایگزینی پرخوران‏، میزان پرخوران‌‏های آماده به‌کار و مدت زمان عدم بهره‌برداری تحلیل شد. نتایج این الگو می‌تواند به طراحی سیاست‌های تعمیر و نگهداری بهینه در جهت افزایش قابلیت اطمینان و کاهش هزینه‌ها کمک شایانی نماید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Reliability optimization of freight locomotive turbochargers via weibull analysis and maintenance modeling

نویسندگان English

Mohsen Masoudifar 1
Seyed Alireza Sharifi 2
Mohammad Ali Ehteram 3
1 Zist Pak Gostar Nafis Company, Tehran, Iran
2 Rahahan Keshesh Company, Tehran, Iran
3 Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده English

This study evaluates the reliability of freight locomotive turbochargers using Weibull distribution analysis. We analyzed a dataset comprising 516 operational records from 132 units collected between 2016 and 2023. Following rigorous data cleaning, we determined the characteristic life of the turbochargers and developed reliability models stratified by manufacturer type and maintenance personnel. Our findings indicate that turbochargers from Manufacturer D—which operate at lower rotational speeds—exhibit superior mean time to failure (MTTF) and reliability compared to Type A units, which demonstrate a marked propensity for infant mortality failure. To refine maintenance strategies, we developed a life-cycle model utilizing Monte Carlo simulation, parameterized by empirical probability distributions of failure times, repairs, and preventive maintenance (PM) intervals. By iterating the Maximum Permitted Repair Time (MPRT) parameter, we evaluated the sensitivity of fleet operational availability and downtime. These results provide a robust quantitative framework for designing optimal maintenance policies that maximize fleet availability while minimizing operational costs.

کلیدواژه‌ها English

Turbocharger Reliability
Weibull Analysis
Monte Carlo Simulation
Preventive Maintenance
[1] Gautam A, Agarwal AK. Comparative evaluation of turbochargers for high horsepower diesel-electric locomotives. SAE Technical Paper; 2013 Apr 8. doi: 10.4271/2013-01-0930
[2] Challen B, Baranescu R. Diesel engine reference book. 2nd ed. Butterworth-Heinemann; 1999.
[3] Szkoda M, Kaczor G. Reliability and availability assessment of diesel locomotive using fault tree analysis. Archives of transport. 2016 Dec 31;40(4):65-75.
[4] Arfiansyah O, Wiratmaja IG. DEVELOPMENT OF LOCOMOTIVE CC 203 MAINTENANCE STRATEGY USING RISK-BASED RELIABILITY CENTERED MAINTENANCE (RCM 3) METHOD. Jurnal Rekayasa Mesin. 2024 Dec 15;15(3):1709-27. doi: 10.21776/jrm.v15i3.1882
[5] Dellis P, Retzios E, Geralis A, Gasparakis E, Pesiridis A. Turbocharger Lubrication-Lubricant Behavior and Factors That Cause Turbocharger Failure/Turboşarj Yağlama-Yağlama Davranışı ve Turboşarj Arızasına Neden Olan Faktörler. International Journal of Automotive Engineering and Technologies. 2013 Apr 2;2(1):40-54.
[6] Kroese DP, Taimre T, Botev ZI. Handbook of monte carlo methods. John Wiley & Sons; 2013 Jun 6.
[7] Cheikh K, Boudi EM, Rabi R, Mokhliss H. Development and optimization of maintenance using the Monte Carlo method. International Journal of Industrial Engineering & Production Research. 2024 Mar 13;35(3):1-9. doi: 10.21203/rs.3.rs-4050006/v1
[8] Crowder MJ. Statistical analysis of reliability data. Routledge; 2017 Nov 13.
[9] Smith DJ. Reliability, maintainability and risk: practical methods for engineers. Butterworth-Heinemann; 2021 Dec 4.

  • تاریخ دریافت 04 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 24 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 16 تیر 1405