超载运输对车辆主要零件使用寿命影响的统计分析.pdf

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1、超载运输对车辆主要零件使用寿命影响的统计分析丁光明丁青罗强(江西省交通科学研究院南昌330038)摘要：本文应用数理统计的数学方法，定量分析了超载运输对车辆零件使用寿命的影响。文章以轮胎为例，给出了详细的推导过程，为分析和解决类似问题，提供了有益思路。关键词：汽车运输；数理统计；超载运输；使用寿命首先根据样本数据，绘制零件使用寿命频数直U刖吾方图，初步判断零件的失效分布类型，再用超载运输是造成交通事故的一大祸患，汽车在K·Pearson的一拟合优度检验法进行假设检验。超载运输的情况下，会使某些机件超负荷运转，

2、使如果零件的失效符合某种形式的分布，便可以计算主要机件受到损坏或失灵、失效，造成零件的使用出零件失效的各种重要统计指标，如平均寿命及其寿命和可靠性下降。有关超载对车辆零件寿命影响在某一显著性水平下的区间估计值等。分析的资料很多，然而绝大部分资料只是对各种危2超载车辆轮胎使用寿命统计分析害的一种定性描述，究竟超载对车辆零件的危害有2．1数据整理多大，其使用寿命降低多少，变化呈现什么样的规本文所调查的轮胎为中型载重汽车轮胎，主要律，鲜有文章论述。本文将以轮胎使用寿命分析为是解放CA1040、CA1041、CA10

3、42等型汽车原装9．00例，应用数理统计的数学手段，定量分析超载对车-20型轮胎，共采集到的有效数据280个，其中，辆零件的危害。使用寿命最小的是3．46千km，最大的是98．7千km。1数学模型为了数据分析的方便，现把它们分成l0组，组距为1．1理论依据10千km，其整理结果如表1所示。当用数理统计的方法去研究一个问题时，第一以寿命为横坐标、频数为纵坐标绘制直方图，步就是通过观察和试验以收集必要的数据。这些数其分布情况如图1所示。据受到偶然性即随机性的影响，下一步就是对所收X区1日J组甲值频趸V0-IUbl

4、集到的数据进行分析，以对所研究的问题作出某种l0一ZOlb3ZU一3UZb{形式的结论。3U一4U35JZ4U一5O4b23在客观实际中有许多随机变量，它们是由大量5U一6Ubb25{50-706b10的相互独立的随机因素的综合影响所形成的，而其7U一8U，b68U—U8bl中每一个别因素在总的影响中所起的作用都是微小90一100951的。大数定律指出，大量随机事件的平均结果具有稳定性。也就是说，在大量的随机事件中，个别事件结果所带有的偶然性在一定程度上可以相互抵消，相互补偿，因而平均结果有可能呈现出必然的规

5、律性。车辆零件的损坏具有复杂的原因，譬如轮胎，载荷、车速、气压、道路状况和环境温度等都图1轮胎使用寿命频率直方图是影响轮胎寿命的主要因素，正是这多方面因素作由图可以看出，轮胎使用寿命近似于正态分布，用的结果，产生了零件损坏这样的随机事件，对于因此，假设轮胎使用寿命服从正态分布。随机事件的分析与处理，数理统计有完善的理论依由于总体参数是未知的，故先用最大似然估计据和分析方法。经验表明，零件的失效表现形式有法估计其均值和方差，由样本数据算得的很多种，主要为正态分布、指数分布、对数分布或和最大似然估计为，维尔布分布

6、。=：Vi：织71千km1．2分析过程1oo=的使用寿命在45．36—52．05千l【In范围，其置信度为S：∑(，l‘j—)1，’j=259．29千”95％。km=16．12千km2．3分析过程注意事项所以要检验的假设为H：x—N(48．71，16．12)。(1)K·Pearson的一拟合优度检验法是在n无2．2检验过程限增大时推导出来的，所以在使用该法检验母体分根据表l，各分点a(f=O，⋯，10)将整个布，把子样中数据进行分组时，要选用大子样，通x区间分成l0个小区间，计算P=常取n≥60；其次，要求各

7、组的理论频数，z不少F(af)一F(af-1)(f=1，⋯，10)。Pf为第i个于5；另外，一般把数据分成7到14组，但有时候区间的平均失效概率，则为落入该区间失效数为了保证各组，zp，不少于5，组数可以少于7组。的理论值。为了便于查标准正态分布表，先做变换(2)理论分布含有未知参数时，未知参数只能用最Y：—X-48．71化X为标准正态变量】，—，这样大似然估计法估计，此时统计量；Pf=F(af)一F(af_1)=tp(bf)一tp(bf-1)，其中!L二f：当n—o。时不再服从自由度为r一1，妒faf一48

8、．71的一分布，而是自由度为r—k一1的一分布，一————————————一o16．1其中k是未知参数的个数。按选举唱票法数出落在每个小区间(af-l，af)3超载和未超载零件寿命对比分析内观察值个数，计算统计量的观察值=影响轮胎寿命的因素主要包括：载荷、车速、3．231，其运算结果如表2所示。气压、道路状态和环境温度等。每种轮胎能承受的表2一检验计算表最大载荷是一定的，超载运输车辆长期处于超负荷频