Надежность электрического и электронного оборудования современных транспортных средств

С.М. ЗУЕВ
В.И. ВЕНЕВЦЕВ 
Р.А. МАЛЕЕВ
НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО 
И ЭЛЕКТРОННОГО 
ОБОРУДОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ 
СРЕДСТВ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Под общей редакцией кандидата физико-математических 
наук, доцента С.М. Зуева
Москва
ИНФРА-М
2025

УДК 629(075.8)
ББК 39.1я73
 
З-39
А в т о р ы:
Зуев С.М., кандидат физико-математических наук, доцент (гл. 1–12, приложение);
Веневцев В.И., кандидат технических наук, доцент (гл. 1, 2, 9–12);
Малеев Р.А., кандидат технических наук, доцент (гл. 3–8)
Р е ц е н з е н т ы:
Фещенко А.И., кандидат технических наук, доцент Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ);
Лавриков А.А., кандидат технических наук, доцент Московского политехнического университета
Зуев С.М.
З-39
 
 
Надежность электрического и электронного оборудования транспортных 
средств : учебное пособие / С.М. Зуев, В.И. Веневцев, Р.А. Малеев ; под общ. 
ред. канд. физ.-мат. наук, доц. С.М. Зуева. —  
Москва : Инфра-М, 2025. — 220 с. — 
(Высшее образование). —  
DOI 10.12737/2130171.
ISBN 978-5-16-019576-6 (print)
ISBN 978-5-16-112171-9 (online)
В учебном пособии изложены сведения по надежности электрического и электронного оборудования транспортных средств, даны основные термины и определения, представлена информация о надежности неремонтируемых изделий, об условиях эксплуатации изделий транспортной электроники. Представлена информация 
о статистическом управлении процессами. Описаны виды, назначение и организация проведения испытаний, методы оценки показателей надежности, пути повышения надежности (резервирование). Дан анализ технологических процессов методом 
гистограмм. Сформулировано понятие «надежность» на стадии проектирования. 
Описан априорный метод расчета надежности изделий и комплектующих транспортной электроники, а также расчет надежности изделий автотракторного электрооборудования при проектировании.
Представлено описание уточнения кривой плотности распределения. Описано 
расчетное определение наибольшей температуры нагрева узла в расчетном режиме, годового значения моды нагрева для узла, среднего квадратичного отклонения 
температуры, координаты приближенной кривой плотности распределения температурного режима узла. Представлены расчеты ресурса генераторов по обмоточному 
узлу, по выпрямителю и регулятору напряжения, а также расчет среднего ресурса 
подшипников и расчет вероятности безотказной работы узлов генератора и генератора в целом. Описаны требования к надежности и методы испытаний в стандартах 
и технических условиях, сформулировано понятие «экономика надежности».
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных 
стандартов высшего образования последнего поколения.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 
«Электроэнергетика и электротехника», «Приборостроение», «Лазерная техника 
и лазерные технологии», «Электротехнические комплексы и системы».
УДК 629(075.8)
ББК 39.1я73
ISBN 978-5-16-019576-6 (print)
ISBN 978-5-16-112171-9 (online)
© Зуев С.М., Веневцев В.И., 
Малеев Р.А., 2024

ВВЕДЕНИЕ
Современное транспортное средство1, его агрегаты и сборочные единицы эксплуатируются в различных условиях [5].
Под условиями эксплуатации изделий понимают совокупность внешних факторов, оказывающих влияние на работоспособность электрического и электронного оборудования современных транспортных средств —  
так называемой 
транспортной электроники, а именно автотракторного электрооборудования (АТЭ) и автомобильной электроники (АЭ). 
К таким факторам относят температуру, влажность, атмосферное давление, вибрация, удары и т.п. [6]. Под их воздействием происходит изменение электрических и механических 
параметров изделий [12].
Факторы, способные изменить электрические и механические параметры изделий или вызывать их разрушение, называют дестабилизирующими.
На сегодня можно сказать, что большинство терминов в области надежности продукции российского производства уже 
стандартизованы [5–9] (это ГОСТ 27.001–2009 «Надежность 
в технике, Система управления надежностью, Основные положения», ГОСТ Р 27.002–2009 «Надежность в технике, термины и определения», ГОСТ 27.003–2016 «Надежность в технике, Состав и общие правила задания требований по надежности» и др. Хотя, однако, в литературе по надежности можно 
видеть и некоторые изменения (в изданиях ранее 1967 г.) [3].
Под надежностью изделия понимается свойство изделия 
выполнять заданные ему функции в период заданного интервала времени или необходимой наработки в определенных 
условиях эксплуатации при использовании его по назначению 
1 
Сюда можно отнести автомобили, электромобили, грузовые транспортные средства, тракторы, автобусы, мотоциклы, скутеры, электромопеды.
3

Введение
при соблюдении правил технического обслуживания (ТО) 
и текущего ремонта (ТР).
Поскольку в процессе изготовления и эксплуатации изделия на него воздействует целый комплекс факторов случайного характера, в том числе колебания в пределах допусков в чертежах, в технологии, материалах и т.д., недетермированный (неопределенный) характер воздействия 
дестабилизирующих факторов, теория надежности базируется на вероятностных дисциплинах: теории вероятностей 
и математической статистики, теории планирования эксперимента и т.д. [34].
Основной задачей теории надежности является изучение 
общих закономерностей, которых следует придерживаться 
при проектировании, производстве и эксплуатации автотранспорта для максимального удовлетворения потребностей пользователей.
Задачи надежности, как правило, нелинейны [82]: наряду 
с удешевлением производимой продукции всегда важно рассматривать возможность применения новейших материалов 
с высокими антикоррозионными, изоляционными и высокими 
токопроводящими свойствами (например, золото или серебро 
на контактах), а также высокопрочных конструкционных материалов, позволяющих получить высоконадежное, но дорогостоящее изделие. В этом случае надежность может быть избыточной.
Изделия АТЭ и АЭ —  
комплектующие, и они не должны 
иметь избыточной надежности по сравнению с автомобилями. 
Так, при списании автомобиля изделия должны быть близки 
к состоянию полного износа [27].
С точки зрения их надежности изделия классифицируются на ремонтируемые и неремонтируемые. Ремонтируемые изделия АТЭ и АЭ при выходе их из строя ремонтируют в условиях автохозяйств без привлечения завода-изготовителя, неремонтируемые изделия АТЭ и АЭ при выходе 
из строя не могут быть отремонтированы и подлежат утили4

Введение
зации либо могут быть отремонтированы только на заводе-изготовителе [36].
В результате освоения материалов учебного пособия обучающиеся должны:
знать
 
• методы оценки показателей надежности транспортных 
средств;
 
• способы повышения надежности на стадии проектирования;
 
• методы статистического регулирования технологических 
процессов;
 
• априорный метод расчета надежности изделий и комплектующих транспортной электроники;
 
• способы расчета надежности изделий при проектировании;
 
• требования к надежности и методы испытаний в стандартах 
и технических условиях;
уметь
 
• разрабатывать модель функционирования неремонтируемых изделий;
 
• отличать лабораторные и эксплуатационные испытания;
 
• проводить испытания на стадиях соответственно разработки и производства;
 
• разрабатывать структуру и функции отдела технического 
контроля (ОТК);
 
• разрабатывать основные процедуры, для выполнения которых применяются статистические методы;
владеть
 
• способами и приемами работы с компьютером как средством управления информацией;
 
• методами проектирования, испытаний и диагностики;
 
• методами планирования испытаний;
 
• основными методами диагностики систем транспортных 
средств.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям «Электроэнергетика и электротехника», «Прибо5

Введение
ростроение», «Лазерная техника и лазерные технологии», 
«Электронные и оптико-электронные приборы и системы 
специального назначения», «Электротехнические комплексы 
и системы».
6

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ГОСТ Р 27.002–2009* «Надежность в технике. Термины 
и определения» дает такое определение надежности: свойство 
объекта сохранять во времени в установленных пределах 
все параметры, характеризующие способность выполнять 
требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.
Надежность —  
комплексное свойство [10], определяющееся безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.
Надежность представляет собой способность системы выполнять заданную функцию в заранее определенных условиях 
на протяжении требуемого времени без отказов.
Для общего понимания можно привести следующие примеры:
1. Надежность автомобиля —  
способность автомобиля 
успешно выполнять свои функции на дороге (движение, торможение, управление) в течение длительного времени без поломок, аварий или других непредвиденных ситуаций.
2. Надежность компьютера —  
способность компьютерной 
системы работать без сбоев и ошибок на протяжении длительного времени при выполнении необходимых задач (подключение к сети, обработка данных, запуск программ).
3. Надежность электрической сети —  
способность системы 
электроснабжения обеспечить постоянное и надежное электропитание в заранее определенных условиях (устойчивое напряжение, защита от коротких замыканий) без отказов и перебоев.
Надежность является важным аспектом во многих областях 
жизни, в которых используются различные технические 
системы и устройства. Например, в производстве, автопроме, 
7

Термины и определения
аэрокосмической отрасли, медицине, информационных технологиях и др. Надежность является одним из основных критериев оценки качества любой системы, и ее достижение часто 
является целью при разработке и эксплуатации различных 
технологий и устройств.
Безотказность —  
свойство изделия сохранять работоспособность в течение определенной наработки без вынужденных 
перерывов [48].
Это свойство важно для любого изделия, поскольку обеспечивает его устойчивое и долговечное функционирование без 
необходимости частой или регулярной замены или ремонта. 
Безотказность является ключевым показателем качества изделия и важным фактором для его успешной эксплуатации.
Для достижения безотказности должен быть выполнен 
ряд требований, таких как правильная конструкция изделия, 
выбор качественных материалов и комплектующих, соблюдение технологических процессов при производстве и сборке, 
а также качественный монтаж и настройка изделия. Несоответствие хотя бы одному из этих требований может привести 
к раннему отказу изделия и необходимости проведения ремонта или замены, что может привести к дополнительным затратам времени и денег для владельца.
Кроме того, на достижение безотказности может влиять 
и правильная эксплуатация изделия. Необходимо соблюдать 
правила и рекомендации по использованию, проводить регулярное обслуживание и обеспечивать подходящие условия 
для работы изделия.
В конечном итоге безотказность является важным фактором для обеспечения удобства и эффективности использования изделия, а также для снижения непредвиденных 
расходов на его техническое обслуживание. Поэтому производители должны уделять этому свойству особое внимание 
при разработке и производстве изделий.
Долговечность —  
свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния, оговоренного в техни8

Термины и определения
ческой документации с необходимыми перерывами для ТО 
и ТР. Предельное состояние определяется невозможностью 
дальнейшей эксплуатации изделия, обусловленной снижением эффективности либо требованием безопасности. Долговечность и безотказность для ремонтируемых изделий не тождественны. Изделия могут быть долговечны, но часто отказывать.
Для неремонтируемых изделий понятия безотказности 
и долговечности идентичны, так как после первого же отказа 
изделие перестает существовать [13].
Для ремонтируемых изделий устойчивость означает возможность функционирования с отказами, а безотказность характеризует отсутствие отказов на весь промежуток функционирования изделия. Как устойчивость, так и безотказность 
являются критически важными характеристиками в зависимости от конкретной системы.
Критерии функционирования оценивают работоспособность системы в процессе ее эксплуатации. В процессе функционирования системы работоспособность может отличаться 
от проектной модели. В данном случае критерии функционирования представляют собой пороговые значения, а также 
пределы отклонений, и при этом не нарушают приемлемость 
функционирования системы в целом.
Ремонтопригодность —  
свойство изделия, заключающееся в приспособленности изделия к обнаружению 
и устранению отказов и повреждений путем проведения технического обслуживания и ремонта. Данное свойство учитывается при определении надежности только ремонтируемых 
изделий, так как для ремонтируемых изделий АТЭ и АЭ 
устранение отказа производится путем простой замены отказавшего изделия [44].
Сохраняемость —  
свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение срока хранения и транспортирования, а также после него. Требования 
9

Термины и определения
по сохраняемости указывают в нормативно-технической документации (НД) [41].
Сохраняемость является важным свойством продукта 
и влияет на его качество, безопасность, стоимость и удовлетворенность потребителей. Она зависит от многих факторов, 
таких как правильное хранение, условия транспортировки, состояние упаковки и т.д.
Надлежащая сохраняемость продукта является неотъемлемой частью процесса производства и должна быть учтена 
на всех этапах, начиная с проектирования и заканчивая транспортировкой и хранением продукта. От правильной организации процесса сохраняемости зависят не только качество 
и безопасность продукта, но и репутация и успех компании.
Исходными понятиями в теории надежности и являются 
понятия состояний исправности и работоспособности, 
а также понятия событий повреждений и отказа, которые 
переводят изделие из упомянутых состояний в противоположные —  
неисправное и неработоспособное [30].
Исправность —  
состояние, при котором изделие соответствует всем требованиям НД [16].
Неисправность —  
состояние, при котором изделие не соответствует хотя бы одному требованию НД [29].
Работоспособность —  
состояние изделия, при котором 
оно выполняет заданные функции, с параметрами, оговоренными НД (мощность, коэффициент полезного действия 
(КПД), точность приборов, точность регуляции функции 
для механического привода (МП) систем, чувствительности 
и т.д.) [54].
Неработоспособное состояние —  
состояние, при котором 
изделие не способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными НД [14].
Повреждение —  
событие, заключающееся в нарушение исправного состояния (исправности), но без нарушения работоспособности ГОСТ 27.002–2009* [20].
10