LAT2⇒SPFの平均PUDの計算

次にLAT2からSPFの遷移(b)の平均PUDを計算します。この確率積分も、IF non preventable部分に関するものであるため、MPF detectedの変更の影響を受けません。

本稿では、旧記事における状態整理表は再掲せず、導出に必要な量のみを以下に定義します。ここで、周期検査間隔を$\tau$、車両寿命を$T_\text{lifetime}$とし、$u:=t\bmod\tau$とします。

LAT2の状態のうち、IF non preventable部分について考えます。

$$ \begin{eqnarray} \overline{q_{\text{SPF(b),IFR}}}&=&\frac{1}{T_\text{lifetime}}\Pr\{\text{SPF via (b) at }T_\text{lifetime}\}\\ &=&\frac{1}{T_\text{lifetime}}\int_0^{T_\text{lifetime}}\Pr\{\text{LAT2}_{\overline{\text{prev}}}\text{ at }t\cap\text{IF}^{\text{U}}\text{ down in }(t, t+dt]\}\\ &=&\frac{1}{T_\text{lifetime}}\int_0^{T_\text{lifetime}}\Pr\{\text{IF}^{\text{U}}\text{ down in }(t, t+dt]\ |\ \text{LAT2}_{\overline{\text{prev}}}\text{ at }t\}\\ & &\ \ \ \ \cdot\Pr\{\text{LAT2}_{\overline{\text{prev}}}\text{ at }t\} \end{eqnarray} \tag{1087.1} $$

ここで、IF non preventableのup状態は、$\Pr\{\text{IF}^{\text{U}}_{\overline{\text{prev}}}\text{ up at }t\}=(1-K_\text{IF,RF})R_\text{IF}(t)$です。また、SMのdown状態を、 $Q_\text{SM}(t):=(1-K_\text{SM,MPF})F_\text{SM}(t)+K_\text{SM,MPF}F_\text{SM}(u)$と定義すれば、 $$ \begin{eqnarray} \Pr\{\text{LAT2}_{\overline{\text{prev}}}\text{ at }t\}&=&\Pr\{\text{IF}^{\text{U}}_{\overline{\text{prev}}}\text{ up at }t\cap\text{SM down at }t\}\\ &=&(1-K_\text{IF,RF})R_\text{IF}(t)Q_\text{SM}(t) \end{eqnarray} \tag{1087.2} $$ となります。

一方、(1087.1)の右辺積分中の条件付き確率式は、 $$ \require{cancel} \begin{eqnarray} &&\hspace{-6em}\Pr\{\text{IF}^{\text{U}}\text{ down in }(t, t+dt]\ |\ \text{LAT2}_{\overline{\text{prev}}}\text{ at }t\}\\ &=&\Pr\{\text{IF}^{\text{U}}\text{ down in }(t, t+dt]\ |\ \text{IF}^{\text{U}}_{\overline{\text{prev}}}\text{ up at }t\cap\bcancel{\text{SM down at }t}\}\\ &=&\Pr\{\text{IF}^{\text{U}}\text{ down in }(t, t+dt]\ |\ \text{IF}^{\text{U}}\text{ up at }t\}\\ &=&\lambda_\text{IF}dt \end{eqnarray} \tag{1087.3} $$ です。

よって、(1087.1)式は、 $$ \begin{eqnarray} (1087.1)&=&\frac{1-K_\text{IF,RF}}{T_\text{lifetime}}\int_0^{T_\text{lifetime}}Q_\text{SM}(t)R_\text{IF}(t)\lambda_\text{IF}dt\\ &=&\frac{1-K_\text{IF,RF}}{T_\text{lifetime}}\int_0^{T_\text{lifetime}}Q_\text{SM}(t)f_\text{IF}(t)dt \end{eqnarray} \tag{1087.4} $$ となります。

ここで、$Q_\text{SM}(t)=(1-K_\text{SM,MPF})F_\text{SM}(t)+K_\text{SM,MPF}F_\text{SM}(u)$ であるため、(1087.4)は、 $$ \begin{eqnarray} (1087.4)&\approx&\frac{1-K_\text{IF,RF}}{2}\lambda_\text{IF}\lambda_\text{SM}\left[(1-K_\text{SM,MPF})T_\text{lifetime}+K_\text{SM,MPF}\tau\right]\\ &=&(1-K_\text{IF,RF})\alpha,\\ & &\text{ただし、} \alpha:=\frac{1}{2}\lambda_\text{IF}\lambda_\text{SM}\left[(1-K_\text{SM,MPF})T_\text{lifetime}+K_\text{SM,MPF}\tau\right] \end{eqnarray} \tag{1087.5} $$ です。

この導出では、SMが既にdownしている状態からIF non preventable故障が発生するため、積分の基本形は$Q_\text{SM}(t)f_\text{IF}(t)$となります。したがって、前稿と同じ$\alpha$が現れ、MPF detectedの扱いを変更しても、このSPF(b)項の結果は変わりません。

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