考慮系統(tǒng)組分相互影響的軌道交通列車系統(tǒng)可靠性計算與運維策略優(yōu)化.pdf

1、軌道交通列車系統(tǒng)屬于典型的復雜機電一體化系統(tǒng)，其組分多樣且數(shù)量龐大，組分狀態(tài)繁多，組分間作用關(guān)系多樣且強弱不同，傳統(tǒng)可靠性建模和估計難以真實反映軌道交通列車系統(tǒng)的復雜結(jié)構(gòu)及其耦合作用關(guān)系。此外，目前中國軌道交通列車系統(tǒng)的運維策略多以“預防性周期修+事后修”為主，失效部件維修不足和未失效部件維修過剩的現(xiàn)象大量存在。
　　針對以上問題，本文開展考慮系統(tǒng)組分相互影響的軌道交通列車系統(tǒng)可靠性計算與運維策略優(yōu)化研究，具體包括以下四個方面:<

2、br>　　(1)面向功能行為的軌道交通列車系統(tǒng)可靠性建模
　　從系統(tǒng)部件間作用關(guān)系以及這種作用關(guān)系存在與否的角度出發(fā)，構(gòu)建面向系統(tǒng)功能行為的，與軌道交通列車系統(tǒng)實際對象相對應的，以部件及其屬性（機械屬性、電氣屬性、信息屬性）為網(wǎng)絡節(jié)點、以部件間作用關(guān)系（機械作用、電氣作用和信息作用）及其屬性為網(wǎng)絡邊的，能夠?qū)壍澜煌熊囅到y(tǒng)復雜拓撲關(guān)系和復雜相互作用關(guān)系進行完整表達的軌道交通列車系統(tǒng)可靠性網(wǎng)絡模型，突破了過往系統(tǒng)可靠性建模方法無法

3、全面真實反映實際物理系統(tǒng)組分相互作用關(guān)系的理論瓶頸，為解決復雜機電一體化系統(tǒng)可靠性建模與估計提供了一種基于系統(tǒng)組分功能及組分間相互作用關(guān)系準確描述的科學實用方法。
　　(2)基于Copula-Network的軌道交通列車系統(tǒng)可靠性估計
　　基于網(wǎng)絡模型，應用Copula函數(shù)表征部件間的相互作用關(guān)系，解決了軌道交通列車系統(tǒng)部件間相互作用關(guān)系的非線性、復雜性的問題;分別研究系統(tǒng)部件間相互獨立和部件間存在相互作用兩種情況下系統(tǒng)可靠

4、性計算方法，并基于此，從部件間相互作用關(guān)系存在與否，且部件間相互作用關(guān)系是否有利于系統(tǒng)功能保持的角度考慮，引入運維策略適應系數(shù)λ1，反映對不同系統(tǒng)功能保持苛求程度場景下的運維策略適應性，以兩種極端情況凸組合的方式實現(xiàn)基于軌道交通列車系統(tǒng)可靠性一般估計方法，即R(t)=λ1min[Rc(t)，R0(t)]+(1-λ1)max[Rc(t)，R0（t)，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性估計研究相比，能滿足企業(yè)更高的安全性與經(jīng)濟性平衡要求，更具現(xiàn)實意義，為科

5、學估計列車的可靠性和后續(xù)軌道交通列車系統(tǒng)RAMS數(shù)學模型及制定合理的維修策略提供理論依據(jù)。
　　(3)軌道交通列車系統(tǒng)RAMS數(shù)學模型
　　通過分析軌道交通列車系統(tǒng)RAMS基本含義以及可靠性(R)、可用性(A)、可維修性(M)、安全性(S)四者之間內(nèi)在邏輯關(guān)系，分別構(gòu)建能夠完整表征部件層運維策略Mj和系統(tǒng)層運維策略M的多參數(shù)測度集合;考慮維修活動對系統(tǒng)性能改善程度，并基于運維策略測度集合，從數(shù)學模型推導證明角度，分別完成了軌

6、道交通列車系統(tǒng)可用性Aa和系統(tǒng)安全性SG(t)的多參數(shù)、非線性數(shù)學建模;實現(xiàn)了考慮系統(tǒng)組分相互影響系統(tǒng)可靠性估計的軌道交通列車系統(tǒng)RAMS數(shù)學模型完整表征，為后續(xù)開展基于RAMS的運維策略優(yōu)化方法的研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　(4)基于RAMS的軌道交通列車系統(tǒng)綜合保障運維策略
　　在綜合分析系統(tǒng)可靠性、可用性、安全性、運維成本和運維策略之間矛盾關(guān)系的基礎(chǔ)上，基于軌道交通列車系統(tǒng)RAMS模型，通過模擬退火-粒子群優(yōu)化算法，開展