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)，其組分多樣且數量龐大，組分狀態(tài)繁多，組分間作用關系多樣且強弱不同，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)的復雜結構及其耦合作用關系。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)部件間作用關系以及這種作用關系存在與否的角度出發(fā)，構建面向系統(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）為網絡節(jié)點、以部件間作用關系（機械作用、電氣作用和信息作用）及其屬性為網絡邊的，能夠對軌道交通列車系統(tǒng)復雜拓撲關系和復雜相互作用關系進行完整表達的軌道交通列車系統(tǒng)可靠性網絡模型，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
　　基于網絡模型，應用Copula函數表征部件間的相互作用關系，解決了軌道交通列車系統(tǒng)部件間相互作用關系的非線性、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系存在與否，且部件間相互作用關系是否有利于系統(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)更高的安全性與經濟性平衡要求，更具現實意義，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數學模型及制定合理的維修策略提供理論依據。
　　(3)軌道交通列車系統(tǒng)RAMS數學模型
　　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)四者之間內在邏輯關系，分別構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、非線性數學建模;實現了考慮系統(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。
　　(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系的基礎上，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