多狀態(tài)多模式受電弓機(jī)械系統(tǒng)混合可靠性模型研究.pdf

1、當(dāng)今世界，高速鐵路迅速發(fā)展。我國通過新建快速客運(yùn)專線、大力加強(qiáng)既有線路的技術(shù)改造，大幅度提高了列車的運(yùn)行速度。但是隨之而來的弓網(wǎng)相互作用加劇，受電弓在規(guī)定使用壽命內(nèi)出現(xiàn)裂紋、斷裂、磨損等嚴(yán)重故障，導(dǎo)致高速列車維護(hù)成本增加，弓網(wǎng)使用可靠度降低，影響列車的正常運(yùn)行和行車安全。因此開展受電弓可靠性研究具有很強(qiáng)的理論意義和工程背景。而受電弓可靠性研究既不同于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法，也不同于傳統(tǒng)電子系統(tǒng)可靠性理論方法，研究表明，高速運(yùn)營的受電弓機(jī)械系統(tǒng)

2、具有多狀態(tài)、多模式、模式相關(guān)、部件相關(guān)等諸多特點(diǎn)。目前少有研究者對受電弓可靠性展開研究，若沿用傳統(tǒng)的二值獨(dú)立假設(shè)的可靠性研究方法忽略受電弓系統(tǒng)多狀態(tài)多模式的特征，又會導(dǎo)致忽略不同失效模式之間的相關(guān)性以及忽略功能退化和故障隱患狀態(tài)，導(dǎo)致誤差過大，甚至造成危及安全的事故。因此本文針對受電弓系統(tǒng)的多狀態(tài)多模式特征，基于混合理論，開展了受電弓設(shè)計(jì)、使用、儲備和維修等四個(gè)階段的可靠性研究工作。
　　受到國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（973計(jì)劃）

3、項(xiàng)目“高速列車安全服役關(guān)鍵基礎(chǔ)問題研究”(2007CB714703)，“十一五”國家科技支撐計(jì)劃“中國高速列車關(guān)鍵技術(shù)研究與裝備研制”，“優(yōu)秀國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究項(xiàng)目”(50823004)等項(xiàng)目的資助，本文主要開展了以下幾方面的研究工作:
　　(1)詳細(xì)論述了國內(nèi)外機(jī)械系統(tǒng)可靠性研究的歷史和現(xiàn)狀，受電弓機(jī)械系統(tǒng)可靠性研究中的幾個(gè)關(guān)鍵因素，明確了受電弓系統(tǒng)可靠性研究的意義和方向。
　　(2)定義新的多狀態(tài)多模式機(jī)械系統(tǒng)，并給出相

4、應(yīng)的表示方法;引入混合理論的定義、基本理論和性質(zhì)，介紹幾類經(jīng)典的混合分布;為后面受電弓機(jī)械系統(tǒng)可靠性研究提供理論基礎(chǔ)。
　　(3)建立了受電弓部件靜應(yīng)力計(jì)算方法，用多狀態(tài)多模式應(yīng)力強(qiáng)化系數(shù)修正靜應(yīng)力計(jì)算結(jié)果獲得了多狀態(tài)多模式部件靜應(yīng)力;在計(jì)算得到多狀態(tài)多模式靜應(yīng)力的基礎(chǔ)上建立部件可靠性安全系數(shù)設(shè)計(jì)方法，以及基于可靠性的部件截面優(yōu)化算法。把多狀態(tài)多模式受電弓部件靜強(qiáng)度可靠性設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于我國自主開發(fā)的某高速受電弓，證明此方法的有效性

5、。
　　(4)建立了失效模式相關(guān)的受電弓部件動應(yīng)力計(jì)算方法，獲得了多狀態(tài)多模式部件的動應(yīng)力;建立考慮模式相關(guān)的部件壽命可靠性模型，預(yù)測給定可靠度的部件壽命和給定壽命的部件可靠度。比較受電弓單模式兩狀態(tài)部件可靠性預(yù)測結(jié)果和多狀態(tài)多模式部件可靠性預(yù)測結(jié)果表明，多狀態(tài)多模式壽命可靠性預(yù)測模型給出的預(yù)測結(jié)果更符合線路運(yùn)營統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
　　(5)考慮部件相關(guān)性，建立了多狀態(tài)多模式串聯(lián)、并聯(lián)以及儲備系統(tǒng)可靠性模型。比較部件獨(dú)立假設(shè)的系統(tǒng)可