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地铁车辆设备单元健康状态评估与维修决策

谭鸿愿  
【摘要】:地铁车辆是地铁交通系统的重要组成部分,其运行安全和运营品质关系到整个地铁交通系统的正常运转。地铁车辆的维修工作是保证其安全、可靠、准点运行的必要措施,如何提高地铁车辆维修工作的维修效率和合理性是许多地铁车辆维修中心需要考虑的重要问题。为此,本文对地铁车辆设备单元的健康状态评估与维修决策问题进行了研究,主要研究工作和结论如下:第一,在分析了地铁车辆现场数据的形式和特点的基础上,探讨了车辆现场数据的收集及处理方法:可采用基于FMEA的现场数据收集框架,制定统一的数据收集流程和标准,以保证现场数据的收集质量;应确定合理的假设条件和统计样本,为获得正确的数据分析结果奠定基础。第二,对地铁车辆设备单元的健康状态评估问题进行了探讨,引入了组合故障模式严酷度,与故障率、故障检测率及相对劣化度做作为评价指标,建立了车辆设备单元健康状态评估体系,并基于AHP和FCE建立了地铁车辆设备单元健康状态综合评估模型,从组成单元层次、设备功能层次和设备总体层次对其进行健康状态评估;以我国某地铁车辆的4182号受电弓作为算例,得到的评估结果和现场实际情况基本符合,证明了评估模型具备一定合理性,可为车辆的视情预防维修工作提供一定依据。第三,对地铁车辆设备单元的维修决策问题进行了分析,探讨了基于FMECA和危害度矩阵确定车辆关键维修件和维修项点的方法,以及基于RCM逻辑决断确定车辆设备单元维修方式的方法;以车辆正线运行的故障概率风险作为决策依据,基于DTM建立了车辆设备单元检测间隔决策模型,基于NHPP建立了车辆设备单元定期预防更换时机决策模型,两者的算例结果和现场实际情况基本符合,证明了其具备一定合理性,可为车辆维修决策提供一定依据;以车辆运用可用度作为决策依据,在分析了不可修复设备单元备件量计算模型的基础上,提出了基于HPP和齐次马尔可夫过程的车辆可修复设备单元备件量的计算模型,并用算例验证了模型的合理性,可为车辆维修决策提供一定依据。第四,对地铁车辆不同维修方案的对比及合理性评定问题进行了探讨,从车辆的运用可靠度、运用可用度和维修成本三个方面评价车辆维修成效,通过对比维修成效,评定不同车辆维修方案的合理性;提出了基于RCB设计的车辆维修方案对比方案以减少车辆随机变异性对车辆维修方案对比产生的干扰,并利用ANOVA判断车辆维修方案间的差异性是否显著,为车辆维修方案的最终选择提供科学准确的依据。


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