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原文传递考虑状态演变过程的高速铁路牵引供电设备维修策略

论文题名：	考虑状态演变过程的高速铁路牵引供电设备维修策略
关键词：	高速铁路;牵引供电设备;状态维修;马尔可夫决策;粒子群算法
摘要：	牵引供电系统是铁路系统的重要组成部分，具有重要的地位与作用。随着健康管理(PHM)与状态维修(CBM)的逐渐引入与推广，对高速铁路维管工作提出了新的要求。本文针对牵引供电设备健康管理与状态维修的现实需求，利用Gauss-Poisson过程建立了牵引供电设备劣化模型，建立了基于马尔可夫决策过程的维修决策模型框架。并分别考虑了牵引供电设备健康状态信息的部分可观性和状态演变过程的时间连续性，建立了具体的基于部分可观马尔可夫过程和和部分可观-半马尔可夫过程的维修方案制定模型。考虑可靠性与经济性双目标，建立了多目标维修优化模型，并利用多目标粒子群算法进行了模型求解。　　论文在牵引供电设备状态维修体系内，针对牵引供电设备健康状态的劣化过程同时存在连续劣化因素和突发劣化因素，给出了一种基于复合劣化因素的Gauss-Poisson健康状态劣化过程模型。利用Gauss-Poisson健康状态劣化过程模型对牵引供电设备进行健康状态划分，求取了状态转移概率矩阵，基于此建立了基于马尔可夫决策过程(MDP)的牵引供电设备维修决策模型。　　针对设备健康状态评估过程中存在的模糊性与不确定性问题，运用观察矩阵与信念状态空间描述了状态观察中存在的概率空间，建立了基于部分可观马尔可夫决策过程(POMDP)的牵引供电设备维修方案制定模型，利用One-pass算法进行求解计算，给出了一种考虑设备健康状态部分可观性的牵引供电设备维修方案制定方法。　　针对设备健康状态演变过程具有的时间连续性问题，将离散化的马尔可夫状态转移过程半马尔可夫化，利用半马尔可夫核描述连续的时间对设备状态转移概率的影响，从而使得基于POSMDP的维修模型能够采用更为灵活的状态分布函数，给出了一种考虑状态演变过程的时间连续性的牵引供电设备维修方案制定方法并利用Persues算法进行了年度维修计划的制定。　　针对当前牵引供电设备维管单位在设备维修决策中对多目标优化的要求，利用期望缺供电时间来表征设备检修对可靠性造成的影响，给出了一种考虑可靠性与经济性的多目标牵引供电设备维修方案优化方法。利用多目标粒子群对建立的可靠性-经济性多目标维修优化模型进行求解，从而得到了综合考虑可靠性与经济性的优化维修方案。　　论文的研究工作实现了牵引供电设备从劣化建模-维修决策建模-多目标优化的全流程维修决策方案。所建立模型能够为运维单位合理利用现有资料数据指导CBM-PHM运用提供参考，解决了状态维修过程中状态评价不确定性问题和时间分布连续性问题，为多目标维修方案的建立提供了参考。得到的年度维修方案贴合实际情况，能为当前牵引供电设备进行健康管理与状态维修提供理论依据。
作者：	张奥
专业：	电气工程
导师：	林圣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文