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原文传递考虑系统组分相互影响的轨道交通列车系统可靠性计算与运维策略优化

论文题名：	考虑系统组分相互影响的轨道交通列车系统可靠性计算与运维策略优化
关键词：	轨道交通;列车系统;可靠性计算;运维策略
摘要：	轨道交通列车系统属于典型的复杂机电一体化系统，其组分多样且数量庞大，组分状态繁多，组分间作用关系多样且强弱不同，传统可靠性建模和估计难以真实反映轨道交通列车系统的复杂结构及其耦合作用关系。此外，目前中国轨道交通列车系统的运维策略多以“预防性周期修+事后修”为主，失效部件维修不足和未失效部件维修过剩的现象大量存在。　　针对以上问题，本文开展考虑系统组分相互影响的轨道交通列车系统可靠性计算与运维策略优化研究，具体包括以下四个方面: 　　(1)面向功能行为的轨道交通列车系统可靠性建模　　从系统部件间作用关系以及这种作用关系存在与否的角度出发，构建面向系统功能行为的，与轨道交通列车系统实际对象相对应的，以部件及其属性（机械属性、电气属性、信息属性）为网络节点、以部件间作用关系（机械作用、电气作用和信息作用）及其属性为网络边的，能够对轨道交通列车系统复杂拓扑关系和复杂相互作用关系进行完整表达的轨道交通列车系统可靠性网络模型，突破了过往系统可靠性建模方法无法全面真实反映实际物理系统组分相互作用关系的理论瓶颈，为解决复杂机电一体化系统可靠性建模与估计提供了一种基于系统组分功能及组分间相互作用关系准确描述的科学实用方法。　　(2)基于Copula-Network的轨道交通列车系统可靠性估计　　基于网络模型，应用Copula函数表征部件间的相互作用关系，解决了轨道交通列车系统部件间相互作用关系的非线性、复杂性的问题;分别研究系统部件间相互独立和部件间存在相互作用两种情况下系统可靠性计算方法，并基于此，从部件间相互作用关系存在与否，且部件间相互作用关系是否有利于系统功能保持的角度考虑，引入运维策略适应系数λ1，反映对不同系统功能保持苛求程度场景下的运维策略适应性，以两种极端情况凸组合的方式实现基于轨道交通列车系统可靠性一般估计方法，即R(t)=λ1min[Rc(t)，R0(t)]+(1-λ1)max[Rc(t)，R0（t)，与传统的系统可靠性估计研究相比，能满足企业更高的安全性与经济性平衡要求，更具现实意义，为科学估计列车的可靠性和后续轨道交通列车系统RAMS数学模型及制定合理的维修策略提供理论依据。　　(3)轨道交通列车系统RAMS数学模型　　通过分析轨道交通列车系统RAMS基本含义以及可靠性(R)、可用性(A)、可维修性(M)、安全性(S)四者之间内在逻辑关系，分别构建能够完整表征部件层运维策略Mj和系统层运维策略M的多参数测度集合;考虑维修活动对系统性能改善程度，并基于运维策略测度集合，从数学模型推导证明角度，分别完成了轨道交通列车系统可用性Aa和系统安全性SG(t)的多参数、非线性数学建模;实现了考虑系统组分相互影响系统可靠性估计的轨道交通列车系统RAMS数学模型完整表征，为后续开展基于RAMS的运维策略优化方法的研究提供了理论基础。　　(4)基于RAMS的轨道交通列车系统综合保障运维策略　　在综合分析系统可靠性、可用性、安全性、运维成本和运维策略之间矛盾关系的基础上，基于轨道交通列车系统RAMS模型，通过模拟退火-粒子群优化算法，开展面向可用性提高优先、面向安全性保障优先和面向保障安全性和可用性条件下运维成本降低优先的运维策略优化研究;并结合高速铁路列车和城轨地铁列车系统不同时段运力需求及运维资源充足程度的差异，提出了一套基于RAMS的轨道交通列车系统综合保障运维策略，满足不同运力需求和运维成本控制条件，实现列车安全性、可用性和经济性的平衡，为轨道交通列车系统主动运维提供理论支撑，具有重要的理论价值和现实意义。
作者：	李莉洁
专业：	安全科学与工程
导师：	贾利民;王艳辉
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文