详情

原文传递基于虚实特征融合的营运客车设计安全风险管理技术研究

论文题名：	基于虚实特征融合的营运客车设计安全风险管理技术研究
关键词：	客车设计;安全风险管理;虚实特征融合;多目标优化
摘要：	客车企业是承担公路客运任务的重要组织载体，车辆设计安全是保障高速客车营运安全的第一道防线，因此，对营运客车设计安全的风险管理技术研究是客车企业安全管理制度建设的重要组成部分。在传统的客车设计安全风险安全管理过程中，并没有系统地考虑客车在实际运行环境中所暴露出来的事故风险隐患，如车辆运行风险隐患、故障风险隐患等，同时也缺乏针对不同运营环境特点而实施差异化的风险管理方案，因此为客车企业围绕客运车辆运行过程中的事故风险隐患排查环节，开展高速营运客车设计安全风险管理技术研究，对提升车辆安全性与使用可靠性水平具有重要的现实意义与社会应用价值。本研究综合运用车辆运动学、交通工程学、车辆动力学、车辆可靠性理论、管理学、模糊集理论、优化设计等多学科交叉理论，使用多属性决策、风险博弈等技术方法，通过理论分析建模、数据挖掘与程序设计，深入研究以高速客车事故隐患风险排查技术，车辆运行风险安全水平虚拟检测技术以及车辆故障风险安全保障技术为主体内容的高速营运客车设计安全风险管理技术。　　针对客车企业的车辆安全管理建设与客车运行过程中的事故安全特征联系不紧密，带来的客车设计安全风险管理难题。通过对我国客运车辆运行过程中暴露的事故隐患进行事故特征分析的基础上，建立一种新型的隐患风险博弈模型，以期实现定量化的客车设计安全风险管理。以我国客车重特大道路交通安全事故数据为基础，探讨客车运行过程中的事故安全特征，结合道路交通事故鉴定专家意见与“失效模式影响和分析”（FMEA）风险分析方法，确立9种大型客运车辆事故隐患模式作为主要研究对象，同时定义3个隐患风险因子：发生度（O）、严重度（S）、以及检测度（D），利用模糊层次分析法（AHP）确定风险因子的模型计算权重，再结合全乘比例多目标优化（MULTILMOORA）分析方法建立客车事故隐患风险博弈模型，计算分析得到客车主要事故隐患模式的风险排序谱，确定车辆事故隐患模式风险等级划分原则，为基于客车事故风险隐患排查技术的客车企业安全管理系统研究打下坚实的基础。同时以高风险事故隐患模式“轮胎爆胎”为例，通过进行事故原理分析，确定以驾驶策略、维修策略以及管理策略等多方面结合的客车隐患模式风险管理方案，全方面保障客车的行驶安全性。　　针对客车企业在设计阶段对客车运行风险隐患缺乏针对性的考虑，带来的营运客车设计安全风险管理的难题。通过增加对我国山区典型道路环境中的客车运行风险安全水平虚拟检测环节，以完善客车企业在设计阶段对车辆运行风险的安全管理。以人-车-路协同原理与虚拟计算技术为基础，探讨客车主要运行风险隐患的事故特征，明确客车运行风险安全水平虚拟检测模式评价指标的主要内容，分别建立坡道主制动器制动稳定性与弯道侧向稳定性检测过程的数学模型，阐释虚拟检测方案的作用机理，明确车辆运行风险安全水平虚拟检测模式的实施方案与结果采信模式。最后，以客车主要运行风险安全水平虚拟检测结果为依据，指导客车企业实现车辆主要设计参数的优化调整以及对车辆安全装备配置方案提出合理化建议。　　针对客车企业对车辆故障风险隐患的道路环境安全特征缺乏系统性的考虑，带来的营运客车全生命周期安全风险管理的难题。通过提出基于多特征耦合的车辆故障风险隐患预测安全保障技术，作为营运客车设计安全风险管理的定量化研究的实现方案。以我国典型山区道路环境下的高速大客车运行故障维修数据为基础，结合车辆动力学与道路环境安全特征，预测山区营运线路环境下的客车高危高频故障零部件单元，进行故障特征与维修特征分析，建立零部件单元的故障模型以及客车预防性维修方式的决策模型。在综合考虑客车行驶安全性、可用度、经济性的单目标预防性维修周期优化模型的基础上，结合多目标优化原理，建立高速营运客车8种高危高频故障零部件单元的预防性维修周期多目标优化模型与维修效益计算模型，完成对故障零部件单元的最佳维修周期以及维修方式的优化，实现客车的预防性维修计划决策方案的完善与补充，保障车辆投入运营后的行驶安全性与使用可靠性水平。　　为了落实前述提出的客车企业安全风险管理的新理念，深入研究以高速客车事故风险隐患排查技术、车辆运行风险安全水平虚拟检测技术以及车辆故障风险预测与安全保障技术为主体内容的高速营运客车设计安全风险综合管理系统，探讨基于虚实安全特征融合的客车事故隐患风险管理系统的设计构架以及功能实现方案，系统地阐述客车运营过程中车辆事故风险隐患排查技术、车辆运行风险隐患虚拟检测技术以及车辆故障风险隐患安全保障功能与实现流程。
作者：	周文财
专业：	车辆工程
导师：	魏朗
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2022