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原文传递基于RBFNN的接触网系统可靠性设计方法研究

论文题名：	基于RBFNN的接触网系统可靠性设计方法研究
关键词：	RBF神经网络;接触网;可靠性;可靠度预测;故障分析
摘要：	本文结合铁道部科技项目，采用人工智能技术、可靠性工程方法、概率论与数理统计、随机过程等多学科相结合的方法，以宝成线等主要干线为试验基地，对接触网主要失效模式和系统的可靠性进行理论分析及应用研究，并采用VISUALBASIC6.0和MATLAB编写了一套接触网可靠性分析软件。概率分布的确定是可靠性分析的前提，本文利用RBF神经网络自组织、自适应和很好的容错能力等特性建立了接触网可靠性分析中概率分布的智能识别系统，通过仿真实验，它的总识别率达到93.75﹪，并对接触网定位装置故障(维修)时间进行了概率分布的识别，识别的结果为指数分布，通过回归分析得到进一步的验证，为建立接触网系统可靠性分析的马尔可夫模型提供了依据。针对接触线．受电弓滑板这对特殊磨擦副的磨耗特性难以确定的问题，论文首次采用改进了算法的径向基神经网络RBFNN，模拟得到磨耗特性的非线性关系式，用此关系式来分析磨耗率随着外界因素的变化规律，由于改进了算法的RBFNN具有很强的函数逼近能力，可以任意精确地逼近连续函数，因此通过网络输出数据和实验数据的对比，获得了很高的精度。并且利用RBF模拟得到的磨耗率与可靠性理论相结合，建立了接触线磨损可靠性分析的数学模型，基于数理统计的原理，定量地对不同型号的接触线的磨损可靠性进行了评价和预测，并提出了减少磨损的措施，为接触线的磨损可靠性研究和设计提供了新的方法和理论依据。论文利用RBF神经网络确定了接触线在不同非对称应力幅下疲劳极限，并根据接触悬挂系统中接触线的振动方程，推导出了接触线在抬升力作用下的应力大小，在此基础上，应用数理统计的方法和原理提出了接触线疲劳可靠性分析和疲劳可靠性优化设计的方法，对影响接触线疲劳失效的各种因素进行了评价与分析。将有限元数值分析(FEM)、RBF网络(RBFNN)和随机模拟法(MonteCarlo)有机结合，提出了接触悬挂各连接部件可靠性分析和设计的RBFNN-MC方法。在有限次有限元数值分析的基础上，充分利用RBF神经网络高度的非线性映射能力和泛化能力，逼近部件随机参数与响应之间的映射关系，由于RBF神经网络可以任意精确地逼近任意连续函数，因此在理论上有效解决了中心矩法存在的精度问题，并且此方法不受随机变量分布形式和极限状态方程非线性的限制，可以获得较高的计算精度。把接触线线夹和套管双耳这个失效频率很高的连接部件作为算例，对比了中心矩法和RBFNN-MC法的计算结果，并就外界因素对线夹和套管双耳的可靠性影响进行了分析，得出了很多有助于提高可靠性的结论。论文在故障跟踪试验的基础上，建立了接触网系统故障树，根据接触网的可修特性，采用马尔可夫(Markov)理论和数理统计的原理，建立了接触网系统可靠性分析的数学模型，并结合拉普拉斯变换推导出了接触网系统的稳态有效度、可靠度、和平均故障间隔时间等重要特征量的计算公式，用此模型对宝成线等主要干线的可靠性进行了预测和分析，同国外接触网系统的可靠性进行了比较并给出了接触网系统可靠性优化分配的方法。为铁路系统的机械可靠性设计、维护和科学管理提供了理论依据和新的方法。
作者：	万毅
专业：	驱动技术与智能系统
导师：	柯坚;邓斌
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文