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基于RCM理论的CTCS-2级列控系统地面设备维修策略研究

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摘要

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 列车运行控制系统研究现状

1.2.2 铁路列控设备维修理论研究现状

1.3 主要研究内容

2 CTCS-2级列控系统地面设备概述与可靠性维修理论

2.1.1 CTOS-2级列控地面系统组成

2.1.2 列控地面各子系统结构框图及功能分析

2.2 可靠性为中心维修理论

2.2.1 维修和维修策略

2.2.2 以可靠性为中心的维修思想

2.2.3 ROM分析的实施项目

2.2.4 设备预防性维护建模基础知识

2.3 小结

3 CTCS-2级列控系统地面设备维修重要度评价

3.1 设备重要度评价指标及其权重确定

3.1.1 列控设备重要度评价指标层次结构

3.1.2 设备单元重要度评价矩阵

3.1.3 基于组合赋权法的重要度评价指标权重确定

3.2 设备重要度评价的灰关联—理想解算法

3.3 列控地面各子系统设备单元重要度评价及分类结果

3.3.1 设备单元重要度排序

3.3.2 单元类型的确定

3.4 小结

4 CTCS-2级列控系统地面设备维修方式决策

4.1 基于设备分类RCM逻辑决断法的维修方式决策

4.1.1 列控地面各子系统设备单元的故障模式及影响分析

4.1.2 三类单元的维修方式逻辑决断图

4.1.3 列控地面各子系统设备单元的维修方式逻辑决断结果

4.2 基于模糊综合评判法的维修方式决策

4.2.1 二级模糊综合评判法原理

4.2.2 维修决策举例

4.3 列控地面各子系统设备单元的维修方式决策结果

4.3.1 ZPW-2000K型无绝缘轨道电路子系统

4.3.2 LKD2-T2型列控中心子系统

4.3.3 LKY-T1型应答器地面传输子系统

4.4 小结

5 列控地面设备周期维护建模及其维修费用优化

5.1 基于可靠度限制的设备动态不完全预防性维护模型

5.1.1 建模前提

5.1.2 维修周期计算

5.1.3 维修费用分析

5.1.4 费用最小的目标函数及约束条件

5.2 列控地面设备维修费用优化与仿真

5.2.1 实例分析

5.2.2 维修参数的敏感性分析

5.2.3 维护模型比较

5.3 小结

结论

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果

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摘要

列车运行控制系统是保障列车安全、可靠、高效运行的核心技术和重要行车装备。随着我国铁路大提速和高速铁路大规模建设,列控设备的复杂集成度越来越高,以故障修、经验修和计划预防修为主的传统维修体制已不能适应现代列控设备对于运用可靠性和维护经济性的要求。为此本文以CTCS-2(Chinese Train Control System at Level2,中国列车运行控制系统等级2)级列控系统地面设备为对象,运用RCM(Reliability CenteredMaintenance,以可靠性为中心的维修)理论对其进行维修方式决策和维修周期优化。
  针对传统RCM逻辑决断分析方法在确定设备维修方式时存在没有考虑单元相对重要度、决断过程繁琐重复且具有一定主观性等不足,提出基于设备分类逻辑决断和模糊综合评判的CTCS-2级列控系统地面设备维修方式决策模型。首先,采用FMEA(FailureMode and Effects Analysis,故障模式及影响分析)方法对设备进行安全风险分析,确定单元不同故障模式的故障影响类型;然后,综合考虑设备的可靠性、维修性和经济性因素,建立CTCS-2级列控系统地面设备重要度评价指标层次结构,采用灰关联—理想解算法评价单元维修重要度,将其根据重要度排序比大小划分为关键类、重要类和一般类单元,利用改进的RCM分类逻辑决断图通过自上而下顺序回答决断环节问题后选择各单元在不同故障模式下的维修方式;同时,通过引入模糊综合评判方法,排除多故障模式下维修方式决断的分歧结果,建立维修方式定性决断和定量评判相结合的共决机制,从而确定单元的最优维修方式;最后,以兰新高铁为实例给出ZPW-2000K型无绝缘轨道电路、LKD2-T2型列控中心和LKY-T1型应答器地面传输子系统各单元的合理维修建议。维修决策结果表明:该维修方式决策模型能够明确维修重点,有助于对列控地面设备开展针对性的预防维修工作,推进精准养护维修。
  为解决设备单元因预防性维修间隔设置不合理而导致维护人员工作强度大、过于依靠主观经验、设备故障多、维修费用高等问题,引入役龄回退和递增因子调整服从威布尔分布的设备故障率的动态变化,建立有限运用期内可靠度限制下的列控系统地面设备动态不完全预防性维护模型。以轨道电路设备为例,确定其在不同可靠度要求下的最佳预防维护次数和弹性维修间隔,使其在更换期内的单位时间总维修成本达到最低。该维护模型能够使设备在运用性能与维修成本之间达到平衡,具有一定工程应用价值。

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