基于灰色理论和粒子群算法的牵引供电系统可靠性研究

摘要

近年来，国家对电气化铁路建设的投入不断加大，铁路事业发展迅猛，电气化铁路运输已成为当今道路运输发展的趋势。对牵引供电系统可靠运行的要求随电气化铁路的不断发展，变得愈来愈高，但影响牵引供电系统安全可靠运行的问题却日益突出。因此，为适应我国铁路事业发展的新形势，对牵引供电系统的可靠性问题进行深入地探讨分析，尽最大可能保障牵引供电系统安全、可靠地工作，具有非常重要的现实意义。
　　本文首先对牵引供电系统的结构组成特点做了介绍，并对可靠性基础理论进行了详细的阐述。重点介绍了常用的寿命分布函数—威布尔分布函数的特点，同时对串联、并联以及混联系统的可靠性研究方法、故障树分析法以及最小割集理论也作了相应的介绍。其次，利用建立的灰色GM(1,1)预测模型和无偏灰色GM(1,1)预测模型对牵引供电系统中各组成设备的故障率进行了中长期预测，并对两种模型下的模拟误差进行了详细分析；针对现场搜集的不同类型的数据，分别采用基于粒子群算法的智能拟合方法和分段多项式法，建立了可对牵引供电系统各关键设备进行可靠性评估的威布尔分布模型。最后，对建立的牵引变电所和接触网两个子系统的故障树模型进行了定性分析，求出了导致系统故障的所有最小割集，并结合各设备的威布尔分布模型，对两个子系统故障树模型进行了可靠度定量分析，最终归纳得出了牵引供电系统整体的可靠性模型，并计算了系统整体的可靠度和平均使用寿命。另外通过建立灰色关联度分析模型，研究了系统各组成设备的可靠性与系统整体可靠性之间的影响关系，发现了影响牵引供电系统整体可靠性的关键设备。通过对电气化铁路牵引供电系统设备和系统整体的可靠性计算分析表明：将灰色系统理论和粒子群算法融合应用于牵引供电系统的可靠性研究中，既可以增加牵引供电系统可靠性研究方面的理论和工程应用，也可以简化牵引供电系统可靠性研究、分析与计算的过程，为其可靠性研究奠定了一定的理论应用基础。

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1 绪论

1.1 论文的选题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 目前存在的主要问题

1.4 论文的主要研究内容

2 牵引供电系统及可靠性基础理论介绍

2.1 牵引供电系统概述

2.2 可靠性基础理论介绍

2.3 小结

3 基于灰色理论的牵引供电系统设备可靠性预测

3.1 设备可靠性灰色预测的目的

3.2 灰色GM(1,1)模型的建立

3.3 无偏灰色GM(1,1)模型的建立

3.4 牵引供电系统设备灰色预测实例

3.5 小结

4 牵引供电系统设备可靠性模型的建立

4.1 基于粒子群算法的牵引供电系统设备可靠性建模

4.2 基于分段多项式法的牵引供电系统设备可靠性建模

4.3 小结

5 牵引供电系统整体的可靠性分析

5.1 牵引变电所的可靠性建模分析

5.2 接触网的可靠性建模分析

5.3 牵引供电系统整体的可靠性建模分析

5.4 小结

6 灰色关联分析法在牵引供电系统可靠性分析中的应用

6.1 灰色关联分析法简述

6.2 灰色关联分析模型的建立

6.3 应用实例分析

6.4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果