基于性能退化的列控车载设备可靠性预测方法研究

摘要

高速铁路作为人们出行的关键载体，任何层次的故障、事件可能导致的风险及后果均应该在设计、开发、运营等生命周期中得到完整考虑。列控系统可靠性的保持是列车高效运行的前提，对其进行评估与预测是减少事故发生的有效手段。列控系统可靠性的实时评估与预测是及时发现、确认潜在风险因素，并适时合理地完成响应处理的关键前提。而在列控系统的可靠性研究领域，大部分研究集中于可靠性评估方面，在预测方面尚处于起步阶段，还未形成一套合适的方法体系。
　　论文主要研究内容与创新性工作包括:
　　(1)本文运用性能退化理论预测列控车载设备的可靠性，从直接分析列控系统故障信息的角度出发，研究故障信息随运行时间的演变过程，进而应用多种算法对性能退化过程进行建模，然后根据预测出的性能退化规律，对下一时间段的列控车载设备的可靠性进行预测。
　　(2)提取最具代表性及描述性的设备故障特征量信息，对不同车型的真实故障数据进行分类分析总结，提出了一套适合于列控车载设备可靠性预测的方法，设计并编写了基于性能退化分析法的可靠性预测软件，载入特征量信息，调用可靠性预测算法，对未来时刻的设备可靠性进行预测。
　　(3)运用时间序列分析法分别对不同车型的多种类型故障的故障概率进行了预测，并在此基础上对时间序列分析法进行了改进，并对前后两种方法的预测效果进行了比较总结，得出了改进方法更加适用于列控设备的结论。然后运用回归分析法对整个车载设备的故障概率进行了预测。
　　(4)设立列控设备可靠性评价指标，运用FMECA进行分析计算，主要对预测出的各故障的严重度进行计算，并结合故障概率对车载设备在未来时刻的可靠性进行了分析，从而完成对列控设备可靠性预测的目标。
　　本文对性能退化过程建立了模型，对不同车型的可靠性进行了预测，并用真实故障数据进行测试与验证。实验结果表明，论文提出的可靠性预测方法体系对列控系统车载设备进行预测的故障概率的预测值与真实值拟合误差较小，并能较好的预测及描述未来时刻的设备性能退化过程及可靠性变化情况，在列控设备可靠性预测方面存在一定的价值。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 可靠性评估与预测方法研究现状

1．2．2 性能退化分析法研究现状

1．2．3 列控系统可靠性评估与预测方法应用研究现状

1．3 论文研究内容及组织结构

2 基于性能退化的列控系统可靠性描述

2．1 列控系统性能退化定义

2．1．1 性能退化定义

2．1．2 列控系统性能退化及退化参数的设定

2．2 列控系统可靠性描述

2．2．1 可靠性定义

2．2．2 列控系统可靠性定义及指标

2．3 列控系统故障模式、故障案例及数据分析

2．4 本章小结

3 基于性能退化分析法的列控设备可靠性预测方法

3．1 性能退化分析法

3．1．1 各种类型故障的故障预测算法

3．1．2 基于经验模态分解法的算法改进

3．1．3 车载设备的故障预测算法

3．2 基于性能退化分析法的故障预测的实现

3．2．1 不同类型故障的预测算法的实现

3．2．2 改进的故障预测算法的预测实现

3．2．3 车载设备的故障预测实现

3．3 本章小结

4 列控设备可靠性评估及预测效果分析

4．1 故障模式影响与危害度分析法

4．1．1 车载设备故障信息分类

4．1．2 故障影响及危害性分析

4．2 故障模式影响与危害度分析法的实现

4．2．1 故障数据分类统计

4．2．2 列控车载设备可靠性分析

4．3 预测效果分析

4．4 本章小结

5 列控设备可靠性预测软件的实现与试验验证

5．1 列控设备可靠性预测软件实现

5．1．1 各故障类型的故障概率预测实现

5．1．2 列控车载设备故障概率预测实现

5．1．3 列控车载设备可靠性分析实现

5．2 算法仿真试验验证

5．2．1 预测效果比较

5．2．2 可靠性分析结果

5．3 本章小结

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

作者简历

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