铁路轨道“设备-单元-线路”系统可靠性建模与评估研究

摘要

铁路轨道作为轨道交通最重要的基础设施之一，其质量状态的好坏对于列车的运行安全、乘客旅行舒适度、轨道与列车的使用寿命以及养护维修成本均具有重要的影响。轨道可靠性是反映轨道质量状态的重要指标之一。通过提高轨道的可靠性，可以有效提高轨道质量状态，降低轨道设备发生病害的概率，从而提高列车运行的安全性和平稳性。面对轨道交通行业的蓬勃发展以及轨道交通运营的安全需求，铁路轨道可靠性的研究显得尤为重要。
　　本文在分析国内外铁路轨道可靠性研究现状的基础上，首先对铁路轨道的常见病害类型以及铁路轨道设备的劣化特征进行分析，探讨了单元化分析方法在铁路轨道系统可靠性分析研究中的适用性，并基于单元化分析方法将轨道系统划分为轨道设备、轨道单元和线路三个级别以及“设备—单元”、“单元—线路”两个层次。其次根据轨道系统的RAM失效种类对轨道系统的工作状态进行划分，分析了轨道设备的失效模式，并在此基础上采用故障树分析法和可靠性框图法对轨道“设备—单元”层次和轨道“单元—线路”层次逐层建立可靠模型，形成轨道“设备—单元—线路”系统可靠性分层模型。再分别针对轨道设备、轨道单元和线路三个级别建立相应的可靠性评估指标，形成完整的轨道系统可靠性评估指标体系，并采用马尔科夫链方法提出基于可靠性模型的轨道系统可靠性评估指标计算方法。最后选取北京地铁13号线正线上行轨道系统作为应用案例，对其可靠性进行建模与评估，并对可靠性评估结果进行分析。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 论文研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外铁路轨道可靠性研究现状

1．2．1 国外铁路轨道可靠性研究现状

1．2．2 国内铁路轨道可靠性研究现状

1．3 我国铁路轨道可靠性研究存在的主要问题

1．4 论文研究的主要内容和组织结构

2 铁路轨道单元化分析方法研究

2．1 铁路轨道常见病害类型分析

2．1．1 铁路轨道结构

2．1．2 各类轨道设备的常见病害类型

2．2 铁路轨道设备劣化特征分析

2．2．1 记忆性

2．2．2 周期性

2．2．3 异质性

2．3 铁路轨道单元化分析方法

2．3．1 轨道单元化分析方法的内容

2．3．2 轨道单元化分析方法在可靠性分析中的应用

3 铁路轨道“设备—单元—线路”系统可靠性建模

3．1 轨道系统工作状态划分及失效模式分析

3．1．1 轨道系统RAM失效种类定义

3．1．2 轨道系统工作状态划分

3．1．3 轨道设备失效模式分析

3．2 模型假设

3．3 轨道系统可靠性模型建立

3．3．1 轨道“设备—单元”层次可靠性模型

3．3．2 轨道“单元—线路”层次可靠性模型

3．3．3 轨道“设备—单元—线路”系统可靠性分层模型

4 铁路轨道“设备—单元—线路”系统可靠性评估

4．1 轨道系统可靠性评估指标体系

4．1．1 轨道设备级可靠性评估指标

4．1．2 轨道单元级可靠性评估指标

4．1．3 线路级可靠性评估指标

4．2 轨道系统可靠性评估指标计算方法

4．2．1 轨道设备级可靠性评估指标计算方法

4．2．2 轨道单元级可靠性评估指标计算方法

4．2．3 线路级可靠性评估指标计算方法

5 应用案例——北京地铁13号线可靠性分析

5．1 北京地铁13号线概况

5．2 数据准备

5．2．1 数据选取

5．2．2 数据校验

5．3 可靠性分析结果

5．4 可靠性评估结果分析

6 结论与展望

6．1 论文的主要工作

6．2 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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