论文立足于设备维护决策,引入统计学和控制论的“稳健性”概念,提出“稳健维护”思想,即指在设备状态和故障不确定性条件下,仍能够保证系统设备和网络可靠性的一种维护决策。论文研究以运营设备全寿命周期管理目标为导向,即在保障系统可靠性和安全性的前提下,追求设备寿命周期内价值最大化、管理成本最小化,针对运营设备维护决策特征与存在的问题,考虑决策层次的不同,从维护保障理念、维护管理模式、维护保障策略三个层面研究城市轨道交通运营设备稳健维护决策问题,为深入研究城市规划交通运维保障理论和方法,解决运维保障决策方法和技术水平滞后的实践问题,提升运营设备健康管理能力,推进运维保障与规划建设同步技术升级。论文研究创新点和研究奉献主要体现在以下几个方面:(1)首次将“稳健性”这一概念应用于城市轨道交通运营设备维护中,提出轨道交通运营设备的稳健维护决策,通过预防性维护决策、网络化区域维护决策和区域维护保障资源配置三个方面确保运营设备可靠性和系统维护稳健性。(2)在应用威布尔分布拟合了运营设备可靠性函数的基础上,提出混合失效率调整因子,用于刻画设备在维护活动后表现出的役龄递减和故障率递增情况,并将其引入可靠性函数更加准确的描述设备可靠度变化,构建了以可靠度为约束,以维护成本最小化为目标的预防性维护决策模型,应用MATLAB仿真优化求解得到最佳可靠度下的维护活动实施周期与相应维护费用。通过实践案例,验证了维护决策模型在保障设备可靠性的条件下,能够给出更符合实践的设备退化过程的预防性维护周期;同时在不同的可靠度要求下,给出最小维护费用的维护活动实施时机,可以为轨道交通系统不同设备的维护提供实施指导和参考。(3)针对基于设备状态的预防性维护中存在的状态参数测量误差的不确定性和认知不确定性问题,建立了设备状态概率相关函数、状态信息增广矩阵,提出了受约束的赫威斯准则鲁棒优化方法,建立了以维护费用最小化为目标的稳健的潜在马尔科夫过程的状态维护决策模型。以轨道交通车底转向架构件故障和维护数据为基础,验证了模型有效性,设备状态和故障不确定性条件下维护策略优化性能良好。(4)维护网络设计是城市轨道交通运营设备的稳健维护决策的关键环节之一。论文考虑了网络中脆弱节点的维护,确定了维护保障点距重要节点尽可能靠近原则,结合维护网络建设成本最小化的决策目标,构建了双目标维护网络规划模型,并设计了NSGA-Ⅱ算法求得模型的Pareto解。研究结果表明,模型和算法有效;利用此模型构建维护网络,成本一定的情况下,既能够提高整个网络运营设备的维护效率,也能使得脆弱节点的突发故障得到最有效的响应,从而增加了整个网络的稳定性和可靠性;同时网络维护效率与系统可靠性是以建设成本的增加为代价的,为决策者为成本、效率和可靠性权衡过程中提供了定量的参考方向和依据。(5)给出了网络化区域维护网络的资源配置方法,应用蒙特卡洛仿真,以区域子网可能的最大维护需求为依据,为网络配置维护保障资源。该方法虽然增加了维护保障资源的成本投入,但能够在网络运营设备发生故障时间和位置的不确定下,最大程度的保障维护资源调度和维护活动开展的时效性,适合实践中运营设备可靠性和网络稳定性要求高的维护网络的资源配置。论文基于“主动性”、“预防性”和“稳健性”维护特性,从稳健维护保障理念、维护管理模式革新、维护保障策略优化三个层面给出了城市轨道交通运营设备稳健维护决策模型及其求解方法,为完善城市规划交通运维保障理论和方法做出了有益尝试。