高速铁路在国内外大规模全面发展,对动车组运行的安全性与舒适性提出了更高的要求。而不断提高的运营速度是对动车组制动性能的一个重要考验。闸片,作为制动装置中基础执行机构的重要部件之一,在列车上的安装数量众多且价格昂贵,其性能的失效与否决定着动车组能否安全可靠运行。我国动车组运行沿线环境多变、气候条件严酷,对闸片的性能退化造成严重影响。安全、经济的预测性维修策略可以指导运营管理人员为闸片提供及时、合理的维修,保证行车安全,减少运营维护的总费用。针对动车组闸片的性能退化过程因受到多变运行环境中各种随机性因素的影响而导致其状态估计值精确度低的问题,提出基于MIRW(Multivariate Integrated Random Walk,多元集成随机步行)建立闸片性能退化趋势的状态空间模型。Kalman滤波理论被用于预测估计闸片的退化状态。为了判断闸片在达到临界退化失效阈值之前是否发生异常工况,确定了异常失效的容许范围。进而预测了闸片的可靠性并建立了预期维修费用模型,最终为闸片制定了预测性维修策略。理论分析及仿真结果表明本文方法是正确有效的。论文主要完成以下内容:(1)结合动车组闸片磨损的实际情况,分析了影响闸片性能退化的各种因素以及MIRW模型的特性。考虑了闸片在实际中的厚度观测序列因性能连续退化而导致的下一时刻数据下降的趋势,基于MIRW建立闸片性能退化的状态空间模型。先采用Kalman固定区间向前-向后平滑算法提取闸片性能的退化趋势,进而通过Kalman预报器来预测其未来退化状态。(2)基于得到的闸片厚度估计值,根据Grubbs准则和距离判别分析理论来确定异常失效容许范围,以判定闸片是否在达到临界退化失效阈值之前出现异常工况。根据可靠性理论和维修性理论等相关知识,估计了闸片的累积失效概率并预测其可靠性,考虑因退化不断累积而造成的费用损失,建立了预期维修费用模型,根据在不维护与维护两种行动下的收益损失费用,制定预测性维修策略。(3)以CRH系列某型动车组闸片的厚度数据为例,进行仿真验证。对所得结果进行对比分析,表明本文方法能提高闸片厚度估计值的准确性,及时判断出闸片是否发生异常工况,满足我国动车组检修机制的安全性和经济性要求。