【摘 要】
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高速轨道交通是现代化城市交通体系中不可或缺的重要组成部分,是国家经济发展的中流砥柱。随着高速动车组技术的快速发展,动车组的结构变得愈加复杂,对动车组的安全性、可靠性和舒适性的要求也越来越高。牵引系统是高速动车组的核心组成部分,保证其安全可靠地运行对高速动车组的正常运营至关重要。然而,牵引系统长时间处于振动冲击频繁、外界温度变化剧烈等复杂的工作环境,内部的各种设备必然会发生不同程度的退化现象,进一步
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高速轨道交通是现代化城市交通体系中不可或缺的重要组成部分,是国家经济发展的中流砥柱。随着高速动车组技术的快速发展,动车组的结构变得愈加复杂,对动车组的安全性、可靠性和舒适性的要求也越来越高。牵引系统是高速动车组的核心组成部分,保证其安全可靠地运行对高速动车组的正常运营至关重要。然而,牵引系统长时间处于振动冲击频繁、外界温度变化剧烈等复杂的工作环境,内部的各种设备必然会发生不同程度的退化现象,进一步引起故障发生,甚至可能导致动车组无法正常运营,造成严重的安全事故和经济损失。因此,本文基于FMECA方法对高速动车组牵引系统的故障模式、影响和危害度进行分析,并基于此进行高速动车组牵引系统的维修策略研究。主要研究内容如下:（1）提出了基于FAIC模型的高速动车组牵引系统FMECA分析方法首先,以CRH3型动车组为例,对牵引系统的主要组成部分和工作原理进行分析,引入“子系统-功能部件-故障模式”三单元分解法将牵引系统的故障归纳为15个功能部件和30个故障模式,建立高速动车组牵引系统的FMEA表;邀请领域专家进行各故障模式的风险评价指标等级评价,并基于传统FMECA分析中的RPN计算公式得到高速动车组牵引系统的危害度。其次,针对应用传统FMECA方法对高速动车组牵引系统进行实例分析时出现的问题,提出了基于FAIC模型的高速动车组牵引系统FMECA分析方法:在输入数据的预处理方面,对领域专家的风险指标评价信息进行主、客观综合赋权,减少过度主观因素带来的不利影响;在风险优先数的计算方面,引入层次分析法和CRITIC法建立FAIC模型,提高计算结果的科学性和可信性。进一步,基于改进后的高速动车组牵引系统FMECA方法对CRH3型动车组牵引系统进行了实例分析,验证改进FMECA方法的准确性。（2）进行了高速动车组牵引系统的维修策略研究和运维决策优化模型的搭建基于高速动车组牵引系统的风险优先数确定故障模式的相对重要程度,并依据不同故障模式类型设计了RCM逻辑决策图,为高速动车组牵引系统的维修方式决策提供依据。此外,应用威布尔分布拟合了高速动车组牵引系统的设备故障分布函数和可靠性模型,并引入了综合故障率因子和故障惩罚因子分别描述进行预防性维护活动后设备可靠性模型的动态变化和故障发生后导致的运营成本损失,基于此搭建了以可靠度阈值和最优维护次数为决策变量,以设备的可靠度、最高维护成本和最长维护活动时期为主要约束,以单位时间内的维护成本最低为目标函数的高速动车组牵引系统运维决策优化模型。（3）基于序列二次规划算法对高速动车组牵引系统运维决策优化模型进行求解首先,依据高速动车组牵引系统的风险优先数和不同类型故障模式的RCM逻辑决策图确定了牵引系统各故障模式的维修方式决策,并基于牵引电机通风系统中风机的实际运行故障数据拟合了风机的故障分布函数和可靠性模型。进一步,应用序列二次规划算法（SQP）对高速动车组牵引系统运维决策优化模型进行了求解,得到风机的运维策略,包括最优可靠度阈值、最优维护次数及其对应的维护实施周期与单位时间内的最小维护成本。最后,对模型优化结果进行分析,验证了本文搭建的高速动车组牵引系统运维决策优化模型的科学性和有效性,可以为高速动车组牵引系统运维策略的制订提供参考和实施依据。
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