CRTSⅢ型板式无砟轨道RAMS分析关键理论与技术研究

发布时间：2019-06-06 20:08

【摘要】：CRTSⅢ型板式无砟轨道作为具有我国自主知识产权的一种新型轨道结构型式,丰富了我国高速铁路建设,也响应了中国高铁“走出去”战略。本文在搜集和总结国内外RAMS分析相关研究基础上,结合CRTSⅢ型板式无砟轨道系统结构特征以及设计、施工、运营维护特点,对其RAMS分析关键理论与技术进行了系统性研究,填补了我国轨道结构RAMS工作空白,为打开国际铁路市场大门,提升国际竞争力,打造中国品牌的高速铁路无砟轨道系统提供了一定的理论支撑。本文主要研究内容如下:1.开展了 CRTSⅢ型板式无砟轨道可靠性分析利用故障模式影响及危害性分析法(FMECA)对CRTSⅢ型板式无砟轨道进行了可靠性分析,确定系统工作任务及功能、约定分析层次、功能结构框图等,分析了CRTSⅢ型板式无砟轨道故障因果关系,提出了相应的设计改进和使用补偿措施,并通过风险优先数法RPN得到了初步故障可靠性关键度排序,给出了设计、运营单位保障及提升CRTSⅢ型板式无砟轨道可靠性的相关意见;在此基础上,针对传统RPN法进行CRTSⅢ型板式无砟轨道故障可靠性关键度排序所面临的适应性问题,基于模糊置信理论、灰色关联理论和主客观赋权法提出了改进FMECA方法,对CRTSⅢ型板式无砟轨道故障进行了可靠性关键度排序。2.开展了 CRTSⅢ型板式无砟轨道安全性指标体系及评估方法研究通过CRTSⅢ型板式无砟轨道故障树分析(FTA)与故障模式影响及危害性分析(FMECA)结果相结合,建立了 CRTSⅢ型板式无砟轨道安全性评价指标体系;将层次分析法与基于灰色统计模型综合评价方法相结合,建立了 CRTSⅢ型板式无砟轨道安全性评估方法;以某段铺设CRTSⅢ型板式无砟轨道线路为例,利用所建立的安全性指标体系和评估方法对此段线路安全性状态进行了综合评估。3.开展了 CRTSⅢ型板式无砟轨道维修性聚类分析通过对维修性内涵和要求分析,结合无砟轨道运营维护特征,建立了 CRTSⅢ型板式无砟轨道维修性评价指标体系。将网络层次分析法(ANP)和模糊C均值聚类法相结合构成加权模糊C均值聚类法,有效考虑了 CRTSⅢ型板式无砟轨道维修性指标体系间相互影响,解决了对象间模糊性及不确定性,对CRTSⅢ型板式无砟轨道维修性进行了等级划分,将相应轨道故障进行了维修性分类研究。4.进行了 CRTSⅢ型板式无砟轨道RAMS定量评估通过对CRTSⅢ型板式无砟轨道不平顺退化及维修特征进行系统性分析,利用扩展Petri网理论建立了 CRTSⅢ型板式无砟轨道系统动态可靠性模型;采用蒙特卡洛模拟实验法预测了 CRTSⅢ型板式无砟轨道系统RAMS稳态特征;并分析了动检车检测周期及无砟轨道任务寿命对于CRTSⅢ型板式无砟轨道系统RAMS稳态特征的影响。
[Abstract]:CRTS III slab ballastless track, as a new type of track structure with independent intellectual property rights in China, enriches the construction of high-speed railway in China and responds to the strategy of "going out" of high-speed rail in China. On the basis of collecting and summarizing the related research of RAMS analysis at home and abroad, combined with the structural characteristics, design, construction, operation and maintenance characteristics of CRTS III slab ballastless track system, this paper systematically studies the key theory and technology of RAMS analysis. It fills in the blank of RAMS of track structure in our country, and provides certain theoretical support for opening the door of international railway market, enhancing international competitiveness and building Chinese brand ballastless track system of high speed railway. The main contents of this paper are as follows: 1. Reliability analysis of CRTS III slab ballastless track is carried out by using fault mode influence and hazard analysis method (FMECA) to analyze the reliability of CRTS III slab ballastless track, to determine the working task and function of the system, and to agree on the analysis level. Based on the block diagram of functional structure, the causality of CRTS III slab ballastless track fault is analyzed, the corresponding design improvement and application compensation measures are put forward, and the preliminary fault reliability criticality ranking is obtained by risk priority number method RPN, and the design is given. Relevant opinions on ensuring and improving the reliability of CRTS III slab ballastless track by operating units; On this basis, an improved RPN method is proposed based on fuzzy confidence theory, grey correlation theory and subjective and objective weighting method to solve the adaptability problem of CRTS III slab ballastless track fault reliability criticality ranking based on fuzzy confidence theory, grey correlation theory and subjective and objective weighting method. The reliability criticality of CRTS III slab ballastless track fault is sorted. 2. The safety index system and evaluation method of CRTS III slab ballastless track are studied by combining the fault tree analysis of CRTS III slab ballastless track with the (FMECA) results of fault mode influence and hazard analysis. The safety evaluation index system of CRTS III slab ballastless track is established. Combining the analytic hierarchy process (AHP) with the comprehensive evaluation method based on grey statistical model, the safety evaluation method of CRTS III slab ballastless track is established. Taking a section of CRTS III slab ballastless track line as an example, the safety state of this section of the line is comprehensively evaluated by using the established safety index system and evaluation method. Based on the cluster analysis of the maintainability of CRTS III slab ballastless track, the maintenance evaluation index system of CRTS III slab ballastless track is established by analyzing the connotation and requirements of maintainability and combining with the operation and maintenance characteristics of ballastless track. The weighted fuzzy C-means clustering method is formed by combining the network analytic hierarchy process (ANP) with the fuzzy C-means clustering method, which effectively considers the interaction between the maintenance index system of CRTS III slab ballastless track. In this paper, the fuzziness and uncertainty among objects are solved, the maintainability of CRTS III slab ballastless track is classified, and the corresponding track faults are classified and studied. 4. The RAMS quantitative evaluation of CRTS III slab ballasted track is carried out. Based on the systematic analysis of the irregularity degradation and maintenance characteristics of CRTS III slab ballastless track, the dynamic reliability model of CRTS III slab ballastless track system is established by using the extended Petri net theory. The steady state characteristics of RAMS of CRTS III slab ballastless track system are predicted by Monte Carlo simulation experiment, and the influence of dynamic inspection vehicle detection period and ballasted track mission life on RAMS steady state characteristics of CRTS III slab ballasted track system is analyzed.
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U213.244

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本文编号：2494564