列车轮轴测速定位系统实时可靠性评估方法研究

发布时间：2024-05-11 09:46

　　随着人们对于出行交通工具的要求越来越高,高速铁路事业蓬勃发展,因此,高速列车系统的可靠性越来越受到关注。列车的速度和位置信息对于列车控制系统至关重要。因此,为减小速度定位误差累积对系统可靠性劣化造成的影响,论文充分考虑了高速列车运行环境的复杂性和多变性,以轮轴测速定位系统为研究对象,采用相似性传播聚类(Affinity Propagation,AP)与隐马尔可夫(Hidden Markov Model,HMM)相结合来辨识轮轴测速定位系统的退化状态,进而运用非结构三角模糊数赋权法分配权重来建立系统实时运行可靠性评估和预测模型,在运行可靠性的实时评估结果基础之上实施视情维修决策。本文以列车关键基础部件轮轴测速定位系统为对象,研究基础部件可靠性及维修决策的整体方案,为高速列车其他部件乃至整个车载设备实时可靠性评估和视情维修提供前期依据。本文完成的研究工作主要包括:(1)针对高速列车轮轴测速定位系统,考虑其退化状态的特殊影响因素和机制,建立系统退化状态模型,能够对系统当前退化状态进行评估,同时也能对将来退化状态进行预测。(2)提出了基于AP-HMM和非结构三角模糊数赋权法的轮轴测速定位系统实...

【文章页数】：134 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 轮轴测速定位系统的研究现状
        1.2.2 实时可靠性评估方法研究现状
        1.2.3 高速铁路领域实时可靠性评估方法研究现状
        1.2.4 故障预测与维修决策方法研究现状
    1.3 论文核心研究思路和结构安排
2 实时可靠性评估对象与基本理论
    2.1 列车轮轴测速定位系统
        2.1.1 测速定位系统总体结构
        2.1.2 轮轴速度传感器原理
    2.2 可靠性基本理论
        2.2.1 运行可靠性概念
        2.2.2 运行可靠性与固有可靠性之间的关系
        2.2.3 实时可靠性概念
        2.2.4 实时可靠性与传统可靠性之间的关系
    2.3 本章小结
3 轮轴测速定位系统实时可靠性评估模型
    3.1 HMM理论基础
        3.1.1 马尔可夫过程
        3.1.2 HMM基本原理
        3.1.3 HMM基本算法
        3.1.4 AP-HMM混合算法
    3.2 面向单一影响因素的实时可靠性评估方法
        3.2.1 轮轴测速定位系统可靠性影响因素
        3.2.2 系统退化状态分级
        3.2.3 连续时间变换HMM及转移强度矩阵
        3.2.4 基于AP-HMM的系统退化状态识别及单一可靠性计算
    3.3 面向在途运行过程的实时可靠性评估方法
        3.3.1 传统组合模型权重确定方法
        3.3.2 模糊赋权算法
        3.3.3 基于AP-HMM和模糊赋权法的系统实时可靠性计算
    3.4 本章小结
4 轮轴测速定位系统预防性维修优化决策方法
    4.1 建立预防维修决策模型
        4.1.1 问题描述与决策目标
        4.1.2 维修费用模型
        4.1.3 可用度
        4.1.4 预防维修优化模型
    4.2 细菌觅食优化算法
        4.2.1 细菌觅食优化算法原理
        4.2.2 细菌觅食优化算法流程
    4.3 基于细菌觅食算法的预防维修优化决策求解
    4.4 本章小结
5 实验案例与分析
    5.1 实验案例场景
        5.1.1 现场数据分析
        5.1.2 验证环境搭建
        5.1.3 数据预处理
    5.2 AP-HMM训练及可靠性评估验证分析
        5.2.1 列车运行方式因素可靠性评估
        5.2.2 轮轴速度传感器自身因素可靠性评估
        5.2.3 系统可靠度实时评估模型验证
    5.3 预防性维修优化决策模型验证分析
        5.3.1 仿真模型搭建
        5.3.2 仿真结果分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 论文总结
    6.2 研究展望
参考文献
图索引
表索引
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3969800