考虑天气状态的接触网可靠性评估方法研究

接触网系统可靠性评估结果受天气影响较大,传统的评估方法难以客观评估不同天气状态下的系统可靠性指标。本文提出一种考虑天气状态影响的高速铁路接触网系统可靠性评估方法,该方法依据IEEE标准导则建立三态天气下接触网系统各类元件的故障率与修复率修正模型,得出不同天气状态下元件故障率与修复率。为考虑故障率、修复率的模糊性以及天气状态的随机性对可靠性评估的影响,在三态天气模型基础上,运用可信性理论对不同天气状态下各类元件的故障率、修复率及天气状态的随机模糊性进行不确定性建模,基于GO方法计算三态天气下接触网系统的可靠性指标。以宝成铁路统计数据进行算例分析,结果表明,提出的方法能够在统计得到的不考虑天气状态的数据基础上计算不同天气状态下系统可靠性指标,减少现场统计工作量,同时反映了原始数据的随机模糊性。     

有砟轨道道床断面检测系统的研制

为满足铁路现场有砟轨道道床高效养护维修的需要,研制了一套基于激光扫描技术的有砟轨道道床断面检测系统。该系统配备高精度激光扫描传感器,在车辆高速运行的状态下实时获取有砟轨道道床区域的高精度点云信息,并通过多坐标系变换进行空间映射从而建立基于轨道坐标系的道床三维模型,最后基于凸集理论和空间分析算法模型实现了有砟轨道道床断面缺陷和盈/欠砟量的快速自动检测。铁路线路试验表明该系统能够快速高效地检测有砟轨道道床状态,为铁路有砟轨道道床养护维修提供准确、可靠的数据。     

基于GO法地铁车辆客室车门可靠性评价

为了有效降低地铁车辆客室车门的故障,提出应用GO法原理对地铁车辆客室车门的可靠性特征进行分析.以齿带传动式地铁车辆客室车门系统为例,建立了基于GO法可靠性模型.依据门控电气元件和机械零部件的可用度、失效率等可靠性特征量,结合车门系统中操作符的逻辑关系,导出可修系统维修率和失效率的精确的计算公式,开发相应的GO程序,定量计算地铁车辆客室车门系统可靠性特征量.结果表明,该方法可以得到导致车门故障的所有可能因素和薄弱环节,可为地铁车辆客室车门维修和购车选型提供理论依据.     

基于健康监测的钢桁梁桥结构承载力可靠性评估

桥梁结构健康监测系统能有效监测桥梁结构上的各种作用及结构效应,可为准确评估桥梁结构状态提供信息。以一座钢桁梁桥健康监测数据为基础,研究基于健康监测的钢桥构件承载力可靠性评估方法,分析应变信号的特点,并根据一段时间内的健康监测数据对桥梁结构进行承载力可靠性分析,建立基于随机车辆荷载模型的桥梁承载力可靠性评估方法,探讨温度效应对结构承载力可靠指标的影响。结果表明:由移动车辆振动引起的钢桥构件应变很小,移动车辆荷载产生的静力响应对构件承载力可靠指标起控制作用;随机车辆荷载模型能较好地模拟实际列车通行情况,结合有限元方法,能快速对钢桥构件承载力进行可靠性评估;考虑温度效应后构件承载力可靠指标有所减小,且温差越大,变化越明显。     

城市轨道交通固定资产更新改造技术条件研究

为加强城市轨道交通固定资产更新改造的科学管理,提出将实际使用寿命和以可靠性指标为判定标准的健康状态作为其更新改造技术条件,并分别建立基于韦布尔-泊松过程的固定资产使用寿命估计模型和基于平均故障率、平均故障间隔时间和平均可用度的固定资产健康状态评定模型。最后,利用北京地铁2号线钢轨的伤损数据对提出的更新改造技术条件及评估模型进行实例验证。结果表明,改进的更新改造技术条件及评估模型能够对城市轨道交通固定资产的更新改造需求进行量化分析评定,在城市轨道交通固定资产更新改造实际管理中具有实用性和更好的可操作性。     

动车组辅助供电系统健康状态评估

以CRH3型动车组辅助供电系统为例,采用一种基于合作博弈和云模型理论的健康状态评估方法,建立辅助供电系统健康状态评估指标体系,获取各元件指标及元件层的组合权重,确定各元件指标对动车组辅助供电系统各状态等级的隶属度,采用分层评估方法得到评估结果。研究结果表明:本文所采用的方法能够结合辅助供电系统的分层分析模型,直观地给出各指标、各元件以及辅助供电系统整体的健康状态信息,有效完成CRH3型动车组辅助供电系统的健康状态评估。     

基于滑窗子空间算法的桥梁运营状态预警分析研究

以某典型斜拉桥振动台模型试验为研究背景,采用滑窗技术与数据驱动随机子空间识别算法对桥梁运营状态预警方法进行研究。为实现在时域上对桥梁模态参数进行实时跟踪识别,将滑窗技术引入子空间法,提出一种滑窗子空间模态参数识别方法。而后基于滑窗子空间算法识别结果,参考各国高速铁路桥梁相关规范的状态评价指标,提出基于频率值和频率变化率的铁路桥梁运营状态预警方法,实现铁路桥梁的实时状态评估。运用模型试验各工况下的测试数据,对该模型桥的状态进行实时评估和预警分析,并将状态预警结果与模型桥实际损伤情况进行对比分析,验证所提方法的正确性,该方法可直接应用于桥梁结构的运营状态预警分析中。     

计算机联锁系统二乘二取二容错结构分析

针对计算机联锁系统的二乘二取二容错结构,基于马尔可夫模型,将各单元的失效率划分为几个独立的分量,根据每部分失效率对结构的影响,利用计算机对系统的可靠性和安全性进行分析和仿真计算.结果表明,二乘二取二容错结构满足铁路联锁系统高可靠性和高安全性要求.     

基于客流流线的城市轨道车站安全可靠性评价模型

为解决城市轨道交通车站运行安全可靠性科学评估的问题,从概率论的视角,以城市轨道交通车站乘客、交通服务设施、列车构成的系统为研究对象,对城市轨道交通车站安全可靠性进行了定义。结合城市轨道交通客流流线特征,建立了城市轨道交通车站节点安全可靠性评价模型和基于权联模型下的车站系统可靠性评估方法。以重庆轨道交通3号线两路口站为例,应用评价模型与方法,计算两路口站进出站节点安全可靠性和车站整体系统的安全靠性。结果表明:重庆轨道交通3号线两路口站进出站节点的安全可靠性为92.2%,整个车站系统的安全可靠性为90.4%。     

无线机车信号地面控制设备及双机热备的可靠性分析

介绍了无线机车信号地面控制设备的结构和工作原理，为了保证其正常运行，采用双机热备方式。对单控制机的失效率进行划分，根据各部分失效率对系统的影响，利用马尔可夫模型分析系统可靠性。结果表明，双机热备很大程度上提高了系统的可靠性，达到了可靠性指标。     

基于有限元与传输线的JTC和TCR信号传输过程的建模与仿真

本文针对有限元和传输线理论各自的特点,提出一种将传输线与有限元相结合的JTC(Jointless TrackCircuit)和TCR(Track Circuit Reader)信号传输过程的建模仿真方法。该方法利用有限元分别建立轨道电路和TCR天线模型,以此确定JTC对TCR天线的有效作用范围。在其有效范围内利用有限元对JTC和TCR天线间的电磁感应过程进行建模,而在有效范围外由传输线负责对JTC信号在钢轨中的传输过程进行建模。采用此联合建模策略实现对JTC和TCR间信息传输过程的仿真。实验表明,该方法具有建模准确、仿真精度较高、计算时间较短等优点。     

基于云模型的隧道突水突泥风险评估

突水突泥灾害是隧道施工最常见的事故类型之一,构建基于云模型的突水突泥风险评估模型,以指导隧道施工组织中的灾害预防工作。从水文条件、地质条件和气候条件三个方面展开研究,建立风险评估指标体系。针对评价指标模糊性与随机性的特点,应用逆向云发生器生成风险云特征数字,应用正向云发生器生成风险云与标准云对比图,表征突水突泥和各级评价指标的风险状态。以某隧道为工程背景进行计算,该隧道突水突泥综合风险等级为高,风险不可接受,需进行管理决策,规避转移风险;夏季雨水集中,极易引起大气降雨向地下运移,造成大规模的突水突泥灾害;评估结果与工程实际基本一致,可为灾害预防工作提供理论依据。     

基于CNN-LSTM的车辆悬挂系统故障识别方法研究

高速铁路车辆（简称：车辆）运行条件恶劣多变,车辆悬挂系统的可靠性关系到行车安全和乘坐舒适性。当车辆的悬挂系统发生故障时,振动信号呈现非线性、非平稳的特征。为此,提出了一种基于卷积神经网络（CNN,Convolutional Neural Network）-长短时记忆（LSTM,Long Short-Term Memory）模型的车辆悬挂系统故障识别方法。通过SIMPACK平台建立了包含悬挂系统的车辆-轨道耦合动力学模型,获得了车辆系统各部件在健康状态及各类故障状态下的振动信号;以与故障元件关联部件的振动加速度信号作为模型输入,通过构建的CNN-LSTM模型对时序信号进行特征提取和分类预测,进而实现对车辆悬挂系统的故障识别;通过构建不同工况的故障数据集对该方法进行评估。试验结果表明,该方法在速度等级相同的情况下,故障识别准确率可达98%;在速度等级不同的情况下,故障识别准确率可达99%,验证了该方法的有效性。     

基于运用状态下的空气弹簧可靠性评价方法

针对城市轨道交通车辆空气弹簧在使用过程中其理论寿命与实际检修周期存在差异,提出了一种以车辆实际运用状态为背景,基于多体动力学、非线性有限元分析和虚拟疲劳寿命联合仿真的空气弹簧可靠性评价方法。以某型城市轨道交通车辆为例,通过该方法计算得出的空气弹簧的失效结果与现场实测的真实损伤情况相吻合,证实了该方法的科学性。使用该方法对该型空气弹簧在8年理论寿命至10年大修期间的可靠性进行了研究。结果表明,在此期间空气弹簧胶囊的失效率增加0.73%,锥形应急簧的失效率增加1.28%。由此,可以推断该时间段内空气弹簧满足可靠性的使用要求。     

基于遗传算法的牵引供电系统可靠性建模

采用威布尔分布作为可靠性模型,提出一种基于遗传算法的牵引供电系统及其各设备的可靠性模型拟合方法.以京广铁路郑州南牵引供电系统为例,根据其统计的14年设备失效率信息,通过拟合得到该供电系统各设备的可靠性模型.拟合优度的K-S和W2检验结果表明,威布尔分布模型足一种适合用于牵引供电设备特别是接触网设备的可靠性模型.将牵引供电系统分为牵引变电所和接触网两个子系统,在供电设备可靠性研究的基础上,基于故障树分析法建立了牵引变电所和接触网可靠性模型,综合分析得到整个牵引供电系统的可靠性模型,提出并计算系统的有效寿命,为今后维修计划的制定提供科学依据.数据还表明,牵引供电系统的可靠性在很大程度上取决于牵引接触网的可靠性.     

基于云模型和组合赋权法的列车通信网络性能评估

针对列车通信网络性能评估缺少量化评估的问题,提出了基于云模型和组合赋权法的列车通信网络评估方法。首先,建立列车通信网络性能评价体系和Opnet仿真平台,采用组合赋权法确定综合权重;然后,采用云模型生成评价云,根据综合权重和逆向云算法得到综合云;最后,将列车通信网络性能综合云与评价云进行相似性度量,实现列车通信网络性能的评价。通过算例分析表明,该方法能够客观有效地评估列车通信网络性能,为列车通信网络的性能评估提供了理论参考。     

TYJL_ECC容错计算机联锁系统的可靠性评估

TYJL—ECC计算机联锁控制系统主要包括非故障-安全要求的操作表示、维修接口层以及有严格故障-安全要求的逻辑运算层、采集驱动层。其中逻辑运算层和采集驱动层的可靠性决定了整个系统的可靠性,对其进行系统的故障树分析。基于故障树对系统可靠性评估的一般步骤,依照本系统的典型配置和实际工作过程,定义系统的故障模式。依据相关标准对构成本系统的最基本的功能模块进行可靠性预测。根据故障模式和可靠性预测建立系统的故障树。根据马尔可夫过程的特性,对与门、或门及三取二逻辑进行定量计算。从而可计算出整个系统的失效率和平均修复时间。经计算所得系统的平均故障间隔时间符合铁道部规定。研究表明,TYJL—ECC容错计算机联锁系统具有很高的可靠性和安全性。     

故障及经济相关下动车组系统动态成组维护策略

为探究不同运量需求影响下动车组复杂系统成组维护策略,基于故障链理论分析部件间故障传递过程,建立故障相关影响下部件可靠度衰退模型。引入运量需求因子描述动态运量需求,建立考虑运量需求的部件维护调整成本模型,基于动态成组方法对部件维护活动进行合并,构建考虑运量需求的动车组复杂系统动态成组模型。算例结果表明:考虑故障相关性对可靠度评估更为科学,同时动态成组方法可以较好的适应运量需求,能够进一步提升动车组系统维修经济性。     

云联锁系统冗余结构研究

为保障联锁系统在云平台中的运行安全，文章通过对既有计算机联锁系统冗余结构进行分析，结合云平台特征，提出了基于虚拟机容错技术的云联锁系统冗余结构。首先，阐述了云联锁冗余结构的特点和优势。其次，通过对云联锁冗余结构的工作模式和服务器失效因素进行分析，建立服务器故障树模型、云联锁系统冗余结构关于危险失效概率PFD和安全失效概率PFS的动态故障树模型。最后，对云联锁冗余结构的可靠性进行研究，对动态故障树模型进行仿真分析。研究结果表明：云平台更适合部署形如Moo N结构的多重冗余结构联锁系统，开展云联锁冗余结构研究对云联锁的发展具有一定的借鉴意义。     

基于云模型的磁浮道岔使用寿命状态评估

磁浮道岔是磁浮交通的转线设备.针对磁浮道岔全寿命周期管理中使用寿命状态评估问题,阐述了磁浮道岔的一般特性,建立了影响因素指标体系以及评估模型,提出了基于云模型的磁浮道岔使用寿命状态评估方法.结合算例分析,验证了该方法的适用性,并给出针对性的维护建议.研究结果可为磁浮线路的全寿命周期管理工作提供参考.