[發(fā)明專利]一種地鐵車輛轉(zhuǎn)向架多部件預防性維修決策優(yōu)化模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010141832.0
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111222259B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀德強;蒙基偉;苗劍;劉建仁;陳彥君;黃正龍;寧杰;周念玟;孫大亮;李成平
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學;南寧中車軌道交通裝備有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N10/00;G06N3/12;G06Q10/00;G06F119/02
• 代理公司: 南寧智卓專利代理事務所(普通合伙) 45129
• 代理人: 鄧世江

本發(fā)明公開了一種地鐵車輛轉(zhuǎn)向架多部件預防性維修決策優(yōu)化模型，包括對轉(zhuǎn)向架中多部件發(fā)生故障的概率采用基于可靠性的狀態(tài)?機會維修模式優(yōu)化模型進行監(jiān)測，對可修部件的故障率建立數(shù)學模型，并對該數(shù)學模型參數(shù)進行估算；建立可修部件日均維修花費最低作為目標函數(shù)的數(shù)學模型；采用智能算法對目標函數(shù)的數(shù)學模型進行優(yōu)化搜索出最優(yōu)值，再利用決策變量之間存在的相關(guān)性求解可修部件的可靠度閾值；采用蒙特卡洛模擬列車多部件維修策略，并獲取和記錄各列車部件的維修方式、維修數(shù)量、維修時間以及維修花費；本發(fā)明能夠在滿足列車部件運行可靠性的基礎(chǔ)上提高列車利用率、降低維修成本，為地鐵列車維修模型優(yōu)化研究提供了參考與理論支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地鐵車輛多部件預防性維修優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地鐵車輛轉(zhuǎn)向架多部件預防性維修決策優(yōu)化模型。

背景技術(shù)

城市軌道交通憑借著其方便快捷、安全舒適、效率高等優(yōu)點吸引著世界各國的青睞，已成為這些現(xiàn)代化大都市的重要干線交通，不僅達到緩解交通壓力，更是實現(xiàn)綠色出行。地鐵列車的運行消耗大量的能量，因此，研究地鐵列車節(jié)能優(yōu)化具有重大意義。現(xiàn)有的研究存在的主要問題：(1)部分研究省略了一些復雜因素，譬如忽略在勻速階段牽引力克服摩擦力的牽引能耗、忽略坡道與限速的影響；(2)一些研究僅考慮列車時刻表，而不考慮列車運行工況，或者只考慮運行工況而不考慮多車再生能利用。

城市軌道交通在城市交通中所占比例逐年增大，截止至2019年12月31 日，中國累計40座城市開通城市軌道交通，運營線路總里程共達6730.27 公里。城市軌道交通因其大容量、高頻率、快捷、舒適以及準點率高的特點，成為大部分市民出行的首選交通工具。各城市地鐵占公共交通出行量占比，從高到低依次：上海(60％)、廣州(55％)、南京(53％)、北京(52％)等，南寧地鐵占43％。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城市人口的增長，城市軌道交通規(guī)模持續(xù)上漲，城市軌道交通運營列車數(shù)量增多、列車運載量加大以及列車運行環(huán)境復雜，因此對列車行駛可靠性要求也越來越高。據(jù)統(tǒng)計，地鐵列車生命周期內(nèi)的部件維護花費占地鐵總運營投資成本的60％-70％，高額的列車維修成本增加運營單位的財政負擔；為此，制定合理的維修周期，優(yōu)化維修資源的分配不均等問題，能有效減少列車維修成本，提高列車利用率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種地鐵車輛轉(zhuǎn)向架多部件預防性維修決策優(yōu)化模型。本發(fā)明能夠在滿足列車部件運行可靠性的基礎(chǔ)上提高列車利用率、降低維修成本，為地鐵列車維修優(yōu)化提供了參考與理論支持。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種地鐵車輛轉(zhuǎn)向架多部件預防性維修決策優(yōu)化模型，所述維修決策優(yōu)化模型包括以下步驟：

步驟S1：對轉(zhuǎn)向架多部件發(fā)生故障的概率采用基于可靠性的狀態(tài)-機會維修模式優(yōu)化模型進行監(jiān)測，以識別轉(zhuǎn)向架多部件的故障類型，所述狀態(tài)-機會維修模式優(yōu)化模型包括優(yōu)化故障小修模型、預防性維修模型和機會維修模型，其中，令可修部件的實時可靠性值為R，預防性維修可靠性閾值為R_p，機會維修可靠性閾值為R_o；

步驟S2：對轉(zhuǎn)向架多部件中可修部件的故障率建立數(shù)學模型，并對該數(shù)學模型參數(shù)進行估算，從而實時判斷可修部件的實時可靠性；

步驟S3：優(yōu)化列車部件的維修模式以達到節(jié)約維修費用和停車維修時間為目的，建立可修部件日均維修花費最低為目標的數(shù)學模型；

步驟S4：采用量子遺傳算法對目標函數(shù)的數(shù)學模型的求解過程進行優(yōu)化搜索出最優(yōu)值，再利用決策變量之間存在的相關(guān)性求解可修部件的可靠值；

步驟S5：采用蒙特卡洛模擬列車多部件維修策略，并獲取和記錄各部件集合的維修方式、維修數(shù)量、維修時間以及維修花費。

上述方案進一步優(yōu)選的，步驟S2中，對所述可修部件的故障率建立數(shù)學模型服從威布爾比例風險模型，然后對威布爾比例風險模型參數(shù)進行估算，該威布爾比例風險模型具體如下：