基于狀態(tài)空間的CTCs-3級(jí)列控車載設(shè)備實(shí)時(shí)可靠性研究.pdf

1、列控車載設(shè)備是保證列車安全、高速、高效運(yùn)行的重要裝備，必需具備很高的可靠性和安全性。經(jīng)典的可靠性研究是基于同一類產(chǎn)品的統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律，其研究對(duì)象為某一類產(chǎn)品。實(shí)時(shí)可靠性的研究對(duì)象是特定單一的設(shè)備，與經(jīng)典可靠性相比，實(shí)時(shí)可靠性評(píng)估能夠更加真實(shí)地反映列控車載設(shè)備在運(yùn)行過程中可靠工作的能力。車載設(shè)備實(shí)時(shí)可靠性研究有助于建立車載設(shè)備智能維修體系，保障列車持續(xù)無(wú)故障運(yùn)行。
　　本文根據(jù)車載設(shè)備的固有特征，設(shè)計(jì)了一套基于狀態(tài)空間的實(shí)時(shí)可靠性評(píng)估方

2、法。首先，結(jié)合層次分析的思想，將車載設(shè)備實(shí)時(shí)可靠性評(píng)估劃分為系統(tǒng)層與部件層;然后，利用FTA(Fault Tree Analysis)法、時(shí)間序列法及HMM(Hidden Markov model)模型對(duì)系統(tǒng)層及部件層可靠性評(píng)估進(jìn)行建模，時(shí)間序列法是狀態(tài)空間模型的特殊表達(dá)形式，其解決了狀態(tài)空間模型殘差序列不服從正態(tài)分布的情況，更好地預(yù)測(cè)了車載設(shè)備部件的性能劣化趨勢(shì)，HMM模型是基于狀態(tài)空間的馬爾可夫鏈，利用該模型求解車載設(shè)備部件的實(shí)時(shí)可

3、靠度;最后，設(shè)計(jì)并開發(fā)了列控車載設(shè)備實(shí)肘可靠性評(píng)估軟件。論文完成的主要工作如下:
　　(1)在分析車載設(shè)備物理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合經(jīng)典可靠性定義與工程實(shí)際給出了適用于列控車載設(shè)備的實(shí)時(shí)可靠性定義，建立了車載設(shè)備實(shí)時(shí)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。
　　(2)分別從系統(tǒng)層與部件層進(jìn)行車載設(shè)備實(shí)時(shí)可靠性評(píng)估。系統(tǒng)層采用傳統(tǒng)的故障樹建模方法，建立車載設(shè)備故障樹模型。部件層采用FMEA法建立部件的劣化失效評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過ARIMA-ARCH(A

4、utoregressive Integrated Moving Average)模型預(yù)測(cè)車載設(shè)備部件的性能退化軌跡并計(jì)算性能劣化度;對(duì)車載設(shè)備部件的健康狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)，利用多觀測(cè)序列的隱馬爾可夫模型揭示車載設(shè)備部件的狀態(tài)變遷情況，聯(lián)立C-K方程與狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，求解車載設(shè)備部件的實(shí)時(shí)可靠度。
　　(3)以應(yīng)答器信息傳輸單元為例，采用Lloyd算法實(shí)現(xiàn)性能特征參數(shù)量化編碼，建立BTM狀態(tài)變遷模型，并通過HMM模型訓(xùn)練得BTM實(shí)時(shí)可靠度。