[发明专利]一种基于可靠度的地铁车辆多部件的预防性维修优化方法

说明书

本发明公开了一种基于可靠度的地铁车辆多部件的预防性维修优化方法，首先提出地铁车辆单部件最佳维修间隔期确定方法，即对各单部件实行不完美维修模式，分别基于部件维修经济性和列车可用度求解维修间隔期，通过比较部件故障对装备安全性的影响，确定最佳维修间隔期，其次引入机会维修阈值Δt，采用考虑部件间时间相关性的地铁列车多部件系统机会成组维修策略，针对地铁列车的运用及维修特点，建立列车多部件系统机会成组维修模型。最后给出模型的求解步骤。本发明能够满足可靠性要求的前提下，同时优化维修费用和列车可用度，经求解可得最优维修计划，为地铁列车维修优化提供了理论支持。

技术领域

本发明属于城市轨道交通车辆安全技术领域，具体涉及地铁车辆预防性维修优化方法，尤其涉及一种基于可靠度的地铁车辆多部件的预防性维修优化方法。

背景技术

近年来，我国城市轨道交通(以下简称城轨交通)飞速发展，截至2017年底，中国内地共计34个城市开通城轨交通并投入运营，开通线路165条，运营线路长度达5033公里(地铁3884公里，占比77.2％)，累计配属车辆超4871列。地铁车辆是企业的重要固定资产，据统计，车辆的购置费用约占总地铁设备投资的45％～50％，占地铁总投资达15％～20％，维修能够以较少的资源消耗获得与新设备相近甚至相同的效能，其经济效益巨大。有效的维修能够保证车辆技术状态的稳定性，可靠性和安全性，使地铁公司避免遭受不必要的经济和社会声誉损失，除此之外，高效的维修能够提高列车可用性和维修经济性。要实现高质量和高效能的地铁列车维修，必须充分认识列车维修的客观规律，以科学系统的维修理论指导维修实践，建立合理的维修制度，因此，研究先进的维修策略，从而提高地铁列车维修的水平具有重要意义。

目前，国内外关于轨道交通列车预防性维修的研究涉及了状态修，传统定时维修和以可靠性为中心的维修，并提出了多种数学优化模型和维修策略。但关于以可靠性为中心的地铁列车预防性维修优化模型和策略的研究相对较少，许多方面亟待加强。地铁列车的预防性维修优化多集中于系统或单部件，关于多部件系统的研究也较少。鉴于上述原因，即使国内外已有地铁车辆预防性维修优化研究成果大多都针对单目标优化问题，尽管有文献提出了可用度模型，但只是作为约束条件，部分文献虽然考虑了不完美维修，却都只涉及役龄回退模型，当前的研究主要集中于单部件，关于多部件系统的比较罕见，已有的多部件系统研究在求解部件累积故障分布函数时多使用二参数威布尔分布，相比而言，三参数威布尔分布对故障数据的拟合能力更强，地铁车辆由多个典型的多部件系统组成，已有研究成果虽既涉及到通用系统的维修策略，又有关于某些特殊系统的研究，但未见针对于地铁车辆自身运维特点的多部件系统预防修优化模型。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于可靠度的地铁车辆多部件的预防性维修优化方法，本发明根据列车运维实际建立能够在满足部件可靠性要求的前提下，同时优化维修费用和列车可用度的机会成组维修模型，经求解可得最优维修计划，从而降低地铁列车维修费用并提高其可用度，为地铁列车维修优化提供了理论支持。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种基于可靠度的地铁车辆多部件的预防性维修优化方法，包括以下步骤：

步骤一：对地铁车辆各单部件设定不完美维修模式；

步骤二：基于维修经济性求解单部件维修间隔期和可用性求解单部件维修间隔期，确定最佳维修间隔期；

步骤三：能够在满足部件可靠性要求的前提下同时优化维修费用和列车可用度，建立列车多部件机会成组维修模型，求解出最优维修计划。

优选的，对地铁车辆各单部件设定不完美维修模式是根据役龄递减模型和故障率递增模型，预设部件在第k次预防性维修间隔期的故障率为λ_k(t)，在第k次预防性维修后故障率；

λ_k+1(t)＝λ_k(t+a_kT_k)t∈(0,T_(k+1))， 式(1)；