高速列车车轮两阶段退化建模及可靠性分析

针对高速列车车轮在退化过程中呈现两阶段特征的问题,提出一种基于两阶段非线性Wiener过程的高速列车车轮退化建模及可靠性分析方法。采用CUSUM(CUmulative SUM)算法实现车轮退化过程变点判别,在此基础上,利用马尔可夫链蒙特卡罗方法估计模型未知参数。针对车轮两阶段退化过程较为复杂、可靠度解析形式难以求解的问题,通过蒙特卡罗模拟方法求解得到车轮可靠度函数曲线和可靠寿命。最后以某机车同转向架车轮单个镟修周期内的实测数据为例,验证了模型的有效性。结果表明:受运营环境影响,同转向架不同侧车轮退化过程出现变点的位置不同;相较于未考虑阶段性特征的退化模型,所提模型可靠性评估结果更符合现场实际;通过不断获取车轮退化数据,可采用所提模型计算并更新车轮可靠寿命值,为车轮镟修周期的进一步优化提供了理论指导。

基于二元相关退化的动车组车载变压器油纸绝缘剩余寿命预测

针对动车组车载变压器油纸绝缘剩余寿命预测中单性能退化指标难以全面反映油纸绝缘退化过程的问题,考虑车载变压器油纸绝缘退化的个体差异性及两性能指标间的相关关系,提出了基于Copula函数的两性能指标相关退化的油纸绝缘剩余寿命预测方法:采用具有随机效应的维纳过程建立油纸绝缘的两性能指标相关退化模型,基于赤池信息准则(Akaike Information Criterion, AIC)选择拟合效果更优的Copula函数来描述两性能指标间的相关关系,采用最大似然估计法估计初始时刻的模型参数,基于序列贝叶斯更新方法在线更新退化模型中的漂移系数,以实现油纸绝缘剩余寿命的在线预测。最后以加速热老化试验下油纸绝缘的聚合度和抗拉强度的退化数据进行实例验证。结果表明,两性能指标相关退化模型比单性能指标退化模型的剩余寿命预测值与实际值之间的平均绝对误差更小,预测的准确性更高,且随着模型参数不断更新,剩余寿命的预测值与实际值间的绝对误差在不断减小,预测结果的准确性在不断提升。

基于两阶段随机维纳过程的机车车轮剩余寿命预测

为探究机车车轮退化过程中呈现的两阶段特征问题,提出一种基于两阶段维纳过程的车轮剩余寿命预测方法。利用两阶段维纳过程模型建立车轮轮缘退化模型,通过随机化漂移系数表征车轮退化过程中存在的个体差异;利用期望最大化(expectation maximum,EM)算法及贝叶斯理论实现了退化模型参数的离线估计与在线更新;通过Schwarz信息准则(Schwarz information criterion,SIC)判断并找到车轮退化过程中存在的变点;最后通过某机车车轮实测轮缘退化数据进行了实例验证。结果表明:与单阶段退化模型相比,考虑存在变点的两阶段退化模型更符合现场实际且在车轮80%寿命分位点处预测精度提升了9.42%。剩余寿命预测结果可以为车轮镟修周期的优化提供一定的理论依据。

基于隐马尔科夫模型的牵引变压器油纸绝缘剩余寿命预测

为考虑动车组车载牵引变压器油纸绝缘老化状态对剩余寿命的影响,本文采用油中溶解气体含量作为反映油纸绝缘老化的特征参量,由于油纸绝缘老化过程中具有动态特性,依据油纸绝缘老化状态与特征参量之间对应的隐藏状态与观测状态建立隐马尔科夫模型。首先通过贝叶斯信息准则确定隐藏状态数目,利用k-Means算法对观测序列进行聚类处理。在此基础上,利用Viterbi算法对观测序列进行状态识别进而确定油纸绝缘老化状态,最后结合比例风险模型确定可靠度函数。通过CRH2型动车组车载牵引变压器油中溶解气体在线监测数据验证模型的准确性,最终得到油纸绝缘的剩余寿命与实际寿命基本相符,从而可为后续制定牵引变压器维修策略提供理论参考。

基于非平稳Gamma过程的车轮可靠性分析

为了更准确地描述机车车轮的非线性退化轨迹,分析其可靠性,提出基于非平稳Gamma过程的车轮可靠性分析方法。选取轮缘作为性能退化特征量,引入表征非线性退化的参数,构建基于非平稳Gamma过程的退化模型;分别采用最小二乘法和马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC,Markov Chain Monte Carlo)进行参数估计,得到相应可靠度曲线,并进行对比分析;对某型客运机车实测车轮轮缘磨耗数据进行实例计算,结果表明:相较于最小二乘法,采用MCMC方法能得到更准确的参数估计值。当可靠度为0.95时,相应的机车车轮运用走行里程约为26.22万km,更接近车轮在1个镟修周期内的实际运营里程。

考虑随机变失效阈值的多相关退化可靠性建模

由于机械部件失效受多个退化过程及外界冲击等各种因素的耦合作用影响,而当前研究多考虑单一因素,并认为失效阈值为定值,未考虑到设备会因退化而导致其抗冲击能力降低的事实,因此同时考虑冲击对退化过程的影响,退化过程对冲击失效阈值的随机不确定性影响以及不同退化过程之间存在相关性影响,提出考虑随机变阈值的多相关退化可靠性模型。此外,通过Copula函数描述不同退化过程间的相关性,给出相关模型的参数估计方法。根据某型动车组的车轮实测磨耗数据进行实例计算,通过蒙特卡罗方法验证模型的准确性,讨论不同退化过程存在相关性对可靠度的影响,对随机变失效阈值进行灵敏度分析,进一步说明所提模型的实用性。

基于WPHM的动车组牵引传动系统可靠性分析

提出了一种考虑天气因素的威布尔比例故障率模型(WPHM),采用威布尔分布的基准故障率函数,构建能够反映动车组外部运行环境的天气因素协变量,建立牵引传动系统的部件WPHM,利用遗传算法进行模型参数估计,依据所估计参数得出正常天气状态和恶劣天气状态下各部件的故障率和可靠度。实例研究表明,当牵引传动系统各部件均处于耗损失效期,部件均不同程度受天气因素影响,其中影响程度较大的部件有M2S车牵引电机及冷却风机,TP车主断路器,TPB车主断路器,MH车牵引电机及冷却风机等;不同天气状态下系统各部件的故障率和可靠度随服役时间推移均有明显变化,尤其恶劣天气状态下部件故障率更高,可靠度更低。因此,模型能有效地度量天气因素对部件可靠性的影响,为运用维修决策提供理论依据。

浅谈安全风险管理在机务行车安全中的运用现状与对策

机务系统作为铁路运输的动力部门,在运输生产整个过程中有着"火车头"的作用,重点阐述机务安全的"三大特性",对安全风险管理在当前机务行车安全中的运用现状进行了分析,从加强运用管理、打造企业安全文化、提升职工应急处置能力三方面提出完善安全风险管理的对策和建议,以期为今后机务行车安全风险管理工作提供一定的借鉴。

基于多因素的动车组牵引变压器油纸绝缘威布尔(Weibull)混合评估模型

牵引变压器是动车组能够正常运行的关键部件,而油纸绝缘是牵引变压器内绝缘的重要组成部分,其可靠性水平与变压器能否正常运行息息相关。为弥补变压器油纸绝缘只考虑少数参量的不足,建立基于聚合度、CH4体积分数、H2体积分数、CO体积分数、CO_(2)体积分数、C_(2)H_(2)体积分数以及水分含量7个特征参量的威布尔(Weibull)模型。根据试验数据,使用极大似然估计法计算Weibull模型参数;采用主客观赋值法确定评价指标,并利用熵权法得出动态权重;得到多个时间段的整体可靠度,从而判断其寿命阶段。实例验证表明,可以利用Weibull混合模型对变压器绝缘油纸的寿命阶段进行评估。