基于模糊綜合評價的動車組狀態(tài)檢修研究

摘 要 為了使?fàn)顟B(tài)檢修有效發(fā)揮其作用，本文主要研究動車組狀態(tài)檢修的定量評價方法。首先研究動車組三種不同檢修方式，對三種檢修方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，明確狀態(tài)檢修具有降低故障頻率，減少檢修次數(shù)的優(yōu)勢。其次提出采用模糊綜合評價方法，對動車組狀態(tài)檢修程度進(jìn)行定量分析，并給出檢修級別建議。最后對模糊綜合評價方法在狀態(tài)檢修中的應(yīng)用趨勢進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞 動車組;狀態(tài)檢修;綜合評價

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對出行的需求越來越高，動車的出現(xiàn)為緩解交通壓力，提高出行效率做出了巨大的貢獻(xiàn)。由于我國幅員遼闊，交通線路周圍環(huán)境條件差別大，為適應(yīng)低溫、冰凍、風(fēng)沙、高溫、高濕等不同環(huán)境條件，在鐵路線上運(yùn)行著不同型號的電力動車組，主要有CRH1系、CRH2系、CRH3系和CRH5系[1]。因?yàn)閯榆嚱M型號不同，采用的生產(chǎn)技術(shù)、運(yùn)用環(huán)境都不同，所以動車組的檢修周期，檢修技術(shù)也有所差別，給動車組的檢修養(yǎng)護(hù)帶來了一定的困難。為了保障運(yùn)輸安全，鐵路總公司發(fā)布《鐵路動車組運(yùn)用維修規(guī)則》[2]，針對不同型號，不同運(yùn)輸條件下的動車組的檢修制定了規(guī)范，從而確保動車組安全高效的運(yùn)行。

1動車組的檢修方式

目前動車組的檢修方式主要包括計劃檢修、故障檢修和狀態(tài)檢修（即對動車組及相關(guān)配件狀態(tài)進(jìn)行評估，根據(jù)評估結(jié)果適當(dāng)進(jìn)行檢修）。計劃檢修是根據(jù)檢修規(guī)范及等級要求制定相應(yīng)的檢修計劃，不同型號的動車組計劃檢修的時間間隔不完全相同。

根據(jù)《鐵路動車組運(yùn)用維修規(guī)則》，動車組計劃檢修分五個級別，根據(jù)投入運(yùn)行的時間及運(yùn)行里程劃分檢修級別。一、二級檢修為運(yùn)用檢修，三、四、五級檢修為高級檢修。由于車型不同，檢修時間間隔標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)用里程標(biāo)準(zhǔn)也有差別，其中CRH2系動車組檢修要比其他系列車型檢修頻繁。根據(jù)《鐵路動車組運(yùn)用維修規(guī)則》，綜合整理動車組各級別檢修時間間隔和里程上限如表1所示。

故障檢修是由于動車組及其配件出現(xiàn)故障，為清除故障恢復(fù)正常狀態(tài)而進(jìn)行的檢修。故障檢修可能影響動車組的正常運(yùn)用，因此應(yīng)該采用相關(guān)技術(shù)手段，盡量避免故障發(fā)生時再進(jìn)行檢修。

狀態(tài)檢修需要采集動車組及其配件的信息，對其當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行評估，根據(jù)評估結(jié)果進(jìn)行檢修。適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)檢修，可以使動車組保持良好的運(yùn)用狀態(tài)，減少出故障頻率，防患于未然，即有利于保障動車組的安全運(yùn)行，又有利于延長動車組的使用壽命。良好的狀態(tài)檢修也可以為計劃檢修提供參考依據(jù)，使計劃檢修趨于更為合理的間隔分布，避免過度檢修可能給動車組造成的不利影響，又能有效地保證動車組處于安全運(yùn)行狀態(tài)。

2動車組檢修方式優(yōu)缺點(diǎn)分析

動車組三種檢修方式各有側(cè)重，各有優(yōu)劣，在目前狀態(tài)下，互相補(bǔ)充，形成完整的檢修體系。

計劃檢修是對動車組定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，其優(yōu)勢是檢修時間和檢修內(nèi)容相對固定，可以根據(jù)動車組運(yùn)用及檢修人員的情況制定合理的檢修計劃，要求相關(guān)技術(shù)人員協(xié)調(diào)配合，其中有些檢修作業(yè)需要專業(yè)檢修工具，在專用檢修場地進(jìn)行。一二級修屬于基礎(chǔ)檢修，三四五級修屬于高級檢修。計劃檢修的缺點(diǎn)是要按照一定的時間周期或者動車組運(yùn)用里程進(jìn)行檢修，但由于動車組零部件眾多，每個部件的磨損程度、使用壽命都不盡相同，可能出現(xiàn)過度檢修的狀況，而過度檢修是否會影響動車組的整體性能，是否影響動車組零部件的壽命，是否給動車組帶來不利影響，目前缺乏深入的研究及數(shù)據(jù)分析。

故障檢修是針對某個動車組某部分發(fā)生故障時，進(jìn)行的必要作業(yè)，優(yōu)勢是作業(yè)范圍小，針對問題進(jìn)行檢修，要求檢修速度快，盡量不影響動車組的正常運(yùn)用，需要專業(yè)人員作業(yè)，檢修完成后，無法對動車組運(yùn)用的整體狀態(tài)進(jìn)行評估。缺點(diǎn)是發(fā)生時間不確定，具有臨時性、突發(fā)性，故障種類多變等情況，需要檢修人員具有豐富的處置經(jīng)驗(yàn)，及快速應(yīng)對的能力。在要求的時間內(nèi)無法完成檢修，將會對動車組的正常運(yùn)用帶來巨大影響。

狀態(tài)檢修是對計劃檢修和故障檢修的補(bǔ)充，是從故障預(yù)防的角度出發(fā)進(jìn)行的檢修，其優(yōu)勢是根據(jù)檢測到的動車組各零部件的信息，通過采用相關(guān)分析算法，按照一定的評判規(guī)則進(jìn)行檢修，減少動車組及零部件故障頻率。缺點(diǎn)是進(jìn)行狀態(tài)檢修需要對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不同零部件和動車組整體狀態(tài)檢修的分析算法需要持續(xù)研究和優(yōu)化，準(zhǔn)確判斷和預(yù)測的難度大，狀態(tài)檢修開展的時機(jī)難以把握。

3動車組狀態(tài)檢修的定量分析

為有效地進(jìn)行狀態(tài)檢修，需要研究采用適當(dāng)?shù)姆椒▽顟B(tài)檢修進(jìn)行評價，針對不同的對象采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)分析，形成進(jìn)行狀態(tài)檢修的可靠建議。影響檢修對象的屬性主要包括檢修對象的生產(chǎn)時間、投入運(yùn)用時間、設(shè)計壽命、平均故障間隔時間、單次故障的嚴(yán)重程度，單次故障檢測的難易程度等。這些屬性都是抽象的，如果以其中一個或者幾個屬性，作為判斷到底是否需要進(jìn)行狀態(tài)檢修的標(biāo)準(zhǔn)，將會給狀態(tài)檢修的準(zhǔn)確性和可靠性造成偏差，難以發(fā)揮狀態(tài)檢修的作用和優(yōu)勢。如果綜合考慮對象的每一個屬性，采用適當(dāng)?shù)姆椒ǚ治?，可以給出一個是否需要檢修的傾向度，給狀態(tài)檢修提供有價值的量化依據(jù)。綜合分析上述因素，將檢修和非檢修這一區(qū)間分為5個級別（其中1級為檢修需求極低，2級為檢修需求低，3級為檢修需求中，4級為檢修需求高，5級為檢修需求極高），考慮引入模糊綜合評價方法[3]，建立不同屬性對于檢修狀態(tài)的映射函數(shù)，變定性分析為定量判斷，最后進(jìn)行綜合評價計算，計算出需要進(jìn)行狀態(tài)檢修對應(yīng)的級別。其分析過程如下：

3.1 建立檢修對象的評價指標(biāo)集合

影響檢測對象狀態(tài)的主要是檢測對象的屬性，因此建立影響檢修對象檢修程度的屬性集合，作為其評價指標(biāo)集合[4]。

其中，為對象的第個屬性。

3.2 建立評價等級集合

建立評價等級集合，集合包含，分別對應(yīng)檢修的5個級別，從1級到5級，即需要檢修的需求逐步增加。

其中，為介于需要檢修和不需要檢修的中間狀態(tài)。

3.3 建立模糊隸屬度函數(shù)

在對歷史檢修數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)綜合分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)檢修規(guī)則，專家經(jīng)驗(yàn)等分別建立檢修對象屬性對于評價等級的隸屬度函數(shù)，計算出檢修對象屬性對于評價等級的隸屬度，建立模糊關(guān)系矩陣。

其中，為檢修對象屬性對于評價等級的隸屬度。

3.4 綜合評價

基于專家知識庫相關(guān)規(guī)則，并綜合專家打分共同確定綜合評價向量，計算得出模糊綜合評價結(jié)果。

根據(jù)最大隸屬度原則對綜合評價結(jié)果進(jìn)行分析，同時，應(yīng)用歷史庫和規(guī)則庫中的相關(guān)規(guī)則進(jìn)行校驗(yàn)，得出狀態(tài)檢修級別的程度及建議。模糊綜合評價過程如圖2所示[5]。

4結(jié)束語

我國動車組從投入運(yùn)營到現(xiàn)在，已經(jīng)有十多年的時間了，在動車組的檢修管理上已經(jīng)積累了很多有價值的數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)，采用模糊綜合評價方法，綜合分析已有的故障頻率、故障嚴(yán)重程度、部件生命周期等屬性，為狀態(tài)檢修提供量化參考依據(jù)，充分發(fā)揮狀態(tài)檢修的優(yōu)勢。在今后的工作中，隨著檢修數(shù)據(jù)的進(jìn)一步積累，通過對檢修數(shù)據(jù)的挖掘分析，不斷修正完善檢修對象屬性的映射函數(shù)，調(diào)整模糊評價因素權(quán)重，可以提高狀態(tài)檢修的有效性和可靠性，從而減小故障頻率，降低檢修次數(shù)，充分發(fā)揮狀態(tài)檢修的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 佚名.資深車迷都不一定知道！教你一圖秒懂所有動車組型號[EB/OL].https：//www.sohu.com/a/159953942_703060，2017-7-25.

[2] 鐵路動車組運(yùn)用維修規(guī)則：鐵總運(yùn)[2017]238號[S].北京：中國鐵道出版社出版，2017.

[3] 梁保松，曹殿立.模糊數(shù)學(xué)及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2018：51.

[4] 王忠凱，李樊，賈志凱，等.網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)維條件下的動車所檢修資源共享方案研究[J]，鐵路計算機(jī)應(yīng)用，2017（7）：27-31.

[5] 楊春輝，詹珂昕，王勝.無線定位技術(shù)在動車組運(yùn)用檢修中的應(yīng)用研究[J]，鐵路計算機(jī)應(yīng)用，2019（9）：54-57.

作者簡介

張莉艷（1976-），女，山東省龍口市人;畢業(yè)院校：中國鐵道科學(xué)研究院，專業(yè)：交通運(yùn)輸規(guī)劃及管理，學(xué)歷：博士，現(xiàn)就職單位：中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司電子計算技術(shù)研究所，研究方向：大數(shù)據(jù)、模糊計算。