動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備使用壽命評(píng)估方法

馬 莉,殷培峰，暢麗霞

(1.蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730060；2.蘭州市大數(shù)據(jù)社會(huì)服務(wù)管理局，甘肅 蘭州 730000)

動(dòng)車牽引供電設(shè)備種類繁多、數(shù)量巨大、運(yùn)行環(huán)境非常復(fù)雜。這些牽引供電設(shè)備的使用壽命受到各種不同因素的影響，使用年份繼續(xù)增加也會(huì)增強(qiáng)設(shè)備老化，導(dǎo)致維護(hù)成本增加，這些都是動(dòng)車供電系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)將會(huì)面臨的問題。如何確定高速鐵路牽引供電設(shè)備使用狀態(tài)，如何評(píng)估這些設(shè)備的使用壽命，將會(huì)成為運(yùn)營者和管理者特別關(guān)注的問題。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)動(dòng)車牽引系統(tǒng)及其故障診斷技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，有學(xué)者研究了高速列車信息控制系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)[1]，有學(xué)者對(duì)電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其安全進(jìn)行了研究[2-3]，有學(xué)者對(duì)高鐵設(shè)備使用壽命的評(píng)估方法進(jìn)行了研究[4-6]，還有學(xué)者運(yùn)用視頻監(jiān)控技術(shù)研究了基于軟件監(jiān)控的變電站系統(tǒng)[7]。對(duì)動(dòng)車牽引供電設(shè)備使用影響因素利用層次分析法進(jìn)行權(quán)重分析，對(duì)各因素利用模糊評(píng)價(jià)進(jìn)行評(píng)估等級(jí)劃分，最后對(duì)動(dòng)車牽引供電設(shè)備使用壽命進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1 設(shè)備使用壽命

采用優(yōu)、良、中、差來評(píng)價(jià)設(shè)備使用狀態(tài)等級(jí)，用來反映設(shè)備的使用壽命[2]。對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 設(shè)備使用狀態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)表

2 設(shè)備使用壽命評(píng)估方法

本文使用模糊層次分析法，將其應(yīng)用在牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備，進(jìn)而評(píng)估這些設(shè)備的使用壽命。其設(shè)備使用壽命評(píng)價(jià)遞階層次模型如圖1所示。

圖1 設(shè)備使用壽命評(píng)價(jià)遞階層次模型

3 動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備使用壽命分析與評(píng)價(jià)

牽引供電系統(tǒng)主電路主要由高壓電器系統(tǒng)、牽引變壓系統(tǒng)、牽引交流器系統(tǒng)和牽引電機(jī)系統(tǒng)組成。

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

對(duì)設(shè)備使用壽命的評(píng)估，在考慮設(shè)備自身情況的同時(shí)，也要考慮設(shè)備管理的過程。動(dòng)車牽引供電系統(tǒng)使用壽命評(píng)價(jià)系統(tǒng)，主要是利用高壓電器系統(tǒng)、牽引變壓器系統(tǒng)、牽引交流器系統(tǒng)、牽引電機(jī)這四個(gè)組成結(jié)構(gòu)作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)側(cè)進(jìn)行分析，其評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備使用壽命評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)圖

3.2 確定動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)使用壽命各影響因素權(quán)重

本文在以大量同類相關(guān)論文的基礎(chǔ)上，認(rèn)為大連交通大學(xué)盧碧紅老師《動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)故障模式影響與危害分析》一文的研究成果，對(duì)本文工作很有幫助。該文從動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)故障出現(xiàn)頻率描述的角度出發(fā)，系統(tǒng)的分析了動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)故障的類型和故障出現(xiàn)的百分比，研究成果保證了動(dòng)車組牽引系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。故直接采用文獻(xiàn)[8]中故障名稱及故障出現(xiàn)的百分比數(shù)據(jù)，將故障出現(xiàn)的百分比求倒數(shù)即為動(dòng)車牽引供電系統(tǒng)使用壽命評(píng)估遞階結(jié)構(gòu)模型的各要素權(quán)重如表2所示。

表2 動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)使用壽命影響因素權(quán)重表

續(xù)表

專業(yè)人士按指標(biāo)將評(píng)定等級(jí)進(jìn)行劃分，并根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)確定指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度[9-10]。根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)方法，按動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)使用壽命評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)模型從下往上進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終A-B層評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。

表3 使用壽命影響因素評(píng)價(jià)表

根據(jù)表3各評(píng)價(jià)等級(jí)數(shù)值，本文將評(píng)價(jià)標(biāo)尺選取為評(píng)價(jià)等級(jí)數(shù)值區(qū)間的中間值而進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算所得評(píng)價(jià)級(jí)的尺度標(biāo)量為

C=(0.7720,0.7303,0.6623,0.6615)

(1)

綜合評(píng)價(jià)算子：

d=CBT=0.7175

(2)

以表1為準(zhǔn)，則動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)使用壽命處于良的狀態(tài)，但是最終綜合評(píng)價(jià)算子數(shù)值已經(jīng)很接近優(yōu)的數(shù)值，所以其結(jié)果顯示該高速列車在運(yùn)行過程中存在程度不大的風(fēng)險(xiǎn)，需加強(qiáng)預(yù)防性檢修。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合使用了層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)方法，最終分析評(píng)價(jià)了動(dòng)車牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的使用壽命。對(duì)國外某動(dòng)車牽引供電系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了使用壽命評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，動(dòng)車組牽引供電系統(tǒng)使用壽命處于良的狀態(tài)，但是最終綜合評(píng)價(jià)算子數(shù)值已經(jīng)很接近優(yōu)的數(shù)值，所以其結(jié)果顯示列車運(yùn)行過程中存在一些風(fēng)險(xiǎn)，但是風(fēng)險(xiǎn)程度不大，還需加強(qiáng)預(yù)防性檢修。