【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轨道车辆，具体涉及一种基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法。
技术介绍
1、轨道交通安全运营关系到人民群众的安全出行，因此，诸多学者围绕轨道交通运营安全评估开展研究工作。为了降低车体裂纹给城市轨道交通列车带来的运营风险，丁亚琦基于ls法(风险矩阵法)-fahp(模糊层次分析)模型对存在车体裂纹的列车进行了安全风险评估，并针对裂纹的形成原因及管控措施进行了分析；刁柏村从认知因素、设备设施因素、环境因素、管理因素四个方面分析城市轨道交通运营影响因素,介绍定量分析和定性分析的各种运营安全影响因素评估方法,并且利用ls法构建运营安全基本条件指标体系，并对广州市城市轨道交通安全风险进行评估；文孝霞等采用改进critic方法确定可靠性评价指标的权重值，提出了一种基于云模型和critic方法的跨座式单轨车辆系统的运营安全评估方法；刘菊美通过分析乘客与设备设施、列车运行及客流管控间的动态作用关系，构建以乘客出行活动链为序列的车站客运安全风险评价指标体系，基于层次分析法赋予指标权重，划分风险等级，建立风险数据库。在此基础上，识别广州城市轨道交通线网客运安全风险等级，为线网客运组织策略的实时调整与优化提供决策支持。在轨道交通运营安全评估的基础上，一些现有技术通过引入预防性维修策略，探讨其与运营风险之间的动态关系。研究表明对于故障风险越高的动车组设备，其预防性维修措施应采取的更加频繁，从而保证动车组列车安全运营。但现有技术研究中，轨道车辆发生非预期故障导致的故障风险常常被忽略或仅限于定性分析，这为运营部门和维修部门的管理决
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其能将故障风险纳入轨道车辆运营安全总成本之中，在对轨道车辆进行预防性维修规划时，实现运营成本和维修成本的双重考量，能有效降低运营安全成本率和提高可用度。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案:
3、提供一种基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，包括以下步骤：
4、建立轨道车辆故障风险量化评估模型；
5、轨道车辆运营安全成本建模；
6、进行算例分析；
7、其中，所述轨道车辆运营安全成本建模包括：两级非完美维修故障率演化模型、维修成本建模、维修方式的选择、运营安全总成本建模和目标函数建模，所述目标函数建模包括运营安全成本率和设备一个寿命周期内的可用度。
8、作为基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法的一种优选方案，所述建立轨道车辆故障风险量化评估模型包括：
9、引入故障风险因子，其表达式为：式中，n表示影响因素的k个数；sk表示对第个影响因素的评分；αk表示第k个影响因素的权重；
10、采用层次分析法对各影响因素进行权重分配，并采用专家评分法对各影响因素进行打分，轨道车辆设备一个寿命周期内的故障风险表达式为：
11、作为基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法的一种优选方案，所述两级非完美维修故障率演化模型中，维修前后设备故障率表达式为：λi+1(t)＝biλi(t+aiti)0＜t≤ti+1。
12、作为基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法的一种优选方案，所述维修成本建模中，维修成本包括：预防性维修成本cp、故障维修成本cr和停机损失cd，轨道车辆设备一个寿命周期内的维修总成本cw为：cw＝cp+cr+cd；
13、预防性维修成本中，若设备在第n次pm时执行更换操作，预防性维修成本cp可表示为：
14、式中，为预防性维修费用；为预防性更换费用。
15、故障维修成本中，设备单次故障维修的平均成本为cm，设备在一个寿命周期内的故障维修成本为：
16、
17、当对设备执行pm和小修操作时，设备停止运行，产生停机损失cd为：
18、
19、
20、式中，mt表示停机时间，cs表示停机成本率；和表示预防性维修和更换所需的时间；mttr表示平均故障停机损失。
21、作为基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法的一种优选方案，所述维修方式包括：
22、引入维修方式选择因子ω，其表达式为：
23、
24、预防性维修或更换之后，设备的故障率演化分别为：
25、a＝(1-ω)ηp+ωηg
26、b＝(1-ω)θp+ωθg
27、式中，ηp和ηg分别表示执行预防性维修和更换后的役龄递减因子；θp和θg分别为执行预防性维修和预防性更换后的故障率递增因子；
28、以效费比作为设备维修经济性的评价指标，则有
29、
30、维修前后故障率的改善值为分别表示第i个pm周期对设备执行预防性维修和预防性更换后的效费比，则有
31、
32、
33、维修方式选择因子ω可表示为：
34、
35、作为基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法的一种优选方案，所述运营安全总成本包括维修总成本cw和故障风险成本r；轨道车辆设备一个寿命周期内的运营安全总成本c为：c＝cw+r。
36、作为基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法的一种优选方案，所述运营安全成本率or为：
37、
38、所述设备一个寿命周期内的可用度a为：
39、
40、作为基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法的一种优选方案，轨道车辆作为复杂的机电系统，设备故障率服从威布尔分布，表达式为：
41、
42、式中，β为形状参数；η为生命特征参数。
43、本专利技术的有益效果：本专利技术提出的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法能将故障风险纳入轨道车辆运营安全总成本之中，在对轨道车辆进行预防性维修规划时，实现运营成本和维修成本的双重考量，能有效降低运营安全成本率和提高可用度。
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1.一种基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，所述建立轨道车辆故障风险量化评估模型包括：
3.根据权利要求2所述的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，所述两级非完美维修故障率演化模型中，维修前后设备故障率表达式为：λi+1(t)＝biλi(t+aiTi)0＜t≤Ti+1。
4.根据权利要求3所述的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，所述维修成本建模中，维修成本包括：预防性维修成本Cp、故障维修成本Cr和停机损失Cd，轨道车辆设备一个寿命周期内的维修总成本Cw为：Cw＝Cp+Cr+Cd；
5.根据权利要求4所述的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，所述维修方式包括：
6.根据权利要求5所述的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，所述运营安全总成本包括维修总成本Cw和故障风险成本r；轨道车
7.根据权利要求6所述的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，所述运营安全成本率OR为：
8.根据权利要求7所述的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，轨道车辆作为复杂的机电系统，设备故障率服从威布尔分布，表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，所述建立轨道车辆故障风险量化评估模型包括：
3.根据权利要求2所述的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，所述两级非完美维修故障率演化模型中，维修前后设备故障率表达式为：λi+1(t)＝biλi(t+aiti)0＜t≤ti+1。
4.根据权利要求3所述的基于轨道车辆故障风险评估模型的运营安全成本评估方法，其特征在于，所述维修成本建模中，维修成本包括：预防性维修成本cp、故障维修成本cr和停机损失cd，轨道车辆设备一个寿命周期内的维...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊律，宁善平，莫稳瑜，黄永坚，严世开，田炜琴，胡雯璇，詹佳态，
申请(专利权)人：广东交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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