风险评估转向架系统的基于扩展理论和熵权方法

文摘

铁路车辆转向架系统的关键设备。严格的妖怪的实际评价仍然是一个挑战。目前,有依赖part-specific实验在实践中。在目前的工作,转向架系统的风险评价指标体系,建立了基于检验数据和专家的评估。然后,考虑定量和定性方面,转向架系统评估的风险状态使用一个扩展理论和熵权方法。最后,该方法已被用于评估转向架系统的四个不同的样品。结果表明,该方法可以准确地评估转向架系统的风险状态。

1。介绍

与中国的公共轨道交通的快速发展,火车是最重要的工具,乘客的的直接载体和货物在铁路运输中,其安全性受到越来越多的关注。安全高效运行的火车直接取决于其关键系统或组件的运行状态。转向架系统直接承担运输的重量和它的负载和承载的角色,移动,牵引和指导。它还可以减轻车轮和轨道之间的影响,减少车辆振动和确保列车的安全平稳运行。它可以有效地制动,确保安全停止的火车。这是最重要的一个部分来支持列车的安全运行。运行状态的准确分析和评价列车转向架系统可以有效地防止事故发生,提高主动预防的能力。这可以提供支持火车列车运行管理部门的维修和维护,故障预防、和调度决策。

目前,研究列车转向架系统都集中在两个方面。一个是故障诊断和状态监测所涉及的部分,例如,轮集的故障诊断[1,2,在线监测系统研究3),故障诊断4,5),和评价(6的轴承,故障诊断方法研究弹性悬挂装置(7- - - - - -9]。另一种方法是一个主观的评价方法,进行安全评估转向架系统根据专家的经验(10]。

上述研究了有效的结果,但在整个研究转向架系统的风险分析和评价仍然缺乏。可能还有依赖主观因素定性评估。本文旨在建立一个风险评估系统对转向架系统基于监测数据的转向架系统的关键要素和专家经验和使用扩展理论和熵权方法来执行一个转向架系统的评价。

2。转向架系统的风险评价体系

转向架系统包括曲轴箱、轮组,牵引驱动设备,基础制动装置,弹性悬挂装置、框架、接地装置等。本文旨在建立一个风险评估方法对转向架系统使用上述关键要素作为基本因素。

2.1。滚子轴承的评价指标

目前,故障诊断技术滚子轴承振动加速度信号处理的基础上是成熟的。有必要准确地检测时滚子轴承的状态更改正在评估其风险状态。因此,使用滚子轴承的振动信号,计算可以准确反映的时域参数变化趋势的滚子轴承可以用作风险评价指标。时域参数是一个简单的方法对滚动轴承的早期故障的检测和诊断。它包括有效值、峰值、峰值因子,峰度,脉冲因素,利润因素,波形因素等等(11- - - - - -14]。因此,本文使用有效值、峰值因子,和峰度作为轴承的风险评价指标。计算的方法请参考[14]。

2.2。为轮集评价指标

轮直径的直径车轮踏面。摩擦轮踏板导致减少车轮直径,影响轨道车的动力。轮辋是一个重要组成部分,确保火车沿着轨道移动,防止脱轨。合理的车轮轮辋宽度将确保列车安全收益通过轮辋的转动,防止碰撞和螺栓连接的铁路。车轮直径,为确保列车的安全,有相关需求在同一轴直径不同的两个轮子和直径的差异四个轮子在同一转向架。以地铁车辆为例,车轮直径的范围值通常是840 - 770毫米15- - - - - -17]。车轮轮辋宽度的范围值场比赛分别毫米(15- - - - - -17]。左右车轮和轮直径差异在同一轴应小于2毫米(15- - - - - -17]。直径差异四个轮子在同一转向架应小于4毫米(15- - - - - -17]。因此,评估轮组风险对整个转向架系统的影响,本文采用轮直径,车轮轮辋宽度,同轴轮子之间不同直径,不同直径之间co-bogie轮子作为轮风险评价指标集。

2.3。评价指标为牵引驱动设备

牵引电动机通常被称为火车的“心”。这是一个重要的部分在火车的正常运行18]。目前,牵引电机的故障诊断技术可以基于振动信号,温度监控,电流等等(19]。本文主要研究隐藏风险的监控状态的牵引电机。希望监控指数可以迅速获得,以便进行转向架系统的风险评估。因此,本文选择牵引电动机的温度作为风险评价指标。

2.4。评价指标为基础制动装置

基金会的闸瓦制动列车制动是最常用的方法。在地铁车辆的维修,闸瓦的厚度必须测量并做记录。需要注意当闸瓦的厚度是17.5 -18毫米。刹车需要更改鞋当其厚度不超过15毫米。刹车蹄片的厚度对火车的运行有不同的影响。众所周知的事故统计记录当地的铁路网络,56%的制动系统故障可以归因于闸瓦的缺点。

2.5。其他评价指标

很少有专门的传感器安装在列车监控状态的弹性悬挂装置、转向架构架和接地装置。因此,对于这些设备,风险评估是由一个专家评分法。根据专家的经验,我们选择风险参数的弹性悬挂装置、转向架构架,接地装置和他们融入转向架系统的风险评价指标体系。

2.6。转向架系统的风险评价体系

根据上面的分析和原则,建立风险评价指标方法转向架系统的流程图所示图1。

3所示。扩展理论和熵权方法

转向架的风险评估系统是一个复杂和矛盾的问题。进行评价时,有必要考虑定量信息,比如监视和维护记录,和定性知识,如专家经验。扩展理论研究近年来开发的矛盾在现实世界中。主要处理矛盾问题的两个方面:定性和定量20.]。熵权法客观权重的方法(21]。根据各项指标的变异程度,可以将信息熵计算。的体重指数是由熵。熵越大,效用越小的指标,因此,体重越小。相反,熵越小,重量越大。本文结合扩展理论与熵权方法,它适用于转向架的风险评价体系。风险评价的步骤基于扩展理论和熵权方法简述如下。

(1)分类的风险水平。如果分为评价对象的风险水平,评估中使用的注释

(2)确定标准的域和外延的域。标准领域的每个索引值的范围相应风险水平。标准物元可建立基于评估标准:

的公式,同样是相同的物元的物元吗,它代表了所有的状态评估类别;是风险指标的数量根据物元理论的概念;是th风险评价对象的评价指标;的值的范围吗相关的特征;是th被评估对象的评估等级;的它对应的是标准的领域。

外延的域对象的所有可能值的范围在其整个生命周期。外延领域风险水平的评估 的公式,评论的所有元素设置;的值的范围吗;的它对应的是具体的领域。

(3)确定的物元评估。下的物元评估是指评估对象的索引值的评价:

的公式,下的物元评价;是评价对象;的值是。

(4)建立相关函数来计算程度的相关性。的相关函数th评价对象的指标与风险水平状态可以通过以下公式计算: 的公式,是相互关联的程度;,距离点吗标准的域和外延域分别。考虑

计算后,每个索引的相关矩阵程度与隐藏的风险水平可以获得。

(5)确定每个指标的权重。然后,使用熵权法计算指标的重量。具体的过程如下所示。①如果转向架系统分为水平评估时,会有评价指标。建立判断矩阵的大小。这是相关矩阵在前一节中解决。②后相关矩阵是归一化矩阵可以获得。③计算的熵指数评估使用以下公式: 如果,然后指定;因此,: ④度指数的变异系数计算使用以下公式: ⑤计算指标的熵权系数使用以下公式:

(6)确定风险水平。考虑各特征的权重,综合相关的学位是通过结合相关程度和权重系数: 如果,是评估水平。

4所示。的转向架系统的风险评估

为了验证方法的有效性,我们选择的实验列车转向架系统地铁公司作为研究的对象。

(1)分类的风险评估。根据国家转向架系统的处理方法,风险水平分为三个等级。风险的严重性增加一步一步的风险级别从低到高收益。低风险表明转向架系统还能正常运转;中等风险表明转向架系统功能,但需要注意;高风险表明一些断层存在,应该采取相应的措施。因此,本文采用的评论:

(2)指数标准。轴承振动数据,轮组维度,牵引电动机温度、和刹车蹄片的厚度是收集地铁公司在操作领域。基于数据分析的结果,内部操作程序,和相关行业标准,确定指数标准,如表所示1。

选择四组评价样本数据如表所示2。

(3)标准域和外延领域。根据表1,标准物元矩阵和外延的域和,分别。

(4)建立相关函数来计算程度的相关性。示例1是一个例子;根据公式(5)和(6),相关矩阵的程度下的三级指标指数,,,,是,,,,分别为:

(5)计算指标的权重。使用上述程度的相关矩阵得到熵权方法的输入。

使用公式(7)- (10)计算三级指标的权重:

(6)确定风险水平。计算综合相关矩阵示例1: 虽然准则层权重由专家给出

使用公式(11)计算综合关联度样品1的值(−−0.0222−0.2179,0.4250)。它可以知道样品1是在低风险水平。以同样的方式计算示例2的综合关联度,样品3,示例4,,,分别。样本2的风险评价的结果,样品3,和样品4是低风险、低风险、中等风险,分别。这是在高符合专家的判断。

5。结论

转向架系统是一个关键的系统安全运行的火车。准确的风险评估可以有效地防止事故的发生,减少部分损失,增加列车的效用。摘要提出了一种基于扩展的转向架系统的风险评估方法理论和熵权的方法。我们考虑转向架系统的各个组件的功能和重要性,建立风险评价方法对转向架系统。转向架系统的风险评估结果不同的样本数据表明,该方法具有良好的精度,可以有效地确定转向架系统的风险状况。

每个索引的方法进行评价,不仅可以评估一个指数也评估多个指标。但确定标准的域和外延领域需要在评估。目前没有明确的和有效的方法来定义阈值。定义主要由样本数据训练和常用的工作标准。科学有效的等级阈值的确定是随后的作品之一是必要的。此外,修订和完善指标体系的元素需要在后续的研究。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者想表达他们的感谢编辑和匿名评论者对他们帮助修改论文。这项研究是由轨道交通控制与安全国家重点实验室(没有。北京交通大学RCS2011K013)。

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