4543字开题报告动车组状态维修关键技术的研究与实现

动车组状态维修关键技术的研究与实现

开幕报告

内容

一、选题背景

二.研究的目的和意义

第三，本研究涉及的主要理论

第四，本文的主要内容和研究框架

(一)本研究的主要内容

(2)本文的研究框架

五、写作大纲

六、本文的研究进展

七、读过的文学作品

一、选题背景

世界领先的信息技术和高速铁路技术促进了铁路行业的快速发展。许多发达国家在世界铁路市场占有重要地位，主要表现在客货快递运输网络、安全设备系统化、交通控制自动化、营销信息化、货运超载、高速客运等方面。目前，许多国家将铁路的快速发展视为实现可持续发展、保护生态环境和经济增长的重要战略选择。高速铁路的发展已经成为一个国家衡量铁路发展水平的重要参考，铁路发展的趋势是高速铁路客运的安全高效运行。为了满足中国客运、社会发展和国民经济增长的需求，到2020年，将建成以中国一线城市和省会为主要节点的覆盖全国的铁路系统，计划建成数万公里以上的铁路客运网络。到那时，将以每小时300公里的最大速度，将会有成千上万的多台机组。为了实现这样一个大规模的计划，有必要解决动车组的高效率、可靠性和安全性问题。2004年，中国从国外购买了数百台高速电动车组，并成功地从发达国家引进了先进的电动车组技术。在此基础上，通过研究和创新，中国铁路列车经历了几次大规模提速，从国外购买的列车被编组成为中国客运的主要类型。因为这是中国第一次完全从国外引进先进技术，所以缺乏实际操作和管理经验。为了使我国创新型动车组高效可靠运行，必须建立科学合理的动车组监控和维护机制。此外，我国对动车组的研究相对较晚，缺乏动车组监控和维护的综合管理经验。

动车组不仅与传统的铁路车辆结构有很大不同，而且在运行速度上也超过了传统列车。同时，它要求更好的安全性和更高的运行效率。因此，我国提出的铁路快速发展战略对动车组运行维护管理提出了更高的要求。然而，无论电动车组技术有多先进，故障总是会在电动车组运行过程中发生。因此，故障发生后确定动车组的维修模式是重中之重。维护模式包括定期维护、预防性事后维护、可靠性维护和状态维护。这些维修方法都是在一些先进产品和先进培训技术的背景下产生的，在特定时期发挥了不可替代的作用。然而，随着社会科学技术的飞速发展，特别是信息技术的快速更新，根据动车组的信息技术和运行监控技术实现动车组的状态维修是必然和必要的。状态维修(Condition-based maintenance)是基于动力传动系设备的实时运行状态，通过监测和诊断设备的健康状态，来确定设备是否需要在最佳时间进行维修。状态维修是利用现有先进技术进行维修的一种方式。目的是延长动车组的运行时间，延长设备的使用寿命，提高设备的利用率和可靠性，改善设备性能，降低维修成本，提高经济效益。将动车组管理局和维修部生成的实时数据与正常数据进行对比，如果出现异常现象，进行分析，制定故障排除措施。通过这些异常数据引起的故障，设备制造商可以分析动车组设备在运行中的疲劳程度和使用寿命，以及里程、速度、运行环境和运行时间对设备的影响，并在此基础上为设备寻找更好的材料，提高设备生产工艺。然而，状态维修仍然面临的突出问题是:一是虚警率高。由于状态监测技术实施不成熟，设备运行正常，但报警监测系统会发出报警。第二，电动车组昂贵的关键部件不能得到充分利用。这些关键部件仍有一段可靠的运行时间，但必须根据分析和预测进行更换，从而造成巨大浪费。因此，准确预测关键部件的运行时间是降低设备维护成本和有效维护的关键。状态检修的关键技术之一是动车组设备故障时间的预测，这对动车组检修决策中设备故障时间预测的准确性具有不可替代的指导作用。因此，它受到了广泛的研究和关注。如果能准确给出关键部件的失效时间，就能确定动车组关键部件的维修时间间隔，便于实施以可靠性为中心的维修方法。此外，基于状态维护的设备维护方法主要依赖于设备的实时状态，而不是按照既定的计划实施，因此有必要确定设备从正常运行到故障的发展趋势。

二.研究的目的和意义

动车组的每个关键部件都是动车组安全运行的重要组成部分。这些关键部件的可靠性直接影响动车组的高效性和安全性。因此，动车组关键部件的可靠性和管理是动车组维修中的突出问题，提高动车组关键部件的可靠性，实施以可靠性为中心的维修策略，对于确保铁路运输安全、提高安全性、保证优质服务、提高经济效益、降低维修成本具有重要意义。这也是铁路快速发展的迫切需要。动车组运行维护中的两项重要活动是故障处理和维护，也是动车组综合管理活动的重要组成部分。监测故障、分析故障、跟踪故障、预测故障不仅是动车组的科学维修，也能为动车组确定合适的维修策略。动车组故障处理和维护是动车组跨时代展示的重要组成部分。随着大量电动车组投入运行，产生了大量有价值的信息。如何将这些运行状态信息和故障数据转化为动车组状态维修所需的资源，实现动车组关键部件的故障分析和故障预测，进而解决我国铁路信息化基础上确定维修策略的重要问题。动车组状态维修的核心技术是解决这一问题的关键。状态维修的主要特点包括:1 .当机械设备正常运行时，实时获取设备的异常情况；2.获得设备的实时状态后，制定测试和维护计划；3.状态维修强调实时性能，通过先进的设备和技术确保实时监控的可行性。4.获取实时数据后，对数据进行分析，确定故障设备，实现部分维护，节约维护成本。介绍铁路领域的最新维修技术，分析动车组设备故障并进行预测，从而确定动车组关键部件的故障时间，进而确定维修策略，具有重要的现实意义。

第三，本研究涉及的主要理论

在以蒸汽机为代表的工业革命之前，蒸汽机的维护是在故障发生后采取特定的维护方法。这种维护属于故障维护或事后维护。它已经发展成为以电力设备为代表的工业革命。由于电力设备的重要性，设备发生故障后不能进行维护。因此，有必要提前对设备进行维护，以便设备能够始终正常运行。这种维护方法被称为预防性维护。由于其明显的优势，随着技术的发展和对安全水平的不同要求，在预防性维护的基础上出现了几种维护方法，例如在故障发生前的一段时间内进行检查和定期维护。后来，出现了一种更流行的状态维护，也称为预测性维护。状态维修(Condition-based maintenance)是指以设备的实时运行状态为重要参考，依靠先进的仪器设备获得设备状态的实时监控，判断设备的健康状态。状态维修是目前最先进的维修策略。将状态维修应用于机械设备，可以提高设备的利用率和可靠性，增加运行时间，降低设备维修成本，增加经济效益，提高设备的整体性能。上述维护方法之间没有具体区别。

事后维护也称为故障维护或修理维护。设备故障后，根据维修要求对设备进行维修，使设备能够正常运行的状态。后期维护在时间上也分为延迟维护和及时维护。有些故障仍然可以使用，而不会影响设备的安全。需要延迟维护以增加监控强度。定期维护以设备的使用时间为参考。当设备及其关键部件达到使用寿命时，这是预先判断预防性维护的方法。主要是判断设备能够提前运行的具体时限。使用这种维护方法简单方便。易于控制维修时间，提前安排维修计划，管理任务清晰简单。缺点是设备的寿命分布计算不准确，设备必须有损耗的变化过程。此外，当一些设备被更换为定期维护时，其他设备的可靠性将受到影响。状态维修是根据设备及其关键部件的实时状态进行维修的一种方式。设备的维护时间不确定，不需要设备的规模和组装程度。现在，最佳维护时间是根据先进的技术设备(如监视器和传感器)确定的。优点是减少操作误差和工作量，提高维护效率，使设备充分发挥其最佳性能。缺点是相关成本较高，使用的设备较昂贵且危险，对维护人员的综合素质要求较高。在实际的设备维修项目中，关键是选择最佳的维修方法。选择维护模式时，应考虑故障的后果、安全性和经济性。根据上述维护方法，可以得出维护方法仅分为预防性维护和非预防性维护。

随着第四次工业革命中信息技术的快速发展，机械设备的维修开始向预测性维修发展，主要是检测设备状态和诊断设备故障。通过使用数据检测技术和故障诊断技术，在设备故障发生或避免巨大效益损失之前，有目的、有计划地进行一定的维护，称为状态维修。基于状态的维护是预防性维护，在故障和损失发生之前提前进行。也是确保设备安全运行的可靠维护。因此，基于状态的维护也是预测性维护，是预防性维护和可靠维护的结合。状态维修的概念简单定义如下:根据通过实时监控获得的设备实时状态，通过状态监控技术和诊断分析技术合理制定维修计划的维修方法。状态维修(Condition-based maintenance)是根据设备实时工作产生的数据来确定故障的发生和运行时间，而不是参考设备以前工作的数据，以先进的状态监测技术、故障预测技术和可靠性评估技术为基础。判断关键部件故障的发展趋势、严重程度等情况，并在关键部件性能下降至损耗时进行维护。从正常运行开始，设备将经历一个阶段，直到设备出现故障。在这个失败的过程中，它可以分为两个方面:潜在的失败和功能性的失败。潜在故障发生在设备出现功能故障之前。然而，在此阶段，设备只能在某些实时参数异常时运行。例如，汽车中的噪声板的厚度即将达到临界值，该临界值可以暂时用作制动器。功能故障意味着设备无法正常工作，无法完成设定的任务。例如，汽车动力装置的温度太高，这将导致动力装置故障。潜在故障发生的示意图可以用p-f(潜在故障-功能故障)图表示，图2-2中没有显示。该图没有显示设备从设备故障的胚胎阶段到由潜在故障发生检测到的点p，然后从潜在故障点p到由功能故障设备故障获得的点f的连续过程。在图2-2的整个开发过程中，如果能从p点到f点发现潜在故障，电动车组将采取措施防止和避免事故和严重后果的发生。

第四，本文的主要内容和研究框架

(一)本研究的主要内容

本课题依托“十二五”国家科技项目“复杂产品生命周期监测与服务支持系统”、“动车组车载信息综合分析应用系统”和“青岛四方车载信息综合应用管理系统”项目。本文研究了状态维修中状态监测和设备故障预测的关键技术，并将这些技术应用于动车组的实际运行中。本文主要论述了国内外状态维修的研究现状，分析了状态维修中关键部件数据监测和故障预测的主要关键技术。基于动车组状态维修理论，对动车组相关数据进行实时监控和显示。基于故障预测技术，运用概率统计分析方法和可靠性理论，研究了动车组关键部件的故障规律，建立了动车组关键部件的故障概率分布模型，完成了动车组的故障管理和维修管理，实现了动车组的状态维修，提高了动车组及其关键部件的使用寿命，完善了动车组区段的维修理论和技术，为关键部件的维修决策提供了依据，从而优化了资金投入，降低了动车组的事故概率。根据实施项目的实践经验，通过动车组与状态维修相结合的研究，如何获取动车组运行的实时数据和关键部件的故障预测是本文的两项关键技术。本文的主要研究工作如下:(1)通过采集实时信息，监测动车组运行的实时状态，实时获取关键部件的参数值，并将这些实时数据与正常值进行比较，了解和掌握动车组运行的真实状态，为下一步动车组关键部件故障预测分析做准备。(2)建立动车组关键部件故障预测模型，分析预测历史正常数据，收集实时数据，及时报警故障信息，提前诊断可能的故障。本文主要研究动车组状态维修的关键技术，实现状态维修，并根据设备的实时运行数据进行维修。主要内容包括三个方面:状态监测、故障诊断预测和设备维护。机械设备故障发生前会有一定的征兆，状态数据和正常数据的参数会发生一系列变化。通过先进的仪器和技术实时监控设备的状态数据，采集的数据参数能够反映设备的故障状态。故障诊断与预测是综合分析采集的实时状态信息，根据概率论建立的故障概率模型，发展专家处理系统和信号处理技术，对设备故障进行预测。设备维护是前两个阶段状态监测和故障诊断预测的最终目标。根据第二阶段建立的设备预测模型，可以获得设备仍然可以运行的剩余时间。结合设备的初始使用计划，可以确定剩余运行时间是否能够支持设备完成下一个计划任务，进行实时维护或更换新设备。

(2)本文的研究框架

本文的研究框架可以简单表达如下:

五、写作大纲

鸣谢5-6

概要6-7

摘要7

1导言10-17

1.1研究背景10-11

1.2研究意义11-13

1.3国内外研究现状13-15

1.3.1外国研究现状13-14

1.3.2国内研究现状14-15

1.4主要研究内容15-16

1.5纸张组织结构16-17

2基于条件的维护概述17-25

2.1设备维护方法17-18

2.2传统维护系统的缺点18-19

2.3基于条件的维护的产生和定义19-20

2.4基于条件的维护的基本原则20-21

2.5基于条件的维护的巨大优势21-22

2.6状态维修的关键技术22-24

2.6.1状态监控23

2.6.2分析和诊断23-24

2.7本章概述24-25

3动车组25-41实时状态数据的监控与显示

3.1数据流流程26-28

3.2数据采集和处理28-34

3.2.1实时获取状态信息29-30

3.2.2全球定位系统信息实时采集30

3.2.3数据分析和处理30-32

3.2.4无线设备通信32-34

3.3接收数据的分析34-36

3.4接收数据显示36-40

3.5本章概述40-41

4动车组41-53关键部件故障预测

4.1疲劳寿命的确定方法42-45

4.2经济寿命的确定45-46

4.3故障预测的确定方法46-50

4.3.1累积失效概率和可靠性之间的关系47

4.3.2故障分布曲线函数与可靠性之间的关系47-48

4.3.3定义动车组48-49的故障概率

4.3.4确定动车组关键部件的初始故障时间序列49-50

4.4计算示例结果50-52

4.5本章总结52-53

5总结和展望53-56

5.1概述53-54

5.2展望54-56

参考文献56-59

六、本文的研究进展(略)

七、读过的主要文献

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