基于模糊綜合評價的動車組狀態檢修研究

摘 要 為了使狀態檢修有效發揮其作用，本文主要研究動車組狀態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缺點進行分析，明確狀態檢修具有降低故障頻率，減少檢修次數的優勢。其次提出采用模糊綜合評價方法，對動車組狀態檢修程度進行定量分析，并給出檢修級別建議。最后對模糊綜合評價方法在狀態檢修中的應用趨勢進行展望。

關鍵詞 動車組;狀態檢修;綜合評價

引言

隨著我國經濟的發展，對出行的需求越來越高，動車的出現為緩解交通壓力，提高出行效率做出了巨大的貢獻。由于我國幅員遼闊，交通線路周圍環境條件差別大，為適應低溫、冰凍、風沙、高溫、高濕等不同環境條件，在鐵路線上運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]。因為動車組型號不同，采用的生產技術、運用環境都不同，所以動車組的檢修周期，檢修技術也有所差別，給動車組的檢修養護帶來了一定的困難。為了保障運輸安全，鐵路總公司發布《鐵路動車組運用維修規則》[2]，針對不同型號，不同運輸條件下的動車組的檢修制定了規范，從而確保動車組安全高效的運行。

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、故障檢修和狀態檢修（即對動車組及相關配件狀態進行評估，根據評估結果適當進行檢修）。計劃檢修是根據檢修規范及等級要求制定相應的檢修計劃，不同型號的動車組計劃檢修的時間間隔不完全相同。

根據《鐵路動車組運用維修規則》，動車組計劃檢修分五個級別，根據投入運行的時間及運行里程劃分檢修級別。一、二級檢修為運用檢修，三、四、五級檢修為高級檢修。由于車型不同，檢修時間間隔標準和運用里程標準也有差別，其中CRH2系動車組檢修要比其他系列車型檢修頻繁。根據《鐵路動車組運用維修規則》，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故障，為清除故障恢復正常狀態而進行的檢修。故障檢修可能影響動車組的正常運用，因此應該采用相關技術手段，盡量避免故障發生時再進行檢修。

狀態檢修需要采集動車組及其配件的信息，對其當前的狀態進行評估，根據評估結果進行檢修。適當的狀態檢修，可以使動車組保持良好的運用狀態，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行，又有利于延長動車組的使用壽命。良好的狀態檢修也可以為計劃檢修提供參考依據，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行狀態。

2動車組檢修方式優缺點分析

動車組三種檢修方式各有側重，各有優劣，在目前狀態下，互相補充，形成完整的檢修體系。

計劃檢修是對動車組定期進行維護保養，其優勢是檢修時間和檢修內容相對固定，可以根據動車組運用及檢修人員的情況制定合理的檢修計劃，要求相關技術人員協調配合，其中有些檢修作業需要專業檢修工具，在專用檢修場地進行。一二級修屬于基礎檢修，三四五級修屬于高級檢修。計劃檢修的缺點是要按照一定的時間周期或者動車組運用里程進行檢修，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據分析。

故障檢修是針對某個動車組某部分發生故障時，進行的必要作業，優勢是作業范圍小，針對問題進行檢修，要求檢修速度快，盡量不影響動車組的正常運用，需要專業人員作業，檢修完成后，無法對動車組運用的整體狀態進行評估。缺點是發生時間不確定，具有臨時性、突發性，故障種類多變等情況，需要檢修人員具有豐富的處置經驗，及快速應對的能力。在要求的時間內無法完成檢修，將會對動車組的正常運用帶來巨大影響。

狀態檢修是對計劃檢修和故障檢修的補充，是從故障預防的角度出發進行的檢修，其優勢是根據檢測到的動車組各零部件的信息，通過采用相關分析算法，按照一定的評判規則進行檢修，減少動車組及零部件故障頻率。缺點是進行狀態檢修需要對大量的數據進行分析，不同零部件和動車組整體狀態檢修的分析算法需要持續研究和優化，準確判斷和預測的難度大，狀態檢修開展的時機難以把握。

3動車組狀態檢修的定量分析

為有效地進行狀態檢修，需要研究采用適當的方法對狀態檢修進行評價，針對不同的對象采集數據并進行綜合數據分析，形成進行狀態檢修的可靠建議。影響檢修對象的屬性主要包括檢修對象的生產時間、投入運用時間、設計壽命、平均故障間隔時間、單次故障的嚴重程度，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行狀態檢修的標準，將會給狀態檢修的準確性和可靠性造成偏差，難以發揮狀態檢修的作用和優勢。如果綜合考慮對象的每一個屬性，采用適當的方法分析，可以給出一個是否需要檢修的傾向度，給狀態檢修提供有價值的量化依據。綜合分析上述因素，將檢修和非檢修這一區間分為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的映射函數，變定性分析為定量判斷，最后進行綜合評價計算，計算出需要進行狀態檢修對應的級別。其分析過程如下：

3.1 建立檢修對象的評價指標集合

影響檢測對象狀態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。

3.3 建立模糊隸屬度函數

在對歷史檢修數據、故障數據綜合分析的基礎上，根據相關檢修規則，專家經驗等分別建立檢修對象屬性對于評價等級的隸屬度函數，計算出檢修對象屬性對于評價等級的隸屬度，建立模糊關系矩陣。

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規則，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果。

根據最大隸屬度原則對綜合評價結果進行分析，同時，應用歷史庫和規則庫中的相關規則進行校驗，得出狀態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結束語

我國動車組從投入運營到現在，已經有十多年的時間了，在動車組的檢修管理上已經積累了很多有價值的數據及經驗，采用模糊綜合評價方法，綜合分析已有的故障頻率、故障嚴重程度、部件生命周期等屬性，為狀態檢修提供量化參考依據，充分發揮狀態檢修的優勢。在今后的工作中，隨著檢修數據的進一步積累，通過對檢修數據的挖掘分析，不斷修正完善檢修對象屬性的映射函數，調整模糊評價因素權重，可以提高狀態檢修的有效性和可靠性，從而減小故障頻率，降低檢修次數，充分發揮狀態檢修的優勢。

參考文獻

[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] 鐵路動車組運用維修規則：鐵總運[2017]238號[S].北京：中國鐵道出版社出版，2017.

[3] 梁保松，曹殿立.模糊數學及其應用[M].北京：科學出版社，2018：51.

[4] 王忠凱，李樊，賈志凱，等.網絡化運維條件下的動車所檢修資源共享方案研究[J]，鐵路計算機應用，2017（7）：27-31.

[5] 楊春輝，詹珂昕，王勝.無線定位技術在動車組運用檢修中的應用研究[J]，鐵路計算機應用，2019（9）：54-57.

作者簡介

張莉艷（1976-），女，山東省龍口市人;畢業院校：中國鐵道科學研究院，專業：交通運輸規劃及管理，學歷：博士，現就職單位：中國鐵道科學研究院集團有限公司電子計算技術研究所，研究方向：大數據、模糊計算。