基于MCS-CA法的CRH3型动车组电气系统可靠性研究

• 作 者: 曹茜
• 出 处: 兰州交通大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 牵引传动系统 辅助供电系统 MCS-CA LS-SVM 可靠性

自我国铁路进入电气化时代以来共实施了七次大提速,目前中国的高铁线路上运行着不同型号的动车组。动车组电气系统作为其关键组成部分,为全车的运行提供动力,若动车组供电中断会极大地危及乘客的安全并造成重大的财产损失。而在追求动车组快捷舒适的同时,其运行是否安全可靠更是至关重要。因此,对动车组电气系统的可靠性研究具有十分重要的现实意义。本文将CRH3型动车组电气系统作为研究对象,基于可靠性理论将MCS(Monte Carlo Simulation,蒙特卡罗模拟法)与CA(Cellular Automata,元胞自动机)相结合用于动车组电气系统的可靠性研究。首先,介绍了MCS-CA及融合LS-SVM(Least Square Support Vector Machine,最小二乘支持向量机)的改进MCS-CA的基本原理;其次,概述了动车组电气系统的组成,并根据动车组电气系统的结构及其实际运行情况提出了四个阶段的可靠性分析的基本框架;接着,考虑电气系统的两个子系统,即牵引传动系统及辅助供电系统工作在不同工作模式(包括正常工作、非正常工作及降级运行模式)下的所有情况,用MCS-CA及MCS-CA改进算法对各子系统的可靠性分别进行了计算分析,并绘制了随时间变化的可靠度与可用度曲线,同时给出了不同情况下可靠度与可用度表达式;然后,对动车组辅助供电系统进行了冗余优化,即对辅助配电系统和系统控制设备的配电增加了热备冗余;最后,完成了对动车组整个电气系统的可靠性评估,并对比分析了冗余优化前后整个系统的可靠性。通过对CRH3型动车组电气系统可靠性计算分析,结果表明:采用MCS-CA及MCS-CA的改进算法可以快速、准确地完成对电气系统的各子系统及整体系统的可靠性的定量计算。由于考虑了各子系统处于不同工作模式的情况,故其可靠性分析结果更加切合实际运行情况。