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基于层次分析法的地铁车辆运行状态评价方法研究

0 引言

伴随着城市轨道交通行业的迅速发展,运营安全保障成为越来越重要的课题,而车辆作为城市轨道交通的核心载体,其运行状态直接关系到整条运营线路的安全,所以对车辆的运行状态进行评价十分必要。目前,国内陆铁车辆运行状态相关评价体系研究相对滞后,且未充分利用运营过程中积累的历史数据。本文基于运营数据和检修故障库,构建车辆运行状态综合评价体系,采用层次分析法对车辆运行状态进行评价,并结合实例进行具体分析。

虽然生活困窘,可是他又好吃懒做,之所以说他“好吃”,是因为他进监狱时首先想到的便是“去某家豪华餐厅大吃一顿”,虽然这个霸王餐计划没有得手,但是他还是在普通餐厅吃了顿免费的晚餐。[2]仔细分析其六次想进监狱的所作所为,其中有两次都和“吃”密切相关,可见他是一位多么难得的人。

目前供电企业的风险管理都是与业务管理紧密结合起来的,业务管理人员同时也是风险管理人员。这样的好处是风险管理者都是精通业务的人员,对风险政策的制定、风险分析防范控制都有较好的业务基础。在这个架构内,供电企业的总经理和分管经营的副总经理作为高级管理层,负责制定风险政策,组建能对电费风险进行及时、有效控制的管理体系。业务管理层如营销部、客户服务中心、电费管理中心、电能计量中心,负责采取行动,他们负责控制每项业务的风险,营销部一般身兼业务管理部门和风险管理部门两种职责。供电企业的内部审计部门也承担了对电费业务的审计职能,一般设有营销审计岗位。

1 地铁车辆运行状态综合评价体系的建立

车辆故障发生情况是运行状态优劣的外在表现,因此通过对车辆各子系统和部件的故障进行细分,建立车辆运行状态综合评价体系,对故障的发生频次和严重程度进行量化分析,能够直观地反映出车辆的运行状态。

1.1 车辆故障等级划分

地铁车辆的故障信息可以从多个途径得到,如地铁车辆自身具有故障信息实时上传的功能;日常检修中,运营部门也会将发现的车辆问题形成故障库;运营过程中发生的行车事故也会专门记录。汇总以上3种途径得到基于车辆本身的故障情况,对车辆运行状态进行评价。根据故障影响程度, GB/T 50438-2007《地铁运营安全评价标准》将运营事故分为重大事故、大事故、险性事故和一般事故4类,GB/T 21562-2008《轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例》将地铁车辆的失效种类划为重大(停车事故)、重要(运行事故)和次要3种。由于以上2种分类方法重点针对运营中的行车事故,而未能将车辆故障库中的信息完全包含,因此本文在上述分类方法的基础上结合运营经验,将车辆故障分为以下类型,如表1所示。

表1 车辆故障类型

故障类型 危害程度轻微故障 不影响列车性能一般故障 影响部分列车性能,但不影响正常运营清客故障 中断运营时间3 min掉线故障 中断运营时间5 min救援故障 中断运营时间10 min重大故障 中断运营时间 > 10 min,为方便计算,取20 min

1.2 车辆系统细分

以往文献大多按照车辆系统的特点,将车辆分为若干个子系统进行研究。由于车辆是由车门、转向架、制动、网络、牵引等多个子系统组成的复杂系统,各子系统内部又包含许多功能部件,为了更加精确地反映车辆的运行状态,本文在各子系统的基础上,按照以往运营中故障的发生频率和影响程度,将车辆系统进一步细分到部件级,如表2所示。

1.3 车辆运行状态综合评价体系

将车辆运行状态记为S,8个子系统记为A~H,子系统A的3个主要部件分别记为A1~A3,其中在A1部件上发生的6个级别的故障又分别记为A11~A16。依此类推,形成车辆运行状态综合评价体系。其中,8个子系统按照表2细分为28个部件,每个部件按故障等级又分为6类,因此共得到168个故障指标,如图1所示。

2 车辆运行评价指标量化

2.1 故障指标量化

对车辆运行状态进行评价时,首先应对每类故障进行定量化。关于车辆故障的量化方法,现有文献中大多数只是笼统地基于专家经验对每个等级的故障进行量化。由于车辆中的每个子系统、子系统中的每个部件故障对车辆运行状态造成的影响都不一致,因此,上述量化方法无法准确地通过指标反映车辆状态。

本文将按照运营和专家经验,对每个部件的每类故障按照影响运营时间进行量化。下面以车门子系统A中的操纵装置A1为例,得到的具体故障指标量化如表3所示。

同理,可以对A12~H46故障分别进行量化,从而得到全部168个故障指标的量化值。

复发病例往往需要手术治疗,但由于复发病例鼻腔鼻窦正常结构已被破坏,常用手术标志变形,导致术中解剖定位困难,手术风险大,部分患者无法耐受。本研究中,治疗12个月后,观察组复发率低于对照组(P<0.05),提示通窍鼻炎颗粒对慢性鼻窦炎伴鼻息肉的复发有一定的预防作用。

2.2 指标评价分数量化

本文参照文献[5],文献[10],文献[12]的量化思路,结合实际运营情况,以1个月为单位,统计运营过程中由车门操纵装置A1故障造成的累计影响运营时间,并将此时间与分值系数(取分范围和状态评价)的对应关系量化,具体如表4所示。

同理,可以对部件A2~H4故障分别进行量化,从而得到全部28个部件的故障指标量化值。

表2 车辆系统细分情况

车辆系统子系统车门 转向架 制动系统 网络系统 牵引系统 辅助系统 空调系统 通信系统images/BZ_50_298_1955_313_1975.pngimages/BZ_50_506_1955_521_1975.pngimages/BZ_50_781_1955_797_1975.pngimages/BZ_50_990_1955_1005_1975.pngimages/BZ_50_1199_1955_1214_1975.pngimages/BZ_50_1475_1955_1490_1975.pngimages/BZ_50_1684_1955_1700_1975.pngimages/BZ_50_1960_1954_1976_1974.png主要部件操纵装置门控单元信号灯构架轮对悬挂装置齿轮箱控制单元压缩机基础制动装置中央控制单元故障诊断系统微机控制单元牵引控制单元牵引逆变器牵引电机受电弓辅助逆变器蓄电池照明控制系统压缩机风机管路广播动态地图视频监控乘客信息

图1 车辆运行状态综合评价体系

表3 车门操纵装置A1的故障量化

故障等级 故障类型 影响运营时间量化/min A11 轻微故障 0.02 A12 一般故障 0.15 A13 清客故障 3 A14 掉线故障 5 A15 救援故障 10 A16 重大故障 20

表4 车门操纵装置A1故障累计影响运营时间与分值系数的对应关系

累计影响运营时间/min 取分范围/分 状态评价0~2 95~100 好2~5 85~95 较好5~8 60~85 一般8~15 45~60 较差> 15 0~45 差

3 基于层次分析法的车辆运行状态评价得分计算

层次分析法是根据要达到的总目标,将问题分解为不同的级别,形成多层次的分析模型,最终使总目标归结为最低层相对于最高层的相对重要权值的确定。

按照层次分析法理论,图1中的S为目标层,A~H层为子目标层,A1~H4层为目的层,A11~H46层为指标层。首先,通过故障指标量化方法得到目的层得分矩阵M,则子目标层的得分矩阵Z为:

式(1)中,P为目的层相对于子目标层的权重矩阵。

然后,根据子目标层的得分矩阵和其相对于目标层的权重矩阵,得到目标层的得分O为:

FG-NET数据库包含82个人,共1002幅人脸图像,每人平均约12幅人脸图像,年龄跨度是0~69岁,每个人的样本年龄分布较MORPH数据集更加分散。实验采用留一法,即依次选择一幅图像作为测试图像,剩余1001幅图像作为训练集。每幅人脸图像均转为灰度图像,且剪裁至,提取的Mean-BIF特征为21008维,采用PCA对特征向量降至1000维。如表2所示,本方法能够有效的实现跨年龄的人脸进行识别,且优于多数算法。另外,还提取了采用最大池化的BIF和LBP特征与Mean-BIF进行比较,三种特征均降维至430维,并采用RCA和KR-RCA对特征空间分类作为比较,如图4和图5所示。

式(2)中,Q为子目标层相对于目标层的权重矩阵。

3.1 目的层得分矩阵M的计算

以车门操纵装置A1为例,运营线路1个月内发生故障的情况如表5所示。

参照表3中的量化方法,部件A1累积影响运营时间可以通过各级故障发生数乘以本级故障量化时间得到,计算结果为5.67 min。然后根据表4的打分规则,结合专家经验,可得目的层得分mA1 = 80分。同理,可以计算出A2、A3部件的得分mA2mA3

表5 车门操纵装置A1的主要故障

序号 故障描述 故障发生数/起 故障等级1 中间支撑变形 0 A15 2 行程开关松动 6 A12 3 锁闭机构裂纹 1 A13 4 机构零件磨损 13 A11 5 车门与地板刮蹭 5 A12 6 承载轮松动 2 A12 7 车门胶条密封性不足 23 A11

3.2 子目标层得分矩阵Z的计算

目的层相对于子目标层中的权重从该部件故障发生的频率F和影响程度D 2个层面进行分析。仍以车门操纵装置A1为例,其在子系统A中的权重KA1为:

式(3)中,FA1为部件A1故障发生的频率;DA1 为部件A1故障的影响程度,其计算公式为:

式(4)中,NA1为故障库中部件A1的故障总数;N为子系统A的故障总数。

1.广西与东盟国家贸易规模分析。“一带一路”倡议提出之前,广西凭借区位优势与东盟国家建立一定的贸易合作关系,但总量上仍有很大发展空间。2012年,广西与东盟国家实现进出口贸易116.36亿美元,占全区进出口总额的43%。“一带一路”倡议提出后,广西与东盟国家进出口总额不断上升(见图1),平均增长速度为25%。虽然2016年外贸进出口总量缩减到177.42亿美元,同比下降22.13%。但进入2017年后,与东盟进出口贸易回暖,仅上半年就实现进出口总额99.3亿美元,同比增长16.34%。

利用表5中的数据,可以得到其故障1 ~ 故障7发生的频率矩阵G为:

结合专家经验和实际情况,等级为A11~A16的故障对车门子系统A的影响程度分别量化为:0.072 9、0.132 8、0.301 1、0.571 2、0.733 1、0.886 2,则部件 A1的影响程度矩阵K为:

则部件A1相对于子系统A的权重PA1为:

同理,可以得到部件A2、A3的权重PA2PA3,则子系统A的得分矩阵ZA为:

根据以上方法,可以计算出子系统B~H的得分,从而得到各子目标层的得分矩阵。

3.3 目标层得分O的计算

根据文中权重PA1的计算方法,可以得到子系统A~H在车辆系统中的权重值和子系统层的权重矩阵QQ的计算方法与权重P的计算相似,此处不再赘述),然后根据式(2)计算出车辆的状态评价得分O

4 应用分析

以某城市地铁7号线为例,其2019年1~3月份车辆及各子系统、部件的得分情况分别如表6~表8所示。

杨鸿烈先生云:“西汉时代的司法也确能独立”[8],杨鸿烈先生此说很有见地,西汉时代的司法是独立的,东汉时代的司法也当是独立的。两汉时期,司法机关的独立司法行为从一个侧面反映了司法领域中的有限皇权。当然,杨鸿烈并未说明西汉时代的司法独立表现在哪些方面。笔者认为,汉代的司法独立主要表现为司法机关的独立审判权。

对比3个月的得分情况,可以直观地评价出车辆及其子系统、部件的运行状态和发展趋势,为运营检修提供以下指导意见:

(1)车辆总体得分在88~90分,车辆运行状态较好,且比较稳定;

有机肥施用对玉米生长发育及水分利用的影响………… 刁生鹏,高 宇,张 雄,任永峰,赵沛义,贾有余,聂 晶,骆 洪(58)

我很扫兴,往地上狠狠地吐了几口黑痰。呸!等着吧,你这个狗日的!但是很快我就作自我批评了。这种幼稚的想法阿Q也有过,不外乎是一种心里上的自我安慰,“精神胜利法”,狗屁。

(2)3月份的车门、牵引系统、空调系统得分较1月、2月均有下降,需重点关注这3个子系统的状态;

(3)3月份的门控单元、受电弓、动态地图等部件得分较低,应有针对性地对这些部件进行普查、检修。

表6 某城市地铁7号线2019年1月份车辆及各子系统、部件得分 分

车辆得分89子系统得分车门 转向架 制动系统 网络系统 牵引系统 辅助系统 空调系统 通信系统93 91 94 88 92 91 91 88images/BZ_52_415_1270_431_1290.pngimages/BZ_52_608_1270_624_1290.pngimages/BZ_52_870_1270_885_1290.pngimages/BZ_52_1064_1270_1080_1290.pngimages/BZ_52_1261_1270_1276_1290.pngimages/BZ_52_1519_1271_1534_1291.pngimages/BZ_52_1716_1271_1731_1291.pngimages/BZ_52_1973_1268_1988_1288.png部件得分操纵装置门控单元信号灯构架轮对悬挂装置齿轮箱控制单元压缩机基础制动装置中央控制单元故障诊断系统微机控制单元牵引控制单元牵引逆变器牵引电机受电弓辅助逆变器蓄电池照明控制系统压缩机风机管路广播动态地图视频监控乘客信息94829693948788899493939284899392848790939288918390848890

表7 某城市地铁7号线2019年2月份车辆及各子系统、部件得分 分

车辆得分88子系统得分车门 转向架 制动系统 网络系统 牵引系统 辅助系统 空调系统 通信系统91 92 93 90 90 89 89 85images/BZ_52_415_1962_431_1982.pngimages/BZ_52_608_1962_624_1982.pngimages/BZ_52_870_1962_885_1982.pngimages/BZ_52_1064_1962_1080_1982.pngimages/BZ_52_1261_1962_1276_1982.pngimages/BZ_52_1519_1962_1534_1982.pngimages/BZ_52_1716_1962_1731_1982.pngimages/BZ_52_1973_1960_1988_1980.png部件得分操纵装置门控单元信号灯构架轮对悬挂装置齿轮箱控制单元压缩机基础制动装置中央控制单元故障诊断系统微机控制单元牵引控制单元牵引逆变器牵引电机受电弓辅助逆变器蓄电池照明控制系统压缩机风机管路广播动态地图视频监控乘客信息95809594938987889295909885889291828591929084928591828289

表8 某城市地铁7号线2019年3月份车辆及各子系统、部件得分 分

车辆得分90子系统得分车门 转向架 制动系统 网络系统 牵引系统 辅助系统 空调系统 通信系统87 90 94 92 86 91 87 87images/BZ_52_415_2653_431_2673.pngimages/BZ_52_608_2653_624_2673.pngimages/BZ_52_870_2653_885_2673.pngimages/BZ_52_1064_2653_1080_2673.pngimages/BZ_52_1261_2653_1276_2673.pngimages/BZ_52_1519_2654_1534_2674.pngimages/BZ_52_1716_2654_1731_2674.pngimages/BZ_52_1973_2652_1988_2672.png部件得分操纵装置门控单元信号灯构架轮对悬挂装置齿轮箱控制单元压缩机基础制动装置中央控制单元故障诊断系统微机控制单元牵引控制单元牵引逆变器牵引电机受电弓辅助逆变器蓄电池照明控制系统压缩机风机管路广播动态地图视频监控乘客信息90759995928689909597899690849088828889938885928195818590

5 需进一步研究的方向

目前,高精度车载弓网、轮轨等综合检测设备的广泛应用和大数据、云平台的深入使用,使车辆故障信息采集更加全面。在后续研究中,需对采集到的故障信息进行更加充分的分析,并根据运营实际情况对由专家经验得到的各项参数进行不断修正,同时对因接口产生的故障做进一步识别,使该评价方法能越来越准确地反映出车辆的实际运行状态。

健康有效的水利工程是发挥水利效益的基础,目前,灌区改造更新工程由于受资金的限制,部分只能带病运行,埋下了很多安全隐患。据调查,我国已有220个大型灌区存在老化失修的情况,有超过105个大型水库存在各种程度的险情,其中超过70%的严重老化损坏,水利效益无法完全发挥,不但影响了供水的持续性,还无法满足农业需求。

6 结束语

本文基于运营数据和检修故障库,把各项故障指标进行定量化,运用层次分析法,形成一种对车辆运行状态进行综合评价的方法。该方法进一步优化后,将对运营单位优化修程,实现对车辆整体及各子系统、各部件的状态修具有很好的指导意义。

参考文献

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