一種基于車站能力保持的設備維修策略優化方法技術

本發明專利技術提供了一種基于車站能力保持的設備維修策略優化方法，包括：基于Anylogic建立車站的客流仿真模型，統計車站各設備的各部分故障率；根據仿真模型，計算車站期望能力，并進行車站期望能力靈敏度分析，得出車站不同設備故障的可靠度約束值；對車站各設備的各部分故障率進行分布函數擬合，得出最優分布參數，進而得出各設備中各部分的可靠度函數及故障概率密度函數；通過維修周期優化模型計算出各設備中各部件的最優維修周期。本發明專利技術在保障車站關鍵設備可靠性前提下，以設備維修成本最小化為目標，分別確定設備不同部分的維修周期，提高車站關鍵設備可靠度，實現車站能力保持，提高設備維修效率和經濟效益。

An Optimal Method of Equipment Maintenance Strategy Based on Station Capacity Maintenance

【技術實現步驟摘要】
一種基于車站能力保持的設備維修策略優化方法
本專利技術涉及地鐵車站設備維修領域，尤其涉及一種基于車站能力保持的設備維修策略優化方法。
技術介紹
城市軌道交通因運輸能力大、安全和準時等優點，已經成為了很多城市的重要交通方式，地鐵車站是城市軌道交通線網中的重要節點，是乘客乘降和候車的場所。閘機和自動扶梯是地鐵車站的重要機電設備，其中，閘機是管理乘客進站出站的重要設備，自動扶梯是在站臺和站廳之間輸送乘客的重要設備。在復雜客流環境條件下，閘機和自動扶梯在投入使用的過程中會發生故障，設備通過能力減小,影響地鐵車站集散能力和集散效率，嚴重時會導致車站出現擁擠、堵塞等現象，車站設備管理人員需要對閘機、自動扶梯等關鍵設備定期檢修來保持設備可靠度，從而保持車站的集散能力。因此，需要研究車站關鍵設備的維修策略優化問題，對保持車站能力和降低設備維修費用具有重大意義。現有技術中的車站關鍵設備維修周期是基于歷史經驗來確定的，不是在定量分析設備可靠度對車站能力影響的基礎上確定的維修周期，當前的設備維修策略不能很好地保持設備的可靠度，經常出現設備隨壞隨修的情況，這在很大程度上制約了車站的通行能力。在另一方面，目前車站關鍵設備的檢修是針對整個設備來實施的，但是設備不同部件的故障率不同，整體檢修缺乏針對性，維修成本過高。因此，亟需一種提高車站關鍵設備可靠度，實現車站能力保持設備維修策略優化方法。
技術實現思路
本專利技術提供了一種基于車站能力保持的設備維修策略優化方法，以保持車站集散能力，提高車站設備維修效率。為了實現上述目的，本專利技術采取了如下技術方案。本專利技術提供了一種基于車站能力保持的設備維修策略優化方法，其特征在于，包括：基于Anylogic建立車站的客流仿真模型，統計車站各設備的各部分故障率；根據所述的客流仿真模型，計算車站期望能力，并進行車站期望能力的靈敏度分析，得出車站不同設備故障的可靠度約束值；對所述的車站各設備的各部分故障率進行分布函數擬合，得出最優分布及對應的參數，根據最優分布及其參數得出各設備中各部分的可靠度函數及故障概率密度函數；根據所述的車站設備故障可靠度約束值和所述的各設備中各部分的可靠度函數及故障概率密度函數，通過維修周期優化模型計算出各設備中各部件的最優維修周期。進一步地，根據所述的仿真模型，計算車站期望能力，包括：根據下式的(1)計算車站期望能力：其中，CS為車站期望能力，ns為地鐵車站的工作狀態總數，n為地鐵車站設備種類數，mi為各種設備對應的個數，Pi＝P1a·P2b...Pnz，Pi為每種車站工作狀態對應的概率，P1a...P2b...Pnz為各種設備對應工作狀態的概率，Ci為每種車站工作狀態對應的車站能力。進一步地，通過維修周期優化模型計算各設備中各部件的最優維修周期，包括:通過下述維修周期優化模型(2)計算各設備中各部分的最優維修周期：min(Cc(T1,T2,...,Tn))＝min(C1(T1)+...+Cn(Tn))(2)s.t.R1(T1)·R2(T2)...·Rn(Tn)≥Rc其中，Cc(T1,T2,...,Tn)為設備的總維修成本，C1(T1)...Cn(Tn)為對應設備的各部分的維修成本，Rc為設備的最低可靠度要求，R1(Ti)...Ri(Ti)...Rn(Tn)為設備各部分的可靠度函數，n為設備中部件分類個數，T1...Tn為各個部分的維修周期，T1...Tn∈N，cpi為部件的單次定期維修總費用，cfi為部件的單次故障的平均總費用，包括故障設備更換/修復費用，以及故障停機損失；fi(t)為對應部件的故障概率密度函數；為單位周期內的可靠運營里程；Ri(t)為對應部件的可靠度函數。進一步地，根據所述的仿真模型，還包括計算車站能力，并進行車站能力靈敏度分析，通過進行車站能力靈敏度分析，得出車站不同設備故障的數量約束值，根據所述的各個設備的故障約束值，確定車站設備的維修優先級排序。進一步地，車站設備包括閘機和自動扶梯。進一步地，統計車站各設備的各部分故障率，包括：統計閘機的軟件故障率和硬件故障率；統計自動扶梯的電氣系統故障率和機械系統故障率。進一步地，對所述的車站各設備的各部分故障率進行分布函數擬合，得出最優分布及其參數，包括：采用極大似然估計法進行參數估計，并采用安德森-達林測試法進行擬合度檢驗，得出最優分布及其參數。進一步地，通過維修周期優化模型計算各設備中各部件的最優維修周期，包括：采用枚舉法求解所述的維修周期優化模型，得出各部件的最優維修周期。由上述本專利技術的基于車站能力保持的設備維修策略優化方法提供的技術方案可以看出，本專利技術通過分析地鐵車站內乘客集散過程，基于Anylogic建立車站的客流仿真模型，并通過車站設備可靠度對車站能力的靈敏度分析，確定車站關鍵設備可靠性約束值，實現以保持車站能力為導向，保障車站關鍵設備可靠性的前提下，以設備維修成本最小為目標，分別確定各個設備不同部件的維修周期，提高車站關鍵設備可靠度和車站集散能力保持，并提高車站設備維修效率，提高維修的經濟效益。本專利技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些圖獲得其他的圖。圖1為實施例1的地鐵車站乘客集散過程示意圖；圖2為實施例1的地鐵車站服務系統示意圖；圖3為本實施例的一種基于車站能力保持的設備維修策略優化方法示意圖；圖4為實施例1的車站關鍵設備正常工作數量示意圖；圖5為實施例2的地鐵站行人進出站流線示意圖；圖6為實施例2的基于Anylogic的行人出站行為建模示意圖；圖7為實施例2的基于Anylogic的行人進站行為建模示意圖；圖8為實施例2的閘機故障數量對地鐵車站能力的影響趨勢圖；圖9為實施例2的扶梯故障數量對車站通行能力的影響趨勢圖；圖10為實施例2的閘機可靠度對車站期望能力的影響趨勢圖；圖11為實施例2的扶梯可靠度對車站期望能力的影響趨勢圖；圖12為實施例2的閘機軟件故障擬合度檢驗結果圖；圖13為實施例2的閘機硬件故障擬合度檢驗結果圖；圖14為實施例2的電氣系統故障擬合度檢驗結果圖；圖15為實施例2的機械系統故障擬合度檢驗結果；圖16為實施例2得到的閘機最優維修周期與現行的維修周期對設備可靠度保持程度的對比分析圖；圖17為實施例2得到的扶梯最優維修周期與現行的維修周期對設備可靠度保持程度的對比分析圖。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施方式，所述實施方式的示例在圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本專利技術，而不能解釋為對本專利技術的限制。本
技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本專利技術的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于車站能力保持的設備維修策略優化方法，其特征在于，包括：基于Anylogic建立車站的客流仿真模型，統計車站各設備的各部分故障率；根據所述的客流仿真模型，計算車站期望能力，并進行車站期望能力的靈敏度分析，得出車站不同設備故障的可靠度約束值；對所述的車站各設備的各部分故障率進行分布函數擬合，得出最優分布及對應的參數，根據最優分布參數得出各設備中各部分的可靠度函數及故障概率密度函數；根據所述的車站設備故障可靠度約束值和所述的各設備中各部分的可靠度函數及故障概率密度函數，通過維修周期優化模型計算出各設備中各部件的最優維修周期。

【技術特征摘要】
1.一種基于車站能力保持的設備維修策略優化方法，其特征在于，包括：基于Anylogic建立車站的客流仿真模型，統計車站各設備的各部分故障率；根據所述的客流仿真模型，計算車站期望能力，并進行車站期望能力的靈敏度分析，得出車站不同設備故障的可靠度約束值；對所述的車站各設備的各部分故障率進行分布函數擬合，得出最優分布及對應的參數，根據最優分布參數得出各設備中各部分的可靠度函數及故障概率密度函數；根據所述的車站設備故障可靠度約束值和所述的各設備中各部分的可靠度函數及故障概率密度函數，通過維修周期優化模型計算出各設備中各部件的最優維修周期。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據所述的仿真模型，計算車站期望能力，包括：根據下式的(1)計算車站期望能力：其中，CS為車站期望能力，ns為地鐵車站的工作狀態總數，n為地鐵車站設備種類數，mj為各種設備對應的個數，Pi＝P1a·P2b·...Pnz，Pi為每種車站工作狀態對應的概率，P1a,P2b,...,Pnz為各種設備對應工作狀態的概率，Ci為每種車站工作狀態對應的車站能力。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通過維修周期優化模型計算各設備中各部件的最優維修周期，包括:通過下述維修周期優化模型(2)計算各設備中各部分的最優維修周期：min(Cc(T1,T2,...,Tn))＝min(C1(T1)+...+Cn(Tn))(2)s.t.R1(T1)·R2(T2)...·Rn(Tn)≥Rc其中，Cc(T1,T2,...,Tn)為設備的總維修成本，C1(T1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏秀琨，李賽，賈利民，張蜇，李海玉，尹賢賢，孟鴻飛，趙利瑞，江思陽，楊子明，
申請(專利權)人：北京交通大學，
類型：發明
國別省市：北京,11