轨道车辆零部件维修间隔确定方法、设备及存储介质与流程

1.本发明属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种基于竞争失效的轨道车辆零部件维修间隔确定方法、设备及存储介质。


背景技术：

2.长期以来，轨道交通车辆零部件的保养维修计划，基本来自于零部件供应商直接提供的信息，主机厂或者运营单位依据信息在相应的维修阶段进行维修工作。在修程修制的制订上，主机厂或者运营单位必须在给定时间间隔之前进行维护、保养和更换，才能保证零部件和车辆的安全性和可靠性。由此导致很多零部件处于正常可用的状态下，但因到达修程修制要求的更换时间而被更换。制订修程修制的目的，是尽可能确保车辆的安全性和正常功能，但是因为零部件过修，又造成了浪费，增加了成本。主机厂或者运营单位得到的零部件供应商信息非常有限，不足以对修程修制开展定量分析，并进行优化。零部件供应商由于对车辆信息了解的局限，也难以基于零部件实际使用的环境和工况评估零部件的可靠性。
3.轨道车辆使用的零部件，对其中部分关键零部件，在使用过程中监测其性能；此外，保养或者维修时，也会记录零部件更换的信息。因此，在使用和维修过程中，会积累大量的性能和故障信息。利用这些信息可以对这些零部件进行可靠性建模并进行评估，从而可以依据可靠性评估的结果，对修程修制中的维修间隔进行优化，在安全性和可靠性得到保证的前提上，减少过修带来的浪费，达到成本的控制。
4.轨道车辆及其零部件，在使用过程中，通常存在多种故障模式，而且会对部分关键性能进行实时监测，因此可以收集到故障数据以及性能退化数据。在可靠性建模中，竞争失效模型能够兼顾两种数据，并考虑多种故障模式。因此使用竞争失效模型进行轨道车辆及其零部件的可靠性建模。
5.维修成本的计算，一般来自于换件的采购成本，往往忽略了维修所需的人力和时间，而维修人力和时间与实际修程修制以及维修计划排班关系密切，因此，维修人力和时间是十分重要的信息。在制定修程修制时，如果未能正确衡量维修的实际成本，那么可能在高安全性和高可靠性要求的约束下，过于频繁地开展预防维修，导致实际维修成本过高，车辆频繁扣修也将导致运营用车需求很难得到保障。
6.公开号为cn109299517a的专利文献公开了一种预防维修的优化方法，但其方法仅对单一零部件的可靠性进行统计分布求解，未考虑多种故障模式，也没有包含性能退化的可靠性模型。公开号为cn111222259a的专利文献公开了一种预防性维修决策优化模型，但其可靠性建模为比例风险模型，也未考虑多种故障模式和包含性能退化的可靠性模型。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种轨道车辆零部件维修间隔确定方法、设备及存储介质，以解决传统预防维修决策未考虑多种故障模式和性能退化数据，导致预防维修决策不
准确的问题。
8.本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种轨道车辆零部件维修间隔确定方法，包括以下步骤：
9.构建多故障模式的竞争失效模型；
10.基于所述竞争失效模型，以及多故障模式下的维修总成本、可用度以及可靠度构建目标函数；
11.针对某个零部件，获取其故障模式类型及故障模式数量，进而获取每种故障模式的参数；其中，所述参数包括维修人时、所需物料成本、损失以及维修时间；
12.根据所述零部件每种故障模式的参数以及所述目标函数，计算出不同维修时间间隔对应的目标值；
13.根据不同维修时间间隔及其对应的目标值拟合出维修时间间隔-目标值关系曲线；
14.根据所述维修时间间隔-目标值关系曲线确定最大目标值，根据所述最大目标值确定所述零部件的最优维修时间间隔。
15.进一步地，当考虑维修时间时，所述竞争失效模型的表达式为：
[0016][0017]
当不考虑维修时间时，所述竞争失效模型的表达式为：
[0018][0019]
其中，f(t)为从时刻0到时刻t零部件的失效概率密度，fi(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式下零部件的失效概率密度，ri(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式下零部件的可靠度，n为零部件的故障模式数，t
ij
为第i种故障模式下在时刻t之前最近的一次维修时间点。
[0020]
进一步地，所述目标函数的表达式为：
[0021][0022][0023]
其中，o(t)为从时刻0到时刻t的目标值，a(t)为从时刻0到时刻t零部件的可用度，r(t)为从时刻0到时刻t零部件的可靠度，tc(t)为从时刻0到时刻t零部件的维修总成本，a为可用度a(t)的权重，b为可靠度r(t)的权重，c为维修总成本tc(t)的权重，d(t)为从时刻0到时刻t在工作时间范围内零部件的正常工作累计时间，m(t)为从时刻0到时刻t在工作时间范围内零部件的维修累计时间，f(τ)为零部件的竞争失效模型，mc(t)为从时刻0到时刻t零部件的维修成本，fc(t)为从时刻0到时刻t零部件故障造成的损失。
[0024]
进一步地，所述从时刻0到时刻t零部件的维修成本mc(t)的计算表达式为：
[0025][0026]
其中，zi(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式的维修次数，c
mhi
为从时刻0到时刻t第i种故障模式下由零部件的维修人时换算的成本，ci为从时刻0到时刻t第i种故障模式所需物料成本，n为零部件的故障模式数；
[0027]
所述从时刻0到时刻t零部件故障造成的损失的计算表达式为：
[0028][0029]
其中，yi(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式的故障次数，li为从时刻0到时刻t第i种故障模式造成的损失。
[0030]
进一步地，所述维修时间的计算表达式为：
[0031][0032]
其中，dui为第i种故障模式的维修时间，con
man
为第i种故障模式的维修人数，mhi为第i种故障模式的维修人时。
[0033]
进一步地，当两种故障模式同时发生时，维修时间等于两种故障模式的维修时间之和。
[0034]
进一步地，所述方法还包括：根据所述最优维修时间间隔确定相邻的第一预防维修时间点和第二预防维修时间点。
[0035]
进一步地，当所述第一预防维修时间点与第二预防维修时间点之间发生故障且完成修复时，将所述第二预防维修时间点延后得到实际预防维修时间点；其中第一预防维修时间点与故障发生时间点之间的时间间隔等于第二预防维修时间点与实际预防维修时间点之间的时间间隔。
[0036]
基于同一构思，本发明还提供了一种电子设备，所述设备包括：
[0037]
存储器，用于存储计算机程序；
[0038]
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法。
[0039]
基于同一构思，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法。
[0040]
有益效果
[0041]
与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0042]
本发明根据竞争失效模型、多故障模式下的维修总成本、可用度以及可靠度构建目标函数，然后针对零部件的各种故障模式制定维修方案，确定每种故障模式的参数，再计算不同维修时间间隔对应的目标值，从而确定最大目标值，根据最大目标值确定该零部件的维修时间间隔；
[0043]
本发明考虑多种故障模式以及包含性能退化的可靠度，由此构建的目标函数更为准确，进而由目标函数确定的维修时间间隔更为准确，提高了预防维修决策的准确性，改善
了欠修或过修问题，在保证零部件安全性和可靠性的基础上，降低了过修带来的浪费，降低了零部件维修成本。
附图说明
[0044]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]
图1是本发明实施例中轨道车辆零部件维修间隔确定方法流程图；
[0046]
图2是本发明实施例中约束条件1示例图；
[0047]
图3是本发明实施例中维修时间间隔-目标值关系曲线。
具体实施方式
[0048]
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]
下面以具体地实施例对本技术的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0050]
如图1所示，本发明实施例所提供的一种轨道车辆零部件维修间隔确定方法，包括以下步骤：
[0051]
步骤1：构建多故障模式的竞争失效模型。
[0052]
多故障模式的竞争失效模型最简单的形式为两种独立故障模式的竞争失效模型，其表达式为：
[0053]
f(t)＝fa(t)rb(t)+fb(t)ra(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0054]
其中，f(t)为整体失效概率密度函数，fa(t)为故障模式a时的失效概率密度，fb(t)为故障模式b时的失效概率密度，ra(t)为故障模式a时的可靠度，rb(t)为故障模式b时的可靠度。
[0055]
当存在多种独立故障模式时，不失一般性，设有n种独立故障模式，竞争失效模型的表达式为：
[0056][0057]
其中，f(t)为从时刻0到时刻t零部件的失效概率密度，fi(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式下零部件的失效概率密度，ri(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式下零部件的可靠度。时刻0是指每个维修周期的起始时刻，时刻0到时刻t即为单次维修的维修间隔或维修时间间隔。
[0058]
故障模式对应的可靠度既可以基于故障数据统计得到，也可以基于退化性能数据得到。通过故障数据或退化性能数据进行对应故障模式的可靠度建模(即可靠度函数)，然后利用式(2)可以得到多故障模式的竞争失效模型。
[0059]
式(2)考虑了维修时间，当不计入维修时间(即维修所花的时间)时，式(2)所示的竞争失效模型可以转换为式(3)所示：
[0060][0061]
其中，t
ij
为第i种故障模式下在时刻t之前最近的一次维修时间点，即式(3)计算的是净使用时间。
[0062]
步骤2：构建目标函数。
[0063]
对于具有安全性影响或者任务性影响的故障模式，如果在正常执行功能过程中发生，必然引起安全事故或者任务中断，因此需要针对这些故障模式进行预防维修；而只具有经济性影响的故障模式，在其发生之后进行修复维修即可。为了得到修程并优化，定义修程中各种故障模式修复所需的成本，如表1所示。
[0064]
表1故障模式修复所需的成本
[0065]
故障模式序号修复所需人时修复所需物料成本故障造成的损失1mh1c1l12mh2c2l23mh3c3l3…………
nmh
ncn
ln[0066]
表1中，修复所需人时是指修复任务所需的人数乘以所需的维修时间，单位为人
·
时。
[0067]
对于每个维修周期，从起始时刻0到维修时刻t零部件的维修成本mc(t)为：
[0068][0069]
其中，zi(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式的维修次数，为从时刻0到时刻t第i种故障模式下由零部件的维修人时换算的成本，ci为从时刻0到时刻t第i种故障模式所需物料成本。
[0070]
因不同故障模式造成的损失fc(t)为：
[0071][0072]
其中，yi(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式的故障次数，li为从时刻0到时刻t第i种故障模式造成的损失。
[0073]
因此，某个零部件的维修总成本tc(t)为：
[0074]
tc(t)＝mc(t)+fc(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0075]
从时刻0到时刻t零部件的可用度可以采用下式来计算：
[0076][0077]
其中，d(t)为从时刻0到时刻t在工作时间范围内零部件的正常工作累计时间，m
(t)为从时刻0到时刻t在工作时间范围内零部件的维修累计时间。
[0078]
从时刻0到时刻t零部件的可靠度可以采用下式来计算：
[0079][0080]
其中，f(τ)根据式(3)或式(3)求解。
[0081]
维修策略优化是为了节省维修成本，并且使得可靠度和可用度尽可能大，因此基于竞争失效模型，以及多故障模式下的维修总成本、可用度以及可靠度构建的目标函数的表达式为：
[0082][0083]
其中，o(t)为从时刻0到时刻t的目标值，a为可用度a(t)的权重，b为可靠度r(t)的权重，c为维修总成本tc(t)的权重。式(9)是在定义的时间范围内，使得可用性、可靠性和维修总成本的平均水平能够达到可用性和可靠性最大化，维修总成本最低化的目标状态。因此目标函数的最大值为理论优化点。
[0084]
修程的输出形式如表2所示，设有n种独立故障模式，其中前m种具有安全性或任务性影响，对应地设有n+m种(m《n)修程任务，其中处理n个故障模式产生的修复维修任务共计n种；具有安全性或任务性影响的故障模式有m种，则预防维修任务共计m种。针对具有安全性或任务性影响的m种故障模式，预防维修间隔根据竞争失效模型评估的结果确定，且假设每次预防维修和修复维修后，相应的故障模式修复如新。
[0085]
表2修程实例
[0086]
修程任务编号维修任务类型修复所需人时针对故障模式1修复维修mh11
…………
n修复维修mhnnn+1预防维修mh
n+11…………
n+m预防维修mh
n+mm[0087]
由于已经定义了标准的修复所需人时，因此维修时间与维修人数有关。设维修人数为常数con
man
，则第i种故障模式的维修时间的计算公式为：
[0088][0089]
其中，dui为第i种故障模式的维修时间，mhi为第i种故障模式的维修人时(即修复所需人时)。
[0090]
设置约束条件，针对维修活动进行仿真，设置仿真时间。在同一个修程下仿真得到多次运行结果，计算仿真停止时的平均可靠度、可用度和维修总成本，并计算出目标值。根据平均可靠度、可用度和维修总成本的水平和满足需求的状态，进行维修时间间隔的调整，修改和优化修程，再次进行平均可靠度、可用度、维修成本和目标值，确保目标函数的目标值增大。当平均可靠度、可用度和维修成本均满足需求，而且调整维修时间间隔后，目标函
数的目标值存在变小趋势，仿真停止，将停止时最大的目标值对应的仿真维修时间间隔作为制定修程的依据。
[0091]
约束条件1：针对某个故障模式预设的相邻两个预防维修时间点，即第一预防维修时间点(即一个维修周期的起始时刻)和第二预防维修时间点(即一个维修周期的维修时刻)，当在第一预防维修时间点与第二预防维修时间点之间发生该故障模式且完成修复时，将第二预防维修时间点延后得到实际预防维修时间点；其中第一预防维修时间点与故障发生时间点之间的时间间隔等于第二预防维修时间点与实际预防维修时间点之间的时间间隔，如图2所示。
[0092]
约束条件2：当两种故障模式同时发生时，维修时间等于这两种故障模式的维修时间之和。
[0093]
约束条件3：处于维修中的零部件的可靠度不发生变化，维修后，故障模式对应的可靠度恢复为1。
[0094]
本实施例中，仿真时间(或仿真停止时间)至少为最长的预防维修时间间隔的5倍以上。
[0095]
步骤3：针对某个零部件，获取其故障模式类型及故障模式数量，进而获取每种故障模式的参数。
[0096]
其中，参数包括维修人时、所需物料成本、损失以及维修时间。
[0097]
以零部件为轨道车辆某系统为例，该系统具有三种故障模式，分别定义为故障模式a、b和c。每天的跟车任务时间为8h(即正常工作时间)，预防维修均安排在每天跟车任务时间结束后，维修人数为2人，如表3所示。初始预防维修计划的维修时间间隔，设可靠度r(t)为0.9，则对于不同故障模式可以得到与可靠度0.9对应的维修时间间隔，因此得到每1317天(维修时间间隔)对故障模式a进行一次预防维修，每26天对故障模式c进行一次预防维修。仿真时间为6610天(最长预防维修时间间隔的5倍以上)。1个维修人时折算为成本10。目标函数的各个权重均取为1，表示可靠度、可用度和成本同等重要。
[0098]
表3某系统的故障模式、可靠度及修复所需成本
[0099][0100]
表3中，根据指数分布的性质，可靠度计算式为r(t)＝exp(-λt)，各失效概率密度通过可靠度求出，具体关系式为f(t)＝-dr(t)/dt＝λexp(-λt)，根据表3各故障模式的可靠度函数，建立系统的可靠性模型，其总体失效概率密度满足式(11)。可靠度的函数表达式既
可以基于故障数据统计得到，也可以基于退化性能数据得到，通过故障数据或退化性能数据进行对应故障模式的可靠度建模，即可得到可靠度函数。
[0101]
根据表3中可靠度的函数表达式可以分别计算出对应故障模式的失效概率密度fa(t)、fb(t)、fc(t)，将三种故障模式下的可靠度和失效概率密度代入式(2)，可得：
[0102][0103]
在仿真时，将按照竞争失效模型给出的规律来模拟系统运行的状态，并在相应的时间点进行预防维修。
[0104]
根据某系统不同故障模式下的参数定义维修任务，如表4所示：
[0105]
表4维修任务列表
[0106]
修程任务序号(3+2)维修任务类型修复所需人时故障模式1修复维修4a2修复维修2b3修复维修2c4预防维修4a5预防维修2c
[0107]
步骤4：根据零部件每种故障模式的参数以及目标函数，仿真计算出不同维修时间间隔对应的目标值。
[0108]
基于各故障模式的参数，模拟3种故障发生的时间，如果故障发生时间低于预防维修间隔，那么模拟结果为发生相应故障并采取修复维修；如果故障发生时间高于预防维修间隔，那么模拟结果为采取预防维修；由于故障模式b的影响为经济性影响，因此不设置预防维修，模拟到发生故障即进行维修。记录每次维修的时间点和恢复的时间点，根据维修任务的类型、次数，结合维修人时的成本、修复所需物料成本以及故障损失等，按照式(6)计算每次仿真过程的总体成本，并累加起来；根据模拟时长范围内的修复维修时间和实际运营时间，按照式(7)计算总体的可用度；依据式(2)计算在每个修复维修时间点或总体的可靠度，并求平均值；最后按照式(9)求出目标值。
[0109]
调整维修时间间隔后，在该调整后的维修时间间隔下，根据不同故障模式的参数重新仿真得到目标值，进而得到不同维修时间间隔对应的目标值，维修时间间隔又与可靠度对应，因此可以得到不同可靠度对应的目标值，如表5所示。
[0110]
表5不同维修时间间隔的目标值
[0111]
序号维修时间间隔目标值1r＝0.8时所对应的维修时间点1.77
×
10-11
2r＝0.85时所对应的维修时间点2.66
×
10-11
3r＝0.9时所对应的维修时间点4.37
×
10-11
4r＝0.95时所对应的维修时间点5.41
×
10-11
5r＝0.97时所对应的维修时间点5.53
×
10-11
6r＝0.99时所对应的维修时间点4.20
×
10-11
[0112]
表5中，当一个维修周期的起始时刻记为0，维修时刻记为t时，维修时间间隔等于
t－0，因此不同可靠度所对应的维修时间点为维修时间间隔。
[0113]
在仿真计算时，若目标函数中的可用度、可靠度或维修总成本不满足要求，需调整预防维修时间间隔，使其满足要求后再计算出仿真停止时的平均可靠度、可用度和维修总成本，进而计算出目标值。
[0114]
步骤5：根据不同维修时间间隔及其对应的目标值拟合出维修时间间隔-目标值关系曲线。
[0115]
根据多组维修时间间隔及其对应的目标值可以作出维修时间间隔-目标值关系曲线或可靠度-目标值关系曲线，如图3所示。
[0116]
步骤6：根据维修时间间隔-目标值关系曲线确定最大目标值，根据最大目标值确定零部件的最优维修时间间隔。
[0117]
由图3可知，当r＝0.97时，目标值为最大，且可靠度0.97优于设定的可靠度0.9。当故障模式a的可靠度为0.97时，故障模式a的维修时间间隔为381天，即每隔381天对故障模式a进行预防维修；当故障模式b的可靠度为0.97时，故障模式b的维修时间间隔为8天，即每隔8天对故障模式c进行预防维修。
[0118]
当确定最优维修时间间隔后，针对某个故障模式预设的相邻两个预防维修时间点，即第一预防维修时间点和第二预防维修时间点，当在第一预防维修时间点与第二预防维修时间点之间发生该故障模式且完成修复时，将第二预防维修时间点延后得到实际预防维修时间点；其中第一预防维修时间点与故障发生时间点之间的时间间隔等于第二预防维修时间点与实际预防维修时间点之间的时间间隔。
[0119]
示例性的，针对故障模式a预设的相邻两个预防维修时间点，即第一预防维修时间点(本实施例中，第一预防维修时间点为时刻0)和第二预防维修时间点(本实施例中，第二预防维修时间点为381天)，当在0～381天内发生故障模式a且完成修复时，以故障模式a发生时间点为时刻0，将第二预防维修时间点延后得到实际预防维修时间点，使故障模式a发生时间点与实际预防维修时间点之间的时间间隔为381天。
[0120]
本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器被配置为执行所述计算机程序时实现如上所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法。
[0121]
尽管未示出，所述电子设备包括处理器，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的程序和/或数据或者从存储部分加载到随机访问存储器(ram)中的程序和/或数据而执行各种适当的操作和处理。处理器可以是一个多核的处理器，也可以包含多个处理器。在一些实施例中，处理器可以包含一个通用的主处理器以及一个或多个特殊的协处理器，例如，中央处理器、图形处理器(gpu)、神经网络处理器(npu)、数字信号处理器(dsp)等等。在ram中，还存储有电子设备操作所需的各种程序和数据。处理器、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
[0122]
上述处理器与存储器共同用于执行存储在存储器中的程序，所述程序被计算机执行时能够实现上述各实施例描述的方法、步骤或功能。
[0123]
尽管未示出，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法。
[0124]
在本发明的实施例的存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动的可以由任何方法或技术来实现信息存储的物品。存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0125]
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种轨道车辆零部件维修间隔确定方法，其特征在于，包括以下步骤：构建多故障模式的竞争失效模型；基于所述竞争失效模型，以及多故障模式下的维修总成本、可用度以及可靠度构建目标函数；针对某个零部件，获取其故障模式类型及故障模式数量，进而获取每种故障模式的参数；其中，所述参数包括维修人时、所需物料成本、损失以及维修时间；根据所述零部件每种故障模式的参数以及所述目标函数，计算出不同维修时间间隔对应的目标值；根据不同维修时间间隔及其对应的目标值拟合出维修时间间隔-目标值关系曲线；根据所述维修时间间隔-目标值关系曲线确定最大目标值，根据所述最大目标值确定所述零部件的最优维修时间间隔。2.根据权利要求1所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法，其特征在于，当考虑维修时间时，所述竞争失效模型的表达式为：当不考虑维修时间时，所述竞争失效模型的表达式为：其中，f(t)为从时刻0到时刻t零部件的失效概率密度，f
i
(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式下零部件的失效概率密度，r
i
(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式下零部件的可靠度，n为零部件的故障模式数，t
ij
为第i种故障模式下在时刻t之前最近的一次维修时间点。3.根据权利要求1所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为：数的表达式为：tc(t)＝mc(t)+fc(t)；其中，o(t)为从时刻0到时刻t的目标值，a(t)为从时刻0到时刻t零部件的可用度，r(t)为从时刻0到时刻t零部件的可靠度，tc(t)为从时刻0到时刻t零部件的维修总成本，a为可用度a(t)的权重，b为可靠度r(t)的权重，c为维修总成本tc(t)的权重，d(t)为从时刻0到时刻t在工作时间范围内零部件的正常工作累计时间，m(t)为从时刻0到时刻t在工作时间范围内零部件的维修累计时间，f(τ)为零部件的竞争失效模型，mc(t)为从时刻0到时刻t零部件的维修成本，fc(t)为从时刻0到时刻t零部件故障造成的损失。4.根据权利要求3所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法，其特征在于，所述从时刻0到时刻t零部件的维修成本mc(t)的计算表达式为：
其中，z
i
(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式的维修次数，为从时刻0到时刻t第i种故障模式下由零部件的维修人时换算的成本，c
i
为从时刻0到时刻t第i种故障模式所需物料成本，n为零部件的故障模式数；所述从时刻0到时刻t零部件故障造成的损失的计算表达式为：其中，y
i
(t)为从时刻0到时刻t第i种故障模式的故障次数，l
i
为从时刻0到时刻t第i种故障模式造成的损失。5.根据权利要求1所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法，其特征在于，所述维修时间的计算表达式为：其中，du
i
为第i种故障模式的维修时间，con
man
为第i种故障模式的维修人数，mh
i
为第i种故障模式的维修人时。6.根据权利要求1所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法，其特征在于，当两种故障模式同时发生时，维修时间等于两种故障模式的维修时间之和。7.根据权利要求1所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述最优维修时间间隔确定相邻的第一预防维修时间点和第二预防维修时间点。8.根据权利要求7所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法，其特征在于，当所述第一预防维修时间点与第二预防维修时间点之间发生故障且完成修复时，将所述第二预防维修时间点延后得到实际预防维修时间点；其中第一预防维修时间点与故障发生时间点之间的时间间隔等于第二预防维修时间点与实际预防维修时间点之间的时间间隔。9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1～8中任一项所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～8中任一项所述的轨道车辆零部件维修间隔确定方法。

技术总结
本发明公开了一种轨道车辆零部件维修间隔确定方法、设备及存储介质，该方法包括构建多故障模式的竞争失效模型；基于竞争失效模型以及多故障模式下的维修总成本、可用度以及可靠度构建目标函数；获取零部件的故障模式类型、故障模式数量以及每种故障模式的参数；根据每种故障模式的参数以及所述目标函数，计算出不同维修时间间隔对应的目标值；拟合出维修时间间隔-目标值关系曲线；根据维修时间间隔-目标值关系曲线确定最大目标值，根据所述最大目标值确定所述零部件的维修时间间隔。本发明确定的维修时间间隔更为准确，提高了预防维修决策的准确性，在保证安全性和可靠性的基础上，降低了零部件维修成本。降低了零部件维修成本。降低了零部件维修成本。


技术研发人员：杜玉峰 毛如香 张彦华 师诚 刘亚妮 赵莉 刘芳 邱星慧
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/20