CN104182796A - 一种城市轨道交通车辆维修方式的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市轨道交通车辆维修方式的确定方法，步骤如下：建立备选方案集合，拟订四种维护方式构成备选维修方案；确定评判方案的属性集，评判指标为维修难易、维修效果、维护影响、维护费用；将各评判指标进行模糊等级划分，确定各指标与模糊数定量对应关系；针对各维修方案进行评价指标等级确定，并建立初始决策矩阵；采用层次分析法确定评判指标权重，选取多个专家进行评判，并采用平均数法确定各评判指标的最终权重；针对各决策者，建立加权决策矩阵；采用群决策法定义方案的维修影响因子；采用重心法对维修影响因子进行解模糊化，将模糊数转化为精确量，获得方案最终的综合维修影响因子；根据综合维修影响因子大小，选择合适的维修方案。

Description

一种城市轨道交通车辆维修方式的确定方法

技术领域

本发明属于交通安全工程技术领域，特别是一种城市轨道交通车辆维修方式的确定方法。

背景技术

城市轨道交通车辆载客量较大且运行环境封闭，运营出现故障将会对整条运营线路及乘客出行带来较大影响，甚至产生巨大的人员和财产损失，因此车辆的维修保养工作显得愈发重要。

目前常见的维修方式有故障维修、视情维修、定期维修、改善维修等，选取合适的决策方法进行维修方式决策是维修保养工作的首要任务。常用的决策方法有多属性评价法、层次分析法、TOPSIS法、模糊综合评判法、决策树法等。李国正(基于RAMS的地铁列车车载设备维修策略与故障诊断研究，2013)从RAMS角度提出影响制定维修策略的9个指标，采用改进型层次分析法和蒙特卡罗法分析相关数据，建立组件关键度定量评估体系，从而确定城轨列车维修方式。该方法需先采用蒙特卡洛进行多次仿真确定系统关键度，最终结合RAMS逻辑决断图进行维修方式确定，计算量较大；刘蓉(城轨车辆设备维修策略优化与决策模型，2010)建立了两层维修评价体系，以经济性、可行性、有效性为性能因素构建评价指标，并采用层次分析法进行多层次的维修方式模糊评判。该方法仅有单个决策矩阵，对决策结果的影响很大，因此准确性要求较高。由于评价指标的权重及属性值均由专家进行判定，而属性值的建立是决策的基础，因此为保证评判结果的准确性，群决策算法被提出，群决策即在综合多位专家的意见基础上进行评判。但是常见的群决策算法需要计算满意度等因子，进行上确界和积分等复杂运算，计算量较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确、可靠的城市轨道交通车辆维修方式的确定方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种城市轨道交通车辆维修方式的确定方法，包括以下步骤：

步骤1，建立备选方案集合，拟订故障维修、视情维修、定期维修、改善维修四种维护方式构成备选维修方案；

步骤2，确定评判方案的属性集，评判指标为维修难易、维修效果、维护影响、维护费用；

步骤3，将各评判指标进行模糊等级划分，确定各指标与模糊数定量对应关系；

步骤4，现场工程师、技术员及维修工人针对各维修方案进行评价指标等级确定，并根据步骤3确定的模糊对应关系建立初始决策矩阵J_j，其中j＝1,2,3…,n，n表示决策者个数；

步骤5，采用层次分析法确定评判指标权重W，选取多个专家进行评判，并采用平均数法确定各评判指标的最终权重；

步骤6，针对各决策者D_j，建立加权决策矩阵K_j；

步骤7，采用群决策法定义方案A_i的维修影响因子I_i；

步骤8，采用重心法对维修影响因子I_i进行解模糊化，将模糊数转化为精确量，获得方案A_i最终的综合维修影响因子M_i；

步骤9，根据综合维修影响因子M_i大小，选择合适的维修方案。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)将维修难易、维修效果、维护影响、维护费用四个评判指标进行综合分析，并采用层次分析法进行指标权重确定，将模糊综合评判与群决策相结合，定义城轨车辆维修影响因子，进行多角度、多决策者的维修方式综合评判；(2)更全面地对维修方式进行选择，避免了因考虑不周全和个人主观因素对决策结果的影响，提高评判结果的可靠性和准确度；(3)更好地为城轨车辆的维修保养工作提供科学的决策依据，获得合理的维修方式决策，从而保证车辆的正常运营。

附图说明

图1为本发明城市轨道交通车辆维修方式的确定方法的流程图。

图2为定性评判指标对应模糊数隶属函数图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

结合图1，本发明城市轨道交通车辆维修方式的确定方法，包括以下步骤：

步骤1，建立备选方案集合，拟订故障维修、视情维修、定期维修、改善维修四种维护方式构成备选维修方案；

步骤2，确定评判方案的属性集，评判指标为维修难易、维修效果、维护影响、维护费用；

步骤3，将各评判指标进行模糊等级划分，确定各指标与模糊数定量对应关系；

步骤4，现场工程师、技术员及维修工人针对各维修方案进行评价指标等级确定，并根据步骤3确定的模糊对应关系建立初始决策矩阵J_j，其中j＝1,2,3…,n，n表示决策者个数；

步骤5，采用层次分析法确定评判指标权重W，选取多个专家进行评判，并采用平均数法确定各评判指标的最终权重；

步骤6，针对各决策者D_j，建立加权决策矩阵K_j；公式如下：

K_j＝WοJ_j

式中，o为模糊合成算子，本发明选取作为合成算子，即在矩阵乘法中实数乘法不变，用代替实数加法，其中

步骤7，采用群决策法定义方案A_i的维修影响因子I_i；公式如下：

$I_i=\frac{1}{n}\⊗(k_{1,i}\⊕k_{2,i},...,\⊕k_{n,i})$

式中，n为决策者个数，k_j,i表示决策矩阵K_j中针对方案Ai的评估值，i表示各备选维修方案，i＝1,2,3,4，为模糊外积运算、为模糊和运算。

步骤8，采用重心法对维修影响因子I_i进行解模糊化，将模糊数转化为精确量，获得方案A_i最终的综合维修影响因子M_i；令I_i为梯形模糊数I_i＝(a_i,b_i,c_i,d_i)，则解模糊化公式如下：

步骤9，根据综合维修影响因子M_i大小，选择合适的维修方案，M_i越大，对应的维修方案越优。

实施例1

本实施例以城轨列车车门系统为例进行说明。

本发明城市轨道交通车辆维修方式确定方法，通过定义各维修方式的综合维修影响因子进行评判，包括以下步骤：

步骤1：建立备选方案集合，拟订故障维修A₁、视情维修A₂、定期维修A₃、改善维修A₄四种维护方式构成备选维修方案。

步骤2：从可靠性、经济性、维修性等方面进行考虑，确定评判方案的属性集，评判指标为维修难易、维修效果、维护影响、维护费用。维修难易P1指维修所需的技术水平，维修效果P2指维修所能达到的故障解决及避免的效果，维护影响P3指维修对列车正常运营的影响，维护费用P4包括设备费用和人员费用。

步骤3：将各评判指标进行模糊等级划分，确定各指标与模糊数定量对应关系如表1所示，对应模糊数隶属度函数如图2所示。

表1 定性指标与模糊数定量对应关系

步骤4：现场工程师、技术员及维修工人针对各维修方案进行评价指标等级确定，并根据步骤3确定的模糊对应关系建立初始决策矩阵J_j(j＝1,2,3…,n，n表示决策者个数)。本实例令n＝3，选取3名专家进行决策评价。

决策矩阵J₁：

决策矩阵J₂

决策矩阵J₃

步骤5：采用层次分析法确定评判指标权重W，选取多个专家进行评判，并采用平均数法进行最终权重的确定。层次分析法是一种将决策者对复杂系统的决策思维过程模型化、数量化的过程，决策者通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，就可以获得不同方案的权重，选取比较标度如表2所示。

表2 判断矩阵标度含义

根据表2标度含义，各专家对权重评判结果如下：

专家一指标评判：

专家二指标评判：

专家三指标评判：

可得：

$W_{11}=\sqrt[3]{1\×\frac{3}{7}\×\frac{1}{4}\×\frac{4}{6}}=0.4149,W_{12}=\sqrt[3]{\frac{7}{3}\×1\×\frac{4}{6}\×\frac{6}{4}}=1.3264,$

$W_{13}=\sqrt[3]{4\×\frac{6}{4}\×1\×\frac{7}{3}}=2.4101,W_{14}=\sqrt[3]{\frac{6}{4}\×\frac{4}{6}\×\frac{3}{7}\×1}=0.7539;$

W₂₁＝0.5754，W₂₂＝1.1447，W₂₃＝1.7380，W₂₄＝0.8736；

W₃₁＝0.4149，W₃₂＝1.5368，W₃₃＝2.4104，W₃₄＝0.6507。

经检验，各指标权重满足一致性要求，则根据平均数法确定各指标权重。

维修难易：W₁＝(0.4149+0.5754+0.4149)/3＝0.4684；

维修效果：W₂＝(1.3264+1.1447+1.5368)/3＝1.3360；

维护影响：W₃＝(2.4104+1.7380+2.4104)/3＝2.1863；

维护费用：W₄＝(0.7539+0.8736+0.6507)/3＝0.7594。

归一化后得权重向量为：W＝[0.09860.28130.46030.1599]。

步骤6：针对各决策者D_j(j＝1,2,3)，建立加权决策矩阵K_j，，本发明选取作为合成算子，即在矩阵乘法中实数乘法不变，用代替实数加法，其中 $a\⊕b=\min (1,a+b).$

对决策者D₁，

对决策者D₂，

对决策者D₃，

步骤7：采用群决策法定义方案A_i的维修影响因子I_i：可得：

I₁＝[0.1480,0.2098,0.2825,0.4012]；

I₂＝[0.5030,0.6352,0.6772,0.7611]；

I₃＝[0.5336,0.6710,0.7336,0.8189]；

I₄＝[0.4362,0.5852,0.6471,0.7524]。；

步骤8：应用重心法对I_i进行解模糊化，将模糊数转化为精确量，获得方案A_i最终的综合维修影响因子M_i。令I_i＝(a_i,b_i,c_i,d_i)，则解模糊化公式如下：

计算可得M₁＝0.2630，M₂＝0.6412，M₃＝0.6865，M₄＝0.6028。

步骤9：根据综合维修影响因子M_i大小，选择合适的维修方案。M_i越大，对应的维修方案越优。

M₃>M₂>M₄>M₁，因此城轨列车车门系统应采用定期维修方式。

综上所述，本发明城市轨道交通车辆维修方式的确定方法，将维修难易、维修效果、维护影响、维护费用四个评判指标进行综合分析，并采用层次分析法进行指标权重确定，将模糊综合评判与群决策相结合，定义城轨车辆维修影响因子，进行多角度、多决策者的维修方式综合评判，更全面地对维修方式进行选择，避免了因考虑不周全和个人主观因素对决策结果的影响，提高评判结果的可靠性和准确度，更好地为城轨车辆的维修保养工作提供科学的决策依据，从而保证车辆的正常运营。

Claims (4)

1.一种城市轨道交通车辆维修方式的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立备选方案集合，拟订故障维修、视情维修、定期维修、改善维修四种维护方式构成备选维修方案；

步骤2，确定评判方案的属性集，评判指标为维修难易、维修效果、维护影响、维护费用；

步骤3，将各评判指标进行模糊等级划分，确定各指标与模糊数定量对应关系；

步骤4，现场工程师、技术员及维修工人针对各维修方案进行评价指标等级确定，并根据步骤3确定的模糊对应关系建立初始决策矩阵J_j，其中j＝1,2,3…,n，n表示决策者个数；

步骤5，采用层次分析法确定评判指标权重W，选取多个专家进行评判，并采用平均数法确定各评判指标的最终权重；

步骤6，针对各决策者D_j，建立加权决策矩阵K_j；

步骤7，采用群决策法定义方案A_i的维修影响因子I_i；

步骤8，采用重心法对维修影响因子I_i进行解模糊化，将模糊数转化为精确量，获得方案A_i最终的综合维修影响因子M_i；

步骤9，根据综合维修影响因子M_i大小，选择合适的维修方案。

2.根据权利要求1所述的城市轨道交通车辆维修方式的确定方法，其特征在于，步骤6所述针对各决策者D_j，建立加权决策矩阵K_j，公式如下：

K_j＝WοJ_j

式中，o为模糊合成算子。

3.根据权利要求1所述的城市轨道交通车辆维修方式的确定方法，其特征在于，步骤7所述采用群决策法定义方案A_i的维修影响因子I_i，公式如下：

$I_i=\frac{1}{n}\⊗(k_{1,i}\⊕k_{2,i},...,\⊕k_{n,i})$

式中，n为决策者个数，k_j,i表示决策矩阵K_j中针对方案Ai的评估值，i表示各备选维修方案，i＝1,2,3,4，为模糊外积运算、为模糊和运算。

4.根据权利要求1所述的城市轨道交通车辆维修方式的确定方法，其特征在于，步骤8所述采用重心法对维修影响因子I_i进行解模糊化，将模糊数转化为精确量，获得方案A_i最终的综合维修影响因子Mi，令I_i为梯形模糊数I_i＝(a_i,b_i,c_i,d_i)，则解模糊化公式如下：