基于可靠性的机车车辆全生命周期结构安全管理体系研究

论文摘要

面对不断加剧的交通运输市场竞争和旅客对交通运输工具运行安全性越来越高的要求，促使机车车辆行业包括管理部门及制造企业和运营企业必须高度关注车辆的安全性以保证机车车辆的安全运营。结构安全是机车车辆运营安全的重要组成部分，随着铁路的持续提速，机车车辆频发的结构故障已成为铁路运输安全的主要隐患之一。本论文拟围绕机车车辆结构面向全生命周期安全保障问题进行研究。 论文首先通过对机车车辆结构安全的结构和性能设计及其稳键性、车辆和转向架制造工艺与加工质量、车辆运行环境与车辆的运用与维护等诸多因素的影响分析与讨论，表明了机车车辆结构安全是一个涉及从设计、制造及运用乃至报废在内的机车车辆产品各个阶段在运用环境等诸多条件制约下的复杂系统问题，因而为了确保机车车辆尤其提速客车的结构运行安全，需要从全生命周期系统论的观点出发去进行思考与研究其安全的对策。而作为产品安全可靠的重要支柱技术，可靠性研究对结构安全将发挥重要的保障作用。由此，本文从结构系统安全可靠性出发，运用产品全生命周期管理理论和可靠性理论，提出在机车车辆的设计、制造、运用和维修、报废四个主要阶段，建立机车车辆全生命周期结构安全管理体系的思路及其内涵，并提出了全生命周期安全管理体系框架结构及其关键技术。 论文研讨了在产品设计这一全生命周期的初期阶段，进行机车车辆结构安全设计技术，其中包括结构安全寿命设计技术，疲劳可靠性分析和设计及事故安全可靠性设计的技术和方法，以及面向材料、制造和加工工艺及装配的安全设计技术；同时运用系统可靠性理论，研究了机车车辆结构系统可靠性，建立了机车车辆结构系统可靠性模型，并以客车转向架为对象，进行了可靠性设计中重要环节之一的转向架结构子系统的可靠度分配计算；在此基础上，论文将最优化技术与可靠性技术相结合，以高速客车转向架构架为实例，研究了基于疲劳可靠性的机车车辆转向架结构轻量化优化设计技术。同时，论文对面向安全的机车车辆产品质量管理技术包括制造过程中的可靠性与结构安全、制造质量可靠性控制技术以及质量保证技术进行了分析与讨论。

论文目录

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• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究目的和意义
• 1.1.1 国内外结构安全概况
• 1.1.2 新形势下的轨道车辆安全技术及其管理技术
• 1.2 国内外车辆结构安全研究的现状及其进展
• 1.2.1 传统机械强度安全理论
• 1.2.2 现代机械强度理论
• 1.2.3 现代机械结构强度安全分析技术研究
• 1.2.4 可靠性技术的进展
• 1.3 本论文的研究内容及组织结构
• 1.3.1 论文的研究内容
• 1.3.2 论文的组织与结构
• 第2章 基于可靠性的结构全生命周期安全管理理论基础
• 2.1 可靠性理论及其应用
• 2.1.1 可靠性的定义
• 2.1.2 可靠性评定的数量指标
• 2.1.3 可靠性技术的应用
• 2.1.4 基于可靠性的结构安全分析技术
• 2.2 机电产品全生命周期管理理论概念
• 2.2.1 产生背景
• 2.2.2 产品全生命周期管理的概念
• 2.2.3 PLM理论主要研究内容
• 2.3 本章小结
• 第3章 机车车辆全生命周期结构安全可靠性概念及其管理体系框架
• 3.1 机车车辆安全的内涵
• 3.1.1 机车车辆性能安全
• 3.1.2 机车车辆结构安全
• 3.2 机车车辆结构安全的影响因素
• 3.2.1 车辆结构疲劳安全的影响因素
• 3.2.2 车辆非常事故的引发因素及其预防
• 3.2.3 机车车辆结构运用安全的对策
• 3.3 机车车辆结构全生命周期安全管理内涵与系统框架结构
• 3.3.1 结构全生命周期安全可靠性管理体系的内涵
• 3.3.2 结构全生命周期安全管理体系框架结构
• 3.4 结构全生命周期安全管理的关键技术
• 3.4.1 基于安全管理的机车车辆数字模型
• 3.4.2 统一完整的可靠性数据库及信息管理系统
• 3.4.3 全面科学的车辆安全评价与管理体系
• 3.5 本章小结
• 第4章 面向全生命周期机车车辆结构安全设计与制造
• 4.1 面向全生命周期的机车车辆结构安全设计
• 4.1.1 以可靠性思想为指导，采用先进设计理念与方法
• 4.1.2 基于可靠性的结构安全寿命设计
• 4.1.3 事故安全可靠性设计
• 4.1.4 面向材料、制造和加工工艺及装配的结构安全设计
• 4.2 机车车辆结构系统的可靠性设计
• 4.2.1 结构系统可靠性理论
• 4.2.2 系统可靠性模型
• 4.2.3 机车车辆结构系统可靠性模型
• 4.3 铁道客车转向架结构系统及构件可靠性设计实例
• 4.3.1 客车转向架系统的可靠性分配
• 4.3.2 基于疲劳可靠性的高速客车构架优化设计实例
• 4.4 面向安全的机车车辆产品质量管理
• 4.4.1 产品的质量概念及其评价
• 4.4.2 制造过程中的可靠性与结构安全
• 4.4.3 制造质量可靠性控制技术
• 4.4.4 质量管理与质量保证
• 4.5 本章小结
• 第5章 机车车辆结构运用安全和报废技术管理
• 5.1 基于可靠性的运用和维修管理策略
• 5.1.1 以可靠性为中心的维修理论
• 5.1.2 我国机车车辆运用维修现状
• 5.1.3 应用RCM理论进行我国机车车辆运用维修管理
• 5.1.4 车辆转向架运行故障可靠性统计与分析
• 5.2 车辆报废的可靠性寿命管理
• 5.2.1 机车车辆现行报废管理情况
• 5.2.2 机车车辆的动态报废管理方法
• 5.3 在役转向架构架疲劳状态监测的一种新方法
• 5.3.1 研究思路、方法和理论基础
• 5.3.2 动车组动车转向架构架的疲劳状态监测实例
• 5.3.3 转向架构架的瞬态响应仿真
• 5.3.4 实测动应力与仿真得到的动应力比较
• 5.3.5 构架的疲劳状态预测
• 5.4 本章小结
• 第6章 机车车辆全生命周期安全体系构成及其管理
• 6.1 安全体系的管理系统
• 6.1.1 体系的管理与组织
• 6.1.2 安全体系的可靠性管理
• 6.1.3 可靠性成本管理
• 6.2 基于可靠性的机车车辆结构安全评估
• 6.2.1 安全与可靠性的规范与标准
• 6.2.2 基于可靠性的结构安全评估方法
• 6.3 结构安全信息系统及其集成
• 6.3.1 系统信息模型
• 6.3.2 系统信息的交换
• 6.3.3 信息网络协同管理
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 论文的主要研究成果
• 7.2 论文的主要创新点
• 7.3 进一步的研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果