MOST CITED
Update: 2021-07-01
Task „Implementation of procedures ensuring the originality of scientific papers published in the quarterly „Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability” financed under contract 532/P-DUN/2018 from the funds of the Minister of Science and Higher Education for science dissemination activities.
Wenke GAO
Modelowanie niezawodności i optymalizacja utrzymania ruchu układu samoczynnego zapłonu w lokomotywach
Układ silnikowy stanowi podatną na uszkodzenia część lokomotywy spalinowej, a w praktyce jego awarie występują zawsze regularnie w zależności od pory roku. Pomimo tego, obecna polityka obsługowa w Chinach nie przywiązuje wystarczającej wagi do wpływu pór roku, co uważa się za główną przyczynę nadmiernych lub niedostatecznych działań obsługowych. Aby ocenić bieżące działania obsługowe, w niniejszym artykule opracowano model zagrożeń konkurujących dla lata i zimy, oparty na połączeniu dwóch rozkładów Weibulla, wykorzystujący rzeczywiste dane o uszkodzeniach (2009–2011) lokomotyw używanych przez Agencję Kolejową Urumqui. Jednocześnie zaproponowano nowe podejście, o nazwie Approximately Combined Parameter Method (Metoda Przybliżonego Łączenia Parametrów, ACPM), które polega na łączeniu wstępnie obliczonych parametrów w różne wielokrotności, co pozwala na uniknięcie subiektywnego wyznaczania liczby parametrów modelu. W celu otrzymania dokładnego modelu, połączone parametry wykorzystuje się jako wstępne wartości w estymacji metodą największej wiarygodności. Konieczne optymalizacje wprowadza się na podstawie wybranych modeli. Wyniki pokazują, że letni okres obsługowy różni się zasadniczo od zimowego, a zoptymalizowana obsługa może zwiększyć gotowość systemu i zmniejszyć koszty utrzymania ruchu w większym stopniu niż dotychczasowa polityka obsługowa.
Reliability modeling and maintenance optimization of the diesel system in locomotives
Engine system is a prone-fault part in diesel locomotive and its malfunctions always occur regularly in different seasons in practice. However, the current maintenance policy in China has not attached deserving importance to seasonal influence, which is considered as one of the main causes for over/under-maintenance. To assess the current maintenance, in this study a double-fold Weibull competing risk model for summer and winter is developed using the real failure data (2008-2011) of locomotives from Urumqi Railway Bureau. Meanwhile, a new approach, termed as Approximately Combined Parameter Method (ACPM), is proposed to combine the initially estimated parameters into different folds, which can avoid a subjective determination of the model’s parameters fold. After that, the combined parameters are used as initial values for maximum likelihood estimate (MLE) to achieve an accurate model. Necessary optimizations are introduced based on the chosen models. Results show that the maintenance period differs a lot between winter and summer, and the optimized maintenance can increase the availability and decrease cost more than the existing Policy.
Optymalna strategia wymiany kombinatorycznej dla danej częstotliwości przeglądów regulacji mieszanej w lokomotywach spalinowych.
Regulacja mieszana jest jednym z kluczowych elementów w lokomotywach spalinowych, i jako taka musi być ujęta w istniejącym systemie konserwacji okresowej lokomotyw spalinowych. W praktyce jednak, podlega ona biernej wymianie lub przedwczesnej konserwacji z powodu niewystarczających lub nadmiernych praktyk utrzymania w ruchu. W niniejszym artykule opracowano cztery modele niezawodnościowe sekwencyjnego cyklu konserwacji zapobiegawczej z wykorzystaniem danych z trzech lat konserwacji mieszanej regulacji jednego Biura Kolei Chińskich w celu ustalenia ich rozkładu niezawodności, przy użyciu wybranych danych nt. nieuszkadzalności oraz danych cenzurowanych. W celu optymalizacji konserwacji zapobiegawczej (PM), zaproponowano nową strategię wymiany kombinatorycznej (combinatorial replacement - CR), w której element składowy zostaje kilkakrotnie zastąpiony innym elementem uprzednio poddanym konserwacji zapobiegawczej w danym okresie eksploatacyjnym. Następnie, wprowadzono konieczne optymalizacje na podstawie opracowanych modeli niezawodnościowych oraz częstotliwości przeglądów podanej w kryteriach konserwacji zapobiegawczej lokomotyw spalinowych (23000 km ~ 25000 km). W dalszej kolejności, wykorzystano algorytm genetyczny do rozwiązania funkcji optymalizacji ograniczeń. Wyniki pokazują, że proponowana strategia CR jest najlepsza spośród istniejących strategii i ogólnych strategii (T, δ); inne wyniki można traktować jako strategię opcjonalną w sytuacji gdy dostępność elementów zamiennych jest ograniczona.
Optimal combinatorial replacement policy under a given maintenance interval for the combined governor in diesel locomotives
Combined governor is one of key components in diesel locomotives, as a subcomponent it must meet the existing maintenance periodic of the diesel locomotive, while it is passively replaced or maintained in a midway because of over/under-maintenance in practice. In this paper, four reliability models of a sequential PM cycle are developed using three years of maintenance data of combined governors in one Chinese Railway Bureau to determine its reliability distribution, in which some zero-failure data and censor data are used. Meanwhile, a novel combinatorial replacement (CR) policy is proposed to optimize its preventive maintenance (PM), in which a component is replaced several times using a preventively maintained one in a given operational interval. After that, necessary optimizations are introduced based on the determined reliability models and the maintenance interval given by the PM criterion of diesel locomotives (23000km ~25000km), and then the genetic algorithm is also used to solve the constraint optimization function. Results show that the proposed CR policy is the best policy among the existing policy and the general (T,δ) policy, and other results can be viewed as an optional policy when spare components are limited.
Optymalna strategia quasi-okresowej konserwacji zapobiegawczej systemu naprawialnego – czas między przeglądami jako wielkość stochastyczna
Zazwyczaj przeglądy okresowe systemu naprawialnego wykonuje się przed wystąpieniem uszkodzenia, w określonych odstępach czasu stanowiących całkowitą wielokrotność czasu T. W warunkach rzeczywistych, jednak, nie zawsze można przeprowadzić przegląd w zaplanowanym terminie ze względu na działanie pewnych losowych czynników, natomiast zazwyczaj przeprowadza się go w dopuszczalnym okresie realizacji, w związku z czym przedział czasu między przeglądami okresowymi staje się wielkością stochastyczną. Biorąc powyższe pod uwagę, w niniejszej pracy zaproponowano strategię quasi-okresowej konserwacji zapobiegawczej, która zakłada, że system naprawialny może ulec albo drobnemu uszkodzeniu albo uszkodzeniu katastroficznemu, a czas, do którego należy wykonać pierwszy przegląd okresowy (N-1) można podzielić na zaplanowany czas przeprowadzenia przeglądu oraz dopuszczalny okres realizacji przeglądu. W pierwszym przypadku, może wystąpić konieczność przeprowadzenia nieplanowanej konserwacji systemu mającej na celu usunięcie uszkodzenia katastroficznego, natomiast w drugim, konserwację przeprowadza się po wystąpieniu uszkodzenia katastroficznego lub zgodnie z dynamicznym harmonogramem przeglądów, zależnie od tego, która z sytuacji zaistnieje wcześniej. W N-tym terminie przeglądu okresowego, dokonuje się wymiany systemu, albo wskutek wystąpienia uszkodzenia katastroficznego albo gdy czas pracy systemu osiągnie wartość T, zależnie od tego, co nastąpi wcześniej. W artykule przedstawiono optymalizację proponowanego trybu działania, wykazano istnienie i jednoznaczność optymalnego rozwiązania oraz wyznaczono przydatne ograniczenie dopuszczalnego okresu realizacji. Na koniec, proponowaną politykę konserwacji zapobiegawczej zilustrowano studium przypadku chińskich lokomotyw spalinowych.
Optimal quasi-periodic preventive maintenance policies for a repairable system with stochastic maintenance interval
The usual preventive maintenance (PM) of a repairable system is done before failure at integer multiples of time T. In some real cases, PM cannot be performed as soon as a planned PM period is reached because of effects of some random factors, while it is usually done within an implemented period, and thus it makes the PM period become a stochastic interval. From this viewpoint, a quasi-periodic imperfect preventive maintenance policy is proposed in this paper, in which a repairable system experiences either a minor failure or catastrophic failure when a failure occurs, and the first (N-1) PM intervals is divided into a planned PM period and an implemented period. In the former, the system may be suffered an unplanned PM for removing a catastrophic failure and performing a PM, whereas in the latter, the system is preventively maintained following an occurrence of a catastrophic failure or a dynamic PM plan, whichever comes first. At the Nth PM interval, the system is replaced either when a catastrophic failure occurs or operational time reaches T, whichever comes first. An optimization of the proposed mode is introduced, the existence and the uniqueness of the optimal solution are presented, and a useful constraint of the implemented period is obtained. Finally, a real case study of PM on Chinese diesel locomotives is examined to illustrate the proposed maintenance policy.