Evaluation of Optimal Time Between Overhaul Period of the First Driving Devices for High-Speed Railway Vehicle

The first driving device of the power bogies for the Korean high-speed railway vehicle consists of the traction motor (TM) and the motor reduction gears unit (MRU). Although TM and MRU are the mechanically integrated structures, their time between overhauls (TBO) have two separate intervals due to different technical requirements(i.e. TBO of MRU: $1.8{\times}10^6km$, TBO of TM: $2.5{\times}10^6km$). Therefore, to reduce the unnecessary number of preventive maintenances, it is important to evaluate the optimal TBO with a viewpoint of reliability-center maintenance towards cost-effective solution. In this study, derived from the field data in maintenance, fault tree analysis and failure rate of the subsystem considering criticality of the components are evaluated respectively. To minimize the conventional total maintenance cost, the same optimal TBO of the components is derived from genetic algorithm considering target reliability and improvement factor. In this algorithm, a chromosome which comprised of each individual is the minimum preventive maintenance interval. The fitness function of the individual in generation is acquired through the formulation using an inverse number of the total maintenance cost. Whereas the lowest common multiple method produces only a four percent reduction compared to what the existing method did, the optimal TBO of them using genetic algorithm is $2.25{\times}10^6$km, which is reduced to about 14% comparing the conventional method.

고속철도차량 1차 구동장치에 대한 완전분해정비의 최적 주기 평가

고속철도차량 동력대차의 1차 구동장치는 모터 감속기와 견인전동기로 구성한다. 모터 감속기와 견인전동기는 기계적으로 일체형 결합 구조이지만, 상이한 기술 요구사항으로 인하여 이들의 완전 분해정비 주기는 서로 다르다(모터 감속기의 완전 분해정비 주기: $1.8{\times}10^6km$, 견인전동기의 완전 분해정비 주기: $2.5{\times}10^6km$). 따라서 불필요한 정비 횟수를 감소하기 위하여 신뢰성 중심 유지보수 관점에서 최적의 완전 분해정비 주기의 산정이 중요하다. 본 연구에서는 실제 유지보수 정비이력으로부터 두 구성품들에 대한 고장 결함나무 분석을 수행하고 각 하부부품들의 치명도를 고려한 고장률을 각각 평가하였다. 두 구성품에 대한 최적의 동일한 완전분해 정비주기는 기존의 총 예방정비 비용을 감소하기 위하여 유전자 알고리즘으로 부터 얻었다. 이 알고리즘에서 각 개체를 구성하는 유전자는 최소 예방 정비주기이며, 이의 조합으로 구성된 세대별 개체의 적합도함수는 총 정비비용의 역수로 공식화하여 얻는다. 최소공배수에 의한 방법은 기존 대비 4%만 감소하지만, 유전자 알고리즘에 의한 최적의 동일 완전분해 정비주기는 225만km로서 기존 방법의 총비용과 비교하여 약 14% 감소하였다.