随着高速铁路和客运专线的快速发展,作为我国高端制造业代表产品的动车组已大量投入使用,而对其各系统优良的维护是保证列车在运营期间具有一定可靠度的重要措施,其维护计划的合理性将直接影响铁路运输的高效和安全。因此基于我国动车组的多级维护体制得出了针对多部件系统的多等级成组维护策略,同时建立数学模型并对其维护计划进行优化。论文具体内容如下:首先,将动车组四级修程时规定进行更换的系统整体作为研究对象,建立了一种基于故障里程威布尔分布的两级非完美维护模型,并以国内现行的动车组维护制度为背景,构建了动车组系统的两种维护方案,将维修时间和维修成本作为优化目标,应用多目标遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对区间内系统的维护计划进行决策,并与单一非完美维护模型的优化结果进行比较,结果表明,该方法是一种更加经济的维护策略,能提出符合现实情况的维护方案。其次,基于复杂机械系统中部件间的相关性理论,利用故障链对部件间的复杂故障相关关系进行描述,根据部件在故障链中所处的层次对部件进行编号,建立了复杂机械系统中各部件的可靠度模型。通过将各部件的维护成本划分为固定成本和变动成本对经济相关性进行建模,以维护时间和维护成本为优化目标对系统各部件实施不定周期的成组维护策略。应用遗传算法对维护计划进行优化决策,结果表明,该方法能提出合理的维护方案。并通过对最低可靠度和故障相关系数的敏感性分析,结果表明应着重对可靠度衰退速率较大部件的最低可靠度进行合理设置并加强部件间的柔性连接。此外为更加经济合理地设置动车组多部件系统的维护计划,在基于我国现行动车组的多级维护制度提出的系统多级非完美维护的基础上,将系统细化为部件,并建立了系统维护等级约束,利用复杂机械系统中部件间的相关性理论,建立了各部件的可靠度模型以及系统维护时间和维护成本模型,并以系统维护时间和维护成本为优化目标,结合枚举法和遗传算法求得基于系统维护等级的弹性周期维护计划,并得到系统各维护等级下部件相应的维护方式(保养、维修或更换)。结果表明,由于系统维护等级约束的加入可以有效减少对系统的维护次数,并使区间内系统各部件的维护呈现模块化特征。