基于弹复力的列控系统可靠性实时分析方法研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:minini
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高速列车的运行安全至关重要,具有安全苛求特性的列车运行控制系统(简称列控系统)是保障高速列车运行安全的关键系统之一。列控系统结构复杂,在运行过程中对自身内部因素及外部环境的敏感性强,任何微小的故障或隐患若不能被及时诊断出来并进行有效处理,都有可能引发连锁反应造成行车事故,甚至导致灾难性后果,所以必须对列控系统的运行可靠性进行深入研究。弹复力(resilience)是针对系统具备的弹复特征在系统发生故障或进行维修时所采用的一种系统力,它在系统可靠性降低时发挥作用,进而提高系统的可靠性。本文结合列控系统的特征,给出列控系统的弹复力含义并分析弹复过程的特点,设计了一套适用于列控系统弹复过程的可靠性分析方法。根据历史故障数据,结合复杂网络和贝叶斯网络方法,对列控系统开展了不同层析的可靠性分析。最后根据可靠性分析结果,提出了基于弹复力效应的功能改善和维修策略。本文的主要研究内容:(1)给出了适用于列控系统的弹复力含义,描述了系统弹复过程中不同阶段的特点。在此基础上设计了一套分析列控系统弹复过程可靠性的方法。(2)基于复杂网络理论,将列控系统子系统之间、子系统与列车的信息交换过程抽象成网络模型。分别对正常、单节点失效、边失效三种情况下系统的可靠性进行分析,研究系统的可靠性变化。根据弹复力评价指标对子系统的故障响应能力进行评估,确定了影响列控系统可靠性的关键设备和薄弱环节。基于贝叶斯网络对车载设备进行了硬件和功能可靠性分析。建立了车载设备的离散时间贝叶斯网络,根据历史信息输入先验概率分布和根节点的先验概率,在Matlab仿真环境下利用贝叶斯网络工具箱计算系统的运行可靠性。利用静态贝叶斯网络对安全计算机的核心功能进行了可靠性评估。(3)根据列控系统的可靠性分析,提出了列控系统运行阶段的具体功能改善建议和系统故障后的维修策略,并具体分析了针对车载设备的功能改善和维修方案。本文设计了一套可靠性分析方法并提出了提高可靠性的方法,结合历史故障数据进行了分析。并将其应用于列控系统上,为高速列控系统的可靠性实时评估提供了有效的理论基础和技术指导。
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