【摘 要】
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我国高速铁路列车自动运行(Automatic Train Operation,ATO)系统正在快速发展,随着设备智能化程度的提升,人因失误已经成为导致人-机系统失效的主要原因。在系统投入使用的初期,研究有效的培训方法用以解决人因失误问题,符合安全苛求系统全周期的要求,具有重要意义。本文以高速铁路ATO车载子系统人因可靠性分析(Human Reliability Analysis,HRA)方法作为理
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我国高速铁路列车自动运行(Automatic Train Operation,ATO)系统正在快速发展,随着设备智能化程度的提升,人因失误已经成为导致人-机系统失效的主要原因。在系统投入使用的初期,研究有效的培训方法用以解决人因失误问题,符合安全苛求系统全周期的要求,具有重要意义。本文以高速铁路ATO车载子系统人因可靠性分析(Human Reliability Analysis,HRA)方法作为理论依据,对培训内容涉及的案例有效性和序列优化进行研究,以人因失误概率为导向生成培训序列。主要完成以下工作:(1)提出了基于有色Petri网(Colored Petri Net,CPN)和事故致因模型的培训案例生成方法。通过分析高速铁路ATO场景的特点及其之间的关系,并根据事故致因模型机理,以人的行为和系统状态分别作为CPN的变迁和库所,建立ATO场景的模型;然后将模型转化成状态空间图,经过主路径搜索算法和路径拆分算法得到培训案例。(2)设计了基于混合因果模型的人因可靠性分析方法。首先建立三层混合因果模型辨识人的行为基本单元、认知失效模式(Cognition Failure Mode,CFM)、行为形成因子;然后进行人因失误概率的量化推理,采用D-S证据理论解决专家意见融合的问题,应用模糊推理解决数据组合爆炸的问题,通过成功似然指数法得到典型CFM的人因失误概率,最终通过HRA事件树获得培训案例的人因失误概率。(3)研究了基于改进遗传算法的培训序列优化方法。通过覆盖度、冗余度、序列均衡性三个约束条件定义联合优化目标函数;通过遗传算法增加个体更新步骤保证序列有效性,设计交叉操作避免在决策点过多出现不适应基因型,终止演化的最优个体经解码即为所需培训序列集。(4)生成了高速铁路ATO车载子系统的培训案例和序列,并完成了培训平台的架构设计和部分实现。针对ATO系统,共生成36个培训案例,并计算出每个培训案例的人因失效概率;在此基础上应用序列优化方法生成10条培训序列,并进行优化前后序列对比;最后完成了高速铁路ATO系统车载子系统培训平台的架构设计和部分培训序列的可视化运行。图77幅,表24个,参考文献84篇。
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