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CTCS-3级列控系统的可靠性与安全性研究
| 论文题名： | CTCS-3级列控系统的可靠性与安全性研究 |
| 关键词： | 铁路列车;运行控制;安全风险评估;可容忍危险率;故障树分析;贝叶斯网络 |
| 摘要： | CTCS-3(Chinese Train Control System level3,中国列车运行控制系统应用等级3)级列控系统应用了大量复杂的电子相关组件和计算机系统,规模庞大、配置冗余、结构复杂。CTCS-3级列控系统作为保证时速为300~350km/h列车高安全、高可靠、高效运行的核心信号技术装备,必须具备相当高的可靠性和安全性,但是经常发生难以避免的故障。被认为小概率事件的危险侧故障一旦发生,所造成的后果是灾难性的。因此,研究CTCS-3级列控系统的可靠性和安全性对保障高速列车运行安全具有极其重要的意义。 通过剖析CTCS-3级列控系统的结构和功能,结合列控系统设备的故障数据,从系统工程的角度出发,采用FTA(Fault Tree Analysis,故障树分析)方法和BN(Bayesian Network,贝叶斯网络)技术,考虑维修性、共因失效、多态性等多因素故障模式特征,系统的对CTCS-3级列控系统的可靠性进行分析和评估。通过确定列控系统的潜在风险、导致风险发生的原因及风险可能造成的后果,利用BN建立风险评估模型,对列车保护警报系统的安全风险进行评估。本文的主要研究内容如下: (1)深入分析 CTCS-3级列控系统的车载设备和地面设备结构,剖析其核心功能和功能分层。根据列控系统的故障应急处理案例,从发生次数、故障现象及原因、解决途径和对列车造成的影响等方面对列控系统设备的故障数据进行分析、归纳和总结。 (2)考虑到列控系统故障模式中表征的维修性、共因失效、多态性等现象。首先从可用度的角度出发,利用FTA方法和BN建立车载子系统的可靠性模型,对其进行可用性分析;其次,利用CTCS-3级列控系统的概念故障树,建立基于BN的二状态CTCS-3级列控系统可靠性模型,对其进行可靠性分析与评估;最后,将降级场景作为 CTCS-3级列控系统一种特殊的工作方式,建立其正常运行、降级运行和系统故障的三状态 BN可靠性模型,对考虑降级场景情况下CTCS-3级车载系统的可靠性进行分析和评估。 (3)通过识别系统中的潜在危险、危险导致事故的可能性和后果,构建基于BN的安全风险评估方法。以铁路信号系统的事故/故障数据库为基础,利用基于BN的风险评估模型,计算列车保护警报系统中危险导致事故发生的THR(Tolerable Hazard Rate,可容忍危险率),评判系统能否满足安全要求并达到设定的安全目标,为科学地评估CTCS-3级列控系统的安全性提供帮助。 |
| 作者： | 车玉龙 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 苏宏升 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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