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基于GNSS的列车定位单元设计及其可靠性和安全性指标分析
| 论文题名： | 基于GNSS的列车定位单元设计及其可靠性和安全性指标分析 |
| 关键词： | 列车定位;冗余结构;故障树;全球导航卫星系统;安全性指标;单元设计 |
| 摘要： | 基于GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)的列车定位单元具有覆盖范围广、定位精度高、维护成本低的特点，能够满足现代铁路连续定位的性能要求，适合于低密度线路的列车定位，是未来铁路定位技术发展的主流趋势。国内外多个研究机构对基于GNSS的列车定位单元开展了广泛的研究，但对于极为关键的可靠性和安全性问题尚未进行深入研究。针对这一现状，本文设计了基于GNSS的列车定位单元硬件，并利用故障树和基于计算机安全系统可靠性(Reliability of computer based safety systems，PDS)方法对列车定位单元的可靠性和安全性问题进行研究。具体研究工作如下: (1)梳理了国内外基于GNSS列车定位单元的研究现状，并进行了需求分析，定义了定位单元所需要满足的RAMS指标。以实现该需求指标为目的，以可靠性和安全性为研究重点，设计了一种基于二取二结构的定位单元方案，包括安全冗余结构的选取、设计以及二取二逻辑设计。同时，为了对定位单元的可靠性和安全性进行定量分析，采用搜集和预测相结合的方法，对设计中拟采用的元器件失效率等基本参数进行了整理。 (2)采用故障树理论对设计的基于GNSS的定位单元的可靠性进行研究。以定位单元无法完成定位功能为顶事件建立了故障树，并在此基础上进行定性和定量分析。通过对故障树各底事件概率重要度和结构重要度的计算和分析，确定了对整个定位单元的可靠性影响较大即概率重要度和结构重要度较高的模块/部件，据此提出了定位单元可靠性的综合改进方案。 (3)采用PDS方法对基于GNSS的定位单元的硬件安全完整性等级(SIL，Safety Integrity Level)的评价指标，每小时危险失效概率(Probability of Failure perHour, PFH)进行了定量计算，用以确定定位单元的随机硬件失效安全完整性等级。通过进一步对定位单元各模块的PFH指标分析，确定了对定位单元硬件安全完整性影响较大的模块/部件。 |
| 作者： | 肖杰 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 上官伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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