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基于Petri网的城市轨道交通信号系统脆弱性研究
| 论文题名： | 基于Petri网的城市轨道交通信号系统脆弱性研究 |
| 关键词： | 信号系统;面向对象;Petri网;脆弱性;量化计算方法;本质安全;城市轨道交通 |
| 摘要： | 信号系统作为保证轨道交通列车安全组织与运行的中枢神经，直接影响着城市轨道交通系统的服务水平、运输效率和乘客的生命安全。随着国内外学者对信号系统研究的深入，针对城市轨道交通信号系统的研究方法已经相对成熟，但是，目前对信号系统的研究还主要集中在风险、可靠性分析和系统构成与建模分析方面，信号系统脆弱性分析与评价方面的研究却少人问津。脆弱性是系统的内在属性，是系统发生故障或事故的根本原因。研究信号系统脆弱性有助于企业从系统本质安全的角度审视已发生事故或故障的原因，从而帮助企业更全面、更深入的认识事故或故障，更好地预防故障和事故的发生。 在研究信号系统的诸多建模分析方法中，Petri网以其直观的表达方式、严谨的数学逻辑等特点逐渐成为信号系统的主要建模工具之一。因此，本文结合信号系统的特点选择面向对象的Petri网建模技术研究城市轨道交通信号系统脆弱性，并提出了信号系统脆弱性的量化计算方法。 (1)本文在综述了脆弱性概念的发展过程和评价方法之后，结合信号系统的特点界定了城市轨道交通信号系统的脆弱性概念，并比较了不同评价方法的优缺点，引入函数模型法对信号系统的脆弱性进行研究。基于信号系统的故障统计，分析并识别了信号系统的主要脆弱性因素。 (2)区别于过去对信号系统的划分方式，本文依据某地铁公司实际的管理模式，以基于无线通信的列车控制（Communication Based Train Control，简称CBTC）系统为例，将信号系统按照地域划分为正线轨旁子系统、车载子系统、控制中心子系统和车辆段子系统，建立了城市轨道交通信号系统的面向对象的着色Petri网（Objects oriented colored petri net，简称OOCPN）模型，并结合Petri网特点设计了脆弱性影响因素的攻击路径搜索算法，为应用函数模型法研究信号系统的脆弱性提供了技术支持。 (3)本文定义了信号系统脆弱性的量化分析方法和计算步骤，并以正线轨旁子系统和车载子系统为计算实例，对信号系统的脆弱性进行了计算和分析，最终达到了量化信号系统脆弱性的目的。并且设备故障与脆弱性具有强相关性，从系统本质安全的角度能够为信号系统的管理维护和设计开发提供指导。 |
| 作者： | 王亚涛 |
| 专业： | 安全科学与工程 |
| 导师： | 蔡国强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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