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基于模型的高铁信号系统安全评估
| 论文题名： | 基于模型的高铁信号系统安全评估 |
| 关键词： | 高速铁路;信号系统;安全评估;Simfia模型;故障树分析 |
| 摘要： | 高速铁路信号系统包括CTCS-3级列控系统、计算机联锁系统(CBI)、调度集中(CTC)、信号监测系统等,其结构复杂，综合了大量计算机网络通信技术；规模庞大，应用现代控制技术进行控制，高度冗余，具有很高的安全可靠性；为高速铁路安全，高效的运行起到了无可替代的作用。然而，在高速铁路的运行过程中，经常会发生一些故障，给高速铁路安全运行埋下巨大的隐患。一旦小概率故障事件没得到有效管控，将会导致重大事故的发生，其结果是灾难性的。因此，对高速铁路信号系统进行安全性、可靠性分析，识别其系统的安全风险，降低安全危害，保障高速铁路安全运行具有非常重大的意义。 通过分析高速铁路信号系统的功能和结构，采用形式化建模工具Simfia对高速铁路信号系统建立安全分析模型，使用FTA方法和FMECA方法对可能造成高速铁路信号系统故障的因素进行定性和定量分析，得出其顶事件的失效概率和最小割集。根据结果分析判明系统可能发生的故障模式和原因，并采取措施进行改进，提高系统安全性。本文的主要完成的工作有： 1、对国内外高速铁路风险评估现状进行分析，对比常用的几种安全分析方法的优缺点，并指出广泛使用的PHA、FFA、HAZOP等方法具有很强主观性，在高速铁路安全评估上存在不足。为此提出使用Simfia工具对高铁系统进行建模分析。 2、对高速铁路信号系统的安全标准，安全分析模型，安全分析方法，风险因素，以及风险等级管理划分体系进行了研究。着重分析了无线闭塞系统、联锁系统、调度集中和车载设备四大功能模块，并以此为模型依据分别建立Simfia模型。 3、通过使用Simfia强大的数据逻辑处理能力，对模型进行故障树分析，在此基础上使用FMECA方法识别模型的故障模式和薄弱环节，据此提出改进方案，通过改进模型后，再次进行仿真，其结果表明改进后的模型顶事件失效率明显降低，Simfia能够对高速铁路系统提供高效准确的安全评估。 4、对某高铁线路信号系统进行安全评估。该高铁线路是我国中部的主要高速铁路线路，其安全运行对于保障国家“新丝绸之路”战略的快速推进具有重要作用。通过对该高速铁路信号系统进行简化，建立Simfia模型。同时对模型进行失效率计算和识别该信号系统的薄弱环节，结果表明能够对该高铁线路的日常维修和检测提供重要参考价值。 |
| 作者： | 罗志华 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 张利华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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