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基于GNSS的列车定位系统安全风险分析研究
| 论文题名： | 基于GNSS的列车定位系统安全风险分析研究 |
| 关键词： | 列车定位系统;全球卫星导航;安全风险分析;区间层次分析;故障树分析 |
| 摘要： | 基于GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)的列车组合定位系统能够为列车控制系统提供准确、实时的列车位置和速度信息，对实现列车的安全防护、控制列车安全间隔、降低运营成本、提升列控自动化水平等方面起着关键作用。若定位系统潜在的安全风险未被发现，轻则列车延误、晚点，重则追尾、撞车，对列车运行将造成极大的安全隐患，其安全性至关重要。 列车卫星定位系统作为铁路安全相关系统，在设计开发的全生命周期内各个阶段必须同时开展安全风险分析工作。本文依据故障分析、风险分析理论结合国际相关安全标准等，利用马尔可夫(Markov)模型、故障树分析、区间层次分析等方法，针对铁路安全应用要求，对自主研发的基于GNSS的列车定位系统的硬件结构进行安全风险分析，对发现系统的薄弱环节、后续优化系统结构、保障系统的安全性等都起着重要作用。具体研究工作包括: 首先，对比传统定位方式的优劣性，说明所研究的定位系统的先进性。分析基于GNSS组合定位系统的安全需求、功能需求、特征和主要架构体系，有助于把握系统整体概貌。研究其安全冗余结构、系统逻辑框架和各板卡结构布局，以便后续安全风险分析的相关研究。 其次，针对评价系统安全风险分析的重要指标-安全完整性风险，通过分析定位系统故障情况、系统失效模式等，建立Markov安全分析模型，对定位系统完整性风险进行分析和验证。用THR(Tolerable Hazard Rate，硬件可容忍危险率)定量描述完整性风险，通过危险侧故障率估算THR，确定定位系统随机硬件失效安全完整性等级，保证系统安全功能具有足够的安全完整性，可将风险降低到可以接受的水平。 最后，针对单独使用某种方法进行风险分析时出现的片面性问题，提出一种新的基于FTA(Fault Tree Analysis，故障树)和IAHP(Interval Analytic Hierarchy Process，区间层次分析法)的安全风险分析方法，对自主研发的定位系统硬件环境进行安全风险综合评估。通过构建定位系统安全风险层次模型，利用基于FTA基本事件的结构重要度和基于IAHP模型的专家评判来构建两种判断矩阵，并结合加权因子调整两种判断矩阵的差异，改进的权重法组合两种判断矩阵的权重，能够确定导致系统故障的各风险的优先级，找出对系统安全影响程度较大的关键部件，为后续改进定位系统结构设计上的薄弱环节提供依据。还可以反映整个系统的安全风险状态，为降低风险、保障系统的安全性提供更科学客观的指导。 |
| 作者： | 杨扬 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 陈光武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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