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基于GNSS的列车完整性检测失效风险分析
| 论文题名： | 基于GNSS的列车完整性检测失效风险分析 |
| 关键词： | 列车完整性检测系统;失效风险;概率模型检测;故障树分析法 |
| 摘要： | 列车完整性检测系统（Train Integrity Monitoring System，TIMS）对列车运行过程中列车完整性状态进行动态检测，并向司机及地面监控人员发送列车完整性检测结果，避免列车脱轨或与后车碰撞等事故发生。中国当前大部分铁路线路采用基于轨道电路或者计轴设备的列车完整性检测方案，需要耗费巨大的支出进行地面设备的铺设和运营维护。基于风压查询的检测方式存在风压泄露、折角塞门关闭情况下列车尾部位置无法确认等缺点，无法保证检查的实时性，且在检测过程中，系统硬件故障、环境干扰等因素会导致列车完整性检测失效。列车完整性检测系统作为列车运行控制系统的重要组成部分，在面向下一代列车运行控制系统的需求时，应能实现列车自主的、实时准确的列车完整性检查。因此，本文针对以上问题，重点设计了基于GNSS的TIMS，并通过故障树分析法和基于概率模型检测的方法对系统的检测失效风险进行定性和定量的评估。 本文的研究内容包括: (1)综合基于风压查询的检测方式和基于车长的检测方式，设计了基于GNSS的列车完整性检测系统方案。 (2)对基于GNSS的TIMS的安全性进行分析。首先采用故障树分析法对TIMS进行定性分析，列出导致系统检测失效的最小割集，并从中得出在列车完整性检测失效中产生较大影响的因素，以便采用定量分析方法重点分析这些风险因素。在基于概率模型检测的定量分析方法中，采用马尔科夫决策过程(MDPs)分别对基于风压查询的TIMS、基于车长检测的TIMS和基于GNSS的TIMS进行建模描述。 (3)采用概率模型检测工具PRISM对系统模型进行了逻辑功能分析，验证了模型设计的正确性。对基于GNSS的列车完整性检测系统的供电、通信和检测模块进行定量验证，最终通过PRISM计算出系统检测失效风险概率，对不同方式的列车完整性检测技术的失效风险等级进行了比较。 实验结果表明，本文提出的基于GNSS的列车完整性检测失效风险分析方法能对系统模块及外部环境风险因素进行评估，进而对系统的安全性进行有效的评价。同时，验证了本文设计的基于GNSS的列车完整性检测技术的失效风险达到10-9量级。实验分析结果为后期优化系统安全提供了依据，具有一定的应用价值。 |
| 作者： | 袁文 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 王剑 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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