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CBTC车载ATP系统功能安全分析
| 论文题名： | CBTC车载ATP系统功能安全分析 |
| 关键词： | 列车运行控制;车载ATP系统;功能安全分析;危险源辨识;风险分析 |
| 摘要： | 基于通信的列车运行控制（Communication Based Train Control，CBTC）是我国轨道交通信号领域中的新技术，其系统结构与功能复杂，软硬件集成度高，且主要标准与技术规范主要由国外厂商掌控，系统中许多潜在危险源尚未完全被掌握。迫切需要对CBTC系统进行深入细致的安全分析，发现系统的薄弱环节，提高对CBTC系统安全风险的管理和控制。车载ATP是CBTC系统的安全核心子系统之一，是直接实现列车运行控制的关键装备。由车载ATP系统完成的测速测距、列车定位和超速防护等功能都是CBTC系统的安全关键功能，这些功能能否正确实现对整个CBTC系统的安全性有着至关重要的影响，因此，本文以CBTC车载ATP系统主要安全功能为分析研究对象，研究运用危险源辨识和安全风险分析等理论方法，实现CBTC车载ATP系统的功能安全分析。主要内容包括: 首先，依据CBTC标准IEEE Std1474.1-1474.4和国内外应用系统的相关技术资料，从车载ATP系统内部单元和通信接口两个方面，全面分析了车载ATP系统组成结构;根据CBTC系统性能及功能需求标准，完成了CBTC车载ATP测速定位和超速防护两个主要功能的需求分析，为后续进行系统功能危险源辨识及分析作了准备。 然后，对危险源辨识方法进行总结分析，针对车载ATP功能安全分析特点，研究了基于FMEA的功能危险源辨识方法。从功能分层和系统接口两个方面，以CBTC车载ATP系统测速定位和超速防护2个主功能、8个相关子功能以及4个通信接口为实例，分析了车载ATP功能和接口的主要失效模式及其后果影响，得到25种子功能危险源、6种主功能危险源和37种接口危险源。并参考IEEE Std1474.1标准附录E，从硬件、软件、电磁干扰以及接口故障等方面寻找了失效原因。为后续进行风险分析提供了对象和依据。 对系统安全风险分析方法进行分析，结合车载ATP功能安全分析实际，研究了基于风险矩阵的风险分析方法。由于专家评判存在的主观性和模糊性，给出了基于模糊群决策的危险源发生频率等级和后果严重度等级评判方法，建立了基于加权Hausdorff距离最小法的多专家信息集结优化模型。以此为基础，设计编制了相应的安全风险分析软件。 最后，以辨识出的6种CBTC车载ATP主功能危险源为实例，进行安全风险分析，并针对风险等级较高的危险源，从软件、硬件以及系统功能等方面，提出了风险降低措施。本文研究的功能安全分析方法，对于保障CBTC车载ATP系统的安全性具有重要意义。 |
| 作者： | 黄敏燕 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 郭进 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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