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CTCS-3+ATO系统车载设备可靠性及安全性评估方法研究
| 论文题名： | CTCS-3+ATO系统车载设备可靠性及安全性评估方法研究 |
| 关键词： | C3+ATO系统车载设备;T-S动态故障树;证据网络;可靠性;安全性 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的快速发展，在中国列车运行控制系统ControlTrain(Chinese-3)CTCSSystem,基础上增加自动驾驶ATO)Operation,Train(Automatic功能的C3+ATO系统是高速铁路向高质量智能化、高程度自动化迈进的一个重要节点，它也成为智能高铁的发展趋势。在此背景下，C3+ATO系统车载设备作为保障列车运行安全，实现列车自动驾驶的核心技术装备，若其发生危险侧故障，将会危及行车安全，造成列车发生追尾、侧翻或脱轨等严重事故。因此，研究C3+ATO系统车载设备可靠性与安全性，对后续改进设计、提高日常运营检修维护水平并降低其维护成本具有重要的意义。 由于C3+ATO系统车载设备受到工作条件多样、认知水平不足、各类随机因素多和样本数据缺乏等因素影响，导致部件工作存在着不确定性；实际运行过程中由于受到振动、温度等外部环境影响因素，部件会产生一定程度上的性能退化，即在正常运行和完全失效状态中间还存在若干中间状态；此外，车载设备具有冗余配置，这也导致部件发生共同原因失效的可能性增加。针对以上问题，本文主要研究内容包括： (1)在对C3+ATO系统车载设备功能及结构分析的基础上，针对其存在不确定性问题展开研究。结合证据理论和模糊集方法描述部件故障概率的区间，利用树模型可直观描述部件间失效逻辑的优势，建立系统故障树和T-S动态故障树分析模型。由于树模型分析方法计算复杂，将故障树和T-S动态故障树映射为静态和离散时间证据网络(DiscreteTimeEvidentialNetwork,DTEN)分析模型，并综合考虑不确定性、动态性、共因失效、降级场景和任务时间离散化等问题，对C3+ATO系统车载设备进行可靠性评估。 (2)系统各部件在分析过程中会呈现一定的非均等重要性，本文利用基于静态证据网络和DTEN的分析算法，得到各部件的重要度和灵敏度，通过分析识别系统薄弱环节，进一步找出影响系统可靠性的高风险事件，为日常检修策略制定提供理论依据。 (3)针对C3+ATO系统车载设备部件的性能退化情况，建立基于多状态Markov状态转移模型，利用DTEN分析解决系统的多态性问题，并比较不同维修策略对C3+ATO系统车载设备可靠性影响程度；通过分析导致不同冗余结构处于危险状态原因，建立基于动态证据网络的危险失效率量化模型，对C3+ATO系统车载设备进行安全性评估，为冗余策略的选择提供理论依据，并分析量化模型中各参数对安全性的影响。 |
| 作者： | 王悦榕 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 党建武;邢毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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