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基于动态故障树和蒙特卡洛仿真的列控系统风险分析研究
| 论文题名： | 基于动态故障树和蒙特卡洛仿真的列控系统风险分析研究 |
| 关键词： | 列控系统;参数估计;动态故障树;蒙特卡洛仿真;风险分析 |
| 摘要： | 列车控制系统作为保障列车高速安全可靠运行的安全苛求系统，得益于计算机技术、控制技术、和电子技术的发展得到了长足的发展。但随着列车速度的不断提高和行车间隔的不断减小，列车控制系统安全的重要性也愈发凸显。为了减少风险，保障行车安全，对列控系统的风险分析和评估已成为了系统研究不可或缺的部分。对此，国内外学者在建立相关标准和计划上做出了巨大努力，提出了一些理论和方法，虽然在定性分析中做出了很大贡献，但其定量分析的准确性仍有待改善，主要原因是过分依赖专家经验或对系统性能的动态变化考虑不足。 因此，本文提出了基于动态故障树和蒙特卡洛的列车控制系统风险分析方法。该方法以系统运行数据统计为基础，运用参数估计方法，从而获得系统中组件性能的动态变化，然后利用组件性能变化的知识对所建立的系统动态故障树用仿真方法进行求解，实现列控系统风险分析的思路。在获得了更加切合实际的组件动态性能的基础上，利用动态故障树中的动态逻辑门对冗余系统的时序逻辑进行了描述。主要的研究内容如下: 首先，运用常用参数估计方法对估计效果进行比较，对列控系统组件性能样本数据少，存在部分先验知识的特点，提出了针对列控系统组件故障时间样本进行组件故障概率分布参数估计的贝叶斯最大似然方法。 其次，对列控系统使用动态故障树进行建模并实现风险分析，鉴于列控系统组件数量多，结构复杂的特点，为了避免动态故障树分析中的状态爆炸问题，引入了蒙特卡洛仿真方法求解动态故障树。 最后，定义列控系统组件的灵敏度，并利用蒙特卡洛方法求解系统各组件的灵敏度值，用以评价组件性能改变时对系统安全性能的影响程度。 本文以计算机联锁系统为例运用风险分析方法进行分析，使用计算机联锁系统的组件故障数据和计算机系统的动态故障树模型，得到了以系统失效为主要风险的风险发生概率及其粗略的分布估计，并利用该方法得出了联锁系统中各个组件对于系统的重要度，从而找出了各个组件对系统风险的影响程度。计算的复杂度、结果形式、结果的准确度表明基于动态故障树和蒙特卡洛仿真分析方法在列控系统风险分析上具有优越性。 |
| 作者： | 高僮 |
| 专业： | 交通信息工程与控制 |
| 导师： | 徐田华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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