基于动态贝叶斯网络的接触网系统可靠性研究

针对传统可靠性研究方法在进行接触网系统可靠性建模与分析时存在的不足之处,利用动态贝叶斯网络技术对接触网系统在考虑维修因素和不考虑维修因素情况下的可靠性进行动态估计,并识别出系统的薄弱环节.在建立接触网系统故障树模型的基础之上,根据故障树中逻辑门向动态贝叶斯网络的映射规则,建立接触网系统的动态贝叶斯网络模型.利用动态贝叶斯网络的双向推理功能对模型进行求解,正向推理得到接触网系统可靠度和可用度随时间的动态演变规律,并进行比较分析;反向推理完成对接触网系统的故障诊断,找到影响系统可靠性的薄弱零部件.研究结果表明:所提方法能够很好地描述接触网系统的动态特性和可维修性,分析结果可以为系统的智能维护、日常检修提供参考.     

基于贝叶斯网络考虑共因失效的高速铁路牵引变电所可靠性分析

运用一种基于故障树的贝叶斯网络分析法,相比于传统的故障树分析法,它能够灵活地表示不确定信息,并能进行不确定性推理。并提出牵引变电所的寿命分布为指数分布,建立牵引变电所电气主接线的贝叶斯网络模型,对于系统二态性特征以及系统可靠度也符合指数分布,故在牵引变电所中选取β因子模型作为共因失效模型,显式分析方法作为共因失效的分析方法。用MATLAB对考虑共因失效的贝叶斯网络进行编程,并绘制相应的可靠度以及瞬时可用度的曲线图,结果表明在考虑共因失效后系统的可靠度有所降低,意味着得出的结果更接近实际。此外,实现牵引变电所定性和定量的评估,计算其可靠性指标,确定系统的薄弱环节。     

基于动态贝叶斯网络的动车组牵引传动系统可靠性分析

针对传统可靠性分析方法对动车组牵引传动系统可靠性分析时存在的局限性，采用动态贝叶斯网络（DBN,Dynamic Bayesian Network）对其进行可靠性分析。建立动车组牵引传动系统的动态故障树，按照DBN转换规则，将动态故障树映射为DBN；综合考虑动车组牵引传动系统的动态特性和可维修性，利用DBN的正向推理得到系统可靠度和可用度随服役时间动态变化的规律，利用DBN的反向推理识别系统薄弱环节。对实例进行分析，结果表明：DBN能够全面刻画动车组牵引传动系统的动态特性和可维修性，有效地识别系统薄弱环节，可为运行风险评估和可靠性评估提供参考依据。     

基于模糊贝叶斯网络的铁路时间同步网可靠性分析

铁路时间同步网是结构复杂、覆盖面广阔、关键设备冗余的可修安全苛求系统,其中普遍存在共因失效现象。为了量化铁路时间同步网安全风险并识别薄弱环节,本文基于模糊集理论,利用模糊语义及模糊排序法量化基本事件的条件概率,然后使用贝叶斯网络构建铁路时间同步网可靠性模型并进行了可靠性评估。通过计算系统故障条件下各个单元的不可用度,更能实际的识别系统薄弱环节。铁路时间同步网的实例分析表明,模糊贝叶斯网络对于分析铁路时间同步网可靠性是切实可行的,不考虑共因失效会导致可靠性分析结果偏于乐观,计算得出的铁路时间同步网可靠性客观反映了铁路时间同步网目前的安全状况。重要度分析结果表明,光纤及一级同步网设备失效是引起铁路时间同步网的关键事件,因此加强对其维护检查能够有效降低事故的发生概率。     

基于贝叶斯网络的接触网运行可靠性分析

将贝叶斯网络法应用于接触网系统的可靠性分析中,结合项目调研结果和故障树分析法,建立了在役接触网系统及其关键元部件的贝叶斯网络模型并进行了可靠性分析,找到了影响系统可靠性的薄弱环节与主要因素,最后给出了提高接触网运行可靠性的几点建议。     

基于贝叶斯网络的地铁牵引变电所可靠性分析

地铁牵引变电所作为城市轨道交通系统的关键环节,其可靠性研究对保障系统安全稳定运行有着重要意义。为了对地铁牵引变电所(简称:变电所)展开可靠性评估,利用GeNIE仿真软件,基于贝叶斯网络,构建了典型变电所静态下的可靠性模型,计算了变电所的初始故障概率;利用动态贝叶斯网络对典型变电所在时间维度上展开可靠性分析,精确地计算了变电所失效概率随时间变化的曲线;利用贝叶斯网络的双向推理功能找到变电所的薄弱环节,对变电所关键节点的识别、维护以及网络结构设计优化具有一定的意义。     

基于模糊贝叶斯网络的受电弓系统可靠性分析

针对在受电弓系统可靠性分析中的模糊故障树计算复杂,无法反向推理和不能很好地处理认知不确定性的问题,提出结合证据理论的模糊贝叶斯网络对多状态受电弓系统可靠性分析的方法。根据专家经验和历史数据构建T-S模糊故障树,然后依照相应的映射规则将T-S模糊故障树映射为模糊贝叶斯网络模型,并且构建各节点的条件概率表,同时结合证据理论分析方法对多态受电弓系统进行可靠性分析,根据各根节点的故障证据区间计算出中间节点和叶节点各故障状态的故障率模糊子集、根节点的概率重要度、关键重要度和后验概率,根据可靠性分析结果找出影响系统可靠性的薄弱环节,分析结果与动车组受电弓实际情况相符合,验证了算法的可行性和有效性。     

基于贝叶斯网络的驼峰超速连挂事故分析

针对驼峰超速连挂事故进行分析。分析对事故有重要影响的线路、调速设备和车辆等因素,考虑到贝叶斯网络能较好解决不确定性问题以及可以双向推理的特点,建立驼峰超速连挂事故树,并将其转化成贝叶斯网络,计算顶上事件的发生概率以及基本事件的后验概率。结果表明,超速连挂事故的主要影响因素为线路纵断面、调速设备制动能力以及新型重载车辆三方面。进一步考虑新型重载车辆的共因失效问题,建立贝叶斯共因失效混合网络,计算并分析新型重载车辆对超速连挂事故的影响程度以及对既有驼峰的适应性。     

基于失效日志的CTCS-3级列控车载子系统需求错误所致的失效致因分析

CTCS-3级列控系统的复杂性使得某些需求错误难以发现,从而导致系统失效,需要结合失效事件的日志记录反向分析出需求的错误。本文采用基于模型检查的方法,首先利用时间自动机建立CTCS-3级列控车载子系统需求的模型,同时利用失效事件中的记录数据建立描述失效事件过程的事件模型,然后对系统模型和事件模型的组合模型使用UPPAAL工具进行模型检查,验证不通过给出的反例描述了失效事件中系统的行为,对此进行分析可以找到系统需求中的错误并据此对系统进行修改。本文以CTCS-3级列控系统中列车异常紧急制动的真实事件为例,分析了因为需求不充分而导致的系统失效致因,并对解决方案进行了验证。     

基于动态贝叶斯网络的CTCS3-300T列控车载系统运行可靠性及可用性评估

考虑运行过程、多状态性、动态失效及恢复机制等问题,基于动态贝叶斯网络对CTCS3-300T车载系统运行可靠性及可用性进行评估。在分析300T车载系统结构及可靠性框图的基础上,结合系统运行过程,实现动态贝叶斯网络的结构学习和参数学习。动态贝叶斯网络推理结果表明:300T车载系统具有高运行可靠度和可用度,系统失效后,能通过切换冗余开关迅速恢复系统功能;为提高系统可靠性和可用性,对系统功能模块的重要度顺序和导致系统失效的敏感性元件顺序进行了研究。研究结果表明:在系统运行阶段,对主系统和备系统进行定期切换,能有效提高运行可靠度;备用动车组可有效提高运行可用度。最后,通过中国铁路某集团有限公司300T车载系统现场维护数据验证本文分析结果的准确性和有效性。     

基于统一建模语言的CTCS-3级列控系统风险评估的研究

CTCS-3级列控系统是典型的安全苛求系统,其系统评估技术是一项复杂的系统工程。通过将系统需求由非形式化向半形式化模型转换,运用危险及可操作性研究、故障树分析、事件树分析和原因结果分析等安全分析工具,提出适用于CTCS-3级列控系统的风险评估技术,对我国CTCS-3级列控系统评估具有积极作用。     

基于GO法融合共因失效的高速铁路牵引变电所可靠性分析

为分析高速铁路牵引变电所的可靠性,基于系统的二态性特征,提出选取β因子模型作为共因失效模型,通过分析基于共因失效的可修部件的状态转移图,推导出可修部件的共因失效概率及牵引变电所的成功概率计算公式。结合某电气化铁路牵引变电所的特点,建立其GO图,运用MATLAB对基于牵引变电所构建的考虑共因失效的GO法进行编程,绘制相应的成功概率变化曲线,完成牵引变电所的定量及定性分析,并找出其薄弱环节。结果表明:牵引变电所在考虑共因失效后,各可靠性指标都发生相应变化,更加接近实际。     

一种新型CTCS-2级列车控制系统研究

CTCS-2级列车控制系统对我国铁路信号是一项全新技术,其结构和实现方法尚未定型.本文在CTCS-2级技术条件框架基础上,提出一种采用无线机车信号和ATP实现CTCS-2级系统的方法.无线机车信号从CTC或TDCS分机获取临时限速值并从联锁获取进路信息,通过无线信道直接发送到车载ATP设备;ATP设备据此生成目标-距离模式曲线并按照不同监控模式控制列车.其优势是:(1) 可省去相应有源应答器;(2)无线信息传输闭环确认,保证信息传输的可靠性;(3)无需进行车站电码化,也不存在轨道电路受到不同干扰影响信息传输问题.文章阐述了系统的基本结构和工作原理,并对系统的先进性、可行性及系统的可靠性和安全性进行了分析.     

云联锁系统冗余结构研究

为保障联锁系统在云平台中的运行安全，文章通过对既有计算机联锁系统冗余结构进行分析，结合云平台特征，提出了基于虚拟机容错技术的云联锁系统冗余结构。首先，阐述了云联锁冗余结构的特点和优势。其次，通过对云联锁冗余结构的工作模式和服务器失效因素进行分析，建立服务器故障树模型、云联锁系统冗余结构关于危险失效概率PFD和安全失效概率PFS的动态故障树模型。最后，对云联锁冗余结构的可靠性进行研究，对动态故障树模型进行仿真分析。研究结果表明：云平台更适合部署形如Moo N结构的多重冗余结构联锁系统，开展云联锁冗余结构研究对云联锁的发展具有一定的借鉴意义。     

GSM-R车载通信系统的MVB一类设备设计与实现

CTCS-3级列控系统是"十一五"科技支撑计划"中国高速列车关键技术研究及装备研制"项目的重要研究内容之一.CTCS-3级列控系统的重要特点之一是采用GSM-R数字移动通信系统传输车-地双向列控数据,GSM-R车载通信系统是CTCS-3级列控系统的重要组成部分,其结构见图1.由图1可知,无线传输模块( RTM)中的通信控制单元与列车超速防护系统(ATP)通过多功能车辆总线( MVB)进行通信.MVB-类设备集成在RTM通信控制单元中,具有UART和MVB 2个通信接口:UART接口负责与通信控制单元中的主控制器通信;MVB接口负责与ATP设备通信,实现RTM通信控制单元与ATP设备间的通信.     

基于故障树分析法的接触网可靠性分析

针对接触网可靠性研究的不全面,基于故障树分析方法,对接触网系统的可靠性进行分析和研究。通过建立接触网失效故障树,对导致接触网失效的故障进行了定性以及定量分析。定性分析找出了导致接触网失效的所有故障组合;定量分析找出了容易导致接触网失效的故障类型,根据定性定量分析得到的结果,提出了有效提高接触网可靠性的相应建议,为接触网系统的设计、维修以及检测提供科学依据。     

基于DFTA的地铁车站级综合监控系统可靠性分析

地铁综合监控系统是整个地铁系统可靠安全运行的重要保障,由于其具有可修性、功能相关性、顺序相关性、容错性及冗余性等特点,本文采用动态故障树分析法(DFTA)对其进行可靠性分析。在引入新的动态可靠性指标的基础上,采用直接计算法和Markov矩阵迭代法求解,最后引入分层迭代方法对DFTA进行改进,可减小运算量,使得这些动态指标可应用于地铁综合监控系统整个动态故障树的可靠性评估。本文建立某典型地铁综合监控系统的车站级综合监控系统(SMCS)及其3个子系统的DFTA模型,研究3个子监控系统互联对整个车站级监控系统可靠性的影响。研究分析结果表明,动态故障树分析法在对地铁综合监控系统可靠性的分析中能够考察各子系统互联对系统可靠性的影响,具有较强的实用性。     

GSM-R通信接口监测系统在武广高铁的应用

武广高铁是双线高速铁路,采用基于GSM-R无线通信平台的CTCS-3级列控系统,车载ATP与地面RBC之间通过GSM-R网络进行列控安全数据双向传输.车-地间数据信息传输可靠性直接关系到高速列车的行车安全和运输效率,车-地间通信中断或无法正确接收数据,列车控制系统会自动由CTCS-3级降为CTCS-2级,速度减至300km/h以下,会对全线列车正点率、运行调度、行车秩序造成极大影响.CTCS-3级降为CTCS-2级的原因多种多样,采取何种手段分析CTCS-3降级的异常现象,进而找到原因,减少甚至避免此类现象发生是铁路管理部门和维护部门的目标.     

地铁信号系统车载设备维保策略优化

主要研究基于故障树的贝叶斯网络分析、基于状态的维修模型以及维保策略优化.在获取地铁信号系统车载设备故障数据的前提下,采用贝叶斯网络分析方法研究信号系统车载设备重要度的辨识方法;在周期预防性维修的基础上,采用基于状态的维修模型进行针对性优化,实现风险与成本双目标优化的目标,改善信号系统车载设备关键部件薄弱环节.     

GSM-R铁路移动通信系统干扰分析及查找

1概述郑西高速铁路是我国中长期铁路规划中徐兰客运专线(徐州-郑州-西安-宝鸡-兰州)最先开工的一段,2009年底正式开通试运营.郑西高速铁路设计速度350 km/h,无线通信平台采用GSM-R数字移动通信系统,并采用基于GSM-R的CTCS-3级列控系统指挥行车.基于GSM-R的CTCS-3级列控系统将实现350 km/h,3min追踪间隔的高速运行.GSM-R网络是CTCS-3级列控系统车-地通信的基础平台,可在铁路沿线的车站、隧道、山区、丘陵等各种地形、地貌条件下提供连续无缝的网络服务,在这些区域的任意两点间能完成双向信息交互.CTCS-3级列控系统车载ATP和地面RBC之间利用GSM-R网络进行双向命令与状态信息交互,完成列车位置跟踪、移动授权、紧急停车、临时限速等关键信息的传送.CTCS-3级列控系统对GSM-R网络的可靠性和可用性提出了非常苛刻的要求.GSM-R网络要为CTCS-3级列控数据传输提供安全可靠的通道,无线网络优化尤为重要,GSM-R无线网络只有持续优化,才能满足CTCS-3级列控系统对其QoS指标要求,使列控数据安全可靠传递.