CRH3型动车组辅助供电系统可靠性分析

根据CRH3型动车组辅助供电系统结构及运行特点,结合图论建立系统可靠性网络图模型,随之将系统可用度计算转化为网络图模型连通概率计算。在考虑部件停工相关性及可维修的前提下,分别用蒙特卡罗模拟-元胞自动机(MCS-CA)算法及融入最小二乘支持向量机(LS-SVM)的改进算法,结合某CRH3型动车组历史运行故障数据,计算分析系统在不同工作模式下的可靠性,并绘制随时间变化的可靠度与可用度曲线,同时给出不同情况下可靠度与可用度表达式。研究结果表明:改进算法可有效提高计算效率且同时保证结果的准确性;系统部件之间的并联模式及系统冗余设计均可提高系统可靠性。     

基于贝叶斯更新的盾构掘进经验模型可靠性分析

利用一种能够考虑经验模型不确定性的贝叶斯更新方法,将模型偏差系数视为随机变量,并根据现场观测数据对其进行不断更新,所得更新结果可用于后续阶段盾构掘进最大地表沉降和失效概率的预测。以福州地铁某区间隧道掘进为例,将本文所提方法应用于Peck模型、O′Reilly-New模型和刘建航修正的Peck模型等3种经验模型。研究结果表明:3种模型一般都会高估最大地表沉降,其中Peck模型偏差最大,刘建航修正的Peck模型次之,O′Reilly-New模型最小,而刘建航修正的Peck模型偏差比O′Reilly-New模型的变异性更小,通过所提方法可以有效考虑模型不确定性的影响;盾构掘进过程中,与另外2个模型比较,利用刘建航修正的Peck模型进行计算得到的结果更加准确;在本文所研究的算例中,盾构掘进过程中,检测数据不断增加,降低了模型偏差系数和土体参数的波动概率,从而使隧道失效概率的预测值降低。     

高速铁路联调联试系统可靠性分析方法的研究

根据高速铁路系统组成,将高速铁路联调联试系统划分为6个子系统。基于工程控制理论,高速铁路联调联试系统结构采用多级层次结构和多级协调结构形式,建立用多变量动态方程组描述的数学模型。应用马尔可夫(Markov)过程分析高速铁路联调联试系统可靠性方法是:考虑子系统的独立性时,首先推导出首次系统平均失效时间计算公式,并采用可用度、失效频率和失效平均间隔时间参数评估子系统的稳态,然后用稳态概率描述系统的可靠性;考虑子系统间的关联性时,首先引入关联变量,将关联的子系统简化成串联或并联结构,然后对系统可靠性的边界条件进行评估。     

区域计算机联锁系统安全性分析的动态故障树模型与方法研究

目前,国内外关于动态冗余系统安全性分析的主要方法是Markov模型。对于区域计算机联锁系统,使用Markov模型进行分析时,其状态空间规模较大,致使其建模及求解过程十分繁琐。为了解决这个问题,本文从系统失效的角度建立区域计算机联锁系统动态故障树模型,采用概率近似法求出系统的安全失效概率和危险失效概率,并将所得结果与Markov方法所求指标进行比较。研究结果表明,故障树概率近似法和Markov方法计算结果十分接近,但计算过程简单且对存储量要求小。说明对于低失效率和短维护时间的铁路信号安全苛求系统,采用故障树概率近似法计算有关安全性能指标切实可行,避免了利用Markov方法求解的繁琐过程,为复杂冗余动态系统的安全性分析与计算提供了新的解决方案。     

基于动态故障树的计算机联锁系统安全性及性能分析研究

针对2种常用冗余结构计算机联锁系统中的联锁机子系统,在考虑单元模块、比较模块和系统间切换模块全故障模式的情况下,建立双机热备和2×2取2计算机联锁系统的危险失效概率PFD和安全失效概率PFS的动态故障树模型。由于故障树概率近似法和Markov方法计算结果非常近似且概率近似法的求解过程简单和存储要求低等特点,采用概率近似法求解对应的PFD和PFS,实例对比分析2种冗余结构计算机联锁系统的安全性。研究结果表明:在全故障模式下,2×2取2计算机联锁系统的安全性高于双机热备。     

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。     

区间干涉下衬砌结构系统非概率可靠度研究

研究目的:衬砌结构进行非概率可靠性分析时,非概率可靠度指标0η1,结构发生应力-强度区间干涉。同时衬砌结构系统可靠度分析时,系统各单元失效概率多采用基于概率理论和模糊理论的传统方法。基于此,本文提出应力-强度非概率区间干涉模型,以失效域面积与不确定变量构成的总面积之比表征衬砌结构非概率失效度,并结合"概率网络估算法"将其运用在隧道结构系统非概率可靠度分析中。研究结论:(1)成功解决了区间干涉情况下衬砌结构非概率失效度的求解问题,并且证明了非概率失效度与概率理论所得失效度具有相容性;(2)可以运用衬砌结构区间干涉模型对隧道结构系统中各衬砌单元进行非概率可靠度计算分析;(3)该研究成果为隧道结构系统可靠度分析提供了一种新的可行方法,同时使实际工程中非概率可靠度分析中的区间干涉问题得到解决。     

用于线性极限状态方程求失效概率的简易积分法

利用线性极限状态方程的特殊性，通过计算状态函数Z在区间［-∞，0］上各子区间的概率，再求和得到结构失效概率，可解决一些包含非常规分布设计变量的状态方程失效概率的计算问题。     

基于概率密度演化的斜拉索多级变幅时变疲劳可靠度分析

拉索是斜拉桥的主要受力构件,在车辆、风等交变荷载作用下易发生多级变幅疲劳损伤,而经典可靠度方法预测多级变幅时变疲劳可靠度难度大且计算效率低。针对这一问题,提出一种高效的多级变幅斜拉索时变疲劳可靠度预测方法。基于Miner累积损伤理论,建立同时考虑荷载和材料随机性的变幅疲劳损伤概率演化模型;构建应力幅出现频率指标,解决多级变幅疲劳损伤演化过程中偏微分方程难以确定问题,通过概率密度演化方法精确计算多级变幅时变疲劳可靠度,并采用五级变幅材料试验数据和某桥梁斜拉索的模拟数据验证所提方法的可行性。结果表明：所提方法的计算效率远高于蒙特卡洛方法;在小概率失效时,其计算精度高于蒙特卡洛方法。     

列车控制系统中数据通信子系统的帧丢失概率

利用随机Petri网模型,综合随机信道恶化、越区切换、无线接入设备故障等无线信道失效因素,建立列车控制系统中数据通信子系统非冗余结构和冗余结构的帧丢失概率模型,给出分解的无线数据通信模型的定点迭代求解方程。分别计算：冗余结构、非冗余结构的数据通信系统的帧丢失概率;不同列车数量、不同列车运行速度对应的帧丢失概率。分析计算结果表明：冗余结构数据通信系统的帧丢失概率远低于非冗余结构的;主要原因是冗余结构数据通信系统不因单一AP通信中断而失效、有效消除了列车越区切换对帧丢失概率的影响。     

铁路运输企业呼叫中心话务量预测方法研究

本文结合概率论与数理统计理论,运用抽样统计的手段,采用对数正态分布拟合,对呼叫中心的话务量进行预测.这种方法可计算出呼叫中心话务量的概率分布,从而得知话务量在某区间内的概率.论文使用的研究方法与已有的呼叫中心话务量预测方法的区别是引入了概率特性,它为铁路运输企业呼叫中心实际运营管理提供了理论与参考价值.     

区间占用检查逻辑的建模与安全分析

在轨道电路发生故障或分路不良时,列控中心无法根据轨道电路继电器的状态准确判断区间列车占用情况,进而使得调度中心屏幕上出现所谓故障"红光带"和故障"飞车"现象,带来安全隐患。为降低运行风险,首先明确指出了轨道占用的4种逻辑状态,并在列控中心软件设计中加入占用检查逻辑层,对轨道电路继电器状态及状态转换进行处理,将安全的区间占用逻辑状态发送给调度中心。运用Markov决策过程方法描绘逻辑状态处理过程,并以四色准确显示占用情况,强化了规范中限制条件的不适用情况,并通过定量计算得出单程危险失效概率为2.120×10-10,证明了设计的隐患风险在可接受范围之内。     

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Markov链修正的铁路运量灰色组合预测模型研究

预测模型的准确与否直接决定着未来经济规划与决策的有效制定。将灰色GM(1,1)-Verhulst组合预测模型与马尔可夫链方法相结合,同时引入信息熵理论的知识,提出基于Markov链修正的熵权法灰色组合预测方法,并以甘肃省2004年～2015年铁路客运量作为原始数据序列进行模型拟合,而且还以此为基础对甘肃省未来几年内的客运量发展趋势进行预测。结论:(1)在已知实际客运量年份内,该灰色组合预测模型的预测精度比单一灰色预测模型更高、更加准确;(2)采用马尔可夫链方法获得该组合模型的偏差规律,并依照此规律对预测结果进行修正,即由一个单一的预测数值修正成为区间和概率组成的预测范围;(3)通过比较2016年～2017年的客运量实际值、组合预测模型的单一预测值和Markov链修正的预测区间值,发现Markov链修正的预测结果与客运量实际值的吻合性良好,进一步验证此预测方法的可信性。     

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。     

基于生存分析的AFC终端设备无故障运行时间预测

提出一种基于加速失效模型的无故障运行时间预测方法以改善AFC终端设备的维护管理水平.分析人、环境及设备自身状况特征因素对设备故障的影响,在生存分析的理论基础上研究构建基于风险的无故障运行时间预测模型.采用南京地铁油坊桥车站一年的AFC设备故障数据,以机械类故障为例进行估计和验证.根据赤池信息量准则,选择Weibull分...     

基于灰色理论和PSO的牵引供电系统可靠性研究

采用灰色GM(1,1)模型预测其相关设备中长期的故障数据,增大建模所需数据样本量,提出以威布尔分布模型为基础,基于粒子群算法的智能拟合方法,建立牵引供电系统各设备可靠性分析的数学模型,所建模型全部通过拟合优度K-S检验,证明该方法十分适合于牵引供电系统设备的可靠性建模。运用BDD算法得到用最小割集表示的牵引变电所和接触网故障树模型,综合得到牵引供电系统整体的可靠性模型,并计算出系统的可靠度和平均使用寿命。最后分析可知接触网的可靠性在很大程度上决定了牵引供电系统整体的可靠性,其分析结果为牵引供电系统以后的维护工作提供了理论依据。     

AHP策略下CTCS网络安全风险评估方法

工业控制系统的网络安全风险评估通常受多种不确定性因素的影响，为有效降低评估过程中专家主观因素和其他不确定性因素对评估结果造成的影响，提出一种基于攻击树和层次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）策略的网络安全风险评估方法，并将其应用于中国列车运行控制系统（Chinese Train Control System,CTCS）的风险评估实践。首先，分析CTCS结构及其安全威胁，并基于安全威胁构建攻击树模型；其次，研究CTCS安全事件的产生机制，基于AHP策略分析安全事件可能导致的损失，将不确定性因素纳入安全事件发生概率的计算，通过安全事件发生概率及其损失计算出CTCS的风险值，当被评估对象为新上线系统或专家评估经验不足时，为降低数据波动引起的评估偏差，计算时去掉安全事件概率的最大值和最小值；最后，基于所提方法开展风险评估试验并进行仿真。结果表明：考虑攻击不确定因子和影响因子，风险评估结果在较低风险至中风险连续区间内的分布率接近100%，相对于未考虑不确定性因素的情况，风险评估结果在连续区间的分布率提升了近15%；去掉安全事件概率的最大值和最小值时，风险评估结...     

基于CTCS-3级列控场景的TCC仿真系统研究与设计

针对列控中心(TCC)的工作原理和主要功能,在CTCS-3列控仿真平台的基础上,提出TCC仿真子系统的整体架构、通信接口设计方案,实现轨道电路编码、有源应答器报文编制、临时限速和信号降级处理、区间改变运行方向、区间信号机点灯等主要功能。通过二维可视化操作界面,实时显示轨道区段的码序变化、区间运行方向,查看通信报文数据,模拟通信故障等。结合Unity3D开发环境下的三维TCC机柜模型,动态展示与其他子系统的通信状态。TCC仿真子系统将逻辑功能的实现与可操作性、可视性相结合,具有良好的实践教学意义。     

基于蒙特卡罗仿真的全自动运行系统弹性评估方法研究

为了避免单一故障场景下全自动运行系统弹性评估的片面性,采用蒙特卡罗的仿真方法,模拟系统遭受扰动以及性能下降程度的随机性,为全自动运行系统提供一种基于概率的弹性评估方法.以全自动运行线路燕房线为例,统计过去3年的信号以及综合监控系统故障数据,计算各设备的故障频率以及故障恢复时间分布.根据设备的故障后果为设备的性能下降划分等级,并根据故障数据,统计各性能下降等级发生概率.为每个性能等级设置"状态虚拟值"进行量化,设备的输出数据流权值与设备"状态虚拟值"相同,以系统总的数据流权值的变化表征系统性能的波动,采用基于"Zobel"的弹性量化方法,经过105次的模拟仿真,得到系统的弹性估计值为0.9893,同时分别对各设备进行105次受扰动仿真,得到系统关于各设备的弹性概率累积分布,同时得到CI、ATP以及ZC遭受扰动时系统的弹性分布较广,系统弹性可能出现较低值,转辙机以及轨道电路遭受扰动时系统弹性相对稳定,系统弹性保持在0.97以上.