基于動(dòng)態(tài)故障樹的高速鐵路ATP系統(tǒng)可靠性研究.pdf

1、高速鐵路 ATP(Automatic Train Protection,列車自動(dòng)防護(hù))系統(tǒng)是高速列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的車載子系統(tǒng),是用于保證高速列車安全可靠運(yùn)行的重要裝備。高速鐵路 ATP系統(tǒng)作為一個(gè)復(fù)雜且安全苛求的系統(tǒng),研究系統(tǒng)的可靠性對(duì)于完善系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制定維修策略具有重要的作用。本文以高速鐵路ATP系統(tǒng)及其雙系熱備冗余子系統(tǒng)為研究對(duì)象,通過建模對(duì)系統(tǒng)的可靠性評(píng)估和多因素對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響進(jìn)行研究。
　　高速鐵路 ATP系統(tǒng)具有復(fù)

2、雜性、可修性、冗余性、容錯(cuò)性等特性,傳統(tǒng)的可靠性分析方法如可靠性框圖、故障樹、馬爾科夫過程等在分析其可靠性時(shí)存在一定的不足。針對(duì)傳統(tǒng)的可靠性分析方法分析高速鐵路 ATP系統(tǒng)動(dòng)態(tài)失效問題的不足,本文提出采用動(dòng)態(tài)故障樹方法分析其可靠性。首先,分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能建立高速鐵路 ATP系統(tǒng)失效的動(dòng)態(tài)故障樹模型;其次,采用深度優(yōu)先最左遍歷算法搜索動(dòng)態(tài)故障樹模型,得到獨(dú)立的子樹模塊;最后,在引入可修系統(tǒng)可靠性指標(biāo)如可用度、故障頻度、MTTFF(Me

3、an Time to First Failure,首次失效前平均工作時(shí)間)等的基礎(chǔ)上,采用解析法和馬爾科夫矩陣迭代法求解子樹模塊,結(jié)合分層迭代方法對(duì)動(dòng)態(tài)故障樹分析法優(yōu)化,以減小運(yùn)算量,使得上述可靠性指標(biāo)能夠用于高速鐵路 ATP系統(tǒng)的可靠性評(píng)估。計(jì)算所得可靠性指標(biāo)與可靠性框圖結(jié)合馬爾科夫過程分析方法得到的結(jié)果對(duì)比表明:高速鐵路ATP系統(tǒng)具有較高的可靠性,且動(dòng)態(tài)故障樹能夠更好的描述系統(tǒng)的冗余性和容錯(cuò)性等特點(diǎn),提高了可靠性指標(biāo)的精度。

4、　　高速鐵路 ATP系統(tǒng)的子系統(tǒng)如安全計(jì)算機(jī)、應(yīng)答器信息傳輸模塊、軌道電路信息接收模塊等,廣泛的采用雙系熱備冗余結(jié)構(gòu)。CCF(Common Cause Failure,共因失效)、故障檢測(cè)、狀態(tài)維修等都是影響其可靠性的重要因素,本文采用馬爾科夫過程方法綜合考慮上述因素,建立雙系冗余子系統(tǒng)的可靠性分析模型,通過對(duì)模型進(jìn)行仿真表明,提高系統(tǒng)的維修率和故障檢測(cè)覆蓋率、降低系統(tǒng)部件間的相關(guān)失效是提高系統(tǒng)可靠性的有效的方法。分析結(jié)果為完善高速鐵路